発光素子、発光装置、電子機器および発光素子の作製方法
【課題】 本発明の目的は，採光面から一様な発光を得ることが出来る発光素子を提供することにある。
【解決手段】 本発明の発光素子の一は、一対の電極間に、高分子ゲルから成る層を有する。そして、ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。また、本発明の発光素子の一は、一対の電極間に、高分子ゲルとスペーサとを含む層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【解決手段】 本発明の発光素子の一は、一対の電極間に、高分子ゲルから成る層を有する。そして、ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。また、本発明の発光素子の一は、一対の電極間に、高分子ゲルとスペーサとを含む層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に電気化学反応を利用した発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管に続く次世代型ディスプレイ用の発光表示素子について様々な発表がなされている。その一つに電気化学発光素子がある。溶液系の電気化学発光素子は発光分子を含む溶液を二つの電極で挟んだ構造になっている。
【０００３】
この素子に通電すると陽極では酸化反応が起こり、また陰極では還元反応が起こる。そしてキャリア分子（多くの場合、一電子酸化還元によるラジカル）が生成する。この二種類のキャリア分子が衝突して再結合すると一方の分子は電子的に励起された状態となり、元の基底状態に戻る。このとき発光を伴う現象を電気化学発光と呼ぶ。
【０００４】
電気化学発光素子の発光強度を大きくするには以下の三条件が求められる。
（１）ラジカルの生成量を多くする
（２）生成したキャリアを効率よく再結合させる
（３）発光量子収率の高い分子から発光させる
【０００５】
ラジカルが生成しにくい場合、生成量を増加させるために電解質を加える事がある。またキャリアの再結合確率を上げるためには様々な試みがある。その一つに電極間距離を数μｍ以下にするという方法がある。ラジカル種の寿命はその強い反応性のため非常に短い。そのため電極間隔を短くするとラジカルの寿命内に電荷の再結合が起こりやすくなり、素子の発光効率が大きく向上する。
【０００６】
非特許文献１に記載の溶液系の電気発光素子では溶液を間に含む二枚の電極間にプラスチックビーズ等のスペーサを挟むことで均一な電極間距離を保って面発光を得ている。先に述べたような、素子の発光効率を向上するために数μｍ以下の電極間距離にする際には、この方法ではムラが出来てしまい一様な面発光が得られないという問題がある。
【０００７】
シリカの多孔質ゲルを用いた素子が提案されている。しかし細孔特性を利用する多孔質ゲルでは（乾燥ゲルの）細孔構造を制御することが難しく、再現性のある細孔分布を持つ薄膜ゲルを得るのはかなり困難である。また無機物を含むゲルは屈折率が高いものが多いため細孔での光の散乱が起こりやすく、損失が大きいという欠点がある。
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ． ４０ （２００１） ｐｐＬ９４５−９４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、採光面から一様な発光を得ることが出来る発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子の一は、一対の電極間に高分子ゲルから成る層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、一対の電極間に高分子ゲルとスペーサとを含む層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の発光素子の作製方法の一は、第１の電極と第２の電極との間に、第１の電極上に形成されたゾルを挟むように、第１の電極が形成された第１の基板と、第２の電極が形成された第２の基板とを貼り合わせる工程を有する。ここで、ゾルは、塗布前に重合開始剤が加えられ、ゲル化が開始したものである。
【発明の効果】
【００１３】
高分子ゲルを用いて発光層を形成することによって、電極間の距離のムラが少なく、採光面全体から一様な発光を得ることが出来る発光素子を得ることができる。
【００１４】
高分子ゲルを用いて発光層を形成することによって、細孔での散乱が少なく、発光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の発光素子について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１において、基板１００、１０４は、発光素子を支持するための支持体として機能するものである。基板１００、１０４について特に限定はなく、ガラスまたは石英等の他、プラスチック等から成るものを用いることができる。なお、基板１００と基板１０４のうちいずれか一方若しくは両方は可視光を透過できる材料で形成されていることが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、本発明の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、発光層１０３を有する。ここで、発光層１０３は、発光物質を含む溶液を、ゲルに浸潤させて形成したものである。
【００１８】
ゲルについて特に限定はないが、高分子から成るゲル（高分子ゲル）を用いることが好ましい。これによって、細孔での発光した光の散乱が少なくなる。これは高分子ゲルの屈折率が小さい（例えば６００ｎｍ付近の光に対する高分子の屈折率は、１．３〜１．７である。）ためである。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。また高分子ゲルは、細孔サイズや特性の制御もしやすい。
【００１９】
高分子ゲルとしては、例えば、スチレン、またはアクリル酸、メタクリル酸メチル等のアクリル酸の誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリオキサゾリン等を主鎖として含むゲルが挙げられる。これらのゲルは、イオン交換基や導電性高分子等を側鎖として含んでいてもよい。具体的には、ポリアクリルアミドゲル、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドゲル、ポリアクリル酸ゲル、スチレン−ジビニルベンゼン、ポリエチレンオキシド系化学架橋ゲル等を用いることができる。
【００２０】
なお、高分子ゲルは、キャリア分子（つまり帯電した発光物質）がゲルの格子間を通過できるような架橋密度を有するものであることが好ましい。
【００２１】
次に、発光物質を含む溶液の溶媒と溶質とについて説明する。
【００２２】
溶質について特に限定はなく、蛍光または燐光を発光する発光物質であればよい。酸化還元に安定で量子収率が高いものが好ましい。また、純度が高いものが好ましい。ルブレン、トリス（２，２’−ジピリジル）ルテニウム、９，１０−ジフェニルアントラセン、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジネート（アセチルアセネート）イリジウム、ローダミン６Ｇ、アルミキノリノール錯体等が使用できる。
【００２３】
溶媒としては、溶質が溶解し易いものが好ましい。また、酸化還元反応が起こりにくいものが好ましい。また、吸湿性が少ないものが好ましい。また、溶存する酸素や二酸化炭素等の量が少ないもの、または酸素や二酸化炭素等が溶存していないものが好ましい。
【００２４】
なお、酸化もしくは還元され易い溶媒であっても、酸化若しくは還元された後、酸化若しくは還元によって生成されたイオンが溶質と反応することによって、キャリア分子（正若しくは負に帯電した発光物質）を生成することができるのであれば、溶媒として用いることができる。
【００２５】
具体的には、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、ジクロロベンゼン、プロピレンカーボナート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、蟻酸等を、溶媒として用いることができる。
【００２６】
また、第１の電極１０１および第２の電極１０２について特に限定はないが、電気化学反応による溶解や、または溶媒との化学反応等を起こしにくいものが好ましい。また、電極表面の凹凸等が少なく、平坦性の高いものが好ましい。また、電極表面の清浄化が容易なものが好ましい。また、広い電位窓を有するが好ましい。広い電位窓を有することによって、溶質の選択性が広がる。溶質の酸化還元電位よりも、用いた溶液における電極の電位窓が広いことが好ましい。これによって、電極などが損傷を受けることを低減することができる。具体的には、金、アルミニウム、カーボン、メソポーラスシリカ、白金、酸化インジウム、インジウム錫酸化物等を用いて形成されたものを、第１の電極または第２の電極として用いることができる。また、第１の電極１０１と第２の電極１０２のいずれか一若しくは両方は、可視光を透過できることが好ましい。
【００２７】
以上のような、本発明の発光素子は、通電したときに、陽極では酸化反応が起こり、また陰極では還元反応が起こる。そしてキャリア分子（多くの場合、一電子酸化還元によるラジカル）が生成する。負のキャリア分子（負に帯電した発光物質）と、正のキャリア分子（正に帯電した発光物質）が衝突して再結合すると一方の分子は電子的に励起された状態となり、元の基底状態に戻る。そして、このとき発光する。発光した光は、基板１００と基板１０４のいずれか一又は両方から取り出すことが出来る。
【００２８】
なお、本発明の発光素子では、高分子ゲルの架橋密度を調節することによって、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位においてキャリア分子が再結合するように、キャリアの移動速度等を調節することができる。また、高分子ゲルの側鎖に置換基を導入することによっても、キャリアの移動速度等を調節することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明の発光素子の作製方法について図１を参照して説明する。
【００３０】
先ず、基板１００上に、第１の電極１０１を形成する。第１の電極１０１の形成方法について特に限定はなく、スパッタリング法または蒸着法等を用いて形成することができる。
【００３１】
次に、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化が始まった溶液を、第１の電極１０１の上に塗布する。塗布した溶液はゲル化が終了した後、発光層１０３となる。ここで、ゾルについて特に限定はなく、単量体または重合体のいずれか一または両方を含むものを用いることができる。また、ゲルを構成する高分子材料について特に限定はなく、スチレン、またはアクリル酸、メタクリル酸メチル等のアクリル酸の誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリオキサゾリン等を主鎖として含み、網目状構造を有するものを用いることができる。また、重合開始剤についても特に限定はなく、２，２−アゾビスイソブチロニトリル等を用いることができる。また、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化させる方法の他、ゾルを塗布した後、その溶液に紫外線等を照射して架橋反応させる方法（光重合等）によってゲル化させてもよい。
【００３２】
塗布した溶液のゲル化が終了する前に、ゲル化が始まった溶液が塗布された基板１００と、スパッタリング法や蒸着法を用いて予め第２の電極１０２が形成された基板１０４とを、ゲル化が始まった溶液を間に挟むように貼り合わせる。なお、貼り合わせるときに、第１の基板１００と第２の基板１０４とに掛かる圧力を調節することによって、発光層１０３の厚さを調節することができる。
【００３３】
次に、発光層１０３に発光物質を含む溶液を浸潤させる。
【００３４】
以上のようにして、本発明の発光素子を作製することができる。
【００３５】
なお、ゲル化が始まった溶液は、ゲル化が終了したときに０．５〜５０μｍの膜厚と成るように粘度等を調節して塗布することが好ましい。なお、膜厚は０．５〜２μｍであることがより好ましい。
【００３６】
また、発光物質を含む溶液は、アルゴンガス等の不活性ガスを用いてバブリングし、溶存している酸素または二酸化炭素等を除去されたものであることが好ましい。これによって、酸素若しくは二酸化炭素等に起因して電位窓が狭くなることを防ぐことができる。
【００３７】
以上のようにして作製された本形態の発光素子において、高分子ゲルは、電極間の距離を一定に保つためのスペーサとして機能している。また、本形態の発光素子では、高分子ゲルによって第１の電極１０１及び第２の電極１０２の電極面全体を支えることができるため、電極間の距離のムラが少なく採光面全体から一様な発光を得ることが出来る。
【００３８】
また、本形態の発光素子では、高分子ゲルを用いているため、屈折率の変化が小さい。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態３）
実施の形態１または実施の形態２において説明したものと異なる構成を有する発光素子について図２を用いて説明する。
【００４０】
先ず、基板２００の上に第１の電極２０１を形成する。なお、第１の電極２０１は、実施の形態１及び実施の形態２において記載した第１の電極１０１と同様にして形成すればよい。
【００４１】
次に、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化が始まった溶液を、第１の電極２０１の上に塗布する。そして、塗布した溶液にスペーサ２０４を散布する。なお、高分子材料と重合開始剤とはそれぞれ実施の形態２に記載したものと同様のものを用いればよい。
【００４２】
なお、ゲル化が始まった溶液の塗布する工程と、スペーサの散布する工程の工程順について特に限定はなく、例えば、スペーサを散布した後、ゲル化が始まった溶液を塗布しても構わない。
【００４３】
また、ゲル化が始まった溶液中に予めスペーサを散布させておき、スペーサを含み、さらにゲル化が始まった溶液を、塗布してもよい。
【００４４】
塗布した溶液のゲル化が終了する前に、ゲル化が始まった溶液が塗布された基板２００と、予め第２の電極２０２が形成された基板２０５とを、ゲル化が始まった溶液を間に挟むように貼り合わせる。第２の電極２０２は、実施の形態１及び実施の形態２において記載した第２の電極１０２と同様のものを用いればよい。また、基板２００、２０５についても実施の形態１において記載した基板１００、１０４と同様のものを用いればよい。また、貼り合わせるときに、第１の基板２００と第２の基板２０５とに掛かる圧力を調節することによって、発光層２０３の厚さを調節することができる。
【００４５】
次に、発光層２０３に発光物質を含む溶液を浸潤させる。なお、発光物質を含む溶液は実施の形態１及び実施の形態２に記載のものを用いればよい。
【００４６】
以上のようにして、本発明の発光素子を作製することができる。
【００４７】
以上のようにして作製された本形態の発光素子において、高分子ゲルは、電極間の距離を一定に保つためのスペーサとして機能している。そして、本形態の発光素子では、高分子ゲルと共にスペーサを用いることによって第１の電極２０１及び第２の電極２０２の電極面全体を、より安定に支えることができる。そのため、電極間の距離のムラが一層少なく、採光面全体から一様な発光を得ることが出来る。
【００４８】
また、本形態の発光素子では、高分子ゲルを用いているため、屈折率の変化が小さい。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
実施の形態１〜実施の形態３において説明した本発明は、表示機能を有する発光装置の画素部や、照明機能を有する発光装置の照明部に適用することができる。そして、本発明を適用した発光装置からは、ムラが少なく良好な画像等を得ることができる。
【００５０】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。
【００５１】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３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。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００５２】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００５３】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００５４】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。
【００５５】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００５６】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００５７】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
【００５８】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
【００５９】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２3：２2：２1：２0＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。
【００６０】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００６１】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００６２】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
【００６３】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００６４】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力された信号によって、第２のトランジスタ９０２のオンオフが制御される。そして、第２のトランジスタ９０２がオンすると発光素子９０３に電圧が印加され、発光素子９０３に電流が流れる。つまり、第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力する信号によって、発光素子９０３の発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
【００６５】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００６６】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。
【００６７】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９１８を切り替えてソース信号線とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。
【００６８】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９１８を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
【００６９】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００７０】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
【００７１】
（実施の形態５）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００７２】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に発光層１５を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０と基板２０とに挟まれるようにして設けられている。なお、実施の形態１では、発光素子の第１の電極は第１の基板上に直接形成されていたが、本形態のように回路等が設けられた層の上に形成されていてもよい。
【００７３】
なお、図７に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層である。
【００７４】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００７５】
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20ｃｍ-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００７６】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【００７７】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【００７８】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。または、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００７９】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００８０】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００８１】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む物質）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００８２】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【００８３】
また、発光素子１２は、第１の電極１３が陽極として機能し、第２の電極１４が陰極として機能する構成であってもよいし、或いは第１の電極１３が陰極として機能し、第２の電極１４が陽極として機能する構成であってもよい。但し、前者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタである。
【００８４】
（実施の形態６）
本発明を適用した発光装置はムラが少なく良好な画像等を提供出来るものであるため、そのような発光装置を備えた電子機器においても、良好な画像等を得ることがきる。
【００８５】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【００８６】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００８７】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００８８】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【００８９】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【００９０】
なお、本形態では、ノート型のパーソナルコンピュータについて述べているが、この他に携帯電話、カーナビゲイション、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【実施例１】
【００９１】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００９２】
電極の作製 ： ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）電極をガラス基板上にスパッタ法を用いて成膜する。アルミニウム電極をガラス基板上に蒸着法を用いて成膜する。
【００９３】
高分子ゲルの作製 ： アクリルアミド（１０％以上）を架橋剤であるＮ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド（５％以上）の存在下、ｐＨ７．０になるよう緩衝剤を加えた水溶液中で２．５ｍＭ過酸化アンモニウムと７．５ｍＭ Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を重合開始剤として室温でラジカル重合することによりポリアクリルアミドゲルが得られる。
【００９４】
素子の作製 ： 重合途中の溶液が粘性を帯びた所でＩＴＯ電極上に塗布し、その上にＡｌ電極を載せる。１日間静置して均一な電極間距離（２〜５０μｍ）を持つ素子ａを得る事が出来る。
【００９５】
１０ｍＭ ルブレンを含むＤＭＳＯ溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ａに浸透させ、陽極をＩＴＯ、陰極をＡｌとして通電することで発光が得られる。
【実施例２】
【００９６】
高分子ゲルの作製 ： メチルメタクリラート（ＭＭＡ）と架橋剤であるポリエチレングリコールジメタクリラート（ＰＥＧＤＭＡ）の存在下、脱水アセトニトリル溶媒中で ２，２−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を重合開始剤として８０℃で重合を開始する。
【００９７】
素子の作製 ： 二枚のＩＴＯ電極の間にスペーサおよび重合中のポリメチルメタクリラート−ポリエチレングリコールジメタクリラート（ＰＭＭＡ−ＰＥＧＤＭＡ）ゲル溶液を塗布し、均一に圧力をかけたまま８０℃で固定する。これを素子ｂとする。重合開始から６時間でＰＭＭＡ−ＰＥＧＤＭＡゲルの重合が完了する。素子ｂを緩やかに室温に戻す。
【００９８】
１０ｍＭ ルブレンを含むフタル酸ジ−ｎ―ブチル溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ｂに浸透させ、通電することで発光が得られる。
【実施例３】
【００９９】
高分子ゲルの作製 ： ポリエチレン：４−クロロベンゾフェノン：２，４，６−トリアリルオキシ−１，３，５−トリアジンを１５０：３１：１の割合でトルエン溶液中に溶解させる。このポリマー溶液を室温で実施例２と同様にスペーサを併用して成膜し、高圧水銀灯を用いて所定時間ＵＶ照射することでゲル化して素子ｃを得る。
【０１００】
１０ｍＭ ルブレンを含むジクロロメタン：アセトニトリル混合溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ｃに浸透させ、通電することで発光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の発光素子について説明する図。
【図２】本発明の発光素子について説明する図。
【図３】本発明を適用した発光装置について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【符号の説明】
【０１０２】
１００ 基板
１０１ 電極
１０２ 電極
１０３ 発光層
１０４ 基板
２００ 基板
２０１ 電極
２０２ 電極
２０４ スペーサ
２０３ 発光層
２０５ 基板
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ トランジスタ
９０２ トランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ トランジスタ
１００２ トランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 書き込み期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 書き込み期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 書き込み期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 書き込み期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０、２０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 電極
１４ 電極
１５ 発光層
１６ 第１層間絶縁膜
１６ａ 第１層間絶縁膜
１６ｂ 第１層間絶縁膜
１６ｃ 第１層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 第２層間絶縁膜
１９ａ 第２層間絶縁膜
１９ｂ 第２層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、特に電気化学反応を利用した発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラウン管に続く次世代型ディスプレイ用の発光表示素子について様々な発表がなされている。その一つに電気化学発光素子がある。溶液系の電気化学発光素子は発光分子を含む溶液を二つの電極で挟んだ構造になっている。
【０００３】
この素子に通電すると陽極では酸化反応が起こり、また陰極では還元反応が起こる。そしてキャリア分子（多くの場合、一電子酸化還元によるラジカル）が生成する。この二種類のキャリア分子が衝突して再結合すると一方の分子は電子的に励起された状態となり、元の基底状態に戻る。このとき発光を伴う現象を電気化学発光と呼ぶ。
【０００４】
電気化学発光素子の発光強度を大きくするには以下の三条件が求められる。
（１）ラジカルの生成量を多くする
（２）生成したキャリアを効率よく再結合させる
（３）発光量子収率の高い分子から発光させる
【０００５】
ラジカルが生成しにくい場合、生成量を増加させるために電解質を加える事がある。またキャリアの再結合確率を上げるためには様々な試みがある。その一つに電極間距離を数μｍ以下にするという方法がある。ラジカル種の寿命はその強い反応性のため非常に短い。そのため電極間隔を短くするとラジカルの寿命内に電荷の再結合が起こりやすくなり、素子の発光効率が大きく向上する。
【０００６】
非特許文献１に記載の溶液系の電気発光素子では溶液を間に含む二枚の電極間にプラスチックビーズ等のスペーサを挟むことで均一な電極間距離を保って面発光を得ている。先に述べたような、素子の発光効率を向上するために数μｍ以下の電極間距離にする際には、この方法ではムラが出来てしまい一様な面発光が得られないという問題がある。
【０００７】
シリカの多孔質ゲルを用いた素子が提案されている。しかし細孔特性を利用する多孔質ゲルでは（乾燥ゲルの）細孔構造を制御することが難しく、再現性のある細孔分布を持つ薄膜ゲルを得るのはかなり困難である。また無機物を含むゲルは屈折率が高いものが多いため細孔での光の散乱が起こりやすく、損失が大きいという欠点がある。
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ． ４０ （２００１） ｐｐＬ９４５−９４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、採光面から一様な発光を得ることが出来る発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の発光素子の一は、一対の電極間に高分子ゲルから成る層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の発光素子の一は、一対の電極間に高分子ゲルとスペーサとを含む層を有する。そして、高分子ゲルに、発光物質を含む溶液を浸潤させていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の発光素子の作製方法の一は、第１の電極と第２の電極との間に、第１の電極上に形成されたゾルを挟むように、第１の電極が形成された第１の基板と、第２の電極が形成された第２の基板とを貼り合わせる工程を有する。ここで、ゾルは、塗布前に重合開始剤が加えられ、ゲル化が開始したものである。
【発明の効果】
【００１３】
高分子ゲルを用いて発光層を形成することによって、電極間の距離のムラが少なく、採光面全体から一様な発光を得ることが出来る発光素子を得ることができる。
【００１４】
高分子ゲルを用いて発光層を形成することによって、細孔での散乱が少なく、発光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の発光素子について図１を用いて説明する。
【００１６】
図１において、基板１００、１０４は、発光素子を支持するための支持体として機能するものである。基板１００、１０４について特に限定はなく、ガラスまたは石英等の他、プラスチック等から成るものを用いることができる。なお、基板１００と基板１０４のうちいずれか一方若しくは両方は可視光を透過できる材料で形成されていることが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、本発明の発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０２との間に、発光層１０３を有する。ここで、発光層１０３は、発光物質を含む溶液を、ゲルに浸潤させて形成したものである。
【００１８】
ゲルについて特に限定はないが、高分子から成るゲル（高分子ゲル）を用いることが好ましい。これによって、細孔での発光した光の散乱が少なくなる。これは高分子ゲルの屈折率が小さい（例えば６００ｎｍ付近の光に対する高分子の屈折率は、１．３〜１．７である。）ためである。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。また高分子ゲルは、細孔サイズや特性の制御もしやすい。
【００１９】
高分子ゲルとしては、例えば、スチレン、またはアクリル酸、メタクリル酸メチル等のアクリル酸の誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリオキサゾリン等を主鎖として含むゲルが挙げられる。これらのゲルは、イオン交換基や導電性高分子等を側鎖として含んでいてもよい。具体的には、ポリアクリルアミドゲル、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドゲル、ポリアクリル酸ゲル、スチレン−ジビニルベンゼン、ポリエチレンオキシド系化学架橋ゲル等を用いることができる。
【００２０】
なお、高分子ゲルは、キャリア分子（つまり帯電した発光物質）がゲルの格子間を通過できるような架橋密度を有するものであることが好ましい。
【００２１】
次に、発光物質を含む溶液の溶媒と溶質とについて説明する。
【００２２】
溶質について特に限定はなく、蛍光または燐光を発光する発光物質であればよい。酸化還元に安定で量子収率が高いものが好ましい。また、純度が高いものが好ましい。ルブレン、トリス（２，２’−ジピリジル）ルテニウム、９，１０−ジフェニルアントラセン、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジネート（アセチルアセネート）イリジウム、ローダミン６Ｇ、アルミキノリノール錯体等が使用できる。
【００２３】
溶媒としては、溶質が溶解し易いものが好ましい。また、酸化還元反応が起こりにくいものが好ましい。また、吸湿性が少ないものが好ましい。また、溶存する酸素や二酸化炭素等の量が少ないもの、または酸素や二酸化炭素等が溶存していないものが好ましい。
【００２４】
なお、酸化もしくは還元され易い溶媒であっても、酸化若しくは還元された後、酸化若しくは還元によって生成されたイオンが溶質と反応することによって、キャリア分子（正若しくは負に帯電した発光物質）を生成することができるのであれば、溶媒として用いることができる。
【００２５】
具体的には、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトニトリル、ジクロロベンゼン、プロピレンカーボナート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、蟻酸等を、溶媒として用いることができる。
【００２６】
また、第１の電極１０１および第２の電極１０２について特に限定はないが、電気化学反応による溶解や、または溶媒との化学反応等を起こしにくいものが好ましい。また、電極表面の凹凸等が少なく、平坦性の高いものが好ましい。また、電極表面の清浄化が容易なものが好ましい。また、広い電位窓を有するが好ましい。広い電位窓を有することによって、溶質の選択性が広がる。溶質の酸化還元電位よりも、用いた溶液における電極の電位窓が広いことが好ましい。これによって、電極などが損傷を受けることを低減することができる。具体的には、金、アルミニウム、カーボン、メソポーラスシリカ、白金、酸化インジウム、インジウム錫酸化物等を用いて形成されたものを、第１の電極または第２の電極として用いることができる。また、第１の電極１０１と第２の電極１０２のいずれか一若しくは両方は、可視光を透過できることが好ましい。
【００２７】
以上のような、本発明の発光素子は、通電したときに、陽極では酸化反応が起こり、また陰極では還元反応が起こる。そしてキャリア分子（多くの場合、一電子酸化還元によるラジカル）が生成する。負のキャリア分子（負に帯電した発光物質）と、正のキャリア分子（正に帯電した発光物質）が衝突して再結合すると一方の分子は電子的に励起された状態となり、元の基底状態に戻る。そして、このとき発光する。発光した光は、基板１００と基板１０４のいずれか一又は両方から取り出すことが出来る。
【００２８】
なお、本発明の発光素子では、高分子ゲルの架橋密度を調節することによって、第１の電極１０１および第２の電極１０２から離れた部位においてキャリア分子が再結合するように、キャリアの移動速度等を調節することができる。また、高分子ゲルの側鎖に置換基を導入することによっても、キャリアの移動速度等を調節することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
次に、本発明の発光素子の作製方法について図１を参照して説明する。
【００３０】
先ず、基板１００上に、第１の電極１０１を形成する。第１の電極１０１の形成方法について特に限定はなく、スパッタリング法または蒸着法等を用いて形成することができる。
【００３１】
次に、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化が始まった溶液を、第１の電極１０１の上に塗布する。塗布した溶液はゲル化が終了した後、発光層１０３となる。ここで、ゾルについて特に限定はなく、単量体または重合体のいずれか一または両方を含むものを用いることができる。また、ゲルを構成する高分子材料について特に限定はなく、スチレン、またはアクリル酸、メタクリル酸メチル等のアクリル酸の誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリオキサゾリン等を主鎖として含み、網目状構造を有するものを用いることができる。また、重合開始剤についても特に限定はなく、２，２−アゾビスイソブチロニトリル等を用いることができる。また、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化させる方法の他、ゾルを塗布した後、その溶液に紫外線等を照射して架橋反応させる方法（光重合等）によってゲル化させてもよい。
【００３２】
塗布した溶液のゲル化が終了する前に、ゲル化が始まった溶液が塗布された基板１００と、スパッタリング法や蒸着法を用いて予め第２の電極１０２が形成された基板１０４とを、ゲル化が始まった溶液を間に挟むように貼り合わせる。なお、貼り合わせるときに、第１の基板１００と第２の基板１０４とに掛かる圧力を調節することによって、発光層１０３の厚さを調節することができる。
【００３３】
次に、発光層１０３に発光物質を含む溶液を浸潤させる。
【００３４】
以上のようにして、本発明の発光素子を作製することができる。
【００３５】
なお、ゲル化が始まった溶液は、ゲル化が終了したときに０．５〜５０μｍの膜厚と成るように粘度等を調節して塗布することが好ましい。なお、膜厚は０．５〜２μｍであることがより好ましい。
【００３６】
また、発光物質を含む溶液は、アルゴンガス等の不活性ガスを用いてバブリングし、溶存している酸素または二酸化炭素等を除去されたものであることが好ましい。これによって、酸素若しくは二酸化炭素等に起因して電位窓が狭くなることを防ぐことができる。
【００３７】
以上のようにして作製された本形態の発光素子において、高分子ゲルは、電極間の距離を一定に保つためのスペーサとして機能している。また、本形態の発光素子では、高分子ゲルによって第１の電極１０１及び第２の電極１０２の電極面全体を支えることができるため、電極間の距離のムラが少なく採光面全体から一様な発光を得ることが出来る。
【００３８】
また、本形態の発光素子では、高分子ゲルを用いているため、屈折率の変化が小さい。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態３）
実施の形態１または実施の形態２において説明したものと異なる構成を有する発光素子について図２を用いて説明する。
【００４０】
先ず、基板２００の上に第１の電極２０１を形成する。なお、第１の電極２０１は、実施の形態１及び実施の形態２において記載した第１の電極１０１と同様にして形成すればよい。
【００４１】
次に、ゾルに重合開始剤を加えてゲル化が始まった溶液を、第１の電極２０１の上に塗布する。そして、塗布した溶液にスペーサ２０４を散布する。なお、高分子材料と重合開始剤とはそれぞれ実施の形態２に記載したものと同様のものを用いればよい。
【００４２】
なお、ゲル化が始まった溶液の塗布する工程と、スペーサの散布する工程の工程順について特に限定はなく、例えば、スペーサを散布した後、ゲル化が始まった溶液を塗布しても構わない。
【００４３】
また、ゲル化が始まった溶液中に予めスペーサを散布させておき、スペーサを含み、さらにゲル化が始まった溶液を、塗布してもよい。
【００４４】
塗布した溶液のゲル化が終了する前に、ゲル化が始まった溶液が塗布された基板２００と、予め第２の電極２０２が形成された基板２０５とを、ゲル化が始まった溶液を間に挟むように貼り合わせる。第２の電極２０２は、実施の形態１及び実施の形態２において記載した第２の電極１０２と同様のものを用いればよい。また、基板２００、２０５についても実施の形態１において記載した基板１００、１０４と同様のものを用いればよい。また、貼り合わせるときに、第１の基板２００と第２の基板２０５とに掛かる圧力を調節することによって、発光層２０３の厚さを調節することができる。
【００４５】
次に、発光層２０３に発光物質を含む溶液を浸潤させる。なお、発光物質を含む溶液は実施の形態１及び実施の形態２に記載のものを用いればよい。
【００４６】
以上のようにして、本発明の発光素子を作製することができる。
【００４７】
以上のようにして作製された本形態の発光素子において、高分子ゲルは、電極間の距離を一定に保つためのスペーサとして機能している。そして、本形態の発光素子では、高分子ゲルと共にスペーサを用いることによって第１の電極２０１及び第２の電極２０２の電極面全体を、より安定に支えることができる。そのため、電極間の距離のムラが一層少なく、採光面全体から一様な発光を得ることが出来る。
【００４８】
また、本形態の発光素子では、高分子ゲルを用いているため、屈折率の変化が小さい。その結果、光の損失が少ない発光素子を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
実施の形態１〜実施の形態３において説明した本発明は、表示機能を有する発光装置の画素部や、照明機能を有する発光装置の照明部に適用することができる。そして、本発明を適用した発光装置からは、ムラが少なく良好な画像等を得ることができる。
【００５０】
本形態では、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。
【００５１】
図３は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図３において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３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。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【００５２】
画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。
【００５３】
図４は、一画素を動作するための回路を表した図である。図４に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。
【００５４】
第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれ第１電極、第２電極と表記する。
【００５５】
ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。
【００５６】
また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図５の上面図に表すように配置することができる。図５において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。
【００５７】
次に、駆動方法について説明する。図６は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図６において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。
【００５８】
本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。
【００５９】
１フレームは、図６に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２3：２2：２1：２0＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット階調を行えるようにしてもよい。
【００６０】
１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。
【００６１】
サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳することを防ぐことができる。
【００６２】
なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。
【００６３】
ここで、書込期間および消去期間における、図４で示す回路の動作について説明する。
【００６４】
まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力された信号によって、第２のトランジスタ９０２のオンオフが制御される。そして、第２のトランジスタ９０２がオンすると発光素子９０３に電圧が印加され、発光素子９０３に電流が流れる。つまり、第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力する信号によって、発光素子９０３の発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。
【００６５】
次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。
【００６６】
なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。
【００６７】
先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９１８を切り替えてソース信号線とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。
【００６８】
以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９１８を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。
【００６９】
なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。
【００７０】
また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。
【００７１】
（実施の形態５）
本発明の発光素子を含む発光装置の断面図の一態様について、図７を用いて説明する。
【００７２】
図７において、点線で囲まれているのは、本発明の発光素子１２を駆動するために設けられているトランジスタ１１である。発光素子１２は、第１の電極１３と第２の電極１４との間に発光層１５を有する本発明の発光素子である。トランジスタ１１のドレインと第１の電極１３とは、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を貫通している配線１７によって電気的に接続されている。また、発光素子１２は、隔壁層１８によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。このような構成を有する本発明の発光装置は、本形態において、基板１０と基板２０とに挟まれるようにして設けられている。なお、実施の形態１では、発光素子の第１の電極は第１の基板上に直接形成されていたが、本形態のように回路等が設けられた層の上に形成されていてもよい。
【００７３】
なお、図７に示されたトランジスタ１１は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、トランジスタ１１の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いはチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。なお、２１はゲート電極、２２はゲート絶縁膜、２３は半導体層である。
【００７４】
また、トランジスタ１１を構成する半導体層は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
【００７５】
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20ｃｍ-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｍ2／Ｖｓｅｃとなる。
【００７６】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものが挙げられる。これらはレーザー結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【００７７】
なお、半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、トランジスタ１１およびその他のトランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成するトランジスタ）は全てＮチャネル型トランジスタで構成された回路を有する発光装置であることが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよいし、両方のトランジスタで構成された回路を有する発光装置でもよい。
【００７８】
さらに、第１層間絶縁膜１６は、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように多層でもよいし、または単層でもよい。なお、１６ａは酸化珪素や窒化珪素のような無機物から成り、１６ｂはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。または、置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１６ｃはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第１層間絶縁膜１６は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００７９】
隔壁層１８は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１８は、アクリルやシロキサン、レジスト、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層１８は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【００８０】
なお、図７（Ａ）、（Ｃ）では、第１層間絶縁膜１６のみがトランジスタ１１と発光素子１２の間に設けられた構成であるが、図７（Ｂ）のように、第１層間絶縁膜１６（１６ａ、１６ｂ）の他、第２層間絶縁膜１９（１９ａ、１９ｂ）が設けられた構成のものであってもよい。図７（Ｂ）に示す発光装置においては、第１の電極１３は第２層間絶縁膜１９を貫通し、配線１７と接続している。
【００８１】
第２層間絶縁膜１９は、第１層間絶縁膜１６と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。１９ａはアクリルやシロキサン（シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む物質）、塗布成膜可能な酸化珪素等の自己平坦性を有する物質から成る。さらに、１９ｂはアルゴン（Ａｒ）を含む窒化珪素膜から成る。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。このように、第２層間絶縁膜１９は、無機物または有機物の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよい。
【００８２】
発光素子１２において、第１の電極および第２の電極がいずれも透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側と第２の電極１４側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極１４のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、第２の電極１４側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極１３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極１３の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極１３のみが透光性を有する物質で構成されている場合、図７（Ｃ）の白抜きの矢印で表されるように、第１の電極１３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極１４は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極１４の上方に設けられていることが好ましい。
【００８３】
また、発光素子１２は、第１の電極１３が陽極として機能し、第２の電極１４が陰極として機能する構成であってもよいし、或いは第１の電極１３が陰極として機能し、第２の電極１４が陽極として機能する構成であってもよい。但し、前者の場合、トランジスタ１１はＰチャネル型トランジスタであり、後者の場合、トランジスタ１１はＮチャネル型トランジスタである。
【００８４】
（実施の形態６）
本発明を適用した発光装置はムラが少なく良好な画像等を提供出来るものであるため、そのような発光装置を備えた電子機器においても、良好な画像等を得ることがきる。
【００８５】
本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。
【００８６】
図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００８７】
図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【００８８】
図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【００８９】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【００９０】
なお、本形態では、ノート型のパーソナルコンピュータについて述べているが、この他に携帯電話、カーナビゲイション、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【実施例１】
【００９１】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００９２】
電極の作製 ： ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）電極をガラス基板上にスパッタ法を用いて成膜する。アルミニウム電極をガラス基板上に蒸着法を用いて成膜する。
【００９３】
高分子ゲルの作製 ： アクリルアミド（１０％以上）を架橋剤であるＮ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド（５％以上）の存在下、ｐＨ７．０になるよう緩衝剤を加えた水溶液中で２．５ｍＭ過酸化アンモニウムと７．５ｍＭ Ｎ，Ｎ，Ｎ´，Ｎ´−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）を重合開始剤として室温でラジカル重合することによりポリアクリルアミドゲルが得られる。
【００９４】
素子の作製 ： 重合途中の溶液が粘性を帯びた所でＩＴＯ電極上に塗布し、その上にＡｌ電極を載せる。１日間静置して均一な電極間距離（２〜５０μｍ）を持つ素子ａを得る事が出来る。
【００９５】
１０ｍＭ ルブレンを含むＤＭＳＯ溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ａに浸透させ、陽極をＩＴＯ、陰極をＡｌとして通電することで発光が得られる。
【実施例２】
【００９６】
高分子ゲルの作製 ： メチルメタクリラート（ＭＭＡ）と架橋剤であるポリエチレングリコールジメタクリラート（ＰＥＧＤＭＡ）の存在下、脱水アセトニトリル溶媒中で ２，２−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を重合開始剤として８０℃で重合を開始する。
【００９７】
素子の作製 ： 二枚のＩＴＯ電極の間にスペーサおよび重合中のポリメチルメタクリラート−ポリエチレングリコールジメタクリラート（ＰＭＭＡ−ＰＥＧＤＭＡ）ゲル溶液を塗布し、均一に圧力をかけたまま８０℃で固定する。これを素子ｂとする。重合開始から６時間でＰＭＭＡ−ＰＥＧＤＭＡゲルの重合が完了する。素子ｂを緩やかに室温に戻す。
【００９８】
１０ｍＭ ルブレンを含むフタル酸ジ−ｎ―ブチル溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ｂに浸透させ、通電することで発光が得られる。
【実施例３】
【００９９】
高分子ゲルの作製 ： ポリエチレン：４−クロロベンゾフェノン：２，４，６−トリアリルオキシ−１，３，５−トリアジンを１５０：３１：１の割合でトルエン溶液中に溶解させる。このポリマー溶液を室温で実施例２と同様にスペーサを併用して成膜し、高圧水銀灯を用いて所定時間ＵＶ照射することでゲル化して素子ｃを得る。
【０１００】
１０ｍＭ ルブレンを含むジクロロメタン：アセトニトリル混合溶液３ｍｌを５分間Ａｒバブリングする。この溶液を乾燥させた素子ｃに浸透させ、通電することで発光が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の発光素子について説明する図。
【図２】本発明の発光素子について説明する図。
【図３】本発明を適用した発光装置について説明する図。
【図４】本発明を適用した発光装置に含まれる回路について説明する図。
【図５】本発明を適用した発光装置の上面図。
【図６】本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。
【図７】本発明を適用した発光装置の断面図。
【図８】本発明を適用した電子機器の図。
【符号の説明】
【０１０２】
１００ 基板
１０１ 電極
１０２ 電極
１０３ 発光層
１０４ 基板
２００ 基板
２０１ 電極
２０２ 電極
２０４ スペーサ
２０３ 発光層
２０５ 基板
６５００ 基板
６５０３ ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
６５０４ プリント配線基盤（ＰＷＢ）
６５１１ 画素部
６５１２ ソース信号線駆動回路
６５１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
６５１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９０１ トランジスタ
９０２ トランジスタ
９０３ 発光素子
９１１ ゲート信号線
９１２ ソース信号線
９１３ 書込用ゲート信号線駆動回路
９１４ 消去用ゲート信号線駆動回路
９１５ ソース信号線駆動回路
９１６ 電源
９１７ 電流供給線
９１８ スイッチ
９１９ スイッチ
９２０ スイッチ
１００１ トランジスタ
１００２ トランジスタ
１００３ ゲート信号線
１００４ ソース信号線
１００５ 電流供給線
１００６ 電極
５０１ サブフレーム
５０２ サブフレーム
５０３ サブフレーム
５０４ サブフレーム
５０１ａ 書き込み期間
５０１ｂ 保持期間
５０２ａ 書き込み期間
５０２ｂ 保持期間
５０３ａ 書き込み期間
５０３ｂ 保持期間
５０４ａ 書き込み期間
５０４ｂ 保持期間
５０４ｃ 消去期間
５０４ｄ 非発光期間
１０、２０ 基板
１１ トランジスタ
１２ 発光素子
１３ 電極
１４ 電極
１５ 発光層
１６ 第１層間絶縁膜
１６ａ 第１層間絶縁膜
１６ｂ 第１層間絶縁膜
１６ｃ 第１層間絶縁膜
１７ 配線
１８ 隔壁層
１９ 第２層間絶縁膜
１９ａ 第２層間絶縁膜
１９ｂ 第２層間絶縁膜
５５２１ 本体
５５２２ 筐体
５５２３ 表示部
５５２４ キーボード
５５５１ 表示部
５５５２ 本体
５５５３ アンテナ
５５５４ 音声出力部
５５５５ 音声入力部
５５５６ 操作スイッチ
５５３１ 表示部
５５３２ 筐体
５５３３ スピーカー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に高分子ゲルから成る層を有し、
前記高分子ゲルから成る層には、発光物質を含む溶液が浸潤していること
を特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子において前記高分子ゲルから成る層は、０．５〜５０μｍの厚さであることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間に、
高分子ゲルから成る層と、
スペーサと、
を有し、
前記高分子ゲルから成る層には、発光物質を含む溶液が浸潤していること
を特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光素子において、
前記高分子ゲルは、ポリアクリルアミドゲル、ポリメチルメタクリラート−ポリエチレングリコールジメタクリラートのいずれかであること
を特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光素子において、前記発光物質はルブレンであることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の発光素子を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
第１の電極と第２の電極との間に、
前記第１の電極上に形成されたゾルを挟むように、
前記第１の電極が形成された第１の基板と、前記第２の電極が形成された第２の基板とを貼り合わせる工程を有し、
前記工程において、
前記ゾルは、ゲル化が開始したものであること
を特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発光素子の作製方法において、前記ゾルは、単量体または重合体のいずれか一または両方を含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項１】
一対の電極間に高分子ゲルから成る層を有し、
前記高分子ゲルから成る層には、発光物質を含む溶液が浸潤していること
を特徴とする発光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発光素子において前記高分子ゲルから成る層は、０．５〜５０μｍの厚さであることを特徴とする発光素子。
【請求項３】
一対の電極間に、
高分子ゲルから成る層と、
スペーサと、
を有し、
前記高分子ゲルから成る層には、発光物質を含む溶液が浸潤していること
を特徴とする発光素子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の発光素子において、
前記高分子ゲルは、ポリアクリルアミドゲル、ポリメチルメタクリラート−ポリエチレングリコールジメタクリラートのいずれかであること
を特徴とする発光素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の発光素子において、前記発光物質はルブレンであることを特徴とする発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の発光素子を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光装置を表示部に用いていることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
第１の電極と第２の電極との間に、
前記第１の電極上に形成されたゾルを挟むように、
前記第１の電極が形成された第１の基板と、前記第２の電極が形成された第２の基板とを貼り合わせる工程を有し、
前記工程において、
前記ゾルは、ゲル化が開始したものであること
を特徴とする発光素子の作製方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発光素子の作製方法において、前記ゾルは、単量体または重合体のいずれか一または両方を含むことを特徴とする発光素子の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１１４０３（Ｐ２００６−１１４０３Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５６５２（Ｐ２００５−１４５６５２）
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【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１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【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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