(57)【要約】  発光素子は、互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１及び第２電極の主面に垂直な方向から挟まれて設けられている発光層と、を備え、前記発光層は、前記発光層の面内に配置された複数の発光体粒子と、前記発光体粒子の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む。
2010035369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１及び第２電極の主面に垂直な方向から挟まれて設けられている発光層と、
を備え、
前記発光層は、
前記発光層の面内に配置された複数の発光体粒子と、
前記発光体粒子の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む、発光素子。
【請求項２】
前記発光体粒子は、長手方向が前記発光層の面に平行となるように配置され、
前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光体粒子の長手方向に垂直な方向の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んでいる、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光体粒子は、六方晶系の結晶構造を有する化合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光体粒子は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１とｃ面に垂直な方向の長さＬ２との間で、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光体粒子のｃ軸方向は、前記発光層の面と略平行であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光層の面に垂直方向の抵抗率が、前記発光体粒子の前記発光層の面に垂直方向の抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項８】
前記絶縁性ガイドは、前記第１若しくは前記第２電極の主面に対して平行な平面部を有し、且つ、前記平面部は、前記電極の主面と少なくとも一部を接していることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記発光体粒子の両側を挟む前記第１の絶縁性ガイドと前記第２の絶縁性ガイドとの間隙が、前記発光体粒子のｍ面のｃ軸と直交する方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第１電極又は前記第２電極と、前記発光体粒子との間に挟まれた正孔輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１電極又は前記第２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１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられている、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、日本国に２００８年９月２５日に出願した特願２００８−２４６０７２号の日本特許出願を優先権主張の基礎とするものであり、この日本特許出願の内容は本願明細書の一部をなすものとしてここに挙げておく。【０００２】
本発明は、平面型表示装置や、通信、照明などに用いられる各種光源として利用可能な発光素子及び該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、多くの種類の平面型表示装置が提案、実用化されている。その中でも、面光源であるエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記）素子は、液晶ディスプレイのバックライトとして、あるいはＥＬ素子自身をアレイ状に配置したマトリクス型の表示装置として、その利用価値に期待が集まっている。例えば、このＥＬ素子を用いたマトリクス型の表示装置は、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。しかしながら、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子では、表示装置としての長期信頼性が不十分であったり、また、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子では、輝度や効率が不十分であるなど、特定の用途に限定された利用に留まっている。【０００４】
一方、高輝度、高効率の光源として実用化されている発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記）も広義のＥＬ素子と言える。ＬＥＤは、近年、高輝度の青色や緑色の発光素子が開発されたことにより、幅広い利用が進んでいる。しかしながら、ＬＥＤは点光源としての実用化がなされたのみで、ディスプレイなどの表示装置への利用は、液晶ディスプレイのバックライト用光源など、限定的なものにすぎない。【０００５】
このようなＬＥＤに用いられる半導体材料として注目されているものに、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体がある。これら第１３族窒化物半導体は、広いバンドギャップを有しており、その組成によって、紫外領域から可視光領域に至る発光が得られる。また、直接遷移型であり、発光材料としては有効なエネルギー帯構造を有していることから、発光効率が高い等の特徴を有する。またさらに、従来、第１３族窒化物半導体は、主にｃ面（（０，０，０，１）面）を主面とするサファイア基板上にエピタキシャル成長させていたが、最近では、ｃ面以外の面方位を有する基板上に形成する研究開発が活発化している（例えば、特許文献１〜３を参照。）。ｃ面上に形成した第１３族窒化物半導体の場合、ｃ面（極性面）を成長面とする結晶が成長し、結晶構造の歪みによって生じる圧電分極や自発分極によって、強い内部電界が形成されてしまう、という問題を有している。ＬＥＤの場合、これが原因となって、発光層に注入される電子と正孔が遠ざけられ、再結合確率が低下する。前述の特許文献１〜３は、これらの問題を解決しようとするものであり、ｃ面以外の面方位を有する基板上に形成することによって、非極性面（ａ面又はｍ面）や半極性面（ｒ面）を成長面とする結晶が成長し、内部電界の影響が排除されて、一層の高効率化が可能となる。【０００６】
しかしながら、第１３族窒化物半導体は、サファイア基板上で成長させたものであっても、格子不整合率が他の半導体デバイスに比べ、約１０００倍悪く、結果として貫通転位密度が５桁程度高い、また、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＶＰＥと略記）により基板上にエピタキシャル成長させた薄膜として作製されている、などの理由において、性能面でも、コスト面でも、大面積の発光素子への適用は困難である。【０００７】
このようなＬＥＤの短所を克服するため、粒子状や柱状の第１３族窒化物半導体を形成する方法が考案されている（例えば、特許文献４参照）。例えば、特許文献４に記載の方法によれば、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶を発光体として用いた直流駆動する発光素子が提案されている。発光体粒子によって発光層を構成する発光素子では、粒子を高温の熱プロセスで作成した後、汎用のガラス基板上に塗布することで、大面積化が容易となる。【０００８】
図９にＧａＮのナノ結晶を利用した発光素子の概略構成図を示す。発光素子１００は、基板１０１の上に、陽極１０２、正孔輸送層１０３、発光層１０４、電子輸送層１０５、陰極１０６が順に積層されて構成されている。また、発光層１０４は、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶１０４ａと絶縁性の充填物質１０４ｂで構成されている。陽極１０２と陰極１０６とは、電源１０７を介して電気的に接続されており、電源１０７に電圧を印加すると、陽極１０２からは正孔が、陰極１０６からは電子が正孔輸送層１０３、電子輸送層１０５にそれぞれ注入される。次いで、発光層１０４内の半導体ナノ結晶１０４ａに正孔と電子とが注入される。その結果、半導体ナノ結晶１０４ａ内で、正孔と電子の再結合が起こり、半導体ナノ結晶に由来する発光が生じる。発光は陽極１０２から発光素子の外部へ取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２９７４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−１６０６５６号公報
【特許文献３】特開２００３−９２４２６号公報
【特許文献４】特開２００７−９５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記提案のようなナノ結晶の場合、分子間力による凝集が生じてしまう、表面積の増大による欠陥生成、極性面及び非極性面を有する結晶粒子が不特定の面方位で充填されてしまい内部電界の影響を受ける、などの理由によって、発光輝度や発光効率は低下し、実用上満足できる水準には至らない。【００１１】
本発明の目的は、高輝度、高効率、且つ容易に面状を形成することが可能な第１３族窒化物半導体を主体とする発光体粒子を用いた直流駆動型発光素子と、その発光素子を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る発光素子は、互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１及び第２電極の主面に垂直な方向から挟まれて設けられている発光層と、
を備え、
前記発光層は、
前記発光層の面内に配置された複数の発光体粒子と、
前記発光体粒子の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む。【００１３】
また、前記発光体粒子は、長手方向が前記発光層の面に平行となるように配置されていてもよい。さらに、前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光体粒子の長手方向に垂直な方向の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んでいてもよい。【００１４】
またさらに、前記発光体粒子は、六方晶系の結晶構造を有する化合物半導体であってもよい。また、前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であってもよい。さらに、前記発光体粒子は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１とｃ面に垂直な方向の長さＬ２との間で、Ｌ１＜Ｌ２であってもよい。前記発光体粒子のｃ軸方向は、前記発光層の面と略平行であってもよい。【００１５】
さらに、前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光層の面に垂直方向の抵抗率が、前記発光体粒子の前記発光層の面に垂直方向の抵抗率よりも大きいものであってもよい。【００１６】
前記絶縁性ガイドは、前記第１若しくは前記第２電極の主面に対して平行な平面部を有し、且つ、前記平面部は、前記電極の主面と少なくとも一部を接していてもよい。さらに、前記発光体粒子の両側を挟む前記第１の絶縁性ガイドと前記第２の絶縁性ガイドとの間隙が、前記発光体粒子のｍ面のｃ軸と直交する方向の幅よりも広いものであってもよい。【００１７】
また、前記第１電極又は前記第２電極と、前記発光体粒子との間に挟まれた正孔輸送層をさらに備えてもよい。さらに、前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。【００１８】
またさらに、前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えてもよい。【００１９】
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする。【００２０】
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高輝度、高効率、且つ、容易に面状を形成することが可能な発光素子及びその発光素子を用いた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る発光体粒子の内部構造を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るガイド部の製造工程を示す断面図である。
【図５ａ】発光体粒子におけるｎ型半導体層を形成する場合のＨＶＰＥ装置の構成を示す概略図である。
【図５ｂ】発光体粒子におけるｐ型半導体層を形成する場合のＨＶＰＥ装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る発光素子の概略斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る表示装置の概略斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る表示装置の概略斜視図である。
【図９】従来の発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態に係る発光素子及び該発光素子を用いた表示装置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いる。
【００２４】
（実施の形態１）
＜ＥＬ素子の概略構成＞
図１は、本実施の形態１の発光素子１０の概略構成を示す発光層１３に垂直な断面図である。この発光素子１０において、発光体粒子１５を含有する発光層１３は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間にそれぞれの電極１２、１６の面に垂直方向から挟持されている。これらを支えるものとして、基板１１が背面電極１２に隣接して設けられている。また、背面電極１２上には絶縁性構造体であるガイド部１４が一定の間隙を隔てて複数設けられ、隣接するガイド部１４の間隙に、面内方向に発光体粒子１５が配設されている。この発光体粒子１５と、発光体粒子１５の両側を面内方向から挟むガイド部１４とによって発光層１３を構成している。背面電極１２と透明電極１６とは、電源１７を介して電気的に接続されている。電源１７から電力が供給されると、背面電極１２と透明電極１６との間に電圧が印加される。その際、背面電極１２から正孔が発光体粒子１５へ注入され、一方の透明電極１６から電子が発光体粒子１５へ注入される。発光体粒子１５内で正孔と電子は再結合して発光する。発光は透明電極１６を透過して発光素子１０の外部に取り出される。本実施の形態においては、電源１７として直流電源を用いている。
【００２５】
この発光素子１０によれば、発光体粒子１５の非極性面に垂直な電流パスによる発光が選択的に行われるように構成したものであり、高輝度、高効率、且つ、容易に面状を形成することができる。
【００２６】
なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、ガイド部１４の基板面と交差する面に反射膜をさらに設ける、発光素子１０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向の前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、発光素子１０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００２７】
以下、発光素子の各構成部材について詳述する。
＜基板＞
基板１１の材料は特に限定されないが、基板１１を用いて発光体粒子中の半導体を成長させる場合は、半導体成長プロセスに耐えうる基板を選択する必要がある。また、他のプロセスで作成した発光体粒子を使用し、基板上に配置して発光素子形成する場合は、耐熱性などは必要としないので、ガラス基板や樹脂基板、フィルム基板などを用いることができる。またさらに、発光層からの発光を取り出す場合には基板１１は光透過性の材料を選択することが望ましい。なお、発光素子としての形を維持できれば、必ずしも基板１１を必要としない。
【００２８】
＜電極＞
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を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、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。透明電極１６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。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯ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１６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。
【００２９】
光を取り出さない側の背面電極１２には、導電性を有しており、且つ基板１１及び発光層１３との密着性に優れたものであればよい。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。また、基板１１として、他元素をドーピングしたＳｉ基板や金属基板などの導電性基板を使用している場合は、電極は必ずしも必要としない。
【００３０】
またさらに、透明電極１６及び背面電極１２は、形成する際に柔軟性を有し、発光体粒子１５の形状に即して不定形に形成したものであってもよい。この場合、前述の導電性材料からなる微粒子を樹脂等に分散したペーストやガラスフリット等を用いることができる。これにより、発光体粒子１５の形状、粒径にバラツキがあっても、電極−発光体粒子間の接点の確度を高めることができる。
【００３１】
＜発光層＞
発光層１３は、面内方向に配置された複数の発光体粒子と、発光体粒子の両側を発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む。
【００３２】
＜発光体粒子＞
発光体粒子１５としては、ウルツ型結晶構造を有する第１３族窒化物半導体結晶を母体材料として用いることができる。例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＸＧａ（１−Ｘ）Ｎ、ＩｎｙＧａ（１−ｙ）Ｎなどが挙げられる。また、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。またさらに、これらの複数の組成が、発光体粒子１５内において、層状構造や傾斜組成構造をなしていてもよい。図３（ａ）〜（ｃ）は、発光体粒子１５の一例について、概略構成を示す斜視図である。発光体粒子１５は、ｎ型核粒子１５ａと、ｐ型成長層１５ｂと、を備え、全部若しくは部分的な層状構造を有している。また、発光体粒子１５は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１よりも、ｃ面に垂直な方向の長さＬ２の方が長いことが好ましい。Ｌ１とＬ２のアスペクト比（Ｌ２／Ｌ１）が大きいと、その形状効果により、発光体粒子１５とガイド部１４との相対的な配置が容易になされる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示す発光体粒子１５は、電流励起型発光を得る上で最小限の構成を示しており、この構成に限られず、適宜変更が可能である。例えば、ｎ型核粒子１５ａとｐ型成長層１５ｂとの間に、前記ｎ型核粒子１５ａ及びｐ型成長層１５ｂよりバンドギャップの狭い半導体層（例えば、ＧａＮに対してＩｎｙＧａ（１−ｙ）Ｎ）をさらに設けて、ダブルへテロ構造にしてもよい。また、ｎ型核粒子１５ａが、内部核とｎ型成長層とで構成されていてもよい。内部核は、ウルツ型結晶成長を促すため、前記成長層と格子定数や熱膨張係数が比較的近く、結晶性のよい方が好ましい。成長層がＧａＮの場合、内部核はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の異種材料や同一材料であるＧａＮを用いることができる。またさらに、前記内部核と前記ｎ型成長層との間に、バッファ層をさらに備えていてもよい。
【００３３】
前記成長層を形成する手段としては、例えば、ＭＯＶＰＥやハライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長させることができる公知の方法を用いることができる。
【００３４】
＜絶縁性構造体（ガイド部）＞
ガイド部１４の材料としては、発光体粒子１５に比べて抵抗率が高い絶縁性材料であって、背面電極１２との密着性に優れたものであればよい。例えば、ＳｉＮＸ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、シルセスキオキサンなどの珪素ポリマー、などを用いることができる。
【００３５】
ガイド部１４の形成手段としては、例えば、フォトリソグラフィ法、インクジェット法、サンドブラスト法、グラビア印刷法等、用いる発光体粒子１５の大きさや、発光領域（画素領域）の大きさ等の要因により、適時選択が可能であるが、好ましくはフォトリソグラフィ法を用いる。図４にガイド部１４の作成手順の一例を示す。
（１）基板上に形成した背面電極１２（Ｍｏなど）の上に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により絶縁膜１４ａ（ＳｉＮＸなど）を成膜する（図４（ａ））。
（２）絶縁膜１４ａ上に、レジストコータによりレジスト膜１４ｂを成膜する。
（３）フォトマスクを用いてパターン露光、現像を行い、レジスト膜１４ｂ上にエッチング用マスクパターンを形成する（図４（ｂ））。
（４）プラズマドライエッチングにより、絶縁膜１４ａをパターニングする（図４（ｃ））。
（５）残ったレジスト膜１４ｂを剥離する。
なお、図１に示す発光素子１０を複数個用いて、２次元配列した発光素子アレイなどにおいて、発光素子（画素）間の隔壁を必要とする際は、上記ガイド部と同一材料により、同時形成してもよい。
【００３６】
＜効果＞
本実施の形態１に係る発光素子では、発光体粒子の非極性面に対して、略垂直に電界を印加することができるため、極性面に垂直な方向に生じる内部電界の影響を排除し、高輝度、高効率の発光素子を実現することができる。さらに、容易に面状に形成できる発光素子を実現することができる。
【００３７】
（実施例１）
以下に実施例１に係る発光素子の製造方法を説明する。
＜発光体粒子の作成方法＞
まず、発光体粒子を作成する方法について説明する。
（ａ）面方位（０，０，０，１）である直径５．０８ｃｍ（２インチ）のサファイア基板を成長用基板として用いた。このサファイア基板上に形成用マスクを介してスパッタリング法を用いて成長用マスクとしてＳｉＯ２膜を５μｍの厚みで形成した。ターゲットにはＳｉＯ２ターゲットを使用し、Ａｒガス雰囲気中で、スパッタリングを行い形成した。成長用マスクの孔部の直径は３μｍであった。
（ｂ）その上に、核としてＡｌＮ膜をスパッタリング法にて形成した。ターゲットにはＡｌターゲットを使用し、Ｎ２ガス雰囲気中でスパッタリングを行い形成した。ＡｌＮはｃ軸方向に成長し厚みは５μｍであった。
（ｃ）成長用マスクと核が形成されている成長用基板を３％フッ酸水溶液に浸漬して、成長用マスクを除去した。
【００３８】
（ｄ）核のみが形成されている成長用基板に対して、ハライド気相成長（ＨＶＰＥ）法を用いて、核の周囲にｎ型半導体層としてのノンドープのＧａＮ層を形成した。以下、図５ａを用いてその詳細を説明する。
１）ガスラインＡ７２にはＨＣｌを流量３ｃｃ／分およびＮ２を流量２５０ｃｃ／分で流し、途中にＧａ金属７５を配設した。ガスラインＢ７３には何も流さず、ガスラインＣ７４にはＮＨ３を流量２５０ｃｃ／分で流した。また炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流した。
２）反応炉７１の温度は１０００℃にして、ｎ型半導体層としてのノンドープのＧａＮ膜を２分間成長させて、２μｍの膜厚で形成した。
【００３９】
（ｅ）核の上にｎ型半導体層（ノンドープＧａＮ層）を形成後、ｐ型半導体層を形成した。これについても図５ｂを用いて説明する。
１）ガスラインＡ７２にはＨＣｌを流量３ｃｃ／分およびＮ２を流量２５０ｃｃ／分で流し、途中にＧａ金属７５を配設した。ガスラインＢ７３にはＭｇＣｌ２粉末７６を配設し、Ｎ２ガスを流量２５０ｃｃ／分で流した。ガスラインＣ７４にはＮＨ３を流量２５０ｃｃ／分で流した。また炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流した。
２）反応炉７１の温度は１０００℃にして、ＭｇドープのＧａＮ膜を２分間成長させて２μｍの膜厚で形成した。
３）反応後は炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流したまま温度を降下させ、７００℃に降下させた時点で温度を１時間保持し、その後に再度炉内温度を降下させた。
以上によってＭｇドープのＧａＮ膜からなるｐ型半導体層を形成した。
（ｆ）その後、機械的振動を与えて、成長用基板から発光体粒子を取り出した。
【００４０】
＜発光素子の製造方法＞
次に、上記の発光体粒子を用いた発光素子の製造方法について説明する。
（ａ）ガラス基板上にＭｏ／Ｃｒによる積層構造の背面電極を形成し、前述の作成手順により、ＳｉＮｘによるストライプ状のガイド部を設けた。隣接するガイド部の間隙を３μｍ、ガイド部の高さを３μｍ、ガイド部の底辺の幅を５μｍとした。
（ｂ）発光体粒子は、絶縁性樹脂とともにペースト化して、背面電極上に滴下した後、ゴムブレードを用いてガイド部の延在方向に平行にスキージした。発光体粒子の並びが欠損した箇所は前述の絶縁性樹脂にて絶縁性を確保している。
（ｃ）上部電極としては、ＩＴＯ電極付ガラス基板を準備し、前述のガラス基板とともに挟持してＥＬ確認用素子を作成した。
このＥＬ確認用素子の電極間に直流電圧を印加して評価したところ、後述する比較例１に比べて１．５倍の輝度を示した。
【００４１】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１に相違する点として、ガイド部を設けず、背面電極上に発光体粒子を散布したのみの状態で、２枚のガラス基板で挟持してＥＬ確認用素子を作成した。
【００４２】
（実施の形態２）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子２０について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態２の発光素子２０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子２０は、図１に示す発光素子１０に比べて、背面電極１２と発光層１３との間に正孔輸送層２１をさらに設けている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子２０の特徴は、正孔輸送層２１によって、発光体粒子１５への正孔注入性を改善している点にある。  
【００４３】
なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、ガイド部１４と正孔輸送層２１との間に反射膜をさらに設ける、発光素子２０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向の前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、発光素子２０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００４４】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層２１としては、ホール移動度の高い有機材料、又は、無機材料が用いられる。正孔輸送層２１の有機材料としては、大きく分けて、低分子系材料と高分子系材料とがある。正孔輸送性を備える低分子系材料としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等のジアミン誘導体が挙げられる。また、これらの構造単位を含む多量体（オリゴマー）であってもよい。これらにはスピロ構造やデンドリマー構造を持つものが挙げられる。またさらに、非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送材料を分子分散させた形態も同様に可能である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４から１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。一方、正孔輸送性を備える高分子系材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。具体的には、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでもよく、これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられる。中でも特に好適な例として、中でもポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。他の具体例としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳやポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。またさらに、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
【００４５】
一方、正孔輸送層２１の無機材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ、Ｃｕ２Ｓ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等があげられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
【００４６】
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、容易に面状に形成することが可能な発光素子を実現することができる。
【００４７】
（実施例２）
実施例２では、実施例１に対して、ガイド部を形成した後、有機正孔輸送材料（テトラフェニルブタジエン系誘導体）を蒸着する点で相違する以外、実施例１と同様の手順でＥＬ確認用素子を作成した。このＥＬ確認用素子の電極間に直流電圧を印加して評価したところ、比較例１に比べて１．６倍の輝度を示した。
【００４８】
（実施の形態３）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態３に係る発光素子３０について、図６を用いて説明する。図６は、この発光素子３０の概略構成を示す斜視図である。この発光素子３０は、画素電極３４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する。図６ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）３５をさらに備える。ＴＦＴ３５には、走査ライン３１と、データライン３２と、電流供給ライン３３とが接続されている。この発光素子３０では、発光は透明な共通電極３６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ３５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ３５を用いることによって、発光素子３０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ３５としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコンＴＦＴ、ペンタセン等の有機材料より構成される有機ＴＦＴ、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってよい。なお、前記構成に限られず、発光素子３０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで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色を色変換若しくはフィルタリングする構造を更に備える、基板１１を透明基板に、画素電極３４を透明電極にして、発光素子３０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００４９】
＜効果＞
本実施の形態３に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、容易に面状に形成することが可能な発光素子を実現できる。
【００５０】
（実施の形態４）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態４に係る表示装置４０について、図７を用いて説明する。図７は、画素電極４４と、共通電極４６とによって画素を構成するアクティブマトリクス型表示装置４０の概略平面図である。このアクティブマトリクス型表示装置４０は、複数個の図６に示した発光素子３０が２次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の走査ライン４１と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のデータライン４２と、第２方向に平行に延在している複数の電流供給ライン４３と、を備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴ（図７では省略）は、走査ライン４１と、データライン４２と電流供給ライン４３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン４１とデータライン４２によって特定される発光素子が１つの画素となる。さらに、このアクティブマトリクス型表示装置４０では、走査ライン４１とデータライン４２により選択された１つの画素に対し、ＴＦＴを介して電流供給ライン４３から電流が供給され、選択した発光素子を駆動し、得られた発光を透明な共通電極４６側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、画素電極４４を透明電極にして、表示装置４０の下方より発光を取り出してもよい。
【００５１】
また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の発光体粒子で色分けして成膜すればよい。あるいは、電極／発光層／電極といった発光ユニットをＲＧＢの色毎に積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は２色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルター及び／又は色変換フィルターを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。例えば、青色の発光層に、青色から緑色へ、青色又は緑色から赤色へ、各々色変換するフィルターをさらに備えることによって、ＲＧＢ表示が可能となる。
【００５２】
＜効果＞
本実施の形態４に係る表示装置によれば、各画素の発光素子を構成する発光層は、発光体粒子の非極性面に対して、略垂直に電界を印加することができるため、極性面に垂直な方向に生じる内部電界の影響を排除し、高輝度、高効率の表示装置を実現することができる。さらに、大画面化が容易な表示装置を実現することができる。
【００５３】
（実施の形態５）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態５に係る表示装置５０について、図８を用いて説明する。図８は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置５０を示す概略斜視図である。このパッシブマトリクス型表示装置５０は、複数個の図１又は図２に示した発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置５０では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、表示装置５０の下方より発光を取り出してもよい。
【００５４】
＜効果＞
本実施の形態５に係る表示装置によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、大画面化が容易な表示装置を実現できる。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る発光素子及び表示装置は、高輝度、高効率の発光が得られる。特にテレビ等のディスプレイデバイスや、通信、照明などに用いられる各種光源として有用である。【００５６】
上述の通り、本発明は好ましい実施の形態により詳細に説明されているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲内において多くの好ましい変形例及び修正例が可能であることは当業者にとって自明なことであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１０  発光素子、１１  基板、１２  背面電極、１３  発光層、
１４  ガイド部、１４ａ  絶縁層、１４ｂ  レジスト膜、
１５  発光体粒子、１５ａ  ｎ型核粒子、１５ｂ  ｐ型成長層、
１６  透明電極、１７  電源、２０  発光素子、２１  正孔輸送層、
３０  発光素子、３１  データライン、３２  走査ライン、
３３  電流供給ライン、３４  画素電極、３５  薄膜トランジスタ、
３６  共通電極、４０  表示装置、４１  走査ライン、
４２  データライン、４３  電源供給ライン、４４  画素電極、
４６  共通電極、５０  表示装置、５１  画素、７１  反応炉、
７２  ガスラインＡ、７３  ガスラインＢ、７４  ガスラインＣ、
７５  Ｇａ金属、７６  ＭｇＣｌ２粉末、７７  基板、１００  発光素子、
１０１  基板、１０２  陽極、１０３  正孔輸送層、１０４  発光層、
１０４ａ  半導体ナノ結晶、１０４ｂ  充填物質、１０５  電子輸送層、
１０６  陰極、１０７  電源
【図１】
2010035369.tif 000003
【図２】
2010035369.tif 000004
【図３】
2010035369.tif 000005
【図４】
2010035369.tif 000006
【図５ａ】
2010035369.tif 000007
【図５ｂ】
2010035369.tif 000008
【図６】
2010035369.tif 000009
【図７】
2010035369.tif 000010
【図８】
2010035369.tif 000011
【図９】
2010035369.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月4日(2011.2.4)
【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】
本願は、日本国に２００８年９月２５日に出願した特願２００８−２４６０７２号の日本特許出願を優先権主張の基礎とするものであり、この日本特許出願の内容は本願明細書の一部をなすものとしてここに挙げておく。
【０００２】
本発明は、平面型表示装置や、通信、照明などに用いられる各種光源として利用可能な発光素子及び該発光素子を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、多くの種類の平面型表示装置が提案、実用化されている。その中でも、面光源であるエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記）素子は、液晶ディスプレイのバックライトとして、あるいはＥＬ素子自身をアレイ状に配置したマトリクス型の表示装置として、その利用価値に期待が集まっている。例えば、このＥＬ素子を用いたマトリクス型の表示装置は、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。しかしながら、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子では、表示装置としての長期信頼性が不十分であったり、また、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子では、輝度や効率が不十分であるなど、特定の用途に限定された利用に留まっている。
【０００４】
一方、高輝度、高効率の光源として実用化されている発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記）も広義のＥＬ素子と言える。ＬＥＤは、近年、高輝度の青色や緑色の発光素子が開発されたことにより、幅広い利用が進んでいる。しかしながら、ＬＥＤは点光源としての実用化がなされたのみで、ディスプレイなどの表示装置への利用は、液晶ディスプレイのバックライト用光源など、限定的なものにすぎない。
【０００５】
このようなＬＥＤに用いられる半導体材料として注目されているものに、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体がある。これら第１３族窒化物半導体は、広いバンドギャップを有しており、その組成によって、紫外領域から可視光領域に至る発光が得られる。また、直接遷移型であり、発光材料としては有効なエネルギー帯構造を有していることから、発光効率が高い等の特徴を有する。またさらに、従来、第１３族窒化物半導体は、主にｃ面（（０，０，０，１）面）を主面とするサファイア基板上にエピタキシャル成長させていたが、最近では、ｃ面以外の面方位を有する基板上に形成する研究開発が活発化している（例えば、特許文献１〜３を参照。）。ｃ面上に形成した第１３族窒化物半導体の場合、ｃ面（極性面）を成長面とする結晶が成長し、結晶構造の歪みによって生じる圧電分極や自発分極によって、強い内部電界が形成されてしまう、という問題を有している。ＬＥＤの場合、これが原因となって、発光層に注入される電子と正孔が遠ざけられ、再結合確率が低下する。前述の特許文献１〜３は、これらの問題を解決しようとするものであり、ｃ面以外の面方位を有する基板上に形成することによって、非極性面（ａ面又はｍ面）や半極性面（ｒ面）を成長面とする結晶が成長し、内部電界の影響が排除されて、一層の高効率化が可能となる。
【０００６】
しかしながら、第１３族窒化物半導体は、サファイア基板上で成長させたものであっても、格子不整合率が他の半導体デバイスに比べ、約１０００倍悪く、結果として貫通転位密度が５桁程度高い、また、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＶＰＥと略記）により基板上にエピタキシャル成長させた薄膜として作製されている、などの理由において、性能面でも、コスト面でも、大面積の発光素子への適用は困難である。
【０００７】
このようなＬＥＤの短所を克服するため、粒子状や柱状の第１３族窒化物半導体を形成する方法が考案されている（例えば、特許文献４参照）。例えば、特許文献４に記載の方法によれば、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶を発光体として用いた直流駆動する発光素子が提案されている。発光体粒子によって発光層を構成する発光素子では、粒子を高温の熱プロセスで作成した後、汎用のガラス基板上に塗布することで、大面積化が容易となる。
【０００８】
図９にＧａＮのナノ結晶を利用した発光素子の概略構成図を示す。発光素子１００は、基板１０１の上に、陽極１０２、正孔輸送層１０３、発光層１０４、電子輸送層１０５、陰極１０６が順に積層されて構成されている。また、発光層１０４は、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶１０４ａと絶縁性の充填物質１０４ｂで構成されている。陽極１０２と陰極１０６とは、電源１０７を介して電気的に接続されており、電源１０７に電圧を印加すると、陽極１０２からは正孔が、陰極１０６からは電子が正孔輸送層１０３、電子輸送層１０５にそれぞれ注入される。次いで、発光層１０４内の半導体ナノ結晶１０４ａに正孔と電子とが注入される。その結果、半導体ナノ結晶１０４ａ内で、正孔と電子の再結合が起こり、半導体ナノ結晶に由来する発光が生じる。発光は陽極１０２から発光素子の外部へ取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２９７４９５号公報
【特許文献２】特開２００１−１６０６５６号公報
【特許文献３】特開２００３−９２４２６号公報
【特許文献４】特開２００７−９５６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記提案のようなナノ結晶の場合、分子間力による凝集が生じてしまう、表面積の増大による欠陥生成、極性面及び非極性面を有する結晶粒子が不特定の面方位で充填されてしまい内部電界の影響を受ける、などの理由によって、発光輝度や発光効率は低下し、実用上満足できる水準には至らない。
【００１１】
本発明の目的は、高輝度、高効率、且つ容易に面状を形成することが可能な第１３族窒化物半導体を主体とする発光体粒子を用いた直流駆動型発光素子と、その発光素子を用いた表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る発光素子は、互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１及び第２電極の主面に垂直な方向から挟まれて設けられている発光層と、
を備え、
前記発光層は、
前記発光層の面内に配置された複数の発光体粒子と、
前記発光体粒子の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む。
【００１３】
また、前記発光体粒子は、長手方向が前記発光層の面に平行となるように配置されていてもよい。さらに、前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光体粒子の長手方向に垂直な方向の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んでいてもよい。
【００１４】
またさらに、前記発光体粒子は、六方晶系の結晶構造を有する化合物半導体であってもよい。また、前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であってもよい。さらに、前記発光体粒子は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１とｃ面に垂直な方向の長さＬ２との間で、Ｌ１＜Ｌ２であってもよい。前記発光体粒子のｃ軸方向は、前記発光層の面と略平行であってもよい。
【００１５】
さらに、前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光層の面に垂直方向の抵抗率が、前記発光体粒子の前記発光層の面に垂直方向の抵抗率よりも大きいものであってもよい。
【００１６】
前記絶縁性ガイドは、前記第１若しくは前記第２電極の主面に対して平行な平面部を有し、且つ、前記平面部は、前記電極の主面と少なくとも一部を接していてもよい。さらに、前記発光体粒子の両側を挟む前記第１の絶縁性ガイドと前記第２の絶縁性ガイドとの間隙が、前記発光体粒子のｍ面のｃ軸と直交する方向の幅よりも広いものであってもよい。
【００１７】
また、前記第１電極又は前記第２電極と、前記発光体粒子との間に挟まれた正孔輸送層をさらに備えてもよい。さらに、前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。
【００１８】
またさらに、前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えてもよい。
【００１９】
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高輝度、高効率、且つ、容易に面状を形成することが可能な発光素子及びその発光素子を用いた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る発光体粒子の内部構造を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係るガイド部の製造工程を示す断面図である。
【図５ａ】発光体粒子におけるｎ型半導体層を形成する場合のＨＶＰＥ装置の構成を示す概略図である。
【図５ｂ】発光体粒子におけるｐ型半導体層を形成する場合のＨＶＰＥ装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る発光素子の概略斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る表示装置の概略斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る表示装置の概略斜視図である。
【図９】従来の発光素子の発光面に垂直な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態に係る発光素子及び該発光素子を用いた表示装置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いる。
【００２４】
（実施の形態１）
＜ＥＬ素子の概略構成＞
図１は、本実施の形態１の発光素子１０の概略構成を示す発光層１３に垂直な断面図である。この発光素子１０において、発光体粒子１５を含有する発光層１３は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間にそれぞれの電極１２、１６の面に垂直方向から挟持されている。これらを支えるものとして、基板１１が背面電極１２に隣接して設けられている。また、背面電極１２上には絶縁性構造体であるガイド部１４が一定の間隙を隔てて複数設けられ、隣接するガイド部１４の間隙に、面内方向に発光体粒子１５が配設されている。この発光体粒子１５と、発光体粒子１５の両側を面内方向から挟むガイド部１４とによって発光層１３を構成している。背面電極１２と透明電極１６とは、電源１７を介して電気的に接続されている。電源１７から電力が供給されると、背面電極１２と透明電極１６との間に電圧が印加される。その際、背面電極１２から正孔が発光体粒子１５へ注入され、一方の透明電極１６から電子が発光体粒子１５へ注入される。発光体粒子１５内で正孔と電子は再結合して発光する。発光は透明電極１６を透過して発光素子１０の外部に取り出される。本実施の形態においては、電源１７として直流電源を用いている。
【００２５】
この発光素子１０によれば、発光体粒子１５の非極性面に垂直な電流パスによる発光が選択的に行われるように構成したものであり、高輝度、高効率、且つ、容易に面状を形成することができる。
【００２６】
なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、ガイド部１４の基板面と交差する面に反射膜をさらに設ける、発光素子１０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向の前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、発光素子１０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００２７】
以下、発光素子の各構成部材について詳述する。
＜基板＞
基板１１の材料は特に限定されないが、基板１１を用いて発光体粒子中の半導体を成長させる場合は、半導体成長プロセスに耐えうる基板を選択する必要がある。また、他のプロセスで作成した発光体粒子を使用し、基板上に配置して発光素子形成する場合は、耐熱性などは必要としないので、ガラス基板や樹脂基板、フィルム基板などを用いることができる。またさらに、発光層からの発光を取り出す場合には基板１１は光透過性の材料を選択することが望ましい。なお、発光素子としての形を維持できれば、必ずしも基板１１を必要としない。
【００２８】
＜電極＞
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を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、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。透明電極１６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。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯ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１６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。
【００２９】
光を取り出さない側の背面電極１２には、導電性を有しており、且つ基板１１及び発光層１３との密着性に優れたものであればよい。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。また、基板１１として、他元素をドーピングしたＳｉ基板や金属基板などの導電性基板を使用している場合は、電極は必ずしも必要としない。
【００３０】
またさらに、透明電極１６及び背面電極１２は、形成する際に柔軟性を有し、発光体粒子１５の形状に即して不定形に形成したものであってもよい。この場合、前述の導電性材料からなる微粒子を樹脂等に分散したペーストやガラスフリット等を用いることができる。これにより、発光体粒子１５の形状、粒径にバラツキがあっても、電極−発光体粒子間の接点の確度を高めることができる。
【００３１】
＜発光層＞
発光層１３は、面内方向に配置された複数の発光体粒子と、発光体粒子の両側を発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む。
【００３２】
＜発光体粒子＞
発光体粒子１５としては、ウルツ型結晶構造を有する第１３族窒化物半導体結晶を母体材料として用いることができる。例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＸＧａ（１−Ｘ）Ｎ、ＩｎｙＧａ（１−ｙ）Ｎなどが挙げられる。また、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。またさらに、これらの複数の組成が、発光体粒子１５内において、層状構造や傾斜組成構造をなしていてもよい。図３（ａ）〜（ｃ）は、発光体粒子１５の一例について、概略構成を示す斜視図である。発光体粒子１５は、ｎ型核粒子１５ａと、ｐ型成長層１５ｂと、を備え、全部若しくは部分的な層状構造を有している。また、発光体粒子１５は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１よりも、ｃ面に垂直な方向の長さＬ２の方が長いことが好ましい。Ｌ１とＬ２のアスペクト比（Ｌ２／Ｌ１）が大きいと、その形状効果により、発光体粒子１５とガイド部１４との相対的な配置が容易になされる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示す発光体粒子１５は、電流励起型発光を得る上で最小限の構成を示しており、この構成に限られず、適宜変更が可能である。例えば、ｎ型核粒子１５ａとｐ型成長層１５ｂとの間に、前記ｎ型核粒子１５ａ及びｐ型成長層１５ｂよりバンドギャップの狭い半導体層（例えば、ＧａＮに対してＩｎｙＧａ（１−ｙ）Ｎ）をさらに設けて、ダブルへテロ構造にしてもよい。また、ｎ型核粒子１５ａが、内部核とｎ型成長層とで構成されていてもよい。内部核は、ウルツ型結晶成長を促すため、前記成長層と格子定数や熱膨張係数が比較的近く、結晶性のよい方が好ましい。成長層がＧａＮの場合、内部核はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等の異種材料や同一材料であるＧａＮを用いることができる。またさらに、前記内部核と前記ｎ型成長層との間に、バッファ層をさらに備えていてもよい。
【００３３】
前記成長層を形成する手段としては、例えば、ＭＯＶＰＥやハライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長させることができる公知の方法を用いることができる。
【００３４】
＜絶縁性構造体（ガイド部）＞
ガイド部１４の材料としては、発光体粒子１５に比べて抵抗率が高い絶縁性材料であって、背面電極１２との密着性に優れたものであればよい。例えば、ＳｉＮＸ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、シルセスキオキサンなどの珪素ポリマー、などを用いることができる。
【００３５】
ガイド部１４の形成手段としては、例えば、フォトリソグラフィ法、インクジェット法、サンドブラスト法、グラビア印刷法等、用いる発光体粒子１５の大きさや、発光領域（画素領域）の大きさ等の要因により、適時選択が可能であるが、好ましくはフォトリソグラフィ法を用いる。図４にガイド部１４の作成手順の一例を示す。
（１）基板上に形成した背面電極１２（Ｍｏなど）の上に、化学気相成長法（ＣＶＤ）により絶縁膜１４ａ（ＳｉＮＸなど）を成膜する（図４（ａ））。
（２）絶縁膜１４ａ上に、レジストコータによりレジスト膜１４ｂを成膜する。
（３）フォトマスクを用いてパターン露光、現像を行い、レジスト膜１４ｂ上にエッチング用マスクパターンを形成する（図４（ｂ））。
（４）プラズマドライエッチングにより、絶縁膜１４ａをパターニングする（図４（ｃ））。
（５）残ったレジスト膜１４ｂを剥離する。
なお、図１に示す発光素子１０を複数個用いて、２次元配列した発光素子アレイなどにおいて、発光素子（画素）間の隔壁を必要とする際は、上記ガイド部と同一材料により、同時形成してもよい。
【００３６】
＜効果＞
本実施の形態１に係る発光素子では、発光体粒子の非極性面に対して、略垂直に電界を印加することができるため、極性面に垂直な方向に生じる内部電界の影響を排除し、高輝度、高効率の発光素子を実現することができる。さらに、容易に面状に形成できる発光素子を実現することができる。
【００３７】
（実施例１）
以下に実施例１に係る発光素子の製造方法を説明する。
＜発光体粒子の作成方法＞
まず、発光体粒子を作成する方法について説明する。
（ａ）面方位（０，０，０，１）である直径５．０８ｃｍ（２インチ）のサファイア基板を成長用基板として用いた。このサファイア基板上に形成用マスクを介してスパッタリング法を用いて成長用マスクとしてＳｉＯ２膜を５μｍの厚みで形成した。ターゲットにはＳｉＯ２ターゲットを使用し、Ａｒガス雰囲気中で、スパッタリングを行い形成した。成長用マスクの孔部の直径は３μｍであった。
（ｂ）その上に、核としてＡｌＮ膜をスパッタリング法にて形成した。ターゲットにはＡｌターゲットを使用し、Ｎ２ガス雰囲気中でスパッタリングを行い形成した。ＡｌＮはｃ軸方向に成長し厚みは５μｍであった。
（ｃ）成長用マスクと核が形成されている成長用基板を３％フッ酸水溶液に浸漬して、成長用マスクを除去した。
【００３８】
（ｄ）核のみが形成されている成長用基板に対して、ハライド気相成長（ＨＶＰＥ）法を用いて、核の周囲にｎ型半導体層としてのノンドープのＧａＮ層を形成した。以下、図５ａを用いてその詳細を説明する。
１）ガスラインＡ７２にはＨＣｌを流量３ｃｃ／分およびＮ２を流量２５０ｃｃ／分で流し、途中にＧａ金属７５を配設した。ガスラインＢ７３には何も流さず、ガスラインＣ７４にはＮＨ３を流量２５０ｃｃ／分で流した。また炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流した。
２）反応炉７１の温度は１０００℃にして、ｎ型半導体層としてのノンドープのＧａＮ膜を２分間成長させて、２μｍの膜厚で形成した。
【００３９】
（ｅ）核の上にｎ型半導体層（ノンドープＧａＮ層）を形成後、ｐ型半導体層を形成した。これについても図５ｂを用いて説明する。
１）ガスラインＡ７２にはＨＣｌを流量３ｃｃ／分およびＮ２を流量２５０ｃｃ／分で流し、途中にＧａ金属７５を配設した。ガスラインＢ７３にはＭｇＣｌ２粉末７６を配設し、Ｎ２ガスを流量２５０ｃｃ／分で流した。ガスラインＣ７４にはＮＨ３を流量２５０ｃｃ／分で流した。また炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流した。
２）反応炉７１の温度は１０００℃にして、ＭｇドープのＧａＮ膜を２分間成長させて２μｍの膜厚で形成した。
３）反応後は炉内全体にＮ２を流量３０００ｃｃ／分で流したまま温度を降下させ、７００℃に降下させた時点で温度を１時間保持し、その後に再度炉内温度を降下させた。
以上によってＭｇドープのＧａＮ膜からなるｐ型半導体層を形成した。
（ｆ）その後、機械的振動を与えて、成長用基板から発光体粒子を取り出した。
【００４０】
＜発光素子の製造方法＞
次に、上記の発光体粒子を用いた発光素子の製造方法について説明する。
（ａ）ガラス基板上にＭｏ／Ｃｒによる積層構造の背面電極を形成し、前述の作成手順により、ＳｉＮｘによるストライプ状のガイド部を設けた。隣接するガイド部の間隙を３μｍ、ガイド部の高さを３μｍ、ガイド部の底辺の幅を５μｍとした。
（ｂ）発光体粒子は、絶縁性樹脂とともにペースト化して、背面電極上に滴下した後、ゴムブレードを用いてガイド部の延在方向に平行にスキージした。発光体粒子の並びが欠損した箇所は前述の絶縁性樹脂にて絶縁性を確保している。
（ｃ）上部電極としては、ＩＴＯ電極付ガラス基板を準備し、前述のガラス基板とともに挟持してＥＬ確認用素子を作成した。
このＥＬ確認用素子の電極間に直流電圧を印加して評価したところ、後述する比較例１に比べて１．５倍の輝度を示した。
【００４１】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１に相違する点として、ガイド部を設けず、背面電極上に発光体粒子を散布したのみの状態で、２枚のガラス基板で挟持してＥＬ確認用素子を作成した。
【００４２】
（実施の形態２）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子２０について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態２の発光素子２０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子２０は、図１に示す発光素子１０に比べて、背面電極１２と発光層１３との間に正孔輸送層２１をさらに設けている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子２０の特徴は、正孔輸送層２１によって、発光体粒子１５への正孔注入性を改善している点にある。  
【００４３】
なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、ガイド部１４と正孔輸送層２１との間に反射膜をさらに設ける、発光素子２０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向の前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、発光素子２０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００４４】
＜正孔輸送層＞
正孔輸送層２１としては、ホール移動度の高い有機材料、又は、無機材料が用いられる。正孔輸送層２１の有機材料としては、大きく分けて、低分子系材料と高分子系材料とがある。正孔輸送性を備える低分子系材料としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等のジアミン誘導体が挙げられる。また、これらの構造単位を含む多量体（オリゴマー）であってもよい。これらにはスピロ構造やデンドリマー構造を持つものが挙げられる。またさらに、非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送材料を分子分散させた形態も同様に可能である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４から１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。一方、正孔輸送性を備える高分子系材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。具体的には、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでもよく、これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられる。中でも特に好適な例として、中でもポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。他の具体例としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳやポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。またさらに、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
【００４５】
一方、正孔輸送層２１の無機材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ、Ｃｕ２Ｓ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等があげられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
【００４６】
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、容易に面状に形成することが可能な発光素子を実現することができる。
【００４７】
（実施例２）
実施例２では、実施例１に対して、ガイド部を形成した後、有機正孔輸送材料（テトラフェニルブタジエン系誘導体）を蒸着する点で相違する以外、実施例１と同様の手順でＥＬ確認用素子を作成した。このＥＬ確認用素子の電極間に直流電圧を印加して評価したところ、比較例１に比べて１．６倍の輝度を示した。
【００４８】
（実施の形態３）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態３に係る発光素子３０について、図６を用いて説明する。図６は、この発光素子３０の概略構成を示す斜視図である。この発光素子３０は、画素電極３４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記する。図６ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）３５をさらに備える。ＴＦＴ３５には、走査ライン３１と、データライン３２と、電流供給ライン３３とが接続されている。この発光素子３０では、発光は透明な共通電極３６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ３５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ３５を用いることによって、発光素子３０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ３５としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコンＴＦＴ、ペンタセン等の有機材料より構成される有機ＴＦＴ、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってよい。なお、前記構成に限られず、発光素子３０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで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色を色変換若しくはフィルタリングする構造を更に備える、基板１１を透明基板に、画素電極３４を透明電極にして、発光素子３０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。
【００４９】
＜効果＞
本実施の形態３に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、容易に面状に形成することが可能な発光素子を実現できる。
【００５０】
（実施の形態４）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態４に係る表示装置４０について、図７を用いて説明する。図７は、画素電極４４と、共通電極４６とによって画素を構成するアクティブマトリクス型表示装置４０の概略平面図である。このアクティブマトリクス型表示装置４０は、複数個の図６に示した発光素子３０が２次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の走査ライン４１と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のデータライン４２と、第２方向に平行に延在している複数の電流供給ライン４３と、を備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴ（図７では省略）は、走査ライン４１と、データライン４２と電流供給ライン４３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン４１とデータライン４２によって特定される発光素子が１つの画素となる。さらに、このアクティブマトリクス型表示装置４０では、走査ライン４１とデータライン４２により選択された１つの画素に対し、ＴＦＴを介して電流供給ライン４３から電流が供給され、選択した発光素子を駆動し、得られた発光を透明な共通電極４６側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、画素電極４４を透明電極にして、表示装置４０の下方より発光を取り出してもよい。
【００５１】
また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の発光体粒子で色分けして成膜すればよい。あるいは、電極／発光層／電極といった発光ユニットをＲＧＢの色毎に積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は２色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルター及び／又は色変換フィルターを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。例えば、青色の発光層に、青色から緑色へ、青色又は緑色から赤色へ、各々色変換するフィルターをさらに備えることによって、ＲＧＢ表示が可能となる。
【００５２】
＜効果＞
本実施の形態４に係る表示装置によれば、各画素の発光素子を構成する発光層は、発光体粒子の非極性面に対して、略垂直に電界を印加することができるため、極性面に垂直な方向に生じる内部電界の影響を排除し、高輝度、高効率の表示装置を実現することができる。さらに、大画面化が容易な表示装置を実現することができる。
【００５３】
（実施の形態５）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態５に係る表示装置５０について、図８を用いて説明する。図８は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置５０を示す概略斜視図である。このパッシブマトリクス型表示装置５０は、複数個の図１又は図２に示した発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置５０では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、背面電極１２を透明電極にして、表示装置５０の下方より発光を取り出してもよい。
【００５４】
＜効果＞
本実施の形態５に係る表示装置によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高輝度、高効率であって、且つ、大画面化が容易な表示装置を実現できる。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る発光素子及び表示装置は、高輝度、高効率の発光が得られる。特にテレビ等のディスプレイデバイスや、通信、照明などに用いられる各種光源として有用である。
【００５６】
上述の通り、本発明は好ましい実施の形態により詳細に説明されているが、本発明はこれらに限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲内において多くの好ましい変形例及び修正例が可能であることは当業者にとって自明なことであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１０  発光素子、１１  基板、１２  背面電極、１３  発光層、
１４  ガイド部、１４ａ  絶縁層、１４ｂ  レジスト膜、
１５  発光体粒子、１５ａ  ｎ型核粒子、１５ｂ  ｐ型成長層、
１６  透明電極、１７  電源、２０  発光素子、２１  正孔輸送層、
３０  発光素子、３１  データライン、３２  走査ライン、
３３  電流供給ライン、３４  画素電極、３５  薄膜トランジスタ、
３６  共通電極、４０  表示装置、４１  走査ライン、
４２  データライン、４３  電源供給ライン、４４  画素電極、
４６  共通電極、５０  表示装置、５１  画素、７１  反応炉、
７２  ガスラインＡ、７３  ガスラインＢ、７４  ガスラインＣ、
７５  Ｇａ金属、７６  ＭｇＣｌ２粉末、７７  基板、１００  発光素子、
１０１  基板、１０２  陽極、１０３  正孔輸送層、１０４  発光層、
１０４ａ  半導体ナノ結晶、１０４ｂ  充填物質、１０５  電子輸送層、
１０６  陰極、１０７  電源
【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】
互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に、前記第１及び第２電極の主面に垂直な方向から挟まれて設けられている発光層と、
を備え、
前記発光層は、
前記発光層の面内に配置された複数の発光体粒子と、
前記発光体粒子の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んで設けられた第１及び第２の絶縁性ガイドと、を含む、発光素子。
【請求項２】
前記発光体粒子は、長手方向が前記発光層の面に平行となるように配置され、
前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光体粒子の長手方向に垂直な方向の両側を前記発光層の面に平行な方向から挟んでいる、請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記発光体粒子は、六方晶系の結晶構造を有する化合物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項５】
前記発光体粒子は、ｃ面に平行な方向の長さＬ１とｃ面に垂直な方向の長さＬ２との間で、Ｌ１＜Ｌ２であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項６】
前記発光体粒子のｃ軸方向は、前記発光層の面と略平行であることを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１及び第２の絶縁性ガイドは、前記発光層の面に垂直方向の抵抗率が、前記発光体粒子の前記発光層の面に垂直方向の抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の発光素子。
【請求項８】
前記絶縁性ガイドは、前記第１若しくは前記第２電極の主面に対して平行な平面部を有し、且つ、前記平面部は、前記電極の主面と少なくとも一部を接していることを特徴とする請求項７に記載の発光素子。
【請求項９】
前記発光体粒子の両側を挟む前記第１の絶縁性ガイドと前記第２の絶縁性ガイドとの間隙が、前記発光体粒子のｍ面のｃ軸と直交する方向の幅よりも広いことを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記第１電極又は前記第２電極と、前記発光体粒子との間に挟まれた正孔輸送層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項１１】
前記第１電極又は前記第２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１に記載の発光素子。
【請求項１２】
前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられている、表示装置。
【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】
2010035369.tif 000013
【図２】
2010035369.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
2010035369.tif 000017
【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2010035369.tif 000024
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