(57)【要約】【課題】  十分な発光輝度が得られると共に、２５６階調制御が可能な発光素子を提供する。【解決手段】  発光素子は、発光性無機材料を含む発光体層と、前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２誘電体層と、前記第１及び第２誘電体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２電極とを備え、前記第１及び第２誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界が２０ｋＶ／ｃｍ以上である。【選択図】      図１
2005026224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２誘電体層と、
前記第１及び第２誘電体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２電極と
を備え、
前記第１及び第２誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界が２０ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層の一方の面側に設けられた誘電体層と、
前記発光体層と前記誘電体層とを面に垂直な方向から挟む第１及び第２電極と
を備え、
前記誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界が２０ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
前記第１電極又は第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又は２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記第１電極と前記第２電極との間に印加する交流電圧を制御する制御部をさらに備え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発光素子。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイと、
前記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第１電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第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第２電極と
を備え、
一組の前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動することを特徴とする表示デバイス。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイと、前記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第１電極と、前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第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第２電極とを備え、一組の前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動する表示デバイスの制御方法であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に正負交互のパルスを印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
前の走査時に印加したパルスのパルス高さに応じて、次の走査時に印加するパルスのパルス高さを制御するステップと
を含むことを特徴とする表示デバイスの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光性無機材料を用いた発光素子及び該発光素子を用いた表示デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイとして、液晶パネル、プラズマディスプレイ等とともに注目を集めている表示デバイスとして、エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬと称する）素子を用いた表示デバイスがある。このＥＬ素子には、発光体に無機化合物を使用する無機ＥＬ素子と、発光体に有機化合物を使用する有機ＥＬ素子がある。ＥＬ素子は、高速応答性、高コントラスト、耐振性等の特徴を有する。このＥＬ素子は、その内部に気体部が無いため高圧下や低圧下での使用できる。有機ＥＬ素子では、駆動電圧が低いため薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス方式での駆動によって一定の階調性を発現することができるが、その一方、素子が湿度等の影響を受けやすく寿命が短い。また、無機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して、発光体が無機材料であるため、作製が容易であって、長寿命で、振動に強く、交流電源で使用できる等の特徴がある。その一方、無機ＥＬ素子では発光に要する電圧が高いため、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用したアクティブマトリックス方式での駆動は困難である。そのため、無機ＥＬ素子は、パッシブマトリックス方式で駆動される。パッシブマトリックス駆動では、第１の方向に平行に延在する複数の走査電極と、第１の方向と直交する第２の方向に平行に延在する複数のデータ電極とが設けられ、一組の走査電極とデータ電極との間に交流電圧を印加して一つの発光素子が駆動される。発光素子は、互いに交差している走査電極とデータ電極によって挟まれている。このパッシブマトリックス駆動では、走査線の数が増加すると、表示デバイス全体として発光量が少なくなることが課題である。
【０００３】
特公昭５４−８０８０号公報（特許文献１）に記載の技術によれば、発光層にＺｎＳを主体とし、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｔｂ，Ｅｕ，Ｔｍ，Ｙｂ等をドープすることによって、発光輝度の向上がはかられピーク輝度が向上したが、平均輝度は４００ｃｄ／ｍ２未満であり、階調も２５６に満たないので、ＴＶ等の表示デバイスとしては実現できない。
【０００４】
【特許文献１】特公昭５４−８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光素子をテレビ等の表示デバイスとして使用する場合は、発光素子として輝度が４００ｃｄ／ｍ２以上でないと液晶パネルよりも暗い画面となる。このため発光素子としては、輝度として４００ｃｄ／ｍ２以上を必要とされている。
【０００６】
また、発光素子をテレビ等の表示デバイスとして使用する場合は、２５６以上の階調が必要とされている。従来、発光体に無機化合物を用いた無機ＥＬ素子を用いたパッシブマトリックス駆動の表示デバイスでは、図４の従来例の曲線（破線）に示すように印加電圧に対して輝度が急峻に変化する。このときのしきい電圧と最大ピーク輝度を得る電圧との差は僅かであり、外部電界の制御によって輝度の階調制御を行うことは困難若しくは不可能であったため、テレビ等の表示デバイスとして実用化することができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、十分な発光輝度が得られると共に、２５６階調制御が可能な発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る発光素子は、発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２誘電体層と、
前記第１及び第２誘電体層を面に垂直な方向から挟む第１及び第２電極と
を備え、
前記第１及び第２誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界が２０ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【０００９】
また、発光性無機材料を含む発光体層と、
前記発光体層の一方の面側に設けられた誘電体層と、
前記発光体層と前記誘電体層とを面に垂直な方向から挟む第１及び第２電極と
を備え、
前記誘電体層は、少なくとも一部の残留分極量が３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界が２０ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
この発光素子は発光性無機材料を用いた無機ＥＬ素子である。この無機ＥＬ素子では、発光体層の両側若しくは片側に強誘電体材料からなる強誘電体層を形成している。本発明者は、今回、発光体層に外部電界を与えるとそれに応じて発光するが、発光体層の両側若しくは片側に、特定の強誘電体層を設ける構成にすると、外部からの電界を与えないある程度の時間も強誘電体の残留分極によって発光体を発光させることができることを知見した。これによって、点灯時間が長く発光量が多い高輝度の優れた発光素子を得ることができる。
【００１１】
また、この発光素子は、前記第１電極又は第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えていてもよい。また、前記第１電極と前記第２電極との間に印加する交流電圧を制御する制御部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
本発明に係る表示デバイスは、上記の複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイと、
前記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第１電極と、
前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第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第２電極と
を備え、
一組の前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る表示デバイスの制御方法は、上記複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイと、前記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第１電極と、前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第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第２電極とを備え、一組の前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加して少なくとも一つの発光素子を駆動する表示デバイスの制御方法であって、
前記第１電極と前記第２電極との間に正負交互の外部電界を印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
前の走査時に印加した電界の大きさと上記強誘電体層を構成する強誘電体のヒステリシス特性に応じて、次の走査時に印加する電界の大きさを制御するステップと
を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る発光素子の各構成部材について説明する。
この発光素子は、支持体基板上に固定してもよい。この支持体基板としては、電気絶縁性が高い材料を用いる。支持体基板側から発光素子の光を取り出す場合には、可視領域での光の透過性が高い材料からなる支持体基板を用いる。発光素子の作製工程において支持体基板の温度が数百℃に達する場合は、軟化点が高く耐熱性に優れ、熱膨張係数が積層する膜と同程度である材料を用いる。このような支持体基板としてはガラス、セラミックス、シリコンウエハなどが使用できるが、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、無アルカリガラスを用いてもよい。また、ガラス表面に発光素子へのアルカリイオンのイオンバリア層としてアルミナ等をコートしてもよい。
【００１５】
電極には、電気伝導性が高く、絶縁層と密着性がよく、高い電界によるイオンのマイグレーションがなく、絶縁破壊時に蒸発等の物理変化により対向する電極間を短絡状態にしない材料を用いる。この電極としては、アルミニウム、モリブテン、タングステン等を用いることができる。発光素子の光を取り出す側の電極は、上述の電極の性能に加えて、可視領域で透明性の高い材料を用いればよく、当電極として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、ＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２の他、可視領域の光の透明性を保つ目的で極薄く成膜したＭｇとＡｇの合金などを主体とした電極を用いることができる。
【００１６】
誘電体は、高い電界を加えるため発光素子が破壊されないように電気絶縁性が高く、誘電率の高いものが好ましい。また、発光素子が破壊されないようにピンホールや欠陥が少ないことが好ましい。さらに、発光体層や電極と積層するために密着性がよいことが好ましい。またさらに、ディスプレイ用として膜厚や膜質が均一で広い面積にわたって作製しやすいことが好ましい。また、発光素子作製時に高温プロセスを要する場合は耐熱性が高いことが好ましい。さらに、発光素子の光を取り出すために可視領域を透過する材料を用いられる。絶縁破壊が発光素子全体に広がらない非伝播型である誘電体が望ましい。この誘電体としては、強誘電体を主体とする誘電体が使用できる。強誘電体としては、タンタル酸バリウム、酸化イットリウム、チタン酸バリウム、酸化タンタル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウムなどを主体とする誘電体を使用できる。なお、残留分極量Ｐｒが大きく、且つ、抗電界Ｅｃが大きいほど点灯時間が長く、発光量が多い発光素子を得ることができる。強誘電体は、スパッタリング、ＥＢ蒸着、ＣＶＤ、スクリーン印刷、スピンコート、等により成膜することができ、この膜は強誘電体特性のＰｒ、Ｅｃを調整する目的で熱処理しても構わない。発光素子より発光した光を効率よく取り出す目的で、膜の表面を滑らかにするために研磨を行ってもよく、膜の上に平滑膜を設けてもよい。強誘電体の膜厚は強誘電体のＰｒとＥｃ等から調整すればよい。
【００１７】
次に、上記強誘電体層の特性について図３を用いて説明する。図３は、強誘電体層の分極量Ｐと強誘電体層への印加電界Ｅとのヒステリシス特性を示す図である。強誘電体層は、その両面に電位をかけ、所定の電界を印加することによって、強誘電体層内の各電気双極子の方位が電界方向に配向されて、強誘電体層全体としての分極を示す。特に、強誘電体では低い印加電界であっても大きな分極量を示し、飽和にいたる（状態Ｂ）。一方、印加電界をゼロにした後も分極状態が維持され（状態Ｃ）、この時の分極量を残留分極量Ｐｒという。さらに逆向きの電界を印加していくと所定の電界（−Ｅｃ）で分極量はゼロになる。このときの電界値の大きさを抗電界Ｅｃという。なお、さらに逆向きの電界を印加すると、逆向きの分極が飽和し（状態Ｅ）、印加電界をゼロにしても逆向きの残留分極量が残る（状態Ｆ）。
【００１８】
本発明者は、残留分極量が大きく、抗電界が大きい強誘電体を図１に示す誘電体層３または／かつ５に用いることにより高輝度の発光素子及び表示デバイスが得られることを知見した。つまり、強誘電体のヒステリシス（図３）において、残留分極量が大きいほど強誘電体に蓄積された分極が大きいので発光素子は明るく光り、かつ抗電界が大きいほど強誘電体の自発分極がホールドされ維持される時間が長いので発光が持続することを知見した。
【００１９】
ここで、発光素子の輝度と強誘電体の残留分極量と抗電界について詳細に説明する。図５は、発光素子に外部電界としてパルスＶを印加したときの電流ｉと発光輝度の時間変化の関係を表した図である。図の横軸は時間である。”ａ”は従来の発光素子の発光輝度の時間変化であり、”ｂ”は本発明の発光素子の発光輝度の時間変化である。なお、ここでは外部電界としてパルスＶを印加したが、パルスに限らない。従来の発光素子ａはパルス等の外部電界を印加すると、１ｍｓ程度の時間しか発光が持続しないので輝度が低く暗いものであった。一方、本発明に係る発光素子は、強誘電体に蓄積される分極量が大きく、かつ分極は持続されるため、発光の持続時間は従来の５倍以上長く高輝度な発光素子が得られた。
【００２０】
さらに、図６を用いて、発光輝度と強誘電体の抗電界Ｅｃと残留分極量Ｐｒとの関係について説明する。図６は、Ｅｃ値とＰｒ値が異なる強誘電体を用いて作製した発光素子に同一の外部電界を印加したときの発光輝度を測定した結果を示す図である。Ｅｃが同値でありＰｒが異なる複数の発光素子を比較した場合、Ｐｒ値が高い程輝度も高いが、Ｐｒ値が３μＣ/ｃｍ２未満の発光素子の輝度は殆ど同じ値であった。一方、Ｐｒ値が３μＣ/ｃｍ２以上の発光素子の輝度はＰｒ値が高い程高い輝度が得られた。Ｐｒが同値でありＥｃが異なる複数の発光素子を比較した場合、Ｅｃ値が高い程高い輝度が得られた。ＴＶ等の表示デバイスに使用するために必要な画素の明るさは、４００ｃｄ／ｍ２以上であるため、４００ｃｄ／ｍ２以上の発光素子を得るためには、図６よりＰｒが３μＣ/ｃｍ２以上かつＥｃが２０ｋＶ／ｃｍ以上の強誘電体を発光素子の誘電体に用いればよいことがわかる。
【００２１】
このような発光素子における外部印加電圧と発光輝度との関係を図４に示す。本発明の発光素子（図中、実線で示す）では、従来の発光素子（図中、破線で示す）と比較して輝度が高い。つまり、残留分極量Ｐｒが３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ抗電界Ｅｃが２０ｋＶ／ｃｍ以上の強誘電体を用いることによって、誘電体層に蓄積される分極量が大きくなり、発光体層への実効的な電界強度が大きくなって、発光開始電圧がやや低下する上、強誘電体の分極の持続によって発光の持続時間が延びるために、輝度の高い発光素子を得ることができる。即ち、より明るい表示デバイスを得るためには、強誘電体の残留分極量Ｐｒと抗電界Ｅｃをより大きくすることが好ましい。また、図４に示した通り、輝度と外部印加電圧との曲線の傾きもなだらかになる。そこで、本発明者は、以下に示す制御方法を用いることにより、外部印加電圧によって、発光素子の輝度を２５６階調で制御できることを知見した。
【００２２】
この表示デバイスの制御方法は、複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイと、前記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第１電極と、前記発光素子アレイの面に平行であって、前記第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第２電極とを備え、一組の前記第１電極と前記第２電極との間に交流電圧を印加して一つの発光素子を駆動する表示デバイスの制御方法である。この表示デバイスとしては、図２に示されている上記表示デバイスを用いるのが好ましい。この表示デバイスの制御方法は、
（ａ）第１電極と第２電極との間に正負交互の外部電界を印加することによって各発光素子を駆動して、前記発光素子アレイの全体にわたって走査するステップと、
（ｂ）前の走査時に印加した電界の大きさと、次の走査時に印加する電界の大きさを入力情報として、予め準備した変換テーブルにより、次の走査時に印加する電界の大きさを決定して、輝度を制御するステップと
を含んでいる。前記変換テーブルは、強誘電体のヒステリシス特性による残留分極量を考慮して作成されたものである。また、発光体層の両面に強誘電体層を設けた２重絶縁構造の発光素子の場合、発光時に電界によって誘電体層との界面近傍から放出された電子が発光体層に注入され、他方の誘電体層界面に到達した際、界面の深いトラップに捕獲され、残留電荷を形成する（分極効果と呼ばれる）。そのため、強誘電体のヒステリシス特性に伴う残留分極量と発光に伴う残留電荷の両方を考慮した変換テーブルを作成することによって、より高精度な階調制御が可能になる。これにより、印加する外部電界により２５６階調の制御が可能となった。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る発光素子によれば、残留分極量Ｐｒが３μＣ／ｃｍ２以上であって、且つ、抗電界Ｅｃが２０ｋＶ／ｃｍ以上の強誘電体を用いることによって、発光時間が長くなるので４００ｃｄ／ｍ２以上の発光輝度を得ることができると同時に、強誘電体のヒステリシス特性や分極効果を考慮した変換テーブルを用いて、次の走査時に印加する電界の大きさを制御する制御方法を用いることにより、外部印加電圧によって、発光素子の輝度を２５６階調で制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態に係る発光素子について添付図面を用いて以下に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施の形態により限定されるものではない。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。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光素子について、図１を用いて説明する。図１は、この発光素子１０の素子構造を示す概略図である。この発光素子１０は、発光体として発光性無機材料を用いた無機ＥＬ素子である。この発光素子１０は、発光体層４を２層の第１及び第２強誘電体層３、５で挟み、さらに該誘電体層３、５を２つの第１及び第２電極２、６の間に挟んでいる。各層の積層関係の観点から説明すると、この発光素子１０は、支持体１の上に、第１電極２、第１強誘電体層３、発光体層４、第２強誘電体層５及び第２電極６が順に積層されている。また、第１電極２が金属電極、第２電極６が透明電極であって、この場合、発光性無機材料からの発光は、該第２電極６の側から取り出される。
【００２６】
次に、この発光素子１０の発光特性について説明する。この発光素子１０のＰｄ電極（第１電極）２と、ＩＴＯ透明電極（第２電極）６とから電極を引き出し、外部電圧を印加することにより、ピーク輝度が得られる。この実施の形態１では、強誘電体にチタン酸バリウムを用い、抗電界２０ｋＶで残留分極量４μＣ／ｃｍ２の強誘電体膜を得た。２つの電極の間に２２０Ｖの電圧を印加することにより、５６０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００２７】
次に、実施の形態１における発光素子１０の各構成部材について説明する。
まず、支持体１としては特に限定されることなく、樹脂フィルム、ガラス、セラミック、シリコンウエハ等の各種のものを用いることができる。耐熱性を有する支持体１としては、無アルカリのガラスを使用できる。なお、ナトリウム等のアルカリイオンが含まれているアルカリガラスをそのまま支持体として用いた場合には、ガラス基板上に形成した発光体膜などへ拡散し発光特性を低下させる恐れがある。そこで、アルカリイオンの拡散を防止するイオンバリヤ層を表面にコートしたソーダライムガラスを用いることもできる。イオンバリア層の材料としては、例えば、酸化アルミニウム等を使用できる。
【００２８】
第１電極２、第２電極６には、特に限定されることなく、既知の材料を使用できるが、第１電極または／かつ第２電極６は、発光体層４からの光を透過する材料である。
【００２９】
また、強誘電体層３、５を形成する強誘電体としては、チタン酸バリウムを用いたが、これに限定されることなく、例えば、チタン酸ビスマス、タンタル酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タンタル、チタン酸ストロンチウムや、更にはチタン酸鉛、ジルコンチタン酸鉛、酸化サマリウム、ニオブ酸鉛、ジルコンチタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマスナトリウム、ビスマスタンタル酸ストロンチウム、ビスマスニオブ酸ストロンチウム、ビスマスタンタル酸バリウム、ビスマスニオブ酸バリウム、ビスマスタンタル酸鉛、ビスマスニオブ酸鉛、ビスマスチタン酸カルシウム、ビスマスチタン酸ストロンチウム、ビスマスチタン酸バリウム、ビスマスチタン酸鉛、ビスマスチタン酸ナトリウム、ビスマスチタン酸カリウム等の強誘電体を主体とした材料または混合材料を使用できる。なお、発光時間を長くする目的でＰｒやＥｃを大きくするために強誘電体を熱処理してもよい。
【００３０】
発光体層４に含まれる発光性無機材料としては、マンガンドープ硫化亜鉛を用いることができる。なお、発光性無機材料としては、これに限定されることなく、例えば、ユーロピウムドープ硫化カルシウム（発光波長６５０ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化カルシウムセレン（発光波長６１０ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化カルシウムイットリウム（発光波長６５０ｎｍ）、サマリウム−塩素ドープ硫化亜鉛（発光波長６５０ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化カルシウムストロンチウム（６１０ｎｍ）、ユーロピウムドープ酸化ストロンチウムイットリウム（発光波長６１０ｎｍ）、ユーロピウムドープ酸化ガリウムマグネシウム（発光波長６１０ｎｍ）、マンガンドープ硫化亜鉛マグネシウム（発光波長５７５ｎｍ）、セリウムドープ硫化ストロンチウム、テルビウム−フッ素ドープ硫化亜鉛（発光波長５４５ｎｍ）、酸化フッ化テルビウムドープ硫化亜鉛（発光波長５４５ｎｍ）、テルビウムドープ硫化亜鉛（発光波長５４５ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化ストロンチウムガリウム（発光波長５３０ｎｍ）、ユーロピウム−ガドリニウムドープ硫化カルシウムアルミニウム（発光波長５２０ｎｍ）、ツリウム−フッ素ドープ硫化亜鉛（発光波長４７５ｎｍ）、セリウムドープ硫化カルシウムガリウム（発光波長４６０ｎｍ）、セリウムドープ硫化ストロンチウムガリウム（発光波長４４５ｎｍ）、銅ドープ硫化ストロンチウム（発光波長４８０ｎｍ）、銅、銀ドープ硫化ストロンチウム（発光波長４３０ｎｍ）、鉛ドープ硫化カルシウム（発光波長４５０ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化アルミニウムバリウムマグネシウム（発光波長４４０ｎｍ）、ユーロピウムドープ硫化アルミニウムバリウム（発光波長４７０ｎｍ）等を主体とした材料を使用できる。さらに他の例としては、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の第１２族−第１６族間化合物や、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＣａＳｅ、ＳｒＳｅ等の第２族−第１６族間化合物、ＺｎＭｇＳ、ＣａＳＳｅ、ＣａＳｒＳ等の前記化合物の混晶、または部分的に偏析していてもよい混合物、さらには、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＧａ２Ｓ４等のチオガレート系化合物、ＣａＡｌ２Ｓ４、ＳｒＡｌ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４等のチオアルミネート系化合物、Ｇａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ等の金属酸化物、Ｚｎ２ＳｉＯ４、Ｚｎ２ＧｅＯ４、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣａＧａ２Ｏ４、ＣａＧｅＯ３、ＭｇＧｅＯ３、Ｙ４ＧｅＯ８、Ｙ２ＧｅＯ５、Ｙ２Ｇｅ２Ｏ７、Ｙ２ＳｉＯ５、ＢｅＧａ２Ｏ４、Ｓｒ３Ｇａ２Ｏ６、（Ｚｎ２ＳｉＯ４−Ｚｎ２ＧｅＯ４）、（Ｇａ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３）、（ＣａＯ−Ｇａ２Ｏ３）、（Ｙ２Ｏ３−ＧｅＯ２）等の多元酸化物等を母体材料とし、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の金属元素から選ばれる少なくとも１種類の元素が賦活された発光性無機材料を用いることができる。また、この賦活物質は、Ｃｌ、Ｉのような非金属元素やＴｂＦ２、ＰｒＦ２等のフッ化物であってもよい。さらに、これらの２種類以上を同時に賦活してもよい。
【００３１】
発光体層４の成膜方法としては、スパッタリング法、ＥＢ蒸着法、抵抗加熱蒸着法、ＣＶＤ法等の公知の成膜法を用いることができる。また、発光体層４の成膜時又は成膜後に、空気、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ等の単独又は混合ガス雰囲気中で加熱処理を行ってもよい。これにより発光体層の結晶性が向上し、高輝度化を図ることができる。
【００３２】
次に、この発光素子１０の製造方法について説明する。この発光素子１０は、以下の手順によって作製した。
（ａ）透明基板１として無アルカリ基板１を用いた。基板１の厚みは１．７ｍｍであった。
（ｂ）基板１の上に、第１電極としてＰｄ電極ペーストをライン状に、スクリーン印刷し、乾燥させ、パターン電極２付基板を得た。
（ｃ）次に、パターン電極２の上に第１強誘電体層としてチタン酸バリウムからなる強誘電体膜（第１強誘電体層）３をスパッタリング法によって形成した。この誘電体膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約４μＣ／ｃｍ２であった。
（ｄ）形成された強誘電体膜３の上に、ＥＢ蒸着法によりマンガンドープ硫化亜鉛発光体薄膜（発光体層）４を形成した。
（ｅ）さらに、マンガンドープ硫化亜鉛からなる発光体層４の上に、チタン酸バリウムからなる強誘電体層（第２強誘電体層）５をスパッタリング法により形成した。
（ｆ）上記強誘電体層５の上に、ＩＴＯ酸化物ターゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＩＴＯ透明電極６を形成した。
以上の工程によって発光素子１０を完成した。
【００３３】
次に、この発光素子を２次元配列して構成する表示デバイスについて説明する。この表示デバイスは、複数の発光素子が２次元配列している発光素子アレイを備える。また、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第１電極と、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第２電極とを備える。さらに、この表示デバイスでは、一組の第１電極と第２電極との間に外部交流電圧を印加して一つの発光素子を駆動する。
【００３４】
さらに、この表示デバイスを階調制御する際には、前の走査時に印加した電界の電位と強誘電体のヒステリシス特性に応じて、次の走査時に印加する電界の電位を制御することにより階調制御が可能となる。すなわち、ｎ−１のフレームの走査で強誘電体に正パルスを印加後、その印加電界がゼロになっても図３のヒステリシスに示すように強誘電体は残留分極量Ｐｒを保持している。これがいわゆるフレームメモリ機能として働く。しかし、印加電界がゼロになっても残留分極量が残るために、次に外部電界を逆向きに印加した際に得られる分極量が初期状態とは違ってしまっている。例えば、次のｎのフレームでの所望の階調がゼロの場合、これに対応する残留分極量はゼロ（Ｐ１）である。そのため、抗電界Ｅｃよりやや大きいＥ１を逆向きに印加する必要がある。また、Ｐｒの半分の残留分極量Ｐ２を得るにはＥ２の電界を逆向きに印加する必要がある。このように所望の階調を得るにはヒステリシス内のマイナーループに対応するように印加電界を制御する必要がある。図７は、ｎ−１のフレームを走査後、ｎのフレームを走査する際のフロー図である。図７の変換テーブルは、上述の印加電界の変換テーブルである。さらに詳細に説明すると、ｎ−１とｎのフレーム間にて、ｎ−１のフレームの走査時にデータ電極へ印加した外部電界の電圧またはパルス高さに応じてｎ’フレームの走査時に印加する外部電界の電圧またはパルス高さを上記変換テーブルに応じて制御することにより、２５６階調の制御ができる。つまり、本発明の発光素子を用いた表示デバイスに、フレームメモリ機能を有することによって、外部電界の制御により２５６階調の制御ができた。
【００３５】
図８は、階調補正ブロック４１、駆動回路４２、表示素子アレイ４３、制御回路４４，及び変換テーブル４５を記憶するメモリ４６を備えた表示装置のブロック図である。入力されたデジタル映像信号は、階調補正ブロック４１（図７に詳細を示す）で補正され、駆動回路を介して、本発明の表示素子アレイ４３へ伝達して明るい映像を得る。
【００３６】
なお、前記表示デバイスに、図１０から図１３に示すように、さらに別例の補正手段を１つ以上備えてもよい。この補正手段としては、第１に外光輝度補正手段５０である。図１０に示すように、外光輝度補正手段５０は、外光輝度検出手段５１と、得られた外光輝度検出値に基づいて、図７に示す変換テーブル４５を切り替える制御手段４４とをさらに備える。この場合、外光輝度による表示特性の変化を考慮し、発光素子への印加電圧を補正した別例の変換テーブルを予め準備しておくことで、外光輝度に応じた最適な表示と有効な電力利用を実現することが可能となる。また、第２に表示特性の経年変化補正手段６０である。図１１に示すように、経年変化補正手段６０は、発光素子の駆動時間積算手段５２と、得られた積算時間に基づいて、図７に示す変換テーブル４５を切り替える制御手段４４とをさらに備える。この場合、経年変化による表示特性の変化を考慮し、発光素子への印加電圧を補正した別例の変換テーブルを予め用意しておくことで、経年変化に応じた最適な表示と有効な電力利用を実現することが可能となる。また、第３に周囲温度補正手段７０である。図１２に示すように、周囲温度補正手段７０は、周囲温度検出手段５３と、得られた周囲温度検出値に基づいて、図７に示す変換テーブル４５を切り替える制御手段４４とをさらに備える。この場合、周囲温度による表示特性の変化を考慮し、発光素子への印加電圧を補正した別例の変換テーブルを予め用意しておくことで、周囲温度に応じた最適な表示と有効な電力利用を実現することが可能となる。またさらに、第４に、消去パルス印加手段８０である。図１３に示すように、消去パルス印加手段８０は、消去パルス生成手段５４を備えてもよい。この場合、発光素子の選択期間直後に発光パルスに加えて消去パルスを挿入して制御する。これにより、残留分極量Ｐｒが放電して一定レベルに低下し、次回点灯の際の表示特性、特に階調制御をより安定化させることが可能となる。なお、消去パルスは１回だけでなく２回以上印加してもよい。また、発光開始電圧よりも低い電圧の消去パルスを印加する。さらに、消去パルスの印加時にはパルス幅を短くする、駆動周波数を下げる等の方法を併用してもよい。
【００３７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化タンタルＴａ２Ｏ５膜を備える点で相違する。酸化タンタルからなる強誘電体厚膜の抗電界Ｅｃは約２５ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。酸化タンタルＴａ２Ｏ５膜は、スパッタリング法によって形成した。２つの電極の間に２２０Ｖの電圧を印加することにより、４１０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。図４からわかるように、発光輝度は外部印加電圧１８０Ｖから２２０Ｖまでの広い範囲で緩やかに変化したので、印加電圧によって輝度を２５６階調で制御することができた。
【００３８】
さらに、この表示デバイスを階調制御パッシブマトリックスで駆動する際には、図７に示す階調補正ブロックにて、ｎ−１とｎのフレーム間にて、ｎ−１の前フレームの走査時にデータ電極へ印加した外部電界パルスの電圧またはパルス高さに応じてｎ‘次フレームの走査時に印加する外部電界パルスの電圧またはパルス高さを制御することにより、２５６階調の制御が再現性良くできる。つまり、本発明の発光素子を用いた表示デバイスに、フレームメモリ機能を有することによって、外部電界の制御により２５６階調の制御が再現性良くできた。
【００３９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層として、チタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３を備える点で相違する。チタン酸鉛からなる誘電体厚膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１９μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３膜は、ＥＢ蒸着によって形成した。２つの電極の間に２２０Ｖの電圧を印加することにより、５５０ｃｄ／ｍ２の比較的大きな発光輝度が得られ、外部印加電圧１９５Ｖから２２０Ｖまでの範囲で発光輝度が変化し、外部印加電圧によって輝度を２５６階調で制御することができた。
【００４０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化サマリウム膜を備える点で相違する。酸化サマリウムからなる強誘電体厚膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。酸化サマリウム膜は、電子線蒸着法によって形成した。２つの電極の間に２２０Ｖの電圧を印加することにより、４００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００４１】
さらに、この表示デバイスを階調制御パッシブマトリックスで駆動する際には、図７のように、ｎ−１とｎのフレーム間にて、ｎ−１の前フレームの走査時にデータ電極へ印加した外部電界の電圧またはパルス高さに応じてｎ’次フレームの走査時に印加する外部電界の電圧またはパルス高さを制御することにより、２５６階調の制御が再現性良くできる。つまり、本発明の発光素子を用いた表示デバイスに、フレームメモリ機能を有することによって、外部電界の制御により２５６階調の制御が再現性良くできた。
【００４２】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、鉛チタン酸と酸化窒化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。鉛チタン酸ＰｂＴｉＯ３と酸化窒化ケイ素ＳｉＯＮからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３．５μＣ／ｃｍ２であった。鉛チタン酸と酸化窒化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は鉛チタン酸４に対して酸化窒化ケイ素１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、５４０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。発光輝度は外部印加電圧１８０Ｖから２２０Ｖまでの広い範囲で緩やかに変化したので、外部印加電圧によって輝度を２５６階調で制御することができた。
【００４３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２５ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。タンタル酸バリウムと酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウム８に対して酸化ケイ素１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、４００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００４４】
さらに、この表示デバイスを階調制御パッシブマトリックスで駆動する際には、図７のように、ｎ−１とｎのフレーム間にて、ｎ−１の前フレームの走査時にデータ電極へ印加した外部電界の電圧またはパルス高さに応じてｎ’次フレームの走査時に印加する外部電界の電圧またはパルス高さを制御することにより、２５６階調の制御が再現性良くできる。つまり、本発明の発光素子を用いた表示デバイスに、フレームメモリ機能を有することによって、外部電界の制御により２５６階調の制御が再現性良くできた。
【００４５】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２５ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３．５μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸鉛と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸鉛８に対して酸化ケイ素１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、６９０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００４６】
さらに、この表示デバイスを階調制御パッシブマトリックスで駆動する際には、図７のように、ｎ−１とｎのフレーム間にて、ｎ−１の前フレームの走査時にデータ電極へ印加した外部電界の電圧またはパルス高さに応じてｎ‘次フレームの走査時に印加する外部電界の電圧またはパルス高さを制御することにより、２５６階調の制御が再現性良くできる。つまり、本発明の発光素子を用いた表示デバイスに、フレームメモリ機能を有することによって、外部電界の制御により２５６階調の制御が再現性良くできた。
【００４７】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛とＳｉＯＮからなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸鉛とＳｉＯＮからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２５ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約５μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸鉛とＳｉＯＮからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸鉛が８に対してＳｉＯＮが１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、７２０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００４８】
（実施の形態９）
本発明の実施の形態９に係る発光素子について、図９を用いて説明する。図９は、この発光素子３０の素子構造を示す概略図である。この発光素子３０は、発光体として発光性無機材料を用いた無機ＥＬ素子である。この発光素子３０は、実施の形態１に係る発光素子１０と比較すると、強誘電体層が発光体層４の片側の面にのみ形成されている点で相違する。さらに詳細には、この発光素子３０を各層の積層関係の観点から説明すると、支持体１の上に第１電極２、強誘電体層３、発光体層４、第２電極６が順に積層されている。また、第１電極２が金属電極、第２電極６が透明電極であって、この場合、発光性無機材料からの発光は、該第２電極６の側から取り出される。なお、前記構成に加えて、発光素子３０の全部又は一部を封止する構造をさらに備えていてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、ナイロン等の樹脂やガラス、石英、セラミックス等を用いることができる。これによって、無機蛍光体の耐湿性が向上し、素子寿命を延ばすことができる。さらに、第１電極２は黒色を呈していてもよい。これによって第１電極２側から発光素子内に入射してきた外光が第２電極６上で表面反射することを防止でき、外光コントラストを良好にすることができる。またさらに、支持体１に透明基板を用いて、第１電極２に透明電極を用いることによって、第１電極２の側から、もしくは第１電極２，第２電極６の双方から光を取り出すこともできる。
【００４９】
次に、この発光素子３０の製造方法について説明する。この発光素子３０は、以下の手順によって作製した。
（ａ）透明基板１として無アルカリ基板１を用いた。基板１の厚みは１．７ｍｍであった。
（ｂ）基板１の上に、第１電極としてＰｄ電極ペーストをライン状に、スクリーン印刷し、乾燥させ、パターン電極２付基板を得た。
（ｃ）次に、パターン電極２の上に第１強誘電体層としてチタン酸バリウムからなる強誘電体膜（第１強誘電体層）３をスパッタリング法によって形成した。この誘電体膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約４μＣ／ｃｍ２であった。
（ｄ）形成された強誘電体膜３の上に、ＥＢ蒸着法によりマンガンドープ硫化亜鉛発光体薄膜（発光体層）４を形成した。
（ｅ）上記発光体層４の上に、ＩＴＯ酸化物ターゲットを用いてＲＦマグネトロンスパッタリング法により、ＩＴＯ透明電極６を形成した。
以上の工程によって発光素子３０を完成した。
【００５０】
この発光素子３０のＢａＴｉＯ３からなる強誘電体層３の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒは、実施の形態１に係る発光素子と同一である。さらに、この発光素子３０の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加したところ、５２０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。また、この発光素子３０を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく２５６階調の制御を行うことができた。
【００５１】
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、Ｔａ２Ｏ５を用いている点で相違する。Ｔａ２Ｏ５からなる強誘電体膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ及び成膜方法は、実施の形態２に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、４００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく２５６階調の制御を行うことができた。
【００５２】
（実施の形態１１）
本発明の実施の形態１１に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、Ｓｍ２Ｏ３を用いている点で相違する。Ｓｍ２Ｏ３からなる強誘電体膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ及び成膜方法は、実施の形態４に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、４００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく２５６階調の制御を行うことができた。
【００５３】
（実施の形態１２）
本発明の実施の形態１２に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯＮからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯＮとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ及び成膜方法は、実施の形態５に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、４９０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく２５６階調の制御を行うことができた。
【００５４】
（実施の形態１３）
本発明の実施の形態１３に係る発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯＮからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯＮとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ及び成膜方法は、実施の形態８に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、６２０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。また、この発光素子を用いた表示デバイスは、前述の実施の形態と同様に、フレームメモリ機能を有することによって、外部印加電圧の制御により、再現性よく２５６階調の制御を行うことができた。
【００５５】
（比較例１）
比較例１の発光素子について説明する。比較例１の発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層として、チタン酸バリウムに代えて、酸化ケイ素からなる誘電体層を備える点で相違する。酸化ケイ素からなる誘電体膜の抗電界Ｅｃは約６０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約２μＣ／ｃｍ２であった。酸化ケイ素膜は、スパッタリング法により形成した。この発光素子では、２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１７０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。図４からわかるように、比較例１の発光素子の輝度は外部印加電圧２１５Ｖから２２０Ｖまでの範囲で変化したので、外部印加電圧によって輝度を２５６階調で制御することができなく、発光輝度そのものが小さいので、テレビ等の表示デバイスとしては使用できない。
【００５６】
（比較例２）
比較例２の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＳｒＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＳｒＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約２．５μＣ／ｃｍ２であった。ＳｒＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＳｒＴｉＯ３が４に対して酸化ケイ素が１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１６０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００５７】
（比較例３）
比較例３の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯＮからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯＮからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１９ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約６μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸ストロンチウムとＳｉＯＮからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸ストロンチウムが７に対してＳｉＯＮが１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３９０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００５８】
（比較例４）
比較例４の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１９ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＰｂＴｉＯ３が２に対して酸化ケイ素が１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３５０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００５９】
（比較例５）
比較例５の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１８ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。ＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＰｂＴｉＯ３と酸化ケイ素が８：３の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、２００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６０】
（比較例６）
比較例６の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２５ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１μＣ／ｃｍ２であった。酸化イットリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化イットリウムと酸化チタンが５：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１５０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６１】
（比較例７）
比較例７の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約２０ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１μＣ／ｃｍ２であった。酸化サマリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化サマリウムと酸化チタンが５：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１３０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６２】
（比較例８）
比較例８の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１９ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１μＣ／ｃｍ２であった。酸化タンタルと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は酸化タンタルと酸化チタンが５：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６３】
（比較例９）
比較例９の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１８ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１μＣ／ｃｍ２であった。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化チタンが５：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、９５ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６４】
（比較例１０）
比較例１０の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１９ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３．５μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６が４：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３７０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６５】
（比較例１１）
比較例１１の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１８ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３．５μＣ／ｃｍ２であった。チタン酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はチタン酸バリウムと酸化チタンが７：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、２１０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６６】
（比較例１２）
比較例１２の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１９ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約４．５μＣ／ｃｍ２であった。タンタル酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウムとＰｂＮｂ２Ｏ６が４：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３８５ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６７】
（比較例１３）
比較例１３の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１８ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約４．５μＣ／ｃｍ２であった。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はタンタル酸バリウムと酸化チタンが７：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、２２０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６８】
（比較例１４）
比較例１４の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化サマリウムからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化サマリウムからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１７ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約５μＣ／ｃｍ２であった。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化サマリウムからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化サマリウムが４：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１５０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００６９】
（比較例１５）
比較例１５の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層としてチタン酸バリウムに代えて、ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化ケイ素からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化ケイ素からなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１７ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約３μＣ／ｃｍ２であった。ＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化ケイ素からなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比はＰｂＮｂ２Ｏ６と酸化ケイ素が９：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１４０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００７０】
（比較例１６）
比較例１６の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてチタン酸バリウムに代えて、タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜を備える点で相違する。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜の抗電界Ｅｃは約１７ｋＶ／ｃｍであり、残留分極量Ｐｒは約１μＣ／ｃｍ２であった。タンタル酸バリウムと酸化チタンからなる混合組成の膜は、スパッタ法によって形成した。組成比は、タンタル酸バリウムと酸化チタンが２：１の重量比率であった。２つの電極の間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、９０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。
【００７１】
（比較例１７）
比較例１７の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯ２からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯ２との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ、成膜方法は、比較例２に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１５０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。この発光輝度は前述の実施の形態に比べて低かった。
【００７２】
（比較例１８）
比較例１８の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯＮからなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＳｒＴｉＯ３とＳｉＯＮとの組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ、成膜方法は、比較例３に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３７０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
【００７３】
（比較例１９）
比較例１９の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯ２からなる混合組成の膜を備える点で相違する。ＰｂＴｉＯ３とＳｉＯ２との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ、成膜方法は、比較例４に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、３００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
【００７４】
（比較例２０）
比較例１７の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、Ｙ２Ｏ３とＴｉＯ２からなる混合組成の膜を備える点で相違する。Ｙ２Ｏ３とＴｉＯ２との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ、成膜方法は、比較例６に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１６０ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
【００７５】
（比較例２１）
比較例２１の発光素子について説明する。この発光素子は、実施の形態９に係る発光素子と比較すると、強誘電体層３としてＢａＴｉＯ３に代えて、Ｔａ２Ｏ５とＴｉＯ２からなる混合組成の膜を備える点で相違する。Ｔａ２Ｏ５とＴｉＯ２との組成比及びこの混合組成膜の抗電界Ｅｃ、残留分極量Ｐｒ、成膜方法は、比較例８に係る発光素子と同一である。この発光素子の第１電極と第２電極との間に２２０Ｖの外部電圧を印加することにより、１００ｃｄ／ｍ２の発光輝度が得られた。この発光輝度は、前述の実施の形態に比べて低かった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る発光素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る表示デバイスの電極の構成を示す平面図である。
【図３】強誘電体層の外部印加電界と分極量とのヒステリシス曲線を示すグラフである。
【図４】実施の形態１と、比較例１の外部印加電圧と輝度との関係を示すグラフである。
【図５】発光素子に外部電界としてパルスＶを印加したときの電流ｉと発光輝度の時間変化の関係を表した図である。
【図６】Ｅｃ値とＰｒ値が異なる様々な強誘電体を用いて作製した発光素子に同一の外部電界を印加したときの発光輝度を測定した結果を示す図である。
【図７】階調補正ブロックのフロー図である。
【図８】表示装置のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係る発光素子の構成を示す断面図である。
【図１０】外光輝度補正手段を備えた表示装置のブロック図である。
【図１１】経時変化補正手段を備えた表示装置のブロック図である。
【図１２】周囲温度補正手段を備えた表示装置のブロック図である。
【図１３】消去パルス印加手段を備えた表示装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  支持体、２  第１電極、３  第１強誘電体層、４  発光体層、５  第２強誘電体層、６  第２電極、１０  発光素子、１１  走査電極、１２  データ電極、２０  表示装置、３０  発光素子、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ  表示装置、４１  階調補正ブロック、４２  駆動回路、４３  表示素子アレイ、４４  制御回路、４５  変換テーブル、４６  メモリ、５０  外光輝度補正手段、５１  外光輝度検出手段、５２  駆動時間積算ブロック、５３  周囲温度検出手段、５４  消去パルス生成ブロック、６０  経時変化補正手段、７０  周囲温度補正手段、８０  消去パルス印加手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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