発光素子、発光装置並びに電子機器
【課題】低駆動電圧の可能な発光素子を提供する。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供する。
【解決手段】基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層１０２、発光層１０３、第２の絶縁層１０４、第２の電極１０５を有し、発光層１０３は、カルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む発光素子を提供する。このような構成にすることにより、低電圧駆動が可能な発光素子を得ることができる。
【解決手段】基板１００上に、第１の電極１０１、第１の絶縁層１０２、発光層１０３、第２の絶縁層１０４、第２の電極１０５を有し、発光層１０３は、カルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む発光素子を提供する。このような構成にすることにより、低電圧駆動が可能な発光素子を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料に関する。また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬ素子ではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して寿命が長いという長所を有しているものの、発光層では高電界で加速された電子を必要とするため、一般的には、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要がある。例えば、近年フルカラーディスプレイに必要とされる高輝度の青色発光の無機ＥＬ素子が開発されたが、該青色発光の無機ＥＬ素子の駆動には、１００〜２００Ｖの駆動電圧が必要である（例えば、非特許文献１）。そのため、無機ＥＬ素子は消費電力が大きく、中小型サイズのディスプレイ、例えば、携帯電話等のディスプレイには採用することが難しかった。
【非特許文献１】ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ．３８、ｐ．Ｌ１２９１−１２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、新規発光材料を提供することを目的とする。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。また、低コストで作製可能な発光装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一は、一対の電極間に三元化合物を含む発光層を有し、三元化合物は、ＣｕまたはＡｇのうちいずれか一の元素と、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎのうちいずれか一の元素と、Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅのうちいずれか一の元素と、からなることを特徴とする発光素子である。
【００１０】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層に接して化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む半導体層が設けられていることを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、上記構成において、発光層は硫化物、酸化物、または窒化物を含むことを特徴とする。
【００１３】
または、上記構成において、発光層は硫化亜鉛を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記構成において、発光層は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、のいずれか１種又は２種以上の元素を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、発光層は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか１種又は２種の元素を含むことを特徴とする。
【００１６】
または、上記構成において、発光層は、アクセプター準位を形成する不純物元素を含むことを特徴とする。
【００１７】
または、上記構成において、発光層は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成されたパネルにＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００２１】
また、本発明の発光装置は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、低コストで発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図１を用いて説明する。
【００２４】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と、第２の電極１０５と、第１の電極１０１に接する第１の絶縁層１０２と、第２の電極１０５に接する第２の絶縁層１０４と、第１の絶縁層１０２と第２の絶縁層１０４との間に形成された発光層１０３と、を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０５の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００２５】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、又はプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【００２６】
また、第１の絶縁膜１０２と第２の絶縁膜１０４を構成する材料は、酸化物などの無機材料である。例えば、高い比誘電率を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）や五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等を用いることができる。
【００２７】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５としては、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。なお、面発光を得るためには、第１の電極１０１又は第２の電極１０５のいずれか一方又は両方を、透光性を有する電極とする必要がある。例えば、透光性を有する電極の材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、ＩＺＯは、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、ＩＷＺＯは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、金属電極を用いて透光性の電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。金属電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等を用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００２８】
発光層１０３は、カルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２（Ａ＝Ｃｕ又はＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ又はＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ又はＴｅ）を含む層である。このようなカルコパイライト化合物としては、例えば、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＡｌＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２がある。
【００２９】
なお、発光層１０３は、無機ＥＬで用いられている母体材料に、カルコパイライト化合物ＡＢＣ２を含有したものを用いてもよい。この場合の母体材料としては、硫化物、酸化物又は窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００３０】
さらに、発光層１０３に、発光中心材料を含んでいてもよい。局在型発光の発光中心材料として、例えば、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等のうち、いずれか１種又は２種以上の元素を用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心材料として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることもできる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができ、第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００３１】
カルコパイライト化合物ＡＢＣ２の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００３２】
固相法は、カルコパイライト化合物を構成する元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。７００℃よりも温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、１５００℃よりも温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法による発光材料の合成は、比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００３３】
液相法（共沈法）は、カルコパイライト化合物を構成する元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う合成方法である。液相法による発光材料の合成は、発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、低い焼成温度でも反応を進めることができる。
【００３４】
ここでは、固相法を用いたカルコパイライト化合物の合成方法について説明する。まず、化合物Ａ２Ｃと化合物Ｂ２Ｃ３をモル比で１：１となるように秤量し、乳鉢で混合する。その後、電気炉で加熱して焼成を行う。焼成の際は、真空封管を行ってから焼成を行っても良く、また、カルコゲン元素を含むガスを流しながら焼成を行ってもよい。カルコゲン元素を含むガスとしては、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等がある。なお、焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましく、粉末状態よりも、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００３５】
化合物Ａ２Ｃとしては、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、セレン化銅（Ｃｕ２Ｓｅ）、テルル化銅（Ｃｕ２Ｔｅ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）、セレン化銀（Ａｇ２Ｓｅ）、又はテルル化銀（Ａｇ２Ｔｅ）を用いることができる。化合物Ｂ２Ｃ３としては、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ２Ｓｅ３）、テルル化アルミニウム（Ａｌ２Ｔｅ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、テルル化ガリウム（Ｇａ２Ｔｅ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、又はテルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）を用いることができる。
【００３６】
発光層１０３の形成方法としては、抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００３７】
このようにして形成された発光素子は、発光層に電気伝導性の高いカルコパイライト化合物を有し、低抵抗となっているため、低電圧駆動が可能な発光素子となる。
【００３８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図２を用いて説明する。
【００３９】
本実施の形態で示す発光素子は、基板２００の上に、第１の電極２０１及び第２の電極２０４を有し、第１の電極２０１と第２の電極２０４の間にカルコパイライト化合物を含む半導体層２０２と、発光層２０３を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０４の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００４０】
基板２００と、第１の電極２０１と、第２の電極２０４としては、実施の形態１に記載した材料と同様のものを用いることができる。また、カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２としては、実施の形態１に記載したカルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２を含む層を用いることができる。
【００４１】
発光層２０３は、発光材料の薄膜であり、母体材料に発光中心材料が添加された発光材料を用いることができる。
【００４２】
母体材料としては、硫化物、酸化物、または窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００４３】
発光材料に含まれる発光中心材料としては、例えば局在型発光の発光中心材料として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等のいずれか１種又は２種以上を用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。一方、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素とで構成される。第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００４４】
発光材料の作製方法としては、固相法または液相法（共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法や、これらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００４５】
固相法は、母体材料と、含有させる元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。７００℃よりも温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、１５００℃よりも温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法による発光材料の合成は、比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００４６】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、含有させる元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う合成方法である。液相法による発光材料の合成は、発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、低い焼成温度でも反応を進めることができる。
【００４７】
発光材料を、固相法により合成する方法について説明する。すなわち、母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料を構成する元素又はその元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱して焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料として、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。なお、粉末状態よりも、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００４８】
また、固相反応を利用する場合では、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【００４９】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して、０．０１〜１０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜５原子％の範囲である。
【００５０】
カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２、発光層２０３の形成方法としては、抵抗加熱蒸着や電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００５１】
また、図示しないが、カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２と第１の電極２０１、発光層２０３と第２の電極２０４の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層は電極と半導体層との界面の障壁を減らし、電極から半導体層へのキャリア注入を容易にする効果を有する。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【００５２】
本発明の発光素子は、ｐ型、ｎ型両伝導性を示すバイポーラ型であるカルコパイライト化合物を含む半導体層を電極と発光層の間に設けることにより、効率良くキャリアを発光層に輸送することが可能となり、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力を低減された発光素子を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について説明する。
【００５４】
本実施の形態では、発光装置の一態様として表示装置について、図３〜図７を参照して説明する。図６は表示装置の主要部を示す概略構成図である。
【００５５】
図３において、基板４１０には、第１の電極４１６と、その電極と交差する方向に伸びる第２の電極４１８が設けられている。少なくとも、第１の電極４１６と第２の電極４１８との交差部には、発光層が設けられ、実施の形態１または２で説明したものと同様な発光素子を形成している。図３の表示装置は、第１の電極４１６と第２の電極４１８を複数本配置して、画素となる発光素子をマトリクス状に配列させ、表示部４１４を形成している。この表示部４１４においては、第１の電極４１６と第２の電極４１８の電位を制御して個々の発光素子の発光及び非発光を制御して、動画及び静止画を表示することができる。
【００５６】
図３に示した表示装置は、基板４１０の一方向に延設される第１の電極４１６と、それと交差する第２の電極４１８のそれぞれに映像を表示する信号を印加して発光素子の発光及び非発光を選択する。すなわち、画素の駆動は、もっぱら外部回路から与えられる信号で行う単純マトリクス型の表示装置である。このような表示装置は、構成が簡単であるので、大面積化をしても容易に製造をすることができる。
【００５７】
なお、対向基板４１２は必要に応じて設ければ良く、表示部４１４の位置に合わせて設けることで保護部材とすることもできる。また、保護部材は、板状の硬材としなくても、樹脂フィルム若しくは樹脂材料を塗布して代用することもできる。第１の電極４１６及び第２の電極４１８は基板４１０の端部に引き出され、外部回路と接続する端子を形成している。すなわち第１の電極４１６及び第２の電極４１８は基板４１０の端部でフレキシブル配線基板４２０、４２２と接続しており、フレキシブル配線基板を介して外部回路と接続している。外部回路としては、映像信号を制御するコントローラ回路の他、電源回路、チューナ回路などが含まれる。
【００５８】
図４は、図３に示した表示部４１４の構成を示す部分拡大図を示す。基板４１０に形成された第１の電極４１６の側端部には隔壁層４２４が形成されている。そして、少なくとも第１の電極４１６上にはＥＬ層４２６が形成されている。ここで、ＥＬ層４２６は、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第１の絶縁層と第２の絶縁層の間に形成された実施の形態１に示した発光層を含む。または、ＥＬ層４２６を、実施の形態２に示した半導体層上に発光層を設けた構成としても良い。第２の電極４１８は、ＥＬ層４２６上に設けられている。第２の電極４１８は、隔壁層４２４上に、第１の電極４１６と交差するように形成されている。隔壁層４２４は、第１の電極４１６と第２の電極４１８の間で短絡が起こらないように絶縁材料で形成されている。隔壁層４２４が第１の電極４１６の端部を覆う部位では、段差が急峻とならないように隔壁層４２４の側端部に勾配を持たせ、所謂テーパー形状としている。隔壁層４２４をこのような形状とすることで、ＥＬ層４２６や第２の電極４１８の被覆性が向上し、ひび割れや断裂などの不良を無くすことができる。
【００５９】
図５は、図３に示した表示部４１４の平面図であり、第１の電極４１６、第２の電極４１８、隔壁層４２４、ＥＬ層４２６の配置を示している。補助電極４２８は第２の電極４１８をインジウム錫酸化物、酸化亜鉛などの光透過性を有する酸化物の導電膜で形成する場合に、抵抗損失を低減するために設けると好ましいものである。この場合、補助電極４２８はチタン、タングステン、クロム、タンタルなどの高融点金属、若しくは高融点金属とアルミニウム、銀などの低抵抗金属とを組み合わせて形成すると良い。
【００６０】
図５において、Ａ−Ｂ線及びＣ−Ｄ線に沿った断面図を図６（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示す。第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部にＥＬ層４２６が形成された発光素子が形成されている。図６（Ｂ）で示す補助電極４２８は隔壁層４２４上にあって、第２の電極４１８と接触するように設けられている。補助電極４２８を隔壁層４２４上に設けることにより、第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部に形成される発光素子を遮光することがないので、発光した光を有効に利用することができる。また、補助電極４２８が第１の電極４１６と短絡してしまうことを防ぐことができる。
【００６１】
図６では、対向基板４１２に色変換層４３０を配設した一例を示している。色変換層４３０は、ＥＬ層４２６で発光した光を波長変換して発光色を異ならせるためのものである。この場合、ＥＬ層４２６で発光する光は、エネルギーの高い青色の光若しくは紫外光であることが好ましい。色変換層４３０として、赤色、緑色、青色に変換するものをそれぞれ配列させれば、ＲＧＢカラー表示を行う表示装置とすることができる。また、色変換層４３０を着色層（カラーフィルタ）に置き換えることもできる。その場合は、ＥＬ層４２６は白色発光するように構成すれば良い。充填材４３２は基板４１０と対向基板４１２を固定するものであり適宜設ければ良い。
【００６２】
上記において、第１の電極４１６としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用い、第２の電極４１８として酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等の透光性材料を用いれば、対向基板４１２側に表示部４１４が形成される表示装置とすることができる。この場合、第１の電極４１６の表面に薄い酸化膜を形成しておくとバリア層が形成され、キャリアブロッキング効果により発光効率を高めることができる。第１の電極４１６として酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等の透光性材料を用い、第２の電極４１８としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用いれば、基板４１０側に表示部４１４が形成される表示装置とすることができる。また、第１の電極４１６と第２の電極４１８を共に透光性を有する電極で形成すれば、両面表示型の表示装置とすることができる。
【００６３】
また、表示部４１４の他の構成を図７に示す。図７の構造は、第１の電極９５２の側端部が絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板９５１面に近くなるに伴って、一方の側壁と対向する他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、ＥＬ層９５５及び第２の電極９５６を、隔壁層９５４を使って自己整合的に形成することができる。
【００６４】
本実施例の表示装置は低電圧で発光素子が発光するので、昇圧回路などが不要となり、装置の構成を簡略化することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【００６６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。図８において、点線で示された６０１はソース側駆動回路、６０２は画素部、６０３はゲート側駆動回路である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００６８】
なお、図８（Ｂ）の引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６９】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７０】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
【００７１】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁膜６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより絶縁膜６１４を形成する。
【００７２】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁膜６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁膜６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁膜６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁膜６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７３】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、ＥＬ層６１６は、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第１の絶縁層と第２の絶縁層の間に形成された実施の形態１に示した発光層を含む。または、ＥＬ層６１６を、実施の形態２に示した半導体層上に発光層を設けた構成としても良い。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、ＥＬ層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７４】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、または原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００７５】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００７６】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材及び充填材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルフィルム、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７７】
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００７８】
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態１〜２で示した発光素子を有し、低駆動電圧で動作が可能である。そのため、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【００８０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３〜４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態１〜２で示した発光素子を有する。よって、駆動電圧の低減された発光素子を有するため、消費電極の低減された電子機器を提供することが可能である。
【００８１】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図９に示す。
【００８２】
図９（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたテレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８３】
図９（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたコンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、本実施の形態にかかるコンピュータは、持ち運ぶことも可能であり、持ち運んでいるときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する。
【００８４】
図９（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いた携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯しているときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する製品を提供することができる。
【００８５】
図９（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。本発明の発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたカメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯しているときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する製品を提供することができる。
【００８６】
図１４は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明の発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に本発明を用いても良い。
【００８７】
図１５は、車載用以外のオーディオに本発明の発光素子を用いた一例として携帯用デジタルプレーヤーを示している。図１５に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、図１４の表示部７０２及び図１５の表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００８８】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００８９】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１０を用いて説明する。
【００９０】
図１０は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１０に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子５０６により、電圧が印加されている。
【００９１】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、高輝度で長寿命のバックライトが得られるので、表示装置としての品質が向上する。また、本発明の発光装置は、面発光の発光装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９２】
また、本発明を適用した発光装置は高輝度の発光が可能であるため、自動車、自転車、船などのヘッドライトとして用いることが可能である。図１１は、本発明を適用した発光装置を自動車のヘッドライトとして用いた例である。図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のヘッドライト１０００の部分を拡大した断面図である。図１１（Ｂ）において、光源１０１１として本発明の発光装置が用いられている。光源１０１１から出た光は、反射板１０１２により反射され、外部へ取り出される。図１１（Ｂ）に示すように、複数の光源を用いることで、より高輝度の光を得ることができる。また、図１１（Ｃ）は、円筒形状に作製した本発明の発光装置を光源として用いた例である。光源１０２１からの発光は反射板１０２２により反射され、外部へ取り出される。
【００９３】
図１２は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１２に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。
【００９４】
図１３は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図９（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。
【００９５】
照明装置としては、図１１、図１２、図１３で例示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【実施例１】
【００９６】
本実施例では、本発明の発光素子に用いる発光材料について説明する。
【００９７】
Ｃｕ２ＳとＧａ２Ｓ３を、モル比で１：１となるように秤量し、メノー乳鉢を用いて撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、Ｎ２雰囲気下にした電気炉を使用し、１０００℃で４時間焼成して、ＣｕＧａＳ２を合成した。得られた発光材料は濃い茶色であった。２５４ｎｍの波長で励起したところ、青色の発光を確認することができた。
【実施例２】
【００９８】
本実施例では、本発明の発光素子に用いる発光材料について説明する。
【００９９】
母体材料としてのＺｎＳと、実施例１で得られたＣｕＧａＳ２とを、モル比で１：１となるように秤量し、メノー乳鉢を用いて撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、Ｎ２雰囲気下にした電気炉を使用し、１０００℃で４時間焼成した。得られた発光材料は濃い茶色であった。２５４ｎｍの波長で励起したところ、青色の発光を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の照明装置を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の電子機器を説明する図。
【図１５】本発明の電子機器を説明する図。
【符号の説明】
【０１０１】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第１の絶縁層
１０３ 発光層
１０４ 第２の絶縁層
１０５ 第２の電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料に関する。また、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬ素子ではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０００７】
このような無機ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子と比較して寿命が長いという長所を有しているものの、発光層では高電界で加速された電子を必要とするため、一般的には、発光素子に数百Ｖの電圧を印加する必要がある。例えば、近年フルカラーディスプレイに必要とされる高輝度の青色発光の無機ＥＬ素子が開発されたが、該青色発光の無機ＥＬ素子の駆動には、１００〜２００Ｖの駆動電圧が必要である（例えば、非特許文献１）。そのため、無機ＥＬ素子は消費電力が大きく、中小型サイズのディスプレイ、例えば、携帯電話等のディスプレイには採用することが難しかった。
【非特許文献１】ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、１９９９年、Ｖｏｌ．３８、ｐ．Ｌ１２９１−１２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題に鑑み、本発明は、新規発光材料を提供することを目的とする。また、低電圧駆動が可能な発光素子を提供することを課題とする。また、消費電力の低減された発光装置および電子機器を提供することを課題とする。また、低コストで作製可能な発光装置及び電子機器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一は、一対の電極間に三元化合物を含む発光層を有し、三元化合物は、ＣｕまたはＡｇのうちいずれか一の元素と、Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎのうちいずれか一の元素と、Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅのうちいずれか一の元素と、からなることを特徴とする発光素子である。
【００１０】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は、化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子である。
【００１１】
また、本発明の一は、一対の電極間に発光層を有し、発光層に接して化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む半導体層が設けられていることを特徴とする発光素子である。
【００１２】
また、上記構成において、発光層は硫化物、酸化物、または窒化物を含むことを特徴とする。
【００１３】
または、上記構成において、発光層は硫化亜鉛を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記構成において、発光層は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、のいずれか１種又は２種以上の元素を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、発光層は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか１種又は２種の元素を含むことを特徴とする。
【００１６】
または、上記構成において、発光層は、アクセプター準位を形成する不純物元素を含むことを特徴とする。
【００１７】
または、上記構成において、発光層は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子が形成されたパネルにＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００１９】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の発光素子は、低電圧駆動が可能である。
【００２１】
また、本発明の発光装置は、低電圧駆動が可能な発光素子を有しているため、消費電力を低減することができる。また、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、低コストで発光装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更しうることは当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図１を用いて説明する。
【００２４】
本実施の形態で示す発光素子は、基板１００の上に、第１の電極１０１と、第２の電極１０５と、第１の電極１０１に接する第１の絶縁層１０２と、第２の電極１０５に接する第２の絶縁層１０４と、第１の絶縁層１０２と第２の絶縁層１０４との間に形成された発光層１０３と、を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極１０１と、第２の電極１０５の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００２５】
基板１００は発光素子の支持体として用いられる。基板１００としては、例えば、ガラス、又はプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでも用いることができる。
【００２６】
また、第１の絶縁膜１０２と第２の絶縁膜１０４を構成する材料は、酸化物などの無機材料である。例えば、高い比誘電率を有するチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）や五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等を用いることができる。
【００２７】
第１の電極１０１及び第２の電極１０５としては、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。なお、面発光を得るためには、第１の電極１０１又は第２の電極１０５のいずれか一方又は両方を、透光性を有する電極とする必要がある。例えば、透光性を有する電極の材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリングにより成膜される。例えば、ＩＺＯは、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、ＩＷＺＯは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、金属電極を用いて透光性の電極とする場合、可視光の透過率の低い材料であっても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性の電極として用いることができる。金属電極としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、又は金属材料の窒化物、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等を用いることができる。なお、スパッタリング以外にも、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾル−ゲル法を用いて電極を作製することもできる。
【００２８】
発光層１０３は、カルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２（Ａ＝Ｃｕ又はＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ又はＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ又はＴｅ）を含む層である。このようなカルコパイライト化合物としては、例えば、ＣｕＡｌＳ２、ＣｕＡｌＳｅ２、ＣｕＡｌＴｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２、ＡｇＡｌＳ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２がある。
【００２９】
なお、発光層１０３は、無機ＥＬで用いられている母体材料に、カルコパイライト化合物ＡＢＣ２を含有したものを用いてもよい。この場合の母体材料としては、硫化物、酸化物又は窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００３０】
さらに、発光層１０３に、発光中心材料を含んでいてもよい。局在型発光の発光中心材料として、例えば、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等のうち、いずれか１種又は２種以上の元素を用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心材料として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることもできる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができ、第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００３１】
カルコパイライト化合物ＡＢＣ２の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００３２】
固相法は、カルコパイライト化合物を構成する元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。７００℃よりも温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、１５００℃よりも温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法による発光材料の合成は、比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００３３】
液相法（共沈法）は、カルコパイライト化合物を構成する元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う合成方法である。液相法による発光材料の合成は、発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、低い焼成温度でも反応を進めることができる。
【００３４】
ここでは、固相法を用いたカルコパイライト化合物の合成方法について説明する。まず、化合物Ａ２Ｃと化合物Ｂ２Ｃ３をモル比で１：１となるように秤量し、乳鉢で混合する。その後、電気炉で加熱して焼成を行う。焼成の際は、真空封管を行ってから焼成を行っても良く、また、カルコゲン元素を含むガスを流しながら焼成を行ってもよい。カルコゲン元素を含むガスとしては、硫化水素（Ｈ２Ｓ）等がある。なお、焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましく、粉末状態よりも、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００３５】
化合物Ａ２Ｃとしては、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、セレン化銅（Ｃｕ２Ｓｅ）、テルル化銅（Ｃｕ２Ｔｅ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）、セレン化銀（Ａｇ２Ｓｅ）、又はテルル化銀（Ａｇ２Ｔｅ）を用いることができる。化合物Ｂ２Ｃ３としては、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）、セレン化アルミニウム（Ａｌ２Ｓｅ３）、テルル化アルミニウム（Ａｌ２Ｔｅ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、セレン化ガリウム（Ｇａ２Ｓｅ３）、テルル化ガリウム（Ｇａ２Ｔｅ３）、硫化インジウム（Ｉｎ２Ｓ３）、セレン化インジウム（Ｉｎ２Ｓｅ３）、又はテルル化インジウム（Ｉｎ２Ｔｅ３）を用いることができる。
【００３６】
発光層１０３の形成方法としては、抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００３７】
このようにして形成された発光素子は、発光層に電気伝導性の高いカルコパイライト化合物を有し、低抵抗となっているため、低電圧駆動が可能な発光素子となる。
【００３８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に係る薄膜型発光素子について図２を用いて説明する。
【００３９】
本実施の形態で示す発光素子は、基板２００の上に、第１の電極２０１及び第２の電極２０４を有し、第１の電極２０１と第２の電極２０４の間にカルコパイライト化合物を含む半導体層２０２と、発光層２０３を有する素子構成である。本実施の形態で示す発光素子は、第１の電極２０１と、第２の電極２０４の間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【００４０】
基板２００と、第１の電極２０１と、第２の電極２０４としては、実施の形態１に記載した材料と同様のものを用いることができる。また、カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２としては、実施の形態１に記載したカルコパイライトと呼ばれる三元化合物ＡＢＣ２を含む層を用いることができる。
【００４１】
発光層２０３は、発光材料の薄膜であり、母体材料に発光中心材料が添加された発光材料を用いることができる。
【００４２】
母体材料としては、硫化物、酸化物、または窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【００４３】
発光材料に含まれる発光中心材料としては、例えば局在型発光の発光中心材料として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）等のいずれか１種又は２種以上を用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。一方、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素とで構成される。第１の不純物元素としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。なお、格子欠陥等がドナー準位を形成する場合があるため、必ずしも第１の不純物元素を必要としない。
【００４４】
発光材料の作製方法としては、固相法または液相法（共沈法）等の様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法や、これらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【００４５】
固相法は、母体材料と、含有させる元素又はその元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い、固相反応により合成を行う方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。７００℃よりも温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、１５００℃よりも温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法による発光材料の合成は、比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【００４６】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、含有させる元素又はその元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う合成方法である。液相法による発光材料の合成は、発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さいため、低い焼成温度でも反応を進めることができる。
【００４７】
発光材料を、固相法により合成する方法について説明する。すなわち、母体材料と、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料を構成する元素又はその元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱して焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、ドナー−アクセプター再結合型発光中心材料として、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。なお、粉末状態よりも、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【００４８】
また、固相反応を利用する場合では、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【００４９】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して、０．０１〜１０原子％であればよく、好ましくは０．０５〜５原子％の範囲である。
【００５０】
カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２、発光層２０３の形成方法としては、抵抗加熱蒸着や電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）等の真空蒸着法、スパッタリング法、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【００５１】
また、図示しないが、カルコパイライト化合物を含む半導体層２０２と第１の電極２０１、発光層２０３と第２の電極２０４の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層は電極と半導体層との界面の障壁を減らし、電極から半導体層へのキャリア注入を容易にする効果を有する。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【００５２】
本発明の発光素子は、ｐ型、ｎ型両伝導性を示すバイポーラ型であるカルコパイライト化合物を含む半導体層を電極と発光層の間に設けることにより、効率良くキャリアを発光層に輸送することが可能となり、低駆動電圧で動作可能な発光素子を得ることができる。また、低駆動電圧で発光可能なため、消費電力を低減された発光素子を得ることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について説明する。
【００５４】
本実施の形態では、発光装置の一態様として表示装置について、図３〜図７を参照して説明する。図６は表示装置の主要部を示す概略構成図である。
【００５５】
図３において、基板４１０には、第１の電極４１６と、その電極と交差する方向に伸びる第２の電極４１８が設けられている。少なくとも、第１の電極４１６と第２の電極４１８との交差部には、発光層が設けられ、実施の形態１または２で説明したものと同様な発光素子を形成している。図３の表示装置は、第１の電極４１６と第２の電極４１８を複数本配置して、画素となる発光素子をマトリクス状に配列させ、表示部４１４を形成している。この表示部４１４においては、第１の電極４１６と第２の電極４１８の電位を制御して個々の発光素子の発光及び非発光を制御して、動画及び静止画を表示することができる。
【００５６】
図３に示した表示装置は、基板４１０の一方向に延設される第１の電極４１６と、それと交差する第２の電極４１８のそれぞれに映像を表示する信号を印加して発光素子の発光及び非発光を選択する。すなわち、画素の駆動は、もっぱら外部回路から与えられる信号で行う単純マトリクス型の表示装置である。このような表示装置は、構成が簡単であるので、大面積化をしても容易に製造をすることができる。
【００５７】
なお、対向基板４１２は必要に応じて設ければ良く、表示部４１４の位置に合わせて設けることで保護部材とすることもできる。また、保護部材は、板状の硬材としなくても、樹脂フィルム若しくは樹脂材料を塗布して代用することもできる。第１の電極４１６及び第２の電極４１８は基板４１０の端部に引き出され、外部回路と接続する端子を形成している。すなわち第１の電極４１６及び第２の電極４１８は基板４１０の端部でフレキシブル配線基板４２０、４２２と接続しており、フレキシブル配線基板を介して外部回路と接続している。外部回路としては、映像信号を制御するコントローラ回路の他、電源回路、チューナ回路などが含まれる。
【００５８】
図４は、図３に示した表示部４１４の構成を示す部分拡大図を示す。基板４１０に形成された第１の電極４１６の側端部には隔壁層４２４が形成されている。そして、少なくとも第１の電極４１６上にはＥＬ層４２６が形成されている。ここで、ＥＬ層４２６は、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第１の絶縁層と第２の絶縁層の間に形成された実施の形態１に示した発光層を含む。または、ＥＬ層４２６を、実施の形態２に示した半導体層上に発光層を設けた構成としても良い。第２の電極４１８は、ＥＬ層４２６上に設けられている。第２の電極４１８は、隔壁層４２４上に、第１の電極４１６と交差するように形成されている。隔壁層４２４は、第１の電極４１６と第２の電極４１８の間で短絡が起こらないように絶縁材料で形成されている。隔壁層４２４が第１の電極４１６の端部を覆う部位では、段差が急峻とならないように隔壁層４２４の側端部に勾配を持たせ、所謂テーパー形状としている。隔壁層４２４をこのような形状とすることで、ＥＬ層４２６や第２の電極４１８の被覆性が向上し、ひび割れや断裂などの不良を無くすことができる。
【００５９】
図５は、図３に示した表示部４１４の平面図であり、第１の電極４１６、第２の電極４１８、隔壁層４２４、ＥＬ層４２６の配置を示している。補助電極４２８は第２の電極４１８をインジウム錫酸化物、酸化亜鉛などの光透過性を有する酸化物の導電膜で形成する場合に、抵抗損失を低減するために設けると好ましいものである。この場合、補助電極４２８はチタン、タングステン、クロム、タンタルなどの高融点金属、若しくは高融点金属とアルミニウム、銀などの低抵抗金属とを組み合わせて形成すると良い。
【００６０】
図５において、Ａ−Ｂ線及びＣ−Ｄ線に沿った断面図を図６（Ａ）（Ｂ）にそれぞれ示す。第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部にＥＬ層４２６が形成された発光素子が形成されている。図６（Ｂ）で示す補助電極４２８は隔壁層４２４上にあって、第２の電極４１８と接触するように設けられている。補助電極４２８を隔壁層４２４上に設けることにより、第１の電極４１６と第２の電極４１８の交差部に形成される発光素子を遮光することがないので、発光した光を有効に利用することができる。また、補助電極４２８が第１の電極４１６と短絡してしまうことを防ぐことができる。
【００６１】
図６では、対向基板４１２に色変換層４３０を配設した一例を示している。色変換層４３０は、ＥＬ層４２６で発光した光を波長変換して発光色を異ならせるためのものである。この場合、ＥＬ層４２６で発光する光は、エネルギーの高い青色の光若しくは紫外光であることが好ましい。色変換層４３０として、赤色、緑色、青色に変換するものをそれぞれ配列させれば、ＲＧＢカラー表示を行う表示装置とすることができる。また、色変換層４３０を着色層（カラーフィルタ）に置き換えることもできる。その場合は、ＥＬ層４２６は白色発光するように構成すれば良い。充填材４３２は基板４１０と対向基板４１２を固定するものであり適宜設ければ良い。
【００６２】
上記において、第１の電極４１６としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用い、第２の電極４１８として酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等の透光性材料を用いれば、対向基板４１２側に表示部４１４が形成される表示装置とすることができる。この場合、第１の電極４１６の表面に薄い酸化膜を形成しておくとバリア層が形成され、キャリアブロッキング効果により発光効率を高めることができる。第１の電極４１６として酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化タングステンと酸化亜鉛を含む酸化インジウム（ＩＷＺＯ）等の透光性材料を用い、第２の電極４１８としてアルミニウム、チタン、タンタルなどを用いれば、基板４１０側に表示部４１４が形成される表示装置とすることができる。また、第１の電極４１６と第２の電極４１８を共に透光性を有する電極で形成すれば、両面表示型の表示装置とすることができる。
【００６３】
また、表示部４１４の他の構成を図７に示す。図７の構造は、第１の電極９５２の側端部が絶縁層９５３で覆われている。そして、絶縁層９５３上には隔壁層９５４が設けられている。隔壁層９５４の側壁は、基板９５１面に近くなるに伴って、一方の側壁と対向する他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層９５４の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接する辺）の方が上辺（絶縁層９５３の面方向と同様の方向を向き、絶縁層９５３と接しない辺）よりも短い。このように、隔壁層９５４を設けることで、ＥＬ層９５５及び第２の電極９５６を、隔壁層９５４を使って自己整合的に形成することができる。
【００６４】
本実施例の表示装置は低電圧で発光素子が発光するので、昇圧回路などが不要となり、装置の構成を簡略化することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【００６６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明する。本実施の形態では、画素部に本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置について図８を用いて説明する。なお、図８（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）をＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’で切断した断面図である。図８において、点線で示された６０１はソース側駆動回路、６０２は画素部、６０３はゲート側駆動回路である。また、６０４は封止基板、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
【００６８】
なお、図８（Ｂ）の引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【００６９】
次に、断面構造について図８（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と、画素部６０２中の一つの画素が示されている。
【００７０】
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。スタガ型のＴＦＴでもよいし、逆スタガ型のＴＦＴでもよい。また、ＴＦＴに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、半導体材料についても特に限定されず、無機化合物を用いてもよいし、有機化合物を用いてもよい。
【００７１】
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と、電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆って絶縁膜６１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより絶縁膜６１４を形成する。
【００７２】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁膜６１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁膜６１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁膜６１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁膜６１４として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
【００７３】
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、ＥＬ層６１６は、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、第１の絶縁層と第２の絶縁層の間に形成された実施の形態１に示した発光層を含む。または、ＥＬ層６１６を、実施の形態２に示した半導体層上に発光層を設けた構成としても良い。第１の電極６１３および第２の電極６１７の少なくとも一方は透光性を有しており、ＥＬ層６１６からの発光を外部へ取り出すことが可能である。
【００７４】
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。具体的には、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、または原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いることができる。また、インクジェット法、スピンコート法等を用いることができる。また、各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【００７５】
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材６０５で充填される場合もある。
【００７６】
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール材及び充填材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルフィルム、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【００７７】
以上のようにして、本発明を適用して作製した発光素子を有する発光装置を得ることができる。
【００７８】
本実施の形態で示す発光装置は、実施の形態１〜２で示した発光素子を有し、低駆動電圧で動作が可能である。そのため、消費電力を低減された発光装置を得ることができる。
【００７９】
また、本実施の形態で示す発光装置は、高耐電圧の駆動回路が不要であるため、発光装置の作製コストを低減することができる。また、発光装置の軽量化、駆動回路部分の小型化が可能である。
【００８０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３〜４に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態１〜２で示した発光素子を有する。よって、駆動電圧の低減された発光素子を有するため、消費電極の低減された電子機器を提供することが可能である。
【００８１】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図９に示す。
【００８２】
図９（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９１０３も同様の特徴を有するため、このテレビ装置は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたテレビ装置において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、筐体９１０１や支持台９１０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るテレビ装置は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、住環境に適合した製品を提供することができる。
【００８３】
図９（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングマウス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９２０３も同様の特徴を有するため、このコンピュータは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたコンピュータにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９２０１や筐体９２０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るコンピュータは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、環境に適合した製品を提供することができる。また、本実施の形態にかかるコンピュータは、持ち運ぶことも可能であり、持ち運んでいるときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する。
【００８４】
図９（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低いという特徴を有している。また、外部からの衝撃等による短絡を防止することも可能である。本発明の発光素子で構成される表示部９４０３も同様の特徴を有するため、この携帯電話は画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いた携帯電話において、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９４０１や筐体９４０２の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係る携帯電話は、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯しているときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する製品を提供することができる。
【００８５】
図９（Ｄ）はカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１〜２で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低く、外部からの衝撃等による短絡を防止することができるという特徴を有している。本発明の発光素子で構成される表示部９５０２も同様の特徴を有するため、このカメラは画質の劣化が少なく、低消費電力化が図られている。このような特徴により、本発明の発光素子を用いたカメラにおいて、劣化補償機能や電源回路を大幅に削減、若しくは縮小することができるので、本体９５０１の小型軽量化を図ることが可能である。本実施の形態に係るカメラは、低消費電力、高画質及び小型軽量化が図られているので、携帯に適した製品を提供することができる。また、携帯しているときの外部からの衝撃にも強い表示部を有する製品を提供することができる。
【００８６】
図１４は音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７０２はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明の発光素子を用いることにより、車両用電源（１２〜４２Ｖ）を使って、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に本発明を用いても良い。
【００８７】
図１５は、車載用以外のオーディオに本発明の発光素子を用いた一例として携帯用デジタルプレーヤーを示している。図１５に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態３の発光装置（パッシブ型）又は実施の形態４の発光装置（アクティブ型）で実現することができる。また、この表示部７１１はセグメント方式の発光装置で形成しても良い。いずれにしても、本発明に係る発光素子を用いることにより、二次電池（ニッケル−水素電池など）を使っても表示が可能であり、低消費電力化を図りつつ、寿命が長く明るい表示部を構成することができる。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、図１４の表示部７０２及び図１５の表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【００８８】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電子機器を作製することが可能となる。
【００８９】
また、本発明を適用した発光装置は、発光効率の高い発光素子を有しており、照明装置として用いることもできる。本発明を適用した発光素子を照明装置として用いる一態様を、図１０を用いて説明する。
【００９０】
図１０は、本発明を適用した発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図１０に示した液晶表示装置は、筐体５０１、液晶層５０２、バックライト５０３、筐体５０４を有し、液晶層５０２は、ドライバＩＣ５０５と接続されている。また、バックライト５０３は、本発明の発光装置が用いられており、端子５０６により、電圧が印加されている。
【００９１】
本発明の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、高輝度で長寿命のバックライトが得られるので、表示装置としての品質が向上する。また、本発明の発光装置は、面発光の発光装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、発光素子は薄型で低消費電力であるため、表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
【００９２】
また、本発明を適用した発光装置は高輝度の発光が可能であるため、自動車、自転車、船などのヘッドライトとして用いることが可能である。図１１は、本発明を適用した発光装置を自動車のヘッドライトとして用いた例である。図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のヘッドライト１０００の部分を拡大した断面図である。図１１（Ｂ）において、光源１０１１として本発明の発光装置が用いられている。光源１０１１から出た光は、反射板１０１２により反射され、外部へ取り出される。図１１（Ｂ）に示すように、複数の光源を用いることで、より高輝度の光を得ることができる。また、図１１（Ｃ）は、円筒形状に作製した本発明の発光装置を光源として用いた例である。光源１０２１からの発光は反射板１０２２により反射され、外部へ取り出される。
【００９３】
図１２は、本発明を適用した発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図１２に示す電気スタンドは、筐体２００１と、光源２００２を有し、光源２００２として、本発明の発光装置が用いられている。本発明の発光装置は、高輝度の発光が可能であるため、細かい作業をする場合など、手元を明るく照らすことが可能である。
【００９４】
図１３は、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた例である。本発明の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の発光装置は、薄型で低消費電力であるため、薄型化、低消費電力化の照明装置として用いることが可能となる。このように、本発明を適用した発光装置を、室内の照明装置３００１として用いた部屋に、図９（Ａ）で説明したような、本発明に係るテレビ装置３００２を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。
【００９５】
照明装置としては、図１１、図１２、図１３で例示したものに限られず、住宅や公共施設の照明をはじめ、様々な形態の照明装置として応用することができる。このような場合において、本発明に係る照明装置は、発光媒体が薄膜状であるので、デザインの自由度が高いので、様々な意匠を凝らした商品を市場に提供することができる。
【実施例１】
【００９６】
本実施例では、本発明の発光素子に用いる発光材料について説明する。
【００９７】
Ｃｕ２ＳとＧａ２Ｓ３を、モル比で１：１となるように秤量し、メノー乳鉢を用いて撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、Ｎ２雰囲気下にした電気炉を使用し、１０００℃で４時間焼成して、ＣｕＧａＳ２を合成した。得られた発光材料は濃い茶色であった。２５４ｎｍの波長で励起したところ、青色の発光を確認することができた。
【実施例２】
【００９８】
本実施例では、本発明の発光素子に用いる発光材料について説明する。
【００９９】
母体材料としてのＺｎＳと、実施例１で得られたＣｕＧａＳ２とを、モル比で１：１となるように秤量し、メノー乳鉢を用いて撹拌混合した。次に、その混合物をアルミナの坩堝に入れ、Ｎ２雰囲気下にした電気炉を使用し、１０００℃で４時間焼成した。得られた発光材料は濃い茶色であった。２５４ｎｍの波長で励起したところ、青色の発光を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の発光装置を説明する図。
【図８】本発明の発光装置を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【図１０】本発明の照明装置を説明する図。
【図１１】本発明の照明装置を説明する図。
【図１２】本発明の照明装置を説明する図。
【図１３】本発明の照明装置を説明する図。
【図１４】本発明の電子機器を説明する図。
【図１５】本発明の電子機器を説明する図。
【符号の説明】
【０１０１】
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 第１の絶縁層
１０３ 発光層
１０４ 第２の絶縁層
１０５ 第２の電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、三元化合物を含み、
前記三元化合物は、
ＣｕまたはＡｇのうちいずれか一の元素と、
Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎのうちいずれか一の元素と、
Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅのうちいずれか一の元素と、からなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層に接して化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む半導体層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光層は硫化物、酸化物、または窒化物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光層は硫化亜鉛を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、のいずれか１種又は２種以上の元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記発光層は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか１種又は２種の元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、アクセプター準位を形成する不純物元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１１】
表示部を有し、
前記表示部は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、三元化合物を含み、
前記三元化合物は、
ＣｕまたはＡｇのうちいずれか一の元素と、
Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎのうちいずれか一の元素と、
Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅのうちいずれか一の元素と、からなることを特徴とする発光素子。
【請求項２】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は、化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層に接して化合物ＡＢＣ２（但し、Ａ＝Ｃｕ、またはＡｇ、Ｂ＝Ａｌ、Ｇａ、またはＩｎ、Ｃ＝Ｓ、Ｓｅ、またはＴｅ）を含む半導体層が設けられていることを特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光層は硫化物、酸化物、または窒化物を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光層は硫化亜鉛を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、のいずれか１種又は２種以上の元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項７】
請求項６において、
前記発光層は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）のいずれか１種又は２種の元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項８】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、アクセプター準位を形成する不純物元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項９】
請求項４または請求項５において、
前記発光層は、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含むことを特徴とする発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。
【請求項１１】
表示部を有し、
前記表示部は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２６５９７４（Ｐ２００７−２６５９７４Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４３６９０（Ｐ２００７−４３６９０）
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２３日（２００７．２．２３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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