(57)【要約】【課題】基板上の電極等にクラックを発生し、これに伴い配線電極の断線を引き起こす可能性のある、誘電体層の端部の急峻な膜厚変化を解消した、複数層を有する複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを提供する。【解決手段】複合基板１は、基板３上に所定のパターンに形成された第１の電極層５と、その上に厚膜誘電体層７と、さらに厚膜誘電体層９が順次積層された構造である。複合基板の最上層にある厚膜誘電体層９の端部が、下層の厚膜誘電体層７の端部を覆い、基板上に形成される。ＥＬ素子パネルは、複合基板上に、発光層、薄膜誘電体層、更に第２の電極層が積層されている。基板上の電極等にクラックを発生し、これに伴い配線電極の断線を引き起こす可能性のある、誘電体層の端部の急峻な膜厚変化を解消した、複数層を有する複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを提供することができる。【選択図】図１
2007242573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、２層以上積層された厚膜誘電体層と、
を有し、
最上層の前記厚膜誘電体層の端部が下層の前記厚膜誘電体層の端部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とする複合基板。
【請求項２】
前記基板と厚膜誘電体層の間に電極層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の複合基板。
【請求項３】
前記基板上に薄膜絶縁体層が少なくとも１層以上形成されていることを特徴とする請求項１記載の複合基板。
【請求項４】
前記厚膜誘電体層の間に薄膜誘電体層が少なくとも１層以上形成されていることを特徴とする請求項１記載の複合基板。
【請求項５】
基板上に、２層以上積層された厚膜誘電体層を形成する複合基板の製造方法であって、
最上層の前記厚膜誘電体層の端部が下層の前記厚膜誘電体層の端部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項６】
前記基板と前記厚膜誘電体層の間に電極層を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項５記載の複合基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板上に薄膜絶縁体層を少なくとも１層以上形成する工程を更に有することを特徴とする請求項５記載の複合基板の製造方法。
【請求項８】
前記厚膜誘電体層の間に薄膜誘電体層を少なくとも１層以上形成する工程を更に有することを特徴とする請求項５記載の複合基板の製造方法。
【請求項９】
基板と、
前記基板上に形成された第１の電極層と、
前記電極層上に形成され、２層以上積層された厚膜誘電体層と、
前記厚膜誘電体層上に形成された発光層と、
前記発光層上に形成された第２の電極層と、
を有し、
最上層の前記厚膜誘電体層の縁部が下層の前記厚膜誘電体層の縁部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とするＥＬ素子パネル。
【請求項１０】
前記発光層と前記第１の電極層との間に薄膜誘電体層が少なくとも１層以上形成されていることを特徴とする請求項９に記載のＥＬ素子パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に発光表示装置に利用される複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＥＬ素子とは電解の印加によって蛍光物質が発光する現象、すなわちエレクトロルミネセンス（ＥＬ）現象を応用した素子である。近年、広く利用されている薄膜型ＥＬ素子は、電気絶縁性の基板上に電極層を形成後さらにその上に薄膜絶縁体層を形成したものにおいて、２つの薄膜絶縁体層の間に挟む形で形成した薄膜発光体を用いたＥＬ素子であり、高輝度、長寿命という特性を持つ。図８に薄膜型ＥＬ素子の代表的な構造を示す。この薄膜型ＥＬ素子は透明基板１０１上にＩＴＯなどからなる所定のパターンに形成された透明電極層１０３、薄膜透明第１絶縁体層１０５、発光層１０７、薄膜第２絶縁体層１０９とが積層され、さらに前記透明電極層１０３と直交するようにストライプ状にパターニングされた金属電極層１１１が形成されている。しかしながら、このような薄膜型ＥＬ素子は、絶縁体層が薄膜で形成されているため、透明電極のパターンエッジの段差部分や、製造工程で発生するゴミ等による薄膜絶縁体層の欠陥を無くすことが難しく、局所的な絶縁耐圧の低下により発光層の破壊が生じるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、薄膜絶縁体層のかわりにニオブ酸鉛からなる厚膜誘電体層を用い、さらにその誘電体層表面を平滑にするために、ゾルゲル法によりチタン酸ジルコン酸鉛等の薄膜誘電体層を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１）。図９に示すように、基板１１５上に電極１１３を形成し、厚膜誘電体として第１の誘電体層１１７を形成した後、ゾルゲル法により形成されるチタン酸ジルコン酸鉛などの薄膜誘電体として第２の誘電体層１１９を形成し表面平坦性を改善している。これは、さらに発光表示部の表面性を均一に安定化させることを目的としている。
【特許文献１】特開平７−５０１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多孔質体である厚膜誘電体層上に形成した平坦な高誘電率層に微小なクラックが発生しこの部分の絶縁性が低下するため、長時間にわたる発光層等の安定性に問題があった。特に、発光表示部周りの厚膜の段差部分、電極の段差部分およびその周辺でクラックが発生しやすく、上部透明電極を作製する際、クラックの生じやすい段差およびその周辺部分上に上部電極と接続する金属配線電極を配線しなければならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものでその目的とすることは、基板上の電極等にクラックを発生し、これに伴い配線電極の断線を引き起こす可能性のある、誘電体層端部の急峻な膜厚変化を解消した、複数層を有する複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するために本発明の第１の発明は、基板と、前記基板上に形成され、２層以上積層された厚膜誘電体層とを有し、最上層の前記厚膜誘電体層の端部が下層の前記厚膜誘電体層の端部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とする複合基板である。
前記基板と厚膜誘電体層の間に電極層が形成されていることを特徴とする。
また、前記基板上に薄膜絶縁体層を少なくとも１層以上形成したり、前記厚膜誘電体層の間に薄膜誘電体層を少なくとも１層以上形成することができる。
【０００７】
また、第２の発明は、基板上に、２層以上積層された厚膜誘電体層を形成する複合基板の製造方法であって、最上層の前記厚膜誘電体層の端部が下層の前記厚膜誘電体層の端部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とする複合基板の製造方法である。
複合基板の製造方法において、前記基板と前記厚膜誘電体層の間に電極層を形成する工程を更に有したり、前記基板上に薄膜絶縁体層を少なくとも１層以上形成する工程を更に有したり、また、前記厚膜誘電体層の間に薄膜誘電体層を少なくとも１層以上形成する工程を更に有することができる。
【０００８】
また、第３の発明は、基板と、前記基板上に形成された電極層と、前記電極層上に形成され、２層以上積層された厚膜誘電体層と、前記厚膜誘電体層上に形成された発光層と、前記発光層上に形成された電極層とを有し、最上層の前記厚膜誘電体層の縁部が下層の前記厚膜誘電体層の縁部を覆い、前記基板上に形成されることを特徴とするＥＬ素子パネルである。
前記発光層と電極層との間に薄膜誘電体層を少なくとも１層以上形成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、基板上の電極等にクラックを発生し、これに伴い配線電極の断線を引き起こす可能性のある、誘電体層の端部の急峻な膜厚変化を解消した、複数層を有する複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合基板１の断面図、図２はその平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ’による断面図である。
【００１２】
複合基板１は、基板３上に所定のパターンに形成された第１の電極層５と、その上に厚膜誘電体層７と、さらに厚膜誘電体層９が順次積層された構造である。図１では、複合基板１の最上層にある厚膜誘電体層９の端部が、下層の厚膜誘電体層７の端部を覆い、基板上に形成される。
【００１３】
基板３として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、石英ガラス（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、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、石英ガラス等を挙げることができる。その他、Ｂａ系、Ｓｒ系、及びＰｂ系ペロブスカイトを用いることができる。あるいは基板３として、高耐熱ガラスなどを用いてもよく、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。
【００１４】
第１の電極層５は例えば、Ｐｄ等の金属もしくはＡｇ／Ｐｄ等の合金であって、導電性のよい素材からなり、好ましくは所定のストライプ状等のパターン状に形成されたものである。第１の電極層５は、これらの素材の他、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の貴金属、もしくはＮｉ、Ｗ、Ｍｏ，Ｎｂ、Ｔａ等の高融点金属、またはこれらの貴金属もしくは高融点金属の合金を素材として構成されたものであってもよい。
【００１５】
第１の電極層５の形成は、これらの貴金属もしくは高融点金属の合金の粉体を、例えば溶剤、もしくは樹脂と溶剤、さらにはガラスフリット等を配合し、これらを混合して練って得られたペーストを用い、厚膜の形成に適したスクリーン印刷等の方式によって基板３上にパターン状に適用し、適用後、焼成することによって行える。あるいは、ペーストをパターン状にではなく、全面に適用して焼成した後に、フォトリソグラフィー法によりパターン状に形成してもよい。または、第１の電極層５は、これらの金属もしくは合金を用いてめっき、蒸着、もしくはスッパタリングを行うことにより、全面に一様に金属層もしくは合金層を形成した後、フォトリソグラフィー法によりパターン状に形成してもよい。めっき、蒸着、もしくはスッパタリングをマスクパタ−ンを介して行うことにより、パターン状に金属層もしくは合金層を形成することもできる。
【００１６】
第１の電極層の厚みは、形式方法によっても異なるが、スクリーン印刷等の厚膜の形成に適した方式による場合は、１〜５μｍ程度であることが好ましく、蒸着やスパッタリング等の薄膜の形成に適した方式による場合は、０．１〜１．０μｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
厚膜誘電体層７、９は、高誘電率、高耐圧であることが必要である。本発明において、厚膜誘電体層を２層以上積層して形成することにより、高い誘電率、絶縁耐力を有するとともに、より高い平坦性を実現することができる。
厚膜誘電体層７、９の膜厚は、積層された厚膜誘電体層全体の総計として、５〜１５μｍが好ましい。
厚膜誘電体層７、９の材料として、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３等のペロブスカイト結晶構造を有す、強誘電体材料が好ましい。高誘電率で、焼成が容易な材料が好ましい。
厚膜誘電体層７、９は、厚膜法により粉末状の誘電体材料を焼成して形成される。第１の電極層５上に、誘電体材料にバインダーとして溶媒を混合して作製された誘電体ペーストを印刷、焼成して形成することができる。
焼成温度は、材料に応じて適宜決定するが、通常、４００〜１０００℃が好ましく、焼成時間は１〜４時間が好ましい。
【００１８】
次に、図３は、本発明の第１の実施形態に係る複合基板１を用いて作製したＥＬ素子パネル１１の断面図である。
【００１９】
ＥＬ素子パネル１１は、複合基板１上に、薄膜誘電体層１５、発光層１３、更に第２の電極層１７が積層されている。下部にある第１の電極層５と上部にある第２の電極層１７は、それぞれ互いに直交する方向にストライプ状に形成されている。
【００２０】
発光層１３の材料は、特に限定されないが、Ｚｎｓ：Ｍｎ等の公知の材料が使用される。発光層の膜厚は、発光体材料にもよるが、好ましくは０．１〜１．５μｍである。
発光層１３の形成方法は、蒸着やスパッタリングなどの物理的気相堆積法やＣＶＤなどの化学的気相堆積法が好ましい。
【００２１】
薄膜誘電体層１５は高誘電率であることが必要である。
ＢａＴｉＯ３やＰＺＴ（ジルコン酸−チタン酸鉛）等のペロブスカイト構造を有する強誘電体材料が好ましく、誘電率が高く、比較的低温での形成が容易である。
ゾルゲル法により、誘電体材料の前駆体溶液を基板に塗布し、焼成によって誘電体層を形成する。この方法は誘電体層を構成する元素が均一に混合されるため、緻密な誘電体を形成することが可能である。
薄膜誘電体層１５の膜厚は、厚膜誘電体層９の表面を十分平坦化するために、０．１〜３μｍが望まれる。
ゾルゲル法による薄膜誘電体層の成膜方法は、スピンコーティングやディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷などの手法が好ましい。
焼成温度は、材料に応じて適宜決定するが、通常、４００〜１０００℃が好ましく、焼成時間は１〜４時間が好ましい。
【００２２】
第２の電極層１７は、発光層１３からの発光を透過させる必要があるために、透明電極であることが好ましく、具体的には、ＩＴＯやＳｎＯ２（ネサ膜）、ＺｎＯ−Ａｌ等の酸化物導電性材料等で構成することができる。第２の電極層１７の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等を用いることができ、厚みは０．２〜１μｍ程度である。
【００２３】
尚、本実施形態の複合基板１は、このような構造に限定されず、厚膜誘電体層は２層以上の複数の厚膜誘電体層が積層されているのがよい。ただし、積層された厚膜誘電体層の全体の膜厚が５〜１５μｍが好ましい。
また、ＥＬ素子パネル１１はこのような構造に限定されるものではなく、発光層１３を複数積層したり、発光層１３と第２の電極層１７の間に薄膜絶縁体層を積層する構成としてもよい。
このように、本実施の形態によれば、厚膜誘電体層９の表面が平滑であるため、クラックの発生や電極の断線がない複合基板、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを製造することが出来る。
【００２４】
次に、図４は、本発明の第２の実施形態に係る複合基板１９の断面図である。図４の複合基板１９は、基板３と電極層５の間に薄膜絶縁体層２１が形成されている点で、図１に示された複合基板１の構造と異なる。
【００２５】
基板３上にある薄膜絶縁体層２１は、耐熱、耐溶剤性があり、緻密であることが望ましい。薄膜絶縁体層２１の膜厚は０．０１μｍ以上が好ましい。材料として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などを用いることができる。形成方法としては、スパッタ、イオンプレーティングなどの真空法だけでなく、厚膜法を用いることもできる。
複合基板１９を構成するその他の層の材料及び作製方法は、図１の複合基板１と同様であるため省略する。
【００２６】
また、本発明の第２の実施形態に係る複合基板１９を用いてＥＬ素子パネルを作製する。ＥＬ素子パネルを構成する、複合基板を除いた各層の材料及び作製条件等は、図３のＥＬ素子パネル１１と同様であるため省略する。
【００２７】
尚、本実施形態の複合基板１９は、このような構造に限定されず、厚膜誘電体層は２層以上の複数の厚膜誘電体層が積層されているのがよい。ただし、積層された厚膜誘電体層の全体の膜厚が５〜１５μｍが好ましい。
また、基板上に形成された薄膜絶縁体層２１は少なくとも１層以上積層されているのが好ましい。
【００２８】
ＥＬ素子パネルは、図３に示すＥＬ素子パネルの構造に限定されるものではなく、発光層を複数積層したり、発光層と第２の電極層の間に薄膜絶縁体層を積層する構成としてもよい。また、厚膜誘電体層上に積層された薄膜誘電体層１５は少なくとも１層以上積層されているのが好ましく、積層された薄膜誘電体層の全体の膜厚が０．１〜３μｍであることが好ましい。
第２の実施形態では、薄膜絶縁体層２１を設けているので、ガラス基板内からの元素の拡散を防止することができる。
【００２９】
次に、図５は、本発明の第３の実施形態に係る複合基板２３の断面図である。
【００３０】
複合基板２３は、基板３上に所定のパターンに形成された第１の電極層５と、その上に厚膜誘電体層７、更にその上に薄膜誘電体層２５、厚膜誘電体層９が順次積層された構造である。複合基板の最上層にある厚膜誘電体層９の端部が下層の厚膜誘電体層７の端部を覆い、基板３上に形成される。図５の複合基板２３は、薄膜誘電体層２５が２層の厚膜誘電体層７、９の間に設けられている点で、図１に示された複合基板１と異なる。
【００３１】
薄膜誘電体層２５は、図３に示されたＥＬ素子パネル１１を構成する薄膜誘電体層１５の材料及び作製条件等と同様であるため省略する。
【００３２】
また、複合基板２３を構成するその他の層の材料及び作成条件等については、図１の複合基板１と同様であるため省略する。
【００３３】
また、本発明の第３の実施形態に係る複合基板２３を用いてＥＬ素子パネルを作製する。ＥＬ素子パネルを構成する、複合基板を除いた各層の材料及び作製条件等は、上記図３のＥＬ素子パネル１１と同様であるため省略する。
【００３４】
尚、本実施形態の複合基板２３は、このような構造に限定されず、厚膜誘電体層は２層以上の複数の厚膜誘電体層が積層されているのがよい。ただし、積層された厚膜誘電体層の全体の膜厚が５〜１５μｍが好ましい。
【００３５】
また、ＥＬ素子パネルは、図３に示すＥＬ素子パネルの構造に限定されるものではなく、発光層を複数積層したり、発光層と第２の電極層の間に薄膜絶縁体層を積層する構成としてもよい。厚膜誘電体層上に積層された薄膜誘電体層１５は少なくとも１層以上積層されているのが好ましく、積層された薄膜誘電体層の全体の膜厚が０．１〜３μｍであることが好ましい。
【００３６】
次に、図６は、本発明の第４の実施形態に係る複合基板２７の断面図である。図６の複合基板２７は、基板３と電極層５の間に薄膜絶縁体層２１が形成されている点で、図５に示された複合基板２３の構造と異なる。
【００３７】
複合基板２７を構成する各層の材料及び作製方法は、図１及び５の複合基板１、２３と同様であるため省略する。
【００３８】
また、本発明の第４の実施形態に係る複合基板２７を用いてＥＬ素子パネルを作製する。ＥＬ素子パネルを構成する、複合基板２７を除いた各層の材料及び作製条件等は、図３のＥＬ素子パネル１１と同様であるため省略する。
【００３９】
尚、本実施形態の複合基板２７は、このような構造に限定されず、厚膜誘電体層は２層以上の複数の厚膜誘電体層が積層されているのがよい。ただし、積層された厚膜誘電体層の全体の膜厚が５〜１５μｍが好ましい。
【００４０】
また、ＥＬ素子パネルは、図３に示すＥＬ素子パネルの構造に限定されるものではなく、発光層を複数積層したり、発光層と第２の電極層の間に薄膜絶縁体層を積層する構成としてもよい。また、厚膜誘電体層上に積層された薄膜誘電体層１５は少なくとも１層以上積層されているのが好ましく、積層された薄膜誘電体層の全体の膜厚が０．１〜３μｍであることが好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下に示すように、複数の誘電体層が積層された複合基板を作製し、その誘電体層の端部断面形状を測定した。また、複合基板を用いて、ＥＬ素子パネルを作製し電極の断線の有無を確認した。
【００４２】
ガラス基板／薄膜絶縁体層の複合基板上に電極材料をスクリーン印刷し、焼成、固化して第１の電極層を形成した。電極ラインの端子部を除いて第１の電極層を覆うように誘電体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥、固化後、さらに焼成して、第１の誘電体層を得た。第１の誘電体層全体を覆うように、さらに誘電体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥、固化した後、焼成し、第２の誘電体層とした。得られた複合基板の誘電体層部分の断面形状を測定装置サーフコム１４００Ａ（東京精密社製）を用いて測定し、その断面形状を図７に示す。第１及び第２のいずれの誘電体層端部も、なだらかに盛り上がった形状を示すことがわかった。
また、得られた複合基板上に発光層、薄膜誘電体層を順次積層し、更に第２の電極層を、下層の第１の電極層に対しストライプ状のパターンが直交する方向に積層した。誘電体層端部で、第２の電極層の断線は確認されなかった。
【比較例】
【００４３】
ガラス基板上に電極材料をスクリーン印刷し、焼成、固化して第１の電極層を形成した。電極ラインの端子部を除いて第１の電極層を覆うように誘電体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥、固化した後、焼成し、第１の誘電体層を得た。第１の誘電体層内側の領域に、さらに誘電体ペーストをスクリーン印刷し、乾燥、固化した後、焼成し、第２の誘電体層とした。得られた複合基板の誘電体層部分の断面形状を測定装置サーフコム１４００Ａにより測定し、その断面形状を図７に示す。第１の誘電体層の端部がなだらかに盛り上がった形状を示しているのに対し、第１の誘電体層内側の領域にある第２の誘電体層の端部は、急峻な形状を示すことがわかった。
また、得られた複合基板上に発光層、薄膜誘電体層を順次積層し、更に第２の電極層を、下層の第１の電極層に対しストライプ状のパターンが直交する方向に積層した。誘電体層端部で、第２の電極層の断線が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
基板上の電極等にクラックを発生し、これに伴い配線電極の断線を引き起こす可能性のある、誘電体層の端部の急峻な膜厚変化を解消した、複数層を有する複合基板とその製造方法、および複合基板を用いたＥＬ素子パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施形態に係る複合基板１の断面図を示した説明図である。
【図２】第１の実施形態に係る複合基板１の平面図を示した説明図である。
【図３】第１の実施形態に係る複合基板１を用いて作製したＥＬ素子パネル１１の断面図を示した説明図である。
【図４】第２の実施形態に係る複合基板１９の断面図を示した説明図である。
【図５】第３の実施形態に係る複合基板２３の断面図を示した説明図である。
【図６】第４の実施形態に係る複合基板２７の断面図を示した説明図である。
【図７】実施例と比較例における、積層された誘電体層端部の断面形状を示した図である。
【図８】従来の薄膜型ＥＬ素子の構造の断面図を示した説明図である。
【図９】第１の誘電体層（厚膜）と第２の誘電体層（薄膜）を含んだ基板の断面図を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１９、２３、２７………複合基板
３………基板
５………第１の電極層
７、９………厚膜誘電体層
１１………ＥＬ素子パネル
１３………発光層
１５………薄膜誘電体層
１７………第２の電極層
２１………薄膜絶縁体層
２５………薄膜誘電体層
１０１………透明基板
１０３………透明電極層
１０５………薄膜透明第１絶縁体層
１０７………発光層
１０９………薄膜第２絶縁体層
１１１………金属電極層
１１３………電極
１１５………基板
１１７………第１の誘電体層
１１９………第２の誘電体層
【図１】
2007242573.tif 000003
【図２】
2007242573.tif 000004
【図３】
2007242573.tif 000005
【図４】
2007242573.tif 000006
【図５】
2007242573.tif 000007
【図６】
2007242573.tif 000008
【図７】
2007242573.tif 000009
【図８】
2007242573.tif 000010
【図９】
2007242573.tif 000011