[发明专利]复合基板以及使用它的EL元件

说明书

技术领域

本发明涉及设有电介质和电极的复合基板以及使用该复合基板的电致发光元件(EL元件)。

背景技术

物质通过外加电场发光的现象称为电致发光(EL)，利用这种现象的元件作为液晶显示或时钟的背照光得到实用化。

EL元件包括分散型元件和薄膜型元件，分散型元件具有将粉末荧光体分散在有机物或瓷釉上，上下设置电极的结构，薄膜型元件采用在电绝缘性基板上以夹在2个电极和2个薄膜绝缘体之间的方式形成的薄膜荧光体。另外，对于这两种EL元件，根据驱动方式又分别包括直流电压驱动型、交流电压驱动型。分散型EL元件自古以来就是已知的，具有制备容易的优点，但由于亮度差、寿命短，其利用受到限制。另一方面薄膜型EL元件具有高亮度、长寿命的特性，扩大了EL元件的实用范围。

以前，薄膜型EL元件以使用液晶显示或PDP等中使用的青板玻璃作为基板，且与基板接触的电极为ITO等透明电极，荧光体产生的光以由基板侧输出的方式为主流。另外，作为荧光体材料，从成膜的难易程度、发光特性的观点出发，主要使用添加了发橙黄色光的Mn的ZnS。制造彩色显示器时，必须采用发出红色、绿色、蓝色3原色的荧光体材料。作为这种材料，发蓝光的添加了Ce的SrS或添加了Tm的ZnS、发红光的添加了Sm的ZnS或添加了Eu的CaS、发绿光的添加了Tb的ZnS或添加了Ce的CaS等增加为候补，继续进行研究。但是，至今在发光亮度、发光效率、色纯度方面还存在问题，尚未实现实用化。

作为解决这些问题的手段，已知高温下成膜的方法或者成膜后在高温下进行热处理的方法是有希望的。采用这种方法时，使用青板玻璃作为基板，从耐热性的观点来看是不可能的。对于使用具有耐热性的石英基板也进行了研究，但石英基板非常昂贵，不适于显示器等必须有大面积的用途。

近年来，如特开平7-50197号公报或特公平7-44072号公报的记载，报道了使用电绝缘性陶瓷基板作为基板，用厚膜电介质代替荧光体下部的薄膜绝缘体的元件的开发。

该元件的基本结构如图2所示。图2所示的EL元件具有在陶瓷等的基板11上依次形成下部电极12、厚膜电介质层13、发光层14、薄膜绝缘层15、上部电极16的结构。这样，与以前的结构不同，为了使荧光体发出的光从基板的背侧上部输出，在上部设置了透明电极。

该元件中，厚膜电介质具有数十μm的厚度，为薄膜绝缘体的数百～数千倍。因此，具有针孔等引起的绝缘破坏少、可信性高以及制造时的有效利用率高的优点。

使用厚电介质引起的荧光体层的电压下降，通过使用介电常数高的材料作为电介质层克服。另外，通过使用陶瓷基板和厚膜电介质，可以提高热处理温度。结果，显示高发光特性的发光材料可以成膜，这在以前由于晶体缺陷的存在是不可能实现的。

作为厚膜电介质中使用的介电材料的条件，优选介电常数高且绝缘电阻、耐电压高。但是，如果使用一般广泛使用的结晶化玻璃或Al₂O₃作为基板材料，使用由于介电特性高广泛用于电容器材料的BaTiO₃作为介电材料，在烧制时会产生BaTiO₃电介质层上出现龟裂的问题。由于这种龟裂引起电介质层的耐电压降低，因此如果使用该复合基板制作EL元件，则元件容易被破坏。其原因认为是由于基板材料与电介质的热膨胀率不同，同时又必须在高温下烧制电介质，热膨胀的差异影响较大。基于该问题以及将基板材料和电介质材料的反应抑制到最小限度的必要性，在特开平7-50197号公报、特公平7-44072号公报等中，作为电介质材料主要研究了烧制温度比较低的铅类介电材料。

但是，使用对人体有害的铅作为原料会使制造上和废品回收的成本增加，因而不优选。另外，铅类电介质材料一般烧制温度低于BaTiO₃，因此不能升高制成EL元件时的荧光体层的热处理温度，不能得到充分的发光特性。

发明公开

本发明的目的在于提供能够抑制与基板之间的导致电介质层特性劣化的反应，在高温度下进行烧结，而且很少发生电介质层龟裂等的复合基板以及使用它的EL元件。

也就是说，上述目的是通过以下内容实现的。

(1)在具有电绝缘性的基板上依次形成电极和电介质层的复合基板，其中上述基板的热膨胀率为10～20ppm/K。