JP2009266551A - 発光素子及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光体粒子の粒径バラツキを許容し、面内の輝度均一性に優れた発光素子を提供する。
【解決手段】発光素子は、互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に挟まれて設けられている発光層と、を備え、前記発光層は、複数の発光体粒子と、前記発光体粒子と実質的に同じ抵抗率を有する媒体部材と、を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面型表示装置や、通信、照明などに用いられる各種光源として利用可能な発光素子及び該発光素子を用いた表示装置に関する。

近年、多くの種類の平面型表示装置が提案、実用化されている。その中でも、面光源であるエレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記）素子は、液晶ディスプレイのバックライトとして、あるいはＥＬ素子自身をアレイ状に配置したマトリクス型の表示装置として、その利用価値に期待が集まっている。例えば、このＥＬ素子を用いたマトリクス型の表示装置は、自発光性を有し、視認性に優れ、視野角が広く、応答性が速いなどの特徴を持つ。しかしながら、発光体として有機材料を用いた有機ＥＬ素子では、表示装置としての長期信頼性が不十分である、また、発光体として無機材料を用いた無機ＥＬ素子では、輝度や効率が不十分であるなど、特定の用途に限定された利用に留まっている。

一方、高輝度、高効率の光源として実用化されている発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記）も広義のＥＬ素子と言える。ＬＥＤは、近年、高輝度の青色や緑色の発光素子が開発されたことにより、幅広い利用が進んでいる。しかしながら、ＬＥＤは点光源としての実用化がなされたのみで、ディスプレイなどの表示装置への利用は、液晶ディスプレイのバックライト用光源など、限定的なものにすぎない。

このようなＬＥＤに用いられる半導体材料として注目されているものに、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体がある。これら第１３族窒化物半導体は、広いバンドギャップを有しており、その組成によって、紫外領域から可視光領域に至る発光が得られる。また、直接遷移型であり、発光材料としては有効なエネルギー帯構造を有していることから、発光効率が高い等の特徴を有する。

しかしながら、第１３族窒化物半導体は、サファイア基板であっても、格子不整合率が他の半導体デバイスに比べ、約１０００倍高く、結果として貫通転位密度が５桁程度高いこと、また、有機金属気相成長法（以下、ＭＯＶＰＥと略記）により基板上にエピタキシャル成長させた薄膜として作製されていること、などの理由において、性能面でも、コスト面でも、大面積の発光素子への適用は困難である。

このようなＬＥＤの短所を克服するため、発光体として粒子状や柱状の第１３族窒化物半導体を形成する方法が考案されている。例えば、特許文献１に記載の方法によれば、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶を発光体として用いた直流駆動する発光素子が提案されている。発光体粒子によって発光層を構成する発光素子では、粒子を高温の熱プロセスで作成した後、汎用のガラス基板上に塗布することで、大面積化が容易となる。

図８にＧａＮのナノ結晶を利用した発光素子の概略構成図を示す。この発光素子１００は、基板１０１の上に、陽極１０２、正孔輸送層１０３、発光層１０４、電子輸送層１０５、陰極１０６が順に積層されて構成されている。また、発光層１０４は、第１３族−第１５族化合物半導体等を主体とする半導体ナノ結晶１０４ａと絶縁性の充填物質１０４ｂとで構成されている。陽極１０２と陰極１０６とは、電源１０７を介して電気的に接続されており、電源１０７に電圧を印加すると、陽極１０２からは正孔が、陰極１０６からは電子が正孔輸送層１０３、電子輸送層１０５に注入され、次いで、発光層１０４内の半導体ナノ結晶１０４ａに注入される。半導体ナノ結晶１０４ａ内で、正孔と電子の再結合が起こり、半導体ナノ結晶に由来する発光が生じる。発光は陽極１０２から発光素子１００の外部へ取り出される。

しかしながら、上記提案のようなナノ結晶の場合、表面積の増加による欠陥生成によって発光輝度や発光効率は低下する。また、ナノ結晶合成の際の粒径分布や、分子間力による２次凝集などによって、発光層の表面の平滑性が損なわれ、層厚のバラツキが生じる。これにより、発光体に注入される電流バラツキが拡大し、輝度ムラなど表示品位の点で実用上満足できる水準には至らない。

上記問題に対して、例えば、特許文献２に記載の方法によれば、直流駆動が可能な薄膜型のＥＬ素子に対して、金属酸化物等からなる電流分散層を設けることで、電流が局所的に集中することを防いでいる。しかしながら、前述のような発光層厚のバラツキが大きくなる直流駆動型素子に対しては十分とは言えない。

特開２００７−９５６８５号公報 特開平６−１４０１５７号公報

本発明の目的は、発光体粒子を用いた直流駆動型発光素子において、発光体粒子の粒径バラツキを許容し、面内の輝度均一性に優れた発光素子と、その発光素子を用いた表示装置を提供することである。

本発明に係る発光素子は、互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に挟まれて設けられている発光層と、
を備え、
前記発光層は、複数の発光体粒子と、前記発光体粒子と実質的に同じ抵抗率を有する媒体部材と、を含んでいることを特徴とする。

また、前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であってもよい。

さらに、前記媒体部材の体積抵抗率は、１Ω・ｃｍ〜１×１０^−３Ω・ｃｍの範囲であってもよい。

またさらに、前記発光層は、前記発光層の層厚を規定するスペーサをさらに含んでもよい。前記スペーサの平均粒子径は、発光体粒子の平均粒子径よりも大きいことが好ましい。

また、前記発光層と前記１電極又は前記第２電極との間に挟まれて設けられている抵抗層をさらに備えていてもよい。

さらに、前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えていてもよい。

またさらに、前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えていてもよい。

また、本発明に係る表示装置は、複数の発光素子が２次元配列されて構成されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る表示装置は、複数の発光素子が２次元配列されて構成されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、高輝度であって、且つ、面内の輝度均一性に優れた発光素子及びその発光素子を用いた表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る発光素子及び該発光素子を用いた表示装置について添付図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
＜ＥＬ素子の概略構成＞
図１は、本実施の形態１に係る発光素子１０の概略構成を示す発光層１３に垂直な断面図である。この発光素子１０において、発光体粒子１３ａを含有する発光層１３は、第１の電極である透明電極１２と、第２の電極である背面電極１４との間に挟まれて設けられている。発光層１３は、発光体粒子１３ａと媒体部材１３ｂから構成されている。発光層１３において、発光体粒子１３ａは媒体部材１３ｂ内に均一に分散されていても、一方の主面に偏って存在していてもよいが、発光取り出し面側に偏在している方が、同一面から発光が得られるため、発光品位、表示品位の視野角依存性の点で好ましい。透明電極１２と背面電極１４とは、電源１５を介して電気的に接続されている。電源１５から電力が供給されると、透明電極１２と背面電極１４との間に電圧が印加される。その際、透明電極１２からは正孔が、一方の背面電極１４からは電子が、発光体粒子１３ａへ注入される。発光体粒子１３ａ内で正孔と電子は再結合して発光する。発光は透明電極１２、透明基板１１を透過して発光素子１０の外部に取り出される。本実施の形態においては、電源１５として直流電源を用いている。また、全体を支える支持体として、透明基板１１が透明電極１２に隣接して構成されている。

なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、発光の取り出し方向を上下逆にする、発光を上下両方向から取り出す、発光素子１０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える等、適宜変更が可能である。

以下、この発光素子の各構成部材について詳述する。
＜基板＞
基板１１は、その上に形成する各層を支持できるものを用いる。また、基板１１側から光を取り出す場合、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、サファイア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１１の材料は特にこれらに限定されるものではない。

なお、基板１１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。また、背面電極１４の上に第２の基板を設けてもよい。

＜電極＞
光を取り出す側の透明電極１２の材料は、発光層１３内で生じた発光を取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。透明電極１２の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３にＳｎＯ_２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、ＳｎＯ_２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、透明電極１２の体積抵抗率は１×１０^−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯは、その透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１２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。

光を取り出さない側の背面電極１４には、導電性を有しており、且つ、発光層１３との密着性に優れたものであればよい。好適な例としては、例えばＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２等の金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、これらの積層構造体、あるいは、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ〔ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）〕／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、あるいは導電性カーボンなどを用いることができる。また、発光素子の積層上部方向から発光を取り出す場合は、基板１１に他元素をドーピングしたＳｉ基板や金属基板などの導電性基板を用いることも可能であるこの場合は、下部電極は必ずしも必要としない。

＜発光層＞
発光層１３は、発光体粒子１３ａと媒体部材１３ｂとから構成されている。発光層１３内において、発光体粒子１３ａは媒体部材１３ｂ内に均一に分散されていても、一方の主面に偏って存在していてもよいが、発光体粒子１３ａが発光取り出し面側に偏在している方が、同一面から発光が得られるため、発光品位、表示品位の視野角依存性の点で好ましい。媒体部材１３ｂは、発光体粒子１３ａと実質的に同等の体積抵抗率を有する。

＜発光体粒子＞
発光体粒子１３ａとしては、第１３族窒化物半導体結晶を母体材料として用いることができる。例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、Ａｌ_ＸＧａ_{（１−Ｘ）}Ｎ、Ｉｎ_ｙＧａ_{（１−ｙ）}Ｎなどが挙げられる。また、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｉｒからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。またさらに、これらの複数の組成が、発光体粒子１５内において、層状構造や傾斜組成構造をなしていてもよい。図４（ａ）、（ｂ）は、発光体粒子１３ａの一例について、概略構成を示す断面図である。この発光体粒子１３ａは、ｎ型核粒子１３１と、ｐ型成長層１３２とによる、全部若しくは部分的な層状構造を示している。図４に示す発光体粒子１３ａは、電流励起型発光を得る上で最小限の構成を示しており、この構成に限られず、適宜変更が可能である。例えば、ｎ型核粒子１３１とｐ型成長層１３２との間に、前記ｎ型核粒子１３１及びｐ型成長層１３２よりバンドギャップの狭い半導体層（例えば、ＧａＮに対してＩｎ_ｙＧａ_{（１−ｙ）}Ｎ）をさらに備えて、ダブルへテロ構造にしてもよい。また、ｎ型核粒子１３１は、さらに内部に層状構造を有していてもよい。前記成長層を形成する手段としては、ＭＯＶＰＥやハライド気相成長法（ＨＶＰＥ）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）等、窒化物半導体を成長させることができる公知の方法を用いることができる。

＜媒体部材＞
媒体部材１３ｂとしては、発光体粒子１３ａを構成する化合物半導体材料と実質的に同等の体積抵抗率を有し、且つ、発光体粒子１３ａの粒径分布を許容するだけの形状自由度を有するものであればよい。また、透明電極１２や背面電極１４との密着性に優れたものであればよい。例えば、導電性高分子や、カーボンブラック、炭素繊維、金属、半金属、半導体などの導電性フィラーを熱可塑性樹脂などのバインダ樹脂に混合した複合材料を用いることができる。またさらに、必要に応じて補強剤、充填剤などの添加剤を適量配合してもよい。導電性高分子としては、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレンなどが挙げられ、適宜ドーピングなどの抵抗率の調整を行ってもよい。また、導電性フィラーとしては、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイトなどの炭素化合物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉなどの半金属、ＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２等の金属酸化物半導体などを用いることが可能で、適宜、バインダ樹脂との配合組成を変えて、抵抗率の調整を行ってもよい。

＜発光層の形成方法＞
発光層１３の形成手段としては、例えば、発光体粒子１３ａと媒体部材１３ｂとをそれぞれ順に塗布してもよい。あるいは、発光体粒子１３ａと媒体部材１３ｂとを予め混合して、インクジェット法、スプレーコーティング法、ディッピング法、スピンコート法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、バーコート法、ブレードコート法、その他各種の塗布方法を使用することができる。これらの形成方法の中から、発光体粒子１３ａの大きさや媒体部材１３ｂの材料種、発光領域（画素領域）の大きさ等の要因により、適時選択が可能である。

＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、発光体粒子１３ａの粒径分布に伴う発光層１３の電極界面の凹凸を、媒体部材１３ｂを充填することで平滑化し、且つ、発光層１３の主面に垂直な方向に対する抵抗値を実質的に同等にすることができる。これにより、発光層１３内において、電流密度のムラが抑えられ、面内の輝度均一性が良好な発光素子を実現することができる。

＜実施例１＞
以下に本発明の実施例１に係る発光素子の製造方法について説明する。
（ａ）透明電極を形成した基板として、ＩＴＯ付ガラス基板を準備した。
（ｂ）ガラス基板上のＩＴＯ電極上にポリイミドを用いて井形構造の隔壁（高さ４μｍ）を作成した。
（ｃ）予め作成したＧａＮを主体とする発光体粒子（平均粒径４．８μｍ）を、ＩＰＡ中に超音波分散して、ＩＴＯ電極上に滴下し、ゴムブレードにより基板面に並行にスキージした。
（ｄ）十分に乾燥させた後、Ａｇのフィラーを含む接着剤タイプの導電性ペースト（体積抵抗率１×１０^−３Ω・ｃｍ）を滴下し、別のＩＴＯ付ガラス基板をＩＴＯ面が対向するように貼り合わせて、ＥＬ確認用の発光素子を作成した。
この発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、発光面内が均一に、面状に発光して、輝度ムラも良好であった。また、後述する比較例１に比べて、同一印加電圧下で１．８倍の輝度を示した。

＜比較例１＞
比較例１に係る発光素子の製造方法は、実施例１に明瑠発光素子の製造方法と比較すると、発光面内の導電性ペースト塗布を行わない点で実施例１と相違する。なお、この比較例１では、発光面以外に導電性ペーストを塗布することで、２枚のガラス基板で挟持したＥＬ確認用の発光素子を作成した。この素子に直流電圧を印加して評価したところ、発光面内において、多数の点状発光として確認された。なお、輝度測定の際は一定面積内で、点状発光が平均化された数値として計測した。

（実施の形態２）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子２０について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態２に係る発光素子２０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。発光素子２０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３内にスペーサ２１をさらに備えている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子２０の特徴は、スペーサ２１によって、発光層１３の層厚を規定しているため、発光体粒子１３ａに起因する電流リークなどの影響を排除できる点にある。

なお、上記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、発光の取り出し方向を上下逆にする、発光を上下両方向から取り出す、発光素子２０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える等、適宜変更が可能である。

＜スペーサ＞
スペーサ２１としては、従来の液晶ディスプレイパネルで用いられているビーズスペーサやポストスペーサを使用することができる。また、透明性と絶縁性に優れた材料からなり、粒径の均一性に優れたものが好ましい。ビーズスペーサとしては、一般にシリカ製のものと樹脂製のものがある。なお、低温発泡が起こりにくく、成膜時の欠陥防止という点では、正孔輸送層材料の熱膨張率と大きく異ならない樹脂製スペーサが、さらに好ましい。この場合、スペーサ２１に用いられる材料としては、ジビニルベンゼン、スチレン、アクリルモノマー等を主成分とする架橋共重合体が好適であるが、これらに限定されない。また、スペーサ２１の電極面に垂直な断面の形状は、円形、楕円形、台形、三角形等、任意の形状であってよいが、膜厚の均一性に優れている円形が好適である。またさらに、電極面との密着性を向上させるために、表面処理を施したものであってもよい。表面処理には、スペーサ２１の表面にポリオレフィンやポリアクリル等の熱可塑性樹脂で被覆する等の方法がある。

＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子同様、面内の輝度均一性が良好な発光素子を実現することができる。

＜実施例２＞
実施例２は、実施例１と比較すると、ＩＴＯ上に発光体粒子を塗布する際、アクリル樹脂性のビーズスペーサ（平均粒径６μｍ）と共に塗布する点で相違する。上記相違点以外は、実施例１と同様の手順でＥＬ確認用の発光素子を作成した。この発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、発光面内が均一に、面状に発光して、輝度ムラも良好であった。また、後述する比較例２に比べて、同一印加電圧下で１．４倍の輝度を示した。

＜比較例２＞
比較例２は、実施例２と比較すると、発光面内の導電性ペースト塗布を行わない点で相違する。この比較例２では、発光面以外に導電性ペーストを塗布して、２枚のガラス基板で挟持したＥＬ確認用の発光素子を作成した。この発光素子に直流電圧を印加して評価したところ、発光面内において、多数の点状発光として確認された。なお、輝度測定の際は一定面積内で、点状発光が平均化された数値として計測した。

（実施の形態３）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態３に係る発光素子３０について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態３の発光素子３０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。発光素子３０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３と背面電極１４との間に抵抗層３１をさらに備えている点で相違する。本実施の形態に係る発光素子の特徴は、抵抗層３１によって、発光層１３の主面に平行な方向に電流を分散させることによって、さらに面内の輝度均一性を改善できる点にある。

なお、前記構成に限られず、電極の極性を正負逆にする、発光の取り出し方向を上下逆にする、発光を上下両方向から取り出す、発光素子３０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える、発光取出し方向前方に発光層１３からの発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造をさらに備える等、適宜変更が可能である。

＜抵抗層＞
抵抗層３１は、体積抵抗率が１０^３Ω・ｃｍ以下になると、電流分散の効果は小さくなって輝度ムラが生じやすくなり、体積抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ以上になると、駆動電圧が高くなって消費電力が大きくなる。抵抗層３１としては、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_３Ｏ_４等のマンガン酸化物、Ｃｏ_３Ｏ_４等のコバルト酸化物、鉄の酸化物、クロム酸化物、ニッケル酸化物、銅酸化物、亜鉛酸化物などの金属酸化物、ＴｉＮ、ＡｌＮなどの窒化物、あるいはこれらの混合物を用いることができる。また、これらは、微結晶構造であってもアモルファス構造であってもよい。さらに、単層構造であっても、異なる材料からなる積層構造であってもよい。またさらに、抵抗層３１の層厚は、５ｎｍ以下になると電流分散の効果が小さくなり、３００ｎｍ以上になると駆動電圧が高くなって消費電力が大きくなる。

＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子同様、面内の輝度均一性が良好な発光素子を実現することができる。

（実施の形態４）
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態４に係る発光素子について、図５を用いて説明する。図５は、この発光素子４０の概略構成を示す斜視図である。この発光素子４０は、画素電極４４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記。図５ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）４５をさらに備える。ＴＦＴ４５には、走査ライン４１と、データライン４２と、電流供給ライン４３とが接続されている。この発光素子４０では、透明な共通電極４６の側から発光を取り出すので、基板１１上のＴＦＴ４５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ４５を用いることによって、発光素子４０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ４５としては、低温ポリシリコンやアモルファスシリコンＴＦＴ、ペンタセン等の有機材料より構成される有機ＴＦＴ、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ_４等より構成される無機ＴＦＴであってよい。

なお、前記構成に限られず、発光素子４０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造を更に備える、発光取出し方向前方に発光色を色変換若しくはフィルタリングする構造を更に備える、基板１１を透明基板に、画素電極４４を透明電極にして、発光素子４０の下方より発光を取り出す等、適宜変更が可能である。

＜効果＞
本実施の形態４に係る発光素子では、前述の実施の形態１の発光素子と同様に面内の輝度均一性が良好な発光素子を実現することができる。

（実施の形態５）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態５に係る表示装置について、図６を用いて説明する。図６は、画素電極４４と、共通電極４６とによって画素を構成するアクティブマトリクス型表示装置５０の概略平面図である。このアクティブマトリクス型表示装置５０は、複数個の図５に示した発光素子４０が２次元配列されている発光素子アレイと、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の走査ライン４１と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のデータライン４２と、第２方向に平行に延在している複数の電流供給ライン４３とを備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴ（図６では省略）は、走査ライン４１と、データライン４２と電流供給ライン４３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン４１とデータライン４２によって特定される発光素子が１つの画素となる。さらに、このアクティブマトリクス型表示装置５０では、走査ラインとデータラインにより選択された１つの画素に対し、ＴＦＴを介して電流供給ライン４３から電流が供給され、選択した発光素子を駆動し、得られた発光を透明な共通電極４６側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、画素電極４４を透明電極にして、表示装置５０の下方より発光を取り出してもよい。

また、カラーの表示装置の場合、発光層をＲＧＢの各色の発光体粒子で色分けして成膜すればよい。あるいは、電極／発光層／電極といった発光ユニットをＲＧＢの色毎に積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は２色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルター及び／又は色変換フィルターを用いて、ＲＧＢの各色を表示することもできる。例えば、青色の発光層に、青色から緑色へ、青色乃至緑色から赤色へ、各々色変換するフィルターをさらに備えることによって、ＲＧＢ表示が可能となる。

＜効果＞
本実施の形態に係る表示装置では、面内の輝度均一性が良好で、表示品位に優れた表示装置を実現することができる。

（実施の形態６）
＜表示装置の概略構成＞
本発明の実施の形態６に係る表示装置について、図７を用いて説明する。図７は、互いに直交する背面電極１４と透明電極１２とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置６０を示す概略斜視図である。このパッシブマトリクス型表示装置６０は、複数個の図１及び図２に示した発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１４と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１２とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置６０では、一対の背面電極１４と透明電極１２との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１２側から取り出す。なお、前記構成に限られず、基板１１を透明基板に、背面電極１４を透明電極にして、表示装置６０の下方より発光を取り出してもよい。

＜効果＞
本実施の形態に係る表示装置によれば、前述の実施の形態５の表示装置と同様に面内の輝度均一性が良好で、表示品位に優れた表示装置を実現することができる。また、前述の実施の形態５の表示装置同様にカラーの表示装置も可能である。

本発明に係る発光素子及び表示装置は、面内の輝度均一性が良好で、表示品位に優れている。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。

本発明の実施の形態１に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。 本発明の実施の形態２に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。 本発明の実施の形態３に係る発光素子の発光面に垂直な断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る発光体粒子の内部構造の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態４に係る発光素子の概略斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る表示装置の概略斜視図である。 本発明の実施の形態６に係る表示装置の概略斜視図である。 従来の発光素子の発光面に垂直な断面図である。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 発光素子、１１ 基板、１２ 透明電極、１３ 発光層、
１３ａ 発光体粒子、１３ｂ 媒体部材、１４ 背面電極、１５ 電源、
１３１ ｎ型核粒子、１３２ ｐ型成長層、
２１ スペーサ、３１ 抵抗層、
４１ データライン、４２ 走査ライン、４３ 電流供給ライン、
４４ 画素電極、４５ 薄膜トランジスタ、４６ 共通電極、
５０ 表示装置、６０ 表示装置、６１ 画素、
１００ 発光素子、１０１ 基板、１０２ 陽極、１０３ 正孔輸送層、１０４ 発光層、１０４ａ 半導体ナノ結晶、１０４ｂ 充填物質、１０５ 電子輸送層、１０６ 陰極、１０７ 電源

Claims (10)

1. 互いに対向して設けられ、少なくとも一方が透明又は半透明である、第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に挟まれて設けられている発光層と、
   を備え、
   前記発光層は、複数の発光体粒子と、前記発光体粒子と実質的に同じ抵抗率を有する媒体部材と、を含んでいることを特徴とする発光素子。
2. 前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類以上の元素を含む窒化物半導体であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
3. 前記媒体部材の体積抵抗率は、１Ω・ｃｍ〜１×１０^−３Ω・ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
4. 前記発光層は、前記発光層の層厚を規定するスペーサをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
5. 前記スペーサの平均粒子径は、発光体粒子の平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の発光素子。
6. 前記発光層と前記１電極又は前記第２電極との間に挟まれて設けられている抵抗層をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
7. 前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
8. 前記第１電極又は前記第２電極に接続された１つ以上の薄膜トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載の複数の発光素子が２次元配列されて構成されている発光素子アレイと、
   前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
   前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
10. 請求項８に記載の複数の発光素子が２次元配列されて構成されている発光素子アレイと、
    前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
    前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と、
    を備え、
    前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられていることを特徴とする表示装置。

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