JPWO2009047899A1 - 発光素子、及び、表示装置 - Google Patents
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Abstract
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電極との間に挟持された発光層であって、正孔輸送材料からなる媒体中に、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が分散して構成された発光層と、を備える。
Description
本発明は、エレクトロルミネセンス用発光素子に関する。さらに、該発光素子を用いた表示装置に関する。
近年、軽量・薄型の面発光型素子としてエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という）が注目されている。ＥＬ素子は大別すると、有機材料からなる蛍光体に直流電圧を印加し、電子とホールを再結合させて発光させる有機ＥＬ素子と、無機材料からなる蛍光体に交流電圧を印加し、およそ１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子を無機蛍光体の発光中心に衝突させて励起させ、その緩和過程で無機蛍光体を発光させる無機ＥＬ素子がある。
この無機ＥＬ素子には、無機蛍光体粒子を高分子有機材料からなるバインダ中に分散させ発光層とする分散型ＥＬ素子と、厚さが１μｍ程度の薄膜発光層の両側あるいは片側に絶縁層を設けた薄膜型ＥＬ素子とがある。これらのうち分散型ＥＬ素子は、消費電力が少なく、しかも製造が簡単なため製造コストが安くなる利点があるとして注目されている。
分散型ＥＬ素子と呼ばれているＥＬ素子について説明する。従来のＥＬ素子は層状の構造であり、基板側から順に、基板、第１電極、発光層、絶縁体層、第２電極からなる。発光層はＺｎＳ：Ｍｎ等の無機蛍光体粒子を有機バインダに分散させた構成をしており、絶縁体層はＢａＴｉＯ３などの強絶縁体を有機バインダにて分散させた構成をしている。第１電極と第２電極の間には交流電源が設置されており、交流電源から第１電極、第２電極間へ電圧を印加することでＥＬ素子は発光する。
分散型ＥＬ素子の構造において、発光層は分散型ＥＬ素子の輝度と効率を決定付ける層であるが、この発光層の無機蛍光体粒子には、粒径１５μｍ〜３５μｍの大きさのものが用いられている。また、分散型ＥＬ素子の発光層の発光色は発光層に用いられる無機蛍光体粒子によって決まり、例えば、無機蛍光体粒子にＺｎＳ：Ｍｎを用いた場合には橙色の発光を示し、例えば無機蛍光体粒子にＺｎＳ：Ｃｕを用いた場合には青緑色の発光を示す。このように発光色は無機蛍光体粒子によって決まるため、それ以外の、例えば白色の発光色を発光させる場合、例えば、有機色素を有機バインダに混合させることで発光色を変換し、目的の発光色を得ている。
しかしながら、ＥＬ素子に用いられる発光体は、発光輝度が低く、また、寿命が短いという問題があった。発光輝度を上昇させる方法として、発光層への印加電圧を上げる方法が考えられる。この場合、発光体の光の出力の半減期が印加電圧に比例して減少しまうという課題がある。一方、半減期を長くする、つまり寿命を長くする方法として、発光層への印加電圧を下げる方法が考えられるが、発光輝度が低下してしまうという課題がある。このように、発光輝度と半減期は、発光層への印加電圧の増減によって一方を改善しようとするともう一方が悪化する関係にある。したがって、発光輝度か半減期の何れかを選択しなければならなくなる。なお、本明細書における半減期とは、発光体の光出力が元の輝度の半分の出力に減少するまでの時間である。
そこで、低電圧で発光素子を駆動させる提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。この提案では、分散型ＥＬ素子において、透明電極と背面電極との間に発光層と誘電体とが介在し、発光層が有機バインダ中に蛍光体よりも高導電率の針状物質を分散させている。針状物質を分散させているため、蛍光体に効率良く高エネルギーの電子を衝突させることができ、長寿命、高効率化が図れる。
しかし、分散型ＥＬを構成するために誘電体層を設けることが必須であり、さらに発光層を発光させるためには交流の高電圧を電極間に印加する必要がある。その結果、長寿命や高効率が得られにくいという課題がある。
本発明の目的は、以上課題を解決し、低電圧で駆動し発光輝度が高く、寿命が長い発光素子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電極との間に挟持された発光層であって、正孔輸送材料からなる媒体中に、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が分散して構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された発光層であって、正孔輸送材料からなる媒体中に、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が分散して構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
また、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電極との間に挟持された発光層であって、発光体粒子の表面に導電性ナノ粒子が担持され、前記導電性ナノ粒子が担持された表面の少なくとも一部が正孔輸送材料で被覆された発光体粒子を含む発光体粒子粉末で構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された発光層であって、発光体粒子の表面に導電性ナノ粒子が担持され、前記導電性ナノ粒子が担持された表面の少なくとも一部が正孔輸送材料で被覆された発光体粒子を含む発光体粒子粉末で構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記発光体粒子の表面に担持された前記導電性ナノ粒子は、前記正孔輸送材料の外側に露出している。
前記発光層は、前記発光体粒子の間にバインダを含んでもよい。
前記正孔輸送材料は、有機物からなる有機正孔輸送材料を含んでもよい。前記有機正孔輸送材料は、下記の化学式１及び化学式２の構成要素を含有してもよい。
前記有機正孔輸送材料は、さらに下記の化学式３、化学式４、化学式５からなる群の少なくとも一つの構成要素を含んでもよい。
前記正孔輸送材料は、無機物からなる無機正孔輸送材料を含んでもよい。
前記導電性ナノ粒子は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも一の金属微粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子は、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ、ＩｎＺｎＯからなる群から選ばれる少なくとも一の酸化物微粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子は、フラーレン、カーボンナノチューブの群から選ばれる少なくとも一の炭素微粒子を含んでもよい。
前記導電性ナノ粒子の平均粒子径は、１〜２００ｎｍの範囲内にあってもよい。
前記発光体粒子は、第１３族−第１５族化合物半導体からなる粒子を含んでもよい。前記発光体粒子は、窒化物、硫化物、セレン化物、酸化物の群から選ばれる少なくとも一種の発光材料を含んでもよい。前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類の元素を含む窒化物半導体粒子であってもよい。前記発光体粒子は、ＧａＮからなる発光体粒子であってもよい。
前記発光体粒子は、粒子の平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍの範囲にあってもよい。
前記第１電極と前記発光層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えてもよい。
前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。前記支持体基板は、ガラス基板又は樹脂基板であってもよい。
前記第１電極又は前記第２電極に接続された１以上の薄膜トランジスタをさらに備えてもよい。
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする。
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。
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
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。
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、
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。
発光取出し方向の前方に色変換層をさらに備えてもよい。
本発明によれば、直流、低電圧で発光させることができ、また発光輝度が高く、寿命も長い高い発光素子及び表示装置を提供することが可能となる。
以下、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の構成を示す概略断面図である。この発光素子１０は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６と、上記一対の電極１２、１６の間に挟持された発光層１３とを備える。発光層１３は発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子粉末が正孔輸送材料１５中に分散して構成されている。また、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間には直流電源１７が接続され、電圧が印加される。電極１２、１６間に電力が供給されると、背面電極１２および透明電極１６の間に電位差が生じ、電圧が印加される。そして、背面電極１２および透明電極１６から導電性ナノ粒子１８と正孔輸送材料１５を介して、キャリアである正孔と電子とが発光体粒子１４に注入され、それらが再結合して発光する。発光は透明電極１６の側から外部に取り出される。
＜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の構成を示す概略断面図である。この発光素子１０は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６と、上記一対の電極１２、１６の間に挟持された発光層１３とを備える。発光層１３は発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子粉末が正孔輸送材料１５中に分散して構成されている。また、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間には直流電源１７が接続され、電圧が印加される。電極１２、１６間に電力が供給されると、背面電極１２および透明電極１６の間に電位差が生じ、電圧が印加される。そして、背面電極１２および透明電極１６から導電性ナノ粒子１８と正孔輸送材料１５を介して、キャリアである正孔と電子とが発光体粒子１４に注入され、それらが再結合して発光する。発光は透明電極１６の側から外部に取り出される。
なお、上述の構成に限られず、背面電極１２と透明電極１６とを互いに入れ替える、電極１２および電極１６を両方とも透明電極にする、または、電源を交流電源にする等、適宜変更が可能である。さらに、背面電極１２を黒色電極とする、発光素子１０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える等、適宜変更が可能である。さらに、図２に示すような変形例もまた可能である。図２に示す発光素子２０では、図１に示す発光素子１０に比べて、電極の極性及び配置が正負逆になっている点で相違する。発光層１３からの発光は透明電極１６、透明基板１１を通して素子外部に取り出される。またさらに、図３に示すような変形例も可能である。図３に示す発光素子３０では、図１に示す発光素子１０に比べて、透明電極１６と発光層１３との間に正孔注入層３１をさらに備える点で相違する。これにより、発光素子３０の駆動電圧を低くするのと同時に電極からの正孔注入の安定性が向上する。
以下、発光素子の各構成部材について図１から図３を用いて詳述する。
＜基板＞
図１において、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。具体的には、シリコン、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮなどのセラミック等を用いることができる。さらに、ポリエステル、ポリイミド等のプラスチック基板を用いてもよい。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。これらは例示であって、基板１１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
また、基板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。
＜基板＞
図１において、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。具体的には、シリコン、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮなどのセラミック等を用いることができる。さらに、ポリエステル、ポリイミド等のプラスチック基板を用いてもよい。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。これらは例示であって、基板１１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
また、基板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。
＜電極＞
電極には、背面電極１２と透明電極１６とがある。これらは２つの電極のうち、光を取り出す側の電極を透明電極１６とし、他方を背面電極１２としているものである。
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。またさらに、発光層１３上に成膜する際に、発光層１３が熱劣化等を生じないよう、低温成膜できるものがより好ましい。透明電極１６の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯは、その透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１６の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
電極には、背面電極１２と透明電極１６とがある。これらは２つの電極のうち、光を取り出す側の電極を透明電極１６とし、他方を背面電極１２としているものである。
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。またさらに、発光層１３上に成膜する際に、発光層１３が熱劣化等を生じないよう、低温成膜できるものがより好ましい。透明電極１６の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯは、その透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１６の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
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。透明電極１６は、
発光層１３に直接形成しても良いが、ガラス基板上に透明導電膜を形成し、透明導電膜と発光層１３とが直接接するように貼り合わせても良い。
発光層１３に直接形成しても良いが、ガラス基板上に透明導電膜を形成し、透明導電膜と発光層１３とが直接接するように貼り合わせても良い。
光を取り出さない側の背面電極１２には、導電性を有しており、且つ基板１１及び発光層１３との密着性に優れたものであればよい。好適な例としては、例えばＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、これらの積層構造体、あるいは、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ〔ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）〕／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、あるいは導電性カーボンなどを用いることができる。
背面電極１２は、層内を全面覆うように構成されてもよく、また、層内に複数の電極をストライプ状に構成されてもよい。さらに、背面電極１２、透明電極１６は、複数の電極をストライプ状に構成し、背面電極１２の各ストライプ状の電極と透明電極１６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、背面電極１２の各ストライプ状の電極を発光面に投影したものと透明電極１６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それぞれ交わるように構成してもよい。この場合、背面電極１２の各ストライプ状の電極、および、透明電極１６の各ストライプ状の電極からそれぞれ選択した電極に電圧を印加することにより、所定位置を発光されるディスプレイを構成することが可能となる。なお、図３の構成においても同様である。
＜発光層＞
発光層１３は、正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されている（図１、図２、図３）。なお、この例に限られず、実施の形態２に係る発光素子における発光層のように、発光層１３は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を正孔輸送材料１５で覆われた発光体複合粒子（図５）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図４）であってもよい。また、実施の形態３に係る発光素子のように、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上を正孔輸送材料１５で覆われると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送性材料より外側に露出している発光体複合粒子（図６）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図７）であってもよい。
発光層１３は、正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されている（図１、図２、図３）。なお、この例に限られず、実施の形態２に係る発光素子における発光層のように、発光層１３は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を正孔輸送材料１５で覆われた発光体複合粒子（図５）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図４）であってもよい。また、実施の形態３に係る発光素子のように、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上を正孔輸送材料１５で覆われると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送性材料より外側に露出している発光体複合粒子（図６）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図７）であってもよい。
＜発光体粒子＞
発光体粒子１４としては、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であれば、いずれも使用できる。具体的には第１３族−第１５族化合物半導体であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ等を用いることができる。特に、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体が好ましい。また、これらの混晶（例えばＧａＩｎＮ等）であってもよい。さらに、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。
発光体粒子１４としては、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であれば、いずれも使用できる。具体的には第１３族−第１５族化合物半導体であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ等を用いることができる。特に、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体が好ましい。また、これらの混晶（例えばＧａＩｎＮ等）であってもよい。さらに、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。
また、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどの窒化物やＺｎＳｅやＺｎＳ、更にＺｎＳ、ＺｎＳｅ，ＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＺｎＯを母体とし、母体のまま使用するか、あるいは添加剤として，Ａｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｔｂ，Ｌｉから一種以上選択される元素を添加した発光体粒子を用いることができる。また、ＺｎＳＳｅのような多元化合物やチオガレート系蛍光体も使用できる。
またさらに、発光体粒子１４内において、上記複数の組成が層状構造や偏析構造をなしていてもよい。発光体粒子１４の粒径は０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内であればよく、０．５μｍ〜５００μｍの範囲内がより好ましい。
＜導電性ナノ粒子＞
本発明の発光素子に使用される導電性ナノ粒子１８は、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属材料粒子や、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ，ＩｎＺｎＯなどの酸化物粒子、カーボンナノチューブなどの炭素材料粒子などを用いることができる。導電性ナノ粒子１８の形状は、粒状、球状、柱状、針状、あるいは不定形等のいずれの形状であってもよい。導電性ナノ粒子１８の平均粒子径または平均長は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。１ｎｍより小さいと、導電性が悪くなり、発光輝度が低下する。一方、２００ｎｍより大きいと、電極間の電気的導通が大きくなるが、導電経路に含まれない発光体粒子１４が多くなり、発光輝度、効率が大きく低下する。
本発明の発光素子に使用される導電性ナノ粒子１８は、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属材料粒子や、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ，ＩｎＺｎＯなどの酸化物粒子、カーボンナノチューブなどの炭素材料粒子などを用いることができる。導電性ナノ粒子１８の形状は、粒状、球状、柱状、針状、あるいは不定形等のいずれの形状であってもよい。導電性ナノ粒子１８の平均粒子径または平均長は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。１ｎｍより小さいと、導電性が悪くなり、発光輝度が低下する。一方、２００ｎｍより大きいと、電極間の電気的導通が大きくなるが、導電経路に含まれない発光体粒子１４が多くなり、発光輝度、効率が大きく低下する。
カーボンナノチューブの生成は、気相合成法、プラズマ法などの方法で行われ、作製条件によって、カーボンナノチューブの電気特性や直径、長さなどを任意の変化させることが可能である。また、正孔輸送材料１５を被覆する発光体粒子１４の表面に担持する導電性ナノ粒子としては、ｐ型のカーボンナノチューブを使用しても良い。ｐ型のカーボンナノチューブは、Ｋ、Ｃｓなどの元素をドーパントとしてカーボンナノチューブに添加することによって得られる。
＜正孔輸送材料＞
次に、発光体粒子１４の表面に担持した導電性ナノ粒子１８のさらに表面を被覆、若しくは、発光体粒子１４間に存在する媒体材料としての正孔輸送材料１５について説明する。正孔輸送材料１５は、正孔を生成、輸送する機能を備えた有機物材料であれば、いずれも使用できる。また、正孔輸送材料１５としては、有機正孔輸送材料と、無機正孔輸送材料とがある。正孔輸送材料１５にはホール移動度の高い材料が好ましい。
次に、発光体粒子１４の表面に担持した導電性ナノ粒子１８のさらに表面を被覆、若しくは、発光体粒子１４間に存在する媒体材料としての正孔輸送材料１５について説明する。正孔輸送材料１５は、正孔を生成、輸送する機能を備えた有機物材料であれば、いずれも使用できる。また、正孔輸送材料１５としては、有機正孔輸送材料と、無機正孔輸送材料とがある。正孔輸送材料１５にはホール移動度の高い材料が好ましい。
＜有機正孔輸送材料＞
この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことが好ましい。
この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことが好ましい。
有機正孔輸送材料が上記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことによる効果は、発光体粒子１４に対して効率よく正孔を注入することであると考えられる。
さらに、この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式８、化学式９、化学式１０のいずれかを構成要素として含んでもよい。
また、有機正孔輸送材料としては、大きく分けて、低分子系材料と高分子系材料とがある。正孔輸送性を備える低分子系材料としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体、特に日本国特許第２０３７４７５号に開示されたＱ１−Ｇ−Ｑ２構造のジアミン誘導体等が挙げられる。なお、Ｑ１及びＱ２は、別個に窒素原子及び少なくとも３個の炭素鎖（それらの少なくとも１個は芳香族のもの）を有する基である。Ｇは、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキレン基又は炭素−炭素結合からなる連結基である。また、これらの構造単位を含む多量体（オリゴマー）であってもよい。これらにはスピロ構造やデンドリマー構造を持つものが挙げられる。またさらに、非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送材料を分子分散させた形態も同様に可能である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４から１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。
また、正孔輸送材料の他の例としては、テトラフェニルブタジエン系の材料や、4-（ビス（4-メチルフェニル）アミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラジンのようなヒドラジン系材料、４−メトキシ−４’−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミンのようなスチルベン系材料、ＰＥＤＯＴ（ポリ（２，３−ジハイドロシアノ−１，４ダイオキシン））、α−ＮＰＤ、ＤＮＴＰＤ、Ｃｕフタロシアニンなどである。
一方、正孔輸送性を備える高分子系材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。具体的には、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでもよく、これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられる。中でも特に好適な例として、中でもポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。他の具体例としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳやポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。
またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。また、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。また、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
＜無機正孔輸送性材料＞
無機正孔輸送性材料について説明する。無機正孔輸送性材料としては、透明または半透明であって、ｐ型伝導性を示す材料であればよい。好適なものとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等が挙げられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
無機正孔輸送性材料について説明する。無機正孔輸送性材料としては、透明または半透明であって、ｐ型伝導性を示す材料であればよい。好適なものとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等が挙げられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
＜実施例＞
本発明の実施例として、発光層１３を塗布法によって得る方法を説明する。実施例として図２に示すような発光素子２０を作製した。
（ａ）透明電極１６を設けた透明基板１１は、ガラス上に透明電極１６であるＩＴＯをスパッタ法で成膜したものを使用した。ＩＴＯ１６の膜厚は約３００ｎｍであった。
（ｂ）発光体粒子１４として平均粒径が５００〜１０００ｎｍのＧａＮ粒子を用いた。
（ｃ）導電性ナノ粒子１８として平均粒子径が２０〜３０ｎｍのＩＴＯナノ粒子を用いて、このＩＴＯナノ粒子１８をＧａＮ粒子１４の表面に固定した。
（ｄ）正孔輸送材料１５として、樹脂溶液に溶かしたテトラフェニルブタジエン系Ｔ７７０を用いて、表面に導電性ナノ粒子１８を担持したＧａＮ粒子１４を、正孔輸送性材料からなる樹脂ペーストに十分に混合させ、発光体ペーストとした。
（ｅ）次に、ＩＴＯ膜１６を成膜したガラス基板１１上に発光体ペーストを塗布して発光層１３となる塗布膜を形成した。塗布膜の厚さは約３０μｍであった。
（ｆ）次に、シリコン基板にＰｔ電極を形成して構成した背面電極１２を、シリコン基板のＰｔ電極面を塗布膜に接するように貼り付けた。その後、塗布膜を乾燥させて発光層１３とした。
以上の工程によって発光素子を作成した。
本発明の実施例として、発光層１３を塗布法によって得る方法を説明する。実施例として図２に示すような発光素子２０を作製した。
（ａ）透明電極１６を設けた透明基板１１は、ガラス上に透明電極１６であるＩＴＯをスパッタ法で成膜したものを使用した。ＩＴＯ１６の膜厚は約３００ｎｍであった。
（ｂ）発光体粒子１４として平均粒径が５００〜１０００ｎｍのＧａＮ粒子を用いた。
（ｃ）導電性ナノ粒子１８として平均粒子径が２０〜３０ｎｍのＩＴＯナノ粒子を用いて、このＩＴＯナノ粒子１８をＧａＮ粒子１４の表面に固定した。
（ｄ）正孔輸送材料１５として、樹脂溶液に溶かしたテトラフェニルブタジエン系Ｔ７７０を用いて、表面に導電性ナノ粒子１８を担持したＧａＮ粒子１４を、正孔輸送性材料からなる樹脂ペーストに十分に混合させ、発光体ペーストとした。
（ｅ）次に、ＩＴＯ膜１６を成膜したガラス基板１１上に発光体ペーストを塗布して発光層１３となる塗布膜を形成した。塗布膜の厚さは約３０μｍであった。
（ｆ）次に、シリコン基板にＰｔ電極を形成して構成した背面電極１２を、シリコン基板のＰｔ電極面を塗布膜に接するように貼り付けた。その後、塗布膜を乾燥させて発光層１３とした。
以上の工程によって発光素子を作成した。
作成した発光素子の評価は、背面電極１２と透明電極１６との間に電源１７から直流電圧を印加して、発光の有無を確認することによって行った。また、輝度測定は、携帯型輝度計を用いて行った。その結果、この発光素子では、直流電圧５Ｖでオレンジ色発光を開始し、１５Ｖで発光輝度約３５００ｃｄ／ｍ２が得られた。
尚、本実施例では、背面電極１２に正電圧を、透明電極１６に負電圧を印加したが、極性を変えても同様に発光させることができた。
尚、本実施例では、背面電極１２に正電圧を、透明電極１６に負電圧を印加したが、極性を変えても同様に発光させることができた。
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子は、従来の発光素子よりも耐食性、耐酸化性に優れ、高い輝度、長寿命を得ることができた。
本実施の形態に係る発光素子は、従来の発光素子よりも耐食性、耐酸化性に優れ、高い輝度、長寿命を得ることができた。
（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に係る発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態２の発光素子４０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子４０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図５に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図５は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上に正孔輸送材料１５で被覆された複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子４０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆することで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態２の発光素子４０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子４０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図５に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図５は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上に正孔輸送材料１５で被覆された複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子４０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆することで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
バインダ４１としては、絶縁性の樹脂ペーストであれば使用できる。
なお、上記構成に限られず、背面電極１２を黒色電極とする、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さらに備える等、適宜変更が可能である。
なお、上記構成に限られず、背面電極１２を黒色電極とする、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さらに備える等、適宜変更が可能である。
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、比較的容易に面状を形成することが可能であって、且つ高輝度、高効率、高信頼性の発光素子を実現することができる。
本実施の形態に係る発光素子では、比較的容易に面状を形成することが可能であって、且つ高輝度、高効率、高信頼性の発光素子を実現することができる。
（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５０について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態３の発光素子５０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子５０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図６に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図６は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上に正孔輸送材料１５が被覆されていると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送材料より外側に露出した複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆すると共に、導電性ナノ粒子１８の一部を露出させていることで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
＜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５０について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態３の発光素子５０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子５０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図６に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図６は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上に正孔輸送材料１５が被覆されていると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送材料より外側に露出した複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆すると共に、導電性ナノ粒子１８の一部を露出させていることで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
（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８を用いて説明する。図８は、この発光素子８０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子８０は、画素電極８４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記。図８ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）８５をさらに備える。ＴＦＴ８５には、走査ライン８１と、データライン８２と、電流供給ライン８３とが接続されている。この発光素子８０では、発光は透明な共通電極８６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ８５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ８５を用いることによって、発光素子８０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ８５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を用いることができる。また、ＴＦＴ８５は、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってもよい。
＜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８を用いて説明する。図８は、この発光素子８０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子８０は、画素電極８４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記。図８ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）８５をさらに備える。ＴＦＴ８５には、走査ライン８１と、データライン８２と、電流供給ライン８３とが接続されている。この発光素子８０では、発光は透明な共通電極８６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ８５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ８５を用いることによって、発光素子８０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ８５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を用いることができる。また、ＴＦＴ８５は、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってもよい。
（実施の形態５）
＜表示装置の概略構成＞
図９は、本発明の実施の形態５に係るアクティブマトリクス型表示装置９０の構成を示す概略平面図である。この表示装置９０は、画素電極８４と、共通電極８６と、走査ライン８１とデータライン８２と電流供給ライン８３と、ＴＦＴ（図では省略。）によって構成される。このアクティブマトリクス型表示装置９０は、図８に示した複数個の発光素子が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８１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８２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８３とをさらに備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴは、走査ライン８１と、データライン８２と電流供給ライン８３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン８１とデータライン８２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９０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８３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８６側から取り出す。
＜表示装置の概略構成＞
図９は、本発明の実施の形態５に係るアクティブマトリクス型表示装置９０の構成を示す概略平面図である。この表示装置９０は、画素電極８４と、共通電極８６と、走査ライン８１とデータライン８２と電流供給ライン８３と、ＴＦＴ（図では省略。）によって構成される。このアクティブマトリクス型表示装置９０は、図８に示した複数個の発光素子が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８１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８２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８３とをさらに備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴは、走査ライン８１と、データライン８２と電流供給ライン８３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン８１とデータライン８２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９０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８３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８６側から取り出す。
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＞
このアクティブマトリクス型表示装置９０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光層１３は、有機正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されているか、あるいは、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を有機正孔輸送材料１５で被覆された発光体粒子１４を含む発光体粒子粉末で構成されている。これにより、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
このアクティブマトリクス型表示装置９０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光層１３は、有機正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されているか、あるいは、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を有機正孔輸送材料１５で被覆された発光体粒子１４を含む発光体粒子粉末で構成されている。これにより、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
（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１０を用いて説明する。図１０は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置１００を示す概略平面図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、複数個の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置１００では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置とすることも可能である。
＜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１０を用いて説明する。図１０は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置１００を示す概略平面図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、複数個の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置１００では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置とすることも可能である。
＜効果＞
このパッシブマトリクス型表示装置１００によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
このパッシブマトリクス型表示装置１００によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
本発明に係る発光素子及び表示装置は、高発光輝度、高発光効率の発光と長期信頼性が得られる。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。
本発明の発光素子は、高い発光輝度を有するので、ＬＣＤのバックライト、照明、ディスプレイ等に利用可能である。
本発明の発光素子は、高い発光輝度を有するので、ＬＣＤのバックライト、照明、ディスプレイ等に利用可能である。
本発明は、エレクトロルミネセンス用発光素子に関する。さらに、該発光素子を用いた表示装置に関する。
近年、軽量・薄型の面発光型素子としてエレクトロルミネッセンス素子（以下、ＥＬ素子という）が注目されている。ＥＬ素子は大別すると、有機材料からなる蛍光体に直流電圧を印加し、電子とホールを再結合させて発光させる有機ＥＬ素子と、無機材料からなる蛍光体に交流電圧を印加し、およそ１０６Ｖ／ｃｍもの高電界で加速された電子を無機蛍光体の発光中心に衝突させて励起させ、その緩和過程で無機蛍光体を発光させる無機ＥＬ素子がある。
この無機ＥＬ素子には、無機蛍光体粒子を高分子有機材料からなるバインダ中に分散させ発光層とする分散型ＥＬ素子と、厚さが１μｍ程度の薄膜発光層の両側あるいは片側に絶縁層を設けた薄膜型ＥＬ素子とがある。これらのうち分散型ＥＬ素子は、消費電力が少なく、しかも製造が簡単なため製造コストが安くなる利点があるとして注目されている。
分散型ＥＬ素子と呼ばれているＥＬ素子について説明する。従来のＥＬ素子は層状の構造であり、基板側から順に、基板、第１電極、発光層、絶縁体層、第２電極からなる。発光層はＺｎＳ：Ｍｎ等の無機蛍光体粒子を有機バインダに分散させた構成をしており、絶縁体層はＢａＴｉＯ３などの強絶縁体を有機バインダにて分散させた構成をしている。第１電極と第２電極の間には交流電源が設置されており、交流電源から第１電極、第２電極間へ電圧を印加することでＥＬ素子は発光する。
分散型ＥＬ素子の構造において、発光層は分散型ＥＬ素子の輝度と効率を決定付ける層であるが、この発光層の無機蛍光体粒子には、粒径１５μｍ〜３５μｍの大きさのものが用いられている。また、分散型ＥＬ素子の発光層の発光色は発光層に用いられる無機蛍光体粒子によって決まり、例えば、無機蛍光体粒子にＺｎＳ：Ｍｎを用いた場合には橙色の発光を示し、例えば無機蛍光体粒子にＺｎＳ：Ｃｕを用いた場合には青緑色の発光を示す。このように発光色は無機蛍光体粒子によって決まるため、それ以外の、例えば白色の発光色を発光させる場合、例えば、有機色素を有機バインダに混合させることで発光色を変換し、目的の発光色を得ている。
しかしながら、ＥＬ素子に用いられる発光体は、発光輝度が低く、また、寿命が短いという問題があった。発光輝度を上昇させる方法として、発光層への印加電圧を上げる方法が考えられる。この場合、発光体の光の出力の半減期が印加電圧に比例して減少しまうという課題がある。一方、半減期を長くする、つまり寿命を長くする方法として、発光層への印加電圧を下げる方法が考えられるが、発光輝度が低下してしまうという課題がある。このように、発光輝度と半減期は、発光層への印加電圧の増減によって一方を改善しようとするともう一方が悪化する関係にある。したがって、発光輝度か半減期の何れかを選択しなければならなくなる。なお、本明細書における半減期とは、発光体の光出力が元の輝度の半分の出力に減少するまでの時間である。
そこで、低電圧で発光素子を駆動させる提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。この提案では、分散型ＥＬ素子において、透明電極と背面電極との間に発光層と誘電体とが介在し、発光層が有機バインダ中に蛍光体よりも高導電率の針状物質を分散させている。針状物質を分散させているため、蛍光体に効率良く高エネルギーの電子を衝突させることができ、長寿命、高効率化が図れる。
しかし、分散型ＥＬを構成するために誘電体層を設けることが必須であり、さらに発光層を発光させるためには交流の高電圧を電極間に印加する必要がある。その結果、長寿命や高効率が得られにくいという課題がある。
本発明の目的は、以上課題を解決し、低電圧で駆動し発光輝度が高く、寿命が長い発光素子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電極との間に挟持された発光層であって、正孔輸送材料からなる媒体中に、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が分散して構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された発光層であって、正孔輸送材料からなる媒体中に、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が分散して構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
また、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電極との間に挟持された発光層であって、発光体粒子の表面に導電性ナノ粒子が担持され、前記導電性ナノ粒子が担持された表面の少なくとも一部が正孔輸送材料で被覆された発光体粒子を含む発光体粒子粉末で構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記第１電極と前記第２電極との間に挟持された発光層であって、発光体粒子の表面に導電性ナノ粒子が担持され、前記導電性ナノ粒子が担持された表面の少なくとも一部が正孔輸送材料で被覆された発光体粒子を含む発光体粒子粉末で構成された発光層と、
を備えたことを特徴とする。
前記発光体粒子の表面に担持された前記導電性ナノ粒子は、前記正孔輸送材料の外側に露出している。
前記発光層は、前記発光体粒子の間にバインダを含んでもよい。
前記正孔輸送材料は、有機物からなる有機正孔輸送材料を含んでもよい。前記有機正孔輸送材料は、下記の化学式１及び化学式２の構成要素を含有してもよい。
前記有機正孔輸送材料は、さらに下記の化学式３、化学式４、化学式５からなる群の少なくとも一つの構成要素を含んでもよい。
前記正孔輸送材料は、無機物からなる無機正孔輸送材料を含んでもよい。
前記導電性ナノ粒子は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも一の金属微粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子は、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ、ＩｎＺｎＯからなる群から選ばれる少なくとも一の酸化物微粒子を含んでもよい。前記導電性ナノ粒子は、フラーレン、カーボンナノチューブの群から選ばれる少なくとも一の炭素微粒子を含んでもよい。
前記導電性ナノ粒子の平均粒子径は、１〜２００ｎｍの範囲内にあってもよい。
前記発光体粒子は、第１３族−第１５族化合物半導体からなる粒子を含んでもよい。前記発光体粒子は、窒化物、硫化物、セレン化物、酸化物の群から選ばれる少なくとも一種の発光材料を含んでもよい。前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類の元素を含む窒化物半導体粒子であってもよい。前記発光体粒子は、ＧａＮからなる発光体粒子であってもよい。
前記発光体粒子は、粒子の平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍの範囲にあってもよい。
前記第１電極と前記発光層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備えてもよい。
前記第１電極又は前記第２電極に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよい。前記支持体基板は、ガラス基板又は樹脂基板であってもよい。
前記第１電極又は前記第２電極に接続された１以上の薄膜トランジスタをさらに備えてもよい。
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする。
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。
本発明に係る表示装置は、複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と
を備え、
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。
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、
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。
発光取出し方向の前方に色変換層をさらに備えてもよい。
本発明によれば、直流、低電圧で発光させることができ、また発光輝度が高く、寿命も長い高い発光素子及び表示装置を提供することが可能となる。
以下、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の構成を示す概略断面図である。この発光素子１０は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６と、上記一対の電極１２、１６の間に挟持された発光層１３とを備える。発光層１３は発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子粉末が正孔輸送材料１５中に分散して構成されている。また、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間には直流電源１７が接続され、電圧が印加される。電極１２、１６間に電力が供給されると、背面電極１２および透明電極１６の間に電位差が生じ、電圧が印加される。そして、背面電極１２および透明電極１６から導電性ナノ粒子１８と正孔輸送材料１５を介して、キャリアである正孔と電子とが発光体粒子１４に注入され、それらが再結合して発光する。発光は透明電極１６の側から外部に取り出される。
＜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の構成を示す概略断面図である。この発光素子１０は、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６と、上記一対の電極１２、１６の間に挟持された発光層１３とを備える。発光層１３は発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子粉末が正孔輸送材料１５中に分散して構成されている。また、第１の電極である背面電極１２と、第２の電極である透明電極１６との間には直流電源１７が接続され、電圧が印加される。電極１２、１６間に電力が供給されると、背面電極１２および透明電極１６の間に電位差が生じ、電圧が印加される。そして、背面電極１２および透明電極１６から導電性ナノ粒子１８と正孔輸送材料１５を介して、キャリアである正孔と電子とが発光体粒子１４に注入され、それらが再結合して発光する。発光は透明電極１６の側から外部に取り出される。
なお、上述の構成に限られず、背面電極１２と透明電極１６とを互いに入れ替える、電極１２および電極１６を両方とも透明電極にする、または、電源を交流電源にする等、適宜変更が可能である。さらに、背面電極１２を黒色電極とする、発光素子１０の全部又は一部を樹脂やセラミックスで封止する構造をさらに備える等、適宜変更が可能である。さらに、図２に示すような変形例もまた可能である。図２に示す発光素子２０では、図１に示す発光素子１０に比べて、電極の極性及び配置が正負逆になっている点で相違する。発光層１３からの発光は透明電極１６、透明基板１１を通して素子外部に取り出される。またさらに、図３に示すような変形例も可能である。図３に示す発光素子３０では、図１に示す発光素子１０に比べて、透明電極１６と発光層１３との間に正孔注入層３１をさらに備える点で相違する。これにより、発光素子３０の駆動電圧を低くするのと同時に電極からの正孔注入の安定性が向上する。
以下、発光素子の各構成部材について図１から図３を用いて詳述する。
＜基板＞
図１において、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。具体的には、シリコン、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮなどのセラミック等を用いることができる。さらに、ポリエステル、ポリイミド等のプラスチック基板を用いてもよい。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。これらは例示であって、基板１１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
また、基板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。
＜基板＞
図１において、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。具体的には、シリコン、Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮなどのセラミック等を用いることができる。さらに、ポリエステル、ポリイミド等のプラスチック基板を用いてもよい。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。これらは例示であって、基板１１の材料は特にこれらに限定されるものではない。
また、基板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。
＜電極＞
電極には、背面電極１２と透明電極１６とがある。これらは２つの電極のうち、光を取り出す側の電極を透明電極１６とし、他方を背面電極１２としているものである。
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。またさらに、発光層１３上に成膜する際に、発光層１３が熱劣化等を生じないよう、低温成膜できるものがより好ましい。透明電極１６の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯは、その透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１６の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
電極には、背面電極１２と透明電極１６とがある。これらは２つの電極のうち、光を取り出す側の電極を透明電極１６とし、他方を背面電極１２としているものである。
光を取り出す側の透明電極１６の材料は、発光層１３内で生じた発光を取り出せるように光透過性を有するものであればよく、特に可視光領域において高い透過率を有することが好ましい。また、低抵抗であることが好ましく、さらには発光層１３との密着性に優れていることが好ましい。またさらに、発光層１３上に成膜する際に、発光層１３が熱劣化等を生じないよう、低温成膜できるものがより好ましい。透明電極１６の材料として、特に好適なものは、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２をドープしたものであり、インジウム錫酸化物ともいう。）やＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等を主体とする金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ等の金属薄膜、あるいはポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリチオフェンなどの導電性高分子等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。また、透明電極１６の体積抵抗率は１×１０−３Ω・ｃｍ以下であって、透過率は３８０〜７８０ｎｍの波長において７５％以上、さらには屈折率が、１．８５〜１．９５であることが望ましい。例えばＩＴＯは、その透明性を向上させ、あるいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、イオンプレーティング法等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極１６の膜厚は、必要とされるシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
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。透明電極１６は、
発光層１３に直接形成しても良いが、ガラス基板上に透明導電膜を形成し、透明導電膜と発光層１３とが直接接するように貼り合わせても良い。
発光層１３に直接形成しても良いが、ガラス基板上に透明導電膜を形成し、透明導電膜と発光層１３とが直接接するように貼り合わせても良い。
光を取り出さない側の背面電極１２には、導電性を有しており、且つ基板１１及び発光層１３との密着性に優れたものであればよい。好適な例としては、例えばＩＴＯやＩｎＺｎＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２等の金属酸化物、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属、これらの積層構造体、あるいは、ポリアニリン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ〔ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）〕／ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子、あるいは導電性カーボンなどを用いることができる。
背面電極１２は、層内を全面覆うように構成されてもよく、また、層内に複数の電極をストライプ状に構成されてもよい。さらに、背面電極１２、透明電極１６は、複数の電極をストライプ状に構成し、背面電極１２の各ストライプ状の電極と透明電極１６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、背面電極１２の各ストライプ状の電極を発光面に投影したものと透明電極１６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それぞれ交わるように構成してもよい。この場合、背面電極１２の各ストライプ状の電極、および、透明電極１６の各ストライプ状の電極からそれぞれ選択した電極に電圧を印加することにより、所定位置を発光されるディスプレイを構成することが可能となる。なお、図３の構成においても同様である。
＜発光層＞
発光層１３は、正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されている（図１、図２、図３）。なお、この例に限られず、実施の形態２に係る発光素子における発光層のように、発光層１３は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を正孔輸送材料１５で覆われた発光体複合粒子（図５）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図４）であってもよい。また、実施の形態３に係る発光素子のように、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上を正孔輸送材料１５で覆われると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送性材料より外側に露出している発光体複合粒子（図６）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図７）であってもよい。
発光層１３は、正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されている（図１、図２、図３）。なお、この例に限られず、実施の形態２に係る発光素子における発光層のように、発光層１３は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を正孔輸送材料１５で覆われた発光体複合粒子（図５）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図４）であってもよい。また、実施の形態３に係る発光素子のように、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上を正孔輸送材料１５で覆われると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送性材料より外側に露出している発光体複合粒子（図６）を含む発光体粒子粉末で構成された場合（図７）であってもよい。
＜発光体粒子＞
発光体粒子１４としては、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であれば、いずれも使用できる。具体的には第１３族−第１５族化合物半導体であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ等を用いることができる。特に、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体が好ましい。また、これらの混晶（例えばＧａＩｎＮ等）であってもよい。さらに、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。
発光体粒子１４としては、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であれば、いずれも使用できる。具体的には第１３族−第１５族化合物半導体であるＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＰ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＳｂ等を用いることができる。特に、ＧａＮに代表される第１３族窒化物半導体が好ましい。また、これらの混晶（例えばＧａＩｎＮ等）であってもよい。さらに、伝導性を制御するために、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｍｎからなる群より選択される１又は複数種の元素をドーパントとして含んでいてもよい。
また、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮなどの窒化物やＺｎＳｅやＺｎＳ、更にＺｎＳ、ＺｎＳｅ，ＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＳｒＳ、ＣａＳ、ＺｎＯを母体とし、母体のまま使用するか、あるいは添加剤として，Ａｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｌ、Ｔｂ，Ｌｉから一種以上選択される元素を添加した発光体粒子を用いることができる。また、ＺｎＳＳｅのような多元化合物やチオガレート系蛍光体も使用できる。
またさらに、発光体粒子１４内において、上記複数の組成が層状構造や偏析構造をなしていてもよい。発光体粒子１４の粒径は０．１μｍ〜１０００μｍの範囲内であればよく、０．５μｍ〜５００μｍの範囲内がより好ましい。
＜導電性ナノ粒子＞
本発明の発光素子に使用される導電性ナノ粒子１８は、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属材料粒子や、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ，ＩｎＺｎＯなどの酸化物粒子、カーボンナノチューブなどの炭素材料粒子などを用いることができる。導電性ナノ粒子１８の形状は、粒状、球状、柱状、針状、あるいは不定形等のいずれの形状であってもよい。導電性ナノ粒子１８の平均粒子径または平均長は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。１ｎｍより小さいと、導電性が悪くなり、発光輝度が低下する。一方、２００ｎｍより大きいと、電極間の電気的導通が大きくなるが、導電経路に含まれない発光体粒子１４が多くなり、発光輝度、効率が大きく低下する。
本発明の発光素子に使用される導電性ナノ粒子１８は、Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕなどの金属材料粒子や、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ，ＩｎＺｎＯなどの酸化物粒子、カーボンナノチューブなどの炭素材料粒子などを用いることができる。導電性ナノ粒子１８の形状は、粒状、球状、柱状、針状、あるいは不定形等のいずれの形状であってもよい。導電性ナノ粒子１８の平均粒子径または平均長は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。１ｎｍより小さいと、導電性が悪くなり、発光輝度が低下する。一方、２００ｎｍより大きいと、電極間の電気的導通が大きくなるが、導電経路に含まれない発光体粒子１４が多くなり、発光輝度、効率が大きく低下する。
カーボンナノチューブの生成は、気相合成法、プラズマ法などの方法で行われ、作製条件によって、カーボンナノチューブの電気特性や直径、長さなどを任意の変化させることが可能である。また、正孔輸送材料１５を被覆する発光体粒子１４の表面に担持する導電性ナノ粒子としては、ｐ型のカーボンナノチューブを使用しても良い。ｐ型のカーボンナノチューブは、Ｋ、Ｃｓなどの元素をドーパントとしてカーボンナノチューブに添加することによって得られる。
＜正孔輸送材料＞
次に、発光体粒子１４の表面に担持した導電性ナノ粒子１８のさらに表面を被覆、若しくは、発光体粒子１４間に存在する媒体材料としての正孔輸送材料１５について説明する。正孔輸送材料１５は、正孔を生成、輸送する機能を備えた有機物材料であれば、いずれも使用できる。また、正孔輸送材料１５としては、有機正孔輸送材料と、無機正孔輸送材料とがある。正孔輸送材料１５にはホール移動度の高い材料が好ましい。
次に、発光体粒子１４の表面に担持した導電性ナノ粒子１８のさらに表面を被覆、若しくは、発光体粒子１４間に存在する媒体材料としての正孔輸送材料１５について説明する。正孔輸送材料１５は、正孔を生成、輸送する機能を備えた有機物材料であれば、いずれも使用できる。また、正孔輸送材料１５としては、有機正孔輸送材料と、無機正孔輸送材料とがある。正孔輸送材料１５にはホール移動度の高い材料が好ましい。
＜有機正孔輸送材料＞
この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことが好ましい。
この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことが好ましい。
有機正孔輸送材料が上記の化学式６及び化学式７の構成要素を含むことによる効果は、発光体粒子１４に対して効率よく正孔を注入することであると考えられる。
さらに、この有機正孔輸送材料としては、下記の化学式８、化学式９、化学式１０のいずれかを構成要素として含んでもよい。
また、有機正孔輸送材料としては、大きく分けて、低分子系材料と高分子系材料とがある。正孔輸送性を備える低分子系材料としては、Ｎ，Ｎ'−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ'−ビス（α−ナフチル）−Ｎ，Ｎ'−ジフェニルベンジジン（ＮＰＤ）等、Ｔａｎｇらの用いたジアミン誘導体、特に日本国特許第２０３７４７５号に開示されたＱ１−Ｇ−Ｑ２構造のジアミン誘導体等が挙げられる。なお、Ｑ１及びＱ２は、別個に窒素原子及び少なくとも３個の炭素鎖（それらの少なくとも１個は芳香族のもの）を有する基である。Ｇは、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキレン基又は炭素−炭素結合からなる連結基である。また、これらの構造単位を含む多量体（オリゴマー）であってもよい。これらにはスピロ構造やデンドリマー構造を持つものが挙げられる。またさらに、非導電性ポリマーに低分子系の正孔輸送材料を分子分散させた形態も同様に可能である。分子分散系での具体例としては、ＴＰＤをポリカーボネート中に高濃度で分子分散させた例があり、そのホール移動度は１０−４から１０−５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。
また、正孔輸送材料の他の例としては、テトラフェニルブタジエン系の材料や、4-（ビス（4-メチルフェニル）アミノ）ベンズアルデヒドジフェニルヒドラジンのようなヒドラジン系材料、４−メトキシ−４’−（２，２−ジフェニルビニル）トリフェニルアミンのようなスチルベン系材料、ＰＥＤＯＴ（ポリ（２，３−ジハイドロシアノ−１，４ダイオキシン））、α−ＮＰＤ、ＤＮＴＰＤ、Ｃｕフタロシアニンなどである。
一方、正孔輸送性を備える高分子系材料としては、π共役ポリマーやσ共役ポリマー等があり、例えばアリールアミン系化合物等が組み込まれたものがある。具体的には、ポリ−パラ−フェニレンビニレン誘導体（ＰＰＶ誘導体）、ポリチオフェン誘導体（ＰＡＴ誘導体）、ポリパラフェニレン誘導体（ＰＰＰ誘導体）、ポリアルキルフェニレン（ＰＤＡＦ）、ポリアセチレン誘導体（ＰＡ誘導体）、ポリシラン誘導体（ＰＳ誘導体）等が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、低分子系で正孔輸送性を示す分子構造を分子鎖中に組み込んだポリマーでもよく、これらの具体的な例としては、芳香族アミンを側鎖に有するポリメタクリルアミド（ＰＴＰＡＭＭＡ、ＰＴＰＤＭＡ）、芳香族アミンを主鎖に有するポリエーテル（ＴＰＤＰＥＳ，ＴＰＤＰＥＫ）等が挙げられる。中でも特に好適な例として、中でもポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）は、１０−６ｃｍ２／Ｖｓと極めて高いホール移動度を示す。他の具体例としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳやポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等がある。
またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。また、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
またさらに、前述した正孔輸送材料を複数種混合して用いてもよい。また、光又は熱で架橋又は重合する架橋性又は重合性材料を含んでいてもよい。
＜無機正孔輸送性材料＞
無機正孔輸送性材料について説明する。無機正孔輸送性材料としては、透明または半透明であって、ｐ型伝導性を示す材料であればよい。好適なものとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等が挙げられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
無機正孔輸送性材料について説明する。無機正孔輸送性材料としては、透明または半透明であって、ｐ型伝導性を示す材料であればよい。好適なものとしては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半金属系半導体、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＣｕＩ等の２元化合物半導体、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＩｎＳｅ２等のカルコパイライト型半導体、さらにこれらの混晶、ＣｕＡｌＯ２、ＣｕＧａＯ２等の酸化物半導体さらにこれらの混晶等が挙げられる。またさらに、伝導性を制御するために、これらの材料にドーパントを添加してもよい。
＜実施例＞
本発明の実施例として、発光層１３を塗布法によって得る方法を説明する。実施例として図２に示すような発光素子２０を作製した。
（ａ）透明電極１６を設けた透明基板１１は、ガラス上に透明電極１６であるＩＴＯをスパッタ法で成膜したものを使用した。ＩＴＯ１６の膜厚は約３００ｎｍであった。
（ｂ）発光体粒子１４として平均粒径が５００〜１０００ｎｍのＧａＮ粒子を用いた。
（ｃ）導電性ナノ粒子１８として平均粒子径が２０〜３０ｎｍのＩＴＯナノ粒子を用いて、このＩＴＯナノ粒子１８をＧａＮ粒子１４の表面に固定した。
（ｄ）正孔輸送材料１５として、樹脂溶液に溶かしたテトラフェニルブタジエン系Ｔ７７０を用いて、表面に導電性ナノ粒子１８を担持したＧａＮ粒子１４を、正孔輸送性材料からなる樹脂ペーストに十分に混合させ、発光体ペーストとした。
（ｅ）次に、ＩＴＯ膜１６を成膜したガラス基板１１上に発光体ペーストを塗布して発光層１３となる塗布膜を形成した。塗布膜の厚さは約３０μｍであった。
（ｆ）次に、シリコン基板にＰｔ電極を形成して構成した背面電極１２を、シリコン基板のＰｔ電極面を塗布膜に接するように貼り付けた。その後、塗布膜を乾燥させて発光層１３とした。
以上の工程によって発光素子を作成した。
本発明の実施例として、発光層１３を塗布法によって得る方法を説明する。実施例として図２に示すような発光素子２０を作製した。
（ａ）透明電極１６を設けた透明基板１１は、ガラス上に透明電極１６であるＩＴＯをスパッタ法で成膜したものを使用した。ＩＴＯ１６の膜厚は約３００ｎｍであった。
（ｂ）発光体粒子１４として平均粒径が５００〜１０００ｎｍのＧａＮ粒子を用いた。
（ｃ）導電性ナノ粒子１８として平均粒子径が２０〜３０ｎｍのＩＴＯナノ粒子を用いて、このＩＴＯナノ粒子１８をＧａＮ粒子１４の表面に固定した。
（ｄ）正孔輸送材料１５として、樹脂溶液に溶かしたテトラフェニルブタジエン系Ｔ７７０を用いて、表面に導電性ナノ粒子１８を担持したＧａＮ粒子１４を、正孔輸送性材料からなる樹脂ペーストに十分に混合させ、発光体ペーストとした。
（ｅ）次に、ＩＴＯ膜１６を成膜したガラス基板１１上に発光体ペーストを塗布して発光層１３となる塗布膜を形成した。塗布膜の厚さは約３０μｍであった。
（ｆ）次に、シリコン基板にＰｔ電極を形成して構成した背面電極１２を、シリコン基板のＰｔ電極面を塗布膜に接するように貼り付けた。その後、塗布膜を乾燥させて発光層１３とした。
以上の工程によって発光素子を作成した。
作成した発光素子の評価は、背面電極１２と透明電極１６との間に電源１７から直流電圧を印加して、発光の有無を確認することによって行った。また、輝度測定は、携帯型輝度計を用いて行った。その結果、この発光素子では、直流電圧５Ｖでオレンジ色発光を開始し、１５Ｖで発光輝度約３５００ｃｄ／ｍ２が得られた。
尚、本実施例では、背面電極１２に正電圧を、透明電極１６に負電圧を印加したが、極性を変えても同様に発光させることができた。
尚、本実施例では、背面電極１２に正電圧を、透明電極１６に負電圧を印加したが、極性を変えても同様に発光させることができた。
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子は、従来の発光素子よりも耐食性、耐酸化性に優れ、高い輝度、長寿命を得ることができた。
本実施の形態に係る発光素子は、従来の発光素子よりも耐食性、耐酸化性に優れ、高い輝度、長寿命を得ることができた。
（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に係る発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態２の発光素子４０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子４０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図５に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図５は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上に正孔輸送材料１５で被覆された複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子４０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆することで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
＜発光素子の概略構成＞
本発明の実施の形態２に係る発光素子について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、本実施の形態２の発光素子４０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子４０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図５に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図５は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上に正孔輸送材料１５で被覆された複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子４０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆することで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
バインダ４１としては、絶縁性の樹脂ペーストであれば使用できる。
なお、上記構成に限られず、背面電極１２を黒色電極とする、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さらに備える等、適宜変更が可能である。
なお、上記構成に限られず、背面電極１２を黒色電極とする、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さらに備える等、適宜変更が可能である。
＜効果＞
本実施の形態に係る発光素子では、比較的容易に面状を形成することが可能であって、且つ高輝度、高効率、高信頼性の発光素子を実現することができる。
本実施の形態に係る発光素子では、比較的容易に面状を形成することが可能であって、且つ高輝度、高効率、高信頼性の発光素子を実現することができる。
（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５０について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態３の発光素子５０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子５０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図６に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図６は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上に正孔輸送材料１５が被覆されていると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送材料より外側に露出した複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆すると共に、導電性ナノ粒子１８の一部を露出させていることで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
＜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５０について、図６及び図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態３の発光素子５０の概略構成を示す発光層に垂直な断面図である。この発光素子５０は、図１に示す発光素子１０に比べて、発光層１３が、図６に示す発光体複合粒子を含む発光体粒子粉末で構成されている点で相違する。図６は、発光体粒子１４の粒子表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、その上に正孔輸送材料１５が被覆されていると共に、導電性ナノ粒子１８の一部が正孔輸送材料より外側に露出した複合発光体粒子の断面構造を示す断面図である。この正孔輸送材料の被覆層の厚さは１μｍ〜１０μｍの範囲、好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲である。また、この発光素子５０は、実施の形態１に係る発光素子と比較すると、上記の発光体複合粒子が、有機バインダ４１を結着剤として背面電極１２と透明電極１６との間に配置されている点で相違する。本実施の形態２に係る発光素子４０の特徴は、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子が担持され、その上を有機正孔輸送材料１５で被覆すると共に、導電性ナノ粒子１８の一部を露出させていることで、正孔注入性を改善するとともに電子注入性も改善している点にある。
（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８を用いて説明する。図８は、この発光素子８０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子８０は、画素電極８４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記。図８ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）８５をさらに備える。ＴＦＴ８５には、走査ライン８１と、データライン８２と、電流供給ライン８３とが接続されている。この発光素子８０では、発光は透明な共通電極８６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ８５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ８５を用いることによって、発光素子８０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ８５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を用いることができる。また、ＴＦＴ８５は、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってもよい。
＜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８を用いて説明する。図８は、この発光素子８０の電極構成を示す斜視図である。この発光素子８０は、画素電極８４に接続された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略記。図８ではスイッチング用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの２個構成。）８５をさらに備える。ＴＦＴ８５には、走査ライン８１と、データライン８２と、電流供給ライン８３とが接続されている。この発光素子８０では、発光は透明な共通電極８６の側から取り出すので、基板１１上のＴＦＴ８５の配置によらず開口率を大きくとることができる。また、ＴＦＴ８５を用いることによって、発光素子８０にメモリ機能を持たせることができる。このＴＦＴ８５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を用いることができる。また、ＴＦＴ８５は、ＺｎＯやＩｎＧａＺｎＯ４等より構成される無機ＴＦＴであってもよい。
（実施の形態５）
＜表示装置の概略構成＞
図９は、本発明の実施の形態５に係るアクティブマトリクス型表示装置９０の構成を示す概略平面図である。この表示装置９０は、画素電極８４と、共通電極８６と、走査ライン８１とデータライン８２と電流供給ライン８３と、ＴＦＴ（図では省略。）によって構成される。このアクティブマトリクス型表示装置９０は、図８に示した複数個の発光素子が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８１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８２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８３とをさらに備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴは、走査ライン８１と、データライン８２と電流供給ライン８３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン８１とデータライン８２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９０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８３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８６側から取り出す。
＜表示装置の概略構成＞
図９は、本発明の実施の形態５に係るアクティブマトリクス型表示装置９０の構成を示す概略平面図である。この表示装置９０は、画素電極８４と、共通電極８６と、走査ライン８１とデータライン８２と電流供給ライン８３と、ＴＦＴ（図では省略。）によって構成される。このアクティブマトリクス型表示装置９０は、図８に示した複数個の発光素子が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８１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８２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８３とをさらに備える。この発光素子アレイ上のＴＦＴは、走査ライン８１と、データライン８２と電流供給ライン８３とに電気的に接続されている。一対の走査ライン８１とデータライン８２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９０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８３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８６側から取り出す。
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＞
このアクティブマトリクス型表示装置９０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光層１３は、有機正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されているか、あるいは、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を有機正孔輸送材料１５で被覆された発光体粒子１４を含む発光体粒子粉末で構成されている。これにより、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
このアクティブマトリクス型表示装置９０によれば、前述のように、各画素の発光素子を構成する発光層１３は、有機正孔輸送材料１５を媒体として、表面に導電性ナノ粒子１８が担持された発光体粒子１４が分散して構成されているか、あるいは、発光体粒子１４の表面に導電性ナノ粒子１８が担持され、さらにその上を有機正孔輸送材料１５で被覆された発光体粒子１４を含む発光体粒子粉末で構成されている。これにより、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
（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１０を用いて説明する。図１０は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置１００を示す概略平面図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、複数個の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置１００では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置とすることも可能である。
＜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１０を用いて説明する。図１０は、互いに直交する背面電極１２と透明電極１６とによって構成されるパッシブマトリクス型表示装置１００を示す概略平面図である。このパッシブマトリクス型表示装置１００は、複数個の発光素子が２次元配列されている発光素子アレイを備える。また、該発光素子アレイの面に平行な第１方向に平行に延在している複数の背面電極１２と、該発光素子アレイの面に平行であって、第１方向と直交する第２方向に平行に延在している複数の透明電極１６とを備える。さらに、このパッシブマトリクス型表示装置１００では、一対の背面電極１２と透明電極１６との間に外部電圧を印加して１つの発光素子を駆動し、得られた発光を透明電極１６側から取り出す。また、前述の実施の形態４の表示装置と同様にカラーの表示装置とすることも可能である。
＜効果＞
このパッシブマトリクス型表示装置１００によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
このパッシブマトリクス型表示装置１００によれば、前述の実施の形態４の表示装置と同様に、高発光輝度、高発光効率、高信頼性の表示装置を実現できる。
本発明に係る発光素子及び表示装置は、高発光輝度、高発光効率の発光と長期信頼性が得られる。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。
本発明の発光素子は、高い発光輝度を有するので、ＬＣＤのバックライト、照明、ディスプレイ等に利用可能である。
本発明の発光素子は、高い発光輝度を有するので、ＬＣＤのバックライト、照明、ディスプレイ等に利用可能である。
Claims (24)
- 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電極との間に挟持された発光層であって、表面に導電性ナノ粒子が担持された発光体粒子が、正孔輸送材料からなる媒体中に分散して構成された、発光層と、
を備えたことを特徴とする発光素子。 - 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電極との間に挟持された発光層であって、発光体粒子の表面に導電性ナノ粒子が担持され、前記導電性ナノ粒子が担持された表面の少なくとも一部が正孔輸送材料で被覆された発光体粒子を含む発光体粒子粉末で構成された、発光層と、
を備えたことを特徴とする発光素子。 - 前記発光体粒子の表面に担持された前記導電性ナノ粒子は、前記正孔輸送材料の外側に露出していることを特徴とする請求項２に記載の発光素子。
- 前記発光層は、前記発光体粒子の間にバインダを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料は、有機物からなる有機正孔輸送材料を含む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。
- 前記有機正孔輸送材料は、下記の化学式１及び化学式２の構成要素を含有することを特徴とする請求項５に記載の発光素子。
- 前記有機正孔輸送材料は、さらに下記の化学式３、化学式４、化学式５からなる群の少なくとも一つの構成要素を含むことを特徴とする請求項６に記載の発光素子。
- 前記正孔輸送材料は、無機物からなる無機正孔輸送材料を含む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。
- 前記導電性ナノ粒子は、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも一の金属微粒子を含む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。
- 前記導電性ナノ粒子は、酸化インジウムスズ、ＺｎＯ、ＩｎＺｎＯからなる群から選ばれる少なくとも一の酸化物微粒子を含む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。
- 前記導電性ナノ粒子は、フラーレン、カーボンナノチューブの群から選ばれる少なくとも一の炭素微粒子を含む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。
- 前記導電性ナノ粒子の平均粒子径は、１〜２００ｎｍの範囲内にあ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。
- 前記発光体粒子は、第１３族−第１５族化合物半導体からなる粒子を含む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。
- 前記発光体粒子は、窒化物、硫化物、セレン化物、酸化物の群から選ばれる少なくとも一種の発光材料を含む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。
- 前記発光体粒子は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのうち少なくとも一種類の元素を含む窒化物半導体粒子であることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子。
- 前記発光体粒子は、ＧａＮからなる発光体粒子であることを特徴とする請求項１５に記載の発光素子。
- 前記発光体粒子は、粒子の平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍの範囲にあ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。
- 前記第１電極と前記発光層との間に挟まれている正孔注入層をさらに備え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。
- 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から４のいずれか一項に記載の発光素子。
- 前記支持体基板は、ガラス基板又は樹脂基板であることを特徴とする請求項１９に記載の発光素子。
- 前記第１電極又は前記第２電極に接続された１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２０に記載の発光素子。
- 請求項１から２０のいずれか一項に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数のｘ電極と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数のｙ電極と、
を備えることを特徴とする表示装置。 - 請求項２１に記載の複数の前記発光素子が２次元配列されている発光素子アレイと、
前記発光素子アレイの発光面に平行な第１方向に互いに平行に延在している複数の信号配線と、
前記発光素子アレイの発光面に平行であって、前記第１方向に直交する第２方向に平行に延在している複数の走査配線と
を備え、
前記発光素子アレイの前記薄膜トランジスタに接続されている一方の電極が、前記信号配線と前記走査配線との各交点に対応した画素電極であって、他方の電極が複数の発光素子において共通に設けられていることを特徴とする表示装置。 - 発光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２２又は２３に記載の表示装置。
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