(57)【要約】  この発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、前記電極間に挟持されて設けられており、第１半導体物質からなる多結晶体構造を有する発光層とを備え、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。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ことが好ましい。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ことが好ましい。さらに、前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料である場合には、前記一対の電極のうち、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。
2008013171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、第１半導体物質からなる多結晶体構造を有する発光層と
を備え、
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発光素子。
【請求項２】
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に記載の発光素子。
【請求項３】
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に記載の発光素子。
【請求項４】
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３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
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４に記載の発光素子。
【請求項６】
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５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあ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発光素子。
【請求項９】
前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記一対の電極のうち、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８のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１０】
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９に記載の発光素子。
【請求項１１】
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発光素子。
【請求項１２】
前記一対の電極に対向し、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１１のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１３】
基板と、
前記基板上に第１方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、
前記走査電極に対して垂直な第２方向に互いに平行に延在している複数のデータ電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも１層の発光層と
を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、
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表示装置。
【請求項１４】
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１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
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１３又は１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
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１３から１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
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１３から１６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１８】
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１３から１７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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１３から１８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２０】
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１３から１９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
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１３から１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２２】
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１３から２０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２３】
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２２に記載の表示装置。
【請求項２４】
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ることを特徴とする請求項１３から２３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２５】
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ることを特徴とする請求項１３から２４のいずれか一項に記載の表示装置。
【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（以下、ＥＬと略記）素子、及び、該ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
【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１３を用いて、従来の無機ＥＬ素子について説明する。図１３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り、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子が使えない、駆動回路が高コスト化する等の課題がある。【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】
【００１１】
上記課題は、本発明に係る発光素子によって解決できる。すなわち、本発明に係る発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、第１半導体物質からなる多結晶体構造を有する発光層と
を備え、
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が好ましい。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ことが好ましい。またさらに、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。また、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。【００１３】
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。さらに、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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ものであってもよい。【００１４】
またさらに、前記第１半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあってもよい。【００１５】
また、前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料である場合には、前記一対の電極のうち、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。この場合には、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。【００１６】
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。【００１７】
またさらに、前記一対の電極に対向し、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てもよい。【００１８】
本発明に係る表示装置は、基板と、
前記基板上に第１方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、
前記走査電極に対して垂直な第２方向に互いに平行に延在している複数のデータ電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも１層の発光層と
を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、
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。【００１９】
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ことが好ましい。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ことが好ましい。またさらに、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。また、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。【００２０】
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。またさらに、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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ものであってもよい。【００２１】
またさらに、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、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る場合には、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。この場合には、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。【００２４】
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。【００２５】
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。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の発光素子、及び、表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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方向から見た概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光層の構成を示す拡大概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る別例の発光素子の発光面に垂直な概略構成図である。
【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】本発明の実施の形態１に係るさらに別例の発光素子の発光面に垂直な概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るパッシブマトリクス型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の表示装置を構成する表示部の構成を示す斜視図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った発光面に垂直な断面図である。
【図１０】図９の各画素Ｃｉｊを一つの発光素子と考えた場合の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る表示装置の発光層の構成を示す拡大概略図である。
【図１２】別例のカラー表示装置の構成を示す概略図である。
【図１３】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構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本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いる。【００２９】
（実施の形態１）
＜ＥＬ素子の概略構成＞
図１は、本実施の形態の発光素子１０の発光面に垂直な断面を発光面に平行な方向から見た概略構成図である。この発光素子１０は、基板１と、基板１の上に設けられた第１の電極である透明電極２と、透明電極２の上に設けられた発光層３と、発光層３の上に透明電極２と対向して設けられた第２の電極である背面電極４とを備える。発光層３は、第１の電極である透明電極２と、第２の電極である背面電極４との間に挟持されている。また、発光素子１０の全体を支えるものとして、基板１が透明電極２に隣接して設けられている。さらに、透明電極２と背面電極４とは、電源５を介して電気的に接続されている。この発光素子１０では、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の間に挟持された発光層３の発光体が発光し、その光７が透明電極２及び基板１を透過して発光素子１０の外部に取り出される。なお、本実施の形態においては、電源５として直流電源を用いている。この電源５の極性は図１の例に限られず、逆極性に接続するものであってもよい。【００３０】
この発光素子１０によれば、発光層３が第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ことを特徴とする。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、低電圧で高輝度発光する発光素子を実現することができる。【００３１】
なお、この発光素子１０は、上述の構成に限られず、発光層３を複数層設ける、電極と発光層３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、透明電極及び背面電極を入れ替える、透明電極及び背面電極の両方を発光に対して透明にする、背面電極４を黒色電極とする、発光素子１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光の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色変換層等の構造を更に備える等、それぞれの構成に適宜変更することが可能である。【００３２】
以下、この発光素子１０の各構成部材について詳述する。【００３３】
＜基板＞
基板１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料を用いる。また、基板１側から光を取り出す場合には、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。樹脂フィルムを用いる場合には耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の優れた材料を用いることが好ましい。なお、上記材料の記載は例示であって、基板１の材料は特にこれらに限定されるものではない。【００３４】
なお、基板１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、透光性を有していない材料も用いることができる。これらの例としては、表面に絶縁層を有する金属基板やセラミックス基板、シリコンウエハ等がある。【００３５】
＜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、ここでは、図１に示すように、基板１の上に透明電極２を設ける場合について説明するが、これに限られず、例えば、図３の別例の発光素子１０ａに示すように、基板１の上に背面電極４を設け、その上に発光層３、透明電極２を順に積層する構成としてもよい。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。この場合、電源５を図１とは逆極性に接続してもよい。【００３６】
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。【００３７】
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。【００３８】
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。【００３９】
また、透明電極２及び背面電極４は、それぞれ層内を全面覆うように構成してもよく、あるいは、層内に複数の電極をストライプ状に構成してもよい。さらに、透明電極２および背面電極４をともに複数のストライプ状の電極として構成し、透明電極２の各ストライプ状の電極と背面電極４のすべてのストライプ状の電極とが、それぞれねじれの位置の関係であり、かつ、透明電極２の各ストライプ状の電極を発光面に投影したものと背面電極４のすべてのストライプ状の電極を発光面に投影したものとが互いに交わるように構成してもよい。この場合、透明電極２のストライプ状の各電極、および、背面電極４のストライプ状の各電極からそれぞれ選択した一対の電極間に電圧を印加することにより、所定位置が発光するディスプレイを構成することが可能となる。【００４０】
＜発光層＞
次に、発光層３について説明する。図２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。【００４１】
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、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。【００４２】
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。【００４３】
本実施の形態に係る発光素子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。【００４４】
さらに、発光層３の第１半導体物質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）、ＧａＺＯ（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、特定の第１半導体物質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。【００４５】
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の第１半導体物質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へのイオン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。【００４６】
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。【００４７】
図４（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成する第１半導体物質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を構成する第１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。【００４８】
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、発光素子の発光効率が低下する。【００４９】
以上のように、発光層３の第１半導体物質として、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、発光効率の良い発光素子を提供することができる。【００５０】
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。【００５１】
次に、実施の形態１のさらに別例の発光素子１０ｂの製造方法について、図６を用いて説明する。図６に示すように、この別例の発光素子１０ｂは、背面電極４を兼ねた基板１（４）を用い、基板１（４）の上に発光層３、透明電極２を順に積層して構成されている。また、発光層３の第１半導体物質２１としてＺｎＳを主体とする材料系を用いている。なお、発光層３の第１及び第２半導体物質２１、２３として、上記以外の他の材料を用いる場合にも同様の製造方法によって作成できる。
（１）基板として背面電極４を兼ねた導電性シリコン基板１（４）を準備する。
（２）次に、背面電極４を兼ねた基板１（４）の上に発光層３を形成する。薄膜の発光層の場合には、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等を用いて上述の発光層を成膜することができる。すなわち、ｎ型半導体物質とｐ型半導体物質とを混合成膜した後、あるいは、上記２種の半導体物質のそれぞれの薄膜を積層した後、真空中で焼成して、ｎ型半導体の多結晶体構造の結晶粒界にｐ型半導体を析出させることができる。具体的には、エレクトロンビーム蒸着装置を用いて、以下の２つの工程によって発光層３を作成する。
ａ）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、基板温度を２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
ｂ）上記ＺｎＳとＣｕ２Ｓとの共蒸着膜の成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成する。これによって、ＺｎＳの多結晶体構造であって、その結晶粒界にＣｕｘＳが偏析した多結晶体構造の発光層３が形成される。この発光層３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の偏析部とが観察できる。その詳細は明らかではないが、上記熱処理によって、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、上記偏析構造が形成されたものと考えられる。
（３）発光層３上に、透明電極２として、スパッタリング法によってＩＴＯを成膜する（１ｍｍ角パターン形状）。
以上の工程によって、本実施の形態１の別例の発光素子１０ｂを得ることができる。【００５２】
なお、上記の例の発光素子１０ｂでは、基板１（４）は背面電極４を兼ねているが、この例に限られず、図３に示す発光素子１０ａのように、基板１と背面電極４とを別々に設けてもよい。また、上記例の発光素子１０ｂの製造方法では、背面電極４を兼ねた基板１（４）として、発光について不透明な導電性シリコン基板を用い、基板１（４）の側から発光層３、透明電極２を形成したが、この積層順に限られるものではない。例えば、図１に示す発光素子１０のように、発光に対して透明な基板１を用い、基板１の上に、透明電極２、発光層３、背面電極４の順に各層を積層して構成してもよい。またさらに、発光素子の特性を安定化させるために素子作成後のエージング処理等を施してもよい。【００５３】
この発光素子１０ｂの透明電極２と背面電極４とを直流電源５に接続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。【００５４】
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子によれば、従来の無機ＥＬ素子よりも低電圧で発光し、且つ高輝度を得ることができた。【００５５】
（実施の形態２）
＜表示装置の概略構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係るパッシブマトリクス型表示装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、表示部１０１と、表示部１０１の各画素Ｃｉｊを選択的に駆動する駆動手段１０２と、駆動手段１０２を制御し、電力を供給する制御部１０３とから構成される。なお、本実施の形態においては、供給する電源としては、例えば、図１０に示すように直流電源を用いている。また、駆動部１０２は、データ電極Ｘｉを駆動するデータ電極駆動回路１２１と走査電極Ｙｊを駆動する走査電極駆動回路１２２とを備える。【００５６】
図８は、表示部１０１の構成を示す斜視図である。表示部１０１は、基板１と、第１方向（図７及び図８では列方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数のデータ電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｉ・・・ＸＮと、発光層３と、上記第１方向に対して垂直な第２方向（図７及び図８では行方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｊ・・・ＹＭとを備える。【００５７】
一対のデータ電極Ｘｉと走査電極Ｙｊとが交差する部分は、画素Ｃｉｊと呼ばれる。この表示部１０１は、Ｎ×Ｍ個の画素Ｃｉｊが２次元配列されている。また、各画素Ｃｉｊは、その添え字のｉとｊによって画素位置を表すものとする。例えば、図７の画素Ｃ１１はデータ電極Ｘ１と走査電極Ｙ１とが交差する箇所の画素を表し、画素Ｃ２１はデータ電極Ｘ２と走査電極Ｙ１とが交差する箇所の画素を表し、画素Ｃ１２はデータ電極Ｘ１と走査電極Ｙ２とが交差する箇所の画素を表す。従って、画素Ｃ１１と画素Ｃ２１は走査電極Ｙ１に接続されており、画素Ｃ１２は走査電極Ｙ２に接続されている。一方、画素Ｃ１１と画素Ｃ１２はデータ電極Ｘ１に接続されており、画素Ｃ２１はデータ電極Ｘ２に接続されている。【００５８】
図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った発光面に垂直な断面図である。図９に示すように、それぞれの画素Ｃｉｊは、基板１の上に順に積層された、データ電極Ｘｉ（背面電極４）、発光層３、及び走査電極Ｙｊ（透明電極２）からなる。各画素Ｃｉｊは、一つのＥＬ素子に対応するものである。したがって、表示部１０１は、複数のＥＬ素子が２次元配列していると考えることができる。なお、この実施の形態では、発光層３が各画素Ｃｉｊにわたって連続する層として設けられているが、このような構成に限られず、発光層３が各画素Ｃｉｊごとに別個に設けられている構成であってもよい。例えば、発光層３を各画素Ｃｉｊごとに分離してもよい。あるいは、各画素ＣｉｊごとにＥＬ素子がデータ電極Ｘｉ及び走査電極Ｙｊを除いてそれぞれ分離されており、各ＥＬ素子が２次元配列したＥＬ素子アレイを用いてもよい。この場合、Ｎ個のデータ電極ＸｉとＭ個の走査電極Ｙｊのそれぞれの交差する画素ＣｉｊのすべてについてＥＬ素子を構成していればよい。【００５９】
図１０は、図９の一つの画素Ｃｉｊについて、一つのＥＬ素子１０と考えた場合の模式的な概略図である。このＥＬ素子１０は、基板１の上に、背面電極４、発光層３、透明電極２が順に積層されて構成され、直流電源５によって発光層３に電圧が印加され、発光層３から発光させる。なお、この例では、背面電極４は、データ電極Ｘｉに対応し、透明電極２は、走査電極Ｙｊに対応する。また、背面電極４及び透明電極２と、データ電極Ｘｉ及び走査電極Ｙｊとの対応は上記の場合には限られず、逆の対応関係としてもよい。さらに、それぞれの積層順を逆としてもよい。【００６０】
図１１は、発光層３の断面の一部を拡大した概略構成図である。この表示装置１００によれば、各画素ＣｉｊのＥＬ素子の発光層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。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、高輝度発光する表示装置１００を実現することができる。【００６１】
なお、発光層３をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜することによって、カラー表示装置を得ることができる。あるいは、透明電極／発光層／背面電極といったＲＧＢの各色毎の発光ユニットを積層してもよい。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、カラーフィルタ及び／又は色変換フィルタを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。【００６２】
図１２は、別例のカラー表示装置の表示部の構成を示す断面図である。本例のカラー表示装置では、基板１と、複数のデータ電極４との間に、さらに、色変換層１１５と、カラーフィルタ１１６とを備える。色変換層１１５は発光層３とカラーフィルタ１１６との間に備えられ、発光層３からの光を白色光に変換する。カラーフィルタ１１６は、各データ電極１本につき、それぞれ赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢのうち１つが備えられる。色変換層１１５からの白色光は、赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢによってそれぞれ赤色光、緑色光、青色光が透過され、表示される。【００６３】
なお、上述の構成に限られず、発光層３を複数層設ける、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、走査電極及びデータ電極の両方を透明電極にする、どちらか片側の電極を黒色電極とする、表示装置１００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。【００６４】
＜表示装置の制御方法＞
走査電極２とデータ電極４により選択された画素Ｃｉｊにおいて、発光層３に発光開始電圧以上の電圧を印加すると、発光層３内を電流が流れ、選択された画素Ｃｉｊの発光層３からの発光に至る。
（ａ）まず、制御部１０３に画像データＳ１が入力される。
（ｂ）次に、制御部１０３は、それぞれの画素について発光させるか否か等の情報に基づき、データ電極駆動回路１２１と走査電極駆動回路１２２を駆動する。
（ｃ）走査電極駆動回路１２２は、発光させる画素Ｃｉｊに対応した走査電極２に電圧を印加する。
（ｄ）データ電極駆動回路１２１は発光させる画素Ｃｉｊに対応したデータ電極４に電圧を印加する。
（ｅ）電圧が印加された走査電極２とデータ電極４の交わる画素Ｃｉｊにおいて発光層３に発光開始電圧以上の電圧が印加されると、発光層３内を電流が流れ、選択された画素Ｃｉｊの発光層３からの発光に至る。【００６５】
また、複数の画素から任意の画素を発光させる方法としては、選択した１つの走査電極と、選択した１つのデータ電極とに電圧を印加して１画素ごとに発光させる方式や、選択した１つの走査電極と、選択した１または複数のデータ電極とに電圧を印加して１走査電極ごとに発光させる線順次走査方式等が適用可能である。【００６６】
以下、実施の形態１に係る表示装置の製造方法の一実施例を説明する。この例では、図９と同様に、データ電極Ｘｉを背面電極４とし、走査電極Ｙｊを透明電極２としている。なお、前述の他の材料からなる発光層３についても同様の製造方法が利用可能である。
（１）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（２）基板１上に、データ電極Ｘｉ（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、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（３）基板１上に、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。
（４）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。
（５）続いて、走査電極Ｙｊ（透明電極２）を、例えばＩＴＯを使用し、パターン形成する。この走査電極Ｙｊ（透明電極２）は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、データ電極Ｘｉの延在方向に対して略直交するように形成する。また、走査電極Ｙｊの膜厚は２００ｎｍとする。
（６）続いて、発光層３及びデータ電極Ｙｊ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、本実施の形態に係る表示装置１００が得られる。【００６７】
この表示装置は、従来型ＥＬ素子のように交流で高電圧の必要がなく、５〜１０Ｖ程度の直流電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。【００６８】
また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜すればよい。あるいは、透明電極／発光層／背面電極といったＲＧＢ各色毎の発光ユニットを積層してもよい。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、カラーフィルタ及び／又は色変換フィルタを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。【００６９】
＜効果＞
本実施の形態に係る表示装置は、従来の表示装置のように交流高電圧の必要がなく、直流低電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る発光素子は、低電圧での発光が可能で、且つ、高輝度の発光が得られる。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。【００７１】
本発明に係る表示装置は、低電圧駆動で高輝度表示が得られる表示装置を提供するものである。特にデジタルカメラ、カーナビーゲーションシステム、テレビ等のディスプレイデバイスとして有用である。
【図１】
2008013171.tif 000003
【図２】
2008013171.tif 000004
【図３】
2008013171.tif 000005
【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】
2008013171.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008013171.tif 000012
【図１１】
2008013171.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008013171.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年1月15日(2009.1.15)
【手続補正１】
【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】
少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、ｎ型半導体構造を有する第１半導体物質からなる多結晶体構造を有する発光層と
を備え、
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ｐ型半導体構造を有する第２半導体物質が偏析していることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
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に記載の発光素子。
【請求項３】
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に記載の発光素子。
【請求項４】
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３のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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４のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記一対の電極のうち、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６のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項８】
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７に記載の発光素子。
【請求項９】
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発光素子。
【請求項１０】
前記一対の電極に対向し、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９のいずれか一項に記載の発光素子。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に第１方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、
前記走査電極に対して垂直な第２方向に互いに平行に延在している複数のデータ電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも１層の発光層と
を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、
前記発光層は、ｎ型半導体構造を有する第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ｐ型半導体構造を有する第２半導体物質が偏析していることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
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１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
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１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
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１１から１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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１１から１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１６】
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１１から１５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１７】
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１１に記載の表示装置。
【請求項１８】
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１１から１６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１９】
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１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
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ることを特徴とする請求項１１から１９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項２１】
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ることを特徴とする請求項１１から２０のいずれか一項に記載の表示装置。
【手続補正２】
【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（以下、ＥＬと略記）素子、及び、該ＥＬ素子を用いた表示装置に関する。
【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１３を用いて、従来の無機ＥＬ素子について説明する。図１３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り、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子が使えない、駆動回路が高コスト化する等の課題がある。
【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】
【００１１】
上記課題は、本発明に係る発光素子によって解決できる。すなわち、本発明に係る発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、第１半導体物質からなる多結晶体構造を有する発光層と
を備え、
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が好ましい。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ことが好ましい。またさらに、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。また、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。
【００１３】
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。さらに、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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ものであってもよい。
【００１４】
またさらに、前記第１半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあってもよい。
【００１５】
また、前記第１半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料である場合には、前記一対の電極のうち、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。この場合には、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。
【００１６】
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。
【００１７】
またさらに、前記一対の電極に対向し、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てもよい。
【００１８】
本発明に係る表示装置は、基板と、
前記基板上に第１方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、
前記走査電極に対して垂直な第２方向に互いに平行に延在している複数のデータ電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも１層の発光層と
を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、
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。
【００１９】
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ことが好ましい。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ことが好ましい。またさらに、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。また、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。
【００２０】
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。またさらに、前記第１半導体物質は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、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ものであってもよい。
【００２１】
またさらに、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、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る場合には、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。この場合には、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の発光素子、及び、表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本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いる。
【００２８】
（実施の形態１）
＜ＥＬ素子の概略構成＞
図１は、本実施の形態の発光素子１０の発光面に垂直な断面を発光面に平行な方向から見た概略構成図である。この発光素子１０は、基板１と、基板１の上に設けられた第１の電極である透明電極２と、透明電極２の上に設けられた発光層３と、発光層３の上に透明電極２と対向して設けられた第２の電極である背面電極４とを備える。発光層３は、第１の電極である透明電極２と、第２の電極である背面電極４との間に挟持されている。また、発光素子１０の全体を支えるものとして、基板１が透明電極２に隣接して設けられている。さらに、透明電極２と背面電極４とは、電源５を介して電気的に接続されている。この発光素子１０では、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の間に挟持された発光層３の発光体が発光し、その光７が透明電極２及び基板１を透過して発光素子１０の外部に取り出される。なお、本実施の形態においては、電源５として直流電源を用いている。この電源５の極性は図１の例に限られず、逆極性に接続するものであってもよい。
【００２９】
この発光素子１０によれば、発光層３が第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ことを特徴とする。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、低電圧で高輝度発光する発光素子を実現することができる。
【００３０】
なお、この発光素子１０は、上述の構成に限られず、発光層３を複数層設ける、電極と発光層３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、透明電極及び背面電極を入れ替える、透明電極及び背面電極の両方を発光に対して透明にする、背面電極４を黒色電極とする、発光素子１０の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光の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色変換層等の構造を更に備える等、それぞれの構成に適宜変更することが可能である。
【００３１】
以下、この発光素子１０の各構成部材について詳述する。
【００３２】
＜基板＞
基板１は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料を用いる。また、基板１側から光を取り出す場合には、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。樹脂フィルムを用いる場合には耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の優れた材料を用いることが好ましい。なお、上記材料の記載は例示であって、基板１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
【００３３】
なお、基板１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、透光性を有していない材料も用いることができる。これらの例としては、表面に絶縁層を有する金属基板やセラミックス基板、シリコンウエハ等がある。
【００３４】
＜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、ここでは、図１に示すように、基板１の上に透明電極２を設ける場合について説明するが、これに限られず、例えば、図３の別例の発光素子１０ａに示すように、基板１の上に背面電極４を設け、その上に発光層３、透明電極２を順に積層する構成としてもよい。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。この場合、電源５を図１とは逆極性に接続してもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、透明電極２及び背面電極４は、それぞれ層内を全面覆うように構成してもよく、あるいは、層内に複数の電極をストライプ状に構成してもよい。さらに、透明電極２および背面電極４をともに複数のストライプ状の電極として構成し、透明電極２の各ストライプ状の電極と背面電極４のすべてのストライプ状の電極とが、それぞれねじれの位置の関係であり、かつ、透明電極２の各ストライプ状の電極を発光面に投影したものと背面電極４のすべてのストライプ状の電極を発光面に投影したものとが互いに交わるように構成してもよい。この場合、透明電極２のストライプ状の各電極、および、背面電極４のストライプ状の各電極からそれぞれ選択した一対の電極間に電圧を印加することにより、所定位置が発光するディスプレイを構成することが可能となる。
【００３９】
＜発光層＞
次に、発光層３について説明する。図２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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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。
【００４２】
本実施の形態に係る発光素子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。
【００４３】
さらに、発光層３の第１半導体物質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）、ＧａＺＯ（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、特定の第１半導体物質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。
【００４４】
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の第１半導体物質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へのイオン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。
【００４５】
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。
【００４６】
図４（ａ）に示すように、上記の好ましい例では、発光層３を構成する第１半導体物質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を構成する第１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。
【００４７】
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、発光素子の発光効率が低下する。
【００４８】
以上のように、発光層３の第１半導体物質として、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、発光効率の良い発光素子を提供することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
次に、実施の形態１のさらに別例の発光素子１０ｂの製造方法について、図６を用いて説明する。図６に示すように、この別例の発光素子１０ｂは、背面電極４を兼ねた基板１（４）を用い、基板１（４）の上に発光層３、透明電極２を順に積層して構成されている。また、発光層３の第１半導体物質２１としてＺｎＳを主体とする材料系を用いている。なお、発光層３の第１及び第２半導体物質２１、２３として、上記以外の他の材料を用いる場合にも同様の製造方法によって作成できる。
（１）基板として背面電極４を兼ねた導電性シリコン基板１（４）を準備する。
（２）次に、背面電極４を兼ねた基板１（４）の上に発光層３を形成する。薄膜の発光層の場合には、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等を用いて上述の発光層を成膜することができる。すなわち、ｎ型半導体物質とｐ型半導体物質とを混合成膜した後、あるいは、上記２種の半導体物質のそれぞれの薄膜を積層した後、真空中で焼成して、ｎ型半導体の多結晶体構造の結晶粒界にｐ型半導体を析出させることができる。具体的には、エレクトロンビーム蒸着装置を用いて、以下の２つの工程によって発光層３を作成する。
ａ）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、基板温度を２００℃とし、ＺｎＳとＣｕ２Ｓを共蒸着する。
ｂ）上記ＺｎＳとＣｕ２Ｓとの共蒸着膜の成膜後、硫黄雰囲気中、７００℃で約１時間焼成する。これによって、ＺｎＳの多結晶体構造であって、その結晶粒界にＣｕｘＳが偏析した多結晶体構造の発光層３が形成される。この発光層３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の偏析部とが観察できる。その詳細は明らかではないが、上記熱処理によって、ＺｎＳとＣｕｘＳとの相分離が生じ、上記偏析構造が形成されたものと考えられる。
（３）発光層３上に、透明電極２として、スパッタリング法によってＩＴＯを成膜する（１ｍｍ角パターン形状）。
以上の工程によって、本実施の形態１の別例の発光素子１０ｂを得ることができる。
【００５１】
なお、上記の例の発光素子１０ｂでは、基板１（４）は背面電極４を兼ねているが、この例に限られず、図３に示す発光素子１０ａのように、基板１と背面電極４とを別々に設けてもよい。また、上記例の発光素子１０ｂの製造方法では、背面電極４を兼ねた基板１（４）として、発光について不透明な導電性シリコン基板を用い、基板１（４）の側から発光層３、透明電極２を形成したが、この積層順に限られるものではない。例えば、図１に示す発光素子１０のように、発光に対して透明な基板１を用い、基板１の上に、透明電極２、発光層３、背面電極４の順に各層を積層して構成してもよい。またさらに、発光素子の特性を安定化させるために素子作成後のエージング処理等を施してもよい。
【００５２】
この発光素子１０ｂの透明電極２と背面電極４とを直流電源５に接続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。
【００５３】
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子によれば、従来の無機ＥＬ素子よりも低電圧で発光し、且つ高輝度を得ることができた。
【００５４】
（実施の形態２）
＜表示装置の概略構成＞
図７は、本発明の実施の形態２に係るパッシブマトリクス型表示装置１００の概略的な構成を示すブロック図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、表示部１０１と、表示部１０１の各画素Ｃｉｊを選択的に駆動する駆動手段１０２と、駆動手段１０２を制御し、電力を供給する制御部１０３とから構成される。なお、本実施の形態においては、供給する電源としては、例えば、図１０に示すように直流電源を用いている。また、駆動部１０２は、データ電極Ｘｉを駆動するデータ電極駆動回路１２１と走査電極Ｙｊを駆動する走査電極駆動回路１２２とを備える。
【００５５】
図８は、表示部１０１の構成を示す斜視図である。表示部１０１は、基板１と、第１方向（図７及び図８では列方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数のデータ電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｉ・・・ＸＮと、発光層３と、上記第１方向に対して垂直な第２方向（図７及び図８では行方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｊ・・・ＹＭとを備える。
【００５６】
一対のデータ電極Ｘｉと走査電極Ｙｊとが交差する部分は、画素Ｃｉｊと呼ばれる。この表示部１０１は、Ｎ×Ｍ個の画素Ｃｉｊが２次元配列されている。また、各画素Ｃｉｊは、その添え字のｉとｊによって画素位置を表すものとする。例えば、図７の画素Ｃ１１はデータ電極Ｘ１と走査電極Ｙ１とが交差する箇所の画素を表し、画素Ｃ２１はデータ電極Ｘ２と走査電極Ｙ１とが交差する箇所の画素を表し、画素Ｃ１２はデータ電極Ｘ１と走査電極Ｙ２とが交差する箇所の画素を表す。従って、画素Ｃ１１と画素Ｃ２１は走査電極Ｙ１に接続されており、画素Ｃ１２は走査電極Ｙ２に接続されている。一方、画素Ｃ１１と画素Ｃ１２はデータ電極Ｘ１に接続されており、画素Ｃ２１はデータ電極Ｘ２に接続されている。
【００５７】
図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った発光面に垂直な断面図である。図９に示すように、それぞれの画素Ｃｉｊは、基板１の上に順に積層された、データ電極Ｘｉ（背面電極４）、発光層３、及び走査電極Ｙｊ（透明電極２）からなる。各画素Ｃｉｊは、一つのＥＬ素子に対応するものである。したがって、表示部１０１は、複数のＥＬ素子が２次元配列していると考えることができる。なお、この実施の形態では、発光層３が各画素Ｃｉｊにわたって連続する層として設けられているが、このような構成に限られず、発光層３が各画素Ｃｉｊごとに別個に設けられている構成であってもよい。例えば、発光層３を各画素Ｃｉｊごとに分離してもよい。あるいは、各画素ＣｉｊごとにＥＬ素子がデータ電極Ｘｉ及び走査電極Ｙｊを除いてそれぞれ分離されており、各ＥＬ素子が２次元配列したＥＬ素子アレイを用いてもよい。この場合、Ｎ個のデータ電極ＸｉとＭ個の走査電極Ｙｊのそれぞれの交差する画素ＣｉｊのすべてについてＥＬ素子を構成していればよい。
【００５８】
図１０は、図９の一つの画素Ｃｉｊについて、一つのＥＬ素子１０と考えた場合の模式的な概略図である。このＥＬ素子１０は、基板１の上に、背面電極４、発光層３、透明電極２が順に積層されて構成され、直流電源５によって発光層３に電圧が印加され、発光層３から発光させる。なお、この例では、背面電極４は、データ電極Ｘｉに対応し、透明電極２は、走査電極Ｙｊに対応する。また、背面電極４及び透明電極２と、データ電極Ｘｉ及び走査電極Ｙｊとの対応は上記の場合には限られず、逆の対応関係としてもよい。さらに、それぞれの積層順を逆としてもよい。
【００５９】
図１１は、発光層３の断面の一部を拡大した概略構成図である。この表示装置１００によれば、各画素ＣｉｊのＥＬ素子の発光層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。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、高輝度発光する表示装置１００を実現することができる。
【００６０】
なお、発光層３をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜することによって、カラー表示装置を得ることができる。あるいは、透明電極／発光層／背面電極といったＲＧＢの各色毎の発光ユニットを積層してもよい。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、カラーフィルタ及び／又は色変換フィルタを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。
【００６１】
図１２は、別例のカラー表示装置の表示部の構成を示す断面図である。本例のカラー表示装置では、基板１と、複数のデータ電極４との間に、さらに、色変換層１１５と、カラーフィルタ１１６とを備える。色変換層１１５は発光層３とカラーフィルタ１１６との間に備えられ、発光層３からの光を白色光に変換する。カラーフィルタ１１６は、各データ電極１本につき、それぞれ赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢのうち１つが備えられる。色変換層１１５からの白色光は、赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢによってそれぞれ赤色光、緑色光、青色光が透過され、表示される。
【００６２】
なお、上述の構成に限られず、発光層３を複数層設ける、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、走査電極及びデータ電極の両方を透明電極にする、どちらか片側の電極を黒色電極とする、表示装置１００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。
【００６３】
＜表示装置の制御方法＞
走査電極２とデータ電極４により選択された画素Ｃｉｊにおいて、発光層３に発光開始電圧以上の電圧を印加すると、発光層３内を電流が流れ、選択された画素Ｃｉｊの発光層３からの発光に至る。
（ａ）まず、制御部１０３に画像データＳ１が入力される。
（ｂ）次に、制御部１０３は、それぞれの画素について発光させるか否か等の情報に基づき、データ電極駆動回路１２１と走査電極駆動回路１２２を駆動する。
（ｃ）走査電極駆動回路１２２は、発光させる画素Ｃｉｊに対応した走査電極２に電圧を印加する。
（ｄ）データ電極駆動回路１２１は発光させる画素Ｃｉｊに対応したデータ電極４に電圧を印加する。
（ｅ）電圧が印加された走査電極２とデータ電極４の交わる画素Ｃｉｊにおいて発光層３に発光開始電圧以上の電圧が印加されると、発光層３内を電流が流れ、選択された画素Ｃｉｊの発光層３からの発光に至る。
【００６４】
また、複数の画素から任意の画素を発光させる方法としては、選択した１つの走査電極と、選択した１つのデータ電極とに電圧を印加して１画素ごとに発光させる方式や、選択した１つの走査電極と、選択した１または複数のデータ電極とに電圧を印加して１走査電極ごとに発光させる線順次走査方式等が適用可能である。
【００６５】
以下、実施の形態１に係る表示装置の製造方法の一実施例を説明する。この例では、図９と同様に、データ電極Ｘｉを背面電極４とし、走査電極Ｙｊを透明電極２としている。なお、前述の他の材料からなる発光層３についても同様の製造方法が利用可能である。
（１）基板１としてコーニング１７３７を準備する。
（２）基板１上に、データ電極Ｘｉ（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、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は２００ｎｍとする。
（３）基板１上に、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。
（４）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。
（５）続いて、走査電極Ｙｊ（透明電極２）を、例えばＩＴＯを使用し、パターン形成する。この走査電極Ｙｊ（透明電極２）は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、データ電極Ｘｉの延在方向に対して略直交するように形成する。また、走査電極Ｙｊの膜厚は２００ｎｍとする。
（６）続いて、発光層３及びデータ電極Ｙｊ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、本実施の形態に係る表示装置１００が得られる。
【００６６】
この表示装置は、従来型ＥＬ素子のように交流で高電圧の必要がなく、５〜１０Ｖ程度の直流電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。
【００６７】
また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の蛍光体で色分けして成膜すればよい。あるいは、透明電極／発光層／背面電極といったＲＧＢ各色毎の発光ユニットを積層してもよい。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、カラーフィルタ及び／又は色変換フィルタを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。
【００６８】
＜効果＞
本実施の形態に係る表示装置は、従来の表示装置のように交流高電圧の必要がなく、直流低電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る発光素子は、低電圧での発光が可能で、且つ、高輝度の発光が得られる。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。
【００７０】
本発明に係る表示装置は、低電圧駆動で高輝度表示が得られる表示装置を提供するものである。特にデジタルカメラ、カーナビーゲーションシステム、テレビ等のディスプレイデバイスとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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方向から見た概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光層の構成を示す拡大概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る別例の発光素子の発光面に垂直な概略構成図である。
【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】本発明の実施の形態１に係るさらに別例の発光素子の発光面に垂直な概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るパッシブマトリクス型表示装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の表示装置を構成する表示部の構成を示す斜視図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った発光面に垂直な断面図である。
【図１０】図９の各画素Ｃｉｊを一つの発光素子と考えた場合の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る表示装置の発光層の構成を示す拡大概略図である。
【図１２】別例のカラー表示装置の構成を示す概略図である。
【図１３】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構成図である。
【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】
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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】
2008013171.tif 000027
【図１３】
2008013171.tif 000028
【国際調査報告】
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2008013171.tif 000030
2008013171.tif 000031
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