発光素子およびその製造方法、ならびに発光パネルおよび発光装置
【課題】素子寿命や製造コストの点で有機ＥＬ素子よりも有利であり、かつ有機ＥＬ素子と同様に構造が単純で、軽量化や薄型化に向いた新たな発光素子およびその製造方法、ならびにそのような発光素子を備えた発光パネルおよび発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子１は、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に備えている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素を添加して構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。
【解決手段】発光素子１は、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に備えている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素を添加して構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発光素子およびその製造方法、ならびにそのような発光素子を備えた発光パネルおよび発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、フラットパネルディスプレイの主流は液晶である。しかし、液晶は自発光型ではないので、液晶ディスプレイでは、光源（バックライト）や、偏光板、カラーフィルタなどの多くの部品が必要となり、構造が複雑化せざるを得ない。そこで、近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイが実用化されている（特許文献１参照）。有機ＥＬディスプレイでは、自発光型の有機ＥＬ素子が用いられている。そのため、光源や偏光板、カラーフィルタなどが必要ないので、構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０５２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機ＥＬ素子は、水分や酸素の僅かな混入によって劣化する。そのため、素子寿命が短いという問題があった。また、製造工程において、水分や酸素が混入するのを防止するために、各発光色に対応した有機ＥＬ素子を真空中で別個に形成するという特殊なプロセスが必要であり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子寿命や製造コストの点で有機ＥＬ素子よりも有利であり、かつ有機ＥＬ素子と同様に構造が単純で、軽量化や薄型化に向いた新たな発光素子およびその製造方法、ならびにそのような発光素子を備えた発光パネルおよび発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の発光素子は、基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備えたものである。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである。
【０００７】
本発明の第１の発光パネルは、２次元配置された複数の発光素子を備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第１の発光素子と同一の構成要素を有している。本発明の第１の発光装置は、２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、発光素子を駆動する駆動回路部とを備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第１の発光素子と同一の構成要素を有している。
【０００８】
本発明の発光素子の製造方法は、基板の上に、蒸着法またはミストＣＶＤ法を用いて、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を形成する工程を含むものである。ここで、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである。
【０００９】
本発明の第１の発光素子、第１の発光パネルおよび第１の発光装置、ならびに発光素子の製造方法では、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層が、上で示した導電性酸化物に、上で示した希土類元素を添加して構成されている。ここで、導電性酸化物は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、しかも素子の経時的な劣化がほとんどない。また、発光機構として、有機ＥＬ素子と同様の単純な積層構造が用いられている。
【００１０】
本発明の第２の発光素子は、基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備えたものである。基板は、ｐｎ接合層側またはｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有している。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである。
【００１１】
本発明の第２の発光パネルは、２次元配置された複数の発光素子を備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第２の発光素子と同一の構成要素を有している。本発明の第２の発光装置は、２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、発光素子を駆動する駆動回路部とを備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第２の発光素子と同一の構成要素を有している。
【００１２】
本発明の第２の発光素子、第２の発光パネルおよび第２の発光装置では、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層は、グラファイトシートを介して基板上に形成されている。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層が、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されている。ここで、酸化亜鉛は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、しかも素子の経時的な劣化がほとんどない。また、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の材料および、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の下地として、六方晶系の材料が用いられているので、グラファイトシート上に酸化亜鉛の層を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。さらに、発光機構として、有機ＥＬ素子と同様の単純な積層構造が用いられており、積層構造の成長条件、または積層構造にドープする材料を変えることにより、例えば、赤色、緑色または青色などの光を発生させることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の発光素子、第１の発光パネルおよび第１の発光装置、ならびに発光素子の製造方法によれば、導電性酸化物に希土類元素を添加したものを、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層の材料として用いるようにした。これにより、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【００１４】
本発明の第２の発光素子、第２の発光パネルおよび第２の発光装置によれば、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まない材料を、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層の材料として用いるようにした。これにより、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図２】図１の発光素子の一変形例の断面図である。
【図３】図１の発光素子の他の変形例の断面図である。
【図４】図２の発光素子の他の変形例の断面図である。
【図５】図１の発光素子の発光特性の一例を表した特性図である。
【図６】図１の発光素子の透過率の一例を表した特性図である。
【図７】図１の発光素子の吸収係数の一例を表した特性図である。
【図８】図１の発光素子の抵抗率の一例を表した特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図１０】図９の発光素子の一変形例の断面図である。
【図１１】図１の発光素子の一適用例に係る表示装置の上面図である。
【図１２】図１１の画素の断面図である。
【図１３】図１１の画素の一変形例の断面図である。
【図１４】図１１の画素の他の変形例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（希土類元素を含む導電性酸化物で構成された発光素子）
２．第１の実施の形態の変形例
３．第１の実施の形態の実施例
４．第２の実施の形態（希土類元素を含まない導電性酸化物で構成された発光素子）
５．第２の実施の形態の変形例
６．適用例（実施の形態の発光素子を複数備えた表示装置）
７．適用例の変形例
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子１の断面構成の一例を表したものである。この発光素子１は、表示装置の画素や、バックライト、照明装置などに好適に用いられるものである。この発光素子１は、例えば、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に積層して構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。
【００１８】
第１導電層１２および第２導電層１３のいずれか一方が本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当する。第１導電層１２および第２導電層１３のうち本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当しない方が本発明の「ｎ型導電層」の一具体例に相当する。また、互いに接合された第１導電層１２および第２導電層１３が本発明の「ｐｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００１９】
基板１０は、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を形成する際の高温（例えば数百度程度）に耐え得る耐熱性を有しており、例えば、ガラス基板、石英ガラス基板、シリコン（Ｓｉ）基板などにより構成されている。発光素子１が基板１０側から光を射出するタイプ（ボトムエミッション型）である場合には、基板１０は、発光した光（発光光）に対して透明な材料によって構成されていることが好ましい。発光素子１が基板１０とは反対側から光を射出するタイプ（トップエミッション型）である場合には、基板１０は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射したり吸収したりする材料によって構成されていてもよい。基板１０は、絶縁性であってもよいし、導電性であってもよい。
【００２０】
電極層１１，１４は、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）に電圧を印加するためのものである。電極層１１，１４は、導電性材料、例えば、金属や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；スズ添加酸化インジウム）、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタンなどの透明導電膜によって構成されている。発光素子１がボトムエミッション型である場合には、電極層１１は、発光光に対して透明な材料（例えば、上で例示した透明導電膜）によって構成されていることが好ましい。このとき、電極１４は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射する材料（例えば金属）によって構成されていてもよい。一方、発光素子１がトップエミッション型である場合には、電極１４は、発光光に対して透明な材料（例えば、上で例示した透明導電膜）によって構成されていることが好ましい。このとき、電極層１１は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射する材料（例えば金属）によって構成されていてもよい。
【００２１】
第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。第１導電層１２および第２導電層１３のうち、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成された層以外の層は、希土類の添加されていない導電性酸化物によって構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は、互いに異なる導電型となっている。例えば、第１導電層１２がｎ型の導電型となっており、第２導電層１３がｐ型の導電型となっている。また、例えば、第１導電層１２がｐ型の導電型となっており、第２導電層１３がｎ型の導電型となっている。
【００２２】
導電性酸化物の導電性は、例えば、ｐ型不純物やｎ型不純物をドープすることにより付与することが可能である。ｐ型不純物としては、例えば、母材がIV族元素である場合には、III属元素が挙げられる。ｎ型不純物としては、例えば、母材がIV族元素である場合には、V属元素が挙げられる。なお、酸化物の材料によってはｎ型不純物になりやすい性質を有しているものがある。そのような材料に対しては、不純物のドーピングは不要である。
【００２３】
導電性酸化物としては、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、スズ添加酸化インジウムなどが挙げられる。なお、導電性酸化物として、ドーピングにより導電性を発現する酸化物、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、Ｇａ2Ｏ3などが用いられてもよい。希土類元素としては、例えば、テルビウム（Ｔｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）またはガドリニウム（Ｇｄ）などが挙げられる。希土類元素の種類に応じて発光色が異なる。母材によっても発光波長は変化するので一概には言えないが、例えば、Ｔｅの場合には緑色帯の波長で発光が生じ、Ｅｕの場合には赤色帯の波長で発光が生じ、Ｃｅの場合には青色帯の波長で発光が生じ、Ｇｄの場合には紫外帯の波長で発光が生じる。
【００２４】
第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップは、発光波長に相当するエネルギーよりも大きくなっていることが必要である。例えば、発光波長が紫外から赤外の範囲内にある場合には、導電性酸化物のバンドギャップが、３〜４ｅＶ程度あることが好ましい。
【００２５】
この発光素子１は、例えば次のようにして製造することができる。なお、以下では、電極層１１，１４を、スズ添加酸化インジウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタンなどの透明導電膜で形成する場合について説明する。
【００２６】
まず、基板１０上に、例えば、蒸着法を用いて、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを積層する。蒸着方法としては、例えば、酸素ガス中で金属を蒸着することにより導電性酸化物を成膜したり、導電性酸化物自体を蒸着することにより導電性酸化物を成膜したりする方法を採ることが可能である。このとき、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄからなる積層体は、例えば、基板１０の上面全体に形成されている。なお、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄは、この後の工程を経ることにより、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４になるものであり、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４となる前段階のものであることを意味している。
【００２７】
次に、電極層１４上に、所定の開口を有するレジスト層（図示せず）を形成したのち、例えば、ドライエッチング法を用いて、レジスト層をマスクとして、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを選択的にエッチングする。その結果、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４からなる積層体が形成される。このようにして、発光素子１が製造される。
【００２８】
なお、上記の製造工程において、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄの中で１つまたは複数の層を、ミストＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成してもよい。ここで、ミストＣＶＤ法とは、以下に例示したような方法のことを指す。まず、成膜しようとする材料の構成元素を含む化合物水溶液と、成膜用の基板を大気圧下のチャンバ内に載置する。次に、基板を所定の温度にまで加熱した上で、化合物水溶液に超音波を印加することにより、成膜しようとする材料の構成元素を含む霧状の微粒子（ミスト）を形成すると共に、チャンバ内に母ガスを供給し、ミストをガス流に乗せて基板上に輸送する。その結果、ミストが基板表面と化学反応し、基板表面上に、所望の膜が形成される。このミストＣＶＤ法は、大気圧下、かつ低温で成膜することが可能であることから、簡易、安価かつ安全な成膜方法と言える。
【００２９】
また、上記の製造工程において、蒸着法の代わりに、ミストＣＶＤ法を用いて、基板１０上に、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを積層してもよい。このとき、これらの層の中で１つまたは複数の層を、蒸着法を用いて形成してもよい。
【００３０】
なお、電極層１１または電極層１４を金属で形成する場合には、金属で形成する層については、蒸着法またはスパッタ法を用いて成膜すればよい。
【００３１】
次に、本実施の形態の発光素子１の作用および効果について説明する。
【００３２】
本実施の形態では、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）の少なくとも一方が、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されている。さらに、ｐｎ接合層のうち、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成された層以外の層は、希土類の添加されていない導電性酸化物によって構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。
【００３３】
ここで、導電性酸化物は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、例えば、水蒸気を用いた大気プロセスを用いて成膜することが可能である。また、真空装置を用いる場合であっても、有機ＥＬ素子の製造に際して用いられるような特殊な真空装置を用いる必要がないので、真空装置の操作や保守が簡単である。また、導電性酸化物が水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有していることから、素子の経時的な劣化がほとんどない。
【００３４】
以上のことから、本実施の形態では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、発光機構として単純な積層構造が用いられており、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であることから、発光素子１は軽量化や薄型化に向いている。また、本実施の形態では、上記した蒸着法やミストＣＶＤ法を用いて発光素子１を製造することが可能であることから、発光素子１を安価に提供することが可能である。
【００３５】
＜変形例＞
上記実施の形態では、第１導電層１２および第２導電層１３が互いに接していたが、例えば、図２に示したように、これらの間に、発光層１５が設けられていてもよい。この場合には、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が、酸化物に希土類元素を添加して構成されている。ここで、発光層１５は、ノンドープ（またはアンドープ）の酸化物（希土類添加の酸化物）によって構成されている。第１導電層１２および発光層１５は互いに接しており、かつ第２導電層１３および発光層１５が互いに接している。従って、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５は、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００３６】
なお、発光層１５が本発明の「ｉ型導電層」の一具体例に相当する。また、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５が本発明の「ｐｉｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００３７】
第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップは、上記実施の形態と同様、発光波長に相当するエネルギーよりも大きくなっていることが必要である。例えば、発光波長が紫外から赤外の範囲内にある場合には、導電性酸化物のバンドギャップが、３〜４ｅＶ程度あることが好ましい。
【００３８】
発光層１５のバンドギャップが、第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップよりも小さくなっている方が好ましい。このように、ｐｉｎ接合層がダブルへテロ構造となっている場合には、電子および正孔の閉じ込め性を良くすることができ、発光効率を高くすることができる。バンドギャップを狭くするためには、例えば、バンドギャップが狭くなるような材料を添加すればよい。なお、発光層１５のバンドギャップが、第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップと等しいか、またはほとんど等しくなっていてもよい。
【００３９】
また、上記第１の実施の形態およびその変形例では、電極層１１が基板１０の表面に直接形成されていたが、何らかの層を介して基板上に形成されていてもよい。例えば、図３、図４に示したように、基板１０と電極層１１との間に、下地層１６が設けられていてもよい。下地層１６は、例えば、グラファイトシート、シリコン薄膜によって構成されている。グラファイトシートは六方晶系であるので、例えば酸化亜鉛などの六方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、グラファイトシート上に、酸化亜鉛などの六方晶系の材料を含む積層体（電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４など）を形成した場合に、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。また、シリコン薄膜は、正方晶系であるので、例えば酸化スズなどの正方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、シリコン薄膜上に、酸化スズなどの正方晶系の材料を含む積層体（電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４など）を形成した場合に、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。なお、シリコン薄膜は、例えば、シリコン基板の表面全体に所定のエネルギーで水素イオンを注入してシリコン基板内に水素濃度の高い剥離層を形成したのち、剥離層の上に形成されたシリコン薄膜を、剥離層を利用してシリコン基板から剥離することにより形成可能である。このように、基板１０上に下地層１６を設けた場合には、電極層１１などの材料に依らず、表示装置１を容易に大面積化することが可能である。例えば、まず、大面積のガラス基板や石英ガラス基板を基板１０として用意し、基板１０の表面に、例えば、多数のグラファイトシートまたはシリコン薄膜を敷きつめて下地層１６を形成する。続いて、その上に、下地層１６の材料と同一の結晶構造を有する材料を含む電極層１１などを積層する。このようにすれば、電極層１１などの材料に依らず、表示装置１を容易に大面積化することができる。
【００４０】
なお、基板１０がシリコン基板であり、かつ、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４が、正方晶系の材料（例えば酸化スズ）を含んで構成されている場合には、上記のような下地層１６は不要である。シリコン基板は、正方晶系の材料によって構成されており、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を、少ない結晶欠陥で形成することができるからである。従って、この場合においても、シリコン基板上に、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４などを形成したときに、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。
【００４１】
＜実施例＞
以下に、上記実施の形態の発光素子１の実施例について説明する。
【００４２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、石英ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その表面に３２５ｎｍ、８ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザのレーザ光を照射したときに得られたフォトルミネッセンスのスペクトルである。図５（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合のスペクトルを、図５（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合のスペクトルをそれぞれ示したものである。このとき、基板１０の温度を５００℃、基板１０の厚さを５００μｍ、酸素ガス中でのアニール温度を６００℃、７００℃または８００℃として、スペクトルを計測した。励起光の波長が３２５ｎｍとなっているのは、ＳｎＯ2のバンドギャップ（約３．３ｅＶ）よりも大きなエネルギーに相当する波長の光をＳｎＯ2に照射し、ＳｎＯ2からのエネルギー移動によりＴｂ3+を間接的に励起させるためである。
【００４３】
図５（Ａ）から、酸素ガス中でアニールを行った場合には、アニール温度が７００℃以上となっているときに、５４５ｎｍの緑色の発光が得られることがわかった。図５（Ｂ）からは、アルゴンガス中でアニールを行った場合には、全てのサンプルにおいて、５４５ｎｍの緑色の発光が得られるものの、発光光にはそれ以外の波長成分もかなりの割合で含まれていることがわかった。なお、このような発光特性が得られた理由については、後述する。
【００４４】
図６（Ａ），（Ｂ）は、ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その層の光透過率を、紫外可視分光光度計を用いて測定することにより得られた結果を示したものである。図６（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合の結果を、図６（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果をそれぞれ示したものである。
【００４５】
図６（Ａ）から、酸素ガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約４００ｎｍと大きいことがわかった。一方、酸素ガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約３００ｎｍ前後と小さいことがわかった。また、７００℃、８００℃のサンプルにおける透過率が、６００℃のサンプルにおける透過率よりも良くなっていることもわかった。これは、６００℃のサンプルでは、アニール工程において、酸化が十分に行われず、可視光域では透明であるＳｎＯ2が十分に形成されていなかったと考えられる。
【００４６】
図６（Ｂ）から、アルゴンガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約４００ｎｍと大きいことがわかった。一方、アルゴンガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約３００ｎｍ付近と小さいことがわかった。また、７００℃、８００℃のサンプルにおける透過率は、酸素ガス中でアニールを行った場合と同様、６００℃のサンプルにおける透過率よりも良くなっていることがわかった。
【００４７】
図７（Ａ），（Ｂ）は、図６（Ａ），（Ｂ）の光透過率から導出した吸収係数を示したものである。図７（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合の結果を、図７（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果をそれぞれ示したものである。
【００４８】
図７（Ａ）から、酸素ガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約２．４５ｅＶであり、Ｔｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギー（約２．６０ｅＶ）よりも低くなっていることがわかった。従って、図５（Ａ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われなかったと考えられる。一方、酸素ガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約３．３ｅＶ、約３．５ｅＶであり、Ｔｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギーよりも高くなっていることがわかった。従って、図５（Ａ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われ、緑色で発光したものと考えられる。
【００４９】
図７（Ｂ）から、アルゴンガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約２．７ｅＶであり、アルゴンガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約３．３ｅＶであった。つまり、アルゴンガス中でアニールを行った場合には、全てのサンプルにおいて、バンドギャップがＴｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギーよりも高くなっていることがわかった。従って、図５（Ｂ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われ、緑色で発光したものと考えられる。
【００５０】
以上のことから、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にした場合には、ＳｎＯ2にＴｂを添加した層から５４５ｎｍの緑色光を得ることができることがわかった。また、アニール温度を７００℃にして、酸素ガス中でアニールを行った場合には、ＳｎＯ2にＴｂを添加した層から５４５ｎｍの緑色光を高強度で得ることができることがわかった。
【００５１】
図８は、ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その層の抵抗率の測定結果を示したものである。図８はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中またはアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果を示したものである。図８から、抵抗率がアニール温度およびアニールガスによって異なっているが、６００℃〜８００℃であれば、０．１Ωｃｍ未満と、十分に小さいことがわかった。
【００５２】
以上のことから、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にした場合には、透過率、干渉縞および抵抗率の点で、良好な特性が得られることがわかった。従って、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にすることにより、良質なデバイスを得ることができることがわかった。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子２の断面構成の一例を表したものである。この発光素子２は、表示装置の画素や、バックライト、照明装置などに好適に用いられるものである。この発光素子２は、例えば、基板４０上に、グラファイト層４１、電極層１１、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および電極層１４を基板４０側から順に積層して構成されている。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。
【００５４】
第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３のいずれか一方が本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当する。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３のうち本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当しない方が本発明の「ｎ型導電層」の一具体例に相当する。また、互いに接合された第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３が本発明の「ｐｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００５５】
グラファイト層４１は、電極層１１に接しており、電極層１１、第１導電層４１、第２導電層４２および電極層１４を結晶成長させる際の下地（成長基板）としての役割を有している。グラファイト層４１は、例えば、グラファイトシートによって構成されている。グラファイトシートは六方晶系であるので、例えばＺｎＯなどの六方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。また、現在、大面積（数十ｃｍ角）のグラファイトシートが市販されており、大面積での単結晶成長が可能である。
【００５６】
第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は、ＺｎＯを主に含んで構成されたものである。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は、互いに異なる導電型となっている。例えば、第１導電ＺｎＯ層４２がｎ型の導電型となっており、第２導電導電ＺｎＯ層４３がｐ型の導電型となっている。また、例えば、第１導電ＺｎＯ層４２がｐ型の導電型となっており、第２導電導電ＺｎＯ層４３がｎ型の導電型となっている。
【００５７】
ＺｎＯの導電性は、例えば、ｐ型不純物やｎ型不純物をドープすることにより付与することが可能である。ｐ型不純物としては、例えば、窒素（Ｎ）などのV属元素が挙げられる。ｎ型不純物としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）などのIII属元素が挙げられる。ＺｎＯの発光色は、成長条件、またはドープする材料を変えることにより調整することが可能である。例えば、成長条件を適宜、設定することにより、ＺｎＯから赤色や緑色の光を発生させることが可能である。また、例えば、ＺｎＯにカドミウム（Ｃｄ）をドープすることにより、ＺｎＯから青色の光を発生させることが可能である。
【００５８】
本実施の形態では、ｐｎ接合層（第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３）が、例えば、適宜に設定された成長条件によって作製されたＺｎＯ、またはＣｄのドープされたＺｎＯを主に含んで構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって発光が生じる。
【００５９】
ここで、ＺｎＯは、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、例えば、水蒸気を用いた大気プロセスを用いて成膜することが可能である。また、真空装置を用いる場合であっても、有機ＥＬ素子の製造に際して用いられるような特殊な真空装置を用いる必要がないので、真空装置の操作や保守が簡単である。また、ＺｎＯが水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有していることから、素子の経時的な劣化がほとんどない。また、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の材料および、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の下地として、六方晶系の材料が用いられているので、グラファイトシート上に酸化亜鉛の層を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、グラファイトシート上に電極層１１、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３、電極層１４などを形成した場合に、第１導電ＺｎＯ層４２が電極層１４と短絡したり、第２導電導電ＺｎＯ層４３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。
【００６０】
以上のことから、本実施の形態では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、発光機構として単純な積層構造が用いられており、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であることから、発光素子１は軽量化や薄型化に向いている。また、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、蒸着法やミストＣＶＤ法を用いて発光素子２を製造することが可能であることから、発光素子２を安価に提供することが可能である。
【００６１】
＜変形例＞
上記第２の実施の形態では、第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３が互いに接していたが、例えば、図１０に示したように、これらの間に、発光層４５が設けられていてもよい。この場合には、発光層４５は、第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３と同様に、ＺｎＯを主に含んで構成されている。第１導電ＺｎＯ層４２および発光層４５は互いに接しており、かつ第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５が互いに接している。従って、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５は、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００６２】
なお、発光層４５が本発明の「ｉ型導電層」の一具体例に相当する。また、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５が本発明の「ｐｉｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００６３】
＜適用例＞
次に、上記第１の実施の形態およびその変形例の一適用例について説明する。図１１は、上記実施の形態および上記変形例の発光素子１を用いた表示装置３（発光装置）の上面構成の一例を表したものである。この表示装置３は、例えば、表示パネル２０と、後述するように表示パネル２０内に形成された発光素子１を駆動する駆動回路部（図示せず）とを備えたものである。
【００６４】
表示パネル２０は、表示領域に複数の発光素子１がマトリクス状に配置されたものである。複数の発光素子１が、例えば、３種類の発光素子からなっている。例えば、一の発光素子１が赤色の光を発生する発光素子１Ｒとなっている。また、他の発光素子１が緑色の光を発生する発光素子１Ｇとなっており、さらに、残りの発光素子１が青色の光を発生する発光素子１Ｂとなっている。そして、発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂによって一つの画素３０が構成されている。
【００６５】
図１２は、図１１の表示パネル４のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。図１２には、一つの画素３０の断面構成の一例が示されている。なお、図１２には、発光素子１として図１に例示した構成を有するものが示されているが、発光素子１として他の構成（図２、図３または図４に例示した構成）を有するものが用いられていてもよい。
【００６６】
画素３０は、例えば、図１２に示したように、基板１０上に、３種類の発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有している。発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、例えば、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に積層して構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。なお、発光素子１として図２または図４に例示した構成を有するものが用いられている場合には、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５は互いに接しており、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００６７】
ここで、発光素子１Ｒでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｅｕ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｇでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｔｂ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｂでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｃｅ）を添加して構成されている。
【００６８】
なお、発光素子１として図２または図４に例示した構成を有するものが用いられている場合には、発光素子１Ｒでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｅｕ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｇでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｔｂ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｂでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｃｅ）を添加して構成されている。
【００６９】
各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電極層１１は、例えば、図１２に示したように、互いに別個に形成されていてもよいし、例えば、図１３に示したように、互いに一体に形成されていてもよい。基板１０が絶縁性を有している場合には、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電極層１１は、それぞれ、例えば、図１４に示したように、第１導電層１２と直接に接しない領域１１Ａを有していることが好ましい。その場合には、領域１１Ａを外部のデバイスと接続する電極パッドとして用いることが可能である。また、基板１０が導電性を有している場合であっても、電極層１１に、第１導電層１２と直接に接しない領域１１Ａを設け、領域１１Ａを外部のデバイスと接続する電極パッドとして用いることが可能である。基板１０が導電性を有している場合には、基板１０の裏面に金属層（図示せず）を新たに設け、その金属層を各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの共通電極として用いることも可能である。
【００７０】
本適用例に係る表示装置３では、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層（第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５）のうち少なくとも発光層１５が、酸化物に希土類元素を添加して構成されている。これにより、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。従って、例えば、Ｅｕの添加された発光素子１Ｒでは赤色の光が生じ、Ｔｂの添加された発光素子１Ｒでは緑色の光が生じ、Ｃｅの添加された発光素子１Ｂでは青色の光が生じる。
【００７１】
ここで、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに用いられている導電性酸化物は、上述したように、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。さらに、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、発光機構としてヘテロ構造が用いられている。従って、本適用例では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【００７２】
＜変形例＞
上記適用例では、基板上に、各色を発光する発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが設けられていたが、単一色を発光する発光素子１が設けられていてもよい。例えば、単一色を発光する発光素子１として白色を発光するものが設けられていてもよい。この場合に、例えば、発光素子１の光射出側にＲＧＢ３色のカラーフィルタを設けることも可能である。このカラーフィルタは、一の発光素子１の光射出面に赤色用のフィルタを有し、他の発光素子１の光射出面に緑色用のフィルタを有し、残りの発光素子１の光射出面に青色用のフィルタを有している。
【００７３】
また、例えば、単一色を発光する発光素子１として青色を発光するものが設けられていてもよい。この場合に、例えば、発光素子１の光射出側にＲＧＢ３色の色変換フィルタを設けることも可能である。この色変換フィルタは、一の発光素子１の光射出面に青色を赤色に変換する変換層を有し、他の発光素子１の光射出面に青色を緑色に変換する変換層を有し、残りの発光素子１の光射出面に青色光を透過する無変換層を有している。
【００７４】
また、上記適用例およびその変形例では、上記実施の形態および上記変形例の発光素子１を表示装置に適用した場合が例示されていたが、バックライト、照明装置などの他のデバイスに適用することももちろん可能である。
【００７５】
また、上記適用例およびその変形例では、表示装置３の光源として発光素子１を用いた場合について説明したが、第２の実施の形態の発光素子２を用いることももちろん可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ，２…発光素子、３…表示装置、１０，４０…基板、１１，１４…電極層、１１Ａ…領域、１２…第１導電型層、１３…第２導電型層、１５，４４…発光層、１６…下地層、２０…表示パネル、３０…画素、４１…グラファイト層、４２…第１導電導電ＺｎＯ層、４３…第２導電導電ＺｎＯ層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐｎ接合またはｐｉｎ接合を有する発光素子およびその製造方法、ならびにそのような発光素子を備えた発光パネルおよび発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、フラットパネルディスプレイの主流は液晶である。しかし、液晶は自発光型ではないので、液晶ディスプレイでは、光源（バックライト）や、偏光板、カラーフィルタなどの多くの部品が必要となり、構造が複雑化せざるを得ない。そこで、近年、液晶ディスプレイに代わる表示装置として、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイが実用化されている（特許文献１参照）。有機ＥＬディスプレイでは、自発光型の有機ＥＬ素子が用いられている。そのため、光源や偏光板、カラーフィルタなどが必要ないので、構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０５２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機ＥＬ素子は、水分や酸素の僅かな混入によって劣化する。そのため、素子寿命が短いという問題があった。また、製造工程において、水分や酸素が混入するのを防止するために、各発光色に対応した有機ＥＬ素子を真空中で別個に形成するという特殊なプロセスが必要であり、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子寿命や製造コストの点で有機ＥＬ素子よりも有利であり、かつ有機ＥＬ素子と同様に構造が単純で、軽量化や薄型化に向いた新たな発光素子およびその製造方法、ならびにそのような発光素子を備えた発光パネルおよび発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の発光素子は、基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備えたものである。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである。
【０００７】
本発明の第１の発光パネルは、２次元配置された複数の発光素子を備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第１の発光素子と同一の構成要素を有している。本発明の第１の発光装置は、２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、発光素子を駆動する駆動回路部とを備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第１の発光素子と同一の構成要素を有している。
【０００８】
本発明の発光素子の製造方法は、基板の上に、蒸着法またはミストＣＶＤ法を用いて、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を形成する工程を含むものである。ここで、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである。
【０００９】
本発明の第１の発光素子、第１の発光パネルおよび第１の発光装置、ならびに発光素子の製造方法では、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層が、上で示した導電性酸化物に、上で示した希土類元素を添加して構成されている。ここで、導電性酸化物は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、しかも素子の経時的な劣化がほとんどない。また、発光機構として、有機ＥＬ素子と同様の単純な積層構造が用いられている。
【００１０】
本発明の第２の発光素子は、基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備えたものである。基板は、ｐｎ接合層側またはｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有している。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである。
【００１１】
本発明の第２の発光パネルは、２次元配置された複数の発光素子を備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第２の発光素子と同一の構成要素を有している。本発明の第２の発光装置は、２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、発光素子を駆動する駆動回路部とを備えたものである。この発光パネルに設けられた複数の発光素子は、上記の第２の発光素子と同一の構成要素を有している。
【００１２】
本発明の第２の発光素子、第２の発光パネルおよび第２の発光装置では、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層は、グラファイトシートを介して基板上に形成されている。ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層が、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されている。ここで、酸化亜鉛は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、しかも素子の経時的な劣化がほとんどない。また、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の材料および、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の下地として、六方晶系の材料が用いられているので、グラファイトシート上に酸化亜鉛の層を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。さらに、発光機構として、有機ＥＬ素子と同様の単純な積層構造が用いられており、積層構造の成長条件、または積層構造にドープする材料を変えることにより、例えば、赤色、緑色または青色などの光を発生させることが可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の発光素子、第１の発光パネルおよび第１の発光装置、ならびに発光素子の製造方法によれば、導電性酸化物に希土類元素を添加したものを、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層の材料として用いるようにした。これにより、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【００１４】
本発明の第２の発光素子、第２の発光パネルおよび第２の発光装置によれば、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まない材料を、ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、またはｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層の材料として用いるようにした。これにより、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図２】図１の発光素子の一変形例の断面図である。
【図３】図１の発光素子の他の変形例の断面図である。
【図４】図２の発光素子の他の変形例の断面図である。
【図５】図１の発光素子の発光特性の一例を表した特性図である。
【図６】図１の発光素子の透過率の一例を表した特性図である。
【図７】図１の発光素子の吸収係数の一例を表した特性図である。
【図８】図１の発光素子の抵抗率の一例を表した特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る発光素子の断面図である。
【図１０】図９の発光素子の一変形例の断面図である。
【図１１】図１の発光素子の一適用例に係る表示装置の上面図である。
【図１２】図１１の画素の断面図である。
【図１３】図１１の画素の一変形例の断面図である。
【図１４】図１１の画素の他の変形例の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（希土類元素を含む導電性酸化物で構成された発光素子）
２．第１の実施の形態の変形例
３．第１の実施の形態の実施例
４．第２の実施の形態（希土類元素を含まない導電性酸化物で構成された発光素子）
５．第２の実施の形態の変形例
６．適用例（実施の形態の発光素子を複数備えた表示装置）
７．適用例の変形例
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光素子１の断面構成の一例を表したものである。この発光素子１は、表示装置の画素や、バックライト、照明装置などに好適に用いられるものである。この発光素子１は、例えば、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に積層して構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。
【００１８】
第１導電層１２および第２導電層１３のいずれか一方が本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当する。第１導電層１２および第２導電層１３のうち本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当しない方が本発明の「ｎ型導電層」の一具体例に相当する。また、互いに接合された第１導電層１２および第２導電層１３が本発明の「ｐｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００１９】
基板１０は、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を形成する際の高温（例えば数百度程度）に耐え得る耐熱性を有しており、例えば、ガラス基板、石英ガラス基板、シリコン（Ｓｉ）基板などにより構成されている。発光素子１が基板１０側から光を射出するタイプ（ボトムエミッション型）である場合には、基板１０は、発光した光（発光光）に対して透明な材料によって構成されていることが好ましい。発光素子１が基板１０とは反対側から光を射出するタイプ（トップエミッション型）である場合には、基板１０は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射したり吸収したりする材料によって構成されていてもよい。基板１０は、絶縁性であってもよいし、導電性であってもよい。
【００２０】
電極層１１，１４は、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）に電圧を印加するためのものである。電極層１１，１４は、導電性材料、例えば、金属や、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；スズ添加酸化インジウム）、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタンなどの透明導電膜によって構成されている。発光素子１がボトムエミッション型である場合には、電極層１１は、発光光に対して透明な材料（例えば、上で例示した透明導電膜）によって構成されていることが好ましい。このとき、電極１４は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射する材料（例えば金属）によって構成されていてもよい。一方、発光素子１がトップエミッション型である場合には、電極１４は、発光光に対して透明な材料（例えば、上で例示した透明導電膜）によって構成されていることが好ましい。このとき、電極層１１は、発光光に対して透明な材料によって構成されている必要はなく、発光光を反射する材料（例えば金属）によって構成されていてもよい。
【００２１】
第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものである。第１導電層１２および第２導電層１３のうち、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成された層以外の層は、希土類の添加されていない導電性酸化物によって構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は、互いに異なる導電型となっている。例えば、第１導電層１２がｎ型の導電型となっており、第２導電層１３がｐ型の導電型となっている。また、例えば、第１導電層１２がｐ型の導電型となっており、第２導電層１３がｎ型の導電型となっている。
【００２２】
導電性酸化物の導電性は、例えば、ｐ型不純物やｎ型不純物をドープすることにより付与することが可能である。ｐ型不純物としては、例えば、母材がIV族元素である場合には、III属元素が挙げられる。ｎ型不純物としては、例えば、母材がIV族元素である場合には、V属元素が挙げられる。なお、酸化物の材料によってはｎ型不純物になりやすい性質を有しているものがある。そのような材料に対しては、不純物のドーピングは不要である。
【００２３】
導電性酸化物としては、例えば、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、スズ添加酸化インジウムなどが挙げられる。なお、導電性酸化物として、ドーピングにより導電性を発現する酸化物、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、Ｇａ2Ｏ3などが用いられてもよい。希土類元素としては、例えば、テルビウム（Ｔｂ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）またはガドリニウム（Ｇｄ）などが挙げられる。希土類元素の種類に応じて発光色が異なる。母材によっても発光波長は変化するので一概には言えないが、例えば、Ｔｅの場合には緑色帯の波長で発光が生じ、Ｅｕの場合には赤色帯の波長で発光が生じ、Ｃｅの場合には青色帯の波長で発光が生じ、Ｇｄの場合には紫外帯の波長で発光が生じる。
【００２４】
第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップは、発光波長に相当するエネルギーよりも大きくなっていることが必要である。例えば、発光波長が紫外から赤外の範囲内にある場合には、導電性酸化物のバンドギャップが、３〜４ｅＶ程度あることが好ましい。
【００２５】
この発光素子１は、例えば次のようにして製造することができる。なお、以下では、電極層１１，１４を、スズ添加酸化インジウム、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタンなどの透明導電膜で形成する場合について説明する。
【００２６】
まず、基板１０上に、例えば、蒸着法を用いて、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを積層する。蒸着方法としては、例えば、酸素ガス中で金属を蒸着することにより導電性酸化物を成膜したり、導電性酸化物自体を蒸着することにより導電性酸化物を成膜したりする方法を採ることが可能である。このとき、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄからなる積層体は、例えば、基板１０の上面全体に形成されている。なお、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄは、この後の工程を経ることにより、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４になるものであり、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４となる前段階のものであることを意味している。
【００２７】
次に、電極層１４上に、所定の開口を有するレジスト層（図示せず）を形成したのち、例えば、ドライエッチング法を用いて、レジスト層をマスクとして、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを選択的にエッチングする。その結果、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４からなる積層体が形成される。このようにして、発光素子１が製造される。
【００２８】
なお、上記の製造工程において、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄの中で１つまたは複数の層を、ミストＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成してもよい。ここで、ミストＣＶＤ法とは、以下に例示したような方法のことを指す。まず、成膜しようとする材料の構成元素を含む化合物水溶液と、成膜用の基板を大気圧下のチャンバ内に載置する。次に、基板を所定の温度にまで加熱した上で、化合物水溶液に超音波を印加することにより、成膜しようとする材料の構成元素を含む霧状の微粒子（ミスト）を形成すると共に、チャンバ内に母ガスを供給し、ミストをガス流に乗せて基板上に輸送する。その結果、ミストが基板表面と化学反応し、基板表面上に、所望の膜が形成される。このミストＣＶＤ法は、大気圧下、かつ低温で成膜することが可能であることから、簡易、安価かつ安全な成膜方法と言える。
【００２９】
また、上記の製造工程において、蒸着法の代わりに、ミストＣＶＤ法を用いて、基板１０上に、電極層１１Ｄ、第１導電層１２Ｄ、第２導電層１３Ｄおよび電極層１４Ｄを積層してもよい。このとき、これらの層の中で１つまたは複数の層を、蒸着法を用いて形成してもよい。
【００３０】
なお、電極層１１または電極層１４を金属で形成する場合には、金属で形成する層については、蒸着法またはスパッタ法を用いて成膜すればよい。
【００３１】
次に、本実施の形態の発光素子１の作用および効果について説明する。
【００３２】
本実施の形態では、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）の少なくとも一方が、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されている。さらに、ｐｎ接合層のうち、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成された層以外の層は、希土類の添加されていない導電性酸化物によって構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。
【００３３】
ここで、導電性酸化物は、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、例えば、水蒸気を用いた大気プロセスを用いて成膜することが可能である。また、真空装置を用いる場合であっても、有機ＥＬ素子の製造に際して用いられるような特殊な真空装置を用いる必要がないので、真空装置の操作や保守が簡単である。また、導電性酸化物が水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有していることから、素子の経時的な劣化がほとんどない。
【００３４】
以上のことから、本実施の形態では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、発光機構として単純な積層構造が用いられており、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であることから、発光素子１は軽量化や薄型化に向いている。また、本実施の形態では、上記した蒸着法やミストＣＶＤ法を用いて発光素子１を製造することが可能であることから、発光素子１を安価に提供することが可能である。
【００３５】
＜変形例＞
上記実施の形態では、第１導電層１２および第２導電層１３が互いに接していたが、例えば、図２に示したように、これらの間に、発光層１５が設けられていてもよい。この場合には、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が、酸化物に希土類元素を添加して構成されている。ここで、発光層１５は、ノンドープ（またはアンドープ）の酸化物（希土類添加の酸化物）によって構成されている。第１導電層１２および発光層１５は互いに接しており、かつ第２導電層１３および発光層１５が互いに接している。従って、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５は、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００３６】
なお、発光層１５が本発明の「ｉ型導電層」の一具体例に相当する。また、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５が本発明の「ｐｉｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００３７】
第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップは、上記実施の形態と同様、発光波長に相当するエネルギーよりも大きくなっていることが必要である。例えば、発光波長が紫外から赤外の範囲内にある場合には、導電性酸化物のバンドギャップが、３〜４ｅＶ程度あることが好ましい。
【００３８】
発光層１５のバンドギャップが、第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップよりも小さくなっている方が好ましい。このように、ｐｉｎ接合層がダブルへテロ構造となっている場合には、電子および正孔の閉じ込め性を良くすることができ、発光効率を高くすることができる。バンドギャップを狭くするためには、例えば、バンドギャップが狭くなるような材料を添加すればよい。なお、発光層１５のバンドギャップが、第１導電層１２および第２導電層１３のバンドギャップと等しいか、またはほとんど等しくなっていてもよい。
【００３９】
また、上記第１の実施の形態およびその変形例では、電極層１１が基板１０の表面に直接形成されていたが、何らかの層を介して基板上に形成されていてもよい。例えば、図３、図４に示したように、基板１０と電極層１１との間に、下地層１６が設けられていてもよい。下地層１６は、例えば、グラファイトシート、シリコン薄膜によって構成されている。グラファイトシートは六方晶系であるので、例えば酸化亜鉛などの六方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、グラファイトシート上に、酸化亜鉛などの六方晶系の材料を含む積層体（電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４など）を形成した場合に、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。また、シリコン薄膜は、正方晶系であるので、例えば酸化スズなどの正方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、シリコン薄膜上に、酸化スズなどの正方晶系の材料を含む積層体（電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４など）を形成した場合に、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。なお、シリコン薄膜は、例えば、シリコン基板の表面全体に所定のエネルギーで水素イオンを注入してシリコン基板内に水素濃度の高い剥離層を形成したのち、剥離層の上に形成されたシリコン薄膜を、剥離層を利用してシリコン基板から剥離することにより形成可能である。このように、基板１０上に下地層１６を設けた場合には、電極層１１などの材料に依らず、表示装置１を容易に大面積化することが可能である。例えば、まず、大面積のガラス基板や石英ガラス基板を基板１０として用意し、基板１０の表面に、例えば、多数のグラファイトシートまたはシリコン薄膜を敷きつめて下地層１６を形成する。続いて、その上に、下地層１６の材料と同一の結晶構造を有する材料を含む電極層１１などを積層する。このようにすれば、電極層１１などの材料に依らず、表示装置１を容易に大面積化することができる。
【００４０】
なお、基板１０がシリコン基板であり、かつ、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４が、正方晶系の材料（例えば酸化スズ）を含んで構成されている場合には、上記のような下地層１６は不要である。シリコン基板は、正方晶系の材料によって構成されており、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を、少ない結晶欠陥で形成することができるからである。従って、この場合においても、シリコン基板上に、第１導電層１２、第２導電層１３、電極層１４などを形成したときに、第１導電層１２が電極層１４と短絡したり、第２導電層１３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。
【００４１】
＜実施例＞
以下に、上記実施の形態の発光素子１の実施例について説明する。
【００４２】
図５（Ａ），（Ｂ）は、石英ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その表面に３２５ｎｍ、８ｍＷのＨｅ−Ｃｄレーザのレーザ光を照射したときに得られたフォトルミネッセンスのスペクトルである。図５（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合のスペクトルを、図５（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合のスペクトルをそれぞれ示したものである。このとき、基板１０の温度を５００℃、基板１０の厚さを５００μｍ、酸素ガス中でのアニール温度を６００℃、７００℃または８００℃として、スペクトルを計測した。励起光の波長が３２５ｎｍとなっているのは、ＳｎＯ2のバンドギャップ（約３．３ｅＶ）よりも大きなエネルギーに相当する波長の光をＳｎＯ2に照射し、ＳｎＯ2からのエネルギー移動によりＴｂ3+を間接的に励起させるためである。
【００４３】
図５（Ａ）から、酸素ガス中でアニールを行った場合には、アニール温度が７００℃以上となっているときに、５４５ｎｍの緑色の発光が得られることがわかった。図５（Ｂ）からは、アルゴンガス中でアニールを行った場合には、全てのサンプルにおいて、５４５ｎｍの緑色の発光が得られるものの、発光光にはそれ以外の波長成分もかなりの割合で含まれていることがわかった。なお、このような発光特性が得られた理由については、後述する。
【００４４】
図６（Ａ），（Ｂ）は、ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その層の光透過率を、紫外可視分光光度計を用いて測定することにより得られた結果を示したものである。図６（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合の結果を、図６（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果をそれぞれ示したものである。
【００４５】
図６（Ａ）から、酸素ガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約４００ｎｍと大きいことがわかった。一方、酸素ガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約３００ｎｍ前後と小さいことがわかった。また、７００℃、８００℃のサンプルにおける透過率が、６００℃のサンプルにおける透過率よりも良くなっていることもわかった。これは、６００℃のサンプルでは、アニール工程において、酸化が十分に行われず、可視光域では透明であるＳｎＯ2が十分に形成されていなかったと考えられる。
【００４６】
図６（Ｂ）から、アルゴンガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約４００ｎｍと大きいことがわかった。一方、アルゴンガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、吸収端波長が約３００ｎｍ付近と小さいことがわかった。また、７００℃、８００℃のサンプルにおける透過率は、酸素ガス中でアニールを行った場合と同様、６００℃のサンプルにおける透過率よりも良くなっていることがわかった。
【００４７】
図７（Ａ），（Ｂ）は、図６（Ａ），（Ｂ）の光透過率から導出した吸収係数を示したものである。図７（Ａ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中でアニールを施した場合の結果を、図７（Ｂ）はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対してアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果をそれぞれ示したものである。
【００４８】
図７（Ａ）から、酸素ガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約２．４５ｅＶであり、Ｔｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギー（約２．６０ｅＶ）よりも低くなっていることがわかった。従って、図５（Ａ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われなかったと考えられる。一方、酸素ガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約３．３ｅＶ、約３．５ｅＶであり、Ｔｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギーよりも高くなっていることがわかった。従って、図５（Ａ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われ、緑色で発光したものと考えられる。
【００４９】
図７（Ｂ）から、アルゴンガス中で、６００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約２．７ｅＶであり、アルゴンガス中で、７００℃、８００℃でアニールを行った場合には、バンドギャップが約３．３ｅＶであった。つまり、アルゴンガス中でアニールを行った場合には、全てのサンプルにおいて、バンドギャップがＴｂ3+の励起準位である5Ｄ4のエネルギーよりも高くなっていることがわかった。従って、図５（Ｂ）に示したように、ＳｎＯ2を介したＴｂ3+の間接励起が行われ、緑色で発光したものと考えられる。
【００５０】
以上のことから、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にした場合には、ＳｎＯ2にＴｂを添加した層から５４５ｎｍの緑色光を得ることができることがわかった。また、アニール温度を７００℃にして、酸素ガス中でアニールを行った場合には、ＳｎＯ2にＴｂを添加した層から５４５ｎｍの緑色光を高強度で得ることができることがわかった。
【００５１】
図８は、ガラス基板上に、ＳｎＯ2にＴｂを濃度３％で添加した層を形成し、その層の抵抗率の測定結果を示したものである。図８はＳｎＯ2にＴｂを添加した層に対して酸素ガス中またはアルゴンガス中でアニールを施した場合の結果を示したものである。図８から、抵抗率がアニール温度およびアニールガスによって異なっているが、６００℃〜８００℃であれば、０．１Ωｃｍ未満と、十分に小さいことがわかった。
【００５２】
以上のことから、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にした場合には、透過率、干渉縞および抵抗率の点で、良好な特性が得られることがわかった。従って、アニール温度を７００℃〜８００℃と高温にすることにより、良質なデバイスを得ることができることがわかった。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る発光素子２の断面構成の一例を表したものである。この発光素子２は、表示装置の画素や、バックライト、照明装置などに好適に用いられるものである。この発光素子２は、例えば、基板４０上に、グラファイト層４１、電極層１１、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および電極層１４を基板４０側から順に積層して構成されている。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。
【００５４】
第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３のいずれか一方が本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当する。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３のうち本発明の「ｐ型導電層」の一具体例に相当しない方が本発明の「ｎ型導電層」の一具体例に相当する。また、互いに接合された第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３が本発明の「ｐｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００５５】
グラファイト層４１は、電極層１１に接しており、電極層１１、第１導電層４１、第２導電層４２および電極層１４を結晶成長させる際の下地（成長基板）としての役割を有している。グラファイト層４１は、例えば、グラファイトシートによって構成されている。グラファイトシートは六方晶系であるので、例えばＺｎＯなどの六方晶系の酸化膜を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。また、現在、大面積（数十ｃｍ角）のグラファイトシートが市販されており、大面積での単結晶成長が可能である。
【００５６】
第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は、ＺｎＯを主に含んで構成されたものである。第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３は、互いに異なる導電型となっている。例えば、第１導電ＺｎＯ層４２がｎ型の導電型となっており、第２導電導電ＺｎＯ層４３がｐ型の導電型となっている。また、例えば、第１導電ＺｎＯ層４２がｐ型の導電型となっており、第２導電導電ＺｎＯ層４３がｎ型の導電型となっている。
【００５７】
ＺｎＯの導電性は、例えば、ｐ型不純物やｎ型不純物をドープすることにより付与することが可能である。ｐ型不純物としては、例えば、窒素（Ｎ）などのV属元素が挙げられる。ｎ型不純物としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やガリウム（Ｇａ）などのIII属元素が挙げられる。ＺｎＯの発光色は、成長条件、またはドープする材料を変えることにより調整することが可能である。例えば、成長条件を適宜、設定することにより、ＺｎＯから赤色や緑色の光を発生させることが可能である。また、例えば、ＺｎＯにカドミウム（Ｃｄ）をドープすることにより、ＺｎＯから青色の光を発生させることが可能である。
【００５８】
本実施の形態では、ｐｎ接合層（第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３）が、例えば、適宜に設定された成長条件によって作製されたＺｎＯ、またはＣｄのドープされたＺｎＯを主に含んで構成されている。これにより、ｐｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって発光が生じる。
【００５９】
ここで、ＺｎＯは、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。そのため、水分や酸素が混入するのを防止するプロセスを用いる必要がなく、例えば、水蒸気を用いた大気プロセスを用いて成膜することが可能である。また、真空装置を用いる場合であっても、有機ＥＬ素子の製造に際して用いられるような特殊な真空装置を用いる必要がないので、真空装置の操作や保守が簡単である。また、ＺｎＯが水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有していることから、素子の経時的な劣化がほとんどない。また、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の材料および、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層の下地として、六方晶系の材料が用いられているので、グラファイトシート上に酸化亜鉛の層を形成する際に、結晶欠陥の少ない単結晶を成長させることが可能である。そのため、グラファイトシート上に電極層１１、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３、電極層１４などを形成した場合に、第１導電ＺｎＯ層４２が電極層１４と短絡したり、第２導電導電ＺｎＯ層４３が電極層１１と短絡したりする虞をなくすることができる。
【００６０】
以上のことから、本実施の形態では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、発光機構として単純な積層構造が用いられており、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であることから、発光素子１は軽量化や薄型化に向いている。また、本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、蒸着法やミストＣＶＤ法を用いて発光素子２を製造することが可能であることから、発光素子２を安価に提供することが可能である。
【００６１】
＜変形例＞
上記第２の実施の形態では、第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３が互いに接していたが、例えば、図１０に示したように、これらの間に、発光層４５が設けられていてもよい。この場合には、発光層４５は、第１導電ＺｎＯ層４２および第２導電導電ＺｎＯ層４３と同様に、ＺｎＯを主に含んで構成されている。第１導電ＺｎＯ層４２および発光層４５は互いに接しており、かつ第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５が互いに接している。従って、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５は、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００６２】
なお、発光層４５が本発明の「ｉ型導電層」の一具体例に相当する。また、第１導電ＺｎＯ層４２、第２導電導電ＺｎＯ層４３および発光層４５が本発明の「ｐｉｎ接合層」の一具体例に相当する。
【００６３】
＜適用例＞
次に、上記第１の実施の形態およびその変形例の一適用例について説明する。図１１は、上記実施の形態および上記変形例の発光素子１を用いた表示装置３（発光装置）の上面構成の一例を表したものである。この表示装置３は、例えば、表示パネル２０と、後述するように表示パネル２０内に形成された発光素子１を駆動する駆動回路部（図示せず）とを備えたものである。
【００６４】
表示パネル２０は、表示領域に複数の発光素子１がマトリクス状に配置されたものである。複数の発光素子１が、例えば、３種類の発光素子からなっている。例えば、一の発光素子１が赤色の光を発生する発光素子１Ｒとなっている。また、他の発光素子１が緑色の光を発生する発光素子１Ｇとなっており、さらに、残りの発光素子１が青色の光を発生する発光素子１Ｂとなっている。そして、発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂによって一つの画素３０が構成されている。
【００６５】
図１２は、図１１の表示パネル４のＡ−Ａ矢視方向の断面構成の一例を表したものである。図１２には、一つの画素３０の断面構成の一例が示されている。なお、図１２には、発光素子１として図１に例示した構成を有するものが示されているが、発光素子１として他の構成（図２、図３または図４に例示した構成）を有するものが用いられていてもよい。
【００６６】
画素３０は、例えば、図１２に示したように、基板１０上に、３種類の発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有している。発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは、例えば、基板１０上に、電極層１１、第１導電層１２、第２導電層１３および電極層１４を基板１０側から順に積層して構成されている。第１導電層１２および第２導電層１３は互いに接しており、ｐｎ接合層を構成している。なお、発光素子１として図２または図４に例示した構成を有するものが用いられている場合には、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５は互いに接しており、ｐｉｎ接合層を構成している。
【００６７】
ここで、発光素子１Ｒでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｅｕ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｇでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｔｂ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｂでは、第１導電層１２および第２導電層１３の少なくとも一方が酸化物に希土類元素（Ｃｅ）を添加して構成されている。
【００６８】
なお、発光素子１として図２または図４に例示した構成を有するものが用いられている場合には、発光素子１Ｒでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｅｕ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｇでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｔｂ）を添加して構成されている。また、発光素子１Ｂでは、第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５のうち少なくとも発光層１５が酸化物に希土類元素（Ｃｅ）を添加して構成されている。
【００６９】
各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電極層１１は、例えば、図１２に示したように、互いに別個に形成されていてもよいし、例えば、図１３に示したように、互いに一体に形成されていてもよい。基板１０が絶縁性を有している場合には、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの電極層１１は、それぞれ、例えば、図１４に示したように、第１導電層１２と直接に接しない領域１１Ａを有していることが好ましい。その場合には、領域１１Ａを外部のデバイスと接続する電極パッドとして用いることが可能である。また、基板１０が導電性を有している場合であっても、電極層１１に、第１導電層１２と直接に接しない領域１１Ａを設け、領域１１Ａを外部のデバイスと接続する電極パッドとして用いることが可能である。基板１０が導電性を有している場合には、基板１０の裏面に金属層（図示せず）を新たに設け、その金属層を各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの共通電極として用いることも可能である。
【００７０】
本適用例に係る表示装置３では、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、ｐｎ接合層（第１導電層１２および第２導電層１３）の少なくとも一方、またはｐｉｎ接合層（第１導電層１２、第２導電層１３および発光層１５）のうち少なくとも発光層１５が、酸化物に希土類元素を添加して構成されている。これにより、ｐｎ接合層またはｐｉｎ接合層に対して電圧印加によって電子と正孔が注入されると、注入された電子と正孔の結合によって生じたエネルギーで希土類元素が励起され、希土類元素が励起状態から基底状態に戻るときに放出するエネルギーに相当する波長で発光が生じる。従って、例えば、Ｅｕの添加された発光素子１Ｒでは赤色の光が生じ、Ｔｂの添加された発光素子１Ｒでは緑色の光が生じ、Ｃｅの添加された発光素子１Ｂでは青色の光が生じる。
【００７１】
ここで、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに用いられている導電性酸化物は、上述したように、有機材料と比べて、水分や酸素による劣化が極めて少ない性質を有している。さらに、各発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、発光機構としてヘテロ構造が用いられている。従って、本適用例では、有機ＥＬ素子と比べて、素子寿命が長く、製造コストを低く抑えることができる。また、有機ＥＬ素子と同様に構造が単純であり、軽量化や薄型化に向いている。
【００７２】
＜変形例＞
上記適用例では、基板上に、各色を発光する発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが設けられていたが、単一色を発光する発光素子１が設けられていてもよい。例えば、単一色を発光する発光素子１として白色を発光するものが設けられていてもよい。この場合に、例えば、発光素子１の光射出側にＲＧＢ３色のカラーフィルタを設けることも可能である。このカラーフィルタは、一の発光素子１の光射出面に赤色用のフィルタを有し、他の発光素子１の光射出面に緑色用のフィルタを有し、残りの発光素子１の光射出面に青色用のフィルタを有している。
【００７３】
また、例えば、単一色を発光する発光素子１として青色を発光するものが設けられていてもよい。この場合に、例えば、発光素子１の光射出側にＲＧＢ３色の色変換フィルタを設けることも可能である。この色変換フィルタは、一の発光素子１の光射出面に青色を赤色に変換する変換層を有し、他の発光素子１の光射出面に青色を緑色に変換する変換層を有し、残りの発光素子１の光射出面に青色光を透過する無変換層を有している。
【００７４】
また、上記適用例およびその変形例では、上記実施の形態および上記変形例の発光素子１を表示装置に適用した場合が例示されていたが、バックライト、照明装置などの他のデバイスに適用することももちろん可能である。
【００７５】
また、上記適用例およびその変形例では、表示装置３の光源として発光素子１を用いた場合について説明したが、第２の実施の形態の発光素子２を用いることももちろん可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ，２…発光素子、３…表示装置、１０，４０…基板、１１，１４…電極層、１１Ａ…領域、１２…第１導電型層、１３…第２導電型層、１５，４４…発光層、１６…下地層、２０…表示パネル、３０…画素、４１…グラファイト層、４２…第１導電導電ＺｎＯ層、４３…第２導電導電ＺｎＯ層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備え、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記基板は、ガラス基板、石英ガラス基板またはシリコン基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記基板は、前記ｐｎ接合層または前記ｐｉｎ接合層に接するグラファイトシートを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
基板の上に、蒸着法またはミストＣＶＤ法を用いて、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を形成する工程を含み、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備え、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
２次元配置された複数の発光素子を備え、
前記発光素子は、
ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項７】
２次元配置された複数の発光素子を備え、
前記発光素子は、
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項８】
２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、
前記発光素子を駆動する駆動回路部と
を備え、
前記発光素子は、
ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、
前記発光素子を駆動する駆動回路部と
を備え、
前記発光素子は、
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項１】
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備え、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項２】
前記基板は、ガラス基板、石英ガラス基板またはシリコン基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記基板は、前記ｐｎ接合層または前記ｐｉｎ接合層に接するグラファイトシートを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
基板の上に、蒸着法またはミストＣＶＤ法を用いて、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を形成する工程を含み、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を備え、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする発光素子。
【請求項６】
２次元配置された複数の発光素子を備え、
前記発光素子は、
ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項７】
２次元配置された複数の発光素子を備え、
前記発光素子は、
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする表示パネル。
【請求項８】
２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、
前記発光素子を駆動する駆動回路部と
を備え、
前記発光素子は、
ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層の少なくとも一方、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層のうち少なくともｉ型導電層は、導電性酸化物に希土類元素を添加して構成されたものであり、
前記導電性酸化物は、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化チタン、スズ添加酸化インジウムまたは酸化インジウムであり、
前記希土類元素は、テルビウム、ユウロピウム、セリウムまたはガドリニウムである
ことを特徴とする発光装置。
【請求項９】
２次元配置された複数の発光素子を有する発光パネルと、
前記発光素子を駆動する駆動回路部と
を備え、
前記発光素子は、
基板上に、ｐ型導電層およびｎ型導電層を互いに接合することにより構成されたｐｎ接合層、またはｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層をこの順に接合することにより構成されたｐｉｎ接合層を有し、
前記基板は、前記ｐｎ接合層側または前記ｐｉｎ接合層側の最表面にグラファイトシートを有し、
前記ｐｎ接合層に含まれるｐ型導電層およびｎ型導電層、または前記ｐｉｎ接合層に含まれるｐ型導電層、ｉ型導電層およびｎ型導電層は、酸化亜鉛を主に含み、かつ希土類元素を含まずに構成されたものである
ことを特徴とする発光装置。
【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】
【公開番号】特開２０１０−１９７７２３（Ｐ２０１０−１９７７２３Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４２５３９（Ｐ２００９−４２５３９）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（５０４１５９２３５）国立大学法人 熊本大学 (314)
【Ｆターム（参考）】
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