JP2001223088A - Ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来のＥＬ素子の構造的問題を克服し、極め
てシンプルな構成で、しかも駆動電圧の最小化を十分に
図ることが可能で、しかも低コストで量産化に優れたＥ
Ｌ素子を実現する。 【解決手段】 基板１上に電気的に絶縁されている一対
の電極２と、誘電体層と、発光層とを順次有し、前記一
対の電極に対応するそれぞれの発光層同士が電気的に接
続され、前記一対の電極間にＥＬ回路が形成されている
構成のＥＬ素子とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚膜誘電体を有す
るＥＬ素子に関するものである。

【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。

【０００３】ＥＬ素子には粉末蛍光体を有機物やホウロ
ウに分散させ、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つの電極と２つの薄膜絶
縁体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。分散型ＥＬ
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ＥＬ素子は高輝度、長寿命と
いう特性をもち、ＥＬ素子の実用範囲を大きく広げた。

【０００４】従来、薄膜型ＥＬ素子においては基板とし
て液晶ディスプレイやＰＤＰなどに用いられている青板
ガラスを用い、かつ基板に接する電極をＩＴＯなどの透
明電極とし、蛍光体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。また蛍光体材料としては黄橙色発
光を示すＭｎを添加したＺｎＳが、成膜のしやすさ、発
光特性の観点から主に用いられてきた。カラーディスプ
レイを作製するには、赤色、緑色、青色の３原色に発光
する蛍光体材料の採用が不可欠である。これらの材料と
しては青色発光のＣｅを添加したＳｒＳやＴｍを添加し
たＺｎＳ、赤色発光のＳｍを添加したＺｎＳやＥｕを添
加したＣａＳ、緑色発光のＴｂを添加したＺｎＳやＣｅ
を添加したＣａＳなどが候補に上げられており、研究が
続けられている。しかし現在までのところ、発光輝度、
発光効率、色純度の点に問題があり、実用化にはいたっ
ていない。

【０００５】これらの問題を解決する手段として、高温
で成膜する方法や成膜後に高温で熱処理を行うことが有
望であることが知られている。このような方法を用いた
場合、基板として青板ガラスを用いることは耐熱性の観
点から不可能である。耐熱性のある石英基板を用いるこ
とも検討されているが、石英基板は非常に高価であり、
ディスプレーなどの大面積を必要とする用途には適さな
い。

【０００６】近年、特開平７−５０１９７号公報や、特
公平７−４４０７２号公報に記載されているように、基
板として電気絶縁性のセラミック基板を用い、蛍光体下
部の薄膜絶縁体のかわりに厚膜誘電体を用いた素子の開
発が報告された。

【０００７】この素子の基本的な構造を図９に示す。図
９に示されるＥＬ素子は、セラミックなどの基板１１上
に、下部電極１２、厚膜誘電体層１３、発光層１４、薄
膜絶縁体層１５、上部電極１６が順次形成された構造と
なっている。このように、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、２
つの電極は素子構造体の上／下に設けられている。

【０００８】この素子では厚膜誘電体は数１０μm と薄
膜絶縁体の数１００〜数１０００倍の厚さをもってい
る。そのためピンホールなどに起因する絶縁破壊が少な
く、高い信頼性と高い製造時の歩留まりを得ることがで
きるという利点を有している。

【０００９】厚い誘電体を用いることによる蛍光体層へ
の電圧降下は高誘電率材料を誘電体層として用いること
により克服している。またセラミック基板と厚膜誘電体
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、従来は結晶欠陥の存在により不可能であ
った高い発光特性を示す発光材料の成膜が可能となっ
た。

【００１０】ところで、このような構造のＥＬ素子にお
いて、従来、第１の絶縁層には厚さ１μm 以上の絶縁体
薄膜が用いられていたが、その代わりに誘電率が１００
０倍程度の強誘電体厚膜を用いると、絶縁膜が２０μm
以上と厚くてもＥＬ素子の駆動時における発光部領域に
かかる電圧が実効的に大きくなり、高い輝度が得られる
ことが知られている。

【００１１】この場合、第２の絶縁層は、製造における
プロセス温度の履歴のため、通常は誘電率が１０程度の
薄膜の絶縁膜を使用している。ところが、このような誘
電率の薄膜を用いると、第２の絶縁層での電圧ロスが大
きくなり、駆動電圧を低下させることが非常に困難とな
っていた。したがって、このような構造をとる限り、本
来のＥＬ発光領域にかかる電界のロスに対して、その最
小化を十分図ることが極めて困難である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のＥＬ素子の構造的問題を克服し、極めてシンプルな構
成で、しかも駆動電圧の最小化を十分に図ることが可能
で、しかも低コストで量産化に優れたＥＬ素子を実現す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（１） 少なくとも基板
上に電気的に絶縁されている一対の電極と、誘電体層
と、発光層とを順次有し、前記一対の電極に対応するそ
れぞれの発光層同士が電気的に接続され、前記一対の電
極間に交流閉回路が形成されているＥＬ素子。 （２） 前記交流閉回路は、等価的に前記一対の電極間
に少なくとも誘電体層／発光層／発光層／誘電体層が存
在する回路である上記（１）のＥＬ素子。 （３） 前記発光層同士は、透明電極を介して電気的に
接続されている上記（１）または（２）のＥＬ素子。 （４） 前記発光層同士は、この発光層間の容量成分に
より電気的に接続されている上記（１）または（２）の
ＥＬ素子。 （５） さらに前記発光層上に絶縁層を有する上記
（１）〜（４）のいずれかのＥＬ素子。 （６） 基板上に、第１の電極と、第１の誘電体層と、
第１の発光層とが順次積層され、さらにこの基板上に、
第２の電極と、第２の誘電体層と、第２の発光層とが順
次積層され、前記第１および第２の発光層が電気的に接
続されているＥＬ素子。 （７） 前記第１および第２の発光層は、基板側と反対
側の面で接続されている上記（６）のＥＬ素子。 （８） 少なくとも第１の誘電体層と第２の誘電体層と
は同一の積層構造体である上記（６）または（７）のＥ
Ｌ素子。 （９） さらに前記発光層上に絶縁層を有し、発光層は
この絶縁層を介して接続されている請求項６〜８のいず
れかのＥＬ素子。 （１０） 上記（１）〜（９）のＥＬ素子が複数配置さ
れているＥＬ表示装置。 （１１） 前記一対の電極は、ｘ軸側電極、ｙ軸側電極
のいずれか一方の電極と対応し、他方の電極が一方の電
極の共通電極となっている上記（１０）のＥＬ表示装
置。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のＥＬ素子は、基板上に電
気的に絶縁されている一対の電極と、誘電体層と、発光
層とを順次有し、前記一対の電極に対応する発光層同士
が電気的に接続され、前記一対の電極間に交流閉回路が
形成されているものである。このように、ＥＬ構造体の
発光層同士を電気的に接続することにより、等価的に２
つのＥＬ構造体は直列接続され、それぞれの厚膜誘電体
層を介して電源と接続されるようになる。このため、誘
電率の低い薄膜絶縁体層を介して電源と接続する必要が
なくなり、主に薄膜絶縁体層で生じていた電圧ロスを大
幅に低減することができる。

【００１５】本発明のＥＬ素子について、図を参照しつ
つより具体的に説明する。図１は、本発明のＥＬ素子の
構成を示した概略断面図である。

【００１６】図において、基板１上に形成された第１の
ＥＬ構造体は、下部電極（第１の電極）２ａと、誘電体
層（第１の誘電体層）３ａと、発光層（第１の発光層）
４ａとが順次積層されている。同様に、第２のＥＬ構造
体は、下部電極（第２の電極）２ｂと、誘電体層（第２
の誘電体層）３ｂと、発光層（第２の発光層）４ｂとが
順次積層されている。そして、２つのＥＬ構造体の発光
層４ａ，４ｂ同士は、接続手段５により電気的に接続さ
れている。また、２つの電極２ａ，２ｂは、交流電源Ｖ
ｓと接続されている。

【００１７】このような２つのＥＬ構造体を等価的に示
すと、図２のようになる。つまり、第１のＥＬ構造体１
０ａの下部電極２ａ／誘電体層３ａ／発光層４ａ／接続
手段５／第２のＥＬ構造体の発光層４ｂ／誘電体層３ｂ
／下部電極２ｂとが直列に接続されている。そして、電
源Ｖｓからみた場合、２つの下部電極２ａ，２ｂと、２
つの誘電体層３ａ，３ｂを介して接続手段５で接続され
た２つの発光層４ａ，４ｂが駆動されることとなる。こ
のため、電極２ａ、２ｂと発光層３ａ，３ｂの間には、
少なくとも誘電率の極めて高い誘電体層３ａ、３ｂが介
在し、薄膜絶縁層を省略することもできるため、電圧ロ
スを大幅に低減することができる。

【００１８】接続手段５は、２つの発光層を電気的に接
続しうるものであれば特に限定されるものではない。例
えば、図３に示すように、それぞれの発光層４ａ，４ｂ
上、つまり基板と反対側の面にこれらを接続する透明電
極５ｊを積層してもよい。この場合、透明電極５ｊは各
発光層４ａ，４ｂにまたがるように連続して積層するこ
とで、両者を電気的に接続することができる。

【００１９】このような透明電極層は、所定の発光波長
域で透光性を有するものが良い。この場合、ＺｎＯ、Ｉ
ＴＯなどの透明電極を用いることが特に好ましい。ＩＴ
Ｏは、通常Ｉｎ₂ Ｏ₃ とＳｎＯとを化学量論組成で含有
するが、Ｏ量は多少これから偏倚していてもよい。Ｉｎ
₂ Ｏ₃ に対するＳｎＯ₂ の混合比は、１〜２０質量％、
さらには５〜１２質量％が好ましい。また、ＩＺＯでの
Ｉｎ₂ Ｏ₃ に対するＺｎＯの混合比は、通常、１２〜３
２質量％程度である。

【００２０】これらの材料で電極層を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、特に、基板
上に内部に電極を有した厚膜を形成した構造を作製する
場合、誘電体厚膜と同じ方法が好ましい。

【００２１】電極層の好ましい抵抗率としては、発光層
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。電極層の膜厚として
は、形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜１００
００nm、特に１００〜５０００nm、さらには１００〜３
０００nm程度である。

【００２２】なお、電極層の膜厚を調整することによ
り、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ，Ｔｉ等の金
属材料やＳｉ等の半導体材料を用いることも可能であ
る。

【００２３】また、これらの金属、半導体を用いる場
合、発光層の一部を接続してもよいし、発光層上に格子
状や、櫛形に電極を配置してもよい。

【００２４】さらに、図４に示すように、発光層４ａ、
４ｂと透明電極５ｊとの間に、薄膜絶縁層７ａ，７ｂを
形成してもよい。薄膜絶縁層７ａ，７ｂの膜厚が十分に
薄い場合には、電圧ロスもある程度抑制することができ
る。この場合には、第１のＥＬ構造体１０ａの下部電極
２ａ／誘電体層３ａ／発光層４ａ／薄膜絶縁層７ａ／接
続手段５／薄膜絶縁層７ｂ／第２のＥＬ構造体の発光層
４ｂ／誘電体層３ｂ／下部電極２ｂとが直列に接続され
ている。薄膜絶縁層の詳細については後で述べる。

【００２５】接続手段としては、上記のような電極材料
を用いる方法以外に、例えば、図５に示すような容量成
分５ｋにより発光層を接続してもよい。この容量成分５
ｋは特別に形成する必要はなく、各発光層の間の浮遊容
量、ないし寄生容量として存在するものを利用すればよ
い。具体的には、所定のギャップを介して発光層を形成
することにより、このギャップを介した発光層間に容量
成分が生じるので、この容量成分を接続手段として利用
すればよい。その際、例えば図６に示すように、各発光
層４ａ、４ｂを櫛形で対向するように形成すると効果的
である。なお、図５は画素ないし発光領域を示す一部平
面図であって、誘電体層３ａ、３ｂ状に櫛形状に形成さ
れた発光層４ａ、４ｂが対向配置されている。また、図
示しない下部電極は、上記発光層と同一形状に形成され
ている。この例では、誘電体層３ａ、３ｂを分割せず、
２つのＥＬ構造体で共通にしている。このように厚膜誘
電体層を共通に形成しても、下部電極が電気的に絶縁さ
れているので、２つのＥＬ構造体は電気的に分離され独
立したものとなる。

【００２６】本発明のＥＬ素子は、マトリクスタイプの
ＥＬ表示装置に好適に応用することができる。図７，８
は、このようなマトリクスタイプのＥＬ表示装置の画素
部分の構成例を示した一部平面図、図８は図７のＡ−
Ａ’断面矢視図である。

【００２７】図７，８において、ｙ軸方向の電極２ａと
ｘ軸方向の電極２ｂとは、その交差する領域において、
ｙ軸方向の電極２ａ上に形成された絶縁層６により、互
いに絶縁されている。これらｙ軸方向の電極２ａとｘ軸
方向の電極２ｂが形成された基板１上には、誘電体層
３、発光層４が順次形成されている。なお、この例では
誘電体層３、発光層４は、基板１上の全面に成膜されて
いるが、画素（発光させようとする領域）となる部分に
のみ成膜してもよい。図示例のように厚膜誘電体層３、
発光層４を全面に成膜した場合、構造が簡単になり、製
造が容易になる。また、このように全面に成膜しても、
対応する電極部分の誘電体層３、発光層４がＥＬ素子と
して機能し、それ以外の領域の部分はＥＬ回路には関与
しないので問題はない。

【００２８】そして、これらｙ軸方向の電極２ａとｘ軸
方向の電極２ｂ上の領域を接続するように透明電極５ｋ
が成膜されている。このような構成とすることにより、
ｙ軸方向の電極２ａ上の厚膜誘電体層３と、発光層４
と、ｘ軸方向の電極２ｂ上の厚膜誘電体層３と、発光層
４とが直列的に接続される。つまり、これらで形成され
る領域５１，５２に２つのＥＬ構造体が実質的に形成さ
れたこととなり、２つの電極２ａ、２ｂ間に駆動電圧を
印加すると、この２つの領域から発光する。

【００２９】なお、上記例では一対の電極間に存在する
２つのＥＬ構造体を接続した素子について説明したが、
このようなＥＬ素子を複数配置させ、好ましくはマトリ
クス状に配置することでセグメント型ないしドットマト
リクス型のＥＬ表示装置を構成することができる。この
場合、前記一対の電極のうちｘ軸側電極、ｙ軸側電極の
いずれか一方の電極と対応し、他方の電極が一方の電極
の共通電極となっていてもよい。

【００３０】次に、本発明のＥＬ構造体について説明す
る。本発明のＥＬ構造体は、例えば、図１に示すように
少なくとも基板１上に１対の電極２ａ，２ｂと、誘電体
層３ａ，３ｂと、発光層４ａ，４ｂとを有し、好ましく
はこの発光層４ａ、４ｂ同士を電気的に接続する接続手
段（透明電極５ｊ）を有するものである。

【００３１】基板として用いる材料は、厚膜形成温度、
およびＥＬ蛍光層の形成温度、ＥＬ素子のアニール温度
に耐えうる耐熱温度ないし融点が６００℃以上、好まし
くは７００℃以上、特に８００℃以上の基板を用い、そ
の上にＥＬ素子が形成可能で、所定の強度を維持できる
ものであれば特に限定されるものではない。具体的に
は、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃ ）、フォルステライト（２Ｍ
ｇＯ・ＳｉＯ₂ ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ
₂ ）、ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ）、ベリリ
ア（ＢｅＯ）、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、結晶化ガラスなど耐熱性ガラス基板を
挙げることができる。これらの耐熱温度はいずれも１０
００℃程度以上である。これらのなかでも特にアルミナ
基板、結晶化ガラスが好ましく、熱伝導性が必要な場合
にはベリリア、窒化アルミニウム、炭化シリコン等が好
ましい。

【００３２】また、このほかに、石英、熱酸化シリコン
ウエハー等、チタン、ステンレス、インコネル、鉄系な
どの金属基板を用いることもできる。金属等の導電性基
板を用いる場合には、絶縁処理を施すか基板上に内部に
電極を有した厚膜を形成した構造が好ましい。

【００３３】一対の電極である下部電極層は、少なくと
も絶縁処理された基板側に形成されるか、絶縁層を介し
て形成される。絶縁層形成時、さらに発光層と共に熱処
理の高温下にさらされる電極層は、主成分としてパラジ
ウム、ロジウム、イリジウム、レニウム、ルテニウム、
白金、銀、金、タンタル、ニッケル、クロム、チタン等
の通常用いられている金属電極を用いればよい。

【００３４】還元性雰囲気で焼成を行う場合、好ましく
は、Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｗ，Ｍｏ等
の１種または２種以上を用いたものやＮｉ−Ｃｕ，Ｎｉ
−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ａｌ合金のい
ずれか、より好ましくはＮｉ，ＣｕおよびＮｉ−Ｃｕ合
金等である。

【００３５】また、酸化性雰囲気中で焼成する場合に
は、酸化性雰囲気中で酸化物とならない金属が好まし
く、具体的にはＡｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，
ＰｂおよびＰｄの１種または２種以上であり、特にＡ
ｇ，ＰｄおよびＡｇ−Ｐｄ合金が好ましい。

【００３６】これらの材料で電極層を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、特に、誘電
体厚膜と同じ方法が好ましい。

【００３７】厚膜法にて電極を形成する場合、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
基板との接着性を高めることができる。ガラスフリット
は、中性ないし還元性雰囲気中で焼成される場合、この
ような雰囲気中でもガラスとしての特性を失わないもの
が好ましい。

【００３８】このような条件を満たすものであれば、そ
の組成は特に限定されるものではないが、例えば、ケイ
酸ガラス（ＳｉＯ₂ ：２０〜８０質量％、Ｎａ₂Ｏ：８
０〜２０質量％）、ホウケイ酸ガラス（Ｂ₂Ｏ₃ ：５〜
５０質量％、ＳｉＯ₂ ：５〜７０質量％、ＰｂＯ：１〜
１０質量％、Ｋ₂Ｏ：１〜１５質量％）、アルミナケイ
酸ガラス（Ａｌ₂Ｏ₃ ：１〜３０質量％、ＳｉＯ₂ ：１
０〜６０質量％、Ｎａ₂Ｏ：５〜１５質量％、ＣａＯ：
１〜２０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ ：５〜３０質量％）から選択
されるガラスフリットの、１種または２種以上を用いれ
ばよい。これに必要に応じて、ＣａＯ：０．０１〜５０
質量％，ＳｒＯ：０．０１〜７０質量％，ＢａＯ：０．
０１〜５０質量％，ＭｇＯ：０．０１〜５質量％，Ｚｎ
Ｏ：０．０１〜７０質量％，ＰｂＯ：０．０１〜５質量
％，Ｎａ₂ Ｏ：０．０１〜１０質量％，Ｋ₂ Ｏ：０．０
１〜１０質量％，ＭｎＯ₂ ：０．０１〜２０質量％等の
添加物の一種以上を所定の組成比となるように混合して
用いればよい。金属成分に対するガラスの含有量は特に
限定されるものではないが、通常、０．５〜２０質量
％、好ましくは１〜１０質量％程度である。なお、ガラ
ス中における上記添加物の総含有量は、ガラス成分を１
００としたとき５０質量％以下であることが好ましい。

【００３９】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質量％以下であることが好ましい。

【００４０】電極層の膜厚としては、厚膜法で形成する
場合、０．５〜５μm 、好ましくは１〜１．５μm 程度
である。その他の方法で形成する場合の膜厚としては、
形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜１００００
nm、特に１００〜５０００nm、さらには１００〜３００
０nm程度である。

【００４１】電極層の好ましい抵抗率としては、発光層
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。

【００４２】本発明の無機ＥＬ素子は、一方の電極と他
方の電極との間に、絶縁体層を有していてもよい。絶縁
体層の構成材料としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ
₂）、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄ ）、酸化タンタル（Ｔａ
₂Ｏ₅）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、酸
化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴ
ｉＯ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）、ＰＺＴ、ジルコ
ニア（ＺｒＯ₂）、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉ
ＯＮ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ニオブ酸鉛、ＰＭＮ−
ＰＴ系材料等およびこれらの多層または混合薄膜を挙げ
ることができ、これらの材料で絶縁層を形成する方法と
しては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、
印刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、好ましく
は厚膜誘電体層と同じ形成方法である。この場合の絶縁
層の膜厚としては、好ましくは５０〜１０００nm、特に
１００〜５００nm程度である。

【００４３】誘電体層を構成する材料としては、特に限
定されるものではなく、ある程度の誘電率を有する種々
の絶縁体材料を用いてよいが、例えば、酸化チタン系、
チタン酸系複合酸化物、あるいはこれらの混合物などが
好ましい、酸化チタン系としては、必要に応じＮｉＯ，
ＣｕＯ，Ｍｎ₃Ｏ₄ ，Ａｌ₂Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＳｉＯ₂ 等を
総計０．００１〜３０質量％程度含むＴｉＯ₂ 等が、チ
タン酸系複合酸化物としては、チタン酸バリウムＢａＴ
ｉＯ₃ 等が挙げられる。Ｂａ／Ｔｉの原子比は、０．９
５〜１．２０程度がよく、チタン酸系複合酸化物（Ｂａ
ＴｉＯ₃ ）には、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｍｎ₃Ｏ₄ ，Ｙ
₂Ｏ₃ ，Ｖ₂Ｏ₅ ，ＺｎＯ，ＺｒＯ₂ ，Ｎｂ₂Ｏ ₅ ，Ｃｒ₂
Ｏ₃ ，Ｆｅ₂Ｏ₃ ，Ｐ₂Ｏ₅ ，ＳｒＯ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ等
が総計０．００１〜３０質量％程度含有されていてもよ
い。また、焼成温度、線膨張率の調整等のため、（Ｂａ
Ｃａ）ＳｉＯ₃ ガラス等が含有されていてもよい。絶縁
体層の厚さは特に限定されないが、通常１０〜１０００
μm 程度である。

【００４４】誘電体層は、高い誘電率を有する誘電体材
料が好ましい。このような誘電体材料としては、特に限
定されるものではなく、種々の誘電体材料を用いてよい
が、例えば、上記酸化チタン系、チタン酸系複合酸化
物、あるいはこれらの混合物などが好ましい。

【００４５】酸化チタン系としては、上記と同様であ
る。また、焼成温度、線膨張率の調整等のため、（Ｂａ
Ｃａ）ＳｉＯ₃ ガラス等のガラス材等が含有されていて
もよい

【００４６】特に好ましい誘電体材料として次に示すも
のが挙げられる。誘電体層（絶縁層）の主成分としてチ
タン酸バリウム、副成分として酸化マグネシウムと、酸
化マンガンと、酸化バリウムおよび酸化カルシウムから
選択される少なくとも１種と、酸化ケイ素とを含有す
る。チタン酸バリウムをＢａＴｉＯ₃ に、酸化マグネシ
ウムをＭｇＯに、酸化マンガンをＭｎＯに、酸化バリウ
ムをＢａＯに、酸化カルシウムをＣａＯに、酸化ケイ素
をＳｉＯ₂ にそれぞれ換算したとき、誘電体層中におけ
る各化合物の比率は、ＢａＴｉＯ₃ １００モルに対しＭ
ｇＯ：０．１〜３モル、好ましくは０．５〜１．５モ
ル、ＭｎＯ：０．０５〜１．０モル、好ましくは０．２
〜０．４モル、ＢａＯ＋ＣａＯ：２〜１２モル、ＳｉＯ
₂ ：２〜１２モルである。

【００４７】（ＢａＯ＋ＣａＯ）／ＳｉＯ₂ は特に限定
されないが、通常、０．９〜１．１とすることが好まし
い。ＢａＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ₂ は、（Ｂａ_x Ｃａ
_1-x Ｏ）_y ・ＳｉＯ₂ として含まれていてもよい。この
場合、緻密な焼結体を得るためには０．３≦ｘ≦０．
７、０．９５≦ｙ≦１．０５とすることが好ましい。
（Ｂａ_x Ｃａ_1-x Ｏ）_y ・ＳｉＯ₂ の含有量は、ＢａＴ
ｉＯ₃ 、ＭｇＯおよびＭｎＯの合計に対し、好ましくは
１〜１０質量％、より好ましくは４〜６質量％である。
なお、各酸化物の酸化状態は特に限定されず、各酸化物
を構成する金属元素の含有量が上記範囲であればよい。

【００４８】誘電体層には、ＢａＴｉＯ₃ に換算したチ
タン酸バリウム１００モルに対し、Ｙ₂ Ｏ₃ に換算して
１モル以下の酸化イットリウムが副成分として含まれる
ことが好ましい。Ｙ₂ Ｏ₃ 含有量の下限は特にないが、
十分な効果を実現するためには０．１モル以上含まれる
ことが好ましい。酸化イットリウムを含む場合、（Ｂａ
_x Ｃａ_1-x Ｏ）_y ・ＳｉＯ₂ の含有量は、ＢａＴｉ
Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＭｎＯおよびＹ₂ Ｏ₃ の合計に対し好ま
しくは１〜１０質量％、より好ましくは４〜６質量％で
ある。

【００４９】なお、誘電体層には他の化合物が含まれて
いてもよいが、酸化コバルトは容量変化率を増大させる
ので実質的に含まれないことが好ましい。

【００５０】上記各副成分の含有量の限定理由は下記の
とおりである。

【００５１】酸化マグネシウムの含有量が前記範囲未満
であると、容量の温度特性を所望の範囲とすることがで
きない。酸化マグネシウムの含有量が前記範囲を超える
と、焼結性が急激に悪化し、緻密化が不十分となってＩ
Ｒ加速寿命が低下し、また、高い比誘電率が得られな
い。

【００５２】酸化マンガンの含有量が前記範囲未満であ
ると、良好な耐還元性が得られずＩＲ加速寿命が不十分
となり、また、損失 tanδを低くすることが困難とな
る。酸化マンガンの含有量が前記範囲を超えている場
合、直流電界印加時の容量の経時変化を小さくすること
が困難となる。

【００５３】ＢａＯ＋ＣａＯや、ＳｉＯ₂ 、（Ｂａ_x Ｃ
ａ_1-x Ｏ）_y ・ＳｉＯ₂ の含有量が少なすぎると直流電
界印加時の容量の経時変化が大きくなり、また、ＩＲ加
速寿命が不十分となる。含有量が多すぎると比誘電率の
急激な低下が起こる。

【００５４】酸化イットリウムはＩＲ加速寿命を向上さ
せる効果を有する。酸化イットリウムの含有量が前記範
囲を超えると、静電容量が減少し、また、焼結性が低下
して緻密化が不十分となることがある。

【００５５】また、誘電体層中には、酸化アルミニウム
が含有されていてもよい。酸化アルミニウムは比較的低
温での焼結を可能にする作用をもつ。Ａｌ₂ Ｏ₃ に換算
したときの酸化アルミニウムの含有量は、誘電体材料全
体の１質量％以下とすることが好ましい。酸化アルミニ
ウムの含有量が多すぎると、逆に焼結を阻害するという
問題を生じる。

【００５６】誘電体層は、いわゆるコア−シェル構造と
なっていてもよい。すなわち、高誘電率相の結晶粒（コ
ア）の周囲を低誘電率相の結晶粒界（シェル）が取り囲
む構造である。コアには、通常、ＢａＯ、ＴｉＯ₂ 、Ｍ
ｎＯ、ＣａＯなどが含まれ、シェルには、通常、Ｃａ
Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＢａＯ、ＳｉＯ₂ 、ＭｎＯ、ＭｇＯ、Ｙ
₂ Ｏ₃ などが含まれる。

【００５７】上記組成の誘電体層の平均結晶粒径は特に
限定されないが、上記組成とすることにより微細な結晶
粒が得られ、通常、平均結晶粒径は０．２〜０．７μm
程度となる。また、シェルの平均幅は、０．０２〜０．
２μm 程度である。

【００５８】誘電体層は、以下の材料および以下の材料
の２種類以上の混合物などで形成してもよい。

【００５９】(A) ペロブスカイト型材料：ＰｂＴｉＯ
₃ 、希土類元素含有チタン酸鉛、ＰＺＴ（ジルコンチタ
ン酸鉛）、ＰＬＺＴ（ジルコンチタン酸ランタン鉛）等
のＰｂ系ペロブスカイト化合物、ＮａＮｂＯ₃ 、ＫＮｂ
Ｏ₃ 、ＮａＴａＯ₃ 、ＫＴａＯ ₃ 、ＣａＴｉＯ₃ 、Ｓｒ
ＴｉＯ₃ 、ＢａＴｉＯ₃ ，ＢａＺｒＯ₃ 、ＣａＺｒ
Ｏ₃、ＳｒＺｒＯ₃ 、ＣｄＺｒＯ₃ 、ＣｄＨｆＯ₃ 、Ｓ
ｒＳｎＯ₃ 、ＬａＡｌＯ₃ 、ＢｉＦｅＯ₃ 、Ｂｉ系ペロ
ブスカイト化合物など。以上のような単純、さらには金
属元素を３種以上含有する複合ペロブスカイト化合物、
複合、層状の各種ペロブスカイト化合物。

【００６０】(B) タングステンブロンズ型材料： ニオ
ブ酸鉛、ＳＢＮ（ニオブ酸ストロンチウムバリウム）、
ＰＢＮ（ニオブ酸鉛バリウム）、ＰｂＮｂ₂Ｏ₆ 、Ｐｂ
Ｔａ₂Ｏ₆ 、ＰｂＮｂ₄Ｏ₁₁ 、Ｂａ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ
₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＡｇＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＲｂＮ
ｂ₅Ｏ₁₅ 、ＳｒＮｂ₂Ｏ₆ 、Ｓｒ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ
₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＲｂＮｂ₅
Ｏ₁₅ 、Ｂａ₃Ｎｂ₁₀Ｏ ₂₈ 、Ｂｉ₃Ｎｄ₁₇Ｏ₄₇ 、Ｋ₃Ｌｉ
₂Ｎｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｋ₂ＲＮｂ₅Ｏ₁₅ （Ｒ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ）、
Ｋ₂ＢｉＮｂ₅Ｏ ₁₅ 、Ｓｒ₂ＴｌＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂Ｎａ
Ｎｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 等のタングステンブロ
ンズ型酸化物など。

【００６１】(C) ＹＭｎＯ₃ 系材料：希土類元素（Ｓｃ
およびＹを含む）とＭｎとＯとを含み、六方晶系ＹＭｎ
Ｏ₃ 構造をもつ酸化物など。例えば、ＹＭｎＯ₃ 、Ｈｏ
ＭｎＯ₃等。

【００６２】これらの多くは、強誘電体である。以下、
これらの材料について説明する。

【００６３】(A) ペロブスカイト型材料のうち、ＢａＴ
ｉＯ₃ やＳｒ系ペロブスカイト化合物などは、一般に化
学式ＡＢＯ₃ で表される。ここで、ＡおよびＢは各々陽
イオンを表す。ＡはＣａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｋ、Ｎ
ａ、Ｌｉ、ＬａおよびＣｄから選ばれた１種以上である
ことが好ましく、ＢはＴｉ、Ｚｒ、ＴａおよびＮｂから
選ばれた１種以上であることが好ましい。

【００６４】こうしたペロブスカイト型化合物における
比率Ａ／Ｂは、好ましくは０．８〜１．３であり、より
好ましくは０．９〜１．２である。

【００６５】Ａ／Ｂをこのような範囲にすることによっ
て、誘電体の絶縁性を確保することができ、また結晶性
を改善することが可能になるため、誘電体特性または強
誘電特性を改善することができる。これに対し、Ａ／Ｂ
が０．８未満では結晶性の改善効果が望めなくなり、ま
たＡ／Ｂが１．３をこえると均質な薄膜の形成が困難に
なってしまう。

【００６６】このようなＡ／Ｂは、成膜条件を制御する
ことによって実現する。また、ＡＢＯ₃ におけるＯの比
率は、３に限定されるものではない。ペロブスカイト材
料によっては、酸素欠陥または酸素過剰で安定したペロ
ブスカイト構造を組むものがあるので、ＡＢＯ_X におい
て、ｘの値は、通常、２．７〜３．３程度である。な
お、Ａ／Ｂは、蛍光Ｘ線分析法から求めることができ
る。

【００６７】本発明で用いるＡＢＯ₃ 型のペロブスカイ
ト化合物としては、Ａ¹⁺Ｂ⁵⁺Ｏ₃ 、Ａ²⁺Ｂ⁴⁺Ｏ₃ 、Ａ³⁺
Ｂ³⁺Ｏ₃ 、Ａ_X ＢＯ₃ 、Ａ（Ｂ′_0.67Ｂ″_0.33）Ｏ₃ 、
Ａ（Ｂ′_0.33Ｂ″_0.67）Ｏ₃ 、Ａ（Ｂ_0.5 ⁺³ Ｂ_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_0.5 ³⁺ Ｂ_0.5 ⁴⁺ ）
Ｏ_2.75、Ａ（Ｂ_0.5 ²⁺ Ｂ_0.5 ^{5 +} ）Ｏ_2.75等のいずれであ
ってもよい。

【００６８】具体的には、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等のＰｂ系
ペロブスカイト化合物、ＮａＮｂＯ ₃ 、ＫＮｂＯ₃ 、Ｎ
ａＴａＯ₃ 、ＫＴａＯ₃ ，ＣａＴｉＯ₃ 、ＳｒＴｉＯ
₃ 、ＢａＴｉＯ₃ ，ＢａＺｒＯ₃ 、ＣａＺｒＯ₃ 、Ｓｒ
ＺｒＯ₃ 、ＣｄＨｆＯ₃ 、ＣｄＺｒＯ₃ 、ＳｒＳｎＯ
₃ 、ＬａＡｌＯ₃ 、ＢｉＦｅＯ₃ 、Ｂｉ系ペロブスカイ
ト化合物などおよびこれらの固溶体等である。

【００６９】なお、上記ＰＺＴは、ＰｂＺｒＯ₃ −Ｐｂ
ＴｉＯ₃ 系の固溶体である。また、上記ＰＬＺＴは、Ｐ
ＺＴにＬａがドープされた化合物であり、ＡＢＯ₃ の表
記に従えば、（Ｐｂ_0.89〜_0.91Ｌａ_0.11〜_0.09）（Ｚｒ
_0.65Ｔｉ_0.35）Ｏ₃ で示される。

【００７０】また、層状ペロブスカイト化合物のうちＢ
ｉ系層状化合物は、一般に 式 Ｂｉ₂ Ａ_m-1 Ｂ_m Ｏ_3m+3 で表わされる。上記式において、ｍは１〜５の整数、Ａ
は、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋおよび希
土類元素（ＳｃおよびＹを含む）のいずれかであり、Ｂ
は、Ｔｉ、ＴａおよびＮｂのいずれかである。具体的に
は、Ｂｉ₄ Ｔｉ₃Ｏ₁₂、ＳｒＢｉ₂ Ｔａ₂ Ｏ₉ 、ＳｒＢ
ｉ₂ Ｎｂ₂ Ｏ₉ などが挙げられる。本発明では、これら
の化合物のいずれを用いてもよく、これらの固溶体を用
いてもよい。

【００７１】本発明に用いることが好ましいペロブスカ
イト型化合物は、誘電率が高いものが好ましく、ＮａＮ
ｂＯ₃ 、ＫＮｂＯ₃ 、ＫＴａＯ₃ 、ＣｄＨｆＯ₃ 、Ｃｄ
ＺｒＯ₃ 、ＢｉＦｅＯ₃ 、Ｂｉ系ペロブスカイト化合物
などであり、より好ましいものはＣｄＨｆＯ₃ である。

【００７２】(B) タングステンブロンズ型材料として
は、強誘電体材料集のLandoit-Borenstein Vol. 16記載
のタングステンブロンズ型材料が好ましい。タングステ
ンブロンズ型材料は、一般に化学式Ａ_yＢ₅Ｏ₁₅ で表さ
れる。ここで、ＡおよびＢは各々陽イオンを表す。Ａは
Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒ
ｂ、Ｔｌ、Ｂｉ、希土類およびＣｄから選ばれた１種以
上であることが好ましく、ＢはＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｗ、ＦｅおよびＮｉから選ばれた１種以上で
あることが好ましい。

【００７３】こうしたタングステンブロンズ型化合物に
おける比率Ｏ／Ｂは、１５／５に限定されるものではな
い。タングステンブロンズ材料によっては、酸素欠陥ま
たは酸素過剰で安定したタングステンブロンズ構造を組
むものがあるので、比率Ｏ／Ｂにおいては、通常、２．
６〜３．４程度である。

【００７４】具体的には、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｎｂ₂Ｏ₆ 、
ＰｂＮｂ₂ Ｏ₆ 、ＰｂＴａ₂Ｏ₆ 、ＰｂＮｂ₄Ｏ₁₁、Ｐｂ
Ｎｂ₂Ｏ₆ 、ＳＢＮ（ニオブ酸ストロンチウムバリウ
ム）、Ｂａ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ
₂ＡｇＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＲｂＮｂ ₅Ｏ₁₅ 、ＳｒＮｂ₂Ｏ₆
、ＢａＮｂ₂Ｏ₆ 、Ｓｒ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＬｉＮ
ｂ ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＲｂＮｂ₅Ｏ₁₅ 、
Ｂａ₃Ｎｂ₁₀Ｏ₂₈ 、Ｂｉ₃Ｎｄ₁₇Ｏ₄₇ 、Ｋ₃Ｌｉ₂Ｎｂ₅
Ｏ₁₅ 、Ｋ₂ＲＮｂ₅Ｏ₁₅ （Ｒ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ）、Ｋ₂Ｂ
ｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＴｌＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＮａＮｂ₅
Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅ 等のタングステンブロンズ型
酸化物などおよびこれらの固溶体等が好ましく、特に、
ＳＢＮ〔（Ｂａ，Ｓｒ）Ｎｂ₂ Ｏ₆ 〕やＢａ₂ＫＮｂ₅Ｏ
₁₅ 、Ｂａ₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｂａ₂ＡｇＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓ
ｒ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＬｉＮｂ₅Ｏ₁₅ 、Ｓｒ₂ＫＮ
ｂ₅Ｏ₁₅が好ましい。

【００７５】(C) ＹＭｎＯ₃ 系材料は、化学式ＲＭｎＯ
₃ で表せる。Ｒは希土類元素（ＳｃおよびＹを含む）か
ら選ばれた１種以上であることが好ましい。ＹＭｎＯ₃
系材料における比率Ｒ／Ｍｎは、好ましくは０．８〜
１．２であり、より好ましくは０．９〜１．１である。
このような範囲にすることにより、絶縁性を確保するこ
とができ、また結晶性を改善することが可能になるた
め、強誘電特性を改善することができる。これに対し、
比率Ｒ／Ｍｎが０．８未満、１．２をこえる範囲では、
結晶性が低下する傾向がある。また特に、比率Ｒ／Ｍｎ
が１．２をこえる範囲では、強誘電性が得られず、常誘
電的特性になる傾向があり、分極を利用した素子への応
用が不可能になってくることがある。このようなＲ／Ｍ
ｎは、成膜条件を制御することによって実現する。な
お、Ｒ／Ｍｎは、蛍光Ｘ線分析法から求めることができ
る。

【００７６】本発明に用いることが好ましいＹＭｎＯ₃
系材料は、結晶構造が六方晶系のものである。ＹＭｎＯ
₃ 系材料は、六方晶系の結晶構造を持つものと斜方晶系
の結晶構造を持つものとが存在する。相転移の効果を得
るためには、六方晶系の結晶材料が好ましい。具体的に
は、組成が実質的にＹＭｎＯ₃ 、ＨｏＭｎＯ₃ 、ＥｒＭ
ｎＯ₃ 、ＹｂＭｎＯ₃ 、ＴｍＭｎＯ₃ 、ＬｕＭｎＯ₃ で
あるものか、これらの固溶体などである。

【００７７】誘電体層厚膜の抵抗率としては、１０⁸ Ω
・cm以上、特に１０¹⁰〜１０¹⁸ Ω・cm程度である。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、その誘電率εとしては、好ましくはε＝１００〜１
００００程度である。膜厚としては、１００μm 以下、
特に５〜５０μｍが好ましく、さらには１０〜３０μｍ
が好ましい。

【００７８】誘電体層厚膜の形成方法は、特に限定され
ず、１０〜５０μｍ厚の膜が比較的容易に得られる方法
が良いが、ゾルゲル法、印刷焼成法などが好ましい。

【００７９】印刷焼成法による場合には、材料の粒度を
適当に揃え、バインダーと混合し、適当な粘度のペース
トとする。このペーストを基板上にスクリーン印刷法に
より形成し、乾燥させる。このグリーンシートを適当な
温度で焼成し、厚膜を得る。

【００８０】誘電体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、特に限定されるものではなく、セラミックス材の
バインダーとして一般的に使用されているものの中か
ら、適宜選択して使用すればよい。このような有機バイ
ンダーとしては、エチルセルロース、アクリル樹脂、ブ
チラール樹脂等が挙げられ、溶剤としてはα−ターピネ
オール、ブチルカルビトール、ケロシン等が挙げられ
る。ペースト中の有機バインダーおよび溶剤の含有量
は、特に制限されるものではなく、通常使用されている
量、例えば有機バインダー１〜５質量％、溶剤１０〜５
０質量％程度とすればよい。

【００８１】さらに、誘電体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質量％以下
であることが好ましい。

【００８２】得られた厚膜表面は、凹凸や穴が１μｍ以
上と大きい場合、必要に応じ、研磨または、平坦化層を
その上に形成して、平坦性を向上させることが好まし
い。

【００８３】無機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素
子の発光層に用いられる材料としては、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：Ｔｂ等、
青色発光を得るための材料として、ＳｒＳ：Ｃｅ、（Ｓ
ｒＳ：Ｃｅ／ＺｎＳ）ｎ、ＣａＣａ₂Ｓ₄：Ｃｅ、ＳｒＧ
ａ₂Ｓ₄：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。

【００８４】本発明では、このようなＥＬ素子の蛍光薄
膜に用いれる材料として、II族−硫黄化合物、II族−II
I族−硫黄化合物または希土類硫化物とは、主にＳｒＳ
に代表されるII−Ｓ系化合物または、主にＳｒＧａ₂Ｓ₄
に代表されるII−III₂−S₄系化合物（II=Zn、Cd、Ca、
Mg、Be、Sr、Ba、希土類、III=Ｂ、Al、Ga、In、Tl）ま
たは、Ｙ₂Ｓ₃などの希土類硫化物、およびこれらの化合
物を用いた複数成分の組み合わせの混晶または混合化合
物が好ましい。

【００８５】これらの化合物の組成比は厳密に上記した
値をとるのではなく、それぞれの元素に関してある程度
の固溶限を有している。従って、その範囲の組成比であ
ればよい。

【００８６】通常、ＥＬ蛍光体薄膜は、母体材料に発光
中心を添加する。発光中心は、既存の遷移金属、希土類
を既存の量、添加すればよい。例えば、Ｃｅ，Ｅｕなど
の希土類、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｂｉ，Ａｇ
などを金属または硫化物の形で原料に添加する。添加量
は、原料と形成される薄膜で異なるので、薄膜が既存の
添加量となるように原料の組成を調整する。

【００８７】これらの材料でＥＬ蛍光体薄膜を形成する
方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲ
ル法、印刷焼成法など既存の方法を用いればよい。

【００８８】発光層の膜厚としては、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１５０〜７０
０nm程度である。

【００８９】高輝度の硫化物蛍光体薄膜を得るために、
必要に応じて、形成しようとする組成の硫化物蛍光体を
６００℃以上の高い温度で形成したり、６００℃以上の
高い温度でアニールすることが好ましい。特に高輝度の
青色蛍光体を得るためには、高温プロセスが有効であ
る。

【００９０】また、必要により設けられる上部電極層
は、所定の発光波長域で透光性を有する透明な電極が良
い。この場合、ＺｎＯ、ＩＴＯなどの透明電極を用いる
ことが特に好ましく、その詳細は上述した通りである。

【００９１】また、この電極層は、シリコンを有するも
のでも良い。このシリコン電極層は、多結晶シリコン
（ｐ−Ｓｉ）であっても、アモルファス（ａ−Ｓｉ）で
あってもよく、必要により単結晶シリコンであってもよ
い。

【００９２】電極層は、主成分のシリコンに加え、導電
性を確保するため不純物をドーピングする。不純物とし
て用いられるドーパントは、所定の導電性を確保しうる
ものであればよく、シリコン半導体に用いられている通
常のドーパントを用いることができる。具体的には、
Ｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ等が挙げられ、これらのなか
でも、特にＢ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＡｌが好ましい。
ドーパントの濃度としては０．００１〜５at％程度が好
ましい。

【００９３】これらの材料で電極層を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、特に、基板
上に内部に電極を有した厚膜を形成した構造を作製する
場合、誘電体厚膜と同じ方法が好ましい。

【００９４】電極層の好ましい抵抗率としては、発光層
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。電極層の膜厚として
は、形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜１００
００nm、特に１００〜５０００nm、さらには１００〜３
０００nm程度である。

【００９５】本発明の無機ＥＬ素子は、上述のように薄
膜絶縁層を省略することができるが、必要に応じて発光
層上、または発光層と透明電極との間に薄膜絶縁層を有
していてもよい。この場合、薄膜誘電層の誘電率は３以
上が好ましく、特に１０〜８０である。この場合の絶縁
層の膜厚としては、好ましくは５０〜１０００nm、特に
１００〜５００nm程度である。

【００９６】薄膜誘電体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（Ｓｉ₃Ｎ
₄ ）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、チタン酸ストロンチ
ウム（ＳｒＴｉＯ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、
チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸鉛（Ｐｂ
ＴｉＯ₃）、ＰＺＴ、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、シリコン
オキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ
₂Ｏ₃）、ニオブ酸鉛、ＰＭＮ−ＰＴ系材料等およびこれ
らの多層または混合薄膜を挙げることができ、これらの
材料で絶縁層を形成する方法としては、蒸着法、スパッ
タ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印刷焼成法など既存の方
法を用いればよい。

【００９７】上記のような方法により、本発明のＥＬ素
子を構成することができる。蛍光体薄膜の高温プロセス
が可能になり、従来輝度が不足していた青色蛍光体の特
性を大幅に向上できるため、フルカラーのＥＬディスプ
レーが実現可能となる。さらに、本発明では、駆動用電
極が下地部分に形成できるので、素子構造が簡単で、し
かも駆動電圧を低く抑えることができる。このため、通
常の薄膜２重絶縁構造より格段に構造が簡単で、高輝度
化、低電圧化が図れる。

【００９８】本発明のＥＬ素子は、気相堆積法などで形
成される薄膜によって構成することも可能であるが、好
ましくは通常の厚膜積層技術により製造される。すなわ
ち、電気絶縁性の結晶化ガラス、またはＡｌ₂Ｏ₃ など
のセラミック基板上に、電極としてＰｄやＰｔのような
導体粉末を原料とするペーストをスクリーン印刷法など
によりパターン化して印刷する。さらにその上に、粉末
状の誘電体材料を原料として作製された誘電体ペースト
を用い、厚膜を形成する。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、これを電極上に積層圧着してもよい。また、誘電体
のグリーンシート上に電極を印刷し、これを基板上の応
力緩和層の上に圧着してもよい。

【００９９】さらには、電極、誘電体からなる積層グリ
ーンシートを別に作製し、これを基板上に厚着してもよ
い。

【０１００】

【実施例】次に、実施例を示し本発明の複合基板、およ
びＥＬ素子についてより具体的に説明する。

【０１０１】＜実施例１＞９９．６％Ａｌ₂Ｏ₃ 基板上
に電極としてＰｄ粉末からなるペーストを図３に示すよ
うな素子構造となるように、所定のパターンに印刷し、
１１００℃で数分間乾燥を行った。

【０１０２】これらとは別に、ＢａＴｉＯ₃ 粉末にＭｎ
Ｏ，ＭｇＯ，Ｙ₂Ｏ₃ ，Ｖ₂Ｏ₅ ，（Ｂａ，Ｃａ）ＳｉＯ
₃ ，Ｌｉ₂ＳｉＯ₃ を所定濃度添加し、水中で混合を行
った。混合した粉末を乾燥した後、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
トを前記の電極のパターンを印刷した基板上に３０μm
の厚さとなるよう印刷し、乾燥を行い、大気中１２００
℃で２時間焼成を行った。焼成後の誘電体層の厚みは１
０μm であった。

【０１０３】次いで、この複合基板を２５０℃に加熱し
た状態でＭｎをドープしたＺｎＳターゲットを用い、Ｚ
ｎＳ蛍光体薄膜を厚さ０．７μm となるようスパッタ法
により形成した後、真空中で１０分間熱処理した。次
に、上部電極としてＩＴＯ薄膜をスパッタ法により形成
することによりエレクトロルミネセンス素子とした。

【０１０４】得られた素子構造の一対の電極から配線電
極を引き出し、１ＫHzのパルス幅５０μs の電界を印加
してＩＴＯ透明電極側から観察したところ、ＩＴＯ形成
領域上の２箇所から発光が確認された。

【０１０５】＜実施例２＞９９．６％Ａｌ₂Ｏ₃ 基板上
に電極としてＰｄ粉末からなるペーストを図６に示すよ
うな素子構造となるように、櫛形の対向電極パターンに
印刷し、１１００℃で数分間乾燥を行った。

【０１０６】これらとは別に、ＢａＴｉＯ₃ 粉末にＭｎ
Ｏ，ＭｇＯ，Ｙ₂Ｏ₃ ，Ｖ₂Ｏ₅ ，（Ｂａ，Ｃａ）ＳｉＯ
₃ ，Ｌｉ₂ＳｉＯ₃ を所定濃度添加し、水中で混合を行
った。混合した粉末を乾燥した後、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
トを前記の電極のパターンを印刷した基板上に３０μm
の厚さとなるよう印刷し、乾燥を行い、大気中１２００
℃で２時間焼成を行った。焼成後の誘電体層の厚みは１
０μm であった。

【０１０７】次いで、この複合基板を２５０℃に加熱し
た状態でＭｎをドープしたＺｎＳターゲットを用い、Ｚ
ｎＳ蛍光体薄膜を、前記電極と同様な櫛形の対向形状で
厚さ０．７μm となるようスパッタ法により形成した
後、真空中で１０分間熱処理した。発光層を形成した
後、上部電極を形成することなくＥＬ素子とした。

【０１０８】得られた素子構造の一対の電極から配線電
極を引き出し、１ＫHzのパルス幅５０μs の電界を印加
して発光層側から観察したところ、発光層形成領域上か
ら発光が確認された。

【０１０９】＜実施例３＞実施例１において、発光層を
形成した後、さらに薄膜絶縁層としてＴａ₂Ｏ₅を、スパ
ッタ法により０．２μm の膜厚に成膜した。その他は実
施例１と同様にして素子を作成したところ、実施例１と
略同様の結果が得られた。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のＥ
Ｌ素子の構造的問題を克服し、極めてシンプルな構成
で、しかも駆動電圧の最小化を十分に図ることが可能
で、しかも低コストで量産化に優れたＥＬ素子を実現す
ることでができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬ素子の基本構成例を示す概略断面
図である。

【図２】本発明のＥＬ素子の等価回路を示す図である。

【図３】本発明のＥＬ素子の構成例を示す概略断面図で
ある。

【図４】本発明のＥＬ素子の他の構成例を示す概略断面
図である。

【図５】本発明のＥＬ素子の他の構成例を示す概略断面
図である。

【図６】図４の態様のより具体的な構成例を示す平面図
である。

【図７】本発明のＥＬ素子をマトリクスタイプの表示装
置に応用した構成例を示す一部平面図である。

【図８】図６のＡ−Ａ’断面矢視図である。

【図９】従来の無機ＥＬ素子の構成例を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 電極 ２ａ 一方の電極 ２ｂ 他方の電極 ３ 誘電体層 ３ａ 誘電体層 ３ｂ 誘電体層 ４ 発光層 ４ａ 発光層 ４ｂ 発光層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB04 AB06 AB18 BA06 CA01 CA02 CB01 DA05 DB02 DC02 DC04 EC01 EC02 EC03 EC04 FA01 FA03

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基板上に電気的に絶縁されて
   いる一対の電極と、誘電体層と、発光層とを順次有し、 前記一対の電極に対応するそれぞれの発光層同士が電気
   的に接続され、 前記一対の電極間に交流閉回路が形成されているＥＬ素
   子。
2. 【請求項２】 前記交流閉回路は、等価的に前記一対の
   電極間に少なくとも誘電体層／発光層／発光層／誘電体
   層が存在する回路である請求項１のＥＬ素子。
3. 【請求項３】 前記発光層同士は、透明電極を介して電
   気的に接続されている請求項１または２のＥＬ素子。
4. 【請求項４】 前記発光層同士は、この発光層間の容量
   成分により電気的に接続されている請求項１または２の
   ＥＬ素子。
5. 【請求項５】 さらに前記発光層上に絶縁層を有する請
   求項１〜４のいずれかのＥＬ素子。
6. 【請求項６】 基板上に、第１の電極と、第１の誘電体
   層と、第１の発光層とが順次積層され、 さらにこの基板上に、第２の電極と、第２の誘電体層
   と、第２の発光層とが順次積層され、前記第１および第
   ２の発光層が電気的に接続されているＥＬ素子。
7. 【請求項７】 前記第１および第２の発光層は、基板側
   と反対側の面で接続されている請求項６のＥＬ素子。
8. 【請求項８】 少なくとも第１の誘電体層と第２の誘電
   体層とは同一の積層構造体である請求項６または７のＥ
   Ｌ素子。
9. 【請求項９】 さらに前記発光層上に絶縁層を有し、発
   光層はこの絶縁層を介して接続されている請求項６〜８
   のいずれかのＥＬ素子。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のＥＬ素子が複数配置さ
    れているＥＬ表示装置。
11. 【請求項１１】 前記一対の電極は、ｘ軸側電極、ｙ軸
    側電極のいずれか一方の電極と対応し、他方の電極が一
    方の電極の共通電極となっている請求項１０のＥＬ表示
    装置。