JP2002203671A - Electroluminescence element - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、信頼性に優れたエ
レクトロルミネセンス(以下、ELと略す)素子に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroluminescent (hereinafter, abbreviated as EL) device having excellent reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】EL素子を用いた表示装置については、
薄型化でき、かつ、視野角依存性が小さく、自発光型で
あるため鮮明でコントラストが高い表示ができるという
利点を有するものであるため、種々開発されてきた。2. Description of the Related Art For a display device using an EL element,
Various types have been developed because they can be made thinner, have little dependence on viewing angle, and have the advantage of being able to display sharp and high contrast because they are self-luminous.
【0003】例えば、特開平11−111450号公報
(従来技術.)には、絶縁性基板上に金属電極層、第
1の絶縁層、発光層、第2の絶縁層および透明電極が順
次積層され、透明電極側から発光する反転構造の薄膜E
L素子において、上記絶縁性基板は、ガラスより高耐熱
性の多結晶体であり、その平均表面粗さRaは0.02
μm以下であり、かつ散在する不定型の凹状欠陥の直径
は1μmφ以下である薄膜EL素子が開示されている。[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-111450 (prior art) discloses that a metal electrode layer, a first insulating layer, a light emitting layer, a second insulating layer, and a transparent electrode are sequentially laminated on an insulating substrate. , A thin film E having an inverted structure emitting light from the transparent electrode side
In the L element, the insulating substrate is a polycrystalline material having higher heat resistance than glass, and has an average surface roughness Ra of 0.02.
A thin-film EL element having a diameter of 1 μm or less and having a diameter of 1 μmφ or less is disclosed.
【0004】上記薄膜EL素子においては、絶縁性基板
に、一般に用いられているガラスよりも高耐熱の多結晶
体を用いることで、発光層の熱処理温度を高め、発光輝
度を向上させている。そのような多結晶体としては、ア
ルミナが挙げられている。In the above-mentioned thin film EL device, the heat treatment temperature of the light emitting layer is increased by using a polycrystalline material having higher heat resistance than glass generally used for the insulating substrate, thereby improving the light emission luminance. Alumina is mentioned as such a polycrystal.
【0005】また、特開平9−167686号公報(従
来技術.)には、一対の電極間に、母体材料に発光セ
ンタを添加混合した材料からなる発光層を挟持してなる
発光構造部を透光性基板上に形成する薄膜EL素子にお
いて、上記発光層の母体材料として少なくとも一種類以
上のアルカリ土類金属硫化物を用い、且つ、上記透光性
基板の熱膨張係数を8×10-6/℃〜12×10-6/℃
の範囲とした薄膜EL素子が開示されている。上記薄膜
EL素子では、熱膨張係数が8×10-6/℃〜12×1
0-6/℃の透光性基板を用いたことにより、熱処理時の
発光層でのクラック発生を抑制している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-167686 (prior art) discloses a light emitting structure in which a light emitting layer made of a material obtained by adding a light emitting center to a base material is interposed between a pair of electrodes. In a thin film EL element formed on a light-transmitting substrate, at least one kind of alkaline earth metal sulfide is used as a base material of the light-emitting layer, and the light-transmitting substrate has a thermal expansion coefficient of 8 × 10 −6. / ℃ ~ 12 × 10 -6 / ℃
Are disclosed. In the above-mentioned thin film EL element, the coefficient of thermal expansion is 8 × 10 −6 / ° C. to 12 × 1.
The use of a light-transmitting substrate of 0 -6 / ° C suppresses cracks in the light-emitting layer during heat treatment.
【0006】さらに、特開平7−14678号公報(従
来技術.)には、EL発光層を挟んで配置される透明
電極と金属電極とを含むEL構造がガラス基板表面に形
成されるEL素子において、上記EL構造が形成される
ガラス基板表面に、第1イオンバリア層と第二イオンバ
リア層とがこの順に形成されているEL素子が開示され
ている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-14678 (prior art) discloses an EL device in which an EL structure including a transparent electrode and a metal electrode disposed on both sides of an EL light emitting layer is formed on a glass substrate surface. Also disclosed is an EL element in which a first ion barrier layer and a second ion barrier layer are formed in this order on the surface of a glass substrate on which the above EL structure is formed.
【0007】上記EL素子においては、上記各バリア層
を設けたことにより、発光層の熱処理時に生じる、ガラ
ス基板に含まれるアルカリイオンの発光層中への拡散が
防止できるものとなっている。In the EL device, the provision of each of the barrier layers can prevent the alkali ions contained in the glass substrate from diffusing into the light emitting layer when the light emitting layer is heat-treated.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術.で
は、用いられている基板は透光性が無いため、封止基板
側から発光させる反転構造の薄膜EL素子にしか利用で
きないという問題を生じている。The prior art. However, since the used substrate does not have a light-transmitting property, there is a problem that it can be used only for a thin-film EL element having an inverted structure in which light is emitted from the sealing substrate side.
【0009】また、前記従来技術.では、ガラス基板
(熱膨張係数8×10-6/℃)やSrTiO3 単結晶
(熱膨張係数10×10-6/℃〜11×10-6/℃)と
を透光性基板として用いた実施例を示しており、発光層
でのクラックの発生がないと記載されている。しかしな
がら、例示されているガラス材料では発光層の熱膨張係
数(熱膨張係数11×10-6/℃〜14×10-6/℃)
とに差があることにより、やはりクラックの発生が見ら
れるという問題や、SrTiO3 単結晶を透光性基板と
して用いた場合、高価なものとなるという問題も生じて
いる。Further, in the conventional technology. Used a glass substrate (coefficient of thermal expansion: 8 × 10 −6 / ° C.) or a single crystal of SrTiO 3 (coefficient of thermal expansion: 10 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C.) as a light-transmitting substrate. Examples are shown, and it is described that no crack occurs in the light emitting layer. However, in the illustrated glass material, the thermal expansion coefficient of the light-emitting layer (thermal expansion coefficient: 11 × 10 −6 / ° C. to 14 × 10 −6 / ° C.)
In addition, there is a problem that cracks are generated, and that when SrTiO 3 single crystal is used as a light-transmitting substrate, it becomes expensive.
【0010】さらに、前記従来技術.では、拡散防止
のために特別なバリア層を設ける必要があり、EL素子
の製造工程が煩雑になるという問題を生じている。[0010] Further, the conventional technology. In this case, it is necessary to provide a special barrier layer for preventing diffusion, which causes a problem that the manufacturing process of the EL element becomes complicated.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明のEL素子は、以
上の課題を解決するために、エレクトロルミネセンスに
よる発光層を、透明共通電極層と各走査用電極層との間
に有する発光部が、基板上に形成され、基板は、ペロブ
スカイト型結晶構造を主結晶相とする、透光性を備えた
多結晶体であることを特徴としている。上記透光性セラ
ミックスとしては、焼成により形成される、透光性を有
する多結晶体(つまり複屈折を示さないもの)であるセ
ラミックスであればよい。In order to solve the above-mentioned problems, the EL device of the present invention has a light-emitting portion having a light-emitting layer by electroluminescence between a transparent common electrode layer and each scanning electrode layer. Is formed on a substrate, and the substrate is characterized by being a translucent polycrystal having a perovskite crystal structure as a main crystal phase. The light-transmitting ceramic may be any ceramic that is formed by firing and is a light-transmitting polycrystalline material (that is, a material that does not exhibit birefringence).
【0012】上記構成によれば、基板が透光性セラミッ
クスからなるので、耐熱性に優れ、、発光層の高温熱処
理が可能となり、上記熱処理により、発光層の発光効率
を向上できる。According to the above configuration, since the substrate is made of a translucent ceramic, the substrate is excellent in heat resistance and can be subjected to a high-temperature heat treatment of the light emitting layer, and the heat treatment can improve the luminous efficiency of the light emitting layer.
【0013】その上、上記構成では、透光性セラミック
スからなる基板は、表面平滑性を高くでき(Ra≦10
nm)、表面の欠陥を極めて低減できる(表面欠陥の面
積率0.1%以下)。これにより、上記基板上に形成さ
れた透明電極層との密着性を向上できて、基板と透明電
極層との間での剥離といった不都合を抑制できると共
に、上記基板を表示面としても、その表示面での表示画
質を向上できる。In addition, in the above configuration, the substrate made of a translucent ceramic can have high surface smoothness (Ra ≦ 10).
nm), surface defects can be extremely reduced (area ratio of surface defects is 0.1% or less). Thereby, the adhesion between the transparent electrode layer formed on the substrate and the transparent electrode layer can be improved, and inconveniences such as separation between the substrate and the transparent electrode layer can be suppressed. Display quality can be improved.
【0014】さらに、上記基板は、熱膨張係数が10×
10-6/℃〜11×10-6/℃にできるから、発光層の
熱膨張係数との差を少なくできて、熱処理時に発光層に
クラックや基板上での剥離の発生を抑制できる。Further, the substrate has a thermal expansion coefficient of 10 ×.
Because it to 10 -6 / ℃ ~11 × 10 -6 / ℃, and possible to reduce the difference between the thermal expansion coefficient of the light-emitting layer, it is possible to suppress the occurrence of peeling at the cracks and substrate in the light emitting layer during the heat treatment.
【0015】また、上記基板の直線透過率を高く設定で
きるため、基板を通して発光させることができて、反転
構造以外のEL素子にも適用可能である。その上、上記
構成においては、ホットプレスといった高価かつ煩雑な
工程を省いて作製できるので、安価にできる。Further, since the linear transmittance of the substrate can be set high, light can be emitted through the substrate, and the invention can be applied to EL elements other than the inverted structure. In addition, in the above configuration, since it can be manufactured without expensive and complicated steps such as hot pressing, the cost can be reduced.
【0016】したがって、上記構成では、従来のものよ
り、信頼性を改善でき、かつ安価なものにできる。Therefore, with the above configuration, reliability can be improved and the cost can be reduced as compared with the conventional configuration.
【0017】上記EL素子においては、Ba(Mg,T
a)O3 系であることが好ましい。上記構成によれば、
熱膨張係数が10×10-6/℃〜11×10-6/℃であ
るから、発光層の熱膨張係数との差をより少なくでき
て、発光層において熱処理時のクラックやはがれの発生
をより確実に抑制できる。In the above EL device, Ba (Mg, T
It is preferably a) O 3 system. According to the above configuration,
Since the coefficient of thermal expansion is 10 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C., the difference between the coefficient of thermal expansion and the coefficient of thermal expansion of the light emitting layer can be further reduced. It can be suppressed more reliably.
【0018】上記基板は、Ba(Zn,Ta)O3 系で
あってもよい。上記構成によれば、熱膨張係数が10×
10-6/℃〜11×10-6/℃であるから、発光層の熱
膨張係数との差をより少なくできて、発光層において熱
処理時のクラックやはがれの発生をより確実に抑制でき
る。The substrate may be of a Ba (Zn, Ta) O 3 type. According to the above configuration, the coefficient of thermal expansion is 10 ×
Since it is 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C., the difference from the thermal expansion coefficient of the light emitting layer can be further reduced, and the generation of cracks and peeling during the heat treatment in the light emitting layer can be suppressed more reliably.
【0019】上記EL素子では、基板は、屈折率が1.
9以上、かつ常誘電体であることが望ましい。常誘電体
とは、電界が印加されても誘電率が変化しないものであ
り、よって、複屈折を生じないものである。In the above EL device, the substrate has a refractive index of 1.
It is desirable that the thickness be 9 or more and a paraelectric substance. A paraelectric is a substance whose permittivity does not change even when an electric field is applied, and therefore does not cause birefringence.
【0020】上記構成によれば、常誘電体であるので、
複屈折を示さず、基板の表示装置の表示画面側に用いて
も、上記表示面での表示が複屈折のために歪んだり、そ
の補正をしたりすることを回避できて、表示装置として
好適なものとなる。さらに、上記構成では、屈折率が
1.9以上であるので、表示画面での視野角を大きくで
きて、視野角視認性を向上できる。According to the above configuration, since the material is paraelectric,
Does not show birefringence, even if used on the display screen side of the display device of the substrate, the display on the display surface is distorted due to birefringence, it can be avoided that it is corrected, suitable as a display device It becomes something. Furthermore, in the above configuration, since the refractive index is 1.9 or more, the viewing angle on the display screen can be increased, and the viewing angle visibility can be improved.
【0021】上記EL素子においては、発光層の母体材
料が、アルカリ土類金属の硫化物であることが好まし
い。上記構成によれば、発光層の母体材料に、アルカリ
土類金属の硫化物を用いたことにより、発光層と基板と
の熱膨張係数の違いを、より一層小さく設定できるの
で、発光層に対する熱処理時のクラックやはがれの発生
をより確実に抑制できる。In the above EL device, it is preferable that the base material of the light emitting layer is a sulfide of an alkaline earth metal. According to the above configuration, since the sulfide of the alkaline earth metal is used as the base material of the light emitting layer, the difference in the coefficient of thermal expansion between the light emitting layer and the substrate can be set much smaller. The occurrence of cracks and peeling at the time can be suppressed more reliably.
【0022】上記透光性セラミックスとしては、Aサイ
トにBa、Sr、Caの中から1種以上を含み、Bサイ
トにZr、Sn、Hf、Ta、Zn、Nb、Mg、T
i、Al、希土類の中から1種以上を含む一般式ABO
3 で表されるペロブスカイト型結晶構造を備えているも
のが望ましい。上記ペロブスカイト型結晶構造には、複
合ペロブスカイト型結晶構造が含まれる。As the translucent ceramic, the A site contains one or more of Ba, Sr and Ca, and the B site contains Zr, Sn, Hf, Ta, Zn, Nb, Mg, T
General formula ABO containing at least one of i, Al and rare earths
It is desirable to have a perovskite crystal structure represented by 3 . The perovskite-type crystal structure includes a composite perovskite-type crystal structure.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図1
ないし図3に基づいて説明すれば、以下の通りである。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The following is a description based on FIG.
【0024】本発明に係るEL素子では、図1に示すよ
うに、透光性セラミックスからなる、透光性を備えた基
板1が板状に、かつ表面粗さRa0.005μm、基板
1の表面の欠陥面積0.1%に形成して用いられてい
る。この基板1上に、例えばITO(Indium Tin Oxid
e)からなる透明電極層2が、例えば200nmの厚み
にスパッタリンク法等により形成されている。上記透明
電極層2は共通電極層となっている。In the EL device according to the present invention, as shown in FIG. 1, a light-transmitting substrate 1 made of a light-transmitting ceramic has a plate shape, a surface roughness Ra of 0.005 μm, and a surface of the substrate 1. Is formed to have a defect area of 0.1%. On this substrate 1, for example, ITO (Indium Tin Oxid
The transparent electrode layer 2 of e) is formed to a thickness of, for example, 200 nm by a sputter link method or the like. The transparent electrode layer 2 is a common electrode layer.
【0025】この透明電極層2上に、下部絶縁層3、発
光層4、上部絶縁層5がこの順にて形成されている。下
部絶縁層3として、酸化ケイ素と窒化ケイ素との積層膜
を用いた。このときの層厚はそれぞれ例えば50nm、
200nmとした。上部絶縁層5として、窒化ケイ素と
酸化ケイ素との積層膜を用いた。このときの層厚はそれ
ぞれ例えば200nm、50nmとした。On the transparent electrode layer 2, a lower insulating layer 3, a light emitting layer 4, and an upper insulating layer 5 are formed in this order. As the lower insulating layer 3, a laminated film of silicon oxide and silicon nitride was used. The layer thickness at this time is, for example, 50 nm, respectively.
It was 200 nm. As the upper insulating layer 5, a laminated film of silicon nitride and silicon oxide was used. The layer thickness at this time was, for example, 200 nm and 50 nm, respectively.
【0026】発光層4の発光母材には硫化ストロンチウ
ム(SrS)を用い、発光層4の発光センタとして硫化
セリウム(Ce2 S3 )が500℃に加熱した基板1上
に電子ビーム蒸着法で、0.8μm〜1.8μmの厚み
にそれぞれ形成されている。Strontium sulfide (SrS) is used as a light emitting base material of the light emitting layer 4, and cerium sulfide (Ce 2 S 3 ) is used as a light emitting center of the light emitting layer 4 on the substrate 1 heated to 500 ° C. by an electron beam evaporation method. , 0.8 μm to 1.8 μm.
【0027】このような発光層4には、発光層4の結晶
性の改善および発光センタをより均一に分布させて発光
効率を高めるために、真空中、例えば600℃で2時間
アニールが施されている。The light-emitting layer 4 is annealed in vacuum, for example, at 600 ° C. for 2 hours in order to improve the crystallinity of the light-emitting layer 4 and to distribute the light-emitting centers more uniformly to increase the light-emitting efficiency. ing.
【0028】最後に、上部絶縁層5上に、エッチング工
程を用いてストライプ状の各アルミニウム電極が背面電
極6として互いに平行に離間して形成されている。上記
各背面電極6は、画像を表示するための各走査電極とな
っている。これにより、薄膜型のEL素子となってい
る。Finally, on the upper insulating layer 5, aluminum electrodes in the form of stripes are formed in parallel with and separated from each other as back electrodes 6 by using an etching process. Each of the back electrodes 6 is a scanning electrode for displaying an image. Thus, a thin-film EL element is obtained.
【0029】上記透光性セラミックスとしては、焼成に
より形成され、かつ、光の直線透過率が20%以上、よ
り好ましくは50%以上のものであれば、どのような屈
折率のものでも、また、複屈折を有するものでもよい
が、屈折率が1.9以上であるものであり、かつ、常誘
電体(複屈折を示さないもの)が好ましい。The transparent ceramics may have any refractive index as long as it is formed by firing and has a linear transmittance of light of 20% or more, more preferably 50% or more. Although it may have birefringence, it is preferable that the material has a refractive index of 1.9 or more and is a paraelectric material (having no birefringence).
【0030】次に、上記基板1の素材としてのBa(M
g,Ta)O3 系の複合ペロブスカイト型結晶構造を主
結晶相とする透光性セラミックスについて以下に説明す
る。Next, Ba (M
The translucent ceramic having a g, Ta) O 3 -based composite perovskite crystal structure as a main crystal phase will be described below.
【0031】まず、原料粉末として、高純度のBaCO
3 、SnO2 、ZrO2 、MgCO 3 およびTa2 O5
の各粉末を準備した。続いて、上記各原料粉末を、Ba
〔(Snu Zr1-u )x Mgy Taz 〕v Ow なる組成
式において、u=0.67、x=0.16、y=0.2
9、z=0.55、v=1.02、となる組成が得られ
るようにそれぞれ秤量し、一緒にボールミルで16時間
湿式混合して混合物を得た。なお、wについては、焼成
後において、ほぼ3となっている。x、y、zについて
は、x+y+z=1.00の関係を満たすものである。First, as raw material powder, high purity BaCO
Three, SnOTwo, ZrOTwo, MgCO ThreeAnd TaTwoOFive
Was prepared. Subsequently, each of the raw material powders was
[(SnuZr1-u)xMgyTaz]vOwComposition
In the equation, u = 0.67, x = 0.16, y = 0.2
9, a composition of z = 0.55 and v = 1.02 is obtained.
And weigh them together in a ball mill for 16 hours
The mixture was obtained by wet mixing. In addition, about w,
Later, it is almost 3. About x, y, z
Satisfies the relationship x + y + z = 1.00.
【0032】この混合物を乾燥した後、1300℃で3
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物を水および有機
バインダーと共に、ボールミルに入れ、16時間湿式粉
砕して粉砕物を得た。有機バインダーとしては、結合剤
としての機能を備え、かつ、焼結時に、焼結温度に達す
る前に、大気中で例えば500℃程度で大気中の酸素と
反応して炭酸ガスや水蒸気等にガス化して消失するもの
であればよく、例えばエチルセルロース等が挙げられ
る。After the mixture has been dried,
After calcining for a time, a calcined product was obtained. The calcined product was put into a ball mill together with water and an organic binder, and wet-pulverized for 16 hours to obtain a pulverized product. As an organic binder, it has a function as a binder, and at the time of sintering, before it reaches the sintering temperature, it reacts with oxygen in the air at, for example, about 500 ° C. in the air to produce gas such as carbon dioxide gas or water vapor. Any substance may be used as long as it is converted and disappears, and examples thereof include ethyl cellulose.
【0033】この粉砕物を乾燥した後、50メッシュの
網(篩)を通して造粒し、得られた造粒粉末を、例えば
2000kg/cm2 の圧力で所定形状の直方体形状に
成形して成形物を得た。その次に、この成形物を、同組
成粉末中に埋め込んだ。After the pulverized product is dried, it is granulated through a 50-mesh net (sieve), and the obtained granulated powder is formed into a predetermined rectangular parallelepiped shape at a pressure of, for example, 2000 kg / cm 2 . I got Next, this molded product was embedded in the same composition powder.
【0034】上記の同組成粉末は上記成形物と同組成系
に調整したものを焼成して得られた焼成物を粉砕したも
のであり、特に透光性を備えていなくともよい。上記同
組成系としては、上記成形物と各成分が同一であれば、
それらの組成比が相違していてもよいが、略同一のもの
が好ましい。したがって、同組成粉末中に埋め込んだ成
形物は、上記成形物と同組成系に近接して配置され、焼
成されることになる。The above-mentioned powder of the same composition is obtained by pulverizing a calcined product obtained by calcining a powder having the same composition as that of the above-mentioned molded product, and does not need to have a particular light-transmitting property. As the same composition system, if the molded product and each component are the same,
Although their composition ratio may be different, substantially the same one is preferable. Therefore, the molded article embedded in the powder of the same composition is disposed close to the same composition system as the molded article and fired.
【0035】この成形物を、焼成炉中において、上記同
組成粉末と共に、まず、大気組成の雰囲気中にて、加熱
して昇温させ成形物に含まれる有機バインダーを加熱に
より消失させる脱バインダーが生じる温度領域まで昇温
させ、脱バインダー後、昇温させながら上記大気中に酸
素を注入して酸素濃度を大気中の酸素濃度から上昇、例
えば95%(容量%)に設定して、焼成炉中の焼成雰囲
気を調整した。The molded product is heated together with the powder of the same composition in a firing furnace in an atmosphere having an atmospheric composition to raise the temperature to remove the organic binder contained in the molded product by heating. After the temperature is raised to a temperature range where the temperature rises, and after removing the binder, oxygen is injected into the air while raising the temperature, and the oxygen concentration is increased from the oxygen concentration in the air, for example, to 95% (volume%). The inside firing atmosphere was adjusted.
【0036】その後、上記焼成雰囲気を維持して、例え
ば1600℃の焼成温度まで焼成炉内を昇温し、その焼
成雰囲気および焼成温度を維持しながら20時間、上記
成形物を焼成して、上記成形物から焼結体を得た。Thereafter, while maintaining the firing atmosphere, the inside of the firing furnace is heated to a firing temperature of, for example, 1600 ° C., and the molded product is fired for 20 hours while maintaining the firing atmosphere and the firing temperature. A sintered body was obtained from the molded product.
【0037】このようにして、図1に示すように、本実
施の形態に係る、Ba(Mg,Ta)O3 系の複合ペロ
ブスカイト型結晶構造を主結晶相とする焼結体である透
光性セラミックスからなる基板1を作製した。As described above, as shown in FIG. 1, the translucent body according to the present embodiment is a sintered body having a Ba (Mg, Ta) O 3 -based composite perovskite-type crystal structure as a main crystal phase. A substrate 1 made of a conductive ceramic was produced.
【0038】このようにして得られた透光性セラミック
スは、X線回折(XRD)による分析の結果、Ba(M
g,Ta)O3 系の結晶構造を有することが確認され
た。ここで、Baは、複合ペロブスカイト型結晶構造の
Aサイトに、また、MgとTaとがBサイトに入ること
は、それらのイオン半径と原子価とから制約されるもの
である。The translucent ceramic thus obtained was analyzed by X-ray diffraction (XRD) to find that Ba (M
g, Ta) It was confirmed to have an O 3 -based crystal structure. Here, Ba enters the A site of the complex perovskite type crystal structure, and the entry of Mg and Ta into the B site is restricted by their ionic radius and valence.
【0039】上記焼成温度および焼成時間については、
用いる組成により設定されるが、上記組成では1550
℃〜1650℃の範囲内で、焼成時間を10時間以上焼
成すればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性の高い
焼結体である透光性セラミックスが得られる。上記透光
性セラミックスは、常誘電体の多結晶体であるため、複
屈折を示さないものである。Regarding the above-mentioned firing temperature and firing time,
It is set depending on the composition to be used.
The firing time may be 10 hours or more within the range of 1 to 1650 ° C. By firing under the above conditions, a translucent ceramic which is a sintered body having high translucency can be obtained. The translucent ceramic is a paraelectric polycrystalline body and does not exhibit birefringence.
【0040】上記基板1に用いた透光性セラミックスに
ついて、直線透過率と屈折率をそれぞれ測定した。屈折
率は、2.1であった。また、直線透過率は、図2に示
すように、光の波長が300nmから900nmまでの
範囲で40%以上、350nmから900nmまでの範
囲で60%以上、380nmから900nmまでの範囲
で70%以上であった。The linear transmittance and the refractive index of the translucent ceramic used for the substrate 1 were measured. The refractive index was 2.1. As shown in FIG. 2, the linear transmittance is 40% or more when the light wavelength is in a range from 300 nm to 900 nm, 60% or more in a range from 350 nm to 900 nm, and 70% or more in a range from 380 nm to 900 nm. Met.
【0041】直線透過率は、島津製分光光度計(UV−
200S)を用いて測定波長λが180nm〜900n
mの範囲で、また、屈折率はプリズムカプラー(Metric
on社製、MODEL 2010)を用い、測定波長λが633nm
で測定した。The linear transmittance was measured using a spectrophotometer (UV-
200S) and the measurement wavelength λ is 180 nm to 900 n.
m and the refractive index is measured by a prism coupler (Metric
on Model, MODEL 2010), and the measurement wavelength λ is 633 nm
Was measured.
【0042】以下に、用いた透光性セラミックスからな
る基板1において、直線透過率がほぼ理論値であること
について説明する。まず、直線透過率の測定時には、空
気中から試料に対し垂直に光が入射する。このため、屈
折率(n)が2.1の場合、基板1の表面と背面とでの
反射率の合計が23%となる。よって、上記基板1の直
線透過率の理論値(理論最大値)は77%となる。The fact that the linear transmittance of the substrate 1 made of the translucent ceramic used is substantially a theoretical value will be described below. First, at the time of measuring the linear transmittance, light is perpendicularly incident on the sample from the air. Therefore, when the refractive index (n) is 2.1, the sum of the reflectances on the front surface and the back surface of the substrate 1 is 23%. Therefore, the theoretical value (theoretical maximum value) of the linear transmittance of the substrate 1 is 77%.
【0043】上記基板1では、その直線透過率が400
nm以上において、ほぼ75%であり、理論値と同等の
値を示した。このことは、上記基板1である透光性セラ
ミックスの結晶内の欠陥がほとんど無いことを示してお
り、この透光性セラミックスが光学部品として利用可能
であることを裏付けている。このような透光性セラミッ
クスでは、表面にAR(反射防止膜)コートを施すこと
で、ほぼ100%の直線透過率を有するものにできる。The substrate 1 has a linear transmittance of 400.
Above nm, it was almost 75%, showing a value equivalent to the theoretical value. This indicates that there is almost no defect in the crystal of the light-transmitting ceramic as the substrate 1, and supports that this light-transmitting ceramic can be used as an optical component. By applying an AR (anti-reflection film) coating on the surface of such a translucent ceramic, it is possible to obtain an almost 100% linear transmittance.
【0044】このようなEL素子では、前記の透光性セ
ラミックスからなる基板1を用いたことにより、SrS
の発光層4の厚みを種々変えても、アニール後の発光層
4の剥離やクラックは観察されなかった。また、各薄膜
形成時の断線等の不良も見られなかった。これは、用い
た基板1の熱膨張係数が10×10-6/℃〜11×10
-6/℃であるので、発光層4の熱膨張係数11×10-6
/℃〜14×10-6/℃)との差を小さくできるので、
上記発光層4に対しクラックや剥離の発生を回避できた
からである。In such an EL element, since the substrate 1 made of the above-mentioned translucent ceramic is used, SrS
Even if the thickness of the light emitting layer 4 was changed variously, peeling or cracking of the light emitting layer 4 after annealing was not observed. Also, no defects such as disconnection during the formation of each thin film were observed. This is because the thermal expansion coefficient of the used substrate 1 is 10 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10
−6 / ° C., the thermal expansion coefficient of the light emitting layer 4 is 11 × 10 −6.
/ ° C ~ 14 × 10 -6 / ° C)
This is because cracking and peeling of the light emitting layer 4 could be avoided.
【0045】その上、上記EL素子においては、SrT
iO3 単結晶といった高価なものを基板1として用いず
とも同様な効果を発揮でき、また、HPやHIPといっ
た高価な装置を用いる方法を回避できるので、安価なも
のとすることが可能となる。In addition, in the above EL device, SrT
The same effect can be exerted without using an expensive material such as iO 3 single crystal as the substrate 1, and a method using an expensive device such as HP or HIP can be avoided, so that the device can be made inexpensive.
【0046】次に、前記の焼成雰囲気の酸素濃度の直線
透過率に対する影響を調べた。まず、焼成雰囲気の酸素
濃度を、種々代えて各透光性セラミックスをそれぞれ調
製した。続いて、各透光性セラミックスの直線透過率を
調べ、その結果を図3に示した。この結果では、酸素濃
度と直線透過率との関係は正の相関を示し、焼成雰囲気
の酸素濃度としては、45%以上(直線透過率20%以
上が得られる範囲)が好ましく、75%以上(直線透過
率60%以上が得られる範囲)がより好ましく、さらに
90%以上がより好ましいことが分かった。Next, the effect of the oxygen concentration of the above-mentioned firing atmosphere on the linear transmittance was examined. First, translucent ceramics were prepared by changing the oxygen concentration in the firing atmosphere in various ways. Subsequently, the linear transmittance of each translucent ceramic was examined, and the results are shown in FIG. In this result, the relationship between the oxygen concentration and the linear transmittance shows a positive correlation, and the oxygen concentration in the firing atmosphere is preferably 45% or more (a range where the linear transmittance is 20% or more), and is preferably 75% or more ( (A range in which a linear transmittance of 60% or more is obtained), and more preferably 90% or more.
【0047】また、上記では、基板1の透光性セラミッ
クスとして、Ba(Mg,Ta)O 3 系を用いた例を挙
げたが、他の透光性セラミックスでもよく、例えば、B
a(Zn,Ta)O3 系の透光性セラミックスを用いる
こともできる。この透光性セラミックスの製造方法に基
づいて説明すると以下の通りである。まず、原料とし
て、高純度のBaCO3 、ZrO2 、ZnOおよびTa
2 O5 を準備した。In the above description, the transparent ceramic of the substrate 1 is used.
Ba (Mg, Ta) O ThreeExamples using the system
However, other translucent ceramics may be used.
a (Zn, Ta) OThreeUsing transparent ceramics
You can also. Based on this translucent ceramics manufacturing method,
The description is as follows. First, as raw material
And high purity BaCOThree, ZrOTwo, ZnO and Ta
TwoOFiveWas prepared.
【0048】続いて、これらの各原料を、Ba(Zrx
Zny Taz )a Ow なる組成式において、x=0.0
3、y=0.32、z=0.65、a=1.02、とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量し、それらを一緒
にボールミルで16時間湿式混合して混合物を得た。な
お、wについては、焼成後において、ほぼ3となってい
る。Subsequently, these raw materials were converted to Ba (Zr x
In Zn y Ta z) a O w a composition formula, x = 0.0
3, y = 0.32, z = 0.65, a = 1.02 were weighed so as to obtain a composition, and they were wet-mixed together in a ball mill for 16 hours to obtain a mixture. In addition, w is substantially 3 after firing.
【0049】この混合物を乾燥した後、1200℃で3
時間仮焼して仮焼物を得た。この仮焼物を水および有機
バインダーと共に、ボールミルに入れ、16時間湿式粉
砕して粉砕物を得た。この粉砕物を用いて、焼成温度を
1500℃、焼成時間を10時間に代えた以外は、前述
のBa(Mg,Ta)O3 系と同様にして基板1を調製
した。After drying this mixture, the mixture was dried at 1200 ° C. for 3 hours.
After calcining for a time, a calcined product was obtained. The calcined product was put into a ball mill together with water and an organic binder, and wet-pulverized for 16 hours to obtain a pulverized product. Using this pulverized material, a substrate 1 was prepared in the same manner as in the above-described Ba (Mg, Ta) O 3 system, except that the firing temperature was changed to 1500 ° C. and the firing time was changed to 10 hours.
【0050】上記焼成温度および焼成時間については、
用いる組成により設定されるが、上記組成では1500
℃〜1600℃の範囲内で、かつ、焼成時間を5時間以
上であればよい。上記条件にて焼成すれば、透光性の高
い焼結体が得られる。Regarding the above-mentioned firing temperature and firing time,
It is set depending on the composition to be used.
What is necessary is just to be in the range of ℃ to 1600 ℃, and the firing time is 5 hours or more. By firing under the above conditions, a sintered body having high translucency can be obtained.
【0051】この透光性セラミックスについて同様に直
線透過率と屈折率をそれぞれ測定した。上記透光性セラ
ミックスの屈折率は2.1であった。また、直線透過率
の結果を図2に合わせて示した。上記結果では、直線透
過率は400nmから900nmにおいて50%以上で
あった。以上のように、上記では、Ba(Zn,Ta)
O3 系の透光性セラミックスの例を示しており、前記の
Ba(Mg,Ta)O 3 系とは相違する複合ペロブスカ
イト型結晶相を主結晶相とする材料系においても、高い
直線透過率および高屈折率のものが得られていることが
判る。The translucent ceramics are similarly directly
The linear transmittance and the refractive index were measured respectively. The above translucent sera
The refractive index of the mix was 2.1. Also, linear transmittance
The results are shown in FIG. In the above result,
The excess ratio is more than 50% from 400 nm to 900 nm.
there were. As described above, in the above, Ba (Zn, Ta)
OThreeExamples of translucent ceramics are shown,
Ba (Mg, Ta) O ThreeComplex perovska different from the system
Even in a material system with a main crystal phase of
That linear transmittance and high refractive index are obtained
I understand.
【0052】さらに、他のBa(Mg,Ta)O3 系の
複合ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする透光性
セラミックスを用いたEL素子について説明すると以下
の通りである。Further, another EL device using a translucent ceramic having a Ba (Mg, Ta) O 3 -based composite perovskite-type crystal structure as a main crystal phase will be described below.
【0053】まず、原料として、高純度のBaCO3 、
MgCO3 およびTa2 O5 を準備した。続いて、上記
各原料を、Ba(Mgy Taz )v Ow なる組成式にお
いて、y=0.33、z=0.67、v=1.03とな
る組成が得られるようにそれぞれ秤量した。First, high purity BaCO 3 ,
MgCO 3 and Ta 2 O 5 were prepared. Subsequently, each of the above raw materials, Ba in (Mg y Ta z) v O w a composition formula, y = 0.33, z = 0.67 , v = 1.03 and consisting, respectively, as the composition is obtained weighed did.
【0054】続いて、前記のBa(Mg,Ta)O3 系
を用いた基板1と同様にしてEL素子を作製した。その
透光性セラミックスの直線透過率を測定し、その結果を
図2に合わせて示した。その結果から、直線透過率は2
0%程度であり、前述の透光性セラミックスより若干直
線透過率が低くなっているが、反射防止コートを施すこ
とにより、基板1の素材として用いることが可能なもの
である。Subsequently, an EL element was manufactured in the same manner as the substrate 1 using the above-mentioned Ba (Mg, Ta) O 3 system. The linear transmittance of the translucent ceramic was measured, and the results are shown in FIG. From the results, the linear transmittance is 2
Although it is about 0% and has a slightly lower linear transmittance than the above-mentioned translucent ceramics, it can be used as a material of the substrate 1 by applying an antireflection coat.
【0055】なお、上記の各例では、特定の組成比を有
する各透光性セラミックスの例を挙げたが、本発明のE
L素子に用いる透光性セラミックスは、これらに限定さ
れるものではない。In each of the above examples, examples of each translucent ceramic having a specific composition ratio have been described.
The translucent ceramic used for the L element is not limited to these.
【0056】さらに、上記の各例では、成形物を上記成
形物と同組成系に近接して配置させるために、上記成形
物を同組成粉末中に埋め込んだ例を挙げたが、上記に特
に限定されるものではなく、例えば、上記成形物と同組
成系の焼結体の板やサヤを用いてもよい。上記の板を用
いる場合には、板の上に成形物を載置して焼成すればよ
く、また、上記のサヤを用いる場合には、そのサヤの中
に成形物を載置して焼成すればよい。Further, in each of the above examples, the example in which the molded article is embedded in the powder of the same composition in order to dispose the molded article in close proximity to the same composition system as the molded article has been described. The present invention is not limited thereto. For example, a sintered body plate or sheath having the same composition as the above-mentioned molded product may be used. In the case of using the above-mentioned plate, the molded product may be placed on the plate and firing, and in the case of using the above-mentioned sheath, the molded product may be placed in the sheath and fired. I just need.
【0057】[0057]
【発明の効果】本発明のEL素子は、以上のように、E
Lによる発光層を、透明共通電極層と各走査用電極層と
の間に有する発光部が基板上に形成され、基板は、ペロ
ブスカイト型結晶構造を主結晶相とする透光性を備えた
多結晶体である構成である。As described above, the EL device of the present invention has a
A light emitting portion having a light emitting layer of L between the transparent common electrode layer and each scanning electrode layer is formed on the substrate, and the substrate has a light-transmitting property having a perovskite crystal structure as a main crystal phase. The structure is a crystal.
【0058】それゆえ、上記構成は、基板が透光性を備
えた多結晶体からなることによって、発光層に対する熱
処理を高温にて実施できるから、上記発光層の発光効率
を高めることができ、また従来の高価な素材や方法を回
避できて安価にできるという効果を奏する。Therefore, in the above structure, since the heat treatment for the light emitting layer can be performed at a high temperature when the substrate is made of a polycrystalline material having a light transmitting property, the light emitting efficiency of the light emitting layer can be increased. Also, there is an effect that conventional expensive materials and methods can be avoided and the cost can be reduced.
【図1】本発明のEL素子の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an EL device of the present invention.
【図2】本発明のEL素子の基板に用いた各透光性セラ
ミックスに関する、各波長での直線透過率をそれぞれ示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the linear transmittance at each wavelength for each translucent ceramic used for the substrate of the EL element of the present invention.
【図3】上記EL素子に用いた透光性セラミックスにお
ける焼成雰囲気の酸素濃度と、直線透過率との関係を示
すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in a firing atmosphere and the linear transmittance of the translucent ceramic used for the EL element.
1 基板 2 透明電極(透明共通電極層) 4 発光層 6 背面電極(走査用電極層) Reference Signs List 1 substrate 2 transparent electrode (transparent common electrode layer) 4 light emitting layer 6 back electrode (scanning electrode layer)
Claims (5)
透明共通電極層と各走査用電極層との間に有する発光部
が、基板上に形成され、 基板は、ペロブスカイト型結晶構造を主結晶相とする、
透光性を備えた多結晶体であることを特徴とするエレク
トロルミネセンス素子。1. An electroluminescent light-emitting layer,
A light emitting portion having between the transparent common electrode layer and each scanning electrode layer is formed on a substrate, and the substrate has a perovskite crystal structure as a main crystal phase.
An electroluminescent element, which is a light-transmitting polycrystalline body.
ことを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネセン
ス素子。2. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the substrate is based on Ba (Mg, Ta) O 3 .
ことを特徴とする請求項1記載のエレクトロルミネセン
ス素子。3. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the substrate is based on Ba (Zn, Ta) O 3 .
体であることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに
記載のエレクトロルミネセンス素子。4. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the substrate has a refractive index of 1.9 or more and is a paraelectric material.
硫化物であることを特徴とする請求項1ないし4の何れ
かに記載のエレクトロルミネセンス素子。5. The electroluminescent device according to claim 1, wherein the base material of the light emitting layer is a sulfide of an alkaline earth metal.
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