(57)【要約】【課題】ディスプレイなどの表示装置に用いられる低輝度から、照明装置や画像形成装置などの露光装置に用いられる高輝度まで幅広い範囲で駆動可能であって、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ高輝度で発光させた場合であっても寿命特性に優れたエレクトロルミネッセンス素子、およびこれを用いた表示装置、露光装置、照明装置を提供する。【解決手段】少なくともｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を含む発光部５を有し、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１のうち少なくとも一方に発光中心を設けている。また、陽極と発光部の間に遷移金属酸化物からなる電荷注入部を設けている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部を有し、前記ｐ型半導体粒子と前記ｎ型半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項２】
前記発光部に対して互いに対向する電極を有し、この電極は一対の陽極と陰極で構成され、少なくとも前記陽極と前記発光部の間に電荷注入部を設けたことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項３】
前記陽極を実質的に透明な導電性材料で構成したことを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項４】
前記陰極を少なくとも一層の金属材料で構成したことを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項５】
前記電荷注入部を遷移金属酸化物によって構成したことを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項６】
前記電荷注入部を酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンのいずれかで構成したことを特徴とする請求項５記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項７】
前記電荷注入部を半導体によって構成したことを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項８】
前記発光部に対して互いに対向する電極を有し、この電極は一対の陽極と陰極で構成され、この陽極と陰極の間に直流電圧を印加して駆動するように構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項９】
前記発光部に対して互いに対向する電極と、この電極の少なくとも一方を駆動する駆動手段を有し、この駆動手段を薄膜トランジスタによって構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１０】
前記発光部において前記ｐ型半導体粒子と前記ｎ型半導体粒子を接触するように構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１１】
前記発光部は少なくともｐ型半導体粒子と、ｎ型半導体粒子と、バインダを含み、前記発光部を湿式プロセスによって形成したことを特徴とする請求項１０記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１２】
前記ｐ型半導体粒子および前記ｎ型半導体粒子の粒径を１．０μｍ以下に構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１３】
前記発光部は層状をなし、この層状の発光部の厚みを０．１μｍ以上、１０μｍ以下に構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１４】
前記ｐ型半導体粒子をＩＩＩ−Ｖ族化合物によって構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１５】
前記ｎ型半導体粒子を前記発光中心を有する材料で構成したことを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１６】
前記発光中心を有する材料はＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳ，ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４のいずれかに所定の付活性元素を添加したものであることを特徴とする請求項１５記載のエレクトロルミネッセンス素子。
【請求項１７】
請求項１から請求項１６のいずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子を２次元的に複数配置してなる表示装置。
【請求項１８】
請求項１から請求項１６のいずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子を１次元的あるいは２次元的に複数配置してなる露光装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１６のいずれか１項記載のエレクトロルミネッセンス素子を単数、または１次元的あるいは２次元的に複数配置してなる照明装置。
【請求項２０】
少なくとも複数のｐ型半導体部と複数のｎ型半導体部を含む発光部を有し、前記ｐ型半導体部と前記ｎ型半導体部のうち少なくとも一方に発光中心を設けたことを特徴とするエレクトロルミネッセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種光源などに用いられる電気的発光素子であるエレクトロルミネッセンス素子、このエレクトロルミネッセンス素子を光源として用いた表示装置、露光装置、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス素子とは固体蛍光性物質などの電界発光を利用した発光デバイスであり、現在発光部を無機物、あるいは有機物で構成したエレクトロルミネッセンス素子が実用化され、液晶ディスプレイのバックライトやフラットディスプレイなどへの応用展開が一部で図られている。従来のエレクトロルミネッセンス素子に関して、たとえば非特許文献１、特許文献１、非特許文献２に開示された構造のものが知られている。
【０００３】
図８（ａ）は従来のエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す断面図であり、図８（ｂ）は従来のエレクトロルミネッセンス素子の発光層の構造を示す拡大断面図である。
【０００４】
以降図８を用いて非特許文献１に開示されたエレクトロルミネッセンス素子１００の構造について説明する。図８に示すエレクトロルミネッセンス素子１００は、いわゆる分散型直流動作エレクトロルミネッセンス素子に分類されるものである。
【０００５】
このエレクトロルミネッセンスト素子は、図８（ａ）に示すように、ガラス基板１０１上に、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電性材料によって構成された陽極１０２と、金属薄膜で構成された陰極１０４と、これらの間に挟持された発光層１０３とで構成されている。そしてこの発光層１０３は、図８（ｂ）にその拡大図を示すように粒径を０．５〜１μｍ程度のＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５とバインダ１０６から構成されている。この従来技術では安定な直流駆動を可能とさせるために、ＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５に例えばＣｕ＋イオンを含む溶液中で処理して電気伝導度を高めるとともに、更に発光層を形成するためのバインダを必要最小限の量として、ＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５の充填密度を粒子同士が直接接触するように十分高濃度にしている。このような構成を有するエレクトロルミネッセンス素子１００の陽極１０２と陰極１０４間に直流電圧を印加すると１０００ｃｄ／ｍ２程度の発光輝度が得られるとされている。しかしながら非特許文献１に開示されたエレクトロルミネッセンス素子１００は、ＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５の径の大小や充填密度の高低にかかわらず、ＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５に対する電荷の注入（より具体的にはＺｎＳ（蛍光体）粒子１０５と、これに添加されたＣｕ、Ｃｌ、Ｍｎなどによって構成される発光中心における電荷の対消滅）が十分に行なわれることはなく、発光効率は０．２〜０．３ｌｍ／Ｗ程度と高いものではなかった。
【０００６】
図９は従来の他のエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す構造図である。
以降図９を用いて特許文献１に開示されたエレクトロルミネッセンス素子１１０の構造について説明する。
図９に示すように、このエレクトロルミネッセント素子１１０では、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）から構成される透明導電体１１１内に、例えばＣｄＳｅからなる半導体微粒子１１２が分散された状態で発光層が形成される。そしてこの発光層が電極１１３、１１４に挟持されている。電極１１３、電極１１４に１０Ｖ以下の直流電圧を印加することにより、従来の交流駆動型の無機エレクトロルミネッセンス素子と比べて２桁低い駆動電圧でエレクトロルミネッセンス素子を発光させることができるとしている。しかしながら特許文献１に開示されたエレクトロルミネッセンス素子１１０は透明導電体１１１内に半導体微粒子１１２を均等に分散させることが難しく、再現性、安定性、発光の均一性などに課題がある。
【０００７】
以上は、エレクトロルミネッセンス素子の発光層として無機材料を用いたものの例であるが、発光層として有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子も様々な構造が知られており、例えば非特許文献２に開示されるように１９８７年にコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇ氏らにより、発光層を構成する有機材料を正孔輸送層と発光層の２層に分けた機能分離型の積層構造を有するエレクトロルミネッセンス素子が提案され、１０Ｖ以下の低電圧にもかかわらず１０００ｃｄ／ｍ２以上の高い発光輝度が得られるとされている。しかしながら非特許文献２に開示されたエレクトロルミネッセンス素子を構成する発光層は有機材料を用いるものであり、熱、水分、駆動に伴う電極を介しての不純物の侵入などによって特性が大きく劣化することが知られており、安定性、発光効率（発光輝度）、寿命などの点において十分なものではなかった。
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−３０６４８５号公報
【非特許文献１】猪口敏夫著「エレクトロルミネセントディスプレイ」産業図書株式会社、平成３年７月２５日、ｐ．１３−１５
【非特許文献２】タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）、ヴァンスリク（Ｓ．Ａ．Ｖａｎｓｌｙｋｅ）「アプライドフィジックスレター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）」（米国）第５１巻、１９８７年、ｐ．９１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１や特許文献１に開示された無機エレクトロルミネッセンス素子に関する技術は、エレクトロルミネッセンス素子を駆動する際に高電圧の交流印加を必要としない点で、エレクトロルミネッセンス素子が適用されるアプリケーションの幅を広げるものである。しかしながら上述したように発光効率（発光輝度）、寿命、再現性、安定性、発光の均一性などに課題を有する。また非特許文献２に開示された有機エレクトロルミネッセンス素子に関する技術は、非特許文献２の発表後、様々な改良が加えられてきたものの、熱、水分、電極を介しての不純物の侵入などによって特性が大きく劣化する点は依然完全には解決されておらず、発光効率（発光輝度）、寿命、安定性とも十分なものではなかった。
【００１０】
さて、エレクトロルミネッセンス素子を光源として利用するアプリケーションには、例えばディスプレイなどの表示装置、電子写真方式の画像形成装置、画像読取り装置における原稿照明用途などに応用される露光装置、イルミネーション用途を含む照明装置などがある。これらの装置には、それぞれのアプリケーションに必要な輝度および寿命を達成することが要求されている。例えば、表示素子、特にパソコン用のモニターやテレビでは５００ｃｄ／ｍ２程度の輝度と、３００００時間を超えて、赤色、緑色、青色の色バランスがくずれないことが重要な条件となる。
【００１１】
一方、発光輝度の観点では露光装置は最も仕様が厳しいものの一つである。一般的な表示装置に応用されるエレクトロルミネッセンス素子の発光輝度は、高々１０００ｃｄ／ｍ２程度で十分に実用に供することができるのに対し、上述の露光装置に応用されるエレクトロルミネッセンス素子には、例えば画像形成装置の仕様として６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）、４０ｐｐｍ（ｐａｇｅｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）程度を想定すると赤色発光で２００００〜４００００ｃｄ／ｍ２以上の発光輝度が要求され、その駆動条件は高電圧、大電流で、非常に過酷なものとなる。このような環境下においてエレクトロルミネッセンス素子の動作を長期間にわたって安定して行なうためには、エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を大幅に向上させる必要がある。
【００１２】
エレクトロルミネッセンス素子の発光効率が高いと、駆動のために必要となる電圧電流の条件は緩和され、エレクトロルミネッセンス素子の発熱が少なくなり寿命が延びるなど、結果的にエレクトロルミネッセンス素子の長期にわたる信頼性を向上させることが可能となる。このように特に露光装置のような高い発光輝度が要求される光源にエレクトロルミネッセンス素子を応用する場合には、信頼性を高めるためにエレクトロルミネッセンス素子の発光効率を極めて高いものとする必要がある。
【００１３】
本発明は、ディスプレイなどの表示装置に用いられる低輝度から、照明装置や画像形成装置などの露光装置に用いられる高輝度まで幅広い範囲で駆動可能であって、幅広い輝度の範囲にわたって安定に動作し、かつ高輝度で発光させた場合であっても寿命特性に優れたエレクトロルミネッセンス素子、およびこれを用いた表示装置、露光装置、照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子は上記課題に鑑みてなされたもので、少なくともｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部を有し、ｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エレクトロルミネッセンス素子の発光部をｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子で構成し、しかもこれらの半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けることで、発光部をいわゆるバルクヘテロ構造、すなわち発光部に極めて多数のｐ−ｎジャンクションが存在する構造にすることにより、発光効率（発光輝度）、寿命のいずれについても極めて高レベルの性能を実現することが可能となる。
【００１６】
このようなエレクトロルミネッセンス素子を表示装置に応用することによって、極めて長い期間にわたって発光輝度の劣化がなく、色バランスに優れた表示装置を提供することができる。同様に露光装置に応用することによって、長期にわたって安定して動作する（即ち電子写真方式などの画像形成装置に搭載されたときに、長期にわたって潜像形成能力が実質的に劣化しない）優れた露光装置を提供できる。同様に照明装置に応用することによって、従来の照明用光源と比較して消費電力が極めて小さい優れた照明装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、少なくともｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部を有し、ｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものである。エレクトロルミネッセンス素子の発光部をｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子で構成し、しかもこれらの半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けることで、発光部をいわゆるバルクヘテロ構造に、すなわち発光部に極めて多数のｐ−ｎジャンクションが存在する構造にすることにより、発光効率（発光輝度）、寿命のいずれについても極めて高レベルの性能を実現することが可能となる。
【００１８】
本発明のエレクトロルミネッセンス素子における発光は、以下のようなメカニズムをとるものと思われる。バイアス電圧を印加すると陽極および陰極からｎ型半導体粒子とｐ型半導体粒子にそれぞれホールと電子が注入される。発光中心をもつｎ型半導体粒子またはｐ型半導体粒子の近傍に形成されたホールと電子のペアは、発光中心を構成するイオンにトラップされ、発光中心を励起し、発光中心を構成する元素イオンが励起状態から基底状態に戻るときに発光するものと考えられる。
従来の交流で高電圧をかけホットエレクトロンを生成して発光中心を励起し、発光を得るメカニズムも考えられるが本発明のような低電圧で発光しているデバイスでは、詳細な機構はわかっておらず今後の検討課題であるが、本発明のエレクトロルミネッセント素子では、上記のように陽極からホールが、陰極から電子が発光層に注入され種々の励起状態をとったあとに再結合によって発光するものと思われる。
従って、本発明のような深い仕事関数をもった酸化物層を陽極と発光層の間に設けることにより、ホール注入を容易にすることが可能となる。さらに電子の注入においても低電圧化が達成された。これは、ここで用いた遷移金属酸化物薄膜はアモルファス構造をもつものが主体であり、種々の結晶欠陥などに由来した、ダングリングボンドを多数有していることがこのような性能を発現させているためと思われる。
【００１９】
また本発明は、発光部に対して互いに対向する電極を有し、この電極は一対の陽極と陰極で構成され、少なくとも陽極と発光部の間に電荷注入部を設けたものである。これによってｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部に安定して電荷を注入することができ、発光効率（発光輝度）、寿命が改善するとともに、エレクトロルミネッセンス素子の安定性、発光の均一性などを図ることが可能となる。
【００２０】
また本発明は、陽極を実質的に透明な導電性材料で構成したものである。これによってエレクトロルミネッセンス素子の発光部から効率よく光を出射させることが可能となる。
【００２１】
また本発明は、陰極を少なくとも一層の金属材料で構成したものである。これによって金属材料面で光を反射させ、陰極と対向して配置された陽極側から光を効率よく射出させることが可能となる。
【００２２】
また本発明は、電荷注入部を遷移金属酸化物、より具体的には酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステンなどのいずれかで構成したものである。これによってｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部に安定して電荷を注入することができ、発光効率（発光輝度）が大きく改善し、寿命が改善するとともに、エレクトロルミネッセンス素子の安定性、発光の均一性などを図ることが可能となる。なお、上記の具体的な遷移金属酸化物以外を用いても同様な効果を得ることは可能である。
【００２３】
また本発明は、電荷注入部を半導体によって構成したものである。これによってｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部に安定して電荷を注入することができ、発光効率（発光輝度）、寿命が改善するとともに、エレクトロルミネッセンス素子の安定性、発光の均一性などを図ることが可能となる。
【００２４】
また本発明は、発光部に対して互いに対向する電極を有し、この電極は一対の陽極と陰極で構成され、この陽極と陰極の間に直流電圧を印加して駆動するように構成したものである。本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子は極めて発光効率が高く、例えば５Ｖといった低電圧の直流電源で駆動できるため、様々なアプリケーションに適用が可能である。
【００２５】
また本発明は、発光部に対して互いに対向する電極と、この電極の少なくとも一方を駆動する駆動手段を有し、この駆動手段を薄膜トランジスタによって構成したものである。駆動手段として薄膜トランジスタを採用することで、駆動回路を低廉に構成することが可能となる。
【００２６】
また本発明は、発光部においてｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を接触するように構成したものである。これによって発光中心に効率よく電荷が注入されるようになり、発光効率（発光輝度）、寿命のいずれについても極めて高レベルの性能を実現することが可能となる。
【００２７】
また本発明は、発光部が少なくともｐ型半導体粒子と、ｎ型半導体粒子と、バインダを含むとともに、この発光部を湿式プロセスによって形成したものである。バインダを介在させることで、各半導体粒子の取り扱いが容易となり、いわゆる塗布法、インクジェット法、印刷法などの湿式プロセスを適用することができ、エレクトロルミネッセンス素子を大量に廉価に生産することが可能となる。
【００２８】
また本発明は、ｐ型半導体粒子およびｎ型半導体粒子の粒径を１．０μｍ以下に構成したものである。このように粒径を微細なものとすることで、発光部におけるｐ型半導体粒子およびｎ型半導体粒子の充填密度を高め、発光効率（発光輝度）について極めて高レベルの性能を実現することが可能となる。
【００２９】
また本発明は、発光部は層状として、この層状の発光部の厚みを０．１μｍ以上、１０μｍ以下に構成したものである。これによって層状の発光部に十分に大きい電界を作用させることができ、エレクトロルミネッセンス素子を例えば５Ｖといった極めて低い駆動電圧で駆動することが可能となる。
【００３０】
また本発明は、ｐ型半導体粒子をＩＩＩ−Ｖ族化合物によって構成したものである。ＩＩＩ−Ｖ族化合物には例えばＧａＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰなどが含まれるが、これらは容易に粒子化することができるため、エレクトロルミネッセンス素子を簡易な工程にて製造することが可能となる。
【００３１】
また本発明は、ｎ型半導体粒子を発光中心を有する材料によって構成したものである。ｎ型半導体粒子としては、例えばｎ型にドープされた（以下ドープト）ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳ、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４のいずれかを用い、これに所定の活性元素を添加し、発光中心を形成するように構成したものである。ここで付活性元素とは、いわゆる付活剤であり、Ｍｎ２＋、Ｔｍ３＋、Ｅｕ２＋、Ｓｍ３＋、Ｔｂ３＋等の希土類元素を付活したもののみならず、ＴｍＦ３などの化合物付活したものも含むものとする。これらの材料は無機エレクトロルミネッセンス素子の発光材料として極めて一般的なものであり、かつ容易に粒子化することができるため、エレクトロルミネッセンス素子を簡易な工程にて製造することが可能となる。
【００３２】
本発明の表示装置は、上述のエレクトロルミネッセンス素子を２次元的に複数配置してなるものである。本発明のエレクトロルミネッセンス素子の発光効率（発光輝度）、寿命は極めて高レベルの性能を有しているため、長期にわたって発光輝度の劣化がない、優れた表示装置を提供することが可能となる。
【００３３】
本発明の露光装置は、上述のエレクトロルミネッセンス素子を１次元的あるいは２次元的に複数配置してなるものである。本発明のエレクトロルミネッセンス素子の発光効率（発光輝度）、寿命は極めて高レベルの性能を有しているため、長期にわたって安定して動作する（即ち電子写真方式などの画像形成装置に搭載されたときに、長期にわたって潜像形成能力が実質的に劣化しない）優れた露光装置を提供することが可能となる。
【００３４】
本発明の照明装置は、上述のエレクトロルミネッセンス素子を単数、または１次元的あるいは２次元的に複数配置してなるものである。本発明のエレクトロルミネッセンス素子の発光効率（発光輝度）、寿命は極めて高レベルの性能を有しているため、従来の照明用光源と比較して消費電力が極めて小さい優れた照明装置を提供することが可能となる。
【００３５】
また本発明のエレクトロルミネッセンス素子は少なくとも複数のｐ型半導体部と複数のｎ型半導体部を含む発光部を有し、ｐ型半導体部とｎ型半導体部のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものである。エレクトロルミネッセンス素子の発光部を複数のｐ型半導体部と複数のｎ型半導体粒子で構成し、しかもこれらの複数の半導体部のうち少なくとも一方に発光中心を設けることで、発光部をいわゆるバルクヘテロ構造に、すなわち発光部に極めて多数のｐ−ｎジャンクションが存在する構造にすることにより、発光効率（発光輝度）、寿命のいずれについても極めて高レベルの性能を実現することが可能となる。
なお、本発明でいうバルクヘテロ構造には、同一層でｐ型半導体とｎ型半導体が接触している状態の他に、ｐ型半導体とｎ型半導体とは層状に繰り返し複数層積層されている場合も含む。この場合は各層の界面でｐｎ接合を形成する。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の具体的な内容について実施例を用いて説明する。
（実施例１）
図１（ａ）は本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子１の構造を示す断面図であり、図１（ｂ）は本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子１の発光部５の構造を示す拡大断面図である。
このエレクトロルミネッセント素子１は、ガラス基板２上に、陽極３と、電荷注入部４と、発光部５と、電荷注入部６と、陰極７とを順次積層してなるもので、発光部５が、Ｐ型半導体部１０Ｒと、ｎ型半導体部１１Ｒとで構成されたことを特徴とする。
【００３７】
以下、図１に示した本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子１の作製過程について説明する。
まず陽極３となる透明導電膜としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が設けられたガラス基板２を所定のマスクを用いてフォトリソグラフィ、エッチング工程を行い、陽極３を２ｍｍ幅のストライプ状に形成した。
【００３８】
実施例１ではこのように基板としてガラス基板２を用いたが、基板は実質的に可視光に対して透明性をもつ基板であればよく、ガラス基板２の他にプラスチック基板を用いてもよい。ガラス基板２の材質は特に選ばず、一般的なホウケイ酸ガラス、石英ガラス等を用いることができる。一方プラスチック基板を採用する場合は、水分透過を減少させ信頼性を向上するため、表面に例えば無機物による平滑層を設けるのが望ましい。
【００３９】
陽極３は、後に説明する発光部５にホールを注入するものであり、実質的に透明であり発光部５もしくは電荷注入部４（後述する）に効率的に電荷が注入されることが必要である。代表的なものはＩＴＯ、酸化錫、ＩＺＯなどの公知の透明電導膜が用いられる。
【００４０】
また実施例１では陽極３を形成するのに際して、予めＩＴＯ膜が設けられたガラス基板２を用いたが、酸化錫やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）が設けられたガラス基板２やその他の実質的に透明性のある基板を用いても良い。このＩＴＯ膜は、酸素プラズマを用いた処理装置で表面処理を行うと更に望ましい。
【００４１】
このようにして得られた陽極３上に、電荷注入部４としてＭｏＯ３を、抵抗加熱蒸着装置を用いて５０ｎｍの厚みの層となるように蒸着した。実施例１では電荷注入部４としてＭｏＯ３を用いたが遷移金属酸化物であればタングステン、バナジウム、錫など他の物質でも同様な効果が得られる。
【００４２】
次に発光材料として、ＣｕＯ等の活性化剤で付活されたＺｎＳに発光中心となるべきＭｎを１［ｇ］のＺｎＳに対し１×１０−４［ｇ］添加し、更に例えばＡｌ、Ｃｌなど、所定の不純物（ドナー）をドープしｎ型半導体としたものを粉砕して得た半導体粒子（すなわち発光中心を設けたｎ型半導体粒子）と、予め所定の不純物（アクセプタ）をドープしｐ型半導体としたＧａＡｓを粉砕して得た半導体粒子（ｐ型半導体粒子）を蒸着装置にセットし、１秒間あたり１オングストロームの速度で膜厚が０．１μｍになるように共蒸着し発光部５を形成した。ここで蒸着に用いたＺｎＳとＧａＡｓの微粒子は平均粒径が約１μｍであった。そして蒸着後、アニールを行った。図１（ｂ）はその結晶構造を示す図である。１０はｐ型半導体部、１１はｎ型半導体部である。
【００４３】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１に用いられる発光部５の材料としては、付活されたＺｎＳにＭｎ２＋を添加したものの他に、Ｔｍ３＋、Ｅｕ２＋、Ｓｍ３＋、Ｔｂ３＋等の希土類元素を添加した材料、ＣａＳ、ＳｒＳにＥｕ２＋やＣｅ３＋を添加した材料等があげられる。その他に（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）（Ａｌ，Ｃａ，Ｉｎ）２Ｇａ２Ｓ４の化学式で表されるチオガレート系蛍光体も好ましく使用できるが、これに限定されるものではない。これらの蛍光物質は公知の方法により合成することができる。例えばＥＢ蒸着法、スパッタリング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法等が用いられる。これらの方法で良好な結晶を得ることができる。例えば粉砕などの機械的な方法により超微粒子を得て、本発明に供することができる。さらに薄膜形成時に基板温度を２００℃以上に保つとより結晶性が向上して特性があがる。また薄膜形成後にアニール処理を行うことが発光効率を向上させる観点から好ましい。
【００４４】
また発光部５の膜厚は０．１μｍから１０μｍの間に設定するとよい。バインダ１２等を用いた場合、膜厚が薄い方がエレクトロルミネッセンス素子１の駆動電圧を低電圧化するのに有効であるが、膜厚が０．１μｍよりも薄くなると発光部５に欠損が生ずる場合があり、陽極３と陰極７の間でリークなどの不具合が発生することがある。
【００４５】
このようにして得られた発光部５の上に、既に説明した電荷注入部４と同様の工程を用いて電荷注入部６を設けた。
その後、真空を破ることなく陰極７としてアルミニウムを１５０ｎｍになるように蒸着した。
陰極７の材料としては、発光部５もしくは発光部５と陰極７の間に設けた電荷注入部６に電子を注入することができる材料が好ましい。この条件を満たすためには電荷注入部６に用いる材料のエネルギー準位と陰極７を構成する材料の仕事関数の関係が重要になってくる。この関係において効率よく電子注入が起こる陰極材料が選択される。陰極７を構成する材料としては、例えばＡｌ、Ａｇ、Ａｕの他に低仕事関数であるアルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれる元素も好ましい。例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｂａ等があるが、例えば有機エレクトロルミネッセンス素子で知られているようなこれらのフッ化物や酸化物、炭酸塩等も好ましく用いられる。
【００４６】
また本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１に用いられる陰極７は電子注入性をもつものが望ましいため、発光部５もしくは電荷注入部６の電子注入レベルに対して陰極７の仕事関数が小さいか、近いものの方がより好ましく用いられる。具体的には、Ａｌ、Ａｇ等があげられるが、発光材料にあわせて、より仕事関数の小さいアルカリ金属、例えばＣａ、Ｂａ、Ｌｉ、Ｃｓ等を用いるのが望ましい。さらにこれらの酸化物、フッ化物等も電子注入性を向上させるためには有効である。この場合の膜厚はせいぜい５０オングストローム（５ｎｍ）以下が望ましい。
【００４７】
また陰極７は以上述べてきた材料からなる多層構造、例えば最上層をＡｇとし、その下層（すなわち発光部５、あるいは電荷注入部６の側）をＢａなどとして構成してもよい。
陰極７はＩＴＯ膜から構成される陽極３と９０度の角度になるようにマスクを用いて蒸着しており、陰極７と陽極３の重なった部分に２ｍｍ角のエレクトロルミネッセンス素子１（資料Ｓ１０１）が得られた。
【００４８】
なお実施例３でも説明するが、一般的にはエレクトロルミネッセンス素子１をディスプレイ等の表示デバイスや微小な光源として用いる場合は、発光領域（あるいは面積）を規定するために、陽極３を実質的な絶縁体である画素規制部（図示せず）を用いて部分的に（すなわち陽極３の周辺を）被覆するように構成するのが望ましい。この画素規制部の材料としては無機酸化物、無機窒化物、レジスト、あるいはこれらの混合物とすればよい。
【００４９】
以上述べてきたように、本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子１は、少なくとも複数のｐ型半導体部（結晶粒子）と複数のｎ型半導体部（結晶粒子）を含む発光部を有し、ｐ型半導体部とｎ型半導体部のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものである。
【００５０】
また上述のように本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は発光部５に対して互いに対向する電極を有しており、この電極は一対の陽極３と陰極７で構成され、少なくとも陽極３と発光部５の間に電荷注入部６を設けたものである。
【００５１】
このようにして得られたエレクトロルミネッセンス素子１（試料Ｓ１０１）をグローブボックスに取り出し、ガラス基板２の周囲に紫外線硬化型樹脂を塗布した封止ガラス（ともに図示せず）を接着し、紫外線を照射して封止を行なった。このように本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１には、必要に応じて外界からの水分や酸素による劣化を防ぐために封止を施すのが望ましい。その方法としては上述のようにガラスなどの封止材を接着材によって接着する方法、樹脂で封止する方法、無機膜で封止する方法、あるいは無機・有機の交互積層膜で封止する方法などが知られており、要求仕様に応じて使い分けることができる。また乾燥剤等を封入するのも望ましい。
前記実施例１では上述のように光硬化性の樹脂によって封止を行なったが、発光層に無機材料を用いることで、エレクトロルミネッセンス素子１の耐熱性は格段に向上するため、一般に、よりガスバリア性に優れる熱硬化性樹脂を用いて封止を行なうことで、更に封止性能を向上させることが可能となる。
【００５２】
このエレクトロルミネッセンス素子１をグローブボックスから取り出し、ＩＴＯ膜（陽極３）を＋極、Ａｌ膜（陰極７）を−極として直流電源にて電圧を印加した。印加電圧を約３Ｖに設定するとｎ型半導体粒子１１を構成するＺｎＳ：Ｍｎ（発光中心）からの発光と思われるオレンジ色の発光が観察された。顕微鏡で観察したところ均一な面状発光が観察された。発光輝度は約１００ｃｄ／ｍ２であった。更に電圧をあげるとそれに伴って発光輝度が上昇し最大輝度１０００００ｃｄ／ｍ２を得た。
【００５３】
次に、図１における電荷注入部６を除去した以外は試料Ｓ１０１と同様にしてエレクトロルミネッセンス素子１を作製し、試料Ｓ１０２とした。本試料の特性を評価したところ、電荷注入部６による電荷注入効果が減じられるために発光開始電圧が上昇した。しかしながらオレンジ色の発光は十分に観察された。また、電荷注入部４および電荷注入部６を除去した以外上記と同様にして作製した試料Ｓ１０３の特性を評価したところ、さらに発光開始電圧が上昇したが発光は十分に観察された。
【００５４】
これらの試料を輝度１００００ｃｄ／ｍ２になるように電圧を調整し一定電流駆動で１００時間駆動し輝度の変化を観測した。試料Ｓ１０１では９２００ｃｄ／ｍ２、試料Ｓ１０２では８６００ｃｄ／ｍ２、試料Ｓ１０３では７０００ｃｄ／ｍ２であった。この結果から、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は、電荷注入部４または（および）電荷注入部６の有無により発光光量の劣化度合いに差は見られたが、いずれのエレクトロルミネッセンス素子１も高輝度発光において極めて優れた駆動安定性を示すことがわかった。これは従来のエレクトロルミネッセンス素子などの面状発光素子では得られない、優れた性能である。
【００５５】
さらに、発光部５の膜厚を５０ｎｍに調整した以外試料Ｓ１０１−試料Ｓ１０３と同様にして試料を作製した。これらの試料について同様に評価したところ、若干の発光の不均一性は見られたものの高輝度なオレンジ発光を得た。
【００５６】
本発明のエレクトロルミネッセント素子では、Ｍｎ２＋の遷移に基づくと思われるオレンジ色の発光（ピーク波長６２０ｎｍ）が得られた。これはＭｎ２＋の一番目の励起状態３重項から基底状態（4T1から6A1g)に戻るときの発光と考えられる。
本発明のエレクトロルミネッセンス素子においては、バイアス電圧を印加すると陽極および陰極からＺｎＳにそれぞれホールと電子が注入される。ｎ型半導体部であるＺｎＳ上に形成されたホールと電子のペアは、Ｍｎ２＋からなる発光中心にトラップされる。このときにＭｎ２＋が上記励起状態をとるとオレンジ色の発光が観察される。
【００５７】
なお、本発明のエレクトロルミネッセンス素子は上記のように陽極からホールが、陰極から電子が発光層に注入され種々の励起状態をとったあとに再結合によって発光するというものと思われる。
【００５８】
このように、本発明のような深い仕事関数をもった酸化物層をＩＴＯからなる陽極と発光層の間に設けホール注入を容易にすることが可能となったのは従来の予想を超え、驚くべきことである。さらに電子の注入においても低電圧化が達成された。これは、ここで用いた遷移金属酸化物薄膜としてのＭｏＯ３はアモルファス構造が主体であり、種々の結晶欠陥などに由来した、ダングリングボンドを多数有していることがこのような性能を発現させているためと思われる。
【００５９】
なお、本発明の発光部は、蒸着法だけでなく、スパッタ法で直接基板に形成する方法やコロイド溶液中でナノ粒子を合成しそれを基板上に塗布する方法も適用可能である。
【００６０】
また、同一層でｐ型半導体とｎ型半導体が接触している状態の他に、ｐ型半導体とｎ型半導体とは層状に繰り返し複数層積層されている場合も有効である。この場合は各層の界面でｐｎ接合を形成する。例えばスパッタリング法により順次ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを積層したり、ＣＶＤ法などにより、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の超薄膜を交互に繰り返し積層するなどの構成も有効である。この場合は発光中心を成膜後に注入するようにしてもよい。
【００６１】
（実施例２）
図２（ａ）は本発明の実施例２に係るエレクトロルミネッセンス素子１の構造を示す断面図であり、図２（ｂ）は本発明の実施例２に係るエレクトロルミネッセンス素子１の発光部５の構造を示す拡大断面図である。
以下に詳細に説明するように、本発明の実施例２に係るエレクトロルミネッセンス素子１は、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を含む発光部５を有し、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものである。
【００６２】
実施例２では、試料Ｓ１０１−試料Ｓ１０３の発光部５に用いたＺｎＳ：Ｍｎ結晶粒子（ｎ型半導体粒子１１）およびＧａＡｓ結晶粒子（ｐ型半導体粒子１０）を平均粒径０．０５μｍになるように機械的に粉砕した。これらを有機溶媒（塗布の目的についてバインダ１２として機能する）に溶解させたメチルメタクリレート樹脂２０重量部に対し上記ｐｎ型発光部８０重量部になるよう混合し、スピンコートによって塗布して発光部５を形成した。有機溶媒（バインダ１２）はここではキシレンを用いたが他のケトン類、ベンゾフエノン類、芳香族炭化水素類を用いることができる。この場合、スピンコートを行った後に２００度Ｃにて３０分間ベーク炉に入れて溶媒（バインダ１２）を十分に除去した。ベーク後の発光部５の膜厚は０．５μｍになるように調整した。このようにベークによって溶媒（バインダ）を除去することで、スピンコートなどの湿式プロセスを用いた場合であっても、図１（ｂ）に示すように発光部５を構成する各半導体粒子を接触するように構成することができる。
【００６３】
発光部５をこのように構成した以外は試料Ｓ１０１―試料Ｓ１０３と同様にして試料Ｓ２０１−試料Ｓ２０３を作製した。これらの試料を同様に評価すると一定電流での発光光量の劣化度合いがやや悪化したものの優れた発光特性と信頼性を示した。
【００６４】
これらの結果から、本発明のバルクへテロｐｎ接合を有効に活用した試料はいずれも面発光で高輝度、長寿命を達成していることは明らかであり、特に本発明の電荷注入部４および電荷注入部６を構成した場合はその効果が顕著である。
【００６５】
さて、ＺｎＳ：ＭｎおよびＧａＡｓからなる各半導体粒子は、いわゆるナノ粒子としてを形成することができる。
（ナノ粒子の作製）
次に、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋のナノ粒子を作製する方法について述べる。
塩化亜鉛と塩化マンガンをモル比で１０：１に秤量後、フラスコに入れてクロロホルムにて懸濁液を得る。続いて過剰のトリブチルフォスフィンを添加し１３０℃にて沸騰させ溶解させる。その後、ビストリメチルシリルスルフィドを塩化亜鉛の１／２モル添加する。この溶液を一日撹拌後に沸騰させると無色のＺｎＳ：Ｍｎのナノ粒子を得ることができる。この溶液を濃縮した後、ヘプタンにて洗浄し１００ｎｍのサイズのフィルターを通して目的の化合物を取り出すことが出来る。この方法は、Ｌｅｅｂら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ．Ｖｏｌ．１０３．ｐ７８３９（１９９９）に記載がある。これらの粒子の大きさは一次粒子径で数ｎｍ、二次粒子で１０−２０ｎｍ程度と考えられている。このようにして得られたナノ粒子を用いてスピンコートにより、発光部５の厚みが０．１μｍとなるように調整してエレクトロルミネッセンス素子１を作製した。ナノ粒子の直径を光散乱式粒子径測定装置にて評価すると約３ｎｍであった。また溶媒との混合比は試料Ｓ２０１−試料Ｓ２０３と同様にして試料Ｓ３０１−試料Ｓ３０３を作製した。
【００６６】
これらの試料も試料Ｓ１０１−試料Ｓ１０３と同様に評価したところ、発光の電流・輝度特性が約７０％程度に低下したが依然として高い発光効率を示し、長寿命であった。
【００６７】
上記の駆動は直流電圧を連続的に印加して行ったが、パルス駆動を行っても同様な結果を得た。また、パルス駆動において、順バイアスに加え、逆バイアスを同電圧でかけたところ輝度低下が約１／２になった。このように本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は連続的な直流駆動でもパルス駆動でも良好な発光を得ることができる。パルス駆動の場合は逆バイアスを入れると素子に蓄積された電荷を抜くのに有効である。この場合、駆動寿命が延びる傾向が観測される。
【００６８】
既に説明したように、実施例１または実施例２ではｐ型半導体粒子１０およびｎ型半導体粒子１１の粒径（実施例１の場合は結晶粒子）を１．０μｍ以下に構成するようにした。また発光部５の厚みを徒に大きくすると駆動に必要な印加電圧が高くなることから、薄膜トランジスタなどを用いた実質的な駆動条件（例えば最大１８Ｖ程度）を考慮すると、発光部５の厚みは１０μｍ以下となるように構成することが望ましい。
【００６９】
実施例１または実施例２ではｐ型半導体粒子１０を構成する材料としてＧａＡｓを用いたが、これはあくまでも例示であり、ｐ型半導体粒子１０を構成する材料はアクセプタをドープされたＩＩＩ−Ｖ族化合物であればよく、ＧａＡｓ以外にもＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰなどを用いることが可能である。一方、ｎ型半導体粒子１１を構成する材料としてＺｎＳを用いたが、これはあくまでも例示であり、ｎ型半導体粒子１１を構成する材料はドナーをドープされたＩＩＩ−Ｖ族化合物であればよく、ＺｎＳ以外にＣａＳ、ＳｒＳを母体とした材料にも適宜選択可能である。また、いずれの導電型の半導体粒子においても発光中心を構成する付活性元素を添加する際に、ドナーを構成する不純物を添加してもよい。
【００７０】
実施例１または実施例２では電荷注入部４あるいは電荷注入部６としてＭｏＯ３を用いたが、これはあくまでも例示であり、酸化数の異なるＭｏＯＸ、例えばＭｏＯ２を用いてもよいし、酸化処理や還元処理によって酸化数を意図的に調整したものであってもよく、更に上述したように、他の遷移金属酸化物を用いてもよい。また電荷注入部４または電荷注入部６は遷移金属酸化物しか用いることができないという訳ではなく、電荷注入部４、電荷注入部６の機能を考慮すれば、電荷注入部を例えば半導体で構成しても実施例１または実施例２で説明したものと同様の効果を得ることができる。
【００７１】
（実施例３）
以下に実施例２で詳細に説明した高い発光輝度を持ったエレクトロルミネッセンス素子１を応用した例について詳細に説明する。
実施例３は実施例２で詳細に説明したエレクトロルミネッセンス素子１を２次元的に複数配置して表示装置を構成したものである。
【００７２】
図３は本発明の実施例３に係る表示装置４０の全体構成を示すブロック構成図である。図３においては表示画素４１のそれぞれに設けられた駆動回路の基本的な回路構成が含まれている。また図４は本発明の実施例３に係る表示装置４０を構成する表示画素４１の平面図である。 
【００７３】
図３に示すように表示装置４０はアレイ状の薄膜トランジスタ回路が構成されたガラス基板２上に、Ｘ方向に引き回されＹ方向に所定のピッチで配列された複数の走査線４３と、Ｙ方向に引き回されＸ方向に所定のピッチで配列された複数の信号線４４及び複数の共通給電線４５と、走査線４３に走査信号を供給する走査線ドライバ４７と、信号線４４にデータ信号を洪給する信号線ドライバ４８と、共通給電線４５に所定電位の正電源（又は負電源）を供給する共通給電線ドライバ４９とを備えている。そしてガラス基板２の略中央部には、表示領域が設けられており、この表示領域には複数の表示画素４１がマトリクス状に配置されている。 
【００７４】
以降図３と図４を用いて説明を続ける。
図３及び図４に示すように各表示画素４１には、薄膜トランジスタによって構成されスイッチング動作を行なうＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（以降スイッチングＴＦＴと呼称する）５０、スイッチングＴＦＴ５０に制御されて各表示画素４１を駆動するための電流を制御するＴＦＴ（以下、カレントＴＦＴと称す）５１、本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１及び保持容量５２からなる画素回路が設けられている。さらにカレントＴＦＴ５１のドレインには、透明な導電性材料であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる陽極としての画素電極５３が接続されている。
【００７５】
実施例３においては画素電極５３の周囲には例えばＳｉＯもしくはＳｉＮなどによって構成された図示しない画素規制部が設けられており、この画素規制部によって画素電極５３上に形成される発光部（図示せず。より詳細には実施例１で説明した発光部５および電荷注入部４、電荷注入部６などの周辺構造を含む）の発光領域を実質的に規制するようにしたが、画素電極５３そのものの形状によって発光領域を規制するようにしてもよい。一般的にはエレクトロルミネッセンス素子１をディスプレイ等の表示デバイスや微小な光源として用いる場合は、発光面積を規定するために、実質的な絶縁体を画素規制部として用いるのが望ましい。これらは上記で例示した無機酸化物、無機窒化物、またはレジスト、あるいはこれらの混合物から構成することができる。
【００７６】
この発光部に対して画素電極５３と対向する部位にカルシウムまたはバリウム薄膜とアルミニウムとの積層膜などからなる陰極としての対向電極（図示せず）が配置されているが、この対向電極は例えばＡｇ（銀）の一層で構成してもよい。このように対向電極は少なくとも一層の金属材料によって構成されており、この対向電極はガラス基板２の全面に対して施され所定の部位で接地されている。
【００７７】
このように実施例３に係る表示装置は、発光部に対して互いに対向する電極（画素電極５３と図示しない対向電極）と、この電極の少なくとも一方（画素電極５３）を駆動する駆動手段を有し、この駆動手段を薄膜トランジスタ（スイッチングＴＦＴ５０およびカレントＴＦＴ５１）によって構成している。
【００７８】
以上のように構成された各表示画素４１の点灯制御は以下のように行われる。
走査線ドライバ４７から走査線４３への走査信号の出力があり且つ信号線ドライバ４８から信号線４４にデータ信号が供給された際に、これらの走査線４３及び信号線４４に対応する表示画素４１におけるスイッチングＴＦＴ５０がＯＮ状態となり、信号線４４に供給されるデータ信号の電圧がカレントＴＦＴ５１のゲートに印加される。このときのゲート電圧に応じた駆動電流が共通給電線ドライバ４９から共通給電線４５を介してカレントＴＦＴ５１のドレインとソース間に流れ、さらに画素電極５３を介してエレクトロルミネッセンス素子１から対向電極へと流れて、エレクトロルミネッセンス素子１が発光する。そしてスイッチングＴＦＴ５０がオンの間に保持容量５２に充電された電荷が、スイッチングＴＦＴ５０がＯＦＦとなった後に放電されて、エレクトロルミネッセンス素子１の駆動電流はスイッチングＴＦＴ５０がＯＦＦとなった後にも所定期間にわたって流れ続ける。すなわち実施例３の表示装置では、発光部に対して互いに対向する電極を有し、この電極は一対の陽極（画素電極５３）と陰極（図示しない対向電極）で構成され、この陽極と陰極の間に直流電圧を印加して駆動するように構成している。
【００７９】
以降図２を併用して説明を続ける。
実施例２で説明したように本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は少なくともｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子を含む発光部を有し、ｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものであり、既に説明したように劣化が極めて少ない無機材料を用いているため、このエレクトロルミネッセンス素子１を用いた表示装置４０は、長期にわたって発光光量の劣化がなく非常に安定した信頼性の高いものとなる。また実施例２で説明したエレクトロルミネッセンス素子１は極めて発光光率が高いものであるから、エレクトロルミネッセンス素子１の駆動に際して必要となる電力は極めて小さいものとなり、表示装置４０の消費電力を低く抑えることが可能となる。
【００８０】
さて表示装置４０において表示画素４１を構成する発光部１は、実施例２で説明したｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を所定のバインダ１２と混合したものを、湿式プロセス（より具体的にはインクジェット法）によって形成したものである。このバインダ１２は基本的には塗布の目的のために必要となるものであり、例えばバインダ１２の材料として揮発性の溶剤を用い、上述した半導体粒子を分散させたコロイド溶液を塗布した後に、熱処理によってバインダ１２を揮発・除去することで、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を接触した状態で画素電極５３（あるいは電荷注入部４）上に形成することができる。このように発光部５の形成に際して湿式プロセスを採用する場合は、基本的にコロイド溶液における半導体粒子の分散性を確保する必要があり、攪拌混合を良好に行なうためには半導体粒子の粒径は１．０μｍ以下とすることが望ましい。このときコロイド溶液における半導体粒子の分散性を向上するために添加剤を加えてもよいが、この添加剤は有機材料からなるものとして、発光部５を塗布・形成した後に、例えばアルゴンと酸素の混合ガスを用いたプラズマ処理（酸素ラジカル）によって、添加剤を除去することが望ましい。このプラズマ処理によって各半導体粒子の相互の接触状態が確保される。
【００８１】
また表示装置４０がカラーの場合は、画素電極５３上に赤色、緑色、青色の発光を行なう発光部５を形成する必要がある。既に実施例２で詳細に述べたように本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を含む発光部５を有しており、ｎ型半導体粒子が発光中心を有する材料で構成されたものである。なお、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１のうち少なくとも一方に所望の発光中心を設けるようにすればよい。すなわち、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳ、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４のいずれかに、例えばＣｕ等の付活性元素（付活剤）を添加し、かつ所定の発光中心（例えばＭｎ）を添加することで発光色を選択することができる。以下にこれらの材料からいくつかを選択して、所定の発光色を得る際の例を説明する。
【００８２】
赤色の発光を行うようにするためには、例えばＣａＳ粉末にＥｕＦ３粉末、ＣｅＦ３粉末およびＣｕ２Ｓ粉末を添加混合し、これをアルゴン雰囲気中で所定の温度と時間で熱処理したものを加工してｎ型半導体粒子１１を得て、これを用いて発光部５を構成すればよい。他の赤色発光材料としてはＣａＳ：Ｅｕを用いてもよい。
【００８３】
また緑色の発光を行うようにするためには、例えばＳｒＳ粉末にＣｅＦ３粉末を添加混合し、これを酸素（例えば１０％）とアルゴン（例えば９０％）の混合ガス中で所定の温度と時間で熱処理したものを加工してｎ型半導体粒子１１を得て、これを用いて発光部５を構成すればよい。他の緑色発光材料としてはＣａＳ：ＣｅあるいはＺｎＳ：Ｔｂを用いてもよい。
【００８４】
また青色の発光を行うようにするためには、例えばＣａＳ粉末を用い、これにＣｕ２Ｓ粉末を添加混合し、これをアルゴン雰囲気中で所定の温度と時間で熱処理したものを加工してｎ型半導体粒子１１を得て、これを用いて発光部５を構成すればよい。他の青色発光材料としてはＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ｔｍを用いてもよい。
【００８５】
これらのいずれの場合も発光部５を構成するｎ型半導体粒子１１は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えばＧａＡｓに適当なドナーをドープしてｎ型半導体を作成し、これを粉砕などによって微細粒子化し、更に分級によって得ることができる。
【００８６】
一方、発光部５を構成するｐ型半導体粒子１０は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、例えばＧａＡｓに適当なアクセプタをドープしてｐ型半導体を作成し、これを粉砕などによって微細粒子化し、更に分級によって得ることができる。なおＩＩＩ−Ｖ族化合物としてはＧａＡｓの他にＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＩｎＰなどを用いてもよい。
【００８７】
さてこのようにして得られたｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１をコロイド溶液として、図３に示す所定の位置の表示画素４１に赤色、緑色、青色の発光部５を塗り分けることで、フルカラーの表示装置４０を得ることができる。このように表示画素４１の位置に応じて発光部５の塗り分けが必要となることから、発光部５の塗布は塗布する溶液と塗布位置を選択的に制御可能なインクジェット法とすることが望ましい。または同様に溶液を塗り分けることが可能な、いわゆる版を用いた印刷法によって発光部５を塗布形成してもよい。
もちろん実施例３に示す表示装置４０の各エレクトロルミネッセンス素子１の発光部５を、実施例１で示したｐ型半導体部とｎ型半導体部とからなる結晶粒子で構成してもよい。
【００８８】
（実施例４）
以下に実施例２で詳細に説明した高い発光輝度を持ったエレクトロルミネッセンス素子１を応用した例について詳細に説明する。
【００８９】
実施例４は実施例２で詳細に説明したエレクトロルミネッセンス素子１を１次元的あるいは２次元的に複数配置して露光装置を構成したものである。
図５は本発明の実施例４に係る露光装置の構成図である。以降露光装置の構造について図５を用いて詳細に説明する。
【００９０】
図５において、３３は電子写真方式を応用した画像形成装置（図示せず）に搭載された露光装置であり、感光体２８の表面に静電潜像を形成する部材である。なお感光体２８上への静電潜像の形成過程および画像形成装置の構成および動作については後に詳細に説明する。
２は既に説明したガラス基板であり、ガラス基板２の面Ａには露光光源としてエレクトロルミネッセンス素子１が図面と垂直な方向（主走査方向）に６００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）の解像度で形成されている。
【００９１】
７１はプラスチックまたはガラスで構成される棒レンズ（図示せず）を列状に配置したレンズアレイであり、ガラス基板２の面Ａに形成されたエレクトロルミネッセンス素子１の出射光を正立等倍の像として、潜像が形成される感光体２８の表面に結像させる。レンズアレイ７１の一方の焦点はガラス基板２の面Ａであり、もう一方の焦点は感光体２８の表面となるようにガラス基板２、レンズアレイ７１、感光体２８の位置関係が調整されている。即ち面Ａからレンズアレイ７１の近い方の面までの距離Ｌ１と、レンズアレイ７１の他方の面と感光体２８の表面までの距離Ｌ２とするとき、Ｌ１＝Ｌ２となるように設定される。このような関係が存在するため、ガラス基板２はその厚みをＬｇとするとき、Ｌｇ≦Ｌ１となるような厚みを選択せねばならない。
【００９２】
７２は例えばガラスエポキシ基板上に電子部品によって回路を構成した中継基板である。７３ａはコネクタＡ、７３ｂはコネクタＢであり、中継基板７２には少なくともコネクタＡ７３ａおよびコネクタＢ７３ｂが実装されている。中継基板７２は例えばフレキシブルフラットケーブルなどのケーブル７６によって露光装置３３に外部から供給される画像データや光量補正データ、及びその他の制御信号をコネクタＢ７３ｂを介して一旦中継し、これらの信号をガラス基板２に渡す。
【００９３】
ガラス基板２の表面にコネクタを直接実装することは接合強度や、露光装置３３が置かれる多様な環境における信頼性を考慮すると困難であるため、実施例４の露光装置３３では中継基板７２のコネクタＡ７３ａとガラス基板２との接続手段としてＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）を採用し（図示せず、詳細は後述する）、ガラス基板２とＦＰＣの接合は例えばＡＣＦ（異方性導電フィルム）を用いて、予めガラス基板２上に形成された例えばＩＴＯ電極に直接接続する構成としている。
【００９４】
一方コネクタＢ ７３ｂは露光装置３３を外部と接続するためのコネクタである。一般的にＡＣＦなどによる接続は接合強度が問題となる場合が多いが、このように中継基板７２上にユーザが露光装置３３を接続するためのコネクタＢ７３ｂを設けることで、ユーザが直接アクセスするインタフェースに十分な強度を確保することができる。
【００９５】
７４ａは筐体Ａであり金属板を例えば折り曲げ加工により成型したものである。筐体Ａ７４ａの感光体２８に対向する側にはＬ字状部位７５が形成されており、Ｌ字状部位７５に沿ってガラス基板２およびレンズアレイ７１が配設されている。筐体Ａ７４ａの感光体２８側の端面とレンズアレイ７１の端面を同一面に合わせ、更に筐体Ａ７４ａによってガラス基板２の一端部を支持する構造とすることで、Ｌ字状部位７５の成型精度を確保すれば、ガラス基板２とレンズアレイ７１の成す位置関係を精度よく合わせ込むことが可能となる。このように筐体Ａ７４ａは寸法精度を要求されるため、金属にて構成することが望ましい。また筐体Ａ７４ａを金属製とすることで、ガラス基板２上に形成される制御回路およびガラス基板２上に表面実装されるＩＣチップなどの電子部品へのノイズの影響を抑制することが可能である。
【００９６】
７４ｂは樹脂を成型して得られる筐体Ｂである。筐体Ｂ ７４ｂのコネクタＢ ７３ｂの近傍には切欠き部（図示せず）が設けられており、ユーザはこの切欠き部からコネクタＢ７３ｂにアクセスが可能となっている。コネクタＢ７３ｂに接続されたケーブル７６を介して露光装置３３の外部から露光装置３３に画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、発光素子であるエレクトロルミネッセンス素子１の駆動電源などが供給される。
【００９７】
図６（ａ）は本発明の実施例４の露光装置３３に係るガラス基板２の上面図であり、図６（ｂ）は本発明の実施例４の露光装置３３に係るガラス基板２の上面図の要部拡大図である。以降図６に図５を併用して実施例４におけるガラス基板２の構成について詳細に説明する。
図６において、ガラス基板２は厚みが約０．７ｍｍの、少なくとも長辺と短辺を有する長方形形状の基板であり、その長辺方向（主走査方向）には複数のエレクトロルミネッセンス素子１が列状に形成されている。実施例４ではガラス基板２の長辺方向には少なくともＡ４サイズ（２１０ｍｍ）の露光に必要なエレクトロルミネッセンス素子１が配置され、ガラス基板２の長辺方向は後述する駆動制御部７８の配置スペースを含め２５０ｍｍとしている。また実施例４では簡単のためにガラス基板２を長方形として説明するが、ガラス基板２を筐体Ａ７４ａに取り付ける際の位置決め用などのために、ガラス基板２の一部に切り欠きを設けるような変形を伴っていてもよい。
【００９８】
７８はガラス基板２の外部から供給される制御信号（エレクトロルミネッセンス素子１を駆動するための信号）を受け取り、この制御信号に基づいてエレクトロルミネッセンス素子１の駆動を制御する駆動制御部であり、後述するように制御信号をガラス基板２の外部から受け取るインタフェース手段とインタフェース手段を介して受け取った制御信号に基づきエレクトロルミネッセンス素子１の駆動を制御するＩＣチップ（ソースドライバ８１）を含んでいる。
８０は中継基板７２のコネクタＡ ７３ａとガラス基板２とを接続するインタフェース手段としてのＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）であり、コネクタなどを介さずガラス基板２に設けられた図示しない回路パターンに直接接続されている。既に説明したように、露光装置３３に外部から供給された画像データ、光量補正データ、クロック信号やライン同期信号などの制御信号、制御回路の駆動電源、エレクトロルミネッセンス素子１の駆動電源は、図５に示す中継基板７２を一旦経由した後にＦＰＣ８０を介してガラス基板２に供給される。
【００９９】
実施例４では露光装置３３の光源としてのエレクトロルミネッセンス素子１は、主走査方向に６００ｄｐｉの解像度で５１２０個が列状に形成されており、個々のエレクトロルミネッセンス素子１はそれぞれ独立にＴＦＴ回路８２によって点灯／消灯を制御される。８１はエレクトロルミネッセンス素子１の駆動を制御するＩＣチップとして供給されるソースドライバであり、ガラス基板２上にフリップチップ実装されている。ガラス面へ表面実装を行なうことを考慮しソースドライバ８１はベアチップ品を採用している。ソースドライバ８１には露光装置３３の外部からＦＰＣ８０を介して、電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御関連信号、多値画像データ（例えば６ビットの階調データ）および光量補正データ（例えば８ビットの多値データ）が供給される。ソースドライバ８１はエレクトロルミネッセンス素子１に対する駆動パラメータ設定手段であり、より具体的にはＦＰＣ８０を介して受け渡された多値画像データおよび光量補正データに基づき個々のエレクトロルミネッセンス素子１の駆動電流値を設定するためのものである。
【０１００】
ガラス基板２においてＦＰＣ８０の接合部とソースドライバ８１は、例えば表面にメタルを形成したＩＴＯの回路パターン（図示せず）を介して接続されており、駆動パラメータ設定手段たるソースドライバ８１にはＦＰＣ８０を介して多値画像データ、光量補正データ、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号が入力される。このようにインタフェース手段としてのＦＰＣ８０および駆動パラメータ設定手段としてのソースドライバ８１は駆動制御部７８を構成している。
【０１０１】
８２はガラス基板２上に形成されたＴＦＴ回路である。ＴＦＴ回路８２はシフトレジスタ、データラッチ部など、エレクトロルミネッセンス素子１の点灯／消灯のタイミングを制御するゲートコントローラ、および個々のエレクトロルミネッセンス素子１に駆動電流を供給する駆動回路（以降ピクセル回路と呼称する。）とを含んでいる。ピクセル回路は各エレクトロルミネッセンス素子１に対して１つずつ設けられ、エレクトロルミネッセンス素子１が形成する発光素子列と並列に配置されている。駆動パラメータ設定手段であるソースドライバ８１によって、個々のエレクトロルミネッセンス素子１を駆動するための駆動電流値がピクセル回路に設定される。
【０１０２】
ＴＦＴ回路８２には露光装置３３の外部からＦＰＣ８０を介して、電源、クロック信号、ライン同期信号などの制御信号および多値画像データ（多値画像データは例えば６ビットの階調データであるが、実際にＴＦＴ回路８２で使用されるのは、その最上位ビットである）が供給され、ＴＦＴ回路８２はこれらの電源および信号に基づいて個々のエレクトロルミネッセンス素子１の点灯／消灯（すなわちＯＮ／ＯＦＦ）タイミングを制御する。
【０１０３】
８４はエレクトロルミネッセンス素子１を外部雰囲気から保護するための封止ガラスである。
さて従来の技術、特に発光部に有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子を露光装置３３に応用した場合にあっては、経時変化によってエレクトロルミネッセンス素子の発光光量が低下するため、ガラス基板２の端面などに何らかの受光センサを配置し、これによって各エレクトロルミネッセンス素子の発光光量を計測し、この計測結果に基づいて各エレクトロルミネッセンス素子の発光光量を制御（いわゆる光量補正）する必要があった。しかしながら実施例２で詳細に説明した本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１の発光部は、ｐ型半導体粒子とｎ型半導体粒子、すなわち無機材料から構成されているため、実用レベルでは有機材料を用いたエレクトロルミネッセンス素子のような劣化がほとんど観測されない。これによって光量計測および計測結果に基づく光量補正を行なう必要がなく、露光装置３３のハードウェア規模を大幅にシュリンクでき、結果的に露光装置３３のコストを低減することが可能となる。
【０１０４】
図７は本発明の実施例４の露光装置３３によって感光体２８を露光している状況を示す説明図である。
図７において２０はエレクトロルミネッセンス素子１から照射された光の伝播経路である。エレクトロルミネッセンス素子１はガラス基板２の面Ａ（図５参照）に形成されており、ガラス基板２の下面が光取り出し面である。
【０１０５】
以降図７を用いて実施例４の露光装置３３による潜像形成過程を詳細に説明する。
なお図７では説明を簡単にするために、説明に必要な部分のみを抜粋して記載しており、ガラス基板２、レンズアレイ７１などは図５に示す筐体Ａ７４ａに支持されており、感光体２８との位置関係も適切に保たれているものとして説明を行なう。
【０１０６】
また実施例４では感光体２８上に正立等倍像を結像する光学系として、既に説明したレンズアレイ７１を使用しているが、この光導系はエレクトロルミネッセンス素子１からの出射光を適切に感光体２８上に結像できるものであればどのようなものでもよく、たとえばマイクロレンズアレイや平面型の光学系を用いてもよく、また例えばエレクトロルミネッセンス素子１の最大径（実施例４は６００ｄｐｉを想定しているため、最大径は約４０μｍ程度）以下の厚みのガラス基板２にエレクトロルミネッセンス素子１を形成し、いわゆるレンズレスの接触露光系を構成してもよい。
【０１０７】
図７に図示されているエレクトロルミネッセンス素子１は、ガラス基板２上に６００ｄｐｉの解像度で５１２０個配置されたエレクトロルミネッセンス素子１のうちの一つである。実際の露光にあたってはこれら多数配置されているエレクトロルミネッセンス素子１が既に図６を用いて説明したように連携して制御され感光体２８の表面に二次元の潜像を形成するものである。
【０１０８】
感光体２８上に潜像を形成し、これを現像して顕画化されたトナー像を用紙上に転写し、次いで熱定着を行なういわゆる電子写真プロセスの全体については後に説明するものとし、ここではエレクトロルミネッセンス素子１からの光が感光体２８上に結像し、潜像すなわち静電的な分布が形成された後、トナーが付着されるまでの過程についての説明を行なう。
【０１０９】
まず感光体２８の表面をスコロトロンチャージャ、ローラ帯電器などの図示しない帯電手段を用いて帯電させる。次いでエレクトロルミネッセンス素子１からの出射光をレンズアレイ７１を用いて伝播させた後に感光体２８の表面に結像させる。この際レンズアレイ７１は正立等倍レンズであるので、エレクトロルミネッセンス素子１からの出射光は伝播経路２０を経由して発光面形状、及び発光強度分布を保ったままで感光体２８上に像を結ぶ。
【０１１０】
感光体２８上で光を受けた領域はそこだけ電位を開放し、目視できない静電的な像、即ち潜像を形成する。これは感光体２８が光導電性を持った材料で構成されているためである。光が照射されることによりその部分のみ導電性が上昇し、結果として光を受けた部分の電荷は感光体２８の裏面に形成された導電部分を通過してアースへと開放されることになる。このとき感光体２８上の表面電荷開放の度合いは、一定時間のもとでは照射される光の強度に依存し、強い光が当たったところほど表面電位はアースの電位に近づく。よって潜像は照射される光の強度分布、即ちエレクトロルミネッセンス素子１の発光強度分布を反映した形となる。
【０１１１】
潜像の形成後、やはり図示しない現像手段によって感光体２８の表面にトナーの付着がなされる。トナーはあらかじめ所定の電位に帯電されており、図示しない現像手段に所定のバイアス電位を印加することで感光体２８の表面電位と静電的相互作用を行い、その表面電位に基づくクーロン力に応じて感光体２８の潜像が形成された部分に付着する。このときもトナーの感光体２８上への付着の度合いは潜像の状態に依存、即ちエレクトロルミネッセンス素子１の発光強度分布に依存する。
【０１１２】
このように露光装置３３の光源であるエレクトロルミネッセンス素子１の発光強度分布は最終的に感光体２８上へのトナーの付着状態を左右し、これはそのまま印刷結果に反映されるのである。
【０１１３】
さて、このように感光体２８上の潜像の状態はエレクトロルミネッセンス素子１の発光状態をそのまま反映するため、高い画質を維持するためには、エレクトロルミネッセンス素子１の発光状態が長期にわたって安定していることが不可欠である。
【０１１４】
以降図２を併用して説明を続ける。
実施例２で説明したエレクトロルミネッセンス素子１は少なくともｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１を含む発光部５を有し、ｐ型半導体粒子１０とｎ型半導体粒子１１のうち少なくとも一方に発光中心を設けたものであり、既に説明したように劣化が極めて少ない無機材料を用いているため、長期にわたって発光光量の劣化がなく非常に安定した信頼性の高い動作が可能となる。また実施例２で説明したエレクトロルミネッセンス素子１は極めて発光光率が高いものであるから、エレクトロルミネッセンス素子１の駆動に際して必要となる電力は極めて小さいものとなり、この露光装置３３を搭載した画像形成装置の電源容量を小さくすることも可能である。このように優れたエレクトロルミネッセンス素子１を光源として露光装置３３を構成することで、長期にわたって安定動作が可能な信頼性の高い露光装置を提供することが可能となる。
【０１１５】
以上の説明では露光装置３３の例としてエレクトロルミネッセンス素子１が１次元的に配置された例を用いたが、このエレクトロルミネッセンス素子１を複数列とし、例えば複数の列でエレクトロルミネッセンス素子１を主走査方向にそれぞれ半画素分ずらして配置し、いわゆる千鳥状の画素構成を採用してもよい。このような構成とすることによって、画像を形成するにあたっての解像度を実質的に向上することができる。
さて露光装置３３に用いられるエレクトロルミネッセンス素子１の発光波長は、露光によって潜像が形成される感光体２８（特に有機感光体（ＯＰＣ））の感度が一般的に赤色〜近赤外線領域で最も高いことから（これは従来の画像形成装置において、潜像の形成工程が近赤外領域に波長のピークを有するレーザ光によってなされてきたからである）、少なくとも６００ｎｍ以上の波長領域にピーク波長を有することが望ましい。この観点に基づくと、発光部５を構成するｎ型半導体粒子１１の材料として、ＺｎＳ：ＴｍＦ３、ＳｒＳ：Ｃｅ、Ｋ、Ｅｕ、あるいはＣａＳ：Ｅｕを選択することが望ましい。
【０１１６】
また露光装置３３の場合は、露光装置３３を構成する全てのエレクトロルミネッセンス素子１の発光色は同一でよいから、実施例３で説明した表示装置の場合と異なり発光部５の塗り分けが不要である。よって実施例３で説明したインクジェット法や印刷法の他にスピンコート法、フラッドプリント法など、いわゆる全面塗布による製造方法を採用することが可能である。
また、実施例４に示す露光装置３３の各エレクトロルミネッセンス素子１を、実施例１で示したｐ型半導体粒子（結晶粒子）とｎ型半導体粒子（結晶粒子）とで構成してもよい。
【０１１７】
（実施例５）
以下に実施例２で詳細に説明した高い発光輝度を持ったエレクトロルミネッセンス素子１を応用した例について詳細に説明する。
実施例５は実施例２で詳細に説明したエレクトロルミネッセンス素子１を単数、または１次元的あるいは２次元的に複数配置して照明装置を構成したものである。
まずエレクトロルミネッセンス素子１を単数用いた照明装置の例を、図２を援用して説明する。エレクトロルミネッセンス素子１に直流電圧を印加すると、発光部５において生起した光はガラス基板２を介して空気中に出射される。封止を施した上で、この構造をそのまま用いることで、例えば小型かつ高輝度の携帯用ランプとして機能する照明装置を構成することができる。携帯用ランプの発光色は特に限定されるものではないから、実施例１で説明したｎ型半導体粒子１１を構成する材料は従来から知られているＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＣｄＳ、ＣａＧａ２Ｓ４、ＳｒＧａ２Ｓ４、ＢａＡｌ２Ｓ４のいずれかに所定の付活性元素を添加したものとすればよい。実施例１で説明したエレクトロルミネッセンス素子１は極めて発光光率が高いものであるから、エレクトロルミネッセンス素子１の駆動に際して必要となる電力は極めて小さいものとなり、照明装置の消費電力を低く抑えることができ、例えば少数の乾電池で長時間にわたる高輝度発光が可能な、優れた携帯用ランプを提供することができる。
【０１１８】
またエレクトロルミネッセンス素子１の発光領域サイズを例えば５０μｍ程度のものとすることによって、ＬＥＤと比較して更に消費電力の少ない光源を簡単に得ることができる。この場合に実施例１で説明したｎ型半導体粒子１１を構成する材料を、例えばＺｎＳ：Ｓｍ，Ｃｌとすることで赤色を、ＺｎＳ：Ｔｂ，Ｆとすることで緑色を、ＺｎＳ：Ｍｎとすることで黄色を、ＺｎＳ：Ｃｕとすることで青色の光源を得ることができる。このようにして得られた同一色の光源を複数組み合わせることで例えば信号機のような機器に応用することができる。また赤色、緑色、青色の光源を適当に組み合わせることで任意の色の照明装置を簡単に構成することができる。もちろんエレクトロルミネッセンス素子１は面発光を伴うデバイスであるから、信号機のようなアプリケーションは大面積の単一のエレクトロルミネッセンス素子１によって構成することもできる。
【０１１９】
次にエレクトロルミネッセンス素子１を１次元的に複数配置した照明装置の例を、図６を援用して説明する。1次元的に配置されたエレクトロルミネッセンス素子１について、例えば全てのエレクトロルミネッセンス素子１を一斉に点灯／消灯するような構成は極めて容易に実現できる。このような構成を有する照明装置は、例えばイメージスキャナといった画像読取り装置の原稿照射用の光源として用いることができる（もちろんこの場合は各エレクトロルミネッセンス素子１を実施例４で説明したような微小サイズにする必要はなく、例えば数ｍｍ角程度のサイズのものを配列すればよい）。本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１を用いた原稿読取り用の光源は極めて薄くかつ細く形成できるから、画像読取り装置を薄くすることが可能となる。また原稿照射用の光源として用いる場合において、モノクロ読取り用の画像読取り装置にあっては緑色の発光が得られるような発光材料を選定するのが望ましく、またカラー読取り用の画像読取り装置にあっては、実施例３で説明したような、赤色、緑色、青色に発光するエレクトロルミネッセンス素子１を１次元的に順次配列し、マクロ的には白色を呈するように構成することが望ましい。
【０１２０】
また本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１が形成されるガラス基板２は副走査方向の幅が非常に細いものであるから、バックライトのサイド光源などに応用することも容易にできる。この場合にはエレクトロルミネッセンス素子１をガラス基板２に設ける必要はなく、加工性などを考慮して例えばＰＥＴなどの樹脂基板上に構成することで、よりコスト低減が可能となる。
【０１２１】
また図６を用いて説明したように、１次元的に配置されたエレクトロルミネッセンス素子１は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができるから、このように構成した１次元的な発光列を副走査方向に所定の速度で移動させることで、視覚特性上の残像効果によってあたかも空中に文字や図形が存在するかのように表示することができる。本発明のエレクトロルミネッセンス素子１は一般的な有機エレクトロルミネッセンス素子と同様に応答速度が高速で、残光がないものであるため、このような態様の機器に用いることが可能となる。
【０１２２】
次にエレクトロルミネッセンス素子１を２次元的に複数配置した照明装置の例を、図３を援用して説明する。２次元的に配置されたエレクトロルミネッセンス素子１について、例えば全てのエレクトロルミネッセンス素子１を一斉に点灯／消灯するような構成は極めて容易に実現できる。ただしこのように一斉に点灯／消灯するような構成であっても、少なくとも一方の電極（例えばＩＴＯで構成される陽極（図４の画素電極５３参照））は個々のエレクトロルミネッセンス素子１単位に分離した構成とすることが望ましい。これは何らかの要因によって表示画素４１に欠陥があったとしても、欠陥が当該表示画素４１に留まるため、照明装置全体の製造歩留まりを向上させることができるからである。
このような構成を有する照明装置は、例えば家庭における一般的な照明器具に応用することができる。この場合に照明装置を極めて薄く構成することができるから、天井のみならず壁面にも容易に設置することができるようになる。
【０１２３】
また図３を用いて説明したように、２次元的に配置されたエレクトロルミネッセンス素子１は任意のデータを供給することで、その発光パターンを簡単に制御することができ、かつ本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は、その発光領域を例えば４０μｍ角程度のサイズで構成できるから、照明装置にデータを供給してパネル型の表示装置と兼用するようなアプリケーションを構成できる。もちろんこの場合には実施例３で説明したように表示画素４１は位置に応じて赤色、緑色、青色に塗り分けられている必要がある。
もちろん実施例５に示す照明装置を構成するエレクトロルミネッセンス素子１を、実施例１で示したｐ型半導体粒子（結晶粒子）とｎ型半導体粒子（結晶粒子）とで構成してもよい。
【０１２４】
従来の照明装置と表示装置を比較した際、その発光輝度は照明装置の方が大きいものであった。しかしながら本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子１は極めて高い発光輝度を有しているため、照明装置と表示装置を兼用することができる。この場合、照明装置と表示装置ではその機能の違い（すなわち使用モード）に起因して発光輝度を調整する機構が必要となるが、この機構は例えば図３に示した構成を採用し駆動電流を制御して各エレクトロルミネッセンス素子１の発光輝度を調整することで実現できる。即ち照明装置として使用する場合は全てのエレクトロルミネッセンス素子１をより大きな電流で駆動し、表示装置として使用する場合は小電流でかつ階調に応じて制御された電流値で（すなわち画像データに応じて）各エレクトロルミネッセンス素子１を駆動すればよい。このようなアプリケーションにおいて、照明装置として機能する場合の電源と、表示装置として機能する場合の電源は単一のものとしてもよいが、駆動電流を制御する、例えばディジタル−アナログ変換器のダイナミックレンジが大きく、表示装置として使用する際の階調数が不足するような場合には、図４に示す共通給電線４５に接続された電源（図示せず）を使用モードに応じて切り替えるような構成とすることが望ましい。もちろん照明装置としての使用モードにおいても、明るさの制御が必要な態様（すなわち調光機能を有する照明装置）にあっては、先に説明した階調に応じた電流値制御によって容易に対応することができる。また本発明のエレクトロルミネッセンス素子１は、ガラス基板２の上のみならず例えばＰＥＴなどの樹脂基板上にも形成できるから、様々なイルミネーション用の照明装置としても応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子は、極めて発光輝度が高くかつその寿命が長いことから、従来の光源の代替として照明器具、信号機、バックライト、情報機器用の照明といったあらゆる製品分野に応用することが可能である。また本発明に係るエレクトロルミネッセンス素子は極めて小さく構成することができるため、ディスプレイなどの表示装置や複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載される露光装置への応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施例１に係るエレクトロルミネッセンス素子の発光部の構造を示す拡大断面図
【図２】（ａ）は本発明の実施例２に係るエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す断面図、（ｂ）は本発明の実施例２に係るエレクトロルミネッセンス素子の発光部の構造を示す拡大断面図
【図３】本発明の実施例３に係る表示装置の全体構成を示すブロック構成図
【図４】本発明の実施例３に係る表示装置を構成する表示画素の平面図
【図５】本発明の実施例４に係る露光装置の構成図
【図６】（ａ）は本発明の実施例４の露光装置に係るガラス基板の上面図、（ｂ）は本発明の実施例４の露光装置に係るガラス基板の上面図の要部拡大図
【図７】本発明の実施例４の露光装置によって感光体を露光している状況を示す説明図
【図８】（ａ）は従来のエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す断面図、（ｂ）は従来のエレクトロルミネッセンス素子の発光層の構造を示す拡大断面図
【図９】従来の他のエレクトロルミネッセンス素子の構造を示す構造図
【符号の説明】
【０１２７】
１    エレクトロルミネッセンス素子
２    ガラス基板
３    陽極
４    電荷注入部
５    発光部
６    電荷注入部
７    陰極
１０Ｒ  ｐ型半導体部
１１Ｒ  ｎ型半導体部
１０  ｐ型半導体粒子
１１  ｎ型半導体粒子
１２  バインダ
２８  感光体
３３  露光装置
４０  表示装置
４１  表示画素
４３  走査線
４４  信号線
４５  共通給電線
４７  走査線ドライバ
４８  信号線ドライバ
４９  共通給電線ドライバ
５０  スイッチングＴＦＴ
５１  カレントＴＦＴ
５２  保持容量
５３  画素電極
７１  レンズアレイ
７８  駆動制御部
８１  ソースドライバ
８２  ＴＦＴ回路
８４  封止ガラス
１００  エレクトロルミネッセンス素子
１０１  ガラス基板
１０２  陽極
１０３  発光層
１０４  陰極
１０５  ＺｎＳ（蛍光体）粒子
１０６  バインダ
１１０  エレクトロルミネッセンス素子
１１１  透明導電体
１１２  半導体微粒子
１１３  電極
１１４  電極
【図１】
2007194194.tif 000003
【図２】
2007194194.tif 000004
【図３】
2007194194.tif 000005
【図４】
2007194194.tif 000006
【図５】
2007194194.tif 000007
【図６】
2007194194.tif 000008
【図７】
2007194194.tif 000009
【図８】
2007194194.tif 000010
【図９】
2007194194.tif 000011