CN1363197A

CN1363197A - 复合基板以及使用它的el元件

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Publication number: CN1363197A
Application number: CN01800333A
Authority: CN
Inventors: 武石卓; 长野克人; 高山胜; 矢野义彦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: iFire Technology Inc; iFire IP Corp
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-07
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: EP1173047A1; KR20010110473A; US20020043930A1; EP1178705A4; KR20010109327A; CN1198482C; KR20010109344A; WO2001060125A1; CA2366572A1; CA2366571A1; CN1416664A; KR100443277B1; EP1173047A4; US6709695B2; EP1178705A1; KR100443276B1; US6800322B2; CN1363199A; CN1173602C; CA2366571C

Abstract

本发明提供了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,其中,制成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,所述基板的热膨胀率为10～20ppm/K。

Description

复合基板以及使用它的EL元件

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。

(2)根据上述(1)的复合基板，其中上述基板以氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)中任意一种为主成分。

(3)根据上述(1)或(2)的复合基板，其中上述基板是以钛酸钡(BaTiO₃)为主成分的陶瓷烧结体。

(4)根据上述(3)的复合基板，其中上述电介质层含有从氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化钨(WO₃)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)和氧化钴(Co₂O₃)中选择的1种或2种以上氧化物。

(5)根据上述(3)或(4)的复合基板，上述电介质层含有1种或2种以上从稀土元素(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu)中选择的元素的氧化物。

(6)根据上述(3)～(5)中任意一项的复合基板，其中上述电介质层含有氧化硅(SiO₂)构成的玻璃成分。

(7)一种EL元件，其在上述(1)～(6)中任意一项的复合基板上具有至少发光层和第2电极。

(8)根据上述(7)的EL元件，进一步在发光层和第2电极之间具有第2绝缘体层。作用

本发明中，通过使用上述基板材料和上述组成的电介质，可以制作不会与基板发生导致电介质层特性劣化的反应、能在高温度下烧结、而且设有不发生龟裂的厚膜电介质的复合基板。

而且，使用这种烧制温度高的复合基板制作EL元件时，由于可以提高荧光体层的热处理温度，能够减少荧光体层中的晶体缺陷，得到高发光特性。这种作用在使添加有产生蓝色光的Ce的SrS荧光体层成膜的方面特别有效。另外，由于没有电介质层的龟裂，耐电压高，同样可以进行产生高发光特性的高电压驱动。

附图的简单说明

图1是表示本发明EL元件的结构实例的截面示意图。

图2是表示现有的EL元件结构的截面示意图。

发明的最佳实施方式

本发明的复合基板是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，上述基板的热膨胀率为10～20ppm/K^-1，优选以氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)中任意一种为主成分。

另外，优选上述电介质层是以钛酸钡(BaTiO₃)为主成分的陶瓷烧结体。而且，该电介质层也可以含有从稀土类氧化物、MnO、MgO、WO₃、SiO₂、CaO、ZrO₂、Nb₂O₅和Co₂O₃中选择的1种或2种以上。

图1表示使用本发明复合基板的电致发光元件(EL元件)的截面图。复合基板是在上述组成的基板1上具有形成一定图案的厚膜电极(第1电极)2、采用厚膜法在其上形成的由高介电常数陶瓷烧结体构成的电介质层(第1电介质层)3的层压陶瓷结构体。

使用复合基板的EL元件例如图1所示在复合基板的电介质层上具有通过真空蒸镀法、溅射法、CVD法等形成的薄膜发光层(荧光层)4、薄膜绝缘层(第2绝缘层)5、透明电极(第2电极)6构成的基本结构。另外，也可以制成省略了薄膜绝缘层的单绝缘结构。

本发明的复合基板以及使用它的EL元件的特征在于，使用与电介质层的BaTiO₃直到高温也不发生反应，且热膨胀率大致相等的氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)作为基板材料。由于电介质层与基板直到高温也不发生反应，使用本发明的复合基板制作EL元件时，可以提高发光层(荧光体层)的热处理温度，能够得到高发光特性。另外，由于基板与电介质层的热膨胀率几乎相等，电介质层不会发生龟裂，电介质层的耐电压升高。因此，制成EL元件时可以进行能够得到高发光特性的高电压驱动。

基板材料使用以氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)中任意一种为主成分的材料。这些材料任何一种均可使用，优选使用热膨胀率与电介质材料大致相等的材料。其中特别优选氧化镁。

由这种材料形成的基板的热膨胀系数为10～20ppm/K^-1，特别优选是约12～18ppm/K^-1。

第1电极即下部电极层，至少在绝缘处理后的基板侧形成，或在绝缘层内形成。形成绝缘层时，进一步与发光层一起暴露于热处理高温下的电极层可以使用钯、铑、铱、铼、钌、铂、银、金、钽、镍、铬、钛等通常使用的金属电极作为主成分。

另外，使用Pd、Pt、Au、Ag或其合金时，可以在大气中烧制。使用进行了调整以使之具有耐还原性的BaTiO₃时，由于可以在还原性气氛下进行烧制，可以使用Ni等贱金属作为内部电极。

另外，成为第2电极的上部电极层优选在一定的发光波长区域具有透光性的透明电极。这时，特别优选使用ZnO、ITO等透明电极。ITO通常按化学理论量组成含有In₂O₃和SnO，O量距此多少可以有些偏离。SnO₂对In₂O₃的混合比优选1～20wt％，更优选5～12wt％。另外，IZO中ZnO对In₂O₃的混合比通常为约12～32wt％。

另外，电极层也可以含有硅。这种硅电极层可以是多晶硅(p-Si)，也可以是无定形(a-Si)，必要时也可以是单晶硅。

电极层除主成分硅以外，为了确保导电性掺入杂质。作为杂质使用的掺杂物只要是可以确保一定导电性的物质即可，可以使用硅半导体中使用的常规掺杂物。具体而言，例如B、P、As、Sb、Al等，其中特别优选B、P、As、Sb和Al。掺杂物的浓度优选约0.001～5at％。

作为用这些材料形成电极层的方法，可以采用例如蒸镀法、溅射法、CVD法、溶胶凝胶法、印刷烧制法等现有的方法，特别是制造在基板上形成内部具有电极的厚膜的结构时，优选与电介质厚膜同样的方法。

为了有效地将电场赋予发光层，电极层的优选电阻率为1Ω·cm以下，特别是0.003～0.1Ω·cm。电极层的膜厚根据形成的材料确定，优选50～10000nm，特别优选100～5000nm，进一步优选100～3000nm左右。

电介质厚膜材料(第1绝缘层)可以使用公知的电介质厚膜材料。优选介电常数、耐电压、绝缘电阻较大的材料。

例如可以使用钛酸铅类、铌酸铅类、钛酸钡类等材料作为主成分，基于与基板的关系特别优选钛酸钡(BaTiO₃)。

电介质层也可以进一步含有1种或2种以上从氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化钨(WO₃)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)和氧化钴(Co₂O₃)中选择的氧化物，或1种或2种以上从稀土元素(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu)中选择的元素的氧化物作为副成分。这些副成分相对于主成分，特别是BaTiO₃优选含量为50mol％以下，更优选0.004～40mol％，特别优选0.01～30mol％。

另外，电介质层也可以含有氧化硅(SiO₂)构成的玻璃成分，其含量优选2wt％以下，特别是0.05～0.5wt％以下。通过含有玻璃成分，可以实现烧结性的提高。

另外，也可以使用下述材料以及下述材料中2种以上的混合物等。

(A)钙钛矿型材料：PbTiO₃、含有稀土元素的钛酸铅、PZT(锆钛酸铅)、PLZT(锆钛酸镧铅)等Pb类钙钛矿化合物、NaNbO₃、KNbO₃、NaTaO₃、KTaO₃、CaTiO₃、SrTiO₃、BaTiO₃、BaZrO₃、CaZrO₃、SrZrO₃、CdZrO₃、CdHfO₃、SrSnO₃、LaAlO₃、BiFeO₃、Bi类钙钛矿化合物等。如上所述的单一钙钛矿化合物，以及含有3种以上金属元素的复合钙钛矿化合物、复合、层状的各种钙钛矿化合物。

(B)钨青铜型材料：铌酸铅、SBN(铌酸锶钡)、PBN(铌酸铅钡)、PbNb₂O₆、PbTa₂O₆、PbNb₄O₁₁、Ba₂KNb₅O₁₅、Ba₂LiNb₅O₁₅、Ba₂AgNb₅O₁₅、Ba₂RbNb₅O₁₅、SrNb₂O₆、Sr₂NaNb₅O₁₅、Sr₂LiNb₅O₁₅、Sr₂KNb₅O₁₅、Sr₂RbNb₅O₁₅、Ba₃Nb₁₀O₂₈、Bi₃Nd₁₇O₄₇、K₃Li₂Nb₅O₁₅、K₂RNb₅O₁₅(R：Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho)、K₂BiNb₅O₁₅、Sr₂TlNb₅O₁₅、Ba₂NaNb₅O₁₅、Ba₂KNb₅O₁₅等钨青铜型氧化物等。

(C)YMnO₃类材料：含有稀土元素(包括Sc和Y)、Mn和O，具有六方晶系YMnO₃结构的氧化物等。例如，YMnO₃、HoMnO₃等。

这些材料多为强电介质。以下对这些材料进行说明。

(A)钙钛矿型材料中，BaTiO₃或Sr类钙钛矿化合物等一般用化学式ABO₃表示。其中，A和B分别表示阳离子。A优选从Ca、Ba、Sr、Pb、K、Na、Li、La和Cd中选择的1种以上，B优选从Ti、Zr、Ta和Nb中选择的1种以上。

这种钙钛矿型化合物中的比率A/B优选为0.8～1.3，更优选0.9～1.2。

使A/B达到这一范围，能够确保电介质的绝缘性，另外由于可以改善结晶性，能够改善电介质特性或强介电特性。与此相反，A/B低于0.8，则不能期待结晶性的改善效果，另外如果A/B超过1.3，则难以形成均匀的薄膜。

这种A/B可以通过控制成膜条件实现。另外，ABO₃中O的比例并不限于3。根据钙钛矿材料，存在氧缺乏或氧过剩时构成稳定钙钛矿结构的情况，因此ABOx中，x的值通常为约2.7～3.3。另外，A/B可以通过荧光X射线分析法求出。

本发明中使用的ABO3型钙钛矿化合物也可以是A¹⁺B⁵⁺O₃、A²⁺B⁴⁺O₃、A³⁺B³⁺O₃、A_xBO₃、A(B′_0.67B″_0.33)O₃、A(B′_0.33B″_0.67)O₃、A(B_0.5 ⁺³B_0.5 ⁺⁵)O₃、A(B_0.5 ²⁺B_0.5 ⁶⁺)O₃、A(B_0.5 ¹⁺B_0.5 ⁷⁺)O₃、A₃+(B_0.5 ²⁺B_0.5 ⁴⁺)O₃、A(B_0.25 ¹⁺B_0.75 ⁵⁺)O₃、A(B^0.53+B_0.5 ⁴⁺)O_2.75、A(B_0.5 ²⁺B_0.5 ⁵⁺)O_2.75等中的任何一种。

具体而言，是PZT、PLZT等Pb类钙钛矿化合物、NaNbO₃、KNbO₃、NaTaO₃、KTaO₃、CaTiO₃、SrTiO₃、BaTiO₃、BaZrO₃、CaZrO₃、SrZrO₃、CdHfO₃、CdZrO₃、SrSnO₃、LaAlO₃、BiFeO₃、Bi类钙钛矿化合物等以及它们的固溶体等。

另外，上述PZT是PbZrO₃-PbTiO₃系固溶体。另外，上述PLZT是PZT中掺杂有La的化合物，按照ABO₃的表示方法，应表示为(Pb_0.89～0.91La_0.11～0.09)(Zr_0.65Ti_0.35)O₃。

另外，层状钙钛矿化合物中Bi类层状化合物一般用式Bi₂A_m-1B_mO_3m+3表示。上述式中，m为1～5的整数，A为Bi、Ca、Sr、Ba、Pb、Na、K和稀土元素(包括Sc和Y)中的任意一种，B为Ti、Ta和Nb中的任意一种。具体而言，例如Bi₄Ti₃O₁₂、SrBi₂Ta₂O₉、SrBi₂Nb₂O₉等。本发明中，可以使用这些化合物中的任何一种，也可以使用这些化合物的固溶体。

本发明中优选使用的钙钛矿型化合物优选介电常数高的物质，即NaNbO₃、KNbO₃、KTaO₃、CdHfO₃、CdZrO₃、BiFeO₃、Bi类钙钛矿化合物等，更优选CdHfO₃。

(B)钨青铜型材料优选强电介质材料集的Landoit-BorensteinVol.16记载的钨青铜型材料。钨青铜型材料一般用化学式A_yB₅O₁₅表示。其中，A和B分别表示阳离子。A优选从Mg、Ca、Ba、Sr、Pb、K、Na、Li、Rb、Tl、Bi、稀土类和Cd中选择的1种以上，B优选从Ti、Zr、Ta、Nb、Mo、W、Fe和Ni中选择的一种以上。

这种钨青铜型化合物中的比率O/B并不限于15/5。根据钨青铜材料，存在氧缺乏或氧过剩时构成稳定钨青铜结构的情况，因此比率O/B通常为约2.6～3.4。

具体而言，优选(Ba，Pb)Nb₂O₆、PbNb₂O₆、PbTa₂O₆、PbNb₄O₁₁、PbNb₂O₆、SBN(铌酸锶钡)、Ba₂KNb₅O₁₅、Ba₂LiNb₅O₁₅、Ba₂AgNb₅O₁₅、Ba₂RbNb₅O₁₅、SrNb₂O₆、BaNb₂O₆、Sr₂NaNb₅O₁₅、Sr₂LiNb₅O₁₅、Sr₂KNb₅O₁₅、Sr₂RbNb₅O₁₅、Ba₃Nb₁₀O₂₈、Bi₃Nd₁₇O₄₇、K₃Li₂Nb₅O₁₅、K₂RNb₅O₁₅(R：Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho)、K₂BiNb₅O₁₅、Sr₂TlNb₅O₁₅、Ba₂NaNb₅O₁₅、Ba₂KNb₅O₁₅等钨青铜型氧化物等以及它们的固溶体等，特别优选SBN〔(Ba，Sr)Nb₂O₅〕或Ba₂KNb₅O₁₅、Ba₂LiNb₅O₁₅、Ba₂AgNb₅O₁₅、Sr₂NaNb₅O₁₅、Sr₂LiNb₅O₁₅、Sr₂KNb₅O₁₅。

(C)YMnO₃类材料用化学式RMnO₃表示。R优选从稀土元素(包括Sc和Y)中选择的1种以上。YMnO₃类材料中的比率R/Mn优选为0.8～1.2，更优选0.9～1.1。通过使之达到这一范围，能够确保绝缘性，另外由于可以改善结晶性，能够改善强介电特性。与此相反，比率R/Mn在低于0.8、超过1.2的范围时，存在结晶性降低的趋势。另外，特别是比率R/Mn在超过1.2的范围时，得不到强介电性，存在成为常介电特性的趋势，有时不能应用于利用极化的元件。这种R/Mn可以通过控制成膜条件实现。另外，R/Mn可以通过荧光X射线分析法求出。

本发明中优选使用的YMnO₃类材料是晶体结构为六方晶系的材料。YMnO₃类材料存在具有六方晶系晶体结构的物质和具有斜方晶系晶体结构的物质。为了获得相转移效果，优选六方晶系的晶体材料。具体而言，其组成实质上为YMnO₃、HoMnO₃、ErMnO₃、YbMnO₃、TmMnO₃、LuMnO₃，或它们的固溶体等。

电介质层厚膜的电阻率为10⁸Ω·cm以上，特别是10¹⁰～10¹⁸Ω·cm左右。另外，优选具有较高介电常数的物质，作为其介电常数ε，优选ε＝100～10000左右。膜厚优选5～50μm，特别优选10～30μm。

电介质层厚膜的形成方法没有特别的限定，最好是比较容易得到10～50μm厚的膜的方法，优选溶胶凝胶法、印刷烧制法等。

采用印刷烧制法的场合，适当使材料的粒度一致，与粘结剂混合，制成适当粘度的糊状物。将该糊状物在基板上采用筛网印刷法形成，干燥。在适当的温度下烧制该片状坯(ゲリ-ン)，得到厚膜。

得到的厚膜表面的凹凸或孔大至1μm以上的场合，必要时优选进行打磨，或在其上形成平坦化层，提高平坦性。

作为无机EL(电致发光)元件的发光层使用的材料，可以举出，得到红色光的材料例如ZnS、Mn/CdSSe等，得到绿色光的材料例如ZnS：TbOF、ZnS：Tb等，得到蓝色光的材料例如SrS：Ce、(SrS：Ce/ZnS)n、CaGa₂S₄：Ce、SrGa₂S₄：Ce等。另外，作为得到白色光的材料，已知SrS：Ce/ZnS：Mn多层膜等。

本发明中，作为这种EL元件的荧光薄膜使用的材料，II族-硫化合物、II族-III族-硫化合物或稀土类硫化物优选主要以SrS为代表的II-S类化合物，或主要以SrGa₂S₄为代表的II-III₂-S₄类化合物(II＝Zn、Cd、Ca、Mg、Be、Sr、Ba、稀土类，III＝B、Al、Ga、In、Tl)，或Y₂S₃等稀土类硫化物，以及使用这些化合物的多种成分组合的混晶或混合化合物。

这些化合物的组成比并不是严格地取上述值，对于各种元素具有某种程度的固溶限。因此，只要是其范围的组成比即可。

通常，EL荧光体薄膜是在母体材料中添加发光中心。发光中心可以按现有的量添加现有的过渡金属、稀土类。例如，以金属或硫化物的形态在原料中添加Ce、Eu等稀土类、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Bi、Ag等。添加量依原料和形成的薄膜而不同，因此调整原料的组成，使薄膜达到现有的添加量。

作为用这些材料形成EL荧光体薄膜的方法，可以采用蒸镀法、溅射法、CVD法、溶胶凝胶法、印刷烧制法等现有的方法。

发光层的膜厚没有特别的限定，但如果过厚则驱动电压上升，如果过薄则发光效率降低。具体而言，根据荧光材料确定，但优选100～1000nm，特别优选150～700nm左右。

为了得到高亮度的硫化物荧光体薄膜，优选必要时在600℃以上的高温度下形成所需组成的硫化物荧光体，或在600℃以上的高温度下进行退火。特别是为了得到高亮度的蓝色荧光体，高温过程是有效的。本发明的无机EL用电介质厚膜可以耐受这种高温过程。

无机EL元件优选在上述电极层和荧光薄膜(发光层)之间具有薄膜绝缘层(第2绝缘层)。作为薄膜绝缘层的构成材料，可举出例如氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)、氧化钽(Ta₂O₅)、钛酸锶(SrTiO₃)、氧化钇(Y₂O₃)、钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸铅(PbTiO₃)、PZT、氧化锆(ZrO₂)、氧氮化硅(SiON)、氧化铝(Al₂O₃)、铌酸铅、PMN-PT类材料等以及它们的多层或混合薄膜，作为用这些材料形成绝缘层的方法，可以采用蒸镀法、溅射法、CVD法、溶胶凝胶法、印刷烧制法等现有的方法。这时绝缘层的厚度优选50～1000nm，特别优选100～500nm左右。

另外，根据需要形成薄膜绝缘层后，也可以进一步使用其它材料形成2层薄膜绝缘层。

而且，优选在该薄膜绝缘层上形成电极层(第2电极)。电极层材料优选已经叙述的电极材料。

按照这种方法，使用本发明的复合基板，可以构成EL元件。荧光体薄膜的高温过程成为可能，大幅度提高了以前亮度不足的蓝色荧光体的特性，因此可以实现全色的EL显示。而且，按照本发明可以得到高密度的无龟裂的绝缘厚膜，因此难以引起EL元件的绝缘破坏，与通常的薄膜双层绝缘结构相比，稳定性大幅度增加，可以实现高亮度化、低电压化。

复合基板优选按照常规的厚膜层压技术制造。也就是说，采用筛网印刷法等，在氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)的基板上将以Pd或Pt之类的导体粉末为原料的糊印刷成图案。进一步使用以粉末状的电介质材料为原料制作的电介质糊，在其上形成厚膜。或者将电介质糊通过浇铸成膜，形成片状坯，将其层压到电极上。另外，也可以在电介质的片状坯上印刷电极，将其压合到基板上的应力松弛层上。

而且，也可以分别制作应力松弛层、电极、电介质构成的层压片状坯，将其层压在基板上。具有梯度组成的应力松弛层可以通过将组成稍有差别的层依次层压制作。

将以上结构在1000℃以上且低于1600℃，优选1200℃以上且1500℃以下，更优选1300℃以上且1450℃以下的温度下进行烧制。

实施例

以下，结合实施例更具体地说明本发明的复合基板和EL元件。<实施例1>

在如表1所示的基板上，作为电极，将Pd粉末构成的糊印刷成宽：1.6mm、间隔1.5mm的线条状图案，1100℃下干燥数分钟。

另外在BaTiO₃粉末中按一定浓度添加MnO、MgO、Y₂O₃、V₂O₅、(Ba，Ca)SiO₃，在水中进行混合。将混合的粉末干燥后，与粘结剂混合，制作电介质糊。将制作的电介质糊印刷在印刷有上述电极图案的基板上，达到30μm厚，进行干燥，在大气中1200℃下烧制2小时。烧制后的电介质层的厚度为10μm。

为了测定电介质层的电特性，在上述电介质糊进行干燥后，与电极图案正交地印刷1.5mm宽、间隔1.5mm的线条状Pd电极图案，干燥，在上述制出图案的温度下进行烧制，另外制成试样。电致发光元件是使用将复合基板加热至250℃的状态下涂覆了Mn的ZnS靶，通过溅射法形成ZnS荧光体薄膜，使厚度达到0.7μm，然后于真空中热处理10分钟。接着通过溅射法依次形成作为第2绝缘层的Si₃N₄薄膜和作为第2电极的ITO薄膜，从而得到电致发光元件。

发光特性是由所得元件结构中的印刷烧制电极、ITO透明电极引出电极，外加1KHz脉冲宽度50μs的电场进行测定。

以上制得的复合基板上的电介质层的电特性以及使用这些复合基板制得的电致发光元件的发光特性如表1所示。表1No. 基板材料电介质层烧制温度电介质层介电常数 tanδ(％) 绝缘耐压荧光层的发光开始 210V下的

(℃) 厚度(μm) (V/μm) 热处理温电压(V) 发光亮度

度(℃) (cd/m²)本发明1 MgO BaTiO₃厚膜 Li₂SiO₃ 1200 17 2060 2.2 19 600 120 1500

5mol％本发明2 MgO BaTiO₃厚膜 - 1270 13 1660 2.6 20 600 135 1300本发明3 MgO BaTiO₃厚膜 - 1340 12 2300 0.8 40 600 138 1250本发明4 MgO BaTiO₃厚膜 - 1410 11 7510 0.8 9 600 140 1250本发明5 MgO BaTiO₃厚膜 - 1340 12 2300 0.8 40 800 98 1270本发明6 MgO BaTiO₃厚膜 - 1340 12 2300 0.8 40 900 99 1250本发明7 MgO BaTiO₃厚膜 - 1340 12 2300 0.8 40 1000 95 1200本发明8 MgO-SiO₂ BaTiO₃厚膜 - 1340 12 1650 1.2 35 600 130 1020本发明9 2MgO-SiO₂ BaTiO₃厚膜 - 1340 12 1570 1.7 30 600 130 1000对比例1 青板玻璃 Y₂O₃薄膜 - - 0.6 12 1.1 370 - 186 150对比例2 青板玻璃 Si₃N₄薄膜 - - 0.6 8 1.0 720 - 192 60

由表1可以看出，通过将基板的热膨胀系数调节到最适，使用厚膜的高介电常数材料，本发明试样与以前的元件相比，发光开始电压变低，另外在相同可外加电压的条件下，发光亮度变高。另外，通过提高热处理温度，可以进一步降低发光开始电压。

发明效果

如上所述按照本发明，可以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。

Claims

1、一种复合基板，其中，在具有电绝缘性的基板上依次形成电极和电介质层，上述基板的热膨胀率为10～20ppm/K。

2、根据权利要求1所述的复合基板，其中上述基板以氧化镁(MgO)、滑石(MgO·SiO₂)或镁橄榄石(2MgO·SiO₂)中任意一种为主成分。

3、根据权利要求1或2所述的复合基板，其中上述基板是以钛酸钡(BaTiO₃)为主成分的陶瓷烧结体。

4、根据权利要求3所述的复合基板，其中上述电介质层含有从氧化锰(MnO)、氧化镁(MgO)、氧化钨(WO₃)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化铌(Nb₂O₅)和氧化钴(Co₂O₃)中选择的1种或2种以上氧化物。

5、根据权利要求3或4所述的复合基板，上述电介质层含有1种或2种以上从稀土元素(Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu)中选择的元素的氧化物。

6、根据权利要求3～5中任意一项所述的复合基板，其中上述电介质层含有氧化硅(SiO₂)构成的玻璃成分。

7、一种EL元件，其在权利要求1～6中任意一项所述的复合基板上具有至少发光层和第2电极。

8、根据权利要求7的EL元件，进一步在发光层和第2电极之间具有第2绝缘体层。