WO2008013171A1 - Élément émetteur de lumière et dispositif d'affichage - Google Patents

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WO2008013171A1
WO2008013171A1 PCT/JP2007/064498 JP2007064498W WO2008013171A1 WO 2008013171 A1 WO2008013171 A1 WO 2008013171A1 JP 2007064498 W JP2007064498 W JP 2007064498W WO 2008013171 A1 WO2008013171 A1 WO 2008013171A1
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light emitting
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electrode
display device
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Masayuki Ono
Reiko Taniguchi
Shogo Nasu
Eiichi Satoh
Kenji Hasegawa
Toshiyuki Aoyama
Masaru Odagiri
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Panasonic Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to an electoric luminescence (hereinafter abbreviated as EL) element and a display device using the EL element.
  • EL electoric luminescence
  • a display device using this EL element has features such as self-luminous property, excellent visibility, wide viewing angle, and quick response.
  • currently developed EL devices include inorganic EL devices that use inorganic materials as light emitters and organic EL devices that use organic materials as light emitters.
  • inorganic EL elements for example, an inorganic phosphor such as zinc sulfide is used as a light emitter, and electrons accelerated by a high electric field of 10 6 V / cm collide and excite the emission center of the phosphor to relax them. When it emits light.
  • inorganic EL elements have a light-emitting layer in which phosphor powder is dispersed in a polymer organic material, etc., and two layers between the pair of electrodes.
  • a thin-film EL element provided with a dielectric layer and a thin-film light emitting layer sandwiched between two dielectric layers.
  • the former distributed EL element is easy to manufacture, but its use has been limited due to its low brightness and short lifetime.
  • the double insulation structure element proposed by Higuchi et al. In 1974 showed high brightness and long life, and was put into practical use for in-vehicle displays (for example, And Patent Document 1).
  • FIG. 13 is a cross-sectional view perpendicular to the light emitting surface of the thin-film EL element 50 having a double insulation structure.
  • This EL element 50 has a structure in which a transparent electrode 52, a first dielectric layer 53, a light emitting layer 54, a second dielectric layer 55, a back electrode 56 and 1S are laminated in this order on a substrate 51. Yes.
  • An AC voltage is applied from the AC voltage source 57 between the transparent electrode 52 and the back electrode 56 to extract light emission from the transparent electrode 52 side.
  • the dielectric layers 53 and 55 have a function of limiting the current flowing in the light emitting layer 54, and prevent dielectric breakdown of the EL element 50.
  • the transparent electrode 52 and the back electrode 56 are patterned on the stripe so as to be orthogonal to each other, and a voltage is applied to a specific pixel selected by the matrix, thereby performing a passive matrix that displays an arbitrary pattern.
  • Drive-type display devices are known.
  • the dielectric material used as the dielectric layers 53 and 55 has a high dielectric constant, high insulation resistance, and high withstand voltage.
  • Dielectric material with perovskite structure such as iO, PbTiO, CaTiO, Sr (Zr, Ti) 0
  • the inorganic fluorescent material used as the light-emitting layer 54 is generally a material in which an insulator crystal is used as a base crystal and an element serving as a light emission center is doped therein. Since this host crystal is physically and chemically stable, inorganic EL devices are highly reliable and have a lifetime of more than 30,000 hours.
  • the emission luminance is improved by doping the light emitting layer mainly with ZnS and doping with transition metal elements such as Mn, Cr, Tb, Eu, Tm, and Yb or rare earth elements (for example, patents). (Ref. 2).
  • a Group 12-Group 16 compound semiconductor such as ZnS used for the light-emitting layer 54 is composed of a polycrystal. Therefore, many crystal grain boundaries exist in the light emitting layer 54. This grain boundary acts as a scatterer for electrons accelerated by the application of an electric field, so that the excitation efficiency of the emission center is significantly reduced. In addition, there are many non-radiative recombination centers that are harmful to EL emission due to large lattice distortions due to misalignment of crystal orientation at the grain boundaries. For these reasons, the light emission luminance of inorganic EL elements is low and practically insufficient.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 54-8080
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 6-36876
  • Patent Document 4 JP-A-6-196262
  • an inorganic EL element as described above is used as a high-definition display device such as a television, a luminance of about 300 cd / m 2 is required.
  • the light emission luminance is still 150 cd / m 2 , which is still insufficient.
  • An object of the present invention is to provide a display device capable of emitting light at a low voltage and having high luminance and high efficiency.
  • the light emitting device according to the present invention includes a pair of electrodes at least one of which is transparent or translucent,
  • a light-emitting layer provided between the electrodes and having a polycrystalline structure made of a first semiconductor material
  • a second semiconductor material different from the first semiconductor material is segregated at grain boundaries of the polycrystalline structure.
  • the first semiconductor material and the second semiconductor material have semiconductor structures of different conductivity types. Further, it is preferable that the first semiconductor material has an n-type semiconductor structure and the second semiconductor material has a p-type semiconductor structure. Still further, the first semiconductor material and the second semiconductor material may each be a compound semiconductor. Further, the first semiconductor material may be a Group 12 and Group 16 compound semiconductor.
  • the first semiconductor material may have a cubic structure.
  • the first semiconductor material is Cu, Ag, Au, Al, Ga, In, Mn, Cl, Br, I, Li, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb force, or at least one element selected from the group consisting of these.
  • the average crystal particle diameter of the polycrystalline structure made of the first semiconductor material may be in the range of 5 nm to 500 nm.
  • the first semiconductor substance is a zinc-based material containing zinc
  • at least one of the pair of electrodes is preferably made of a material containing zinc.
  • the zinc-containing material constituting the one electrode is mainly composed of zinc oxide, and at least a group force consisting of aluminum, gallium, titanium, niobium, tantalum, tungsten, copper, silver, and boron is also selected. It is preferable to include one kind.
  • a support substrate may be further provided that supports at least one of the electrodes.
  • a color conversion layer may be further provided opposite to the pair of electrodes and in front of the direction in which light is extracted from the light emitting layer.
  • a display device includes a substrate,
  • a plurality of scan electrodes extending in parallel with each other in a first direction on the substrate; and a plurality of data electrodes extending in parallel with each other in a second direction perpendicular to the scan electrodes;
  • At least one of the scan electrode and the data electrode is transparent or semi-transparent, and the light emitting layer has a polycrystalline structure made of a first semiconductor material, and the first electrode is formed at a grain boundary of the polycrystalline structure.
  • the second semiconductor material that is different from the semiconductor material is segregated.
  • the first semiconductor material and the second semiconductor material have semiconductor structures of different conductivity types. Further, it is preferable that the first semiconductor material has an n-type semiconductor structure and the second semiconductor material has a p-type semiconductor structure. Furthermore, each of the first semiconductor material and the second semiconductor material may be a compound semiconductor. . Further, the first semiconductor material may be a Group 12 and Group 16 compound semiconductor.
  • the first semiconductor material may have a cubic structure. Furthermore, the first semiconductor material is Cu, Ag, Au, Al, Ga, In, Mn, Cl, Br, I, Li, Ce, Pr.
  • Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb may contain at least one element selected from the group consisting of forces.
  • the average crystal particle diameter of the polycrystalline structure made of the first semiconductor material is 5 to
  • the second semiconductor material may be Cu S, ZnS, ZnSe, ZnSSe, ZnSeTe, ZnTe, G
  • Either aN or InGaN may be used.
  • the first semiconductor substance is a zinc-based material containing zinc
  • the electrodes is made of a material containing zinc.
  • the material containing zinc constituting the one electrode is mainly composed of zinc oxide, and is selected from the group consisting of aluminum, gallium, titanium, niobium, tantalum, tungsten, copper, silver, and boron. It is preferable to include at least one kind.
  • a support substrate may be further provided that faces and supports at least one of the electrodes.
  • a color conversion layer may be further provided facing the electrode and in front of the light emission extraction direction.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram seen from a direction perpendicular to a light emitting surface of a light emitting element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view showing the configuration of the light emitting layer of the light emitting element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram perpendicular to the light emitting surface of another example of the light emitting element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a schematic diagram of the vicinity of the interface between the light-emitting layer made of ZnS and the transparent electrode (or back electrode) made of AZO, and (b) shows the displacement of potential energy in (a).
  • FIG. 4 (a) is a schematic diagram of the vicinity of the interface between the light-emitting layer made of ZnS and the transparent electrode (or back electrode) made of AZO, and (b) shows the displacement of potential energy in (a).
  • FIG. 5 (a) is a schematic diagram of an interface between a light-emitting layer made of ZnS and a transparent electrode made of ITO as a comparative example, and (b) is a schematic diagram for explaining the potential energy displacement of (a).
  • a is a schematic diagram of an interface between a light-emitting layer made of ZnS and a transparent electrode made of ITO as a comparative example
  • (b) is a schematic diagram for explaining the potential energy displacement of (a).
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram perpendicular to a light emitting surface of a light emitting element of still another example according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a passive matrix display device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a display unit that constitutes the display device of FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view perpendicular to the light emitting surface along line AA in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration when each pixel C in FIG. 9 is considered as one light emitting element.
  • FIG. 11 is an enlarged schematic view showing a configuration of a light emitting layer of a display device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of another example of a color display device.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram viewed from a direction perpendicular to the light emitting surface of a conventional inorganic EL element.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cross section perpendicular to the light emitting surface of the light emitting element 10 of the present embodiment, viewed from a direction parallel to the light emitting surface.
  • the light emitting element 10 includes a substrate 1, a transparent electrode 2 as a first electrode provided on the substrate 1, a light emitting layer 3 provided on the transparent electrode 2, and a transparent on the light emitting layer 3.
  • the back electrode 4 which is the 2nd electrode provided facing the electrode 2 is provided.
  • the light emitting layer 3 is sandwiched between a transparent electrode 2 as a first electrode and a back electrode 4 as a second electrode.
  • the substrate 1 is adjacent to the transparent electrode 2 to support the entire light emitting element 10. It is provided in contact.
  • the transparent electrode 2 and the back electrode 4 are electrically connected via a power source 5.
  • a power source 5 In the light emitting element 10, when electric power is supplied from the power source 5, a potential difference is generated between the transparent electrode 2 and the back electrode 4, and a voltage is applied to the light emitting layer 3. Then, the light emitter of the light emitting layer 3 sandwiched between the transparent electrode 2 and the back electrode 4 emits light, and the light 7 passes through the transparent electrode 2 and the substrate 1 and is extracted outside the light emitting element 10.
  • a DC power source is used as the power source 5.
  • the polarity of this power supply 5 is not limited to the example shown in Fig. 1, but it can be connected in reverse polarity!
  • the light emitting layer 3 has a polycrystalline structure composed of the first semiconductor material 21, and the second semiconductor material 23 segregates at the grain boundary 22 of the polycrystalline structure. It is characterized by having.
  • the first semiconductor material 21 is an n-type semiconductor material
  • the second semiconductor material 23 is a p-type semiconductor material.
  • the p-type semiconductor material segregated at the grain boundary of the n-type semiconductor material improves the hole injection property, efficiently generates recombination of electrons and holes, and emits light with high brightness at low voltage. An element can be realized.
  • the light-emitting element 10 is not limited to the above-described configuration, and a plurality of light-emitting layers 3 are provided, and a plurality of thin dielectric layers are provided between the electrode and the light-emitting layer 3 for current limitation.
  • back electrode 4 is black electrode, seal all or part of light emitting element 10 It is possible to appropriately change to each configuration, such as further including a structure, a structure such as a color conversion layer that converts the color of light emitted from the light emitting layer 3 in front of the light emission extraction direction.
  • the substrate 1 is made of a material that can support each layer formed thereon and has high electrical insulation.
  • the material when light is extracted from the substrate 1 side, the material is required to be light transmissive with respect to the wavelength of light emitted from the light emitter.
  • a material for example, glass, quartz, ceramic or the like such as Couting 1737 can be used.
  • non-alkali glass is a soda lime glass that is coated on the glass surface with alumina or the like as an ion-noble layer. There may be.
  • a combination of polyester, polyethylene terephthalate, polychloroethylene, ethylene, and nylon 6, a fluororesin material, a resin film such as polyethylene, polypropylene, polyimide, and polyamide can be used.
  • a resin film it is preferable to use a material having excellent durability, flexibility, transparency, electrical insulation, and moisture resistance. Note that the description of the above material is an example, and the material of the substrate 1 is not particularly limited thereto.
  • the electrodes there are a transparent electrode 2 on the light extraction side and a back electrode 4 on the other side.
  • the transparent electrode 2 is provided on the substrate 1 as shown in FIG. 1
  • the present invention is not limited to this.
  • a back electrode 4 may be provided on 1 and a light emitting layer 3 and a transparent electrode 2 may be laminated on the back electrode 4 in this order.
  • both the transparent electrode 2 and the back electrode 4 may be transparent electrodes.
  • the power source 5 may be connected in the opposite polarity to that in FIG.
  • the material of the transparent electrode 2 preferably has a high transmittance particularly in the visible light region as long as it has a light transmitting property so that the light generated in the light emitting layer 3 can be extracted to the outside. Further, it is preferable that the electrode has a low resistance, and further, it is preferable that the electrode 1 has excellent adhesion to the substrate 1 and the light emitting layer 3.
  • a particularly suitable material for the transparent electrode 2 is ITO (InO doped with SnO.
  • These transparent electrodes 2 can be formed by a film forming method such as a sputtering method, an electron beam evaporation method, an ion plating method, etc. for the purpose of improving the transparency or reducing the resistivity. Further, after film formation, surface treatment such as plasma treatment may be performed for the purpose of resistivity control.
  • the film thickness of transparent electrode 2 is required It is determined from the sheet resistance value and visible light transmittance.
  • the carrier concentration of the transparent electrode 2 is preferably in the range of lE17 ⁇ lE22cm_ 3.
  • the transparent electrode 2 has a volume resistivity of 1E-3 ⁇ 'cm or less and a transmittance of 75% or more at a wavelength of 380 to 780 nm.
  • the refractive index of the transparent electrode 2 is preferably 1.85 to 1.95.
  • the film thickness of the transparent electrode 2 is 30 nm or less, a dense and stable film can be realized.
  • the back electrode 4 can be any conductive material that is generally well known. Furthermore, it is preferable that the adhesiveness with the light emitting layer 3 is excellent. Suitable examples include, for example, metal oxides such as ITO, InZnO, ZnO, SnO, Pt, Au, Pd, Ag, Ni, Cu,
  • Metals such as Al, Ru, Rh, Ir, Cr, Mo, W, Ta, Nb, laminated structures of these, or polyaniline, polypyrrole, PEDOT [poly (3,4-ethylenedioxythiophene) ] / Use of conductive polymer such as PSS (polystyrene sulfonic acid) or conductive carbon.
  • PSS polystyrene sulfonic acid
  • the transparent electrode 2 and the back electrode 4 may be configured to cover the entire surface of each layer, or a plurality of electrodes may be configured in a stripe shape in the layer. Further, the transparent electrode 2 and the back electrode 4 are both configured as a plurality of striped electrodes, and each striped electrode of the transparent electrode 2 and all the striped electrodes and the force S of the back electrode 4 are twisted. And each of the striped electrodes of the transparent electrode 2 projected onto the light emitting surface and all the striped electrodes of the back electrode 4 projected onto the light emitting surface intersect each other. You may comprise. In this case, by applying a voltage between a pair of electrodes selected from each of the striped electrodes of the transparent electrode 2 and each of the striped electrodes of the back electrode 4, a display that emits light at a predetermined position is configured. It becomes possible.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram in which a part of the cross section of the light emitting layer 3 is enlarged.
  • the light emitting layer 3 has a polycrystalline structure made of the first semiconductor material 21 and has a structure in which the second semiconductor material 23 is prayed at the grain boundary 22 of the polycrystalline structure.
  • the first semiconductor material 21 a semiconductor material in which majority carriers are electrons and exhibits n-type conduction is used.
  • the second semiconductor material 23 is a semi-conductor exhibiting p-type conduction, with majority carriers being holes. Conductive material is used. Further, the first semiconductor material 21 and the second semiconductor material 23 are electrically joined.
  • the first semiconductor material 21 has a band gap size from the near ultraviolet region to the visible light region.
  • Inter-group 16 compounds and mixed crystals thereof for example, CaSSe
  • Group 13-15 compounds such as A1P, AlAs, GaN, GaP, and mixed crystals thereof (for example, In GaN), ZnMgS, CaSSe, CaSrS A mixed crystal of the above-described compound can be used.
  • a chalcopyrite type compound such as CuAlS may be used.
  • the first chalcopyrite type compound such as CuAlS may be used.
  • the polycrystalline body made of the semiconductor material 21 preferably has a cubic structure in the main part. Furthermore, Cu, Ag, Au, Al, Ga, In, Mn, Cl, Br, I, Li, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, One or more kinds of atoms or ions selected from the group consisting of Yb may be contained as an additive. The color of light emitted from the light emitting layer 3 is also determined by the type of these elements.
  • GaN, InGaN can be used. These materials may contain one or more elements from N, Cu, and In as additives for imparting p-type conduction.
  • a feature of the light-emitting element 10 according to the present embodiment is that the light-emitting layer 3 has a polycrystalline structure made of an n-type semiconductor material 21, and a p-type semiconductor material 23 is formed at the grain boundary 22 of the polycrystalline structure. Is that it has a segregated structure.
  • the crystallinity of the light-emitting layer is enhanced to prevent scattering of electrons accelerated by a high electric field! /,!, But ZnS, ZnSe, etc. generally have n-type conductivity. For this reason, it is not possible to expect high-intensity light emission due to recombination of electrons and holes with insufficient supply of holes.
  • the grain boundary when the crystal grain of the light emitting layer grows, the grain boundary also extends uniquely unless it is a single crystal.
  • the grain boundary in the film thickness direction becomes a conductive path, resulting in a problem that the breakdown voltage is lowered.
  • the present inventor has made the light emitting layer 3 a polycrystalline structure made of an n-type semiconductor material 21.
  • the p-type semiconductor material 23 segregates at the grain boundary 22 of this polycrystalline structure, the p-type semiconductor material segregated at the grain boundary improves the hole injection property. I found it.
  • the transparent electrode 2 and the back electrode 4 are, for example, ZnO, AZO (for example, zinc oxide) It is preferable to use an electrode made of a metal oxide containing zinc, such as one doped with aluminum) or GaZO (zinc oxide doped with gallium, for example).
  • a zinc-based material such as ZnS
  • AZO for example, zinc oxide
  • the work function of Z ⁇ is 5.8 eV
  • ITO indium oxide
  • the work function of tin is 7. OeV.
  • the work function of the zinc-based material which is the first semiconductor material of the light-emitting layer 3
  • the work function of ZnO is closer to the work function of the zinc-based material than that of ITO.
  • FIG. 4 (a) is a schematic view of the vicinity of the interface between the light-emitting layer 3 made of ZnS and the transparent electrode 2 (or the back electrode 4) made of AZO.
  • Fig. 4 (b) is a schematic diagram for explaining the potential energy displacement of Fig. 4 (a).
  • FIG. 5 (a) is a schematic diagram of the interface between the light emitting layer 3 made of ZnS and the transparent electrode made of ITO as a comparative example.
  • Fig. 5 (b) is a schematic diagram for explaining the displacement of the potential energy in Fig. 5 (a).
  • the first semiconductor material constituting the light emitting layer 3 is used. Since 21 is a zinc-based material (ZnS) and the transparent electrode 2 (or back electrode 4) is a zinc oxide-based material (AZO), the transparent electrode 2 (or back electrode 4) and the light emitting layer 3
  • the oxide that forms at the interface is zinc oxide (ZnO).
  • the doping material (A1) diffuses during film formation, and a low-resistance oxide film is formed.
  • the zinc oxide-based (AZO) transparent electrode 2 (or back electrode 4) has a hexagonal crystal structure, but the zinc-based material (ZnS), which is the first semiconductor substance 21 constituting the light-emitting layer 3, is used.
  • ZnS zinc-based material
  • the displacement of potential energy is small.
  • the transparent electrode is ITO which is not a zinc-based material, so that the oxide film (ZnO) formed at the interface has a crystal structure different from that of ITO. Therefore, the energy barrier at the interface increases. Therefore, as shown in FIG. 5 (b), the displacement of potential energy increases at the interface, and the light emission efficiency of the light emitting element decreases.
  • the transparent electrode 2 (or the back electrode 4) made of a zinc oxide-based material.
  • a light-emitting element with high light emission efficiency can be provided.
  • the transparent electrode 2 (or the back electrode 4) containing zinc
  • the force described by taking AZO doped with aluminum and GZO doped with gallium as examples.
  • the light emitting element 10b of this another example uses a substrate 1 (4) that also serves as a back electrode 4, and a light emitting layer 3 and a transparent electrode 2 are sequentially laminated on a substrate 1 (4). Configured. Further, a material system mainly composed of ZnS is used as the first semiconductor substance 21 of the light emitting layer 3. Note that the first and second semiconductor substances 21 and 23 of the light emitting layer 3 can be formed by the same manufacturing method when other materials than the above are used.
  • a conductive silicon substrate 1 (4) that also serves as the back electrode 4 is prepared as a substrate.
  • the light emitting layer 3 is formed on the substrate 1 (4) which also serves as the back electrode 4.
  • a thin light-emitting layer sputtering, electron beam evaporation, resistance heating evaporation, ion
  • the above-described light-emitting layer can be formed using a plating method, a CVD method, or the like.
  • the n-type semiconductor material is fired in vacuum.
  • a p-type semiconductor can be deposited at the grain boundary of a polycrystalline structure.
  • the light emitting layer 3 is formed by the following two processes using an electron beam evaporation apparatus.
  • each material is irradiated with an electron beam to form a light emitting layer 3 on the substrate 1.
  • the substrate temperature is set to 200 ° C, and ZnS and CuS are co-evaporated.
  • a light emitting layer 3 having a polycrystalline structure of ZnS and having a polycrystalline structure in which CuxS is segregated at the crystal grain boundary is formed.
  • An ITO film is formed on the light emitting layer 3 as a transparent electrode 2 by a sputtering method (lm m square pattern shape).
  • the substrate 1 (4) is not limited to the force that also serves as the back electrode 4, but the substrate 1 and the back surface as in the light-emitting element 10a shown in FIG.
  • the electrode 4 may be provided separately.
  • a conductive silicon substrate that is opaque to light emission is used as the substrate 1 (4) that also serves as the back electrode 4, and the light emitting layer 3 and the transparent layer are formed from the substrate 1 (4) side.
  • the electrode 2 is formed, the order is not limited to this stacking order. For example, like the light-emitting element 10 shown in FIG.
  • a substrate 1 that is transparent to light emission is used, and each layer is laminated on the substrate 1 in the order of transparent electrode 2, light-emitting layer 3, and back electrode 4. May be. Further, in order to stabilize the characteristics of the light emitting element, an aging treatment after the element creation may be performed.
  • the light emitting device of this embodiment it was possible to emit light at a lower voltage and to obtain higher luminance than the conventional inorganic EL device.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a passive matrix display device 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the passive matrix display device 100 includes a display unit 101, a driving unit 102 that selectively drives each pixel C of the display unit 101, and a control unit 103 that controls the driving unit 102 and supplies power. Is done.
  • a DC power source is used as shown in FIG.
  • the drive unit 102 includes a data electrode drive circuit 121 that drives the data electrode X and a scan electrode drive circuit 122 that drives the scan electrode Y.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the display unit 101.
  • the display unit 101 includes a substrate 1 and a plurality of data electrodes X, X, X,... Arranged in parallel with each other along the first direction (column direction in FIGS. 7 and 8). ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , the light emitting layer 3, and the second direction perpendicular to the first direction
  • a plurality of scanning electrodes Y, Y, Y ⁇ are arranged so as to extend in parallel to each other along the direction (row direction in FIGS. 7 and 8).
  • a portion where the pair of data electrodes X and scan electrodes Y intersect is called a pixel C.
  • the display unit 101 has N ⁇ M pixels C-power three-dimensional array.
  • Each pixel C represents the pixel position by its subscripts i and j.
  • pixel C in Figure 7 is data
  • pixel C includes data electrode X and scan electrode Y.
  • the pixel C is connected to the scan electrode Y.
  • pixel C and pixel C are
  • FIG. 9 is a cross-sectional view perpendicular to the light emitting surface along the line AA in FIG.
  • each pixel C has a data electrode X (back electrode 4), It consists of the light emitting layer 3 and the scanning electrode Y (transparent electrode 2).
  • Each pixel C corresponds to one EL element. Therefore, the display unit 101 can think that a plurality of EL elements are two-dimensionally arranged.
  • the force in which the light-emitting layer 3 is provided as a continuous layer over each pixel C is not limited to such a configuration, and the light-emitting layer 3 is provided separately for each pixel C. It may be a configuration.
  • the light emitting layer 3 may be separated for each pixel C.
  • the EL element is a data electrode Xi and a scan electrode.
  • An EL element array in which EL elements are separated except for Y and each EL element is two-dimensionally arranged may be used.
  • all of the intersecting pixels C of the N data electrodes X and the M scan electrodes Y are configured as EL elements.
  • FIG. 10 is a schematic schematic diagram when one pixel C in FIG. 9 is considered as one EL element 10.
  • This EL element 10 is configured by laminating a back electrode 4, a light emitting layer 3, and a transparent electrode 2 in this order on a substrate 1, and a voltage is applied to the light emitting layer 3 by a DC power source 5 to emit light from the light emitting layer 3.
  • the back electrode 4 corresponds to the data electrode X
  • the transparent electrode 2 corresponds to the scanning electrode Y.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram in which a part of the cross section of the light emitting layer 3 is enlarged.
  • the light emitting layer 3 of the EL element of each pixel C has a polycrystalline structure made of the first semiconductor material 21, and the second semiconductor material 23 is placed on the grain boundary 22 of the polycrystalline structure.
  • the first semiconductor material 21 is an n-type semiconductor material
  • the second semiconductor material 23 is a p-type semiconductor material.
  • the p-type semiconductor material segregated at the grain boundary of the n-type semiconductor material improves the hole injection property, efficiently generates recombination light emission of electrons and holes, and can emit light at a low voltage.
  • a color display device can be obtained by forming the light-emitting layer 3 by color-coding the phosphors of RGB colors.
  • a light emitting unit for each color of RGB such as transparent electrode / light emitting layer / back electrode may be laminated.
  • a color filter and / or a color filter and / or a display device with a single color or two-color light emitting layer is prepared. Can also display RGB colors using a color conversion filter.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a display unit of another color display device.
  • a color conversion layer 115 and a color filter 116 are further provided between the substrate 1 and the plurality of data electrodes 4.
  • the color conversion layer 115 is provided between the light emitting layer 3 and the color filter 116, and converts light from the light emitting layer 3 into white light.
  • the color filter 116 is provided with one of a red filter R, a green filter G, and a blue filter B for each data electrode.
  • White light from the color conversion layer 115 is transmitted through the red filter R, the green filter G, and the blue filter B, respectively, and the red light, the green light, and the blue light are transmitted and displayed.
  • the present invention is not limited to the above-described configuration, and a plurality of light emitting layers 3 are provided, a plurality of thin dielectric layers are provided between the electrodes and the light emitting layers for the purpose of current limitation, driven by an AC power source, and scanning power Both the electrode and the data electrode are transparent electrodes, and one of the electrodes is a black electrode.
  • the display device 100 further includes a structure for sealing all or part of the display device 100. It is possible to make appropriate changes, such as further providing a structure for color conversion of the emission color of
  • control unit 103 drives the data electrode drive circuit 121 and the scan electrode drive circuit 122 based on information such as whether or not each pixel emits light.
  • the scan electrode driving circuit 122 applies a voltage to the scan electrode 2 corresponding to the pixel C to emit light.
  • the data electrode drive circuit 121 applies a voltage to the data electrode 4 corresponding to the pixel C that emits light.
  • the data electrode X is the back electrode 4 and the scanning electrode Y is the transparent electrode 2 as in FIG.
  • a similar manufacturing method can be used for the light emitting layer 3 made of the other materials described above.
  • the data electrode Xi (back electrode 4) is formed.
  • A1 is used, and patterns are formed substantially in parallel at a predetermined interval by a photolithographic method.
  • the film thickness is 20 Onm.
  • the light emitting layer 3 is formed on the substrate 1.
  • ZnS and Cu S powders for multiple evaporation sources are formed on the substrate 1.
  • the substrate temperature is 200 ° C and ZnS and Cu S are co-evaporated.
  • the light emitting layer 3 After the light emitting layer 3 is formed, it is baked at 700 ° C for about 1 hour in a sulfur atmosphere. By examining this film by X-ray diffraction and SEM, a polycrystalline structure of minute ZnS crystal grains and a segregation part of Cu S at the grain boundary are observed. Although details are not clear, it is considered that phase separation of ZnS and Cu S occurs and the segregation structure is formed.
  • the scan electrode Y (transparent electrode 2) is patterned using, for example, ITO.
  • the scanning electrode Y is substantially parallel to the data electrode with a predetermined interval.
  • the film thickness of the scan electrode Y is 200 ⁇ m.
  • a transparent insulator layer such as silicon nitride is formed on the light emitting layer 3 and the data electrode Y as a protective layer (not shown).
  • display device 100 according to the present embodiment is obtained.
  • This display device does not need a high voltage with an alternating current like a conventional EL element. Necessary and sufficient light emission luminance can be obtained with a direct current voltage of a certain degree.
  • the light emitting layer may be formed by color-coding with RGB phosphors.
  • light emitting units for each RGB color such as transparent electrode / light emitting layer / back electrode may be laminated.
  • a RGB color can be displayed using a color filter and / or a color conversion filter after creating a display device with a single color or two color light emitting layers.
  • the display device can obtain necessary and sufficient light emission luminance with a low DC voltage that does not require an AC high voltage, unlike a conventional display device.
  • the light emitting device can emit light at a low voltage and can emit light with high luminance. It is particularly useful as a variety of light sources used for display devices such as televisions, communications, and lighting.
  • the display device provides a display device capable of obtaining a high luminance display by low voltage driving. It is particularly useful as a display device for digital cameras, car navigation systems, televisions, etc.

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Description

明 細 書
発光素子、及び、表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、エレクト口ルミネッセンス（以下、 ELと略記）素子、及び、該 EL素子を用 いた表示装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、多くの種類の平面型の表示装置の中でも、エレクト口ルミネッセンス素子を用 いた表示装置に期待が集まっている。この EL素子を用いた表示装置は、自発光性 を有し、視認性に優れ、視野角が広ぐ応答性が速いなどの特徴を持つ。また、現在 開発されている EL素子には、発光体として無機材料を用いた無機 EL素子と、発光 体として有機材料を用いた有機 EL素子とがある。
[0003] 無機 EL素子では、例えば硫化亜鉛等の無機蛍光体を発光体として用い、 106V/ cmもの高電界で加速された電子が蛍光体の発光中心を衝突励起し、それらが緩和 する際に発光する。さらに、無機 EL素子には、蛍光体粉末を高分子有機材料等に 分散させた発光層を形成し、その上下に電極を設けた構造の分散型 EL素子と、一 対の電極間に二層の誘電体層と、更に二層の誘電体層の間に挟まれた薄膜発光層 とを設けた薄膜型 EL素子がある。これらのうち、前者の分散型 EL素子は、製造が容 易ではあるが、輝度が低く寿命が短いため、その利用は限られてきた。一方、後者の 薄膜型 EL素子では、 1974年に猪口らによって提案された二重絶縁構造の素子が 高い輝度と長寿命を持つことを示し、車載用ディスプレイ等への実用化がなされた（ 例えば、特許文献 1参照。）。
[0004] 図 13を用いて、従来の無機 EL素子について説明する。図 13は、二重絶縁構造の 薄膜型 EL素子 50の発光面に垂直な断面図である。この EL素子 50は、基板 51上に 透明電極 52と、第 1誘電体層 53と、発光層 54と、第 2誘電体層 55と、背面電極 56と 1S この順に積層された構造となっている。透明電極 52と背面電極 56との間に交流 電圧源 57から交流電圧を印加して透明電極 52側より発光を取り出す。誘電体層 53 、 55は、発光層 54内を流れる電流を制限する機能を有し、 EL素子 50の絶縁破壊を 抑えることが可能であり、且つ安定な発光特性が得られるように作用する。また、透明 電極 52と、背面電極 56とを、互いに直交するようにストライプ上にパターユングし、マ トリックスで選択された特定の画素に電圧を印加することにより、任意のパターン表示 を行うパッシブマトリックス駆動方式の表示装置が知られている。
[0005] 前記誘電体層 53、 55として用いられる誘電体材料は、高誘電率で絶縁抵抗、耐電 圧が高いことが好ましぐ一般的には、 Y O 、 Ta O、 Al O、 Si N、 BaTiO 、 SrT
2 3 2 5 2 3 3 4 3 iO 、 PbTiO 、 CaTiO 、 Sr (Zr、 Ti) 0等のぺロブスカイト構造を有する誘電体材料
3 3 3 3
が用いられる。一方、前記発光層 54として用いられる無機蛍光材料は、一般に絶縁 物結晶を母体結晶として、その中に発光中心となる元素をドープしたものである。こ の母体結晶には物理的化学的に安定であるものが用いられるため、無機 EL素子は 信頼性が高ぐ寿命も 3万時間以上を実現している。例えば、発光層に ZnSを主体と し、 Mn、 Cr、 Tb、 Eu、 Tm、 Yb等の遷移金属元素や希土類元素をドープすることに よって、発光輝度の向上が図られている（例えば、特許文献 2参照。）。
[0006] 一般に、発光層 54に使用される ZnS等の第 12族一第 16族間化合物半導体は、 多結晶体で構成されている。このため発光層 54中には多くの結晶粒界が存在する。 この結晶粒界は、電界印加によって加速された電子に対して散乱体として働くため、 発光中心の励起効率が著しく低下する。又、結晶粒界では結晶方位のずれ等のた めに格子歪みも大きぐ EL発光に有害な非放射再結合中心も多く存在する。これら の原因によって、無機 EL素子の発光輝度は低ぐ実用上不十分である。
[0007] 上記課題を解決するために、発光層の結晶粒径の大粒径化ゃ結晶性を改善する 方法が提案されている。特許文献 3に記載の技術によれば、第 1電極が特定の結晶 方位を有し、その上に積層される第 1誘電体層が前記第 1電極と等価な結晶方位を 有し、さらにその上に積層される発光層が第 1誘電体層と等価な結晶方位を有した 無機 EL素子とすることで、厚み方向に対する結晶粒界を抑制し、発光輝度の改善が 図られている。また、特許文献 4に記載の技術によれば、希土類元素を添加した発光 層において、希土類元素の濃度を規定することで、成長初期における結晶成長核の 数を均一で適切な量としている。これによつて、成長の初期段階から粒径の揃った柱 状結晶が形成でき、発光輝度の改善が図られている。 [0008] 特許文献 1 :特公昭 52— 33491号公報
特許文献 2：特公昭 54— 8080号公報
特許文献 3 :特開平 6— 36876号公報
特許文献 4 :特開平 6— 196262号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 前述のような無機 EL素子をテレビ等の高品位のディスプレイデバイスとして利用す る場合には、 300cd/m2程度の輝度が必要とされる。前述の提案によれば一定の 効果は得られるものの、発光輝度 150cd/m2と未だ不十分である。また、発光には 通常数 100Vの電圧を印加する必要がある。さらに、発光を維持するためには、交流 電圧を数 10kHzの高周波で印加する必要があり、薄膜トランジスタ等のアクティブ素 子が使えない、駆動回路が高コスト化する等の課題がある。
[0010] 本発明の目的は、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の表示装置 を提供することである。
課題を解決するための手段
[0011] 上記課題は、本発明に係る発光素子によって解決できる。すなわち、本発明に係る 発光素子は、少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、第 1半導体物質からなる多結晶体構造 を有する発光層と
を備え、
前記多結晶体構造の粒界に前記第 1半導体物質とは異なる第 2半導体物質が偏 析していることを特徴とする。
[0012] また、前記第 1半導体物質と前記第 2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導 体構造を有することが好ましい。さらに、前記第 1半導体物質は n型半導体構造を有 し、前記第 2半導体物質は p型半導体構造を有することが好ましい。またさらに、前記 第 1半導体物質及び前記第 2半導体物質は、それぞれ化合物半導体であってもよい 。また、前記第 1半導体物質は、第 12族 第 16族間化合物半導体であってもよい。
[0013] さらに、前記第 1半導体物質は、立方晶構造を有するものであってもよい。さらに、 前記第 1半導体物質は、 Cu、 Ag、 Au、 Al、 Ga、 In、 Mn、 Cl、 Br、 I、 Li、 Ce、 Pr、 N d、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho, Er、 Tm、 Yb力、らなる群より選択される少ヽなくと も一種の元素を含んでレ、るものであってもよレ、。
[0014] またさらに、前記第 1半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、 5n m〜500nmの範囲にあってもよい。
[0015] また、前記第 1半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料である場合には、前記一対の 電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。この場合に は、前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アル ミニゥム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群 力も選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
[0016] さらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよ い。
[0017] またさらに、前記一対の電極に対向し、且つ、前記発光層からの発光の取出し方向 の前方に色変換層をさらに備えてもよい。
[0018] 本発明に係る表示装置は、基板と、
前記基板上に第 1方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、 前記走査電極に対して垂直な第 2方向に互いに平行に延在している複数のデータ 電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも 1層の発光層と を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、 前記発光層は、第 1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構 造の粒界に前記第 1半導体物質とは異なる第 2半導体物質が偏析していることを特 徴とする。
[0019] また、前記第 1半導体物質と前記第 2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導 体構造を有することが好ましい。さらに、前記第 1半導体物質は n型半導体構造を有 し、前記第 2半導体物質は p型半導体構造を有することが好ましい。またさらに、前記 第 1半導体物質及び前記第 2半導体物質は、それぞれ化合物半導体であってもよい 。また、前記第 1半導体物質は、第 12族 第 16族間化合物半導体であってもよい。
[0020] さらに、前記第 1半導体物質は、立方晶構造を有するものであってもよい。またさら に、前記第 1半導体物質は、 Cu、 Ag、 Au、 Al、 Ga、 In、 Mn、 Cl、 Br、 I、 Li、 Ce、 Pr
、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb力もなる群より選択される少 なくとも一種の元素を含んでレ、るものであってもよレ、。
[0021] またさらに、前記第 1半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、 5〜
500nmの範囲にあってもよい。
[0022] また、前記第 2半導体物質は、 Cu S、 ZnS、 ZnSe、 ZnSSe、 ZnSeTe、 ZnTe、 G
2
aN、 InGaNのいずれかであってもよい。
[0023] また、前記第 1半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料である場合には、前記電極の うち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなることが好ましい。この場合には、前 記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミユウ ム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群から 選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
[0024] さらに、前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えてもよ い。
[0025] またさらに、前記電極に対向し、且つ、発光取出し方向前方に色変換層をさらに備 えてもよい。
発明の効果
[0026] 本発明によれば、低電圧での発光が可能であり、且つ高輝度、高効率の発光素子 、及び、表示装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る発光素子の発光面に垂直な方向から見た概略構 成図である。
[図 2]本発明の実施の形態 1に係る発光素子の発光層の構成を示す拡大概略図で ある。
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る別例の発光素子の発光面に垂直な概略構成図 である。 [図 4] (a)は、 ZnSからなる発光層と AZOからなる透明電極（又は、背面電極）との界 面付近の模式図であり、（b)は、（a)のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模 式図である。
[図 5] (a)は、比較例として、 ZnSからなる発光層と ITOからなる透明電極との界面の 模式図であり、（b)は、（a)のポテンシャルエネルギーの変位を説明する模式図であ
[図 6]本発明の実施の形態 1に係るさらに別例の発光素子の発光面に垂直な概略構 成図である。
[図 7]本発明の実施の形態 2に係るパッシブマトリクス型表示装置の構成を示すブロッ ク図である。
[図 8]図 7の表示装置を構成する表示部の構成を示す斜視図である。
[図 9]図 8の A— A線に沿った発光面に垂直な断面図である。
[図 10]図 9の各画素 Cを一つの発光素子と考えた場合の構成を示す概略図である。
[図 11]本発明の実施の形態 2に係る表示装置の発光層の構成を示す拡大概略図で ある。
[図 12]別例のカラー表示装置の構成を示す概略図である。
[図 13]従来例の無機 EL素子の発光面に垂直な方向から見た概略構成図である。 発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を用いて説明する
。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
[0029] (実施の形態 1)
< EL素子の概略構成〉
図 1は、本実施の形態の発光素子 10の発光面に垂直な断面を発光面に平行な方 向から見た概略構成図である。この発光素子 10は、基板 1と、基板 1の上に設けられ た第 1の電極である透明電極 2と、透明電極 2の上に設けられた発光層 3と、発光層 3 の上に透明電極 2と対向して設けられた第 2の電極である背面電極 4とを備える。発 光層 3は、第 1の電極である透明電極 2と、第 2の電極である背面電極 4との間に挟持 されている。また、発光素子 10の全体を支えるものとして、基板 1が透明電極 2に隣 接して設けられている。さらに、透明電極 2と背面電極 4とは、電源 5を介して電気的 に接続されている。この発光素子 10では、電源 5から電力が供給されると、透明電極 2及び背面電極 4の間に電位差が生じ、発光層 3に電圧が印加される。そして、透明 電極 2及び背面電極 4の間に挟持された発光層 3の発光体が発光し、その光 7が透 明電極 2及び基板 1を透過して発光素子 10の外部に取り出される。なお、本実施の 形態においては、電源 5として直流電源を用いている。この電源 5の極性は図 1の例 に限られず、逆極性に接続するものであってもよ!/、。
[0030] この発光素子 10によれば、発光層 3が第 1半導体物質 21からなる多結晶体構造で あって、この多結晶体構造の粒界 22に第 2半導体物質 23が偏析した構造を有する ことを特徴とする。本実施の形態では、第 1半導体物質 21は、 n型半導体物質であり 、第 2半導体物質 23は、 p型半導体物質である。このように、 n型半導体物質の粒界 に偏析した p型半導体物質により正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型 発光が効率よく生じ、低電圧で高輝度発光する発光素子を実現することができる。
[0031] なお、この発光素子 10は、上述の構成に限られず、発光層 3を複数層設ける、電 極と発光層 3との間に電流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源 により駆動する、透明電極及び背面電極を入れ替える、透明電極及び背面電極の 両方を発光に対して透明にする、背面電極 4を黒色電極とする、発光素子 10の全部 又は一部を封止する構造を更に備える、発光の取出し方向の前方に発光層 3からの 発光色を色変換する色変換層等の構造を更に備える等、それぞれの構成に適宜変 更することが可能である。
[0032] 以下、この発光素子 10の各構成部材について詳述する。
[0033] <基板〉
基板 1は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材 料を用いる。また、基板 1側から光を取り出す場合には、発光体から発せられる光の 波長に対し光透過性を有する材料であることが求められる。このような材料としては、 例えば、コーユング 1737等のガラス、石英、セラミック等を用いること力 S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 スゃ、ガラス表面にイオンノ 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、ポリクロ口トリフルォ 口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 いること力 S好ましい。なお、上記材料の記載は例示であって、基板 1の材料は特にこ れらに限定されるものではない。
[0034] なお、基板 1側から光を取り出さない構成の場合は、上述の光透過性は不要であり 、透光性を有していない材料も用いることができる。これらの例としては、表面に絶縁 層を有する金属基板やセラミックス基板、シリコンウェハ等がある。
[0035] <電極〉
電極として、光を取り出す側の透明電極 2と、他方の背面電極 4とがある。なお、ここ では、図 1に示すように、基板 1の上に透明電極 2を設ける場合について説明するが 、これに限られず、例えば、図 3の別例の発光素子 10aに示すように、基板 1の上に 背面電極 4を設け、その上に発光層 3、透明電極 2を順に積層する構成としてもよい。 あるいは、透明電極 2及び背面電極 4の両方を透明電極としてもよい。この場合、電 源 5を図 1とは逆極性に接続してもよい。
[0036] まず、透明電極 2について説明する。透明電極 2の材料は、発光層 3内で生じた発 光を外部に取り出せるように光透過性を有するものであればよぐ特に可視光領域に おいて高い透過率を有することが好ましい。また、電極として低抵抗であることが好ま しぐ更には基板 1や発光層 3との密着性に優れていることが好ましい。透明電極 2の 材料として、特に好適なものは、 ITO (In Oに SnOをドープしたものであり、インジ
2 3 2
ゥム錫酸化物ともいう。）や InZnO、 ZnO、 SnO等を主体とする金属酸化物、 Pt、 A
2
u、 Pd、 Ag、 Ni、 Cu、 Al、 Ru、 Rh、 Ir等の金属薄膜、あるいはポリア二リン、ポリピロ ール、 PEDOT/PSS、ポリチォフェンなどの導電性高分子等が挙げられる力 特に これらに限定されるものではない。これらの透明電極 2はその透明性を向上させ、あ るいは抵抗率を低下させる目的で、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、ィォ ンプレーティング法、等の成膜方法で成膜できる。また成膜後に、抵抗率制御の目 的でプラズマ処理などの表面処理を施してもよい。透明電極 2の膜厚は、必要とされ るシート抵抗値と可視光透過率から決定される。
[0037] 透明電極 2のキャリア濃度は、 lE17〜lE22cm_3の範囲であることが望ましい。ま た、透明電極 2として性能を出すために、透明電極 2の体積抵抗率は 1E— 3 Ω 'cm 以下であって、透過率は 380〜780nmの波長において 75%以上であることが望ま しい。また、透明電極 2の屈折率は、 1. 85〜； 1. 95が良い。さらに、透明電極 2の膜 厚は 30nm以下の場合に緻密で安定した特性を持つ膜が実現できる。
[0038] また、背面電極 4には、一般に良く知られている導電材料であればいずれでも適用 できる。更には発光層 3との密着性に優れていることが好ましい。好適な例としては、 例えば、 ITOや InZnO、 ZnO、 SnO等の金属酸化物、 Pt、 Au、 Pd、 Ag、 Ni、 Cu、
2
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、 ポリア二リン、ポリピロール、 PEDOT〔ポリ（3, 4—エチレンジォキシチォフェン）〕/ P SS (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 いること力 Sでさる。
[0039] また、透明電極 2及び背面電極 4は、それぞれ層内を全面覆うように構成してもよく 、あるいは、層内に複数の電極をストライプ状に構成してもよい。さらに、透明電極 2 および背面電極 4をともに複数のストライプ状の電極として構成し、透明電極 2の各ス トライプ状の電極と背面電極 4のすベてのストライプ状の電極と力 S、それぞれねじれの 位置の関係であり、かつ、透明電極 2の各ストライプ状の電極を発光面に投影したも のと背面電極 4のすベてのストライプ状の電極を発光面に投影したものとが互いに交 わるように構成してもよい。この場合、透明電極 2のストライプ状の各電極、および、背 面電極 4のストライプ状の各電極からそれぞれ選択した一対の電極間に電圧を印加 することにより、所定位置が発光するディスプレイを構成することが可能となる。
[0040] <発光層〉
次に、発光層 3について説明する。図 2は、発光層 3の断面の一部を拡大した概略 構成図である。発光層 3は、第 1半導体物質 21からなる多結晶体構造であって、この 多結晶体構造の粒界 22に第 2半導体物質 23が偏祈した構造を有する。第 1半導体 物質 21としては、多数キャリアが電子であって、 n型伝導を示す半導体材料が用いら れる。一方、第 2半導体物質 23は、多数キャリアが正孔であって、 p型伝導を示す半 導体材料が用いられる。また、第 1半導体物質 21と第 2半導体物質 23とは電気的に 接合している。
[0041] 第 1半導体物質 21としては、バンドギャップの大きさが近紫外領域から可視光領域
(1. 7eVから 3. 6eV)を有するものが好ましぐさらに近紫外領域から青色領域（2. 6 eV力、ら 3. 6eV)を有するものがより好ましい。具体的には、前述の ZnSや、 ZnSe、 Z nTe、 CdS、 CdSe等の第 12族—第 16族間化合物やこれらの混晶（例えば ZnSSe 等）、 CaS、 SrS等の第 2族-第 16族間化合物やこれらの混晶（例えば CaSSe等）、 A1P、 AlAs、 GaN、 GaP等の第 13族-第 15族間化合物やこれらの混晶（例えば In GaN等）、 ZnMgS、 CaSSe、 CaSrS等の前記化合物の混晶等を用いることができる 。またさらに、 CuAlS等のカルコパイライト型化合物を用いてもよい。またさらに、第 1
2
半導体物質 21よりなる多結晶体は、主たる部分が立方晶構造を有しているものが好 ましい。またさらに、 Cu、 Ag、 Au、 Al、 Ga、 In、 Mn、 Cl、 Br、 I、 Li、 Ce、 Pr、 Nd、 P m、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Ybからなる群より選択される 1又は複数 種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によつ ても、発光層 3からの発光色が決定される。
[0042] 一方、第 2半導体物質 23としては、 Cu S、 ZnS、 ZnSe、 ZnSSe、 ZnSeTe、 ZnTe
2
、 GaN、 InGaNを用いることができる。これらの材料には p型伝導を付与するための 添加剤として、 N、 Cu、 Inから 1種又は複数種の元素を添加剤として含んでいてもよ い。
[0043] 本実施の形態に係る発光素子 10の特徴は、発光層 3が n型半導体物質 21よりなる 多結晶体構造であって、この多結晶体構造の粒界 22に p型半導体物質 23が偏析し た構造を有する点にある。従来の無機 ELでは、発光層の結晶性を高めることで、高 電界で加速された電子が散乱されることを防!/、で!/、たが、 ZnSや ZnSe等は一般に n 型伝導を示すため、正孔の供給が十分ではなぐ電子と正孔の再結合による高輝度 の発光は期待できない。一方で、発光層の結晶粒が成長すると、単結晶でない限り、 結晶粒界も一意的に伸びる。高電圧を印加する従来の無機 EL素子では、膜厚方向 の粒界が導電パスとなり、耐圧低下を引き起こすという課題も生じる。これに対して、 本発明者は、鋭意研究の結果、発光層 3を n型半導体物質 21よりなる多結晶体構造 であって、この多結晶体構造の粒界 22に p型半導体物質 23が偏析した構造とするこ とによって、粒界に偏析した p型半導体物質により正孔の注入性が改善されることを 見出した。さらに、発光層 3中に偏析部を高密度に散在させることで、電子と正孔の 再結合型発光が効率よく生じることを見出した。これによつて、低電圧で高輝度発光 する発光素子を実現することができ、本発明に至ったものである。また、ドナーあるい はァクセプターを導入することにより、 自由電子とァクセプターに捕獲された正孔の再 結合、 自由正孔とドナーに捕獲された電子の再結合、ドナ一一ァクセプター対発光 も同様に可能である。またさらに、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動 による発光も同様に可能である。
[0044] さらに、発光層 3の第 1半導体物質 21として ZnS等の亜鉛系材料を用いる場合に は、透明電極 2と背面電極 4の少なくとも一方には、例えば、 ZnO、 AZO (酸化亜鉛 に例えばアルミをドープしたもの）、 GaZO (酸化亜鉛に例えばガリウムをドープしたも の）等の亜鉛を含む金属酸化物からなる電極を用いることが好ましい。本発明者は、 特定の第 1半導体物質 21と特定の透明電極 2 (又は背面電極 4)との組み合わせを 採用することによって、高効率に発光させることができることを見出したものである。
[0045] すなわち、透明電極 2 (又は背面電極 4)における仕事関数について着目すると、 Z ηθの仕事関数は 5. 8eVであるのに対して、従来、透明電極として使われてきた ITO (酸化インジウムスズ)の仕事関数は 7. OeVである。一方、発光層 3の第 1半導体物 質である亜鉛系材料の仕事関数は 5〜6eVであることから、 ITOに比べて ZnOの仕 事関数は、亜鉛系材料の仕事関数により近いため、発光層 3へのイオン注入性が良 いというメリットがある。これは、透明電極 2 (又は背面電極 4)として同様に亜鉛系材 料である AZO、 GZOを用いた場合も同様である。
[0046] 図 4 (a)は、 ZnSからなる発光層 3と AZOからなる透明電極 2 (又は、背面電極 4)と の界面付近の模式図である。図 4 (b)は、図 4 (a)のポテンシャルエネルギーの変位 を説明する模式図である。また、図 5 (a)は、比較例として、 ZnSからなる発光層 3と IT Oからなる透明電極との界面の模式図である。図 5 (b)は、図 5 (a)のポテンシャルェ ネルギ一の変位を説明する模式図である。
[0047] 図 4 (a)に示すように、上記の好ましい例では、発光層 3を構成する第 1半導体物質 21が亜鉛系材料 (ZnS)であって、透明電極 2 (又は、背面電極 4)が酸化亜鉛系材 料 (AZO)であることから、透明電極 2 (又は、背面電極 4)と発光層 3との界面にでき る酸化物は、酸化亜鉛 (ZnO)となる。さらに、界面では成膜時にドーピング材料 (A1 )が拡散し、低抵抗な酸化膜が形成される。また、上記の酸化亜鉛系 (AZO)の透明 電極 2 (又は背面電極 4)は、六方晶の結晶構造をとるが、発光層 3を構成する第 1半 導体物質 21である亜鉛系材料 (ZnS)も六方晶または立方晶の結晶構造をとるため 、両者の界面では歪が小さくエネルギー障壁が小さくなる。これによつて、図 4 ( に 示すように、ポテンシャルエネルギーの変位が少ない。
[0048] 一方、比較例では、図 5 (a)のように透明電極が亜鉛系材料でない ITOであるため 、界面にできた酸化膜 (ZnO)は、 ITOにとつて異なる結晶構造を持つことから、その 界面におけるエネルギー障壁が大きくなる。したがって、図 5 (b)に示すように、ポテ ンシャルエネルギーの変位が界面で大きくなり、発光素子の発光効率が低下する。
[0049] 以上のように、発光層 3の第 1半導体物質として、 ZnS、 ZnSeなどの亜鉛系材料を 用いる場合には、酸化亜鉛系材料からなる透明電極 2 (又は、背面電極 4)と組み合 わせることにより、発光効率の良い発光素子を提供することができる。
[0050] なお、上記の例では、亜鉛を含む透明電極 2 (又は、背面電極 4)として、アルミユウ ムをドープした AZOとガリウムをドープした GZOとを例にあげて説明した力 アルミ二 ゥム、ガリウム、チタン、ニオブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素のうち少なくと も 1種類をドープした酸化亜鉛を用レ、ても同様である。
[0051] 次に、実施の形態 1のさらに別例の発光素子 10bの製造方法について、図 6を用い て説明する。図 6に示すように、この別例の発光素子 10bは、背面電極 4を兼ねた基 板 1 (4)を用い、基板 1 (4)の上に発光層 3、透明電極 2を順に積層して構成されてい る。また、発光層 3の第 1半導体物質 21として ZnSを主体とする材料系を用いている 。なお、発光層 3の第 1及び第 2半導体物質 21、 23として、上記以外の他の材料を 用いる場合にも同様の製造方法によって作成できる。
(1)基板として背面電極 4を兼ねた導電性シリコン基板 1 (4)を準備する。
(2)次に、背面電極 4を兼ねた基板 1 (4)の上に発光層 3を形成する。薄膜の発光層 の場合には、スパッタリング法、エレクトロンビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオン プレーティング法、 CVD法等を用いて上述の発光層を成膜することができる。すなわ ち、 n型半導体物質と p型半導体物質とを混合成膜した後、あるいは、上記 2種の半 導体物質のそれぞれの薄膜を積層した後、真空中で焼成して、 n型半導体の多結晶 体構造の結晶粒界に p型半導体を析出させることができる。具体的には、エレクトロン ビーム蒸着装置を用いて、以下の 2つの工程によって発光層 3を作成する。
a)複数の蒸発源に ZnSと Cu Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中（10_6Torr台）
2
にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板 1上に発光層 3として成膜する。こ のとき、基板温度を 200°Cとし、 ZnSと Cu Sを共蒸着する。
2
b)上記 ZnSと Cu Sとの共蒸着膜の成膜後、硫黄雰囲気中、 700°Cで約 1時間焼
2
成する。これによつて、 ZnSの多結晶体構造であって、その結晶粒界に CuxSが偏析 した多結晶体構造の発光層 3が形成される。この発光層 3の膜を X線回折や SEMに よって調べることによって、微小な ZnS結晶粒の多結晶構造と CuxSの偏析部とが観 察できる。その詳細は明らかではないが、上記熱処理によって、 ZnSと CuxSとの相 分離が生じ、上記偏析構造が形成されたものと考えられる。
(3)発光層 3上に、透明電極 2として、スパッタリング法によって ITOを成膜する（lm m角パターン形状)。
以上の工程によって、本実施の形態 1の別例の発光素子 10bを得ることができる。
[0052] なお、上記の例の発光素子 10bでは、基板 1 (4)は背面電極 4を兼ねている力 こ の例に限られず、図 3に示す発光素子 10aのように、基板 1と背面電極 4とを別々に 設けてもよい。また、上記例の発光素子 10bの製造方法では、背面電極 4を兼ねた 基板 1 (4)として、発光について不透明な導電性シリコン基板を用い、基板 1 (4)の側 から発光層 3、透明電極 2を形成したが、この積層順に限られるものではない。例え ば、図 1に示す発光素子 10のように、発光に対して透明な基板 1を用い、基板 1の上 に、透明電極 2、発光層 3、背面電極 4の順に各層を積層して構成してもよい。またさ らに、発光素子の特性を安定化させるために素子作成後のエージング処理等を施し てもよい。
[0053] この発光素子 10bの透明電極 2と背面電極 4とを直流電源 5に接続して発光評価を 行なったところ、印加電圧 15Vで発光し始め、 35Vで約 600cd/m2の発光輝度を示 した。
[0054] <効果〉
本実施の形態に係る発光素子によれば、従来の無機 EL素子よりも低電圧で発光 し、且つ高輝度を得ることができた。
[0055] (実施の形態 2)
<表示装置の概略構成〉
図 7は、本発明の実施の形態 2に係るパッシブマトリクス型表示装置 100の概略的 な構成を示すブロック図である。このパッシブマトリクス型表示装置 100は、表示部 10 1と、表示部 101の各画素 Cを選択的に駆動する駆動手段 102と、駆動手段 102を 制御し、電力を供給する制御部 103とから構成される。なお、本実施の形態において は、供給する電源としては、例えば、図 10に示すように直流電源を用いている。また 、駆動部 102は、データ電極 Xを駆動するデータ電極駆動回路 121と走査電極 Yを 駆動する走査電極駆動回路 122とを備える。
[0056] 図 8は、表示部 101の構成を示す斜視図である。表示部 101は、基板 1と、第 1方 向（図 7及び図 8では列方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数のデ ータ電極 X、 X、 X · · ·Χ · · ·Χ と、発光層 3と、上記第 1方向に対して垂直な第 2方
1 2 3 i N
向（図 7及び図 8では行方向）に沿って互いに平行に延在して配置された複数の走 查電極 Y、 Y、 Y · · ·Υ · · ·Υ とを備える。
1 2 3 j M
[0057] 一対のデータ電極 Xと走査電極 Yとが交差する部分は、画素 Cと呼ばれる。この 表示部 101は、 N X M個の画素 C力 ¾次元配列されている。また、各画素 Cは、そ の添え字の iと jによって画素位置を表すものとする。例えば、図 7の画素 C はデータ
11
電極 Xと走査電極 γとが交差する箇所の画素を表し、画素 c はデータ電極 Xと走
1 1 21 2 查電極 Yとが交差する箇所の画素を表し、画素 C はデータ電極 Xと走査電極 Yと
1 12 1 2 が交差する箇所の画素を表す。従って、画素 c と画素
11 c は走査電極 続さ
21 γに接
1
れており、画素 C は走査電極 Yに接続されている。一方、画素 C と画素 C はデ
12 2 11 12 ータ電極 Xに接続されており、画素 C はデータ電極 Xに接続されている。
1 21 2
[0058] 図 9は、図 8の A— A線に沿った発光面に垂直な断面図である。図 9に示すように、 それぞれの画素 Cは、基板 1の上に順に積層された、データ電極 X (背面電極 4)、 発光層 3、及び走査電極 Y (透明電極 2)からなる。各画素 Cは、一つの EL素子に対 応するものである。したがって、表示部 101は、複数の EL素子が 2次元配列している と考えること力 Sできる。なお、この実施の形態では、発光層 3が各画素 Cにわたつて 連続する層として設けられている力 このような構成に限られず、発光層 3が各画素 C ごとに別個に設けられている構成であってもよい。例えば、発光層 3を各画素 Cごと に分離してもよい。あるいは、各画素 Cごとに EL素子がデータ電極 Xi及び走査電極
Yを除いてそれぞれ分離されており、各 EL素子が 2次元配列した EL素子アレイを用 いてもよい。この場合、 N個のデータ電極 Xと M個の走査電極 Yのそれぞれの交差 する画素 Cのすべてにつ!/、て EL素子を構成して!/、ればよ!/、。
[0059] 図 10は、図 9の一つの画素 Cについて、一つの EL素子 10と考えた場合の模式的 な概略図である。この EL素子 10は、基板 1の上に、背面電極 4、発光層 3、透明電極 2が順に積層されて構成され、直流電源 5によって発光層 3に電圧が印加され、発光 層 3から発光させる。なお、この例では、背面電極 4は、データ電極 Xに対応し、透明 電極 2は、走査電極 Yに対応する。また、背面電極 4及び透明電極 2と、データ電極
X及び走査電極 Yとの対応は上記の場合には限られず、逆の対応関係としてもよい
。さらに、それぞれの積層順を逆としてもよい。
[0060] 図 11は、発光層 3の断面の一部を拡大した概略構成図である。この表示装置 100 によれば、各画素 Cの EL素子の発光層 3は、第 1半導体物質 21からなる多結晶体 構造であって、この多結晶体構造の粒界 22に第 2半導体物質 23が偏析した構造を 有する。本実施の形態では、第 1半導体物質 21は、 n型半導体物質であり、第 2半導 体物質 23は、 p型半導体物質である。このように、 n型半導体物質の粒界に偏析した p型半導体物質により正孔の注入性が改善され、電子と正孔の再結合型発光が効率 よく生じ、低電圧で発光が可能であって、且つ、高輝度発光する表示装置 100を実 現すること力 Sでさる。
[0061] なお、発光層 3を RGBの各色の蛍光体で色分けして成膜することによって、カラー 表示装置を得ること力できる。あるいは、透明電極/発光層/背面電極といった RG Bの各色毎の発光ユニットを積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場 合、単一色又は 2色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルタ及び/又 は色変換フィルタを用いて、 RGBの各色を表示することもできる。
[0062] 図 12は、別例のカラー表示装置の表示部の構成を示す断面図である。本例のカラ 一表示装置では、基板 1と、複数のデータ電極 4との間に、さらに、色変換層 115と、 カラーフィルタ 116とを備える。色変換層 115は発光層 3とカラーフィルタ 116との間 に備えられ、発光層 3からの光を白色光に変換する。カラーフィルタ 116は、各デー タ電極 1本につき、それぞれ赤色フィルタ R、緑色フィルタ G、青色フィルタ Bのうち 1 つが備えられる。色変換層 115からの白色光は、赤色フィルタ R、緑色フィルタ G、青 色フィルタ Bによってそれぞれ赤色光、緑色光、青色光が透過され、表示される。
[0063] なお、上述の構成に限られず、発光層 3を複数層設ける、電極と発光層との間に電 流制限を目的として薄い誘電体層を複数設ける、交流電源により駆動する、走査電 極及びデータ電極の両方を透明電極にする、どちらか片側の電極を黒色電極とする 、表示装置 100の全部又は一部を封止する構造を更に備える、発光取出し方向前 方に発光層 3からの発光色を色変換する構造を更に備える等、適宜変更が可能であ
[0064] <表示装置の制御方法〉
走査電極 2とデータ電極 4により選択された画素 Cにおいて、発光層 3に発光開始 電圧以上の電圧を印加すると、発光層 3内を電流が流れ、選択された画素 Cの発光 層 3からの発光に至る。
(a)まず、制御部 103に画像データ S 1が入力される。
(b)次に、制御部 103は、それぞれの画素について発光させるか否か等の情報に基 づき、データ電極駆動回路 121と走査電極駆動回路 122を駆動する。
(c)走査電極駆動回路 122は、発光させる画素 Cに対応した走査電極 2に電圧を印 加する。
(d)データ電極駆動回路 121は発光させる画素 Cに対応したデータ電極 4に電圧を 印加する。
(e)電圧が印加された走査電極 2とデータ電極 4の交わる画素 Cにおいて発光層 3 に発光開始電圧以上の電圧が印加されると、発光層 3内を電流が流れ、選択された 画素 Cの発光層 3からの発光に至る。 [0065] また、複数の画素から任意の画素を発光させる方法としては、選択した 1つの走査 電極と、選択した 1つのデータ電極とに電圧を印加して 1画素ごとに発光させる方式 や、選択した 1つの走査電極と、選択した 1または複数のデータ電極とに電圧を印加 して 1走査電極ごとに発光させる線順次走査方式等が適用可能である。
[0066] 以下、実施の形態 1に係る表示装置の製造方法の一実施例を説明する。この例で は、図 9と同様に、データ電極 Xを背面電極 4とし、走査電極 Yを透明電極 2としてい る。なお、前述の他の材料からなる発光層 3についても同様の製造方法が利用可能 である。
(1)基板 1としてコーユング 1737を準備する。
(2)基板 1上に、データ電極 Xi (背面電極 4)を形成する。例えば A1を使用し、フォトリ ソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は 20 Onmとする。
(3)基板 1上に、発光層 3を形成する。複数の蒸発源に ZnSと Cu Sの粉体をそれぞ
2
れ投入し、真空中（10— 6Torr台）にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板 1 上に発光層 3として成膜する。このとき、基板温度は 200°Cとし、 ZnSと Cu Sを共蒸
2 着する。
(4)発光層 3の成膜後、硫黄雰囲気中、 700°Cで約 1時間焼成する。この膜を X線回 折や SEMによって調べることによって、微小な ZnS結晶粒の多結晶体構造と、その 粒界における、 Cu Sの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、 ZnSと Cu Sとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されるものと考えられる。
(5)続いて、走査電極 Y (透明電極 2)を、例えば ITOを使用し、パターン形成する。 この走査電極 Y (透明電極 2)は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、データ電極
Xの延在方向に対して略直交するように形成する。また、走査電極 Yの膜厚は 200η mとする。
(6)続いて、発光層 3及びデータ電極 Y上に、保護層（図では省略）として、例えば窒 化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施の形態に係る表示装置 100が得られる。
[0067] この表示装置は、従来型 EL素子のように交流で高電圧の必要がなぐ 5〜； 10V程 度の直流電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。
[0068] また、カラーの表示装置の場合、発光層を RGBの各色の蛍光体で色分けして成膜 すればよい。あるいは、透明電極/発光層/背面電極といった RGB各色毎の発光 ユニットを積層してもよい。また更に、別例のカラー表示装置の場合、単一色又は 2 色の発光層による表示装置を作成した後、カラーフィルタ及び/又は色変換フィルタ を用いて、 RGBの各色を表示することもできる。
[0069] <効果〉
本実施の形態に係る表示装置は、従来の表示装置のように交流高電圧の必要が なぐ直流低電圧で必要十分な発光輝度を得ることができる。
産業上の利用可能性
[0070] 本発明に係る発光素子は、低電圧での発光が可能で、且つ、高輝度の発光が得ら れる。特にテレビ等のディスプレイデバイスや、通信、照明などに用いられる各種光 源として有用である。
[0071] 本発明に係る表示装置は、低電圧駆動で高輝度表示が得られる表示装置を提供 するものである。特にデジタルカメラ、カーナビ一ゲーシヨンシステム、テレビ等のディ スプレイデバイスとして有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも一方が透明又は半透明である一対の電極と、
前記電極間に挟持されて設けられており、第 1半導体物質からなる多結晶体構造 を有する発光層と
を備え、
前記多結晶体構造の粒界に前記第 1半導体物質とは異なる第 2半導体物質が偏 析して!/、ることを特徴とする発光素子。
[2] 前記第 i半導体物質と前記第 2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構 造を有することを特徴とする請求項 1に記載の発光素子。
[3] 前記第 1半導体物質は n型半導体構造を有し、前記第 2半導体物質は p型半導体 構造を有することを特徴とする請求項 1に記載の発光素子。
[4] 前記第 1半導体物質及び前記第 2半導体物質は、それぞれ化合物半導体であるこ とを特徴とする請求項 1から 3のいずれか一項に記載の発光素子。
[5] 前記第 1半導体物質は、第 12族 第 16族間化合物半導体であることを特徴とする 請求項 4に記載の発光素子。
[6] 前記第 1半導体物質は、立方晶構造を有することを特徴とする請求項 1から 5のい ずれか一項に記載の発光素子。
[7] 前記第 1半導体物質は、 Cu、 Ag、 Au、 Al、 Ga、 In、 Mn、 Cl、 Br、 I、 Li、 Ce、 Pr、
Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb力もなる群より選択される少なく とも一種の元素を含んでいることを特徴とする請求項 1から 6のいずれか一項に記載 の発光素子。
[8] 前記第 1半導体物質からなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、 5nm〜500nm の範囲にあることを特徴とする請求項 1から 7のいずれか一項に記載の発光素子。
[9] 前記第 1半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記一対の電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなる、請求項 1から 8の!/、ずれか一項に記載の発光素子。
[10] 前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミ 二ゥム、ガリウム、チタン、ュォブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群 力 選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項 9に記載の発光素子。
[11] 前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴 とする請求項 1から 10のいずれか一項に記載の発光素子。
[12] 前記一対の電極に対向し、且つ、前記発光層からの発光の取出し方向の前方に色 変換層をさらに備えることを特徴とする請求項 1から 11のいずれか一項に記載の発 光素子。
[13] 基板と、
前記基板上に第 1方向に互いに平行に延在している複数の走査電極と、 前記走査電極に対して垂直な第 2方向に互いに平行に延在している複数のデータ 電極と、
前記走査電極と前記データ電極間に挟まれて設けられた少なくとも 1層の発光層と を備え、
前記走査電極と前記データ電極の少なくとも一方が透明又は半透明であって、 前記発光層は、第 1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構 造の粒界に前記第 1半導体物質とは異なる第 2半導体物質が偏析していることを特 徴とする表示装置。
[14] 前記第 i半導体物質と前記第 2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構 造を有することを特徴とする請求項 13に記載の表示装置。
[15] 前記第 1半導体物質は n型半導体構造を有し、前記第 2半導体物質は p型半導体 構造を有することを特徴とする請求項 13又は 14に記載の表示装置。
[16] 前記第 1半導体物質及び前記第 2半導体物質は、それぞれ化合物半導体であるこ とを特徴とする請求項 13から 15のいずれか一項に記載の表示装置。
[17] 前記第 1半導体物質は、第 12族 第 16族間化合物半導体であることを特徴とする 請求項 13から 16のいずれか一項に記載の表示装置。
[18] 前記第 1半導体物質は、立方晶構造を有することを特徴とする請求項 13から 17の
V、ずれか一項に記載の表示装置。
[19] 前記第 1半導体物質は、 Cu、 Ag、 Au、 Al、 Ga、 In、 Mn、 Cl、 Br、 I、 Li、 Ce、 Pr、
Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb力もなる群より選択される少なく とも一種の元素を含んでいることを特徴とする請求項 13から 18のいずれか一項に記 載の表示装置。
[20] 前記第 1半導体物質よりなる多結晶体構造の平均結晶粒子径は、 5〜500nmの範 囲にあることを特徴とする請求項 13から 19のいずれか一項に記載の表示装置。
[21] 前記第 2半導体物質は、 Cu S、 ZnS、 ZnSe、 ZnSSe, ZnSeTe, ZnTe、 GaN、 I
2
nGaNのいずれかであることを特徴とする請求項 13から 15のいずれか一項に記載の 表示装置。
[22] 前記第 1半導体物質が亜鉛を含む亜鉛系材料であって、
前記電極のうち、少なくとも一方は、亜鉛を含む材料からなる、請求項 13から 20の
V、ずれか一項に記載の表示装置。
[23] 前記一方の電極を構成する前記亜鉛を含む材料は、酸化亜鉛を主体とし、アルミ 二ゥム、ガリウム、チタン、ュォブ、タンタル、タングステン、銅、銀、ホウ素からなる群 力 選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項 22に記載の表示装置。
[24] 前記電極の少なくとも一方に面して支持する支持体基板をさらに備えることを特徴 とする請求項 13から 23のいずれか一項に記載の表示装置。
[25] 前記電極に対向し、且つ、発光取出し方向前方に色変換層をさらに備えることを特 徴とする請求項 13から 24のいずれか一項に記載の表示装置。
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