專利名稱：發(fā)光元件和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平面光源或平面顯示裝置等的發(fā)光元件，以及使用該發(fā)光元件的顯示裝置。
背景技術(shù)：
以往，發(fā)光二極管或發(fā)光元件(稱為EL元件)等正被用于在平面光源或平面顯示裝置中使用的發(fā)光裝置中。發(fā)光二極管是利用如下現(xiàn)象的發(fā)光元件，其中所述的現(xiàn)象是在向p型半導體和n型半導體的粘接面中的p-n結(jié)施加電壓時，在被從n型半導體向p型半導體注入的電子和被從p型半導體向n型半導體注入的空穴復合時發(fā)光的現(xiàn)象。該發(fā)光二極管在亮度或效率高的方面出色。該制造方法，如專利文獻1所示，是在半導體基板上使薄膜結(jié)晶成長并按照順序?qū)盈B的方法。在這里，發(fā)光二極管由于從p-n結(jié)部發(fā)光，所以通過對已使薄膜成長的基板進行切割而將p-n結(jié)部作為端面在表面露出來，將發(fā)光攝取到外部。所以，多個二極管成為點光源。想要使用發(fā)光二極管得到面發(fā)光時，通過排列多個發(fā)光二極管來實現(xiàn)面發(fā)光。
另一方面，EL元件大致可分為向由有機材料構(gòu)成的熒光體施加直流電壓，使電子與孔復合并發(fā)光的有機EL元件；和向由無機材料構(gòu)成的熒光體施加交流電壓，使大致已以106V/vm的高電場加速的電子在無機熒光體的發(fā)光中心碰撞而激發(fā)無機熒光體，在其緩和過程中使無機熒光體發(fā)光的無機EL元件。
對無機EL元件中被稱為分散型EL元件的EL元件進行說明。EL元件在基板上按照第1電極、發(fā)光層、電介質(zhì)層、第2電極的順序?qū)盈B而構(gòu)成。發(fā)光層的ZnS:Mn等無機熒光體粒子被分散于有機粘合劑中。電介質(zhì)層是使BaTiO3等強電介質(zhì)分散于有機粘合劑中而構(gòu)成的。在第1電極與第2電極之間設(shè)置交流電源，通過從交流電源向第1電極與第2電極之間施加交流電壓而使EL元件發(fā)光。例如，在專利文獻2，公開有用防濕體覆蓋上述EL元件的構(gòu)成。EL元件難以接受基板的材料的限制，例如由于可以使用塑料薄膜或玻璃等，所以通過單一基板的大面積化是容易的。
專利文獻1特開平7-66450號公報專利文獻2特開2002-216968號公報發(fā)明內(nèi)容但是，由于以往的發(fā)光二極管是點光源，所以為了提供大面積的平面光源而需要將多個發(fā)光二極管排列為二維。在該方法中，由于平面光源越增加，則發(fā)光二極管的需要數(shù)也增加，所以制造成本與面積成比例地增加。
另外，使用了上述的EL元件的平面發(fā)光裝置在大型化方面沒有問題，從薄型化、高速應(yīng)答、廣視角的觀點出發(fā)，綜合起來也比其它顯示器優(yōu)越，但發(fā)光效率或亮度低、壽命也短、實用上存在問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光效率高、能夠以低成本大面積化的發(fā)光元件。
本發(fā)明中的發(fā)光元件，具備彼此相對的一對電極，和被上述一對電極之間夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層；上述發(fā)光粒子含有第1電極部，和覆蓋上述第1半導體部的表面的至少一部分的第2半導體部。
本發(fā)明中的另一發(fā)光元件，具備彼此相對的一對電極，和被上述一對電極之間夾持的含有發(fā)光體粒子的發(fā)光層；上述發(fā)光體粒子，具有芯部的第1半導體部，和上述發(fā)光體粒子的最外部的第2半導體部，和被配置于上述第1半導體部和上述第2半導體部之間、實質(zhì)上全表面覆蓋上述第1半導體部的第3半導體部，上述第3半導體部的帶隙能比上述第1半導體部或上述第2半導體部的任意一方的帶隙能低，或比雙方的帶隙能都低。
本發(fā)明中的顯示裝置，具備二維排列多個發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，和在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行的第1方向彼此并行地延伸的多個X電極，和在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行且與上述第1方向正交的第2方向平行延伸的多個Y電極。
如上所述，通過本發(fā)明中的發(fā)光元件，能夠提供在發(fā)光效率高且低成本的前提下實現(xiàn)大面積化的發(fā)光元件以及顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的發(fā)光元件的截面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式1中的發(fā)光元件中的發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1中的發(fā)光元件中的其它例發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式2中的發(fā)光元件中的發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2中的發(fā)光元件中的其它例發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式3中的發(fā)光元件中的發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式3中的發(fā)光元件中的其它例發(fā)光粒子的截面構(gòu)造的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式4中的發(fā)光元件的截面構(gòu)造的截面圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式5中的發(fā)光元件的截面構(gòu)造的截面圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式6中的發(fā)光元件的截面構(gòu)造的截面圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式7中的發(fā)光元件的截面構(gòu)造的截面圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式8中的發(fā)光元件的截面構(gòu)造的截面圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式9中的顯示裝置的構(gòu)成的簡要圖。
圖中，10、10a、10b、10c、10d、10e-發(fā)光元件，20、20a、20b、20c、20d、20e-發(fā)光粒子，11-基板，12-第1電極，13-發(fā)光層，14-第2電極，15-交流電源，16、17-絕緣層，18-光變換層，21-第1半導體部，22-第2半導體部，23-第3半導體部，24-覆蓋部，30-粘合劑，50-顯示裝置，51-透明電極，52-相對電極。
具體實施例方式
使用附圖對本發(fā)明的實施方式中的發(fā)光裝置進行說明。還有，在圖面中，對實質(zhì)上相同的構(gòu)件添加相同的符號。
(實施方式1)使用圖1～圖3，對本發(fā)明的實施方式1中的發(fā)光元件進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式1中的發(fā)光元件10與發(fā)光面垂直的截面圖。該發(fā)光元件10具有在基板11上按照第1電極12、發(fā)光層13，第2電極14的順序?qū)盈B的構(gòu)造。在第1電極與第2電極之間設(shè)置交流電源15，向發(fā)光層13施加電壓，使發(fā)光層13發(fā)光，從基板11側(cè)攝取光。發(fā)光層13具有使發(fā)光粒子20分散于粘合劑30的構(gòu)造。圖2表示在發(fā)光層13中含有的發(fā)光粒子20的截面構(gòu)造的截面圖。如圖2所示，該發(fā)光元件10在發(fā)光層13中含有具有第1半導體部21、覆蓋該第1半導體部21的表面的第2半導體部22的發(fā)光元件20。另外，另外，優(yōu)選該第1半導體部21的傳導型與第2半導體型22的傳導型彼此不同。該發(fā)光元件10可以通過在發(fā)光層13中含有這樣的發(fā)光粒子20而取得有效地發(fā)光。
對構(gòu)成該發(fā)光元件10的各層進行說明。
首先，基板11只要是相對發(fā)光層13的發(fā)光波長具有透光性的材料，可以任意使用。作為用于基板11的具有透光性的材料，可以舉出石英基板、玻璃基板、陶瓷基板或聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺等的塑料基板等，但不被這些材料特別限定。
第1電極12只要是光透過性的透明導電體，可以任意使用。作為用于第1電極12的透明導電體，例如可以舉出ITO(將SnO2摻雜于In2O3中的透明導電體)或ZnO等金屬氧化物，Au、Ag、Al等薄膜金屬或者聚苯胺，聚吡咯，PEDOT/PSS，聚噻吩等導電性高分子等，但不被這些材料特別限定。
發(fā)光層13具有使發(fā)光粒子20分散于由有機物構(gòu)成的粘合劑30的構(gòu)造。首先，對發(fā)光粒子20進行說明。如圖2所示，發(fā)光粒子20由成為核的第1半導體部21和覆蓋該第1半導體部21的表面的第2半導體部22構(gòu)成。即，第1半導體部21具有n型半導體構(gòu)造時，第2半導體部22為n型半導體構(gòu)造。這樣的發(fā)光粒子20通過以層構(gòu)造具有n型半導體和p型半導體，可以在施加電場時產(chǎn)生電子和正穴的碰撞，得到效率高的發(fā)光。
另外，第2半導體部22的電阻值優(yōu)選比上述第1半導體部21的電阻值高。這樣，從電流變得容易從外部的第2半導體部21向內(nèi)部的第1半導體部22流，發(fā)光效率變高的點來看，優(yōu)選。假如第2半導體部22的電阻值比第1半導體部21的電阻值低時，與內(nèi)部的第1半導體部22相比，電流變得更容易流向外部的第2半導體部22、即發(fā)光粒子20的表面，通過使電子不向內(nèi)部移動而減少發(fā)光效率。
該發(fā)光粒子20的第1半導體部21、第2半導體部22為了有效地發(fā)光而優(yōu)選具有化合物半導體構(gòu)造，特別優(yōu)選具有第13族—第15族化合物半導體或者第12族—第16族化合物半導體構(gòu)造。具體地說，例如優(yōu)選為第13族-第15族化合物半導體的AlN、AlP、GaN、GaP、GaAs、InN、InP等或它們的結(jié)晶如AlGaN、AlGaP、AlGaAs、GaInN、GaInP、InGaAlN、InGaAlP、InGaAsP等，或者也可以是部分偏析的它們的混合物等。另外，還優(yōu)選例如作為第12族—第16族化合物半導體的ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS等或它們的混合晶如ZnCdS、ZnCdSe、ZnCdTe、CdS等，或者也可以部分是偏析的它們的混合物等。進而，也可以在這些化合物半導體中摻雜1種或多種成為供體或受體的不純物質(zhì)元素。作為摻雜劑，例如可以從Li、Na、Cu、Ag、Au、Be、Mg、Zn、Cd、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn、Pb、N、P、As、O、S、Se、Te、F、Cl、Br、I、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等金屬和非金屬元素，Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm等稀土類元素，稱為TbF3或PrF3的氟化物，稱為ZnO或CdO的氧化物中選擇。還有，這些上述化合物半導體組成以及摻雜劑表示一個例子，不被這些所限定。
該發(fā)光粒子20例如可以通過氣相法制造。具體地說，例如在第1半導體部21中使用氮化鎵時，在反應(yīng)爐內(nèi)，以850～1000℃左右的溫度，使與鹵化鎵摻雜或混合晶用的金屬化合物與氨氣混合，通過使其反應(yīng)而得到由第1半導體部21構(gòu)成的粒子。在反應(yīng)爐內(nèi)通過運載氣體使該粒子分散，與第1半導體部21相同，在環(huán)境爐內(nèi)，以850～1000℃左右的溫度，使與鹵化鎵摻雜或混合晶用的金屬化合物與氨氣混合，通過使其反應(yīng)而生成覆蓋第1半導體部21的第2半導體部22。另外，也可以在第1半導體部21和第2半導體部22反應(yīng)后，根據(jù)需要，在600℃～1000℃左右下退火。通過上述，可以得到具備第1半導體部21和覆蓋該第1半導體部21的表面的至少一部分的第2半導體部的發(fā)光粒子20。
接著，對使發(fā)光層13中的發(fā)光粒子20分散的粘合劑30進行說明。作為粘合劑30，優(yōu)選發(fā)光粒子20能夠均一地分散，進而，優(yōu)選發(fā)光層13與上下層的粘附性出色。另外，優(yōu)選引發(fā)針孔或缺陷的不純物質(zhì)、異物的混入少，容易得到均一的膜厚或膜質(zhì)的材料。具體地說，例如可以舉出聚氟化亞乙烯基、氟化亞乙烯基與三氟化乙烯的共聚物、氟化亞乙烯基與三氟化乙烯與六氟化丙稀的三元共聚物、氟化亞乙烯基與四氟化乙烯的共聚物、氟化亞乙烯基低聚物、聚氟乙烯(PVF)、氟化乙烯與三氟化乙烯的共聚物、聚丙烯腈、氰化纖維素、氰化亞乙烯基與醋酸乙酯的共聚物、聚氰基亞苯基硫化物、尼龍、聚脲等，但不被這些所限定。
另外，粘合劑30也可以具有導電性，而優(yōu)選電阻值比已分散的發(fā)光粒子20的最外層的第2半導體部22的電阻值高。這是因為，在向發(fā)光層13施加電場時，有機粘合劑30的電阻值比發(fā)光粒子20的最外層的第2半導體部22低時，發(fā)光層13變得易于只向有機粘合劑30流電流，難以向發(fā)光粒子20加電場，而難以發(fā)光。所以，在本實施方式中，粘合劑30的電阻值比第2半導體部22的電阻值高。還有，這樣，由于發(fā)光層13是使發(fā)光粒子20分散于有機粘合劑30中的構(gòu)造，所以使通過涂敷形成發(fā)光層12成為可能，因而發(fā)光層13的大面積化是容易的。
圖3是表示其它例發(fā)光粒子20a的截面構(gòu)造的截面圖。如圖3所示，該發(fā)光粒子20a是在最表面部實質(zhì)地全表面覆蓋保護層24而構(gòu)成的。通過具有該保護層24，發(fā)光粒子20a可以防止氧或水份等外部影響，可以抑制氧化或分解。
保護層24例如可以使用Al2O3或AlN、Y2O3等無機化合物或氟樹脂等有機化合物。保護層24的電阻值優(yōu)選比覆蓋的半導體層、第2半導體部22高。這樣，電流可以有效地在發(fā)光粒子20的內(nèi)部流動。另外，進而，保護層24的電阻值優(yōu)選比粘合劑30的電阻值低。這樣，電流可以在發(fā)光粒子20的內(nèi)部有效地流動。
第2電極14只要是導電性材料則沒有特別限定。作為用于第2電極的導電性材料，例如可以舉出Pt、Al、Au、Ag、Cr等金屬或它們的合金，或透明導電體等，但不被這些特別限定。來自于發(fā)光層13的發(fā)光被全方位放射，而可以通過在第2電極中使用遮光性材料如約100nm厚以上的金屬來使被放射于第2電極側(cè)的發(fā)光向基板11側(cè)反射，能夠使發(fā)光效率提高。另外，進而，在第2電極中使用透明導電體時，從基板11側(cè)和第2電極側(cè)14側(cè)的兩側(cè)攝取光成為可能，可以得到兩面發(fā)光的發(fā)光元件10。
還有，發(fā)光元件也可以具有覆蓋層(未圖示)。覆蓋層對于發(fā)光不是不可缺少的構(gòu)成構(gòu)件，而是保護基板11或第1和第2電極12、14或者其雙方的構(gòu)件。在將覆蓋層設(shè)于攝取發(fā)光側(cè)時，需要具有透光性，而除此以外，材質(zhì)和厚度都沒有特別限定。另外，設(shè)于電極上時，覆蓋層優(yōu)選具有絕緣性。
作為覆蓋層的材質(zhì)，例如可以舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺、尼龍等高分子材料或玻璃、石英、陶瓷、無機氧化物、無機氮化物等，而不被這些所特別限定。
如上所述，通過該實施方式1，作為在發(fā)光層13中含有的發(fā)光粒子20，通過具有成為核的第1半導體部21和實質(zhì)地全表面覆蓋上述第1半導體部21的第2半導體部22的構(gòu)造，可以得到發(fā)光效率低、能夠低成本地大面積化的發(fā)光元件10。
(實施方式2)使用圖4和圖5，對本發(fā)明的實施方式2中的發(fā)光元件進行說明。圖4是表示該發(fā)光元件的發(fā)光層中含有的發(fā)光粒子20b的截面構(gòu)造的截面圖。該發(fā)光元件與實施方式1中的發(fā)光元件相比，發(fā)光粒子20b的截面構(gòu)造不同。如圖4所示，發(fā)光粒子20b具有成為核的第1半導體部21和覆蓋第1半導體部21的表面的一部分的第2半導體部22構(gòu)成。在這里，第1半導體部21與第2半導體部22只要具有不同的傳導型的半導體構(gòu)造即可。即，第1半導體部21具有n型半導體構(gòu)造時，第2半導體部22為p型半導體構(gòu)造，第1半導體部21具有p型半導體構(gòu)造時，第2半導體部22為n型半導體構(gòu)造。這樣，發(fā)光粒子20b可以通過以層構(gòu)造具有n型半導體和p型半導體而在施加電場時產(chǎn)生電子和正穴的碰撞，得到效率高的發(fā)光。
另外，第2半導體部22的電阻值變得比成為核的第1半導體部21的電阻值高。這樣，電流變得容易從外部的第2半導體部21向內(nèi)部的第1半導體部22流，發(fā)光效率變高。假如第2半導體部22的電阻值比第1半導體部21的電阻值低時，與發(fā)光粒子20b的內(nèi)部的第1半導體部21相比，電流變得更容易流向外側(cè)的第2半導體部22、即發(fā)光粒子20的外周部，通過使電子難以向發(fā)光粒子20b的內(nèi)部移動而使發(fā)光效率減少。
圖5是表示其它例發(fā)光粒子20c的截面構(gòu)造的截面圖。如圖5所示，該發(fā)光粒子20c也可以是在最表面部實質(zhì)地全表面覆蓋保護層24而構(gòu)成的。通過具有該保護層24，發(fā)光粒子20c可以防止氧或水份等外部影響，可以抑制氧化或分解。還有，保護層24的電阻值優(yōu)選比覆蓋的半導體層高。在本實施方式中，保護層24同時保護第1半導體部21和第2半導體部22，而保護層24的電阻值優(yōu)選比第1半導體部21和第2半導體部22的電阻值高。這樣，電流可以有效地在發(fā)光粒子20c的內(nèi)部流動。另外，進而，保護層24的電阻值優(yōu)選比粘合劑30的電阻值低。這樣，電流可以有效地在發(fā)光粒子20c的內(nèi)部流動。
如上所述，通過本實施方式，與實施方式1相同，可以得到發(fā)光效率高、能夠低成本地大面積化的發(fā)光元件。
(實施方式3)使用圖6和圖7，對本發(fā)明的實施方式3進行說明。圖6是表示該發(fā)光元件的發(fā)光層中含有的發(fā)光粒子20d的截面構(gòu)造的截面圖。該發(fā)光元件與實施方式1中的發(fā)光元件相比，發(fā)光粒子20d的截面構(gòu)造不同。如圖6所示，該發(fā)光粒子20d由成為核的第1半導體部21和實質(zhì)地全表面覆蓋第1半導體部21的第3半導體部23，實質(zhì)地全表面覆蓋第3半導體部23的第2半導體部22構(gòu)成。第1半導體部21形成發(fā)光粒子20d的芯部，第2半導體部22形成發(fā)光粒子20d的最外部，另外，第3半導體部23被配置于第1半導體21與第2半導體部22之間。在這里，第1半導體部21與第2半導體部22只要具有不同的傳導型的半導體構(gòu)造即可。即，第1半導體部21具有n型半導體構(gòu)造時，第2半導體部22為p型半導體構(gòu)造，第1半導體部21具有p型半導體構(gòu)造時，第2半導體部22為n型半導體構(gòu)造。只要由第3半導體部23的帶隙能比第1半導體部21和第2半導體部22的帶隙能的任意一方或比雙方低的材料構(gòu)成即可，基本構(gòu)造也可以與第1半導體部21或第2半導體部22相同。
這樣，發(fā)光粒子20d通過以層構(gòu)造具有n型半導體和p型半導體，而且通過在n型半導體和p型半導體的層間具有低帶隙能部，在施加電場時，在第3半導體部的低帶隙能部中滯留電子和正穴，變得容易發(fā)生電子和正穴的碰撞。結(jié)果，可以得到效率高的發(fā)光。
圖7是表示其它例發(fā)光粒子20e的截面構(gòu)造的截面圖。如圖7所示，發(fā)光粒子20e也可以是在最表面部實質(zhì)地全表面覆蓋保護層24而構(gòu)成的。通過具有該保護層24，發(fā)光粒子20e可以防止氧或水份等外部影響，可以抑制氧化或分解。還有，保護層24的電阻值優(yōu)選比覆蓋的半導體層高。在這里，由于保護層24覆蓋第2半導體部22，所以保護層24的電阻值優(yōu)選比第2半導體部22的電阻值高。這樣，電流可以有效地在發(fā)光粒子20e的內(nèi)部流動。另外，進而，保護層24的電阻值優(yōu)選比粘合劑30的電阻值低。這樣，電流可以有效地在發(fā)光粒子20e的內(nèi)部流動。
還有，發(fā)光粒子不限于如實施方式1、2所示的2層構(gòu)造的發(fā)光粒子20、20a、20b、20c或如實施方式3所示的3層構(gòu)造的發(fā)光粒子20d、20e，也可以進而為多層構(gòu)造的發(fā)光粒子。這種情況下，發(fā)光粒子只要具有至少1層的n型半導體構(gòu)造部和至少1層的p型半導體構(gòu)造部即可。
如上所述，通過本實施方式，與實施方式1、2相同，可以得到發(fā)光效率高、能夠低成本地大面積化的發(fā)光元件。
(實施方式4)圖8是表示與本發(fā)明的實施方式4中的發(fā)光元件10a的發(fā)光面垂直的截面圖。該發(fā)光元件10a與實施方式1中的發(fā)光元件相比，攝取來自于發(fā)光層13的發(fā)光的方向不同。所以，在實施方式1中，使用由透光性材料構(gòu)成的基板11和第1電極，而該發(fā)光元件10a也可以將不具有透光性的材料用于基板11和第1電極12，另一方面，將具有透光性的材料用于第2電極14。這樣，可以從第2電極14側(cè)攝取來自于發(fā)光層13的光。
接著，對構(gòu)成該發(fā)光元件10a的各層進行說明。還有，省略對與實施方式1相同的構(gòu)成構(gòu)件進行說明。
首先，基板11無論有無透光性都不被特別限定，例如，可以使用陶瓷基板、半導體基板、石英基板、玻璃基板、或塑料基板等。作為用于基板11的陶瓷基板，可以舉出例如Al2O3、AlNBaTiO3、藍寶石等。作為半導體基板，例如可以舉出Si、SiC、GaAs等。作為塑料基板，可以舉出例如對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚酰胺等。另外，在從基板11側(cè)攝取光而使發(fā)光元件5兩面發(fā)光時，基板11只要使用與實施方式1相同的具有透光性的材料即可。
第1電極12無論有無透光性，只要是導電性材料則沒有特別限定。作為用于第1電極12的導電性材料，例如可以舉出Pt、Al、Au、Ag、Cr等金屬或它們的合金，或透明導電體等，但不被這些特別限定。來自于發(fā)光層13的發(fā)光被全方位放射，而可以通過在第1電極中使用遮光性材料如約100nm厚以上的金屬來只從第2電極14側(cè)攝取光。進而，通過使用Au或Pt等光的反射性高的金屬來使被放射于第1電極側(cè)的發(fā)光向第2電極14側(cè)反射，能夠使發(fā)光效率提高。另外，進而，通過在第1電極12中使用具有透光性的材料，從第2電極側(cè)14側(cè)和基板11側(cè)的兩側(cè)攝取光成為可能，可以得到兩面發(fā)光的發(fā)光元件。
發(fā)光層13可以具有與上述實施方式1～3相同的構(gòu)成。
第2電極14只要是光透過性的透明導電體，可以任意使用。作為用于第2電極14的透明導電體，例如可以舉出ITO(將SnO2摻雜于In2O3中的透明導電體)或ZnO等金屬氧化物，Au、Ag、Al等薄膜金屬或者聚苯胺，聚吡咯，PEDOT/PSS，聚噻吩等導電性高分子等，但不被這些材料特別限定。
如上所述，通過本實施方式，可以得到從第2電極14側(cè)、即從與基板相反一側(cè)發(fā)光的發(fā)光元件。
(實施方式5)
圖9是表示與本發(fā)明的實施方式5中的發(fā)光元件10b的發(fā)光面垂直的截面圖。該發(fā)光元件10b與實施方式4中的發(fā)光元件相比，在第1電極12與發(fā)光層13之間設(shè)置絕緣層16的點不同。還有，對于其它構(gòu)成，由于與實施方式4實質(zhì)上相同，所以省略說明。
絕緣層16只要是絕緣性的材料則沒有特別限定。例如，Al2O3或Y2O3等氧化物，AlN、SiN等氮化物，BaTiO3、SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12等鈣鈦礦化合物，陶瓷、聚氟化亞乙烯基或聚脲等有機樹脂等。另外，還可以使用混合這些物質(zhì)的材料，例如在有機粘合劑中混合陶瓷粒子的材料等，進而，具體地說，在聚氟化亞乙烯基中使BaTiO3粒子分散的材料等。對其制法也沒有特別限定，可以用公知的方法，使用適合絕緣層16的材料與基板11以及第1電極12的關(guān)系的方法。例如，陶瓷可以使用絲網(wǎng)印刷法或溶膠—凝膠法或濺射法，有機樹脂可以使用旋涂法或篩選印刷法等。另外，形成絕緣層16之后，也可以施加燒成或干燥等熱處理。進而，可以通過將透光性材料例如通過濺射法的薄膜Al2O3等作為絕緣層16，將絕緣層16作為兩面發(fā)光的發(fā)光元件。
發(fā)光層13可以具有與上述實施方式1～3相同的構(gòu)成，即，具有使發(fā)光粒子20分散于由有機物構(gòu)成的粘合劑30的構(gòu)造。另外，作為發(fā)光層13，也可以只是發(fā)光粒子20、不含有有機粘合劑的構(gòu)造。作為發(fā)光層13，在不具有有機粘合劑的構(gòu)造時，例如可以使發(fā)光粒子分散于乙醇等有機溶劑中，將該分散溶液滴落或摻雜在絕緣層16上，然后通過氣化等除去溶劑而形成發(fā)光層13。如上所述，在不具有有機粘合劑的構(gòu)造時，在形成作為上部電極的第2電極14時，也有第2電極14貫通發(fā)光層13的可能性，而由于在發(fā)光層13的下部設(shè)置絕緣層16，所以可以防止與第1電極12的短路。
如上所述，通過本實施方式，通過在第1電極12上設(shè)置絕緣層16，即使在具有不使用有機粘合劑的發(fā)光層13的發(fā)光元件10b的情況下，也可以防止第1電極12與第2電極14的短路。另外，通過具有絕緣層16，發(fā)光元件10b的絕緣耐壓大幅提高，發(fā)光元件的可靠性大幅提高的同時，向發(fā)光元件賦予高電壓成為可能，進而能夠得到高亮度的發(fā)光元件。
(實施方式6)
圖10是表示與本發(fā)明的實施方式6中的發(fā)光元件10的發(fā)光面垂直的截面圖。該發(fā)光元件10c與實施方式1中的發(fā)光元件相比，在發(fā)光層13與第2電極14之間設(shè)置絕緣層16的點不同。絕緣層16和發(fā)光層13是與實施方式5中的絕緣層相同的構(gòu)件。還有，對于其它構(gòu)成，由于與實施方式1實質(zhì)上相同，所以省略說明。
還有，通過將透光性材料分別用于絕緣層16和第2電極14，可以得到能夠不只從基板11側(cè)而且從第2電極14側(cè)攝取光的兩面發(fā)光的發(fā)光元件。另外，將透光性材料作為絕緣層16，通過使用反射性材料作為第2電極，使來自于發(fā)光層13的發(fā)光反射到基板11側(cè)成為可能，可以得到發(fā)光效率高的發(fā)光元件。
如上所述，通過本實施方式，與實施方式5相同，可以得到具有不使用有機粘合劑的發(fā)光層的發(fā)光元件。另外，通過具有絕緣層63，發(fā)光元件的絕緣耐壓大幅提高，發(fā)光元件的可靠性大幅提高的同時，向發(fā)光元件賦予高電壓成為可能，進而能夠得到高亮度的發(fā)光元件。
(實施方式7)圖11是表示與本發(fā)明的實施方式7中的發(fā)光元件10d的發(fā)光面垂直的截面圖。該發(fā)光元件10d與實施方式5中的發(fā)光元件相比，在發(fā)光層13與第2電極14之間進一步設(shè)置第2絕緣層17的點不同。基板11、第1電極12以及第2電極14分別與實施方式4相同。另外，第1絕緣層16與實施方式5的絕緣層16相同。進而，發(fā)光層13與實施方式5相同。
第2絕緣層17只要是具有透光性和絕緣性的材料則沒有特別限定。可以使用例如，Al2O3或Y2O3等薄膜氧化物，AlN、SiN等薄膜氮化物，聚氟化亞乙烯基或聚脲等有機樹脂等。另外，例如在有機粘合劑中混合陶瓷粒子的材料等，進而，具體地說，也可以使用在聚氟化亞乙烯基中使BaTiO3粒子分散的材料等透光性不好的材料。對其制法也沒有特別限定，可以用公知的方法。例如，薄膜氧化物可以使用溶膠—凝膠法，有機樹脂可以使用旋涂法或篩選印刷法等。另外，形成第2絕緣層17之后，也可以施加燒成或干燥等熱處理。
另外，本實施方式中的發(fā)光元件10d也可以通過分別使基板11、第1電極12、第1絕緣層16成為透光性材料而從基板11側(cè)攝取發(fā)光，可以得到兩面發(fā)光的發(fā)光元件?；蛘?，通過第2絕緣層17、第2電極14的任意一方使用遮光性或反射性的材質(zhì)，基板11、第1電極12、第1絕緣層16成為透光性材料，可以得到來自于基板11側(cè)的單面發(fā)光的發(fā)光元件。
如上所述，通過本實施方式，通過在發(fā)光層13的上下分別具有第1和第2絕緣層16、17，與具有1層絕緣層的發(fā)光元件相比，可以進一步提高發(fā)光元件的絕緣耐壓。這樣，發(fā)光元件的可靠性提高的同時，進一步向發(fā)光元件賦予高電壓成為可能，進而能夠得到高亮度的發(fā)光元件。
(實施方式8)圖12是表示與本發(fā)明的實施方式8中的發(fā)光元件10e的發(fā)光面垂直的截面圖。如圖12所示，該發(fā)光元件10e與實施方式1中的發(fā)光元件相比，在第1電極12與發(fā)光層13之間設(shè)置光變換層18的點不同。通過該光變換層18，可以使來自于發(fā)光層13的光發(fā)生色變換，攝取與發(fā)光色不同的色。
該光變換層18只要具有使來自于發(fā)光層13的光發(fā)生色變換的功能，則沒有特別限定。作為在色變換層18中含有的色素或熒光體，只要是使來自于發(fā)光粒子20的發(fā)光色發(fā)生色變換的構(gòu)件，則沒有特別限定。例如，在發(fā)光粒子20中使用GaInN構(gòu)造的半導體從發(fā)光粒子20得到藍色的發(fā)光時，通過使用含有YAG熒光體的光變換層18，可以將來自于發(fā)光元件的發(fā)光色變換為模擬白色。另外，作為色變換層18中含有的色素，可以舉出偶氮系、蒽醌系、蒽系、惡嗪(oxazine)系、惡唑(oxazole)系、氧雜蒽系、喹丫酮(quinacridone)系、香豆素系、賽安寧系、芪系、聯(lián)三苯系、噻唑系、硫靛系、萘二鉀酰亞胺系嘧啶系、芘系、二或三苯基甲烷系、丁二烯系、肽菁系、芴系、紫蘇烯系等，可以優(yōu)選使用氧雜蒽系、賽安寧系等。進而也可以含有2種以上的熒光體和色素。
還有，在該發(fā)光元件中，除了發(fā)光層13還另外設(shè)置色變換層18。而不限于此，例如，在發(fā)光層13中也可以含有對來自于發(fā)光粒子20的發(fā)光進行色變換的色素或熒光體。在這里，色素和熒光體與上述情況相同，只要是對來自于發(fā)光粒子20的發(fā)光色進行色變換的構(gòu)件即可，沒有特別限定。
還有，上述的各實施方式是表示本發(fā)明中的發(fā)光元件的一個例子的方式，其構(gòu)成不被各實施方式的構(gòu)成所限定。例如，發(fā)光元件10的各層的構(gòu)成只要是在一對電極12、14間配置發(fā)光層13的構(gòu)成，發(fā)光就是可能的，即使追加電介質(zhì)層等，其構(gòu)成也不被上述各實施方式所限定。
(實施方式9)使用圖13，對本發(fā)明的實施方式9中的顯示裝置進行說明。圖13是表示通過該顯示裝置50的彼此正交的透明電極51與相對電極52構(gòu)成的無源陣列顯示裝置50的簡要截面圖。該顯示裝置50具備上述實施方式中的發(fā)光元件多個二維排列的發(fā)光元件陣列。另外，還具備在發(fā)光元件陣列的面上向平行的第1方向平行延伸的多個透明電極51、和在發(fā)光元件陣列的面上平行且與第1方向正交的第2方向上平行延伸的多個相對電極52。進而，該顯示裝置50在一對透明電極51和相對電極52之間施加外部交流電壓，驅(qū)動1個發(fā)光元件，從前面電極側(cè)攝取發(fā)光。通過該顯示裝置50，作為各像素的發(fā)光元件使用上述發(fā)光元件。這樣，得到低價的發(fā)光元件顯示裝置。
另外，彩色顯示裝置也可以將發(fā)光層色分為RGB的各色熒光體成膜。另外，進而，其它例子的彩色顯示裝置也可以在作成通過單一色或2色的發(fā)光層的顯示裝置之后，使用濾色器和/或色變換過濾器，顯示RGB。還有，本實施方式為顯示本發(fā)明中的顯示裝置的一個例子的方式，其構(gòu)成不被本實施方式所限定。
(工業(yè)上的可利用性)本發(fā)明的發(fā)光元件將發(fā)光粒子用于發(fā)光層，該發(fā)光粒子具備成為核的第1半導體部和覆蓋上述第1半導體部的至少一部分的第2半導體部。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)低價而且可靠性高的發(fā)光，進而能用于作為液晶面板用背光燈或平面照明、平面面板顯示器用的發(fā)光元件中。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件，具備彼此相對的一對電極，和在所述一對電極之間被夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層，所述發(fā)光粒子含有第1導電體部、和覆蓋所述第1半導體部的表面的至少一部分的第2半導體部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件具備第1半導體部和實質(zhì)上覆蓋所述第1半導體部的全表面的第2半導體部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述第2半導體部的電阻值比所述第1半導體部的電阻值高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述發(fā)光層是所述發(fā)光粒子分散于粘合劑中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光元件，所述粘合劑的電阻值比所述第2半導體部的電阻值高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部與所述第2半導體部具有彼此不同的傳導型的半導體構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部具有n型半導體構(gòu)造，所述第2半導體部具有p型半導體構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部具有p型半導體構(gòu)造，所述第2半導體部具有n型半導體構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部和所述第2半導體部分別是化合物半導體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部和所述第2半導體部是第13族—第15族化合物半導體或者第12族—第16族化合物半導體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，所述發(fā)光粒子是最表面被保護層覆蓋。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)光元件，所述保護層的電阻值比所述第2半導體部的電阻值高。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，進一步具備對來自于所述發(fā)光粒子的發(fā)光的色進行變換的色變換機構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光元件，所述色變換機構(gòu)是被配置于所述發(fā)光層中的色素或熒光體。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的發(fā)光元件，所述色變換機構(gòu)是被設(shè)于所述發(fā)光層的發(fā)光面上的色變換層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，在所述一對電極的任意一方或雙方與所述發(fā)光層之間具有至少1個絕緣層。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，在所述發(fā)光層與所述一對電極分別之間進一步具備第1絕緣層和第2絕緣層，由所述第1絕緣層和所述第2絕緣層夾持所述發(fā)光層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，在所述一對電極之間施加交流電壓，使所述發(fā)光層發(fā)光。
19.一種發(fā)光元件，具備彼此相對的一對電極，和在所述一對電極之間被夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層，所述發(fā)光粒子具有芯部的第1半導體部、和所述發(fā)光粒子的最外部的第2半導體部、以及被配置于所述第1半導體部和所述第2半導體部之間且實質(zhì)上全表面覆蓋所述第1半導體部的第3半導體部，所述第3半導體部的帶隙能比所述第1半導體部或所述第2半導體部的任意一方的帶隙能低、或比雙方的帶隙能都低。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，所述第2半導體部的電阻值比所述第1半導體部的電阻值高。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，所述發(fā)光層是所述發(fā)光粒子分散于粘合劑中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的發(fā)光元件，所述粘合劑的電阻值比所述第2半導體部的電阻值高。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部與所述第2半導體部具有彼此不同的傳導型的半導體構(gòu)造。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部具有n型半導體構(gòu)造，所述第2半導體部具有p型半導體構(gòu)造。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部具有p型半導體構(gòu)造，所述第2半導體部具有n型半導體構(gòu)造。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部和所述第2半導體部分別是化合物半導體。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)光元件，所述第1半導體部和所述第2半導體部是第13族—第15族化合物半導體或者第12族—第16族化合物半導體。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，所述發(fā)光粒子是最表面被保護層覆蓋。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的發(fā)光元件，所述保護層的電阻值比所述第2半導體部的電阻值高。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，進一步具備對來自于所述發(fā)光粒子的發(fā)光的色進行變換的色變換機構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)光元件，所述色變換機構(gòu)是被配置于所述發(fā)光層中的色素或熒光體。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的發(fā)光元件，所述色變換機構(gòu)是被設(shè)于所述發(fā)光層的發(fā)光面上的色變換層。
33.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，在所述一對電極的任意一方或雙方與所述發(fā)光層之間具有至少1個絕緣層。
34.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，在所述發(fā)光層與所述一對電極分別之間進一步具備第1絕緣層和第2絕緣層，由所述第1絕緣層和所述第2絕緣層夾持所述發(fā)光層。
35.根據(jù)權(quán)利要求19所述的發(fā)光元件，進一步具備支撐所述一對電極中至少一方的電極的基板。
36.一種顯示裝置，具備二維排列多個發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，其中，所述發(fā)光元件具備彼此相對的一對電極、和在所述一對電極之間被夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層，并且，所述發(fā)光粒子含有第1導電體部、和覆蓋所述第1半導體部的表面的至少一部分的第2半導體部；在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行的第1方向彼此并行地延伸的多個X電極；和在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行且與上述第1方向正交的第2方向平行延伸的多個Y電極。
37.一種顯示裝置，具備二維排列多個發(fā)光元件的發(fā)光元件陣列，其中，所述發(fā)光元件具備彼此相對的一對電極、和在所述一對電極之間被夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層，并且，所述發(fā)光粒子具有芯部的第1半導體部、和所述發(fā)光粒子的最外部的第2半導體部、以及被配置于所述第1半導體部和所述第2半導體部之間且實質(zhì)上全表面覆蓋所述第1半導體部的第3半導體部，并且，所述第3半導體部的帶隙能比所述第1半導體部或所述第2半導體部的任意一方的帶隙能低、或比雙方的帶隙能都低；在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行的第1方向彼此并行地延伸的多個X電極；和在與上述發(fā)光元件陣列的發(fā)光面平行且與上述第1方向正交的第2方向平行延伸的多個Y電極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光效率高、能夠以低成本大面積化的發(fā)光元件。本發(fā)明中的發(fā)光元件，具備彼此相對的一對電極，和被上述一對電極之間夾持的含有發(fā)光粒子的發(fā)光層；上述發(fā)光粒子含有第1半導體部，和覆蓋上述第1半導體部的表面的至少一部分的第2半導體部。
文檔編號H05B33/22GK1784100SQ20051011870
公開日2006年6月7日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者青山俊之, 小野雅行, 那須昌吾, 小田桐優(yōu) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社