(57)【要約】  線状発光装置は、互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層とを備え、前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、前記発光層は、第１半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第１半導体物質とは異なる第２半導体物質が偏析している。
2008072520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、第１半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第１半導体物質とは異なる第２半導体物質が偏析していることを特徴とする線状発光装置。
【請求項２】
前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化することを特徴とする請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項３】
前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていることを特徴とする請求項１又は２に記載の線状発光装置。
【請求項４】
前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項５】
前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項６】
前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項５に記載の線状発光装置。
【請求項７】
前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項８】
前記第１半導体物質と前記第２半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項９】
前記第１半導体物質はｎ型半導体構造を有し、前記第２半導体物質はｐ型半導体構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１０】
前記第１半導体物質及び前記第２半導体物質は、それぞれ化合物半導体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１１】
前記第１半導体物質は、第１２族−第１６族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１２】
前記第１半導体物質は、立方晶構造を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１３】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含んでいることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１４】
前記第１半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１５】
前記第２半導体物質は、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１６】
前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１７】
前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１６に記載の線状発光装置。
【請求項１８】
互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、ｐ型半導体とｎ型半導体とを有することを特徴とする線状発光装置。
【請求項１９】
前記発光層は、ｐ型半導体の媒体の中にｎ型半導体粒子が分散して構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の線状発光装置。
【請求項２０】
前記発光層は、ｎ型半導体粒子の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体が偏析していることを特徴とする請求項１８に記載の線状発光装置。
【請求項２１】
前記ｎ型半導体粒子は、前記ｐ型半導体を介して前記第１及び第２電極と電気的に接合されていることを特徴とする請求項１９に記載の線状発光装置。
【請求項２２】
前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化することを特徴とする請求項１８から２１のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２３】
前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていることを特徴とする請求項１８から２２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２４】
前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項１８から２３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２５】
前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えることを特徴とする請求項１８から２４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２６】
前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項２５に記載の線状発光装置。
【請求項２７】
前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていることを特徴とする請求項１８から２６のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２８】
前記ｎ型半導体及び前記ｐ型半導体は、それぞれ化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２７のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２９】
前記ｎ型半導体は、第１２族−第１６族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３０】
前記ｎ型半導体は、第１３族−第１５族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３１】
前記ｎ型半導体は、カルコパイライト型化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３２】
前記ｎ型半導体は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３３】
前記ｎ型半導体が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記第１の電極又は前記第２の電極のうち、少なくとも一方の電極は、亜鉛を含む材料からなる、請求項１８から３２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３４】
前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項３３に記載の線状発光装置。
【請求項３５】
前記電極の少なくとも一方の電極に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１８から３４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３６】
前記電極のそれぞれに対向し、且つ、前記発光層からの発光の取出し方向の前方に色変換層をさらに備えることを特徴とする請求項１から３５のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３７】
請求項１から３６のいずれか一項に記載の線状発光装置と、
前記線状発光装置から出力される線状の光を反射させて面状の光とする導光板と、
を備えたことを特徴とする面状光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子を用いた線状発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの種類の平面型の表示装置の中でも、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に期待が集まっている。このＥＬ素子を用いた表示装置は、自発光性を有し、視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。また、現在開発されているＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。【０００３】
無機ＥＬ素子では、例えば硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体として用い、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。さらに、無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させた発光層を形成し、その上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に二層の誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子がある。これらのうち、前者の分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は限られてきた。一方、後者の薄膜型ＥＬ素子では、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
図２７を用いて、従来の無機ＥＬ素子について説明する。図２７は、二重絶縁構造の薄膜型ＥＬ素子５０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子５０は、基板５１上に透明電極５２と、第１誘電体層５３と、発光層５４と、第２誘電体層５５と、背面電極５６とが、この順に積層された構造となっている。透明電極５２と背面電極５６との間に交流電圧源５７から交流電圧を印加して透明電極５２側より発光を取り出す。誘電体層５３、５５は、発光層５４内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子５０の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。また、透明電極５２と、背面電極５６とを、互いに直交するようにストライプ上にパターニングし、マトリックスで選択された特定の画素に電圧を印加することにより、任意のパターン表示を行うパッシブマトリックス駆動方式の表示装置が知られている。【０００５】
前記誘電体層５３、５５として用いられる誘電体材料は、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。一方、前記発光層５４として用いられる無機蛍光材料は、一般に絶縁物結晶を母体結晶として、その中に発光中心となる元素をドープしたものである。この母体結晶には物理的化学的に安定であるものが用いられるため、無機ＥＬ素子は信頼性が高く、寿命も３万時間以上を実現している。例えば、発光層にＺｎＳを主体とし、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ等の遷移金属元素や希土類元素をドープすることによって、発光輝度の向上が図られている（例えば、特許文献２参照。）。【０００６】
一般に、発光層５４に使用されるＺｎＳ等の第１２族―第１６族間化合物半導体は、多結晶体で構成されている。このため発光層５４中には多くの結晶粒界が存在する。この結晶粒界は、電界印加によって加速された電子に対して散乱体として働くため、発光中心の励起効率が著しく低下する。又、結晶粒界では結晶方位のずれ等のために格子歪みも大きく、ＥＬ発光に有害な非放射再結合中心も多く存在する。これらの原因によって、無機ＥＬ素子の発光輝度は低く、実用上不十分である。【０００７】
上記課題を解決するために、発光層の結晶粒径の大粒径化や結晶性を改善する方法が提案されている。特許文献３に記載の技術によれば、第１電極が特定の結晶方位を有し、その上に積層される第１誘電体層が前記第１電極と等価な結晶方位を有し、さらにその上に積層される発光層が第１誘電体層と等価な結晶方位を有した無機ＥＬ素子とすることで、厚み方向に対する結晶粒界を抑制し、発光輝度の改善が図られている。また、特許文献４に記載の技術によれば、希土類元素を添加した発光層において、希土類元素の濃度を規定することで、成長初期における結晶成長核の数を均一で適切な量としている。これによって、成長の初期段階から粒径の揃った柱状結晶が形成でき、発光輝度の改善が図られている。【０００８】
【特許文献１】特公昭５２−３３４９１号公報
【特許文献２】特公昭５４−８０８０号公報
【特許文献３】特開平６−３６８７６号公報
【特許文献４】特開平６−１９６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のような無機ＥＬ素子をテレビ等の高品位のディスプレイデバイス用のバックライト等として利用する場合には、３００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が必要とされる。前述の提案によれば一定の効果は得られるものの、発光輝度１５０ｃｄ／ｍ２と未だ不十分である。また、発光には通常数１００Ｖの電圧を印加する必要がある。さらに、発光を維持するためには、交流電圧を数１０ｋＨｚの高周波で印加する必要がある等の課題がある。【００１０】
本発明の目的は、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の線状発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る線状発光装置は、互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、第１半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第１半導体物質とは異なる第２半導体物質が偏析していることを特徴とする。【００１２】
また、前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化するものであってもよい。【００１３】
さらに、前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていてもよい。【００１４】
また、前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。【００１５】
さらに、前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えてもよい。なお、前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。【００１６】
またさらに、前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていてもよい。【００１７】
また、前記第１半導体物質と前記第２半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有するものであってもよい。さらに、前記第１半導体物質はｎ型半導体構造を有し、前記第２半導体物質はｐ型半導体構造を有するものであってもよい。【００１８】
さらに、前記第１半導体物質及び前記第２半導体物質は、それぞれ化合物半導体であってもよい。前記第１半導体物質は、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。【００１９】
またさらに、前記第１半導体物質は、立方晶構造を有するものであってもよい。【００２０】
また、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含んでいてもよい。【００２１】
さらに、前記第１半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５〜５００ｎｍの範囲にあってもよい。【００２２】
またさらに、前記第２半導体物質は、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであってもよい。【００２３】
また、前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であってもよい。この場合、前記電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。なお、前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであってもよい。【００２４】
本発明に係る線状発光装置は、互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、ｐ型半導体とｎ型半導体とを有することを特徴とする。【００２５】
前記発光層は、ｐ型半導体の媒体の中にｎ型半導体粒子が分散して構成してもよい。また前記発光層は、ｎ型半導体粒子の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体が偏析して構成してもよい。【００２６】
また、前記ｎ型半導体粒子は、前記ｐ型半導体を介して前記第１及び第２電極と電気的に接合されていてもよい。【００２７】
さらに、前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化するものであってもよい。【００２８】
またさらに、前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られているものであってもよい。【００２９】
また、前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。【００３０】
さらに、前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えてもよい。【００３１】
またさらに、前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。【００３２】
また、前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていてもよい。【００３３】
また、前記ｎ型半導体及び前記ｐ型半導体は、それぞれ化合物半導体であってもよい。前記ｎ型半導体は、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。さらに、前記ｎ型半導体は、第１３族−第１５族間化合物半導体であってもよい。またさらに、前記ｎ型半導体は、カルコパイライト型化合物半導体であってもよい。【００３４】
また、前記ｎ型半導体は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであってもよい。【００３５】
さらに、前記ｎ型半導体が亜鉛を含む亜鉛系材料であってもよい。この場合、前記第１の電極又は前記第２の電極のうち、少なくとも一方の電極は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。また、前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。【００３６】
さらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。またさらに、前記電極に対向し、且つ、発光取出し方向前方に色変換層をさらに備えてもよい。【００３７】
さらに、本発明に係る面状光源は、前記線状発光装置と、
前記線状発光装置から出力される線状の光を反射させて面状の光とする導光板と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、寿命が長く、発光輝度も高い発光素子を用いた線状発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）は、別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置を用いた面状光源の構成を示す発光方向に垂直な方向から見た正面図であり、（ｂ）は、発光方向から見た面状光源の平面図である。
【図３】図１の線状発光装置の発光層の詳細な構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層とＡＺＯからなる透明電極（又は、背面電極）との界面付近の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図５】（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の端子位置による電流密度不均一さを示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る線状発光装置の発光層における区分された各領域の輝度を示す断面図である。
【図９】別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る線状発光装置の製造装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）は、別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置を用いた面状光源の構成を示す発光方向に垂直な方向から見た正面図であり、（ｂ）は、発光方向から見た面状光源の平面図である。
【図１５】図１３の線状発光装置の発光層の詳細な構成を示す断面図である。
【図１６】別例の線状発光装置の断面図である。
【図１７】さらに別例の線状発光装置の断面図である。
【図１８】（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層とＡＺＯからなる透明電極（又は、背面電極）との界面付近の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図１９】（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の端子位置による電流密度不均一さを示す概略図である。
【図２１】本発明の実施の形態６に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る線状発光装置の発光層における区分された各領域の輝度を示す断面図である。
【図２３】別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態７に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態７に係る線状発光装置の製造装置の構成を示す概略図である。
【図２６】本発明の実施の形態８に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図２７】従来例の無機ＥＬ素子の発光面に垂直な方向から見た概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、発明を実施するための最良の形態について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略している。【００４１】
（実施の形態１）
＜線状発光装置の概略構成＞
図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置１０の概略的な構成を示す断面図である。図１の（ｂ）は、別例の線状発光装置１０ａの断面図である。この線状発光装置１０は、線状の発光層３と、発光層３を長手方向に沿って挟んで設けられた一対の透明電極２と背面電極（金属電極）４とを備える。透明電極２と背面電極（金属電極）４とは電源５を介して電気的に接続されている。この場合、負極側に接続された透明電極２は、電子注入電極（第２の電極）として機能し、正極側に接続された背面電極（金属電極）４は、正孔注入電極（第１の電極）として機能する。なお、図１の（ａ）の線状発光装置１０では、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が互いに異なる短辺側に設けられているが、図１の（ｂ）の線状発光装置１０ａでは、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が同じ短辺側に設けられている点で相違する。【００４２】
図３は、発光層３の拡大概略図である。この線状発光装置１０では、発光層３は、図３に示すように、第１半導体物質２１からなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２に第２半導体物質２３が偏析した構造を有する。本実施の形態では、第１半導体物質２１は、ｎ型半導体物質であり、第２半導体物質２３は、ｐ型半導体物質である。このように、ｎ型半導体物質の粒界に偏析したｐ型半導体物質により正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じ、低電圧で発光が可能であって、且つ、高輝度発光する線状発光装置１０を実現することができる。【００４３】
さらに、この線状発光装置１０では、透明電極２と背面電極４とは直流電源５を介して電気的に接続されている。直流電源５から電力が供給されると、透明電極２及び背面電極４の間に電位差が生じ、発光層３に電圧が印加される。そして、透明電極２及び背面電極４の間に配置されている発光層３が発光し、その光が透明電極２を透過して線状発光装置１０の外部に取り出される。【００４４】
さらに、上述の構成に限られず、電極と発光層との間に電流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源により駆動する、背面電極を透明にする、背面電極を黒色電極とする、線状発光装置１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光取出し方向の前方に発光層３からの発光色を色変換する構造を更に備える等、適宜変更が可能である。例えば、青色発光層と、青色を緑色及び赤色に変換する色変換層とを組み合わせて白色の線状発光装置とすることもできる。【００４５】
以下、この線状発光装置の各構成について詳述する。
なお、図１では、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について示したが、全体を支持する基板１を設けてもよい。例えば、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。【００４６】
＜基板＞
基板１は、その上に形成する各層を支持できるものを用いる。また、発光層３の発光体から発せられる光の波長に対し光透過性を有する材料であることが求められる。このような材料としては、例えば、コーニング１７３７等のガラス、石英、セラミック等を用いることができる。通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。また、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート系、ポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂フィルム等を用いることもできる。樹脂フィルムは耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の優れた材料を用いる。なお、これらは例示であって、基板１の材料は特にこれらに限定されるものではない。【００４７】
また、基板側から光を取り出さない構成の場合は、上述の光透過性は不要であり、光透過性を有していない材料も用いることができる。【００４８】
＜電極＞
電極として、光を取り出す側の透明電極２と、他方の背面電極４とがある。なお、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。逆に、基板１の上に背面電極４設け、その上に発光層３、透明電極２を順に積層してもよい。あるいは、透明電極２及び背面電極４の両方を透明電極としてもよい。【００４９】
まず、透明電極２について説明する。透明電極２の材料は、発光層３内で生じた発光を外部に取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、電極として低抵抗であることが好ましく、更には基板１や発光層３との密着性に優れていることが好ましい。透明電極２の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの透明電極２はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極２の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。【００５０】
透明電極２のキャリア濃度は、１Ｅ１７〜１Ｅ２２ｃｍ−３の範囲であることが望ましい。また、透明電極２として性能を出すために、透明電極２の体積抵抗率は１Ｅ−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上であることが望ましい。また、透明電極２の屈折率は、１．８５〜１．９５が良い。さらに、透明電極２の膜厚は一般的には１００〜２００ｎｍ程度が好ましい。なお、ＺｎＯ等の膜においては、３０ｎｍ以下の場合に緻密で安定した特性を持つ膜が実現できる。【００５１】
また、背面電極４には、一般に良く知られている導電材料であればいずれでも適用できる。更には発光層３との密着性に優れていることが好ましい。好適な例としては、例えば、ＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、これらの積層構造体、あるいは、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ〔ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）〕／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、あるいは導電性カーボンなどを用いることができる。【００５２】
＜発光層＞
次に、発光層３について説明する。図３は、発光層３の断面の一部を拡大した概略構成図である。発光層３は、第１半導体物質２１からなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２に第２半導体物質２３が偏析した構造を有する。第１半導体物質２１としては、多数キャリアが電子であって、ｎ型伝導を示す半導体材料が用いられる。一方、第２半導体物質２３は、多数キャリアが正孔であって、ｐ型伝導を示す半導体材料が用いられる。また、第１半導体物質２１と第２半導体物質２３とは電気的に接合している。【００５３】
第１半導体物質２１としては、バンドギャップの大きさが近紫外領域から可視光領域（１．７ｅＶから３．６ｅＶ）を有するものが好ましく、さらに近紫外領域から青色領域（２．６ｅＶから３．６ｅＶ）を有するものがより好ましい。具体的には、前述のＺｎＳや、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物やこれらの混晶（例えばＺｎＳＳｅ等）、ＣａＳ、ＳｒＳ等の第２族−第１６族間化合物やこれらの混晶（例えばＣａＳＳｅ等）、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ等の第１３族−第１５族間化合物やこれらの混晶（例えばＩｎＧａＮ等）、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶等を用いることができる。またさらに、ＣｕＡｌＳ２等のカルコパイライト型化合物を用いてもよい。またさらに、第１半導体物質２１よりなる多結晶体は、主たる部分が立方晶構造を有しているものが好ましい。またさらに、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される１又は複数種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によっても、発光層３からの発光色が決定される。【００５４】
一方、第２半導体物質２３としては、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを用いることができる。これらの材料にはｐ型伝導を付与するための添加剤として、Ｎ、Ｃｕ、Ｉｎから１種又は複数種の元素を添加剤として含んでいてもよい。【００５５】
本実施の形態１に係る線状発光装置１０の特徴は、発光層３がｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造を有する点にある。従来の無機ＥＬでは、発光層の結晶性を高めることで、高電界で加速された電子が散乱されることを防いでいたが、ＺｎＳやＺｎＳｅ等は一般にｎ型伝導を示すため、正孔の供給が十分ではなく、電子と正孔の再結合による高輝度の発光は期待できない。一方で、発光層の結晶粒が成長すると、単結晶でない限り、結晶粒界も一意的に伸びる。高電圧を印加する従来の無機ＥＬ素子では、膜厚方向の粒界が導電パスとなり、耐圧低下を引き起こすという課題も生じる。これに対して、本発明者は、鋭意研究の結果、発光層３をｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造とすることによって、粒界に偏析したｐ型半導体物質により正孔の注入性が改善されることを見出した。さらに、発光層３中に偏析部を高密度に散在させることで、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じることを見出した。これによって、低電圧で高輝度発光する発光素子を実現することができ、本発明に至ったものである。また、ドナーあるいはアクセプターを導入することにより、自由電子とアクセプターに捕獲された正孔の再結合、自由正孔とドナーに捕獲された電子の再結合、ドナー−アクセプター対発光も同様に可能である。またさらに、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動による発光も同様に可能である。【００５６】
さらに、発光層３のｎ型半導体粒子２１としてＺｎＳ等の亜鉛系材料を用いる場合には、透明電極２と背面電極４の少なくとも一方には、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ（酸化亜鉛に例えばアルミをドープしたもの）、ＧＺＯ（酸化亜鉛に、例えばガリウムをドープしたもの）等の亜鉛を含む金属酸化物からなる電極を用いることが好ましい。本発明者は、特定のｎ型半導体粒子２１と特定の透明電極２（又は背面電極４）との組み合わせを採用することによって、高効率に発光させることができることを見出したものである。【００５７】
すなわち、透明電極２（又は背面電極４）における仕事関数について着目すると、ＺｎＯの仕事関数は５．８ｅＶであるのに対して、従来、透明電極として使われてきたＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の仕事関数は７．０ｅＶである。一方、発光層３のｎ型半導体粒子２１である亜鉛系材料の仕事関数は５〜６ｅＶであることから、ＩＴＯに比べてＺｎＯの仕事関数は、亜鉛系材料の仕事関数により近いため、発光層３への電子注入性が良いというメリットがある。これは、透明電極２（又は背面電極４）として同様に亜鉛系材料であるＡＺＯ、ＧＺＯを用いた場合も同様である。【００５８】
図４（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層３とＡＺＯからなる透明電極２（又は、背面電極４）との界面付近の模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。また、図５（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層３とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。【００５９】
図４（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成するｎ型半導体粒子２１が亜鉛系材料（ＺｎＳ）であって、透明電極２（又は、背面電極４）が酸化亜鉛系材料（ＡＺＯ）であることから、透明電極２（又は、背面電極４）と発光層３との界面にできる酸化物は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）となる。さらに、界面では成膜時にドーピング材料（Ａｌ）が拡散し、低抵抗な酸化膜が形成される。また、上記の酸化亜鉛系（ＡＺＯ）の透明電極２（又は背面電極４）は、六方晶の結晶構造をとるが、発光層３を構成するｎ型半導体物質２１である亜鉛系材料（ＺｎＳ）も六方晶または立方晶の結晶構造をとるため、両者の界面では歪が小さくエネルギー障壁が小さくなる。これによって、図４（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が少ない。【００６０】
一方、比較例では、図５（ａ）のように透明電極が亜鉛系材料でないＩＴＯであるため、界面にできた酸化膜（ＺｎＯ）は、ＩＴＯにとって異なる結晶構造を持つことから、その界面におけるエネルギー障壁が大きくなる。したがって、図５（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が界面で大きくなり、線状発光装置の発光効率が低下する。【００６１】
以上のように、発光層３のｎ型半導体粒子２１として、ＺｎＳ、ＺｎＳｅなどの亜鉛系材料を用いる場合には、酸化亜鉛系材料からなる透明電極２（又は、背面電極４）と組み合わせることにより、発光効率の良い線状発光装置を提供することができる。【００６２】
なお、上記の例では、亜鉛を含む透明電極２（又は、背面電極４）として、アルミニウムをドープしたＡＺＯとガリウムをドープしたＧＺＯとを例にあげて説明したが、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素のうち少なくとも１種類をドープした酸化亜鉛を用いても同様である。【００６３】
＜製造方法＞
以下、実施の形態１に係る線状発光装置１０の製造方法の一例を説明する。なお、前述の他の材料からなる発光層についても同様の製造方法が利用可能である。
（ａ）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（ｂ）基板１上に、線状の背面電極４を形成する。例えばＡｌを使用し、フォトリソグラフィ法によって形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｃ）背面電極４上に、線状の発光層３を形成する。複数の蒸発源にＺｎＳとＣｕ２Ｓの粉体をそれぞれ投入し、真空中（１０−６Ｔｏｒｒ台）にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、成膜する。このとき、基板温度は２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
（ｄ）成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成して線状の発光層３を得る。この膜をＸ線回折やＳＥＭによって調べることによって、微小なＺｎＳ結晶粒の多結晶体構造と、その粒界における、ＣｕｘＳの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されるものと考えられる。
（ｅ）続いて、線状の透明電極２を、例えばＩＴＯを使用して形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｆ）続いて、発光層３及び透明電極２上に、保護層（図では省略）として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施の形態１の線状発光装置１０が得られる。【００６４】
この実施の形態１に係る線状発光装置１０は、透明電極２と背面電極４とを直流電源５に接続して、その間に直流電圧を印加して発光評価を行なったところ、印加電圧１５Ｖで発光し始め、３５Ｖで約６００ｃｄ／ｍ２の発光輝度を示した。【００６５】
＜面状光源＞
図２の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置１０を用いた面状光源１００の構成を示す正面図であり、図２の（ｂ）は、その平面図である。この面状光源１００は、実施の形態１に係る線状発光装置１０と、線状発光装置１０から出力した線状の光を反射して面状の光にする導光板８０とを備える。この面状光源１００では、図２（ａ）における導光板８０の紙面下側の面によって線状発光装置１０から出力する線状の光を反射すると共に、紙面上側の面から面状の光として取り出している。線状発光装置１０の長手方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にして配置する。また、線状発光装置１０の線状の光の出力方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にする。導光板８０は、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と鋭角を成すようにわずかに傾斜させて配置する。【００６６】
この面状光源１００によれば、実施の形態１に係る線状発光装置１０を用い、線状発光装置１０から出力される線状の光を面状の光に変える導光板８０と組み合わせて構成しているので、薄型化することができ、低コストを実現できる。【００６７】
なお、上記のような無機ＥＬ発光素子を用いた線状発光装置では、発光層の抵抗が低い。そのため、例えば液晶ディスプレイ等のバックライト用途の面状光源として、そのまま発光層を大面積化した場合、電流が流れすぎてしまう場合があり、面状光源として用いることは難しい。そこで、バックライト等に上記線状発光装置を用いる場合には、冷陰極管と同様に、上記のように導光板と組み合わせる線状光源的な使用や、ＬＥＤと同様な点光源的な使用が望ましい。【００６８】
（実施の形態２）
＜線状発光装置の概略構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係る線状発光装置２０の長手方向について発光面に垂直な方向から見た断面図である。この線状発光装置２０は、線状光源として機能するものである。この線状発光装置２０は、基板１と、透明電極２と、発光層３と、金属電極４とからなり、発光層３は、複数の絶縁体２５によって、長手方向について各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られていることを特徴とする。なお、ここでは背面電極４として金属電極を用いている。また、この線状発光装置２０では、透明電極２と金属電極４との間に電源５によって電圧を印加し、発光層３を発光させ、基板１側から光を外部に取り出す。この線状発光装置２０では、発光層３を長手方向に沿って電気的に複数の領域に区切ることにより、透明電極２から発光層３の区切られた各領域３ａ〜３ｇを介して金属電極４へ至る複数の電気的経路のそれぞれについて電気抵抗値をほぼ同一にすることによって、長手方向についての輝度を均一にすることができる。【００６９】
＜本実施の形態２の線状発光装置の特徴部分＞
本発明の実施の形態２に係る線状発光装置２０は、発光層３を複数の絶縁体２５によって長手方向に沿って各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るという構成上の特徴部分を有している。本発明者は、実施の形態１に係る線状発光装置における以下のような問題点を見出すことによって、その問題点を解決すべく、上記の新たな特徴に思い至ったものである。
そこで、以下に、本発明者が見出した実施の形態１に係る線状発光装置における問題点を説明し、次いで、本発明の特徴部分によって上記問題点がどのように解決されるかについて説明する。【００７０】
＜実施の形態１に係る線状発光装置の問題点＞
まず、本発明者は、実施の形態１に係る線状発光装置を線状光源とする場合の輝度不均一性の問題点を見出した。すなわち、発光層３の電気抵抗が低いため、発光時に比較的大きい電流が流れるが、比較的大きい抵抗値を有する透明電極２において電圧降下が発生し、発光層３の各部分を通過する各経路の電流値が、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って次第に小さくなるため輝度の均一性が低くなるという問題が生じる。【００７１】
図６の（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記問題についてさらに説明する。図６の（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の構成を簡略化（基板等を省略）した概略断面図である。図６の（ａ）の線状発光装置では、電源５から２つの電極２、４への各端子は、長手方向のうち両端の互いに異なる短辺側のそれぞれに配線され、図６の（ｂ）の線状発光装置では、２つの電極２、４への各端子は、同一短辺側に配線されている。線状発光装置は、電源５から各端子を介してそれぞれの電極２、４に電力が供給されることで発光する。ここで、線状発光装置内の電流の流れを考えてみる。まず各電極２、４の抵抗であるが、金属電極４を構成する材料の比抵抗は透明電極２を構成する材料の比抵抗より大幅に低い。次に、発光層３の抵抗であるが、電流の流れる方向、すなわち透明電極２と金属電極４の間の距離は薄膜発光層３のため十分に薄く、発光層を構成する材料の比抵抗は従来の発光層を構成する材料に比べて低いため発光層３内は低抵抗となる。また、発光層３の厚みは長手方向に沿って実質的に均一であるため、発光層３内の抵抗値は長手方向に沿って実質的に均一である。よって、線状発光装置内では透明電極２の比抵抗が発光層を流れる電流の分布に大きな影響を与える。すなわち、電流は抵抗の少ないところに多く流れるため透明電極２を通る距離が短いほうが多く電流が流れることになる。一方、発光層３は、電流が大きいほうが発光輝度が高い。言い換えると、透明電極２における電源５からの接続点である端子から長手方向に沿って離れるに従い、発光層３を流れる電流値は次第に小さくなり、発光層３の発光輝度は次第に小さくなる。特に、従来の発光層を構成する材料に比べて低い抵抗値を有する材料で構成された本実施の形態の発光層３においては、発光時に流れる電流値が大きくなり、透明電極２での電圧降下の影響も大きくなる。そして、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って近い側と遠い側での電流量および発光量の差が大きくなる。従って、図６の（ａ）の線状発光装置では長手方向について右側の輝度が左側よりも高くなり、図６の（ｂ）の線状発光装置では長手方向について左側の輝度が右側よりも高くなる。なお、図６に示される矢印は電流量をイメージしたものであり、電流の方向や量をあらわしたものではない。【００７２】
本実施の形態２に係る線状発光装置２０の上記特徴部分は、線状発光装置を線状光源として用いる場合、長手方向について輝度の均一性が低いという問題を解決するために考え出したものである。すなわち、本発明は、線状発光装置の一対の電極２、４の間の発光層３を介した複数の各経路における内部抵抗をその部位によって変化させる構成とすることで、輝度の均一性の問題を解決するものである。【００７３】
この線状発光装置２０における発光層３の構成について説明する。この発光層３は、複数の絶縁体２５によって、複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られている。そこで、まず、絶縁体２５について説明し、次いで、絶縁体の配置について説明する。【００７４】
＜絶縁体＞
絶縁体２５は、発光層３内部に形成され、発光層３を領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るものである。絶縁体２５の材料としては例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体やプラスチック樹脂など絶縁体材料であれば用いることができるが、特に限定されるものではない。【００７５】
また、絶縁体２５の形成方法としては、例えば、以下の工程によって行うことができる。
ａ）発光層３を所定の方法で形成する。
ｂ）形成した発光層３について、フォトリソグラフィ法等を用いて、後に絶縁体２５を形成する部分についてエッチングする。
ｃ）エッチングされた凹部に、絶縁体２５として、例えばＳｉＯ２を埋め込む場合にはスパッタ法を用いて埋め込み、絶縁体２５として樹脂を埋め込む場合には塗布法を用いて埋め込む。
ｄ）その後、発光層３の上部の絶縁体をエッチングや研磨にて除去する。
以上の各工程によって絶縁体２５を発光層３内に配置することができる。【００７６】
なお、上記方法にかぎられず、透明電極２上に絶縁体２５をあらかじめ形成しておき、その後、フォトリソグラフィ法等を用いて絶縁体２５をパターニングした後、発光層３を形成し、絶縁体２５上部の発光層３を研磨等にて平滑化して、発光層３を複数の絶縁体２５によって区切った領域３ａ〜３ｇを得る方法などを用いてもよい。【００７７】
＜絶縁体の配置＞
次いで、発光層３内における複数の絶縁体２５の配置について説明する。絶縁体２５の間隔は各経路の電気抵抗によって定められる。これは電源５から透明電極２上に設けられた電源５からの接続点である端子、透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの経路における電気抵抗値が、絶縁体２５によって区切られた発光層３の各領域３ａ〜３ｇのそれぞれを通過する各経路についてほぼ等しくなるように決定される。すなわち線状発光装置２０内において、透明電極２上に設けられた端子に近い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が短い程、絶縁体２５の間隔を狭くすることで発光層３内の電気抵抗を高くする。一方、透明電極２上に設けられた端子から遠い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が長い程、絶縁体２５の間隔を広くすることで発光層３内の電気抵抗を低くする。なお、接続端子側に近い場所では透明電極２の通過距離が短いため透明電極２の電気抵抗は低く、接続端子側に遠い場所では透明電極２の通過距離が長いため透明電極２の電気抵抗が高い。そこで、これら絶縁体２５の間隔と透明導電膜２の通過距離によって決定される電気抵抗の合計値がそれぞれ発光層３の区切られる各領域３ａ〜３ｇを通る各経路についてほぼ等しくなるように絶縁体２５の間隔は決定される。【００７８】
図７においては前述のように発光層３が領域３ａ〜３ｇに区切られ、それぞれに流れる電流量が図８のイメージ図に示すようにほぼ等しくなる。このように、線状発光装置２０の３ａ〜３ｇ各位置において発光層３を流れる電流がほぼ等しくなることで１２ａ〜１２ｇの発光輝度を均一にすることができる。これにより線状発光装置２０の輝度の均一性が向上する。【００７９】
なお、図７の線状発光装置２０では、基板１を透明電極２側に配置したが、例えば、図９に示す線状発光装置２０ａのように、基板１を金属電極４側に有してもよい。この場合、基板１は透光性がなくてもよく、前述の基板１に用いる材料のほかにＳｉ基板やセラミックス基板、金属基板なども用いることができる。また、基板１が導電性を有する場合、例えばＡｌなどの金属基板の場合、基板１と金属電極４とを一体化することが可能である。さらに、金属電極４における電源５が接続される端子の位置は、長手方向の反対側の短辺側に設けられてもよい。【００８０】
さらに、本実施の形態２は、発光層３を絶縁体２５によって複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切ることを特徴とするものであり、ここに示す材質、構成、材料は一例を示したものであり、特にこれに限定されるものではない。【００８１】
なお、この線状発光装置２０においても、実施の形態１と同様に、もう一つの特徴は、発光層３が、ｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造を有することである。【００８２】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係る線状発光装置２０ｂの構成を示す概略断面図である。この線状発光装置２０ｂは、実施の形態１及び２に係る線状発光装置と比較すると、発光層３の膜厚を長手方向について変化させている点で相違する。すなわち、この線状発光装置２０ｂは、発光層３の膜厚を長手方向について連続的に一次関数的に変化させることによって、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３の各部分および、金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗をほぼ同一にすることができる。これは、透明電極２の端子から長手方向に沿って近い程、発光層３の膜厚を厚くすることにより、発光層３の電気抵抗を大きくすることにより実現される。一方、端子から遠い程、発光層３の膜厚を薄くして発光層３の電気抵抗を小さくしている。これによって、この線状発光装置２０ｂでは、長手方向の輝度の均一性を向上させることができる。【００８３】
図１１は、実施の形態３に係る線状発光装置２０ｂの製造装置の構成を示す概略図である。この線状発光装置２０ｂの製造装置は、蒸着源４１と、蒸着源４１からの発光層形成用の蒸気４３を部分的に通過させるスリットを設けたマスク４２と、上記マスク４２について蒸着源４１と反対側を、速度を変化させて基板１を通過させる基板移動装置とを備える。蒸着源４１は、発光層３を形成する材料からなる。蒸着源４１をＥＢ法や抵抗加熱法等によって加熱することで、蒸気４３がマスク４２側へ蒸発する。マスク４２は、スリット上の開口部を有する。マスク４２の上部には、基板移動装置によって電極付き基板１が矢印の方向に移動でき、基板１はマスク４２のスリット上の開口部を通過する箇所のみ発光層３が形成される。そのため、基板１の移動速度を変化させることによって、発光層３の膜厚を長手方向について変化させることができる。【００８４】
＜発光層の膜厚制御について＞
次に、図１１を用いて、この線状発光装置２０ｂの発光層３の形成方法について説明する。発光層３の形成方法としてはスパッタ法や蒸着法を用いることができる。上述のように、基板１の移動速度を変化させることで発光層３の膜厚を長手方向について連続的に変化させることができる。発光層３の長手方向についての膜厚の変化量は、透明電極２の接続端子からの距離に応じて変化させる。すなわち、透明電極２の接続端子から透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの各経路の電気抵抗値がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。具体的には、透明電極２の接続端子側の発光層３の膜厚は厚く、接続端子と反対側の発光層３の膜厚は薄く設定される。これにより線状発光装置２０ｂの各経路において発光層３を流れる電流を等しくすることが可能となり、線状発光装置２０ｂの発光輝度の均一性が向上する。
なお、本実施の形態３においても実施の形態１と同様に、金属電極４側に基板を有してもよい。【００８５】
（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る線状発光装置２０ｃの構成を示す概略断面図である。本発明の実施の形態４に係る線状発光装置２０ｃは、発光層３と金属電極４との間に電気抵抗調整層２６を設けていることを特徴とする。この電気抵抗調整層２６は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従って厚み方向の抵抗値が小さくなる、具体的には、電気抵抗調整層２６の膜厚は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従い膜厚を一次関数的に連続的に小さくしている。この電気抵抗調整層２６によって、長手方向について発光層３の電流密度を一定にすることができ、長手方向について輝度を均一にすることができる。すなわち、電気抵抗調整層２６を設けることによって、透明電極２の端部に設けた端子からの長手方向の長さによらず、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３及び金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗を等しくすることができる。この電気抵抗調整層２６は、材料の比抵抗が金属電極４よりも高くなければならず、発光層材料や透明電極材料の比抵抗に近いことが好ましい。【００８６】
なお、本実施の形態４の線状発光装置２０ｃでは、電気抵抗調整層２６の膜厚を長手方向について連続的に変化させることで、厚み方向の抵抗値を変化させているが、ここに示す各構成部材の材料、構成、形成法は、一例を示したものであって、特にこれに限定されるものではない。【００８７】
（実施の形態５）
＜線状発光装置の概略構成＞
図１３の（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置１０の概略的な構成を示す断面図である。図１３の（ｂ）は、別例の線状発光装置１０ａの断面図である。この線状発光装置１０は、線状の発光層３と、発光層３を長手方向に沿って挟んで設けられた一対の透明電極２と背面電極（金属電極）４とを備える。透明電極２と背面電極（金属電極）４とは電源５を介して電気的に接続されている。この場合、負極側に接続された透明電極２は、電子注入電極（第２の電極）として機能し、正極側に接続された背面電極（金属電極）４は、正孔注入電極（第１の電極）として機能する。なお、図１３の（ａ）の線状発光装置１０では、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が互いに異なる短辺側に設けられているが、図１３の（ｂ）の線状発光装置１０ａでは、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が同じ短辺側に設けられている点で相違する。【００８８】
この線状発光装置１０では、発光層３は、図１５に示すように、ｎ型半導体粒子２１の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体２３が偏析していることを特徴とする。なお、ここでは、図１５に示すように、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について説明するが、これに限られず、例えば、図１６の別例の線状発光装置１０ｂに示すように、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。あるいは、図１７に示す別例の線状発光装置１０ｃでは、発光層３が、ｐ型半導体２３の媒体の中にｎ型半導体粒子２１が分散して構成されたことを特徴とする。このように、ｎ型半導体粒子とｐ型半導体との界面を多く形成することによって、正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じ、低電圧で高輝度発光する線状発光装置を実現することができる。さらに、ｎ型半導体粒子がｐ型半導体を介して電極と電気的に接続されている構成とすることによって、発光効率を向上させることができ、低電圧で発光が可能で、且つ、高輝度発光する線状発光装置が得られる。【００８９】
さらに、この線状発光装置１０では、透明電極２と背面電極４とは直流電源５を介して電気的に接続されている。直流電源５から電力が供給されると、透明電極２及び背面電極４の間に電位差が生じ、発光層３に電圧が印加される。そして、透明電極２及び背面電極４の間に配置されている発光層３が発光し、その光が透明電極２を透過して線状発光装置１０の外部に取り出される。【００９０】
さらに、上述の構成に限られず、電極と発光層との間に電流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源により駆動する、背面電極を透明にする、背面電極を黒色電極とする、線状発光装置１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光取出し方向の前方に発光層３からの発光色を色変換する構造を更に備える等、適宜変更が可能である。例えば、青色発光層と、青色を緑色及び赤色に変換する色変換層とを組み合わせて白色の線状発光装置とすることもできる。【００９１】
なお、本実施の形態５に係る線状発光装置の各構成部材は、その特徴について説明するもの以外は、上記実施の形態１に係る線状発光装置の各構成部材と実質的に同様のものを用いることができる。【００９２】
また、図１５では、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について示したが、図１６の別例の線状発光装置１０ｂに示すように、全体を支持する基板１を設けてもよい。例えば、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。【００９３】
＜発光層＞
この発光層３は、透明電極２と背面電極４との間に挟持され、次の２つのうち、いずれかの構造を有する。
（ｉ）ｎ型半導体粒子の集合体であって、該粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）。なお、上記ｎ型半導体粒子２１の集合体は、それ自体で層を構成している。
（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）。
更に、発光層３を構成する各ｎ型半導体粒子２１が、ｐ型半導体２３を介して電極２、４と電気的に接合されていることが好ましい。【００９４】
＜発光体＞
ｎ型半導体粒子２１の材料は、多数キャリアが電子でありｎ型伝導を示すｎ型半導体材料である。材料としては、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。また、第１３族−第１５族間化合物半導体であってもよい。具体的には、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であって、例えば、ＺｎＳ，ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ、ＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｒＳ、ＣａＳを母体とし、母体のまま使用するか、あるいは添加剤として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される１又は複数種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によっても、発光層３からの発光色が決定される。【００９５】
一方、ｐ型半導体２３の材料は、多数キャリアが正孔であり、ｐ型伝導を示すｐ型半導体材料である。このｐ型半導体材料としては、例えば、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅなどの化合物や、更にＧａＮ，ＩｎＧａＮ等の窒化物である。このｐ型半導体の材料のうち、Ｃｕ２Ｓなどは、本来的にｐ型伝導を示すが、その他の材料は添加剤として窒素、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎから一種以上選択される元素を添加して用いる。また、ｐ型伝導を示すＣｕＧａＳ２、ＣｕＡｌＳ２などのカルコパイライト型化合物を用いても良い。【００９６】
本実施の形態に係る線状発光装置１０の特徴は、発光層３が、（ｉ）ｎ型半導体粒子２１の粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）、（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）のいずれかの構造を有することである。図１５に示す従来例のように、半導体粒子６１と電気的に接合する媒体がインジウム錫酸化物６３の場合、電子が半導体粒子６１に到達して発光することが可能であるが、インジウム錫酸化物の正孔濃度は小さいため、再結合するための正孔が不足する。従って、電子と正孔の再結合による高輝度の発光は期待できない。そこで、本発明者は、特に高輝度で効率良く、しかも連続した発光を得るために、発光層３において、電子の注入とともに正孔を効率良く注入することができる構造に着目した。上記構造を実現するためには、発光体粒子内部または界面に多くの正孔が到達すること、更に電子の注入電極に対向する電極からの正孔の注入が速やかに行われかつ発光体粒子あるいは界面に到達する必要がある。そこで、本発明者は鋭意研究の結果、発光層３の構造として、上記（ｉ）、（ｉｉ）のうち、いずれかの構造とすることによって、ｎ型半導体粒子内部または界面へ電子の注入とともに正孔を効率良く注入することができることを見出した。すなわち、上記各構造の発光層３によれば、電極から注入された電子は、ｐ型半導体２３を通してｎ型半導体粒子２１に到達し、一方、他方の電極から多くの正孔が発光体粒子に到達し、電子と正孔との再結合によって効率よく発光させることができる。これによって、低電圧で高輝度発光する線状発光装置を実現することができ、本発明に至ったものである。また、ドナーあるいはアクセプターを導入することにより、自由電子とアクセプターに捕獲された正孔の再結合、自由正孔とドナーに捕獲された電子の再結合、ドナー−アクセプター対発光も同様に可能である。またさらに、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動による発光も同様に可能である。【００９７】
さらに、発光層３のｎ型半導体粒子２１としてＺｎＳ等の亜鉛系材料を用いる場合には、透明電極２と背面電極４の少なくとも一方には、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ（酸化亜鉛に例えばアルミをドープしたもの）、ＧＺＯ（酸化亜鉛に、例えばガリウムをドープしたもの）等の亜鉛を含む金属酸化物からなる電極を用いることが好ましい。本発明者は、特定のｎ型半導体粒子２１と特定の透明電極２（又は背面電極４）との組み合わせを採用することによって、高効率に発光させることができることを見出したものである。【００９８】
すなわち、透明電極２（又は背面電極４）における仕事関数について着目すると、ＺｎＯの仕事関数は５．８ｅＶであるのに対して、従来、透明電極として使われてきたＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の仕事関数は７．０ｅＶである。一方、発光層３のｎ型半導体粒子２１である亜鉛系材料の仕事関数は５〜６ｅＶであることから、ＩＴＯに比べてＺｎＯの仕事関数は、亜鉛系材料の仕事関数により近いため、発光層３への電子注入性が良いというメリットがある。これは、透明電極２（又は背面電極４）として同様に亜鉛系材料であるＡＺＯ、ＧＺＯを用いた場合も同様である。【００９９】
図１８（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層３とＡＺＯからなる透明電極２（又は、背面電極４）との界面付近の模式図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。また、図１９（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層３とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。【０１００】
図１８（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成するｎ型半導体粒子２１が亜鉛系材料（ＺｎＳ）であって、透明電極２（又は、背面電極４）が酸化亜鉛系材料（ＡＺＯ）であることから、透明電極２（又は、背面電極４）と発光層３との界面にできる酸化物は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）となる。さらに、界面では成膜時にドーピング材料（Ａｌ）が拡散し、低抵抗な酸化膜が形成される。また、上記の酸化亜鉛系（ＡＺＯ）の透明電極２（又は背面電極４）は、六方晶の結晶構造をとるが、発光層３を構成するｎ型半導体物質２１である亜鉛系材料（ＺｎＳ）も六方晶または立方晶の結晶構造をとるため、両者の界面では歪が小さくエネルギー障壁が小さくなる。これによって、図１８（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が少ない。【０１０１】
一方、比較例では、図１９（ａ）のように透明電極が亜鉛系材料でないＩＴＯであるため、界面にできた酸化膜（ＺｎＯ）は、ＩＴＯにとって異なる結晶構造を持つことから、その界面におけるエネルギー障壁が大きくなる。したがって、図１９（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が界面で大きくなり、発光素子の発光効率が低下する。【０１０２】
以上のように、発光層３のｎ型半導体粒子２１として、ＺｎＳ、ＺｎＳｅなどの亜鉛系材料を用いる場合には、酸化亜鉛系材料からなる透明電極２（又は、背面電極４）と組み合わせることにより、発光効率の良い線状発光装置を提供することができる。【０１０３】
なお、上記の例では、亜鉛を含む透明電極２（又は、背面電極４）として、アルミニウムをドープしたＡＺＯとガリウムをドープしたＧＺＯとを例にあげて説明したが、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素のうち少なくとも１種類をドープした酸化亜鉛を用いても同様である。【０１０４】
＜製造方法＞
以下、実施の形態５に係る線状発光装置１０の製造方法の一例を説明する。この製造方法では、基板１を用いた場合について説明する。なお、前述の他の材料からなる発光層についても同様の製造方法が利用可能である。
（ａ）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（ｂ）基板１上に、線状の背面電極４を形成する。例えばＡｌを使用し、膜厚は２００ｎｍとする。
（ｃ）背面電極４上に、線状の発光層３を形成する。複数の蒸発源にＺｎＳとＣｕ２Ｓの粉体をそれぞれ投入し、真空中（１０−６Ｔｏｒｒ台）にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板１上に発光層３として成膜する。このとき、基板温度は２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
（ｄ）発光層３の成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成する。この膜をＸ線回折やＳＥＭによって調べることによって、微小なＺｎＳ結晶粒の多結晶構造とＣｕＸＳの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されたものと考えられる。
（ｅ）続いて、線状の透明電極２を、例えばＩＴＯを使用して形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｆ）続いて、発光層３及び透明電極２上に、保護層（図では省略）として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施の形態５の線状発光装置１０が得られる。【０１０５】
この実施の形態５に係る線状発光装置１０は、透明電極２と背面電極４とを電源５に接続して、その間に直流電圧を印加して発光評価を行なったところ、印加電圧１５Ｖで発光し始め、３５Ｖで約６００ｃｄ／ｍ２の発光輝度を示した。【０１０６】
＜面状光源＞
図１４の（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置１０を用いた面状光源１００の構成を示す正面図であり、図１４の（ｂ）は、その平面図である。この面状光源１００は、実施の形態５に係る線状発光装置１０と、線状発光装置１０から出力した線状の光を反射して面状の光にする導光板８０とを備える。この面状光源１００では、図１４（ａ）における導光板８０の紙面下側の面によって線状発光装置１０から出力する線状の光を反射すると共に、紙面上側の面から面状の光として取り出している。線状発光装置１０の長手方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にして配置する。また、線状発光装置１０の線状の光の出力方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にする。導光板８０は、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と鋭角を成すようにわずかに傾斜させて配置する。【０１０７】
この面状光源１００によれば、実施の形態５に係る線状発光装置１０を用い、線状発光装置１０から出力される線状の光を面状の光に変える導光板８０と組み合わせて構成しているので、薄型化することができ、低コストを実現できる。【０１０８】
なお、上記のような無機ＥＬ発光素子を用いた線状発光装置では、発光層の抵抗が低い。そのため、例えば液晶ディスプレイ等のバックライト用途の面状光源として、そのまま発光層を大面積化した場合、電流が流れすぎてしまう場合があり、面状光源として用いることは難しい。そこで、バックライト等に上記線状発光装置を用いる場合には、冷陰極管と同様に上記のように導光板と組み合わせる線状光源的な使用や、ＬＥＤと同様な点光源的な使用が望ましい。【０１０９】
（実施の形態６）
＜線状発光装置の概略構成＞
図２１は、本発明の実施の形態６に係る線状発光装置２０の長手方向について発光面に垂直な方向から見た断面図である。この線状発光装置２０は、線状光源として機能するものである。この線状発光装置２０は、基板１と、透明電極２と、発光層３と、金属電極４とからなり、発光層３は、複数の絶縁体２５によって、長手方向について各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られていることを特徴とする。また、この線状発光装置２０では、透明電極２と金属電極４との間に電源５によって電圧を印加し、発光層３を発光させ、基板１側から光を外部に取り出す。この線状発光装置２０では、発光層３を長手方向に沿って電気的に複数の領域に区切ることにより、透明電極２から発光層３の区切られた各領域３ａ〜３ｇを介して金属電極４へ至る複数の電気的経路のそれぞれについて電気抵抗値をほぼ同一にすることによって、長手方向についての輝度を均一にすることができる。【０１１０】
＜本実施の形態６の線状発光装置の特徴部分＞
本発明の実施の形態６に係る線状発光装置２０は、発光層３を複数の絶縁体２５によって長手方向に沿って各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るという構成上の特徴部分を有している。本発明者は、実施の形態５に係る線状発光装置における以下のような問題点を見出すことによって、その問題点を解決すべく、上記の新たな特徴に思い至ったものである。
そこで、以下に、本発明者が見出した実施の形態１に係る線状発光装置における問題点を説明し、次いで、本発明の特徴部分によって上記問題点がどのように解決されるかについて説明する。【０１１１】
＜実施の形態５に係る線状発光装置の問題点＞
まず、本発明者は、実施の形態５に係る線状発光装置を線状光源とする場合の輝度不均一性の問題点を見出した。すなわち、発光層３の電気抵抗が低いため、発光時に比較的大きい電流が流れるが、比較的大きい抵抗値を有する透明電極２において電圧降下が発生し、発光層３の各部分を通過する各経路の電流値が、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って次第に小さくなるため輝度の均一性が低くなるという問題が生じる。【０１１２】
図２０の（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記問題についてさらに説明する。図２０の（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の構成を簡略化（基板等を省略）した概略断面図である。図２０の（ａ）の線状発光装置では、電源５から２つの電極２、４への各端子は、長手方向のうち両端の互いに異なる短辺側のそれぞれに配線され、図２０の（ｂ）の線状発光装置では、２つの電極２、４への各端子は、同一短辺側に配線されている。線状発光装置は、電源５から各端子を介してそれぞれの電極２、４に電力が供給されることで発光する。ここで、線状発光装置内の電流の流れを考えてみる。まず各電極２、４の抵抗であるが、金属電極４を構成する材料の比抵抗は透明電極２を構成する材料の比抵抗より大幅に低い。次に、発光層３の抵抗であるが、電流の流れる方向、すなわち透明電極２と金属電極４の間の距離は薄膜発光層３のため十分に薄く、発光層を構成する材料の比抵抗は従来の発光層を構成する材料に比べて低いため発光層３内は低抵抗となる。また、発光層３の厚みは長手方向に沿って実質的に均一であるため、発光層３内の抵抗値は長手方向に沿って実質的に均一である。よって、線状発光装置内では透明電極２の比抵抗が発光層を流れる電流の分布に大きな影響を与える。すなわち、電流は抵抗の少ないところに多く流れるため透明電極２を通る距離が短いほうが多く電流が流れることになる。一方、発光層３は、電流が大きいほうが発光輝度が高い。言い換えると、透明電極２における電源５からの接続点である端子から長手方向に沿って離れるに従い、発光層３を流れる電流値は次第に小さくなり、発光層３の発光輝度は次第に小さくなる。特に、従来の発光層を構成する材料に比べて低い抵抗値を有する材料で構成された本実施の形態の発光層３においては、発光時に流れる電流値が大きくなり、透明電極２での電圧降下の影響も大きくなる。そして、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って近い側と遠い側での電流量および発光量の差が大きくなる。従って、図２０の（ａ）の線状発光装置では長手方向について右側の輝度が左側よりも高くなり、図２０の（ｂ）の線状発光装置では長手方向について左側の輝度が右側よりも高くなる。なお、図２０に示される矢印は電流量をイメージしたものであり、電流の方向や量をあらわしたものではない。【０１１３】
本実施の形態６に係る線状発光装置２０の上記特徴部分は、線状発光装置を線状光源として用いる場合、長手方向について輝度の均一性が低いという問題を解決するために考え出したものである。すなわち、本発明は、線状発光装置の一対の電極２、４の間の発光層３を介した複数の各経路における内部抵抗をその部位によって変化させる構成とすることで、輝度の均一性の問題を解決するものである。【０１１４】
この線状発光装置２０における発光層３の構成について説明する。この発光層３は、複数の絶縁体２５によって、複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られている。そこで、まず、絶縁体２５について説明し、次いで、絶縁体の配置について説明する。【０１１５】
＜絶縁体＞
絶縁体２５は、発光層３内部に形成され、発光層３を領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るものである。絶縁体２５の材料としては例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体やプラスチック樹脂など絶縁体材料であれば用いることができるが、特に限定されるものではない。【０１１６】
また、絶縁体２５の形成方法としては、例えば、以下の工程によって行うことができる。
ａ）発光層３を所定の方法で形成する。
ｂ）形成した発光層３について、フォトリソグラフィ法等を用いて、後に絶縁体２５を形成する部分についてエッチングする。
ｃ）エッチングされた凹部に、絶縁体２５として、例えばＳｉＯ２を埋め込む場合にはスパッタ法を用いて埋め込み、絶縁体２５として樹脂を埋め込む場合には塗布法を用いて埋め込む。
ｄ）その後、発光層３の上部の絶縁体をエッチングや研磨にて除去する。
以上の各工程によって絶縁体２５を発光層３内に配置することができる。【０１１７】
なお、上記方法にかぎられず、透明電極２上に絶縁体２５をあらかじめ形成しておき、その後、フォトリソグラフィ法等を用いて絶縁体２５をパターニングした後、発光層３を形成し、絶縁体２５上部の発光層３を研磨等にて平滑化して、発光層３を複数の絶縁体２５によって区切った領域３ａ〜３ｇを得る方法などを用いてもよい。【０１１８】
＜絶縁体の配置＞
次いで、発光層３内における複数の絶縁体２５の配置について説明する。絶縁体２５の間隔は各経路の電気抵抗によって定められる。これは電源５から透明電極２上に設けられた電源５からの接続点である端子、透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの経路における電気抵抗値が、絶縁体２５によって区切られた発光層３の各領域３ａ〜３ｇのそれぞれを通過する各経路についてほぼ等しくなるように決定される。すなわち線状発光装置２０内において、透明電極２上に設けられた端子に近い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が短い程、絶縁体２５の間隔を狭くすることで発光層３内の電気抵抗を高くする。一方、透明電極２上に設けられた端子から遠い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が長い程、絶縁体２５の間隔を広くすることで発光層３内の電気抵抗を低くする。なお、接続端子側に近い場所では透明電極２の通過距離が短いため透明電極２の電気抵抗は低く、接続端子側に遠い場所では透明電極２の通過距離が長いため透明電極２の電気抵抗が高い。そこで、これら絶縁体２５の間隔と透明導電膜２の通過距離によって決定される電気抵抗の合計値がそれぞれ発光層３の区切られる各領域３ａ〜３ｇを通る各経路についてほぼ等しくなるように絶縁体２５の間隔は決定される。【０１１９】
図２１においては前述のように発光層３が領域３ａ〜３ｇに区切られ、それぞれに流れる電流量が図２２のイメージ図に示すようにほぼ等しくなる。このように、線状発光装置２０の３ａ〜３ｇ各位置において発光層３を流れる電流がほぼ等しくなることで１２ａ〜１２ｇの発光輝度を均一にすることができる。これにより線状発光装置２０の輝度の均一性が向上する。【０１２０】
なお、図２１の線状発光装置２０では、基板１を透明電極２側に配置したが、例えば、図２３に示す線状発光装置２０ａのように、基板１を金属電極４側に有してもよい。この場合、基板１は透光性がなくてもよく、前述の基板１に用いる材料のほかにＳｉ基板やセラミックス基板、金属基板なども用いることができる。また、基板１が導電性を有する場合、例えばＡｌなどの金属基板の場合、基板１と金属電極４とを一体化することが可能である。さらに、金属電極４における電源５が接続される端子の位置は、長手方向の反対側の短辺側に設けられてもよい。【０１２１】
さらに、本実施の形態６は、発光層３を絶縁体２５によって複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切ることを特徴とするものであり、ここに示す材質、構成、材料は一例を示したものであり、特にこれに限定されるものではない。【０１２２】
なお、この線状発光装置２０においても、実施の形態５と同様に、もう一つの特徴は、発光層３が、（ｉ）ｎ型半導体粒子２１の粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）、（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）のいずれかの構造を有することである。【０１２３】
（実施の形態７）
図２４は、実施の形態７に係る線状発光装置２０ｂの構成を示す概略断面図である。この線状発光装置２０ｂは、実施の形態５及び６に係る線状発光装置と比較すると、発光層３の膜厚を長手方向について変化させている点で相違する。すなわち、この線状発光装置２０ｂは、発光層３の膜厚を長手方向について連続的に一次関数的に変化させることによって、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３の各部分および、金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗をほぼ同一にすることができる。これは、透明電極２の端子から長手方向に沿って近い程、発光層３の膜厚を厚くすることにより、発光層３の電気抵抗を大きくすることにより実現される。一方、端子から遠い程、発光層３の膜厚を薄くして発光層３の電気抵抗を小さくしている。これによって、この線状発光装置２０ｂでは、長手方向の輝度の均一性を向上させることができる。【０１２４】
図２５は、実施の形態７に係る線状発光装置２０ｂの製造装置の構成を示す概略図である。この線状発光装置２０ｂの製造装置は、蒸着源４１と、蒸着源４１からの発光層形成用の蒸気４３を部分的に通過させるスリットを設けたマスク４２と、上記マスク４２について蒸着源４１と反対側を、速度を変化させて基板１を通過させる基板移動装置とを備える。蒸着源４１は、発光層３を形成する材料からなる。蒸着源４１をＥＢ法や抵抗加熱法等によって加熱することで、蒸気４３がマスク４２側へ蒸発する。マスク４２は、スリット上の開口部を有する。マスク４２の上部には、基板移動装置によって電極付き基板１が矢印の方向に移動でき、基板１はマスク４２のスリット上の開口部を通過する箇所のみ発光層３が形成される。そのため、基板１の移動速度を変化させることによって、発光層３の膜厚を長手方向について変化させることができる。【０１２５】
＜発光層の膜厚制御について＞
次に、図２５を用いて、この線状発光装置２０ｂの発光層３の形成方法について説明する。発光層３の形成方法としてはスパッタ法や蒸着法を用いることができる。上述のように、基板１の移動速度を変化させることで発光層３の膜厚を長手方向について連続的に変化させることができる。発光層３の長手方向についての膜厚の変化量は、透明電極２の接続端子からの距離に応じて変化させる。すなわち、透明電極２の接続端子から透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの各経路の電気抵抗値がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。具体的には、透明電極２の接続端子側の発光層３の膜厚は厚く、接続端子と反対側の発光層３の膜厚は薄く設定される。これにより線状発光装置２０ｂの各経路において発光層３を流れる電流を等しくすることが可能となり、線状発光装置２０ｂの発光輝度の均一性が向上する。
なお、本実施の形態７においても実施の形態１と同様に、金属電極４側に基板を有してもよい。【０１２６】
（実施の形態８）
図２６は、実施の形態８に係る線状発光装置２０ｃの構成を示す概略断面図である。本発明の実施の形態８に係る線状発光装置２０ｃは、発光層３と金属電極４との間に電気抵抗調整層２６を設けていることを特徴とする。この電気抵抗調整層２６は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従って厚み方向の抵抗値が小さくなる、具体的には、電気抵抗調整層２６の膜厚は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従い膜厚を一次関数的に連続的に小さくしている。この電気抵抗調整層２６によって、長手方向について発光層３の電流密度を一定にすることができ、長手方向について輝度を均一にすることができる。すなわち、電気抵抗調整層２６を設けることによって、透明電極２の端部に設けた端子からの長手方向の長さによらず、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３及び金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗を等しくすることができる。この電気抵抗調整層２６は、材料の比抵抗が金属電極４よりも高くなければならず、発光層材料や透明電極材料の比抵抗に近いことが好ましい。【０１２７】
なお、本実施の形態８の線状発光装置２０ｃでは、電気抵抗調整層２６の膜厚を長手方向について連続的に変化させることで、厚み方向の抵抗値を変化させているが、ここに示す各構成部材の材料、構成、形成法は、一例を示したものであって、特にこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る線状発光装置は、輝度均一性の高い線状光源を提供するものであり、特に輝度均一性の高い線状光源として提供するものである。特に、液晶ディスプレイのバックライト用光源用の線状光源に適用できる。
【図１】
2008072520.tif 000003
【図２】
2008072520.tif 000004
【図３】
2008072520.tif 000005
【図４】
2008072520.tif 000006
【図５】
2008072520.tif 000007
【図６】
2008072520.tif 000008
【図７】
2008072520.tif 000009
【図８】
2008072520.tif 000010
【図９】
2008072520.tif 000011
【図１０】
2008072520.tif 000012
【図１１】
2008072520.tif 000013
【図１２】
2008072520.tif 000014
【図１３】
2008072520.tif 000015
【図１４】
2008072520.tif 000016
【図１５】
2008072520.tif 000017
【図１６】
2008072520.tif 000018
【図１７】
2008072520.tif 000019
【図１８】
2008072520.tif 000020
【図１９】
2008072520.tif 000021
【図２０】
2008072520.tif 000022
【図２１】
2008072520.tif 000023
【図２２】
2008072520.tif 000024
【図２３】
2008072520.tif 000025
【図２４】
2008072520.tif 000026
【図２５】
2008072520.tif 000027
【図２６】
2008072520.tif 000028
【図２７】
2008072520.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月3日(2009.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子を用いた線状発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多くの種類の平面型の表示装置の中でも、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に期待が集まっている。このＥＬ素子を用いた表示装置は、自発光性を有し、視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。また、現在開発されているＥＬ素子には、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子と、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子とがある。
【０００３】
無機ＥＬ素子では、例えば硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体として用い、１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和する際に発光する。さらに、無機ＥＬ素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に分散させた発光層を形成し、その上下に電極を設けた構造の分散型ＥＬ素子と、一対の電極間に二層の誘電体層と、更に二層の誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層とを設けた薄膜型ＥＬ素子がある。これらのうち、前者の分散型ＥＬ素子は、製造が容易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は限られてきた。一方、後者の薄膜型ＥＬ素子では、１９７４年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子が高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図２７を用いて、従来の無機ＥＬ素子について説明する。図２７は、二重絶縁構造の薄膜型ＥＬ素子５０の発光面に垂直な断面図である。このＥＬ素子５０は、基板５１上に透明電極５２と、第１誘電体層５３と、発光層５４と、第２誘電体層５５と、背面電極５６とが、この順に積層された構造となっている。透明電極５２と背面電極５６との間に交流電圧源５７から交流電圧を印加して透明電極５２側より発光を取り出す。誘電体層５３、５５は、発光層５４内を流れる電流を制限する機能を有し、ＥＬ素子５０の絶縁破壊を抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。また、透明電極５２と、背面電極５６とを、互いに直交するようにストライプ上にパターニングし、マトリックスで選択された特定の画素に電圧を印加することにより、任意のパターン表示を行うパッシブマトリックス駆動方式の表示装置が知られている。
【０００５】
前記誘電体層５３、５５として用いられる誘電体材料は、高誘電率で絶縁抵抗、耐電圧が高いことが好ましく、一般的には、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｓｒ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３等のペロブスカイト構造を有する誘電体材料が用いられる。一方、前記発光層５４として用いられる無機蛍光材料は、一般に絶縁物結晶を母体結晶として、その中に発光中心となる元素をドープしたものである。この母体結晶には物理的化学的に安定であるものが用いられるため、無機ＥＬ素子は信頼性が高く、寿命も３万時間以上を実現している。例えば、発光層にＺｎＳを主体とし、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｔｍ、Ｙｂ等の遷移金属元素や希土類元素をドープすることによって、発光輝度の向上が図られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
一般に、発光層５４に使用されるＺｎＳ等の第１２族―第１６族間化合物半導体は、多結晶体で構成されている。このため発光層５４中には多くの結晶粒界が存在する。この結晶粒界は、電界印加によって加速された電子に対して散乱体として働くため、発光中心の励起効率が著しく低下する。又、結晶粒界では結晶方位のずれ等のために格子歪みも大きく、ＥＬ発光に有害な非放射再結合中心も多く存在する。これらの原因によって、無機ＥＬ素子の発光輝度は低く、実用上不十分である。
【０００７】
上記課題を解決するために、発光層の結晶粒径の大粒径化や結晶性を改善する方法が提案されている。特許文献３に記載の技術によれば、第１電極が特定の結晶方位を有し、その上に積層される第１誘電体層が前記第１電極と等価な結晶方位を有し、さらにその上に積層される発光層が第１誘電体層と等価な結晶方位を有した無機ＥＬ素子とすることで、厚み方向に対する結晶粒界を抑制し、発光輝度の改善が図られている。また、特許文献４に記載の技術によれば、希土類元素を添加した発光層において、希土類元素の濃度を規定することで、成長初期における結晶成長核の数を均一で適切な量としている。これによって、成長の初期段階から粒径の揃った柱状結晶が形成でき、発光輝度の改善が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５２−３３４９１号公報
【特許文献２】特公昭５４−８０８０号公報
【特許文献３】特開平６−３６８７６号公報
【特許文献４】特開平６−１９６２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のような無機ＥＬ素子をテレビ等の高品位のディスプレイデバイス用のバックライト等として利用する場合には、３００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が必要とされる。前述の提案によれば一定の効果は得られるものの、発光輝度１５０ｃｄ／ｍ２と未だ不十分である。また、発光には通常数１００Ｖの電圧を印加する必要がある。さらに、発光を維持するためには、交流電圧を数１０ｋＨｚの高周波で印加する必要がある等の課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の線状発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る線状発光装置は、互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、第１半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第１半導体物質とは異なる第２半導体物質が偏析していることを特徴とする。
【００１２】
また、前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化するものであってもよい。
【００１３】
さらに、前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていてもよい。
【００１４】
また、前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。
【００１５】
さらに、前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えてもよい。なお、前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。
【００１６】
またさらに、前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていてもよい。
【００１７】
また、前記第１半導体物質と前記第２半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有するものであってもよい。さらに、前記第１半導体物質はｎ型半導体構造を有し、前記第２半導体物質はｐ型半導体構造を有するものであってもよい。
【００１８】
さらに、前記第１半導体物質及び前記第２半導体物質は、それぞれ化合物半導体であってもよい。前記第１半導体物質は、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。
【００１９】
またさらに、前記第１半導体物質は、立方晶構造を有するものであってもよい。
【００２０】
また、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含んでいてもよい。
【００２１】
さらに、前記第１半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５〜５００ｎｍの範囲にあってもよい。
【００２２】
またさらに、前記第２半導体物質は、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであってもよい。
【００２３】
また、前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であってもよい。この場合、前記電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。なお、前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むものであってもよい。
【００２４】
本発明に係る線状発光装置は、互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、ｐ型半導体とｎ型半導体とを有することを特徴とする。
【００２５】
前記発光層は、ｐ型半導体の媒体の中にｎ型半導体粒子が分散して構成してもよい。また前記発光層は、ｎ型半導体粒子の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体が偏析して構成してもよい。
【００２６】
また、前記ｎ型半導体粒子は、前記ｐ型半導体を介して前記第１及び第２電極と電気的に接合されていてもよい。
【００２７】
さらに、前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化するものであってもよい。
【００２８】
またさらに、前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られているものであってもよい。
【００２９】
また、前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。
【００３０】
さらに、前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えてもよい。
【００３１】
またさらに、前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化するものであってもよい。
【００３２】
また、前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていてもよい。
【００３３】
また、前記ｎ型半導体及び前記ｐ型半導体は、それぞれ化合物半導体であってもよい。前記ｎ型半導体は、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。さらに、前記ｎ型半導体は、第１３族−第１５族間化合物半導体であってもよい。またさらに、前記ｎ型半導体は、カルコパイライト型化合物半導体であってもよい。
【００３４】
また、前記ｎ型半導体は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであってもよい。
【００３５】
さらに、前記ｎ型半導体が亜鉛を含む亜鉛系材料であってもよい。この場合、前記第１の電極又は前記第２の電極のうち、少なくとも一方の電極は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。また、前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００３６】
さらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。またさらに、前記電極に対向し、且つ、発光取出し方向前方に色変換層をさらに備えてもよい。
【００３７】
さらに、本発明に係る面状光源は、前記線状発光装置と、
前記線状発光装置から出力される線状の光を反射させて面状の光とする導光板と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、寿命が長く、発光輝度も高い発光素子を用いた線状発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）は、別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置を用いた面状光源の構成を示す発光方向に垂直な方向から見た正面図であり、（ｂ）は、発光方向から見た面状光源の平面図である。
【図３】図１の線状発光装置の発光層の詳細な構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層とＡＺＯからなる透明電極（又は、背面電極）との界面付近の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図５】（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の端子位置による電流密度不均一さを示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る線状発光装置の発光層における区分された各領域の輝度を示す断面図である。
【図９】別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る線状発光装置の製造装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図であり、（ｂ）は、別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置を用いた面状光源の構成を示す発光方向に垂直な方向から見た正面図であり、（ｂ）は、発光方向から見た面状光源の平面図である。
【図１５】図１３の線状発光装置の発光層の詳細な構成を示す断面図である。
【図１６】別例の線状発光装置の断面図である。
【図１７】さらに別例の線状発光装置の断面図である。
【図１８】（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層とＡＺＯからなる透明電極（又は、背面電極）との界面付近の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図１９】（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【図２０】（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の端子位置による電流密度不均一さを示す概略図である。
【図２１】本発明の実施の形態６に係る線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態６に係る線状発光装置の発光層における区分された各領域の輝度を示す断面図である。
【図２３】別例の線状発光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態７に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態７に係る線状発光装置の製造装置の構成を示す概略図である。
【図２６】本発明の実施の形態８に係る線状発光装置の構成を示す断面図である。
【図２７】従来例の無機ＥＬ素子の発光面に垂直な方向から見た概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、発明を実施するための最良の形態について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略している。
【００４１】
（実施の形態１）
＜線状発光装置の概略構成＞
図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置１０の概略的な構成を示す断面図である。図１の（ｂ）は、別例の線状発光装置１０ａの断面図である。この線状発光装置１０は、線状の発光層３と、発光層３を長手方向に沿って挟んで設けられた一対の透明電極２と背面電極（金属電極）４とを備える。透明電極２と背面電極（金属電極）４とは電源５を介して電気的に接続されている。この場合、負極側に接続された透明電極２は、電子注入電極（第２の電極）として機能し、正極側に接続された背面電極（金属電極）４は、正孔注入電極（第１の電極）として機能する。なお、図１の（ａ）の線状発光装置１０では、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が互いに異なる短辺側に設けられているが、図１の（ｂ）の線状発光装置１０ａでは、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が同じ短辺側に設けられている点で相違する。
【００４２】
図３は、発光層３の拡大概略図である。この線状発光装置１０では、発光層３は、図３に示すように、第１半導体物質２１からなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２に第２半導体物質２３が偏析した構造を有する。本実施の形態では、第１半導体物質２１は、ｎ型半導体物質であり、第２半導体物質２３は、ｐ型半導体物質である。このように、ｎ型半導体物質の粒界に偏析したｐ型半導体物質により正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じ、低電圧で発光が可能であって、且つ、高輝度発光する線状発光装置１０を実現することができる。
【００４３】
さらに、この線状発光装置１０では、透明電極２と背面電極４とは直流電源５を介して電気的に接続されている。直流電源５から電力が供給されると、透明電極２及び背面電極４の間に電位差が生じ、発光層３に電圧が印加される。そして、透明電極２及び背面電極４の間に配置されている発光層３が発光し、その光が透明電極２を透過して線状発光装置１０の外部に取り出される。
【００４４】
さらに、上述の構成に限られず、電極と発光層との間に電流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源により駆動する、背面電極を透明にする、背面電極を黒色電極とする、線状発光装置１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光取出し方向の前方に発光層３からの発光色を色変換する構造を更に備える等、適宜変更が可能である。例えば、青色発光層と、青色を緑色及び赤色に変換する色変換層とを組み合わせて白色の線状発光装置とすることもできる。
【００４５】
以下、この線状発光装置の各構成について詳述する。
なお、図１では、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について示したが、全体を支持する基板１を設けてもよい。例えば、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。
【００４６】
＜基板＞
基板１は、その上に形成する各層を支持できるものを用いる。また、発光層３の発光体から発せられる光の波長に対し光透過性を有する材料であることが求められる。このような材料としては、例えば、コーニング１７３７等のガラス、石英、セラミック等を用いることができる。通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光素子へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。また、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート系、ポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン６の組み合わせやフッ素樹脂系材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂フィルム等を用いることもできる。樹脂フィルムは耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の優れた材料を用いる。なお、これらは例示であって、基板１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
【００４７】
また、基板側から光を取り出さない構成の場合は、上述の光透過性は不要であり、光透過性を有していない材料も用いることができる。
【００４８】
＜電極＞
電極として、光を取り出す側の透明電極２と、他方の背面電極４とがある。なお、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。逆に、基板１の上に背面電極４設け、その上に発光層３、透明電極２を順に積層してもよい。あるいは、透明電極２及び背面電極４の両方を透明電極としてもよい。
【００４９】
まず、透明電極２について説明する。透明電極２の材料は、発光層３内で生じた発光を外部に取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、電極として低抵抗であることが好ましく、更には基板１や発光層３との密着性に優れていることが好ましい。透明電極２の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの透明電極２はその透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法、等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極２の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
【００５０】
透明電極２のキャリア濃度は、１Ｅ１７〜１Ｅ２２ｃｍ−３の範囲であることが望ましい。また、透明電極２として性能を出すために、透明電極２の体積抵抗率は１Ｅ−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上であることが望ましい。また、透明電極２の屈折率は、１．８５〜１．９５が良い。さらに、透明電極２の膜厚は一般的には１００〜２００ｎｍ程度が好ましい。なお、ＺｎＯ等の膜においては、３０ｎｍ以下の場合に緻密で安定した特性を持つ膜が実現できる。
【００５１】
また、背面電極４には、一般に良く知られている導電材料であればいずれでも適用できる。更には発光層３との密着性に優れていることが好ましい。好適な例としては、例えば、ＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、これらの積層構造体、あるいは、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ〔ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）〕／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、あるいは導電性カーボンなどを用いることができる。
【００５２】
＜発光層＞
次に、発光層３について説明する。図３は、発光層３の断面の一部を拡大した概略構成図である。発光層３は、第１半導体物質２１からなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２に第２半導体物質２３が偏析した構造を有する。第１半導体物質２１としては、多数キャリアが電子であって、ｎ型伝導を示す半導体材料が用いられる。一方、第２半導体物質２３は、多数キャリアが正孔であって、ｐ型伝導を示す半導体材料が用いられる。また、第１半導体物質２１と第２半導体物質２３とは電気的に接合している。
【００５３】
第１半導体物質２１としては、バンドギャップの大きさが近紫外領域から可視光領域（１．７ｅＶから３．６ｅＶ）を有するものが好ましく、さらに近紫外領域から青色領域（２．６ｅＶから３．６ｅＶ）を有するものがより好ましい。具体的には、前述のＺｎＳや、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物やこれらの混晶（例えばＺｎＳＳｅ等）、ＣａＳ、ＳｒＳ等の第２族−第１６族間化合物やこれらの混晶（例えばＣａＳＳｅ等）、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ等の第１３族−第１５族間化合物やこれらの混晶（例えばＩｎＧａＮ等）、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶等を用いることができる。またさらに、ＣｕＡｌＳ２等のカルコパイライト型化合物を用いてもよい。またさらに、第１半導体物質２１よりなる多結晶体は、主たる部分が立方晶構造を有しているものが好ましい。またさらに、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される１又は複数種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によっても、発光層３からの発光色が決定される。
【００５４】
一方、第２半導体物質２３としては、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを用いることができる。これらの材料にはｐ型伝導を付与するための添加剤として、Ｎ、Ｃｕ、Ｉｎから１種又は複数種の元素を添加剤として含んでいてもよい。
【００５５】
本実施の形態１に係る線状発光装置１０の特徴は、発光層３がｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造を有する点にある。従来の無機ＥＬでは、発光層の結晶性を高めることで、高電界で加速された電子が散乱されることを防いでいたが、ＺｎＳやＺｎＳｅ等は一般にｎ型伝導を示すため、正孔の供給が十分ではなく、電子と正孔の再結合による高輝度の発光は期待できない。一方で、発光層の結晶粒が成長すると、単結晶でない限り、結晶粒界も一意的に伸びる。高電圧を印加する従来の無機ＥＬ素子では、膜厚方向の粒界が導電パスとなり、耐圧低下を引き起こすという課題も生じる。これに対して、本発明者は、鋭意研究の結果、発光層３をｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造とすることによって、粒界に偏析したｐ型半導体物質により正孔の注入性が改善されることを見出した。さらに、発光層３中に偏析部を高密度に散在させることで、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じることを見出した。これによって、低電圧で高輝度発光する発光素子を実現することができ、本発明に至ったものである。また、ドナーあるいはアクセプターを導入することにより、自由電子とアクセプターに捕獲された正孔の再結合、自由正孔とドナーに捕獲された電子の再結合、ドナー−アクセプター対発光も同様に可能である。またさらに、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動による発光も同様に可能である。
【００５６】
さらに、発光層３のｎ型半導体粒子２１としてＺｎＳ等の亜鉛系材料を用いる場合には、透明電極２と背面電極４の少なくとも一方には、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ（酸化亜鉛に例えばアルミをドープしたもの）、ＧＺＯ（酸化亜鉛に、例えばガリウムをドープしたもの）等の亜鉛を含む金属酸化物からなる電極を用いることが好ましい。本発明者は、特定のｎ型半導体粒子２１と特定の透明電極２（又は背面電極４）との組み合わせを採用することによって、高効率に発光させることができることを見出したものである。
【００５７】
すなわち、透明電極２（又は背面電極４）における仕事関数について着目すると、ＺｎＯの仕事関数は５．８ｅＶであるのに対して、従来、透明電極として使われてきたＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の仕事関数は７．０ｅＶである。一方、発光層３のｎ型半導体粒子２１である亜鉛系材料の仕事関数は５〜６ｅＶであることから、ＩＴＯに比べてＺｎＯの仕事関数は、亜鉛系材料の仕事関数により近いため、発光層３への電子注入性が良いというメリットがある。これは、透明電極２（又は背面電極４）として同様に亜鉛系材料であるＡＺＯ、ＧＺＯを用いた場合も同様である。
【００５８】
図４（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層３とＡＺＯからなる透明電極２（又は、背面電極４）との界面付近の模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。また、図５（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層３とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成するｎ型半導体粒子２１が亜鉛系材料（ＺｎＳ）であって、透明電極２（又は、背面電極４）が酸化亜鉛系材料（ＡＺＯ）であることから、透明電極２（又は、背面電極４）と発光層３との界面にできる酸化物は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）となる。さらに、界面では成膜時にドーピング材料（Ａｌ）が拡散し、低抵抗な酸化膜が形成される。また、上記の酸化亜鉛系（ＡＺＯ）の透明電極２（又は背面電極４）は、六方晶の結晶構造をとるが、発光層３を構成するｎ型半導体物質２１である亜鉛系材料（ＺｎＳ）も六方晶または立方晶の結晶構造をとるため、両者の界面では歪が小さくエネルギー障壁が小さくなる。これによって、図４（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が少ない。
【００６０】
一方、比較例では、図５（ａ）のように透明電極が亜鉛系材料でないＩＴＯであるため、界面にできた酸化膜（ＺｎＯ）は、ＩＴＯにとって異なる結晶構造を持つことから、その界面におけるエネルギー障壁が大きくなる。したがって、図５（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が界面で大きくなり、線状発光装置の発光効率が低下する。
【００６１】
以上のように、発光層３のｎ型半導体粒子２１として、ＺｎＳ、ＺｎＳｅなどの亜鉛系材料を用いる場合には、酸化亜鉛系材料からなる透明電極２（又は、背面電極４）と組み合わせることにより、発光効率の良い線状発光装置を提供することができる。
【００６２】
なお、上記の例では、亜鉛を含む透明電極２（又は、背面電極４）として、アルミニウムをドープしたＡＺＯとガリウムをドープしたＧＺＯとを例にあげて説明したが、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素のうち少なくとも１種類をドープした酸化亜鉛を用いても同様である。
【００６３】
＜製造方法＞
以下、実施の形態１に係る線状発光装置１０の製造方法の一例を説明する。なお、前述の他の材料からなる発光層についても同様の製造方法が利用可能である。
（ａ）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（ｂ）基板１上に、線状の背面電極４を形成する。例えばＡｌを使用し、フォトリソグラフィ法によって形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｃ）背面電極４上に、線状の発光層３を形成する。複数の蒸発源にＺｎＳとＣｕ２Ｓの粉体をそれぞれ投入し、真空中（１０−６Ｔｏｒｒ台）にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、成膜する。このとき、基板温度は２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
（ｄ）成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成して線状の発光層３を得る。この膜をＸ線回折やＳＥＭによって調べることによって、微小なＺｎＳ結晶粒の多結晶体構造と、その粒界における、ＣｕｘＳの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されるものと考えられる。
（ｅ）続いて、線状の透明電極２を、例えばＩＴＯを使用して形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｆ）続いて、発光層３及び透明電極２上に、保護層（図では省略）として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施の形態１の線状発光装置１０が得られる。
【００６４】
この実施の形態１に係る線状発光装置１０は、透明電極２と背面電極４とを直流電源５に接続して、その間に直流電圧を印加して発光評価を行なったところ、印加電圧１５Ｖで発光し始め、３５Ｖで約６００ｃｄ／ｍ２の発光輝度を示した。
【００６５】
＜面状光源＞
図２の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る線状発光装置１０を用いた面状光源１００の構成を示す正面図であり、図２の（ｂ）は、その平面図である。この面状光源１００は、実施の形態１に係る線状発光装置１０と、線状発光装置１０から出力した線状の光を反射して面状の光にする導光板８０とを備える。この面状光源１００では、図２（ａ）における導光板８０の紙面下側の面によって線状発光装置１０から出力する線状の光を反射すると共に、紙面上側の面から面状の光として取り出している。線状発光装置１０の長手方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にして配置する。また、線状発光装置１０の線状の光の出力方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にする。導光板８０は、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と鋭角を成すようにわずかに傾斜させて配置する。
【００６６】
この面状光源１００によれば、実施の形態１に係る線状発光装置１０を用い、線状発光装置１０から出力される線状の光を面状の光に変える導光板８０と組み合わせて構成しているので、薄型化することができ、低コストを実現できる。
【００６７】
なお、上記のような無機ＥＬ発光素子を用いた線状発光装置では、発光層の抵抗が低い。そのため、例えば液晶ディスプレイ等のバックライト用途の面状光源として、そのまま発光層を大面積化した場合、電流が流れすぎてしまう場合があり、面状光源として用いることは難しい。そこで、バックライト等に上記線状発光装置を用いる場合には、冷陰極管と同様に、上記のように導光板と組み合わせる線状光源的な使用や、ＬＥＤと同様な点光源的な使用が望ましい。
【００６８】
（実施の形態２）
＜線状発光装置の概略構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係る線状発光装置２０の長手方向について発光面に垂直な方向から見た断面図である。この線状発光装置２０は、線状光源として機能するものである。この線状発光装置２０は、基板１と、透明電極２と、発光層３と、金属電極４とからなり、発光層３は、複数の絶縁体２５によって、長手方向について各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られていることを特徴とする。なお、ここでは背面電極４として金属電極を用いている。また、この線状発光装置２０では、透明電極２と金属電極４との間に電源５によって電圧を印加し、発光層３を発光させ、基板１側から光を外部に取り出す。この線状発光装置２０では、発光層３を長手方向に沿って電気的に複数の領域に区切ることにより、透明電極２から発光層３の区切られた各領域３ａ〜３ｇを介して金属電極４へ至る複数の電気的経路のそれぞれについて電気抵抗値をほぼ同一にすることによって、長手方向についての輝度を均一にすることができる。
【００６９】
＜本実施の形態２の線状発光装置の特徴部分＞
本発明の実施の形態２に係る線状発光装置２０は、発光層３を複数の絶縁体２５によって長手方向に沿って各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るという構成上の特徴部分を有している。本発明者は、実施の形態１に係る線状発光装置における以下のような問題点を見出すことによって、その問題点を解決すべく、上記の新たな特徴に思い至ったものである。
そこで、以下に、本発明者が見出した実施の形態１に係る線状発光装置における問題点を説明し、次いで、本発明の特徴部分によって上記問題点がどのように解決されるかについて説明する。
【００７０】
＜実施の形態１に係る線状発光装置の問題点＞
まず、本発明者は、実施の形態１に係る線状発光装置を線状光源とする場合の輝度不均一性の問題点を見出した。すなわち、発光層３の電気抵抗が低いため、発光時に比較的大きい電流が流れるが、比較的大きい抵抗値を有する透明電極２において電圧降下が発生し、発光層３の各部分を通過する各経路の電流値が、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って次第に小さくなるため輝度の均一性が低くなるという問題が生じる。
【００７１】
図６の（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記問題についてさらに説明する。図６の（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の構成を簡略化（基板等を省略）した概略断面図である。図６の（ａ）の線状発光装置では、電源５から２つの電極２、４への各端子は、長手方向のうち両端の互いに異なる短辺側のそれぞれに配線され、図６の（ｂ）の線状発光装置では、２つの電極２、４への各端子は、同一短辺側に配線されている。線状発光装置は、電源５から各端子を介してそれぞれの電極２、４に電力が供給されることで発光する。ここで、線状発光装置内の電流の流れを考えてみる。まず各電極２、４の抵抗であるが、金属電極４を構成する材料の比抵抗は透明電極２を構成する材料の比抵抗より大幅に低い。次に、発光層３の抵抗であるが、電流の流れる方向、すなわち透明電極２と金属電極４の間の距離は薄膜発光層３のため十分に薄く、発光層を構成する材料の比抵抗は従来の発光層を構成する材料に比べて低いため発光層３内は低抵抗となる。また、発光層３の厚みは長手方向に沿って実質的に均一であるため、発光層３内の抵抗値は長手方向に沿って実質的に均一である。よって、線状発光装置内では透明電極２の比抵抗が発光層を流れる電流の分布に大きな影響を与える。すなわち、電流は抵抗の少ないところに多く流れるため透明電極２を通る距離が短いほうが多く電流が流れることになる。一方、発光層３は、電流が大きいほうが発光輝度が高い。言い換えると、透明電極２における電源５からの接続点である端子から長手方向に沿って離れるに従い、発光層３を流れる電流値は次第に小さくなり、発光層３の発光輝度は次第に小さくなる。特に、従来の発光層を構成する材料に比べて低い抵抗値を有する材料で構成された本実施の形態の発光層３においては、発光時に流れる電流値が大きくなり、透明電極２での電圧降下の影響も大きくなる。そして、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って近い側と遠い側での電流量および発光量の差が大きくなる。従って、図６の（ａ）の線状発光装置では長手方向について右側の輝度が左側よりも高くなり、図６の（ｂ）の線状発光装置では長手方向について左側の輝度が右側よりも高くなる。なお、図６に示される矢印は電流量をイメージしたものであり、電流の方向や量をあらわしたものではない。
【００７２】
本実施の形態２に係る線状発光装置２０の上記特徴部分は、線状発光装置を線状光源として用いる場合、長手方向について輝度の均一性が低いという問題を解決するために考え出したものである。すなわち、本発明は、線状発光装置の一対の電極２、４の間の発光層３を介した複数の各経路における内部抵抗をその部位によって変化させる構成とすることで、輝度の均一性の問題を解決するものである。
【００７３】
この線状発光装置２０における発光層３の構成について説明する。この発光層３は、複数の絶縁体２５によって、複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られている。そこで、まず、絶縁体２５について説明し、次いで、絶縁体の配置について説明する。
【００７４】
＜絶縁体＞
絶縁体２５は、発光層３内部に形成され、発光層３を領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るものである。絶縁体２５の材料としては例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体やプラスチック樹脂など絶縁体材料であれば用いることができるが、特に限定されるものではない。
【００７５】
また、絶縁体２５の形成方法としては、例えば、以下の工程によって行うことができる。
ａ）発光層３を所定の方法で形成する。
ｂ）形成した発光層３について、フォトリソグラフィ法等を用いて、後に絶縁体２５を形成する部分についてエッチングする。
ｃ）エッチングされた凹部に、絶縁体２５として、例えばＳｉＯ２を埋め込む場合にはスパッタ法を用いて埋め込み、絶縁体２５として樹脂を埋め込む場合には塗布法を用いて埋め込む。
ｄ）その後、発光層３の上部の絶縁体をエッチングや研磨にて除去する。
以上の各工程によって絶縁体２５を発光層３内に配置することができる。
【００７６】
なお、上記方法にかぎられず、透明電極２上に絶縁体２５をあらかじめ形成しておき、その後、フォトリソグラフィ法等を用いて絶縁体２５をパターニングした後、発光層３を形成し、絶縁体２５上部の発光層３を研磨等にて平滑化して、発光層３を複数の絶縁体２５によって区切った領域３ａ〜３ｇを得る方法などを用いてもよい。
【００７７】
＜絶縁体の配置＞
次いで、発光層３内における複数の絶縁体２５の配置について説明する。絶縁体２５の間隔は各経路の電気抵抗によって定められる。これは電源５から透明電極２上に設けられた電源５からの接続点である端子、透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの経路における電気抵抗値が、絶縁体２５によって区切られた発光層３の各領域３ａ〜３ｇのそれぞれを通過する各経路についてほぼ等しくなるように決定される。すなわち線状発光装置２０内において、透明電極２上に設けられた端子に近い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が短い程、絶縁体２５の間隔を狭くすることで発光層３内の電気抵抗を高くする。一方、透明電極２上に設けられた端子から遠い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が長い程、絶縁体２５の間隔を広くすることで発光層３内の電気抵抗を低くする。なお、接続端子側に近い場所では透明電極２の通過距離が短いため透明電極２の電気抵抗は低く、接続端子側に遠い場所では透明電極２の通過距離が長いため透明電極２の電気抵抗が高い。そこで、これら絶縁体２５の間隔と透明電極２の通過距離によって決定される電気抵抗の合計値がそれぞれ発光層３の区切られる各領域３ａ〜３ｇを通る各経路についてほぼ等しくなるように絶縁体２５の間隔は決定される。
【００７８】
図７においては前述のように発光層３が領域３ａ〜３ｇに区切られ、それぞれに流れる電流量が図８のイメージ図に示すようにほぼ等しくなる。このように、線状発光装置２０の３ａ〜３ｇ各位置において発光層３を流れる電流がほぼ等しくなることで１２ａ〜１２ｇの発光輝度を均一にすることができる。これにより線状発光装置２０の輝度の均一性が向上する。
【００７９】
なお、図７の線状発光装置２０では、基板１を透明電極２側に配置したが、例えば、図９に示す線状発光装置２０ａのように、基板１を金属電極４側に有してもよい。この場合、基板１は透光性がなくてもよく、前述の基板１に用いる材料のほかにＳｉ基板やセラミックス基板、金属基板なども用いることができる。また、基板１が導電性を有する場合、例えばＡｌなどの金属基板の場合、基板１と金属電極４とを一体化することが可能である。さらに、金属電極４における電源５が接続される端子の位置は、長手方向の反対側の短辺側に設けられてもよい。
【００８０】
さらに、本実施の形態２は、発光層３を絶縁体２５によって複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切ることを特徴とするものであり、ここに示す材質、構成、材料は一例を示したものであり、特にこれに限定されるものではない。
【００８１】
なお、この線状発光装置２０においても、実施の形態１と同様に、もう一つの特徴は、発光層３が、ｎ型半導体物質２１よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界２２にｐ型半導体物質２３が偏析した構造を有することである。
【００８２】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係る線状発光装置２０ｂの構成を示す概略断面図である。この線状発光装置２０ｂは、実施の形態１及び２に係る線状発光装置と比較すると、発光層３の膜厚を長手方向について変化させている点で相違する。すなわち、この線状発光装置２０ｂは、発光層３の膜厚を長手方向について連続的に一次関数的に変化させることによって、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３の各部分および、金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗をほぼ同一にすることができる。これは、透明電極２の端子から長手方向に沿って近い程、発光層３の膜厚を厚くすることにより、発光層３の電気抵抗を大きくすることにより実現される。一方、端子から遠い程、発光層３の膜厚を薄くして発光層３の電気抵抗を小さくしている。これによって、この線状発光装置２０ｂでは、長手方向の輝度の均一性を向上させることができる。
【００８３】
図１１は、実施の形態３に係る線状発光装置２０ｂの製造装置の構成を示す概略図である。この線状発光装置２０ｂの製造装置は、蒸着源４１と、蒸着源４１からの発光層形成用の蒸気４３を部分的に通過させるスリットを設けたマスク４２と、上記マスク４２について蒸着源４１と反対側を、速度を変化させて基板１を通過させる基板移動装置とを備える。蒸着源４１は、発光層３を形成する材料からなる。蒸着源４１をＥＢ法や抵抗加熱法等によって加熱することで、蒸気４３がマスク４２側へ蒸発する。マスク４２は、スリット上の開口部を有する。マスク４２の上部には、基板移動装置によって電極付き基板１が矢印の方向に移動でき、基板１はマスク４２のスリット上の開口部を通過する箇所のみ発光層３が形成される。そのため、基板１の移動速度を変化させることによって、発光層３の膜厚を長手方向について変化させることができる。
【００８４】
＜発光層の膜厚制御について＞
次に、図１１を用いて、この線状発光装置２０ｂの発光層３の形成方法について説明する。発光層３の形成方法としてはスパッタ法や蒸着法を用いることができる。上述のように、基板１の移動速度を変化させることで発光層３の膜厚を長手方向について連続的に変化させることができる。発光層３の長手方向についての膜厚の変化量は、透明電極２の接続端子からの距離に応じて変化させる。すなわち、透明電極２の接続端子から透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの各経路の電気抵抗値がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。具体的には、透明電極２の接続端子側の発光層３の膜厚は厚く、接続端子と反対側の発光層３の膜厚は薄く設定される。これにより線状発光装置２０ｂの各経路において発光層３を流れる電流を等しくすることが可能となり、線状発光装置２０ｂの発光輝度の均一性が向上する。
なお、本実施の形態３においても実施の形態１と同様に、金属電極４側に基板を有してもよい。
【００８５】
（実施の形態４）
図１２は、実施の形態４に係る線状発光装置２０ｃの構成を示す概略断面図である。本発明の実施の形態４に係る線状発光装置２０ｃは、発光層３と金属電極４との間に電気抵抗調整層２６を設けていることを特徴とする。この電気抵抗調整層２６は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従って厚み方向の抵抗値が小さくなる。具体的には、電気抵抗調整層２６の膜厚は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従い膜厚を一次関数的に連続的に小さくしている。この電気抵抗調整層２６によって、長手方向について発光層３の電流密度を一定にすることができ、長手方向について輝度を均一にすることができる。すなわち、電気抵抗調整層２６を設けることによって、透明電極２の端部に設けた端子からの長手方向の長さによらず、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３及び金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗を等しくすることができる。この電気抵抗調整層２６は、材料の比抵抗が金属電極４よりも高くなければならず、発光層材料や透明電極材料の比抵抗に近いことが好ましい。
【００８６】
なお、本実施の形態４の線状発光装置２０ｃでは、電気抵抗調整層２６の膜厚を長手方向について連続的に変化させることで、厚み方向の抵抗値を変化させているが、ここに示す各構成部材の材料、構成、形成法は、一例を示したものであって、特にこれに限定されるものではない。
【００８７】
（実施の形態５）
＜線状発光装置の概略構成＞
図１３の（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置１０の概略的な構成を示す断面図である。図１３の（ｂ）は、別例の線状発光装置１０ａの断面図である。この線状発光装置１０は、線状の発光層３と、発光層３を長手方向に沿って挟んで設けられた一対の透明電極２と背面電極（金属電極）４とを備える。透明電極２と背面電極（金属電極）４とは電源５を介して電気的に接続されている。この場合、負極側に接続された透明電極２は、電子注入電極（第２の電極）として機能し、正極側に接続された背面電極（金属電極）４は、正孔注入電極（第１の電極）として機能する。なお、図１３の（ａ）の線状発光装置１０では、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が互いに異なる短辺側に設けられているが、図１３の（ｂ）の線状発光装置１０ａでは、それぞれの電極２，４と電源とを接続する端子が同じ短辺側に設けられている点で相違する。
【００８８】
この線状発光装置１０では、発光層３は、図１５に示すように、ｎ型半導体粒子２１の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体２３が偏析していることを特徴とする。なお、ここでは、図１５に示すように、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について説明するが、これに限られず、例えば、図１６の別例の線状発光装置１０ｂに示すように、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。あるいは、図１７に示す別例の線状発光装置１０ｃでは、発光層３が、ｐ型半導体２３の媒体の中にｎ型半導体粒子２１が分散して構成されたことを特徴とする。このように、ｎ型半導体粒子とｐ型半導体との界面を多く形成することによって、正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型発光が効率よく生じ、低電圧で高輝度発光する線状発光装置を実現することができる。さらに、ｎ型半導体粒子がｐ型半導体を介して電極と電気的に接続されている構成とすることによって、発光効率を向上させることができ、低電圧で発光が可能で、且つ、高輝度発光する線状発光装置が得られる。
【００８９】
さらに、この線状発光装置１０では、透明電極２と背面電極４とは直流電源５を介して電気的に接続されている。直流電源５から電力が供給されると、透明電極２及び背面電極４の間に電位差が生じ、発光層３に電圧が印加される。そして、透明電極２及び背面電極４の間に配置されている発光層３が発光し、その光が透明電極２を透過して線状発光装置１０の外部に取り出される。
【００９０】
さらに、上述の構成に限られず、電極と発光層との間に電流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源により駆動する、背面電極を透明にする、背面電極を黒色電極とする、線状発光装置１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光取出し方向の前方に発光層３からの発光色を色変換する構造を更に備える等、適宜変更が可能である。例えば、青色発光層と、青色を緑色及び赤色に変換する色変換層とを組み合わせて白色の線状発光装置とすることもできる。
【００９１】
なお、本実施の形態５に係る線状発光装置の各構成部材は、その特徴について説明するもの以外は、上記実施の形態１に係る線状発光装置の各構成部材と実質的に同様のものを用いることができる。
【００９２】
また、図１５では、基板を用いることなく、発光層３を一対の電極２、４で挟む構成について示したが、図１６の別例の線状発光装置１０ｂに示すように、全体を支持する基板１を設けてもよい。例えば、基板１の上に透明電極２を設け、その上に発光層３、背面電極４を順に積層する構成としてもよい。
【００９３】
＜発光層＞
この発光層３は、透明電極２と背面電極４との間に挟持され、次の２つのうち、いずれかの構造を有する。
（ｉ）ｎ型半導体粒子の集合体であって、該粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）。なお、上記ｎ型半導体粒子２１の集合体は、それ自体で層を構成している。
（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）。
更に、発光層３を構成する各ｎ型半導体粒子２１が、ｐ型半導体２３を介して電極２、４と電気的に接合されていることが好ましい。
【００９４】
＜発光体＞
ｎ型半導体粒子２１の材料は、多数キャリアが電子でありｎ型伝導を示すｎ型半導体材料である。材料としては、第１２族−第１６族間化合物半導体であってもよい。また、第１３族−第１５族間化合物半導体であってもよい。具体的には、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であって、例えば、ＺｎＳ，ＺｎＳｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｌＮ、ＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｒＳ、ＣａＳを母体とし、母体のまま使用するか、あるいは添加剤として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される１又は複数種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によっても、発光層３からの発光色が決定される。
【００９５】
一方、ｐ型半導体２３の材料は、多数キャリアが正孔であり、ｐ型伝導を示すｐ型半導体材料である。このｐ型半導体材料としては、例えば、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅなどの化合物や、更にＧａＮ，ＩｎＧａＮ等の窒化物である。このｐ型半導体の材料のうち、Ｃｕ２Ｓなどは、本来的にｐ型伝導を示すが、その他の材料は添加剤として窒素、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎから一種以上選択される元素を添加して用いる。また、ｐ型伝導を示すＣｕＧａＳ２、ＣｕＡｌＳ２などのカルコパイライト型化合物を用いても良い。
【００９６】
本実施の形態に係る線状発光装置１０の特徴は、発光層３が、（ｉ）ｎ型半導体粒子２１の粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）、（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）のいずれかの構造を有することである。図１５に示す従来例のように、半導体粒子６１と電気的に接合する媒体がインジウム錫酸化物６３の場合、電子が半導体粒子６１に到達して発光することが可能であるが、インジウム錫酸化物の正孔濃度は小さいため、再結合するための正孔が不足する。従って、電子と正孔の再結合による高輝度の発光は期待できない。そこで、本発明者は、特に高輝度で効率良く、しかも連続した発光を得るために、発光層３において、電子の注入とともに正孔を効率良く注入することができる構造に着目した。上記構造を実現するためには、発光体粒子内部または界面に多くの正孔が到達すること、更に電子の注入電極に対向する電極からの正孔の注入が速やかに行われかつ発光体粒子あるいは界面に到達する必要がある。そこで、本発明者は鋭意研究の結果、発光層３の構造として、上記（ｉ）、（ｉｉ）のうち、いずれかの構造とすることによって、ｎ型半導体粒子内部または界面へ電子の注入とともに正孔を効率良く注入することができることを見出した。すなわち、上記各構造の発光層３によれば、電極から注入された電子は、ｐ型半導体２３を通してｎ型半導体粒子２１に到達し、一方、他方の電極から多くの正孔が発光体粒子に到達し、電子と正孔との再結合によって効率よく発光させることができる。これによって、低電圧で高輝度発光する線状発光装置を実現することができ、本発明に至ったものである。また、ドナーあるいはアクセプターを導入することにより、自由電子とアクセプターに捕獲された正孔の再結合、自由正孔とドナーに捕獲された電子の再結合、ドナー−アクセプター対発光も同様に可能である。またさらに、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動による発光も同様に可能である。
【００９７】
さらに、発光層３のｎ型半導体粒子２１としてＺｎＳ等の亜鉛系材料を用いる場合には、透明電極２と背面電極４の少なくとも一方には、例えば、ＺｎＯ、ＡＺＯ（酸化亜鉛に例えばアルミをドープしたもの）、ＧＺＯ（酸化亜鉛に、例えばガリウムをドープしたもの）等の亜鉛を含む金属酸化物からなる電極を用いることが好ましい。本発明者は、特定のｎ型半導体粒子２１と特定の透明電極２（又は背面電極４）との組み合わせを採用することによって、高効率に発光させることができることを見出したものである。
【００９８】
すなわち、透明電極２（又は背面電極４）における仕事関数について着目すると、ＺｎＯの仕事関数は５．８ｅＶであるのに対して、従来、透明電極として使われてきたＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の仕事関数は７．０ｅＶである。一方、発光層３のｎ型半導体粒子２１である亜鉛系材料の仕事関数は５〜６ｅＶであることから、ＩＴＯに比べてＺｎＯの仕事関数は、亜鉛系材料の仕事関数により近いため、発光層３への電子注入性が良いというメリットがある。これは、透明電極２（又は背面電極４）として同様に亜鉛系材料であるＡＺＯ、ＧＺＯを用いた場合も同様である。
【００９９】
図１８（ａ）は、ＺｎＳからなる発光層３とＡＺＯからなる透明電極２（又は、背面電極４）との界面付近の模式図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。また、図１９（ａ）は、比較例として、ＺｎＳからなる発光層３とＩＴＯからなる透明電極との界面の模式図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図である。
【０１００】
図１８（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成するｎ型半導体粒子２１が亜鉛系材料（ＺｎＳ）であって、透明電極２（又は、背面電極４）が酸化亜鉛系材料（ＡＺＯ）であることから、透明電極２（又は、背面電極４）と発光層３との界面にできる酸化物は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）となる。さらに、界面では成膜時にドーピング材料（Ａｌ）が拡散し、低抵抗な酸化膜が形成される。また、上記の酸化亜鉛系（ＡＺＯ）の透明電極２（又は背面電極４）は、六方晶の結晶構造をとるが、発光層３を構成するｎ型半導体物質２１である亜鉛系材料（ＺｎＳ）も六方晶または立方晶の結晶構造をとるため、両者の界面では歪が小さくエネルギー障壁が小さくなる。これによって、図１８（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が少ない。
【０１０１】
一方、比較例では、図１９（ａ）のように透明電極が亜鉛系材料でないＩＴＯであるため、界面にできた酸化膜（ＺｎＯ）は、ＩＴＯにとって異なる結晶構造を持つことから、その界面におけるエネルギー障壁が大きくなる。したがって、図１９（ｂ）に示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が界面で大きくなり、発光素子の発光効率が低下する。
【０１０２】
以上のように、発光層３のｎ型半導体粒子２１として、ＺｎＳ、ＺｎＳｅなどの亜鉛系材料を用いる場合には、酸化亜鉛系材料からなる透明電極２（又は、背面電極４）と組み合わせることにより、発光効率の良い線状発光装置を提供することができる。
【０１０３】
なお、上記の例では、亜鉛を含む透明電極２（又は、背面電極４）として、アルミニウムをドープしたＡＺＯとガリウムをドープしたＧＺＯとを例にあげて説明したが、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素のうち少なくとも１種類をドープした酸化亜鉛を用いても同様である。
【０１０４】
＜製造方法＞
以下、実施の形態５に係る線状発光装置１０の製造方法の一例を説明する。この製造方法では、基板１を用いた場合について説明する。なお、前述の他の材料からなる発光層についても同様の製造方法が利用可能である。
（ａ）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（ｂ）基板１上に、線状の背面電極４を形成する。例えばＡｌを使用し、膜厚は２００ｎｍとする。
（ｃ）背面電極４上に、線状の発光層３を形成する。複数の蒸発源にＺｎＳとＣｕ２Ｓの粉体をそれぞれ投入し、真空中（１０−６Ｔｏｒｒ台）にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板１上に発光層３として成膜する。このとき、基板温度は２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
（ｄ）発光層３の成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成する。この膜をＸ線回折やＳＥＭによって調べることによって、微小なＺｎＳ結晶粒の多結晶構造とＣｕＸＳの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されたものと考えられる。
（ｅ）続いて、線状の透明電極２を、例えばＩＴＯを使用して形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（ｆ）続いて、発光層３及び透明電極２上に、保護層（図では省略）として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施の形態５の線状発光装置１０が得られる。
【０１０５】
この実施の形態５に係る線状発光装置１０は、透明電極２と背面電極４とを電源５に接続して、その間に直流電圧を印加して発光評価を行なったところ、印加電圧１５Ｖで発光し始め、３５Ｖで約６００ｃｄ／ｍ２の発光輝度を示した。
【０１０６】
＜面状光源＞
図１４の（ａ）は、本発明の実施の形態５に係る線状発光装置１０を用いた面状光源１００の構成を示す正面図であり、図１４の（ｂ）は、その平面図である。この面状光源１００は、実施の形態５に係る線状発光装置１０と、線状発光装置１０から出力した線状の光を反射して面状の光にする導光板８０とを備える。この面状光源１００では、図１４（ａ）における導光板８０の紙面下側の面によって線状発光装置１０から出力する線状の光を反射すると共に、紙面上側の面から面状の光として取り出している。線状発光装置１０の長手方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にして配置する。また、線状発光装置１０の線状の光の出力方向を、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と平行にする。導光板８０は、面状光源１００の面状の光を取り出す発光面と鋭角を成すようにわずかに傾斜させて配置する。
【０１０７】
この面状光源１００によれば、実施の形態５に係る線状発光装置１０を用い、線状発光装置１０から出力される線状の光を面状の光に変える導光板８０と組み合わせて構成しているので、薄型化することができ、低コストを実現できる。
【０１０８】
なお、上記のような無機ＥＬ発光素子を用いた線状発光装置では、発光層の抵抗が低い。そのため、例えば液晶ディスプレイ等のバックライト用途の面状光源として、そのまま発光層を大面積化した場合、電流が流れすぎてしまう場合があり、面状光源として用いることは難しい。そこで、バックライト等に上記線状発光装置を用いる場合には、冷陰極管と同様に上記のように導光板と組み合わせる線状光源的な使用や、ＬＥＤと同様な点光源的な使用が望ましい。
【０１０９】
（実施の形態６）
＜線状発光装置の概略構成＞
図２１は、本発明の実施の形態６に係る線状発光装置２０の長手方向について発光面に垂直な方向から見た断面図である。この線状発光装置２０は、線状光源として機能するものである。この線状発光装置２０は、基板１と、透明電極２と、発光層３と、金属電極４とからなり、発光層３は、複数の絶縁体２５によって、長手方向について各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られていることを特徴とする。また、この線状発光装置２０では、透明電極２と金属電極４との間に電源５によって電圧を印加し、発光層３を発光させ、基板１側から光を外部に取り出す。この線状発光装置２０では、発光層３を長手方向に沿って電気的に複数の領域に区切ることにより、透明電極２から発光層３の区切られた各領域３ａ〜３ｇを介して金属電極４へ至る複数の電気的経路のそれぞれについて電気抵抗値をほぼ同一にすることによって、長手方向についての輝度を均一にすることができる。
【０１１０】
＜本実施の形態６の線状発光装置の特徴部分＞
本発明の実施の形態６に係る線状発光装置２０は、発光層３を複数の絶縁体２５によって長手方向に沿って各領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るという構成上の特徴部分を有している。本発明者は、実施の形態５に係る線状発光装置における以下のような問題点を見出すことによって、その問題点を解決すべく、上記の新たな特徴に思い至ったものである。
そこで、以下に、本発明者が見出した実施の形態５に係る線状発光装置における問題点を説明し、次いで、本発明の特徴部分によって上記問題点がどのように解決されるかについて説明する。
【０１１１】
＜実施の形態５に係る線状発光装置の問題点＞
まず、本発明者は、実施の形態５に係る線状発光装置を線状光源とする場合の輝度不均一性の問題点を見出した。すなわち、発光層３の電気抵抗が低いため、発光時に比較的大きい電流が流れるが、比較的大きい抵抗値を有する透明電極２において電圧降下が発生し、発光層３の各部分を通過する各経路の電流値が、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って次第に小さくなるため輝度の均一性が低くなるという問題が生じる。
【０１１２】
図２０の（ａ）及び（ｂ）を用いて、上記問題についてさらに説明する。図２０の（ａ）及び（ｂ）は、線状発光装置の構成を簡略化（基板等を省略）した概略断面図である。図２０の（ａ）の線状発光装置では、電源５から２つの電極２、４への各端子は、長手方向のうち両端の互いに異なる短辺側のそれぞれに配線され、図２０の（ｂ）の線状発光装置では、２つの電極２、４への各端子は、同一短辺側に配線されている。線状発光装置は、電源５から各端子を介してそれぞれの電極２、４に電力が供給されることで発光する。ここで、線状発光装置内の電流の流れを考えてみる。まず各電極２、４の抵抗であるが、金属電極４を構成する材料の比抵抗は透明電極２を構成する材料の比抵抗より大幅に低い。次に、発光層３の抵抗であるが、電流の流れる方向、すなわち透明電極２と金属電極４の間の距離は薄膜発光層３のため十分に薄く、発光層を構成する材料の比抵抗は従来の発光層を構成する材料に比べて低いため発光層３内は低抵抗となる。また、発光層３の厚みは長手方向に沿って実質的に均一であるため、発光層３内の抵抗値は長手方向に沿って実質的に均一である。よって、線状発光装置内では透明電極２の比抵抗が発光層を流れる電流の分布に大きな影響を与える。すなわち、電流は抵抗の少ないところに多く流れるため透明電極２を通る距離が短いほうが多く電流が流れることになる。一方、発光層３は、電流が大きいほうが発光輝度が高い。言い換えると、透明電極２における電源５からの接続点である端子から長手方向に沿って離れるに従い、発光層３を流れる電流値は次第に小さくなり、発光層３の発光輝度は次第に小さくなる。特に、従来の発光層を構成する材料に比べて低い抵抗値を有する材料で構成された本実施の形態の発光層３においては、発光時に流れる電流値が大きくなり、透明電極２での電圧降下の影響も大きくなる。そして、透明電極２における電源からの接続点である端子から長手方向に沿って近い側と遠い側での電流量および発光量の差が大きくなる。従って、図２０の（ａ）の線状発光装置では長手方向について右側の輝度が左側よりも高くなり、図２０の（ｂ）の線状発光装置では長手方向について左側の輝度が右側よりも高くなる。なお、図２０に示される矢印は電流量をイメージしたものであり、電流の方向や量をあらわしたものではない。
【０１１３】
本実施の形態６に係る線状発光装置２０の上記特徴部分は、線状発光装置を線状光源として用いる場合、長手方向について輝度の均一性が低いという問題を解決するために考え出したものである。すなわち、本発明は、線状発光装置の一対の電極２、４の間の発光層３を介した複数の各経路における内部抵抗をその部位によって変化させる構成とすることで、輝度の均一性の問題を解決するものである。
【０１１４】
この線状発光装置２０における発光層３の構成について説明する。この発光層３は、複数の絶縁体２５によって、複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切られている。そこで、まず、絶縁体２５について説明し、次いで、絶縁体の配置について説明する。
【０１１５】
＜絶縁体＞
絶縁体２５は、発光層３内部に形成され、発光層３を領域３ａ〜３ｇに電気的に区切るものである。絶縁体２５の材料としては例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの酸化物絶縁体やプラスチック樹脂など絶縁体材料であれば用いることができるが、特に限定されるものではない。
【０１１６】
また、絶縁体２５の形成方法としては、例えば、以下の工程によって行うことができる。
ａ）発光層３を所定の方法で形成する。
ｂ）形成した発光層３について、フォトリソグラフィ法等を用いて、後に絶縁体２５を形成する部分についてエッチングする。
ｃ）エッチングされた凹部に、絶縁体２５として、例えばＳｉＯ２を埋め込む場合にはスパッタ法を用いて埋め込み、絶縁体２５として樹脂を埋め込む場合には塗布法を用いて埋め込む。
ｄ）その後、発光層３の上部の絶縁体をエッチングや研磨にて除去する。
以上の各工程によって絶縁体２５を発光層３内に配置することができる。
【０１１７】
なお、上記方法にかぎられず、透明電極２上に絶縁体２５をあらかじめ形成しておき、その後、フォトリソグラフィ法等を用いて絶縁体２５をパターニングした後、発光層３を形成し、絶縁体２５上部の発光層３を研磨等にて平滑化して、発光層３を複数の絶縁体２５によって区切った領域３ａ〜３ｇを得る方法などを用いてもよい。
【０１１８】
＜絶縁体の配置＞
次いで、発光層３内における複数の絶縁体２５の配置について説明する。絶縁体２５の間隔は各経路の電気抵抗によって定められる。これは電源５から透明電極２上に設けられた電源５からの接続点である端子、透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの経路における電気抵抗値が、絶縁体２５によって区切られた発光層３の各領域３ａ〜３ｇのそれぞれを通過する各経路についてほぼ等しくなるように決定される。すなわち線状発光装置２０内において、透明電極２上に設けられた端子に近い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が短い程、絶縁体２５の間隔を狭くすることで発光層３内の電気抵抗を高くする。一方、透明電極２上に設けられた端子から遠い程、言い換えると透明電極２を通過する距離が長い程、絶縁体２５の間隔を広くすることで発光層３内の電気抵抗を低くする。なお、接続端子側に近い場所では透明電極２の通過距離が短いため透明電極２の電気抵抗は低く、接続端子側に遠い場所では透明電極２の通過距離が長いため透明電極２の電気抵抗が高い。そこで、これら絶縁体２５の間隔と透明導電膜２の通過距離によって決定される電気抵抗の合計値がそれぞれ発光層３の区切られる各領域３ａ〜３ｇを通る各経路についてほぼ等しくなるように絶縁体２５の間隔は決定される。
【０１１９】
図２１においては前述のように発光層３が領域３ａ〜３ｇに区切られ、それぞれに流れる電流量が図２２のイメージ図に示すようにほぼ等しくなる。このように、線状発光装置２０の３ａ〜３ｇ各位置において発光層３を流れる電流がほぼ等しくなることで３ａ〜３ｇの発光輝度を均一にすることができる。これにより線状発光装置２０の輝度の均一性が向上する。
【０１２０】
なお、図２１の線状発光装置２０では、基板１を透明電極２側に配置したが、例えば、図２３に示す線状発光装置２０ａのように、基板１を金属電極４側に有してもよい。この場合、基板１は透光性がなくてもよく、前述の基板１に用いる材料のほかにＳｉ基板やセラミックス基板、金属基板なども用いることができる。また、基板１が導電性を有する場合、例えばＡｌなどの金属基板の場合、基板１と金属電極４とを一体化することが可能である。さらに、金属電極４における電源５が接続される端子の位置は、長手方向の反対側の短辺側に設けられてもよい。
【０１２１】
さらに、本実施の形態６は、発光層３を絶縁体２５によって複数の領域３ａ〜３ｇに電気的に区切ることを特徴とするものであり、ここに示す材質、構成、材料は一例を示したものであり、特にこれに限定されるものではない。
【０１２２】
なお、この線状発光装置２０においても、実施の形態５と同様に、もう一つの特徴は、発光層３が、（ｉ）ｎ型半導体粒子２１の粒子間にｐ型半導体２３が偏析した構造（図１５）、（ｉｉ）ｐ型半導体２３の媒体中にｎ型半導体粒子２１が分散した構造（図１７）のいずれかの構造を有することである。
【０１２３】
（実施の形態７）
図２４は、実施の形態７に係る線状発光装置２０ｂの構成を示す概略断面図である。この線状発光装置２０ｂは、実施の形態５及び６に係る線状発光装置と比較すると、発光層３の膜厚を長手方向について変化させている点で相違する。すなわち、この線状発光装置２０ｂは、発光層３の膜厚を長手方向について連続的に一次関数的に変化させることによって、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３の各部分および、金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗をほぼ同一にすることができる。これは、透明電極２の端子から長手方向に沿って近い程、発光層３の膜厚を厚くすることにより、発光層３の電気抵抗を大きくすることにより実現される。一方、端子から遠い程、発光層３の膜厚を薄くして発光層３の電気抵抗を小さくしている。これによって、この線状発光装置２０ｂでは、長手方向の輝度の均一性を向上させることができる。
【０１２４】
図２５は、実施の形態７に係る線状発光装置２０ｂの製造装置の構成を示す概略図である。この線状発光装置２０ｂの製造装置は、蒸着源４１と、蒸着源４１からの発光層形成用の蒸気４３を部分的に通過させるスリットを設けたマスク４２と、上記マスク４２について蒸着源４１と反対側を、速度を変化させて基板１を通過させる基板移動装置とを備える。蒸着源４１は、発光層３を形成する材料からなる。蒸着源４１をＥＢ法や抵抗加熱法等によって加熱することで、蒸気４３がマスク４２側へ蒸発する。マスク４２は、スリット上の開口部を有する。マスク４２の上部には、基板移動装置によって電極付き基板１が矢印の方向に移動でき、基板１はマスク４２のスリット上の開口部を通過する箇所のみ発光層３が形成される。そのため、基板１の移動速度を変化させることによって、発光層３の膜厚を長手方向について変化させることができる。
【０１２５】
＜発光層の膜厚制御について＞
次に、図２５を用いて、この線状発光装置２０ｂの発光層３の形成方法について説明する。発光層３の形成方法としてはスパッタ法や蒸着法を用いることができる。上述のように、基板１の移動速度を変化させることで発光層３の膜厚を長手方向について連続的に変化させることができる。発光層３の長手方向についての膜厚の変化量は、透明電極２の接続端子からの距離に応じて変化させる。すなわち、透明電極２の接続端子から透明電極２および発光層３を通過して金属電極４までの各経路の電気抵抗値がほぼ等しくなるように設定することが好ましい。具体的には、透明電極２の接続端子側の発光層３の膜厚は厚く、接続端子と反対側の発光層３の膜厚は薄く設定される。これにより線状発光装置２０ｂの各経路において発光層３を流れる電流を等しくすることが可能となり、線状発光装置２０ｂの発光輝度の均一性が向上する。
なお、本実施の形態７においても実施の形態１と同様に、金属電極４側に基板を有してもよい。
【０１２６】
（実施の形態８）
図２６は、実施の形態８に係る線状発光装置２０ｃの構成を示す概略断面図である。本発明の実施の形態８に係る線状発光装置２０ｃは、発光層３と金属電極４との間に電気抵抗調整層２６を設けていることを特徴とする。この電気抵抗調整層２６は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従って厚み方向の抵抗値が小さくなる。具体的には、電気抵抗調整層２６の膜厚は、透明電極２に設けられた端子から長手方向に沿って遠くなるに従い膜厚を一次関数的に連続的に小さくしている。この電気抵抗調整層２６によって、長手方向について発光層３の電流密度を一定にすることができ、長手方向について輝度を均一にすることができる。すなわち、電気抵抗調整層２６を設けることによって、透明電極２の端部に設けた端子からの長手方向の長さによらず、透明電極２に設けられた端子から透明電極２、発光層３及び金属電極４を介して金属電極４に設けられた端子に至る各経路の電気抵抗を等しくすることができる。この電気抵抗調整層２６は、材料の比抵抗が金属電極４よりも高くなければならず、発光層材料や透明電極材料の比抵抗に近いことが好ましい。
【０１２７】
なお、本実施の形態８の線状発光装置２０ｃでは、電気抵抗調整層２６の膜厚を長手方向について連続的に変化させることで、厚み方向の抵抗値を変化させているが、ここに示す各構成部材の材料、構成、形成法は、一例を示したものであって、特にこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る線状発光装置は、輝度均一性の高い線状光源を提供するものであり、特に輝度均一性の高い線状光源として提供するものである。特に、液晶ディスプレイのバックライト用光源用の線状光源に適用できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、第１半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第１半導体物質とは異なる第２半導体物質が偏析していることを特徴とする線状発光装置。
【請求項２】
前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化することを特徴とする請求項１に記載の線状発光装置。
【請求項３】
前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていることを特徴とする請求項１又は２に記載の線状発光装置。
【請求項４】
前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項５】
前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項６】
前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項５に記載の線状発光装置。
【請求項７】
前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項８】
前記第１半導体物質と前記第２半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項９】
前記第１半導体物質はｎ型半導体構造を有し、前記第２半導体物質はｐ型半導体構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１０】
前記第１半導体物質及び前記第２半導体物質は、それぞれ化合物半導体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１１】
前記第１半導体物質は、第１２族−第１６族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１２】
前記第１半導体物質は、立方晶構造を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１３】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｌｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含んでいることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１４】
前記第１半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１５】
前記第２半導体物質は、Ｃｕ２Ｓ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１６】
前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項１７】
前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項１６に記載の線状発光装置。
【請求項１８】
互いに対向する一対の第１及び第２の線状電極と、
前記一対の電極間に挟まれて設けられた線状の発光層と
を備え、
前記一対の第１及び第２の電極は、少なくとも１つが透明電極であって、
前記発光層は、ｐ型半導体とｎ型半導体とを有することを特徴とする線状発光装置。
【請求項１９】
前記発光層は、ｐ型半導体の媒体の中にｎ型半導体粒子が分散して構成されていることを特徴とする請求項１８に記載の線状発光装置。
【請求項２０】
前記発光層は、ｎ型半導体粒子の集合体で構成され、該粒子間にｐ型半導体が偏析していることを特徴とする請求項１８に記載の線状発光装置。
【請求項２１】
前記ｎ型半導体粒子は、前記ｐ型半導体を介して前記第１及び第２電極と電気的に接合されていることを特徴とする請求項１９に記載の線状発光装置。
【請求項２２】
前記発光層は、長手方向に沿って前記第１及び第２の電極間の電気抵抗値が変化することを特徴とする請求項１８から２１のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２３】
前記発光層は、前記一対の電極との間にわたって設けられた複数の絶縁体によって複数の領域に区切られていることを特徴とする請求項１８から２２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２４】
前記発光層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項１８から２３のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２５】
前記第１又は第２の電極の少なくとも一方の電極と、前記発光層との間に挟まれて設けられ、長手方向に沿って電気抵抗値が変化する電気抵抗調整層をさらに備えることを特徴とする請求項１８から２４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２６】
前記電気抵抗調整層は、長手方向に沿って膜厚が変化することを特徴とする請求項２５に記載の線状発光装置。
【請求項２７】
前記透明電極は、長手方向の両端のうち一方の端部に電源と接続する端子が設けられていることを特徴とする請求項１８から２６のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２８】
前記ｎ型半導体及び前記ｐ型半導体は、それぞれ化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２７のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項２９】
前記ｎ型半導体は、第１２族−第１６族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３０】
前記ｎ型半導体は、第１３族−第１５族間化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３１】
前記ｎ型半導体は、カルコパイライト型化合物半導体であることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３２】
前記ｎ型半導体は、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮのいずれかであることを特徴とする請求項１８から２８のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３３】
前記ｎ型半導体が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記第１の電極又は前記第２の電極のうち、少なくとも一方の電極は、亜鉛を含む材料からなる、請求項１８から３２のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３４】
前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミニウム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項３３に記載の線状発光装置。
【請求項３５】
前記電極の少なくとも一方の電極に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１８から３４のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３６】
前記電極のそれぞれに対向し、且つ、前記発光層からの発光の取出し方向の前方に色変換層をさらに備えることを特徴とする請求項１から３５のいずれか一項に記載の線状発光装置。
【請求項３７】
請求項１から３６のいずれか一項に記載の線状発光装置と、
前記線状発光装置から出力される線状の光を反射させて面状の光とする導光板と、
を備えたことを特徴とする面状光源。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008072520.tif 000030
【図２】
2008072520.tif 000031
【図３】
2008072520.tif 000032
【図４】
2008072520.tif 000033
【図５】
2008072520.tif 000034
【図６】
2008072520.tif 000035
【図７】
2008072520.tif 000036
【図８】
2008072520.tif 000037
【図９】
2008072520.tif 000038
【図１０】
2008072520.tif 000039
【図１１】
2008072520.tif 000040
【図１２】
2008072520.tif 000041
【図１３】
2008072520.tif 000042
【図１４】
2008072520.tif 000043
【図１５】
2008072520.tif 000044
【図１６】
2008072520.tif 000045
【図１７】
2008072520.tif 000046
【図１８】
2008072520.tif 000047
【図１９】
2008072520.tif 000048
【図２０】
2008072520.tif 000049
【図２１】
2008072520.tif 000050
【図２２】
2008072520.tif 000051
【図２３】
2008072520.tif 000052
【図２４】
2008072520.tif 000053
【図２５】
2008072520.tif 000054
【図２６】
2008072520.tif 000055
【図２７】
2008072520.tif 000056
【国際調査報告】
2008072520.tif 000057
2008072520.tif 000058
2008072520.tif 000059
2008072520.tif 000060
2008072520.tif 000061
2008072520.tif 000062
2008072520.tif 000063
2008072520.tif 000064