JP5147575B2 - 成膜装置及び発光装置の作製方法 - Google Patents
成膜装置及び発光装置の作製方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む膜（以下、「有機化合物膜」と記す）と、陽極と、陰極と、を有する発光素子の作製に用いる成膜装置及び成膜方法に関する。本発明では特に、従来よりも駆動電圧が低く、なおかつ素子の寿命が長い発光素子の作製に関する。さらに、本明細書中における発光装置とは、素子として発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム((FPC:flexible printed circuit)もしくはTAB（Tape Automated Bonding）テープもしくはTCP（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG（Chip On Glass）方式によりIC（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て含むものとする。
発光素子は、電界を加えることにより発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると言われている。
なお、有機化合物が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であるが、本明細書中ではどちらの励起状態が発光に寄与する場合も含むこととする。
このような発光素子において、通常、有機化合物層は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、発光素子は、有機化合物層そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。したがって、発光素子は極めて薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
また、例えば100〜200nm程度の有機化合物層において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物層のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。したがって、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。
さらに、発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物膜の厚みを100nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物膜に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造（二層構造）
を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成された（文献１：C. W. Tang and S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No.12, 913-915 (1987)）。
を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成された（文献１：C. W. Tang and S. A. VanSlyke, "Organic electroluminescent diodes", Applied Physics Letters, vol. 51, No.12, 913-915 (1987)）。
こういった薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、自発光型であり視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、電気器具の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
ところで、文献１において示された発光素子の構成であるが、まず、キャリア注入障壁を小さくする方法として、仕事関数が低い上に比較的安定なMg:Ag合金を陰極に用い、電子の注入性を高めている。このことにより、有機化合物膜に大量のキャリアを注入することを可能としている。
さらに有機化合物膜として、ジアミン化合物からなる正孔輸送層とトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、「Alq3」と記す）からなる電子輸送性発光層とを積層するという、シングルヘテロ構造を適用することにより、キャリアの再結合効率を飛躍的に向上させている。このことは、以下のように説明される。
例えば、Alq3単層のみを有する発光素子の場合では、Alq3が電子輸送性であるため、陰極から注入された電子のほとんどは正孔と再結合せずに陽極に達してしまい、発光の効率は極めて悪い。すなわち、単層の発光素子を効率よく発光させる（あるいは低電圧で駆動する）ためには、電子および正孔の両方をバランスよく輸送できる材料（以下、「バイポーラー材料」と記す）を用いる必要があり、Alq3はその条件を満たしていない。
しかし、文献１のようなシングルへテロ構造を適用すれば、陰極から注入された電子は正孔輸送層と電子輸送性発光層との界面でブロックされ、電子輸送性発光層中へ閉じこめられる。したがって、キャリアの再結合が効率よく電子輸送性発光層で行われ、効率のよい発光に至るのである。
このようなキャリアのブロッキング機能の概念を発展させると、キャリアの再結合領域を制御することも可能となる。その例として、正孔をブロックできる層（正孔ブロッキング層）を正孔輸送層と電子輸送層との間に挿入することにより、正孔を正孔輸送層内に閉じこめ、正孔輸送層の方を発光させることに成功した報告がある。（文献２：Yasunori KIJIMA, Nobutoshi ASAI and Shin-ichiro TAMURA, "A Blue Organic Light Emitting Diode", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, 5274-5277(1999)）。
また、文献１における発光素子は、いわば正孔の輸送は正孔輸送層が行い、電子の輸送および発光は電子輸送性発光層が行うという、機能分離の発想であるとも言える。この機能分離の概念はさらに、正孔輸送層と電子輸送層の間に発光層を挟むというダブルへテロ構造（三層構造）の構想へと発展した（文献３：Chihaya ADACHI, Shizuo TOKITO, Tetsuo TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence in Organic Films with Three-Layered Structure", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No. 2, L269-L271(1988)）。
こういった機能分離の利点としては、機能分離することによって一種類の有機材料に様々な機能（発光性、キャリア輸送性、電極からのキャリア注入性など）
を同時に持たせる必要がなくなり、分子設計等に幅広い自由度を持たせることができる点にある（例えば、無理にバイポーラー材料を探索する必要がなくなる）
。つまり、発光特性のいい材料、キャリア輸送性が優れる材料などを、各々組み合わせることで、容易に高発光効率が達成できるということである。
を同時に持たせる必要がなくなり、分子設計等に幅広い自由度を持たせることができる点にある（例えば、無理にバイポーラー材料を探索する必要がなくなる）
。つまり、発光特性のいい材料、キャリア輸送性が優れる材料などを、各々組み合わせることで、容易に高発光効率が達成できるということである。
これらの利点から、文献１で述べられた積層構造の概念（キャリアブロッキング機能あるいは機能分離）自体は、現在に至るまで広く利用されている。
また、これらの発光素子の作製においては、特に量産プロセスでは、正孔輸送材料、発光層材料、電子輸送材料等を真空蒸着により積層する際に、それぞれの材料がコンタミネーションしないようにするため、インライン方式（マルチチャンバー方式）の成膜装置が用いられている。なお、図１５に成膜装置の上面図を示す。
図１５に示した成膜装置においては、陽極（ＩＴＯなど）を有する基板上に正孔輸送層・発光層・電子輸送層の三層構造（ダブルへテロ構造）、陰極の蒸着、及び封止処理が可能である。
まず、搬入室に陽極を有する基板を搬入する。基板は第１搬送室を経由して紫外線照射室に搬送され、真空雰囲気中での紫外線照射により、陽極表面がクリーニングされる。なお、陽極がＩＴＯのような酸化物である場合、前処理室にて酸化処理がされる。
次に、蒸着室１５０１で正孔輸送層が形成され、蒸着室１５０２〜１５０４で発光層（図１５では、赤、緑、青の三色）が形成され、蒸着室１５０５で電子輸送層が形成され、蒸着室１５０６で陰極が形成される。最後に、封止室にて封止処理がなされ、搬出室から発光素子が得られる。
このようなインライン方式の成膜装置の特色としては、各層の蒸着がそれぞれ異なる蒸着室１５０１〜１５０５において行われていることである。したがって、それぞれの蒸着室１５０１〜１５０５には、通常一つの蒸発源（１５１１〜１５１５）を設ければよい（ただし、蒸着室１５０２〜１５０４において、色素をドープすることにより発光層を形成する場合、共蒸着層を形成するために二つの蒸発源が必要になることもある）。つまり、各層の材料がほとんど互いに混入しないような装置構成となっている。
図１５で説明した成膜装置を用いて作製された発光素子の構造を図１６に示す。図１６において、基板１６０１上に形成される陽極１６０２と陰極１６０３との間に有機化合物層１６０４が形成されるが、ここで形成される有機化合物層１６０４は、異なる蒸着室において異なる有機化合物が形成されることから第一の有機化合物層１６０５、第２の有機化合物層１６０６、第三の有機化合物層１６０７で示される積層界面は明確に分離して形成されている。
ここで、第一の有機化合物層１６０５と第２の有機化合物層１６０６の界面付近にある領域１６０８を図１６（Ｂ）で示す。ここでは、第一の有機化合物層１６０５と第２の有機化合物層１６０６の界面１６０９に不純物１６１０が混入されている様子が分かる。つまり、図１５に示した従来の成膜装置においては、それぞれの層を別の成膜室で形成することから、その成膜室間を基板が移動する際に、不純物１６０９が基板表面に付着してしまい、界面１６０９に不純物１６１０が混入されてしまうのである。なお、ここでいう不純物とは、具体的には、酸素や水などである。
以上で述べたような積層構造は異種物質間の接合であるため、その界面には必ずエネルギー障壁が生じることになる。エネルギー障壁が存在すれば、その界面においてキャリアの移動は妨げられるため、以下に述べるような問題点が提起される。
まず一つは、駆動電圧のさらなる低減へ向けての障害になるという点である。
実際、現在の発光素子において、駆動電圧に関しては共役ポリマーを用いた単層構造の素子の方が優れており、パワー効率（単位：[lm/W]）でのトップデータ（ただし、一重項励起状態からの発光を比較）を保持していると報告されている（文献４：筒井哲夫、「応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Vol. 11、No. 1、P.8（2000））。
実際、現在の発光素子において、駆動電圧に関しては共役ポリマーを用いた単層構造の素子の方が優れており、パワー効率（単位：[lm/W]）でのトップデータ（ただし、一重項励起状態からの発光を比較）を保持していると報告されている（文献４：筒井哲夫、「応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌」、Vol. 11、No. 1、P.8（2000））。
なお、文献４で述べられている共役ポリマーはバイポーラー材料であり、キャリアの再結合効率に関しては積層構造と同等なレベルが達成できる。したがって、バイポーラー材料を用いるなどの方法で、積層構造を用いることなくキャリアの再結合効率さえ同等にできるのであれば、界面の少ない単層構造の方が実際は駆動電圧が低くなることを示している。
例えば電極との界面においては、エネルギー障壁を緩和するような材料を挿入し、キャリアの注入性を高めて駆動電圧を低減する方法がある（文献５：Takeo Wakimoto, Yoshinori Fukuda, Kenichi Nagayama, Akira Yokoi, Hitoshi Nakada, and Masami Tsuchida, "Organic EL Cells Using Alkaline Metal Compounds as Electron Injection Materials", IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO. 8, 1245-1248(1997)）。文献５では、電子注入層としてLi2Oを用いることにより、駆動電圧の低減に成功している。
しかしながら、有機材料間（例えば正孔輸送層と発光層との間のことであり、以下、「有機界面」と記す）のキャリア移動性に関してはいまだ未解決の分野であり、単層構造の低駆動電圧に追いつくための重要なポイントであると考えられる。
さらに、エネルギー障壁に起因する問題点として、発光素子の素子寿命に対する影響が考えられる。すなわち、キャリアの移動が妨げられ、チャージが蓄積することによる輝度の低下である。
この劣化機構に関してははっきりした理論は確立されていないが、陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を挿入し、さらにdc駆動ではなく矩形波のac駆動にすることによって、輝度の低下を抑えることができるという報告がある（文献６：S. A. VanSlyke, C. H. Chen, and C. W. Tang, "Organic electroluminescent devices with improved stability", Applied Physics Letters, Vol. 69, No. 15, 2160-2162(1996)）。このことは、正孔注入層の挿入およびac駆動によって、チャージの蓄積を排除することにより、輝度の低下を抑えることができたという実験的な裏付けと言える。
以上のことから、積層構造は容易にキャリアの再結合効率を高めることができ、なおかつ機能分離の観点から材料の選択幅を広くできるというメリットを持つ一方で、有機界面を多数作り出すことによってキャリアの移動を妨げ、駆動電圧や輝度の低下に影響を及ぼしていると言える。
また、従来の成膜装置では、正孔輸送材料、発光層材料、電子輸送材料等を真空蒸着により積層する際に、それぞれの材料がコンタミネーションしないようにするために別々のチャンバーに蒸発源を設けて異なる層を異なるチャンバーで成膜しているが、このような装置では、上述したような積層構造を形成する場合には、有機界面が明確に分かれるばかりでなく、基板がチャンバー間を移動する際に有機界面に水や酸素といった不純物が混入されるという問題がある。
そこで本発明では、従来用いられている積層構造とは異なる概念により、有機化合物膜中に存在するエネルギー障壁を緩和してキャリアの移動性を高めると同時に、なおかつ積層構造の機能分離と同様に各種複数の材料の機能を有する素子を作製する成膜装置を提供する。また、これらの成膜装置を用いた成膜方法を提供することを課題とする。さらに、素子特性の向上及び素子寿命の長期化のために形成される有機化合物膜の特性を向上させるために、これまで以上に緻密な膜を形成することができる成膜装置を提供することを目的とする。
積層構造におけるエネルギー障壁の緩和に関しては、文献５に見られるようなキャリア注入層の挿入という技術に顕著に見られる。つまり、エネルギー障壁の大きい積層構造の界面において、そのエネルギー障壁を緩和する材料を挿入することにより、エネルギー障壁を階段状に設計することができる。
これにより電極からのキャリア注入性を高め、確かに駆動電圧をある程度までは下げることができる。しかしながら問題点は、層の数を増やすことによって、有機界面の数は逆に増加することである。このことが、文献４で示されているように、単層構造の方が駆動電圧・パワー効率のトップデータを保持している原因であると考えられる。
逆に言えば、この点を克服することにより、積層構造のメリット（様々な材料を組み合わせることができ、複雑な分子設計が必要ない）を活かしつつ、なおかつ単層構造の駆動電圧・パワー効率に追いつくことができる。
そこで本発明において、図１（Ａ）のように発光素子の陽極１０２と陰極１０３の間に複数の機能領域からなる有機化合物膜１０４が形成される場合、第一の機能領域１０５と第二の機能領域１０６との間に、第一の機能領域１０５を構成する材料および第二の機能領域１０６を構成する材料の両方からなる第一の混合領域１０８を有する構造を形成する。
さらに、第二の機能領域１０６と第三の機能領域１０７との間に、第二の機能領域１０６を構成する材料および第三の機能領域１０７を構成する材料の両方からなる第二の混合領域１０９を有する構造を形成する。
図１(Ａ)に示されるような構造を適用することで、機能領域間に存在するエネルギー障壁は緩和され、キャリアの注入性が向上すると考えられる。したがって、駆動電圧の低減、および輝度低下の防止が可能となる。
以上のことから、本発明における成膜装置では、第一の有機化合物が機能を発現できる領域（第一の機能領域）と、前記第一の機能領域を構成する物質とは異なる第二の有機化合物が機能を発現できる領域（第二の機能領域）と、を少なくとも含む発光素子、及びこれを有する発光装置の作製において、前記第一の機能領域と前記第二の機能領域との間に、前記第一の機能領域を構成する有機化合物と前記第二の機能領域を構成する有機化合物、とからなる混合領域を作製することを特徴とする。
また、図１（Ａ）に示すように、第一の機能領域１０５と第二の機能領域１０６の間に形成される第一の混合領域１０７は図１（Ｂ）に示すように、同一の成膜室において連続的に成膜されるため、図１６（Ｂ）で示したような不純物の混入も防ぐことができる。
なお、第一の有機化合物および第二の有機化合物は、陽極から正孔を受け取る正孔注入性、電子移動度よりも正孔移動度の方が大きい正孔輸送性、正孔移動度よりも電子移動度の方が大きい電子輸送性、陰極から電子を受け取る電子注入性、正孔または電子の移動を阻止しうるブロッキング性、発光を呈する発光性、の一群から選ばれる性質を有し、かつ、それぞれ異なる前記性質を有する。
なお、正孔注入性の高い有機化合物としては、フタロシアニン系の化合物が好ましく、正孔輸送性の高い有機化合物としては、芳香族ジアミン化合物が好ましく、また、電子輸送性の高い有機化合物としては、キノリン骨格を含む金属錯体、ベンゾキノリン骨格を含む金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、またはフェナントロリン誘導体が好ましい。さらに、発光性の有機化合物としては、安定に発光するキノリン骨格を含む金属錯体、ベンゾオキサゾール骨格を含む金属錯体、またはベンゾチアゾール骨格を含む金属錯体が好ましい。
上で述べた第一の機能領域および第二の機能領域の組み合わせを、表１に示す。組み合わせＡ〜Ｅは、単独で導入してもよい（例えばＡのみ）し、複合して導入してもよい（例えばＡとＢの両方）。
また、組み合わせＣとＤを複合して導入する場合（すなわち、発光性の機能領域の両界面に混合領域を導入する場合）、発光性領域で形成された分子励起子の拡散を防ぐことで、さらに発光効率を高めることができる。したがって、発光性領域の励起エネルギーは、正孔輸送性領域の励起エネルギーおよび電子輸送性領域の励起エネルギーよりも低いことが好ましい。この場合、キャリア輸送性に乏しい発光材料も発光性領域として利用できるため、材料の選択幅が広がる利点がある。なお、本明細書中でいう励起エネルギーとは、分子における最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ：highest occupied molecular orbital）と最低空分子軌道（ＬＵＭＯ：lowest unoccupied molecular orbital）とのエネルギー差のことをいう。
さらに好ましくは、発光性領域を、ホスト材料と、ホスト材料よりも励起エネルギーが低い発光材料（ドーパント）とで構成し、ドーパントの励起エネルギーが、正孔輸送性領域の励起エネルギーおよび電子輸送性領域の励起エネルギーよりも低くなるように設計することである。このことにより、ドーパントの分子励起子の拡散を防ぎ、効果的にドーパントを発光させることができる。また、ドーパントがキャリアトラップ型の材料であれば、キャリアの再結合効率も高めることができる。
さらに、本発明の成膜装置においては、図１（Ｃ）に示すような構造の発光素子を形成することも可能である。図１（Ｃ）においては、基板１０１上の陽極１０２と陰極１０３との間に形成される有機化合物膜１０４において、第一の有機化合物からなる第一の機能領域１１０と第２の有機化合物からなる第二の機能領域１１１との間に第一の機能領域１１０を構成する材料および第二の機能領域１１１を構成する材料の両方からなる第一の混合領域１１２を有する構造を形成する。さらに、この第一の混合領域の全体若しくは、一部に第三の有機化合物をドーピングすることにより、第一の混合領域の全体若しくは、一部に第三の機能領域１１３を形成することができる。なお、ここで形成される第三の機能領域１１３は、発光を呈する領域となる。
なお、図１（Ｃ）の素子構造を形成する場合には、第一の有機化合物と第二の有機化合物は、正孔注入性、正孔輸送性、電子輸送性、電子注入性、ブロッキング性の一群から選ばれる性質を有する有機化合物から形成され、かつ、それぞれを形成する有機化合物は、異なる性質を有するものとする。さらに、第三の有機化合物は、発光性の有機化合物（ドーパント）であり、かつ、第一の有機化合物と第二の有機化合物よりも励起エネルギーの低い材料を用いる必要がある。なお、第三の機能領域１１３において、第一の有機化合物と第二の有機化合物は、ドーパントに対するホストとしての役割を果たす。
ところで近年、発光効率の観点で言えば、三重項励起状態から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー（以下、「三重項励起エネルギー」と記す）を発光に変換できる有機発光素子が、その高い発光効率ゆえに注目されている（文献７：D. F. O'Brien, M. A. Baldo, M. E. Thompson and S. R. Forrest, "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics Letters, vol. 74, No. 3, 442-444 (1999)）（文献８：Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Masayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Taishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 38, L1502-L1504 (1999)）。
文献７では白金を中心金属とする金属錯体を、文献８ではイリジウムを中心金属とする金属錯体を用いている。これらの三重項励起エネルギーを発光に変換できる有機発光素子（以下、「三重項発光素子」と記す）は、従来よりも高輝度発光・高発光効率を達成することができる。
しかしながら、文献８の報告例によると、初期輝度を500cd/m2に設定した場合の輝度の半減期は170時間程度であり、素子寿命に問題がある。そこで、本発明を三重項発光素子に適用することにより、三重項励起状態からの発光による高輝度発光・高発光効率に加え、素子の寿命も長いという非常に高機能な発光素子が可能となる。
したがって、図１（Ｃ）に示す発光素子において、三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料をドーパントとして第一の混合領域１１２に添加し、第三の機能領域１１３を形成する場合も本発明に含めることとする。また、混合領域の形成においては、混合領域に濃度勾配をもたせてもよい。
本発明の成膜装置では、複数の蒸発源を有する同一の成膜室において、複数の機能領域を形成し、かつ上述したような混合領域を有する発光素子を形成することを特徴とする。
本発明の成膜装置が有する成膜室２１０について図２を用いて説明する。なお、図１に示したのと同一のものに関しては、共通の符号を用いることとする。図２に示すように基板１０１の下方には、ホルダ２０１に固定されたメタルマスク２０２が備えられており、さらにその下方には、蒸発源２０３が設けられている。蒸発源２０３（２０３ａ〜２０３ｃ）は、有機化合物膜を形成する有機化合物２０４（２０４ａ〜２０４ｃ）が備えられている材料室２０５（２０５ａ〜２０５ｃ）と、シャッター２０６（２０６ａ〜２０６ｃ）とで構成されている。なお、本発明の成膜装置において、膜が均一に成膜されるように、蒸発源、または、蒸着される基板が移動（回転）するようにしておくと良い。
また、材料室２０５（２０５ａ〜２０５ｃ）は、導電性の金属材料からなり、具体的には、図１８に示す構造を有する。なお、材料室２０５（２０５ａ〜２０５ｃ）に電圧が印加された際に生じる抵抗により内部の有機化合物２０４（２０４ａ〜２０４ｃ）が加熱されると、気化して基板２０１の表面へ蒸着される。なお、基板２０１とは本明細書中では、基板とその上に形成された薄膜も含むこととし、ここでは、図１に示す基板１０１上に陽極１０２が形成されている状態をいう。
なお、シャッター２０６（２０６ａ〜２０６ｃ）は、気化した有機化合物２０４（２０４ａ〜２０４ｃ）の蒸着を制御する。つまり、シャッターが開いているとき、加熱により気化した有機化合物２０４（２０４ａ〜２０４ｃ）を蒸着することができる。よって、本明細書中では、シャッターが開き、有機化合物が蒸着させる状態になることを蒸発源が作動するという。
なお、有機化合物２０４（２０４ａ〜２０４ｃ）は、蒸着前から加熱して気化させておき、蒸着時にシャッター２０６（２０６ａ〜２０６ｃ）を開ければすぐに蒸着ができるようにしておくと、成膜時間を短縮できるので望ましい。
また、本発明の成膜装置においては、一つの成膜室において複数の機能領域を有する有機化合物膜が形成されるようになっており、蒸発源２０３もそれに応じて複数設けられている。なお、本発明においては複数の蒸発源が同時に作動することにより、複数の有機化合物は、同時に蒸着される。また、複数の蒸発源が連続的に作動することにより複数の有機化合物を連続的に蒸着することができる。
さらに、複数の蒸発源を時間的に分断することなく続けて蒸着することもできる。なお、蒸発源が作動することにより有機化合物は気化されて上方に飛散し、メタルマスク２０２に設けられた開口部２１２を通って基板２００に蒸着される。
さらに、複数の蒸発源を時間的に分断することなく続けて蒸着することもできる。なお、蒸発源が作動することにより有機化合物は気化されて上方に飛散し、メタルマスク２０２に設けられた開口部２１２を通って基板２００に蒸着される。
また、本発明の成膜室においては、成膜室内部を排気するための排気手段が設けられている。なお、排気手段としては排気ポンプを用い、これにより減圧される。なお、減圧時の到達真空度は１０-6Ｐａ以上であることが望ましく、例えば、ドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）もしくはクライオポンプなどを組み合わせるなどして用いることが可能である。例えば、第１の排気手段２１４としてクライオポンプを用い、第２の排気手段２１５として、ドライポンプなどを組み合わせて用いることができる。
また、本実施例において、成膜室の他、成膜室を構成するロード室、アライメント室、封止室及びアンロード室等の各処理室の内部には、その表面積を小さくすることで酸素や水等の不純物の吸着性を小さくするために、電解研磨を施して鏡面化させたアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）等の材料を内部壁面に用い、また、気孔がきわめて少なくなるように処理されたセラミックス等の材料からなる内部部材を用いる。なお、これらの材料は平均面粗さが５ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ以下）となるような表面平滑性を有する。ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものをいう。
以上のような成膜装置を用いた具体的な成膜方法について、以下に説明する。
はじめに、第一の材料室２０５ａに備えられている、第一の有機化合物２０４ａが蒸着される。なお、第一の有機化合物２０４ａは予め抵抗加熱により気化されており、蒸着時にシャッター２０６ａが開くことにより基板２００の方向へ飛散する。これにより、図１（Ａ）に示す第一の機能領域１０５を形成することができる。
そして、第一の有機化合物２０４ａを蒸着したまま、シャッター２０６ｂを開け、第二の材料室２０５ｂに備えられている、第二の有機化合物２０４ｂを蒸着する。なお、第二の有機化合物も予め抵抗加熱により気化されており、蒸着時にシャッター２０６ｂが開くことにより基板２０１の方向へ飛散する。ここで、第一の有機化合物２０４ａと第二の有機化合物２０４ｂとからなる第一の混合領域１０７を形成することができる。
そして、しばらくしてからシャッター２０６ａのみを閉じ、第二の有機化合物２０４ｂを蒸着する。これにより、第二の機能領域１０６を形成することができる。
なお、ここでは、二種類の有機化合物を同時に蒸着することにより、混合領域を形成する方法を示したが、第一の有機化合物を蒸着した後、その蒸着雰囲気下で第二の有機化合物を蒸着することにより、第一の機能領域と第二の機能領域との間に混合領域を形成することもできる。
次に、第二の有機化合物２０４ｂを蒸着したまま、シャッター２０６ｃを開け、第三の材料室２０５ｃに備えられている、第三の有機化合物２０４ｃを蒸着する。なお、第三の有機化合物２０４ｃも予め抵抗加熱により気化されており、蒸着時にシャッター２０６ｃが開くことにより基板２００の方向へ飛散する。ここで、第二の有機化合物２０４ｂと第三の有機化合物２０４ｃとからなる第二の混合領域１０９を形成することができる。
そして、しばらくしてからシャッター２０６ｂのみを閉じ、第三の有機化合物２０４ｃを蒸着する。これにより、第三の機能領域１０７を形成することができる。
最後に、陰極１０３を形成することにより本発明の成膜装置により形成される発光素子が完成する。
さらに、本発明の成膜装置により形成される図１（Ｃ）の発光素子は、第一の有機化合物２０４ａを用いて第一の機能領域１１０を形成した後、第一の有機化合物２０４ａと第二の有機化合物２０４ｂとからなる第一の混合領域１１２を形成し、第一の混合領域１１２を形成する途中で、一時的（または、同じ時間）にシャッター２０６ｃを開いて第三の有機化合物２０４ｃの蒸着（ドーピング）を同時に行うことにより、第三の機能領域１１３を形成する。
一時的に第三の有機化合物をドーピングする場合には、シャッター２０６ｃを閉じることにより、再び第一の混合領域１１２が形成される。また、第一の混合領域１１２の全体に第三の有機化合物がドーピングされる場合には、シャッター２０６ｃと同時にシャッター２０６ｂを同時に閉じる。
さらに、第二の有機化合物２０４ｂにより第二の機能領域１１１が形成される。以上により有機化合物膜１０４が形成される。そして、別の成膜室もしくは、別の成膜装置において陰極を形成することにより発光素子が形成される。
ここで、図２（Ｂ）に成膜室に設けられる蒸発源について示す。図２（Ｂ）は、成膜室に設けられる蒸発源の配置の様子を成膜室の上面から見たときの配置を示すものである。
ここでは、図１（Ａ）で示したように三種類の有機化合物を用いて有機化合物膜を形成する場合について説明する。横一列に三種類の有機化合物がそれぞれ備えられた蒸発源２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃが並んでいる。そして、この列はｋ列（ｋ＝１〜１０列）設けられている。このように同じ有機化合物を備えた蒸発源を複数同一の成膜室に設けることにより、基板上に成膜される有機化合物の膜厚を均一にすることができる。なお、ここでは、三種類の有機化合物は、隣り合う列（ｌ）に異なる配列を形成する場合について示したが、必ずしもこのような配列にする必要はなく、同じ順番に配置された列を並べても良い。
なお、本発明の成膜装置では、同一の成膜室内で複数の蒸発源を用いて成膜が行われることから、成膜性を向上させるために、成膜に用いられる有機材料が備えられている蒸発源が成膜時に基板の下の最適な位置に移動するか、もしくは基板が蒸発源上の最適な位置に移動するような機能を設けても良い。
また、本発明の成膜装置が有する成膜室内には、有機化合物により形成される有機化合物膜が、より緻密な膜を形成するような機構を有している。
具体的には、成膜室において有機化合物膜を形成する有機化合物は、成膜時に加熱されることにより、気化し、分子の運動エネルギーにより基板上に飛散して基板上に成膜されるが、これらの有機化合物が基板上により緻密に成膜されるためには、分子である有機化合物が基板表面を滞留する時間を長くする必要がある。
しかし、加熱により与えられた分子の運動エネルギーは、時間と共に減少してしまうことから、基板表面の分子活性化領域２１３において、気体分子に再びエネルギーを与え、運動エネルギーを加速させる必要がある。
そこで、成膜室２１０には、光を照射する光源２１１を設けて、光を有機化合物分子に照射する。光照射によりエネルギーを受けた有機化合物は活性化される。なお、光源２１１からは、赤外光、紫外光または、可視光が照射されるが、有機化合物分子に対するダメージを考慮すると赤外光が好ましい。
光照射により、基板表面での滞留時間が長くなった有機化合物分子は、基板上の最適な位置に成膜されやすくなるため、より緻密な膜を成膜することができる。
なお、図３（Ａ）には、通常の成膜を行った場合の有機化合物膜の構造を示し、図３（Ｂ）には、分子活性化領域２１３において、有機化合物に光を照射した場合の有機化合物膜の構造を示す。
それぞれ、基板上に陽極が形成されており、その上に第一の機能領域２２１、第一の混合領域２２２、第二の機能領域２２３が形成され、最後に陰極が形成された構造の発光素子であるが、図３（Ｂ）の方が有機化合物分子間の距離が小さくなり、図３（Ａ）よりも緻密な膜が形成されている。なお、有機化合物膜が図３（Ａ）に示すように有機化合物膜内部において、分子間に隙間ができると、この分子間の隙間が欠陥となり、この欠陥部においてキャリアの移動が妨げられるためチャージが蓄積されることにより輝度の低下及び素子の劣化が生じる。以上のことから、成膜室に光源を設けて、成膜時に光照射を行うことは効果的である。
さらに、本発明の成膜室には、蒸着時に有機化合物が成膜室の内壁に付着することを防止するための防着シールド２０７が設けられている。この防着シールド２０７を設けることにより、基板上に蒸着されなかった有機化合物を付着させることができる。また、防着シールド２０７の周囲には、ヒータ−（電熱線）２０８が接して設けられており、ヒーター２０８により、防着シールド２０７全体を加熱することができる。なお、防着シールド２０７を加熱することにより、付着した有機化合物を気化させることができる。これにより成膜室内のクリーニングを行うことが可能である。
以上のような有機化合物膜を形成することができる本発明の成膜装置は、同一の成膜室において複数の機能領域を有する有機化合物膜を形成することができるので、機能領域界面が不純物により汚染されることなく、また、機能領域界面に混合領域を形成することができる。以上により、明瞭な積層構造を示すことなく（すなわち、明確な有機界面がなく）、かつ、複数の機能を備えた発光素子を作製することができる。
以上のように、本発明の成膜装置を用いて発光素子の有機化合物膜を形成することにより、同一の成膜室内で、複数の機能領域を有する有機化合物膜を連続的に形成することができるため、機能領域の界面における不純物の汚染を防ぐことができる。また、機能領域間にそれぞれの機能領域を形成する有機化合物からなる混合領域を形成することもできるため、機能領域界面における有機層間のエネルギー障壁を緩和することができる。これにより有機層間におけるキャリアの注入性を向上させることができるので、駆動電圧の低減や素子寿命の長い発光素子を形成することが可能となる。さらに、成膜室に設けられた光源から成膜される有機化合物分子にエネルギーを与えることにより、緻密な膜を形成することも可能である。
本発明における成膜装置の構成について図４を用いて説明する。図４（Ａ）は、成膜装置の上面図であり、図４（Ｂ）は断面図である。なお、共通の部分には、共通の符号を用いることとする。また、本実施の形態においては、３つの成膜室を有するインライン方式の成膜装置の各成膜室において、三種類の有機化合物膜（赤、緑、青）を形成する例を示す。
図４（Ａ）において、４００はロード室であり、ロード室４００に備えられた基板は、第一のアライメント室４０１に搬送される。なお、第一のアライメント室４０１では、予めホルダ４０２に固定されているメタルマスク４０３のアライメントがホルダごと行われており、アライメントが終了したメタルマスク４０３上に蒸着前の基板４０４が載せられる。これにより、基板４０４とメタルマスク４０３は一体となり、第一の成膜室４０５に搬送される。
ここで、メタルマスク４０３と基板４０４とを固定するホルダ４０２の位置関係について図５を用いて説明する。なお、図４と同一のものについては、同一の符号を用いる。
図５（Ａ）には、断面構造を示す。ホルダ４０２は、マスクホルダ５０１、軸５０２、基板ホルダ５０３、制御機構５０４及び補助ピン５０５で構成されている。なお、マスクホルダ５０１上の突起５０６に合わせてメタルマスク４０３が固定され、メタルマスク４０３上に基板４０４が載せられている。なお、メタルマスク４０３上の基板４０４は、補助ピン５０５により固定されている。
図５（Ａ）の領域５０７における上面図を図５（Ｂ）に示す。なお、基板４０４は、図５（Ａ）または図５（Ｂ）に示すように基板ホルダ５０３により固定されている。
さらに、図５（Ｂ）をＢ−Ｂ’で切ったときの断面図を図５（Ｃ）に示す。図５（Ｃ）に示すメタルマスク４０３の位置が成膜時のものであるとすると、軸５０２をＺ軸方向に移動させた図５（Ｄ）に示すメタルマスク４０３の位置がアライメント時のものである。
図５（Ｄ）の時には、軸５０２は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への移動が可能であり、さらに、Ｘ―Ｙ平面のＺ軸に対する傾き（θ）の移動も可能である。なお、制御機構５０４は、ＣＣＤカメラにより得られた位置情報と予め入力されている位置情報から移動情報を出力するため、制御機構５０４と接続された軸５０２を介してマスクホルダの位置を所定の位置に合わせることができる。
なお、メタルマスク４０３の領域５０８における拡大図を図５（Ｅ）に示す。
ここで用いるメタルマスク４０３は、異なる材料を用いて形成されるマスクａ５０９とマスクｂ５１０からなる。なお、蒸着時には、これらの開口部５１１を通過した有機化合物が基板上に成膜される。これらの形状はマスクを用いて蒸着した際の成膜精度を向上させる様に工夫されており、マスクｂ５１０が基板４０４側になるようにして用いる。
ここで用いるメタルマスク４０３は、異なる材料を用いて形成されるマスクａ５０９とマスクｂ５１０からなる。なお、蒸着時には、これらの開口部５１１を通過した有機化合物が基板上に成膜される。これらの形状はマスクを用いて蒸着した際の成膜精度を向上させる様に工夫されており、マスクｂ５１０が基板４０４側になるようにして用いる。
メタルマスク４０３のアライメントが終了したところで、Ｚ軸方向に軸を移動させてメタルマスク４０３を再び図５（Ｃ）の位置に移動させ、補助ピン５０５でメタルマスク４０３と基板４０４を固定させることにより、メタルマスク４０３のアライメントおよびメタルマスク４０３と基板４０４の位置合わせを完了させることができる。
なお、本実施の形態において、メタルマスク４０３の開口部は正方形、長方形、円、または楕円形でも良く、これらがマトリクス状に配列されていてもデルタ配列であっても良い。その他、線状に形成されていても良い。
図４における、第一の成膜室４０５には、複数の蒸発源４０６が設けられている。なお、蒸発源４０６は、有機化合物を備えておく材料室（図示せず）と材料室において気化した有機化合物が材料室の外に飛散するのを開閉により制御するシャッター（図示せず）により構成されている。
また、第一の成膜室４０５に備えられている複数の蒸発源４０６には、発光素子の有機化合物膜を構成する複数の異なった機能を有する有機化合物がそれぞれ備えられている。なお、ここでいう有機化合物とは、陽極から正孔を受け取る正孔注入性、電子移動度よりも正孔移動度の方が大きい正孔輸送性、正孔移動度よりも電子移動度の方が大きい電子輸送性、陰極から電子を受け取る電子注入性、正孔または電子の移動を阻止しうるブロッキング性、発光を呈する発光性、といった性質を有する有機化合物である。
なお、正孔注入性の高い有機化合物としては、フタロシアニン系の化合物が好ましく、正孔輸送性の高い有機化合物としては、芳香族ジアミン化合物が好ましく、また、電子輸送性の高い有機化合物としては、ベンゾキノリン骨格を含む金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、またはフェナントロリン誘導体が好ましい。さらに、発光を呈する有機化合物としては、安定に発光するキノリン骨格を含む金属錯体、ベンゾオキサゾール骨格を含む金属錯体、またはベンゾチアゾール骨格を含む金属錯体が好ましい。
第一の成膜室４０５では、これらの蒸発源に備えられている有機化合物を図２で説明した方法により順番に蒸着することで複数の機能領域を有する第一の有機化合物膜（ここでは、赤）が形成される。
次に、基板４０４は第二のアライメント室４０７へ搬送される。第二のアライメント室４０７において、基板４０４とメタルマスク４０３を一度離してから、第二の有機化合物膜を成膜する位置に合うようにメタルマスク４０３のアライメントを行う。そして、アライメント終了後に再び基板４０４とメタルマスク４０３を重ねて固定する。
そして、基板４０４を第二の成膜室４０８へ搬送する。第二の成膜室４０８にも同様に複数の蒸発源が備えられており、第一の成膜室４０５と同様に複数の有機化合物を順番に用いて蒸着することにより、複数の機能を有する領域からなる第二の有機化合物膜（ここでは、緑）が形成される。
さらに、基板４０４を第三のアライメント室４０９へ搬送する。第三のアライメント室４０９において、基板４０４とメタルマスク４０３を一度離してから、第三の有機化合物膜を成膜する位置に合うようにメタルマスク４０３のアライメントを行う。アライメント終了後に再び基板４０４とメタルマスク４０３を重ねて固定する。
そして、基板４０４を第三の成膜室４１０へ搬送する。第三の成膜室４１０にも同様に複数の蒸発源が備えられており、他の成膜室と同様に複数の有機化合物を順番に用いて蒸着することにより、複数の機能を有する領域からなる第三の有機化合物膜（ここでは、青）が形成される。
最後に、基板４０４は、アンロード室４１１に搬送され、成膜装置の外部に取り出される。
このように、異なる有機化合物膜を形成するたびにアライメント室においてメタルマスク４０３のアライメントを行うことにより、同一装置内で、複数の有機化合物膜を形成することができる。このように、一つの有機化合物膜を形成する機能領域は同一の成膜室において成膜されるため、機能領域の間における不純物汚染を避けることができる。さらに本成膜装置において、異なる機能領域の間に混合領域を形成することが可能であるため、明瞭な積層構造を示すことなく複数の機能を有する発光素子を作製することができる。
なお、本実施の形態においては、有機化合物膜の形成までを行う装置について示したが、本発明の成膜装置はこの構成に限られることはなく、有機化合物膜上に形成される陰極を形成する成膜室や、発光素子を封止することが可能である処理室が設けられる構成であっても良い。また、赤、緑、青色の発光を示す有機化合物膜が成膜される順番は、どのような順番であっても良い。
さらに、本実施の形態において示した、アライメント室および成膜室をクリーニングするための手段を設けても良い。なお、図４の領域４１２において、このような手段を設ける場合には、図６に示すようなクリーニング予備室４１３を設けることができる。
クリーニング予備室４１３において、ＮＦ3やＣＦ4といった反応性のガスを分解してラジカルを発生させ、これを第二のアライメント室４０７に導入することにより、第二のアライメント室４０７でのクリーニングが可能となる。なお、第二のアライメント室４０７に予め使用済みのメタルマスクを備えておくことにより、メタルマスクのクリーニングを行うことができる。また、ラジカルを第二の成膜室４０８に導入することにより第二の成膜室４０８の内部をクリーニングすることもできる。なお、第二のアライメント室４０７及び第二の成膜室４０８には、クリーニング予備室４１３が、それぞれゲート（図示せず）を介して連結されており、ラジカルを導入する際にゲートが開くようにしておけばよい。
本発明の成膜装置をインライン方式とした場合について図７を用いて説明する。図７において７０１はロード室であり、基板の搬送はここから行われる。なお、本実施例において基板とは、基板上に発光素子の陽極もしくは陰極まで（本実施例では陽極まで）形成されたもののことをいう。また、ロード室７０１には排気系７００aが備えられ、排気系７００aは第１バルブ７１、クライオポンプ７２、第２バルブ７３、第３バルブ７４及びドライポンプ７５を含んだ構成からなっている。
また、成膜室内の到達真空度は１０-6Ｐａ以下であることが望ましいことから、排気速度は１００００ｌ／ｓ以上の排気ポンプを用いることが望ましい。
また、本実施例において、ゲートで遮断されたロード室、アライメント室、成膜室、封止室及びアンロード室等の各処理室の内部に用いる材料としては、その表面積を小さくすることで酸素や水等の不純物の吸着性を小さくすることができるので、電解研磨を施して鏡面化させたアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）等の材料を内部壁面に用い、また、気孔がきわめて少なくなるように処理されたセラミックス等の材料からなる内部部材を用いる。なお、これらの材料は平均面粗さが５ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ以下）となるような表面平滑性を有する。なお、ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものをいう。
その他にも、ガスと反応しやすい材料を用いて成膜室の内壁に活性な表面を形成する方法もある。この場合の材料としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｌａ、Ｂａなどを用いるとよい。
第１バルブ７１は、ゲート弁を有するメインバルブであるが、コンダクタンスバルブを兼ねてバタフライバルブを用いる場合もある。第２バルブ７３および第３バルブ７４はフォアバルブであり、まず第２バルブ７３を開けてドライポンプ７５によりロード室７０１を粗く減圧し、次に第１バルブ７１及び第３バルブ７４を空けてクライオポンプ７２でロード室７０１を高真空まで減圧する。なお、クライオポンプの代わりにターボ分子ポンプやメカニカルブースターポンプを用いても良いし、メカニカルブースターポンプで真空度を高めてからクライオポンプを用いても良い。
次に、７０２で示されるのはアライメント室である。ここでは、次に搬送される成膜室での成膜のためにメタルマスクのアライメントとメタルマスク上への基板の配置が行われ、アライメント室（Ａ）７０２と呼ぶ。なお、ここでのアライメントの方法については、図４で説明した方法で行えばよい。なお、アライメント室（Ａ）７０２は排気系７００bを備えている。また、ロード室７０１とは図示しないゲートで密閉遮断されている。
さらに、アライメント室（Ａ）７０２は、クリーニング予備室７１３ａを設けており、ＮＦ3やＣＦ4といった反応性のガスを分解してラジカルを発生させ、これをアライメント室（Ａ）７０２に導入することにより、アライメント室（Ａ）
７０２でのクリーニングが可能となる。なお、アライメント室（Ａ）７０２に予め使用済みのメタルマスクを備えておくことにより、メタルマスクのクリーニングを行うことができる。
７０２でのクリーニングが可能となる。なお、アライメント室（Ａ）７０２に予め使用済みのメタルマスクを備えておくことにより、メタルマスクのクリーニングを行うことができる。
次に、７０３は蒸着法により第一の有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ａ）と呼ぶ。成膜室（Ａ）７０３は排気系７００cを備えている。
また、アライメント室（Ａ）７０２とは図示しないゲートで密閉遮断されている。
また、アライメント室（Ａ）７０２とは図示しないゲートで密閉遮断されている。
また、成膜室（Ａ）７０３は、アライメント室（Ａ）７０２と同様にクリーニング予備室７１３ｂを設けている。なお、ここではＮＦ3やＣＦ4といった反応性のガスを分解することにより発生させたラジカルを成膜室（Ａ）７０３に導入することにより成膜室（Ａ）７０３の内部をクリーニングすることができる。
本実施例では成膜室（Ａ）７０３として図２に示した構造の成膜室を設け、赤色の発光を示す第一の有機化合物膜を成膜する。また、蒸発源としては、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、正孔輸送性の有機化合物を備えた第二の蒸発源と、発光性を有する有機化合物のホストとなる正孔輸送性の有機化合物を備えた第三の蒸発源と、発光性を有する有機化合物を備えた第四の蒸発源と、ブロッキング性を有する有機化合物を備えた第五の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第六の蒸発源が備えられている。
また、本実施例においては、第一の蒸発源に備える正孔注入性の有機化合物として、銅フタロシアニン（以下、Ｃｕ−Ｐｃと示す）、第二の蒸発源に備える正孔輸送性の有機化合物として、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）、第三の蒸発源に備えるホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）として、４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）、第四の蒸発源に備える発光性の有機化合物として、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）、第五の蒸発源に備えるブロッキング性の有機化合物として、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）、第六の蒸発源に備える電子輸送性の有機化合物として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を用いる。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、正孔輸送性、発光性、ブロッキング性および電子輸送性の機能を有する領域からなる有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入性領域と正孔輸送性領域との界面、正孔輸送性領域と発光性領域を含む正孔輸送性領域の界面、発光性領域を含む正孔輸送性領域とブロッキング性領域の界面、ブロッキング性領域の界面と電子輸送性領域の界面にそれぞれ混合領域を形成している。
具体的には、Ｃｕ−Ｐｃを１５ｎｍの膜厚に成膜して第一の機能領域を形成した後、Ｃｕ−Ｐｃとα−ＮＰＤとを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第一の混合領域を形成し、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜して第二の機能領域を形成し、α−ＮＰＤ、ＣＢＰを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第二の混合領域を形成した後、ＣＢＰを２５〜４０ｎｍの膜厚で成膜して、第三の機能領域を形成するが、第三の機能領域を形成する全ての期間もしくは、一定期間にＣＢＰとＰｔＯＥＰとを同時に蒸着することにより第三の機能領域全体、もしくは一部に第三の混合領域を形成する。第三の混合領域は５〜４０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここでは、第三の混合領域が発光性を有する。
次に、ＣＢＰとＢＣＰを５〜１０ｎｍの膜厚で同時に蒸着することにより第四の混合領域を形成した後、ＢＣＰを８ｎｍの膜厚で成膜することにより、第四の機能領域を形成する。さらに、ＢＣＰとＡｌｑ3を同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第五の混合領域を形成する。最後にＡｌｑ3を２５ｎｍの膜厚で形成することにより、第五の機能領域を形成することができ、以上により、第一の有機化合物膜を形成する。
次に、ＣＢＰとＢＣＰを５〜１０ｎｍの膜厚で同時に蒸着することにより第四の混合領域を形成した後、ＢＣＰを８ｎｍの膜厚で成膜することにより、第四の機能領域を形成する。さらに、ＢＣＰとＡｌｑ3を同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第五の混合領域を形成する。最後にＡｌｑ3を２５ｎｍの膜厚で形成することにより、第五の機能領域を形成することができ、以上により、第一の有機化合物膜を形成する。
なお、ここでは第一の有機化合物膜として、６種類の機能の異なる有機化合物を６つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。また、一つの蒸発源に備えられる有機化合物は必ずしも一つである必要はなく、複数であっても良い。例えば、蒸発源に発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物を一緒に備えておいても良い。なお、これらの複数の機能を有し、赤色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては公知の材料を用いれば良い。
なお、蒸発源は、マイクロコンピュータによりその成膜速度を制御できるようにしておくと良い。また、これにより、同時に複数の有機化合物を成膜する際の混合比率を制御することができるようにしておくとよい。
次に、７０６で示されるのはアライメント室である。ここでは、次に搬送される成膜室での成膜のためにメタルマスクのアライメントとメタルマスク上への基板の配置が行われ、アライメント室（Ｂ）７０６と呼ぶ。なお、ここでのアライメントの方法については、図４で説明した方法で行えばよい。なお、アライメント室（Ｂ）７０６は排気系７００ｄを備えている。また、成膜室（Ａ）７０３とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらにアライメント室（Ａ）７０２と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｃを備えている。
次に、７０７は蒸着法により第二の有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｂ）と呼ぶ。成膜室（Ｂ）７０７は排気系７００ｅを備えている。
また、アライメント室（Ｂ）７０６とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらに成膜室（Ａ）７０３と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｄを備えている。
また、アライメント室（Ｂ）７０６とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらに成膜室（Ａ）７０３と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｄを備えている。
本実施例では成膜室（Ｂ）７０７として図２に示した構造の成膜室を設け、緑色の発光を示す第二の有機化合物膜を成膜する。また、蒸発源としては、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、正孔輸送性の有機化合物を備えた第二の蒸発源と第三の蒸発源、正孔輸送性のホスト材料を備えた第四の蒸発源と、発光性の有機化合物を備えた第五の蒸発源と、ブロッキング性を有する有機化合物を備えた第六の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第七の蒸発源が備えられている。
また、本実施例においては、第一の蒸発源に備える正孔注入性の有機化合物として、Ｃｕ−Ｐｃ、第二の蒸発源に備える正孔輸送性の有機化合物として、ＭＴＤＡＴＡ、第三の蒸発源に備える正孔輸送性の有機化合物として、α−ＮＰＤ、第四の蒸発源に備える正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰ、第五の蒸発源に備える発光性の有機化合物としてトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）、第六の蒸発源に備えるブロッキング性の有機化合物として、ＢＣＰ、第七の蒸発源に備える電子輸送性の有機化合物として、Ａｌｑ3を用いる。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、正孔輸送性、発光性、ブロッキング性、および電子輸送性の機能を有する領域からなる第二の有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入層と正孔輸送層の界面、正孔輸送性領域と発光性領域を含む正孔輸送性領域の界面、発光性領域を含む正孔輸送性領域とブロッキング性領域との界面、ブロッキング性領域と電子輸送性領域の界面にそれぞれ混合領域を形成している。
具体的には、Ｃｕ−Ｐｃを１０ｎｍの膜厚に成膜して第一の機能領域を形成した後、Ｃｕ−ＰｃとＭＴＤＡＴＡとを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第一の混合領域を形成し、ＭＴＤＡＴＡを２０ｎｍの膜厚に成膜して、第二の機能領域を形成し、ＭＴＤＡＴＡとα−ＮＰＤとを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第二の混合領域を形成し、α−ＮＰＤを１０ｎｍの膜厚に成膜して、第三の機能領域を形成し、α−ＮＰＤとＣＢＰとを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第三の混合領域を形成し、ＣＢＰを２０〜４０ｎｍの膜厚に成膜して、第四の機能領域を形成し、第四の機能領域を形成する全ての期間もしくは、一定期間にＣＢＰと（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）とを同時に蒸着することにより、第四の機能領域全体、もしくは一部に第四の混合領域を形成する。第四の混合領域は５〜４０ｎｍの膜厚で形成される。なお、ここでは、第四の混合領域が発光性を有する。次に、ＣＢＰとＢＣＰを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第五の混合領域を形成した後、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜することにより、第五の機能領域を形成する。さらに、ＢＣＰとＡｌｑ3を同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第六の混合領域を形成する。最後にＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で形成することにより、第六の機能領域を形成することができ、以上により、第二の有機化合物膜を形成する。
なお、ここでは第二の有機化合物膜として、機能の異なる有機化合物を７つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。なお、これらの複数の機能を有し、緑色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては公知の材料を用いれば良い。
なお、蒸発源は、マイクロコンピュータによりその成膜速度を制御できるようにしておくと良い。また、これにより、同時に複数の有機化合物を成膜する際の混合比率を制御することができるようにしておくとよい。
次に、７０８で示されるのはアライメント室である。ここでは、次に搬送される成膜室での成膜のためにメタルマスクのアライメントとメタルマスク上への基板の配置が行われ、アライメント室（Ｃ）７０８と呼ぶ。なお、ここでのアライメントの方法については、図４で説明した方法で行えばよい。なお、アライメント室（Ｃ）７０８は排気系７００ｆを備えている。また、成膜室（Ｂ）７０７とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらにアライメント室（Ａ）７０２と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｅを備えている。
次に、７０９は蒸着法により第三の有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｃ）と呼ぶ。成膜室（Ｃ）７０９は排気系７００ｇを備えている。
また、アライメント室（Ｃ）７０８とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらに成膜室（Ａ）７０３と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｆを備えている。
また、アライメント室（Ｃ）７０８とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらに成膜室（Ａ）７０３と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｆを備えている。
本実施例では成膜室（Ｃ）７０９として図２に示した構造の成膜室を設け、青色発光を示す第三の有機化合物膜を成膜する。また、蒸発源としては、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、発光性を有する有機化合物を備えた第二の蒸発源と、ブロッキング性を有する有機化合物を備えた第三の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第四の蒸発源が備えられている。
また、本実施例においては、第一の蒸発源に備える正孔注入性の有機化合物として、Ｃｕ−Ｐｃ、第二の蒸発源に備える発光性の有機化合物として、α−ＮＰＤ、第三の蒸発源に備えるブロッキング性の有機化合物として、ＢＣＰ、第四の蒸発源に備える電子輸送性の有機化合物として、Ａｌｑ3を用いる。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、発光性、ブロッキング性および電子輸送性の機能を有する領域からなる第三の有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入性領域と発光性領域の界面、および発光性領域とブロッキング性領域との界面、ブロッキング性領域と電子輸送性領域との界面、にそれぞれ混合領域を形成している。
具体的には、Ｃｕ−Ｐｃを２０ｎｍの膜厚に成膜して第一の機能領域を形成した後、Ｃｕ−Ｐｃとα−ＮＰＤとを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第一の混合領域を形成し、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜して第二の機能領域を形成し、α−ＮＰＤとＢＣＰを同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第二の混合領域を形成し、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜して第三の機能領域を形成し、ＢＣＰとＡｌｑ3を同時に蒸着することにより５〜１０ｎｍの膜厚で第三の混合領域を形成し、最後にＡｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で形成することにより、第四の機能領域を形成することができ、以上により、第三の有機化合物膜を形成する。
なお、ここでは第三の有機化合物膜として、４種類の機能の異なる有機化合物を４つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを順に蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。また、一つの蒸発源に備えられる有機化合物は必ずしも一つである必要はなく、複数であっても良い。例えば、蒸発源に発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物を一緒に備えておいても良い。なお、これらの複数の機能を有し、青色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては公知の材料を用いれば良い。
なお、蒸発源は、マイクロコンピュータによりその成膜速度を制御できるようにしておくと良い。また、これにより、同時に複数の有機化合物を成膜する際の混合比率を制御することができるようにしておくとよい。
また、本実施例においては、第一の成膜室である成膜室（Ａ）７０３において、赤色の発光を示す有機化合物膜を形成し、第二の成膜室である成膜室（Ｂ）７０７において、緑色の発光を示す有機化合物膜を形成し、第三の成膜室である成膜室（Ｃ）７０９において、青色の発光を示す有機化合物膜を形成する場合について説明したが、形成される順番はこれに限られることはなく、成膜室（Ａ）７０３、成膜室（Ｂ）７０７、成膜室（Ｃ）７１０において、赤色の発光を示す有機化合物膜、緑色の発光を示す有機化合物膜、青色の発光を示す有機化合物膜のいずれかが形成されればよい。さらに、もう一つ成膜室を設けて白色発光を示す有機化合物膜を形成されるようにしても良い。
次に、７１０は蒸着法により発光素子の陽極もしくは陰極となる導電膜（本実施例では陰極となる金属膜）を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｄ）と呼ぶ。成膜室（Ｄ）７１０は排気系７００ｈを備えている。また、成膜室（Ｃ）７０９とは図示しないゲートで密閉遮断されている。さらに成膜室（Ａ）７０３と同様に図示しないゲートで密閉遮断されたクリーニング予備室７１３ｇを備えている。
本実施例では、成膜室（Ｄ）７１０において、発光素子の陰極となる導電膜としてＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金膜）を蒸着法により成膜する。なお、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着することも可能である。
また、成膜室（Ａ）７０３、成膜室（Ｂ）７０７、成膜室（Ｃ）７０９及び成膜室（Ｄ）７１０には、各成膜室内を加熱する機構を備えておく。これにより、成膜室内の不純物の一部を除去することができる。
さらにこれらの成膜室に備える排気ポンプとしては、ドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）もしくはクライオポンプなどを用いることが可能であるが、本実施例ではクライオポンプ及びドライポンプの両方を用いるのが望ましい。
また、成膜室（Ａ）７０３、成膜室（Ｂ）７０７、成膜室（Ｃ）７０９及び成膜室（Ｄ）７１０は、排気ポンプにより減圧される。なお、この時の到達真空度は１０-6Ｐａ以上であることが望ましく、例えば、排気速度が１００００ｌ／ｓ（Ｈ2Ｏ）のクライオポンプを用いて、成膜室内部の表面積が１０ｍ2であるときに、リーク速度が２０時間で４．１×１０-7Ｐａ・ｍ3・ｓ-1以下であるアルミニウムのような材料を用いて成膜室内部を形成することが望ましく、この様な真空度を得るためには、成膜室内部を電解研磨により表面積を小さくすることが効果的である。
また、ここでＣＶＤ室を設けて、窒化珪素膜、酸化珪素膜及びＤＬＣ膜等の絶縁膜を発光素子の保護膜（パッシベーション膜）として形成させてもよい。なお、ＣＶＤ室を設ける場合には、ＣＶＤ室で用いる材料ガスを予め高純度化するためのガス精製機を設けておくと良い。
次に、７１１は封止室であり、排気系７００ｉを備えている。また、成膜室（Ｄ）７１０とは図示しないゲートで密閉遮断されている。なお、封止室７１１は真空状態になっており、陰極まで形成された発光素子を有する基板が複数封止室に搬送されたところで、ゲートを閉じ、封止室７１１を不活性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴンなど）を用いて大気圧状態にして、最終的に発光素子を密閉空間に封入するための処理が行われる。なお、封止室７１１に搬送機構（図示せず）
を設けておき、成膜室（Ｄ）７１０からの基板の搬出を行う。ここでの封止処理は形成された発光素子を酸素や水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する、又は熱硬化性樹脂もしくは紫外光硬化性樹脂で封入するといった手段を用いる。
を設けておき、成膜室（Ｄ）７１０からの基板の搬出を行う。ここでの封止処理は形成された発光素子を酸素や水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する、又は熱硬化性樹脂もしくは紫外光硬化性樹脂で封入するといった手段を用いる。
また、封止室には、カバー材が予め備えられているが、カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。なお、発光素子が形成された基板とカバー材の張り合わせは、ＣＣＤカメラに接続された位置合わせ機構により、位置合わせをした後に行う。さらに、シール剤の塗布および吸湿剤の添加を自動的に処理する機構も設けられている。
また、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂もしくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂もしくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
図７に示した成膜装置では、封止室７１１の内部に紫外光を照射するための機構（以下、紫外光照射機構という）が設けられており、この紫外光照射機構から発した紫外光によって紫外光硬化性樹脂を硬化させる構成となっている。
最後に、７１２はアンロード室であり、排気系７００ｊを備えている。発光素子が形成された基板はここから取り出される。
さらに、本実施例で示した成膜装置が有する成膜室に有機化合物を交換できるような機能を設けた場合について図８（Ａ）及び（Ｂ）に示し、さらに封止室７１１の詳細な構造について図８（Ｃ）に示す。
図８（Ａ）において、成膜室８０１には、基板８０２が備えられている。そして、基板上に有機化合物膜を形成するための有機化合物は蒸発源８０３に備えられている。なお、ここで蒸発源８０３は、ゲート８０５を介して基板が備えられている成膜室８０１と分離される材料交換室８０４に備えられている。従って、本実施例では、ゲート８０５を閉じることにより材料交換室８０４は成膜室８０１と分離され、真空状態にある材料交換室８０４の内部を排気系８０６により大気圧に戻してから、これを図８（Ａ）に示すように引き出すことで、材料交換室８０４の蒸発源に備えられている有機化合物を追加または、交換することができる。
そして、有機化合物の追加または交換が終了したら、図８（Ｂ）に示すように材料交換室８０４を再び元に戻し、排気系８０６により内部を真空状態にして、成膜室内と同じ圧力状態になってから、ゲート８０５を開くことにより、蒸発源８０３から基板８０２への蒸着が可能となる。
なお、材料交換室８０４には、交換した材料を加熱するヒーターが設けられている。予め材料を加熱することで水等の不純物を除去することができる。この時加える温度は２００℃以下であることが望ましい。
また、図８（Ｃ）に示すように封止室７１１には、複数の処理機構が備えられている。まず、ストック位置８１１には、封止の際に用いるカバー材が複数備えられている。また、封止処理を行うための基板が成膜室（Ｄ）７１０から、搬送機構（Ａ）８１２により搬送され、保管場所８１３に一時的に保管される。
保管場所８１３に基板がある一定量蓄積されたところで、封止室は、ゲートで密閉空間にされた後、不活性ガス（窒素、アルゴン、ヘリウム等）により大気圧状態にされる。
封止室が、大気圧状態になったところで、基板が一枚ずつ処理される。まず、搬送機構（Ａ）８１２により保管位置８１３から位置合わせ機構８１４に基板が搬送される。このとき、基板上にシール剤及び吸湿剤が備えられ、ストック位置８１１からカバー材が搬送機構（Ｂ）８１５により、位置合わせ機構８１４に搬送され、基板との貼り合わせが行われる。
次に、紫外線照射機構（図示せず）から紫外線を照射することにより、基板の封止が完了する。基板の封止が完了したら、搬送機構（Ｃ）８１６により、アンロード室７１２に搬送され、取り出される。
以上のように、図７（または図８）に示した成膜装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。
本発明の成膜装置について図９を用いて説明する。図９において、９０１は搬送室であり、搬送室９０１には搬送機構（Ａ）９０２が備えられ、基板９０３の搬送が行われる。搬送室９０１は減圧雰囲気にされており、各処理室とはゲートによって連結されている。各処理室への基板の受け渡しは、ゲートを開けた際に搬送機構（Ａ）９０２によって行われる。また、搬送室９０１を減圧するには、ドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）
もしくはクライオポンプなどの排気ポンプを用いることが可能であるが、水分等の除去に優れているクライオポンプをドライポンプと組み合わせて用いるのが好ましい。
もしくはクライオポンプなどの排気ポンプを用いることが可能であるが、水分等の除去に優れているクライオポンプをドライポンプと組み合わせて用いるのが好ましい。
以下に、各処理室についての説明を行う。なお、搬送室９０１は減圧雰囲気となるので、搬送室９０１に直接的に連結された処理室には全て排気ポンプ（図示せず）が備えられている。排気ポンプとしては上述のドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）もしくはクライオポンプが用いられるが、ここでもクライオポンプをドライポンプと組み合わせて用いるのが好ましい。
まず、９０４は基板のセッティング（設置）を行うロード室である。ロード室９０４はゲート９００aにより搬送室９０１と連結され、ここに基板９０３をセットしたキャリア（図示せず）が配置される。なお、ロード室９０４は、素子形成まで終了した基板を封止室への搬送室の役割も兼ねる。なお、ロード室９０４は基板搬入用と基板搬送用とで部屋が区別されていても良い。また、ロード室９０４は上述の排気ポンプと高純度の窒素ガスまたは希ガスを導入するためのパージラインを備えている。なお、排気ポンプとしては、クライオポンプが望ましい。さらに、このパージラインには、ガス精製機が備えられており、装置内に導入されるガスの不純物（酸素や水）が予め除去されるようになっている。
なお、本実施例では基板９０３として、発光素子の陽極となる透明導電膜まで形成した基板を用いる。本実施例では基板９０３を、被成膜面を下向きにしてキャリアにセットする。これは後に蒸着法による成膜を行う際に、フェイスダウン方式（デポアップ方式ともいう）を行いやすくするためである。フェイスダウン方式とは、基板の被成膜面が下を向いた状態で成膜する方式をいい、この方式によればゴミの付着などを抑えることができる。
次に、９０５で示されるのはメタルマスクのアライメント及び発光素子の陽極もしくは陰極（本実施例では陽極）まで形成された基板とメタルマスクの位置合わせを行うアライメント室であり、アライメント室９０５はゲート９００bにより搬送室９０１と連結される。なお、異なる有機化合物膜を形成するたびにアライメント室においてメタルマスクのアライメント及び基板とメタルマスクの位置合わせが行われる。また、アライメント室９０５には、イメージセンサーとして知られているＣＣＤ(Charge Coupled Device)を備えておくことにより、メタルマスクを用いて成膜を行う際に基板とメタルマスクの位置合わせを精度良く行うことを可能にする。なお、メタルマスクのアライメント法については、図４を用いればよい。
さらに、アライメント室９０５には、クリーニング予備室９２２ａが連結されている。クリーニング予備室９２２ａの構成は、図９（Ｂ）に示すとおりである。まずμ波を発生させるμ波発振器９３１を有し、ここで発生したμ波は導波管９３２を通ってプラズマ放電管９３３に送られる。なお、ここで用いるμ波発振器９３１からは、約２．４５ＧＨｚのμ波が放射される。また、プラズマ放電管９３３には、ガス導入管９３４から反応性ガスが供給される。なお、ここでは反応性ガスとして、ＮＦ3を用いる。但し、ＣＦ4やＣｌＦ3などの他の反応性ガスを用いても良い。
そして、プラズマ放電管９３３において反応性ガスがμ波により分解されてラジカルが発生する。このラジカルは、ガス導入管９３４を通り、ゲート（図示せず）を介して連結されたアライメント室９０５に導入される。なお、プラズマ放電管９３３には、効率よくμ波を供給するために反射板９３５を設けておくと良い。
そして、アライメント室９０５には、有機化合物膜が付着したメタルマスクを備えておく。そして、クリーニング予備室９２２ａとアライメント室９０５の間に設けられているゲート（図示せず）を開くことにより、アライメント室９０５にラジカルを導入することができる。これにより、メタルマスクのクリーニングを行うことができる。
μ波プラズマを用いることで、反応性ガスのラジカル化を高い効率で行うことができるため、副生成物等の不純物の発生確率が低い。また、通常のラジカル発生と機構が異なるため、発生したラジカルが加速されることも無く、さらに成膜室内部でラジカルを発生させないことからプラズマによる成膜室内部、また、メタルマスクのダメージを防ぐことができる。
なお、このような方法を用いてアライメント室をクリーニングするのは好ましい形態の一つであるため、この方法に限られることはない。従って、成膜室内に反応性ガスを導入して、成膜室内でプラズマを発生させてドライクリーニングを行っても良いし、Ａｒガス等を導入してスパッタ法による物理的なクリーニングを行っても良い。
次に、９０６は蒸着法により有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ａ）と呼ぶ。成膜室（Ａ）９０６はゲート９００cを介して搬送室９０１に連結される。本実施例では成膜室（Ａ）９０６として図２に示した構造の成膜室を設けている。
本実施例では、成膜室（Ａ）９０６内の成膜部９０７において、赤色に発光する第一の有機化合物膜を成膜する。成膜室（Ａ）９０６内には複数の蒸発源が備えられており、具体的には、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、正孔輸送性の有機化合物を備えた第二の蒸発源と、発光性を有する有機化合物のホストとなる正孔輸送性の有機化合物を備えた第三の蒸発源と、発光性を有する有機化合物を備えた第四の蒸発源と、ブロッキング性を有する有機化合物を備えた第五の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第六の蒸発源が備えられている。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、正孔輸送性、発光性、ブロッキング性および電子輸送性の機能を有する領域からなる有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入性領域と正孔輸送性領域との界面、正孔輸送性領域と発光性領域を含む正孔輸送性領域の界面、発光性領域を含む正孔輸送性領域とブロッキング性領域の界面、ブロッキング性領域の界面と電子輸送性領域の界面にそれぞれ混合領域を形成している。
なお、ここでは第一の有機化合物膜として、６種類の異なる有機化合物を６つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを順に蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。また、一つの蒸発源に備えられる有機化合物は必ずしも一種類である必要はなく、複数種であっても良い。例えば、蒸発源に発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物を一緒に備えておいても良い。なお、これらの複数の機能を有し、赤色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては、実施例１で示したものを用いることができるが、公知の材料を自由に組み合わせて用いても良い。
また、成膜室（Ａ）９０６はゲート９００ｇを介して材料交換室９１４に連結される。なお、材料交換室９１４には、交換した有機化合物を加熱するヒーターが設けられている。予め有機化合物を加熱することで水等の不純物を除去することができる。この時加える温度は２００℃以下であることが望ましい。また、材料交換室９１４には、内部を減圧状態にすることができる排気ポンプが備えられているので、外部から有機化合物を追加または交換して加熱処理した後、内部を減圧状態にする。そして、成膜室内と同じ圧力状態になったところでゲート９００ｇを開け、成膜室内部の蒸発源に有機化合物を備えることができるようになっている。なお、有機化合物は、搬送機構などにより成膜室内の蒸発源に備えられる。
なお、成膜室（Ａ）９０６内における成膜プロセスに関しては、図２の説明を参照すれば良い。
なお、成膜室（Ａ）９０６にもアライメント室９０５と同様にクリーニング予備室９２２ｂがゲート（図示せず）を介して連結されている。なお、具体的な構成は、クリーニング予備室９２２ａと同様であり、クリーニング予備室９２２ｂで発生させたラジカルを成膜室（Ａ）９０６に導入することにより、成膜室（Ａ）９０６内部に付着した有機化合物等を除去することができる。
次に、９０８は蒸着法により第二の有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｂ）と呼ぶ。成膜室（Ｂ）９０８はゲート９００dを介して搬送室９０１に連結される。本実施例では成膜室（Ｂ）９０８として図２に示した構造の成膜室を設けている。本実施例では、成膜室（Ｂ）９０８内の成膜部９０９において、緑色に発光する有機化合物膜を成膜する。
成膜室（Ｂ）９０８内には複数の蒸発源が備えられており、具体的には、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、正孔輸送性の有機化合物を備えた第二の蒸発源と第三の蒸発源、正孔輸送性のホスト材料を備えた第四の蒸発源と、発光性の有機化合物を備えた第五の蒸発源と、ブロッキング性を有する有機化合物を備えた第六の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第七の蒸発源が備えられている。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、正孔輸送性、発光性、ブロッキング性、および電子輸送性の機能を有する領域からなる第二の有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入性領域と正孔輸送性領域の界面、正孔輸送性領域と発光性領域を含む正孔輸送性領域の界面、発光性領域を含む正孔輸送性領域とブロッキング性領域との界面、ブロッキング性領域と電子輸送性領域の界面にそれぞれ混合領域を形成している。
なお、ここでは第二の有機化合物膜として、７種類の有機化合物を７つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを順に蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。また、一つの蒸発源に備えられる有機化合物は必ずしも一種類である必要はなく、複数種であっても良い。例えば、蒸発源に発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物を一緒に備えておいても良い。なお、これらの複数の機能を有し、緑色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては、実施例１において示したものを用いても良いが、公知の材料を自由に組み合わせて用いることもできる。
また、成膜室（Ｂ）９０８はゲート９００ｈを介して材料交換室９１５に連結される。なお、材料交換室９１５には、交換した有機化合物を加熱するヒーターが設けられている。予め有機化合物を加熱することで水等の不純物を除去することができる。この時加える温度は２００℃以下であることが望ましい。また、材料交換室９１５には、内部を減圧状態にすることができる排気ポンプが備えられているので、外部から有機化合物を導入し、加熱処理した後、内部を減圧状態にする。そして、成膜室内と同じ圧力状態になったところでゲート９００ｈを開け、成膜室内部の蒸発源に有機化合物を備えることができるようになっている。なお、有機化合物は、搬送機構などにより成膜室内の蒸発源に備えられる。
なお、成膜室（Ｂ）９０８内における成膜プロセスに関しては、図２の説明を参照すれば良い。
なお、成膜室（Ｂ）９０８にもアライメント室９０５と同様にクリーニング予備室９２２ｃがゲート（図示せず）を介して連結されている。なお、具体的な構成は、クリーニング予備室９２２ａと同様であり、クリーニング予備室９２２ｃで発生させたラジカルを成膜室（Ｂ）９０８に導入することにより、成膜室（Ｂ）９０８内部に付着した有機化合物等を除去することができる。
次に、９１０は蒸着法により第三の有機化合物膜を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｃ）と呼ぶ。成膜室（Ｃ）９１０はゲート９００eを介して搬送室９０１に連結される。本実施例では成膜室（Ｃ）９１０として図２に示した構造の成膜室を設けている。本実施例では、成膜室（Ｃ）９１０内の成膜部９１１において、青色に発光する有機化合物膜を成膜する。
成膜室（Ｃ）９１０内には複数の蒸発源が備えられており、具体的には、正孔注入性の有機化合物を備えた第一の蒸発源と、発光性を有する有機化合物を備えた第二の蒸発源と、ブロッキング性の有機化合物を備えた第三の蒸発源と、電子輸送性の有機化合物を備えた第四の蒸発源が備えられている。
なお、これらの有機化合物を順に蒸着していくことにより、陽極上に正孔注入性、発光性、ブロッキング性および電子輸送性の機能を有する領域からなる有機化合物膜を形成することができる。
また、本実施例においては、異なる機能領域の界面には、両方の機能領域を形成する有機化合物を同時に蒸着することにより混合領域を形成する。つまり、正孔注入性領域と発光性領域の界面、発光性領域とブロッキング性領域との界面、およびブロッキング性領域と電子輸送性領域の界面にそれぞれ混合領域を形成している。
なお、ここでは第三の有機化合物膜として、４種類の機能の異なる有機化合物を４つの蒸発源にそれぞれ備えておき、これらを順に蒸着して有機化合物膜を形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく複数であればよい。また、一つの蒸発源に備えられる有機化合物は必ずしも一種類である必要はなく、複数種であっても良い。例えば、蒸発源に発光性の有機化合物として備えられている一種類の材料の他に、ドーパントとなりうる別の有機化合物を一緒に備えておいても良い。なお、これらの複数の機能を有し、青色発光を示す有機化合物膜を形成する有機化合物としては、実施例１に示したものを用いることができるが、公知の材料を自由に組み合わせて用いることもできる
また、成膜室（Ｃ）９１０はゲート９００ｉを介して材料交換室９１６に連結される。なお、材料交換室９１６には、交換した有機化合物を加熱するヒーターが設けられている。予め有機化合物を加熱することで水等の不純物を除去することができる。この時加える温度は２００℃以下であることが望ましい。また、材料交換室９１６には、内部を減圧状態にすることができる排気ポンプが備えられているので、外部から有機化合物を導入し、加熱処理した後、内部を減圧状態にする。そして、成膜室内と同じ圧力状態になったところでゲート９００ｉを開け、成膜室内部の蒸発源に有機化合物を備えることができるようになっている。なお、有機化合物は、搬送機構などにより成膜室内の蒸発源に備えられる。
なお、成膜室（Ｃ）９１０内における成膜プロセスに関しては、図２の説明を参照すれば良い。
なお、成膜室（Ｃ）９１０にもアライメント室９０５と同様にクリーニング予備室９２２ｄがゲート（図示せず）を介して連結されている。なお、具体的な構成は、クリーニング予備室９２２ａと同様であり、クリーニング予備室９２２ｄで発生させたラジカルを成膜室（Ｃ）９１０に導入することにより、成膜室（Ｃ）９１０内部に付着した有機化合物等を除去することができる。
次に、９１２は蒸着法により発光素子の陽極もしくは陰極となる導電膜（本実施例では陰極となる金属膜）を成膜するための成膜室であり、成膜室（Ｄ）と呼ぶ。成膜室（Ｄ）９１２はゲート９００fを介して搬送室９０１に連結される。
本実施例では、成膜室（Ｄ）９１２内の成膜部９１３において、発光素子の陰極となる導電膜としてＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金膜）を成膜する。なお、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着することも可能である。共蒸着とは、同時に蒸発源を加熱し、成膜段階で異なる物質を混合する蒸着法をいう。
本実施例では、成膜室（Ｄ）９１２内の成膜部９１３において、発光素子の陰極となる導電膜としてＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金膜）を成膜する。なお、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着することも可能である。共蒸着とは、同時に蒸発源を加熱し、成膜段階で異なる物質を混合する蒸着法をいう。
また、成膜室（Ｄ）９１２はゲート９００ｊを介して材料交換室９１７に連結される。なお、材料交換室９１７には、交換した導電材料を加熱するヒーターが設けられている。予め導電材料を加熱することで水等の不純物を除去することができる。この時加える温度は２００℃以下であることが望ましい。また、材料交換室９１７には、内部を減圧状態にすることができる排気ポンプが備えられているので、外部から導電材料を導入した後、内部を減圧状態にする。そして、成膜室内と同じ圧力状態になったところでゲート９００ｊを開け、成膜室内部の蒸発源に導電材料を備えることができるようになっている。
なお、成膜室（Ｄ）９１２にもアライメント室９０５と同様にクリーニング予備室９２２ｅがゲート（図示せず）を介して連結されている。なお、具体的な構成は、クリーニング予備室９２２ａと同様であり、クリーニング予備室９２２ｅで発生させたラジカルを成膜室（Ｄ）９１２に導入することにより、成膜室（Ｄ）９１２内部に付着した導電材料等を除去することができる。
また、成膜室（Ａ）９０６、成膜室（Ｂ）９０８、成膜室（Ｃ）９１０及び成膜室（Ｄ）９１２には、各成膜室内を加熱する機構を備えておく。これにより、成膜室内の水分等の不純物を除去することができる。
さらにこれらの成膜室に備える排気ポンプとしては、ドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）もしくはクライオポンプなどを用いることが可能であるが、本実施例ではクライオポンプ及びドライポンプを用いるのが望ましい。
また、成膜室（Ａ）９０６、成膜室（Ｂ）９０８、成膜室（Ｃ）９１０及び成膜室（Ｄ）９１２は、排気ポンプにより減圧される。なお、この時の到達真空度は１０-6Ｐａ以上であることが望ましく、例えば、排気速度が３６０００ｌ／ｓ（Ｈ2Ｏ）のクライオポンプを用いて、成膜室内部の表面積が１．５ｍ2としたときには、リーク速度が９．３×１０-7Ｐａ・ｍ3・ｓ-1以下である１８−８ステンレス鋼のような材料を用いて成膜室内部を形成することが望ましい。この様な真空度を得るためには、成膜室内部を電解研磨により表面積を小さくすることは、酸素や水等の不純物の吸着性を小さくすることができるので効果的である。
その他にも、電解研磨を施して鏡面化させたアルミニウム等の材料を内部壁面に用いたり、また、気孔がきわめて少なくなるように処理されたセラミックス等の材料からなる内部部材を用いる。なお、これらの材料は平均面粗さが５ｎｍ以下（好ましくは３ｎｍ以下）となるような表面平滑性を有する。なお、ここでいう平均面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている中心線平均粗さを面に対して適用できるよう三次元に拡張したものをいう。
その他にも、ガスと反応しやすい材料を用いて成膜室の内壁に活性な表面を形成する方法もある。この場合の材料としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｌａ、Ｂａなどを用いるとよい。
次に、９１８は封止室（封入室またはグローブボックスともいう）であり、ゲート９００ｋを介してロード室９０４に連結されている。封止室９１８では、最終的に発光素子を密閉空間に封入するための処理が行われる。この処理は形成された発光素子を酸素や水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する、又は熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で封入するといった手段を用いる。
カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール剤を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。
また、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
図９に示した成膜装置では、封止室９１８の内部に紫外光を照射するための機構（以下、紫外光照射機構という）９１９が設けられており、この紫外光照射機構９１９から発した紫外光によって紫外光硬化性樹脂を硬化させる構成となっている。また、封止室９１８の内部は排気ポンプを取り付けることで減圧にすることも可能である。上記封入工程をロボット操作で機械的に行う場合には、減圧下で行うことで酸素や水分の混入を防ぐことができる。なお、具体的には、酸素や水の濃度は０．３ｐｐｍ以下にすることが望ましい。また、逆に封止室９１８の内部を与圧とすることも可能である。この場合、高純度な窒素ガスや希ガスでパージしつつ与圧とし、外気から酸素等が侵入することを防ぐ。
次に、封止室９１８には受渡室（パスボックス）９２０が連結される。受渡室９２０には搬送機構（Ｂ）９２１が設けられ、封止室９１８で発光素子の封入が完了した基板を受渡室９２０へと搬送する。受渡室９２０も排気ポンプを取り付けることで減圧とすることが可能である。この受渡室９２０は封止室９１８を直接外気に晒さないようにするための設備であり、ここから基板を取り出す。その他、封止室において用いる部材を供給する部材供給室（図示せず）を設けることも可能である。
なお、本実施例において図示しなかったが、発光素子の形成後に窒化珪素や酸化珪素等の珪素を含む化合物やこれらの化合物の上に炭素を含むＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜を積層させた絶縁膜を発光素子上に形成させても良い。なお、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜とは、ダイヤモンド結合（sp3結合）とグラファイト結合（SP2結合）が混在した非晶質膜である。またこの場合には、自己バイアスを印加することでプラズマを発生させ、原料ガスのプラズマ放電分解により薄膜を形成させるＣＶＤ(chemical vapor deposition)装置を備えた成膜室を設ければよい。
なお、ＣＶＤ(chemical vapor deposition)装置を備えた成膜室においては、酸素（Ｏ2）、水素（Ｈ2）、メタン（ＣＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）、シラン（ＳｉＨ4）を用いることができる。また、ＣＶＤ装置としては、平行平板型の電極を有しＲＦ電源が１３．５６ＭＨｚのものを用いればよい。
さらに、スパッタリング法（または、スパッタ法ともいう）により成膜を行う成膜室を設けることも可能である。発光素子の陰極上に有機化合物膜が形成された後、陽極を形成する場合にスパッタリングによる成膜が有効であるためである。すなわち画素電極が陰極である場合に有効である。なお、成膜時の成膜室内は、アルゴン中に酸素を添加した雰囲気にしておくことで成膜された膜中の酸素濃度を制御し、透過率の高い低抵抗な膜を形成することができる。また、その他の成膜室と同様に成膜室はゲートにより搬送室と遮断されるのが望ましい。
また、スパッタリングを行う成膜室においては、成膜基板の温度を制御する機構を設けても良い。なお、成膜基板は２０〜１５０℃に維持されることが望ましい。さらに、成膜室に備える排気ポンプとしては、ドライポンプ、メカニカルブースターポンプ、ターボ分子ポンプ（磁気浮上型）もしくはクライオポンプなどを用いることが可能であるが、本実施例ではクライオポンプ及びドライポンプが望ましい。
以上のように、図９に示した成膜装置を用いることで完全に発光素子を密閉空間に封入するまで外気に晒さずに済むため、信頼性の高い発光装置を作製することが可能となる。
本実施例では、実施例１で示したインライン型の成膜装置と、基板の搬送方法及び成膜室の構造が異なる成膜装置について図１０を用いて説明する。
図１０において、ロード室１０００に投入された基板１００４は、ゲート（図示せず）を介して連結された第一のアライメント部１００１に搬送される。なお、基板１００４は、図５において説明した方法によりアライメントされ、メタルマスク１００３と共にホルダ１００２に固定される。
そして、基板１００４は、ホルダ１００２ごと第一の成膜部１００５に搬送される。なお、第一のアライメント部１００１と第一の成膜部１００５は、ゲートを介さずに連結されており、同一の空間を有している。そこで、本実施例では、第一のアライメント部１００１と第一の成膜部１００５との間を自由に移動できる手段として、レール１０１２を設けておき、このレール１０１２上をホルダ１００２が移動することにより、それぞれの処理を行う。なお、アライメント、及び成膜の際の処理位置は、ホルダ１００２が有する制御機構により制御されるようになっている。
そして、第一の成膜部１００５において、異なる有機化合物がそれぞれ備えられている複数の蒸発源１００６により蒸着されることにより、第一の有機化合物膜が形成される。なお、この移動手段は、第二の有機化合物膜を形成するために、第二のアライメント部１００７及び第二の成膜部１００８へ搬送する場合にも同様に用いられる。
さらに、第三の有機化合物を形成する場合にも、第三のアライメント部１００９及び第三の成膜部１０１０へ同様に搬送される。
以上のように本実施例においては、三種類の有機化合物膜を同一の空間内で形成することが可能である。第三の成膜部１０１０は、ゲート（図示せず）を介して、アンロード室１０１１と連結されており、成膜後の基板を取り出すことができる。
なお、本実施例におけるアライメント部および成膜部における処理方法は、実施例１のアライメント室及び成膜室において説明したのと同様の処理を行えばよい。
また、本実施例において、アライメント部と成膜部のあいだに基板の搬送を妨げない程度にこれらを仕切るための隔壁を設けることは、成膜時に蒸発源から飛散する有機化合物が成膜部以外のところ（アライメント部や他の成膜部）へ飛散するのを防ぐことができる。
また、本実施例における成膜装置においても、クリーニング予備室１０１３を設けて、成膜室内及びメタルマスクのクリーニングを行うと良い。
以上に説明した成膜装置を用いて、複数の有機化合物膜を同一空間内で形成することにより、異なる有機化合物膜の形成における移動が容易になるため、処理時間を短縮することが可能になる。
また、本実施例に示す成膜装置においては、成膜室において連続的に蒸着を行い、発光素子の陽極若しくは陰極まで形成された基板上に複数の機能を有する三種類の有機化合物膜を形成することができるが、さらに、導電膜を成膜するための成膜室を設けて、連続的に発光素子の陰極若しくは陽極まで形成することができるようにしても良い。なお、導電膜としては、陰極を形成する場合にはＡｌ−Ｌｉ合金膜（アルミニウムとリチウムとの合金膜）の他、周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着することにより得られる膜を用いれば良く、陽極を形成する場合には酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛もしくはこれらの化合物（ＩＴＯなど）を用いればよい。
その他にも、作製した発光素子の封止を行う処理室を設けておくことも可能である。
また、本実施例における成膜装置には、実施例１や実施例２で示したような排気ポンプを設置することができるが、成膜室内の圧力を一定にするためには、同じ種類で、同じ排気能力を有するポンプを単数または複数設ければよい。なお、ドライポンプとクライオポンプを組み合わせたものを用いるのが好ましい。
本実施例では、本発明の成膜装置を用いて作製した発光装置について説明する。図１１は、アクティブマトリクス型の発光装置の断面図である。なお、能動素子としてここでは薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と記す）を用いているが、ＭＯＳトランジスタを用いてもよい。
また、ＴＦＴとしてトップゲート型ＴＦＴ（具体的にはプレーナ型ＴＦＴ）を例示するが、ボトムゲート型ＴＦＴ（典型的には逆スタガ型ＴＦＴ）を用いることもできる。
図１１において、１１０１は基板であり、ここでは可視光を透過する基板を用いる。具体的には、ガラス基板、石英基板、結晶化ガラス基板もしくはプラスチック基板（プラスチックフィルムを含む）を用いればよい。なお、基板１１０１とは、表面に設けた絶縁膜も含めるものとする。
基板１１０１の上には画素部１１１１および駆動回路１１１２が設けられている。まず、画素部１１１１について説明する。
画素部１１１１は画像表示を行う領域である。基板上には複数の画素が存在し、各画素には発光素子に流れる電流を制御するためのＴＦＴ（以下、「電流制御用ＴＦＴ」と記す）１１０２、画素電極（陽極）１１０３、有機化合物膜１１０４および陰極１１０５が設けられている。なお、１１１３は、電流制御用ＴＦＴのゲートに加わる電圧を制御するためのＴＦＴ（以下、「スイッチング用ＴＦＴ」と記す）である。
電流制御用ＴＦＴ１１０２は、ここではｐチャネル型ＴＦＴを用いることが好ましい。ｎチャネル型ＴＦＴとすることも可能であるが、図１１のように発光素子の陽極に電流制御用ＴＦＴを接続する場合は、ｐチャネル型ＴＦＴの方が消費電力を押さえることができる。ただし、スイッチング用ＴＦＴ１１１３はｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでもよい。
また、電流制御用ＴＦＴ１１０２のドレインには画素電極１１０３が電気的に接続されている。本実施例では、画素電極１１０３の材料として仕事関数が４．５〜５．５ｅＶの導電性材料を用いるため、画素電極１１０３は発光素子の陽極として機能する。画素電極１１０３として代表的には、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛もしくはこれらの化合物（ＩＴＯなど）を用いればよい。画素電極１１０３の上には有機化合物膜１１０４が設けられている。
さらに、有機化合物膜１１０４の上には陰極１１０５が設けられている。陰極１１０５の材料としては、仕事関数が２．５〜３．５ｅＶの導電性材料を用いることが望ましい。陰極１１０５として代表的には、アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金属元素を含む導電膜、アルミニウムを含む導電膜、あるいはその導電膜にアルミニウムや銀などを積層したもの、を用いればよい。
また、画素電極１１０３、有機化合物膜１１０４、および陰極１１０５からなる発光素子１１１４は、保護膜１１０６で覆われている。保護膜１１０６は、発光素子１１１４を酸素および水から保護するために設けられている。保護膜１１０６の材料としては、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、もしくは炭素（具体的にはダイヤモンドライクカーボン）を用いる。
次に、駆動回路１１１２について説明する。駆動回路１１１２は画素部１１１１に伝送される信号（ゲート信号およびデータ信号）のタイミングを制御する領域であり、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ（トランスファゲート）もしくはレベルシフタが設けられている。図１１では、これらの回路の基本単位としてｎチャネル型ＴＦＴ１１０７およびｐチャネル型ＴＦＴ１１０８からなるＣＭＯＳ回路を示している。
なお、シフトレジスタ、バッファ、ラッチ、アナログスイッチ（トランスファゲート）もしくはレベルシフタの回路構成は、公知のものでよい。また図１１では、同一の基板上に画素部１１１１および駆動回路１１１２を設けているが、駆動回路１１１２を設けずにＩＣやＬＳＩを電気的に接続することもできる。
また、図１１では電流制御用ＴＦＴ１１０２に画素電極（陽極）１１０３が電気的に接続されているが、陰極が電流制御用ＴＦＴに接続された構造をとることもできる。その場合、画素電極１１０３を陰極１１０５と同様の材料で形成し、陰極を画素電極（陽極）１１０３と同様の材料で形成すればよい。その場合、電流制御用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴとすることが好ましい。
また、本実施例では、配線１１０９と分離部１１１０からなるひさしのある形状（以下、ひさし構造と呼ぶ）を設けた。図１１で示されるような配線１１０９および分離部１１１０からなる「ひさし構造」は、配線１１０９を構成する金属と、分離部１１１０を形成する前記金属よりもエッチレートの低い材料（例えば金属窒化物）とを積層し、エッチングすることにより形成することができる。この形状により、画素電極１１０３や配線１１０９が陰極１１０５とショートすることを防ぐことができる。なお、本実施例においては、通常のアクティブマトリクス型の発光装置と異なり、画素上の陰極１１０５は、ストライプ状（パッシブマトリクス型の陰極と同様）に形成される。
ここで、図１１に示したアクティブマトリクス型の発光装置の外観を図１２に示す。なお、図１２（Ａ）には上面図を示し、図１２（Ｂ）には図１２（Ａ）をＡ−Ａ'で切断した時の断面図を示す。また、図１１に用いた符号を引用する。
点線で示された１２０１はソース側駆動回路、１２０２は画素部、１２０３はゲート側駆動回路である。また、１２０４はカバー材、１２０５はシール剤であり、シール剤１２０５で囲まれた内側には空間１２０７が設けられる。
なお、１２０８はソース側駆動回路１２０１及びゲート側駆動回路１２０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１２１０からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光パネルにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態の発光モジュールだけではなく、ＩＣを実装した発光モジュールをも含むものとする。
次に、断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板１１０１の上方には画素部１２０２、ゲート側駆動回路１２０３が形成されており、画素部１２０２は電流制御用ＴＦＴ１１０２とそのドレインに電気的に接続された画素電極１１０３を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路１２０３はｎチャネル型ＴＦＴ１１０７とｐチャネル型ＴＦＴ１１０８とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
画素電極１１０３は発光素子の陽極として機能する。また、画素電極１１０３の両端には層間絶縁膜１２０６が形成され、画素電極１１０３上には有機化合物膜１１０４および発光素子の陰極１１０５が形成される。
陰極１１０５は複数の画素に共通の配線としても機能し、接続配線１２０９を経由してＦＰＣ１２１０に電気的に接続されている。さらに、画素部１２０２及びゲート側駆動回路１２０３に含まれる素子は全て保護膜１１０６で覆われている。
また、シール剤１２０５によりカバー材１２０４が貼り合わされている。なお、カバー材１２０４と発光素子との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤１２０５の内側は密閉された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。なおこの密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿剤を設けることも有効である。
また、カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。なお、プラスチックとしては、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリルを用いることができる。
以上のようにして基板上に形成された発光素子１１１４をカバー材１２０４及びシール剤１２０５を用いて封入することにより、外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の有機化合物層の酸化による劣化を促す物質が侵入するのを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
なお、本実施例における発光装置は、実施例１〜実施例３で説明した成膜装置を用いて成膜することが可能である。
本実施例では本発明の成膜装置を用いて作製されたパッシブ型（単純マトリクス型）の発光装置について説明する。説明には図１３を用いる。図１３において、１３０１はガラス基板、１３０２は透明導電膜からなる陽極である。本実施例では、透明導電膜として酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を蒸着法により形成する。なお、図１３では図示されていないが、複数本の陽極が紙面と平行な方向へストライプ状に配列されている。
また、ストライプ状に配列された陽極１３０２に対して交差するように陰極隔壁（１３０３ａ、１３０３ｂ）が形成される。陰極隔壁（１３０３ａ、１３０３ｂ）は紙面に垂直な方向に形成されている。
次に、有機化合物膜１３０４が形成される。ここで形成される有機化合物膜は、正孔注入性、正孔輸送性、発光性、ブロッキング性、電子輸送性または、電子注入性の機能を有する有機化合物を複数組み合わせて、複数の機能領域を形成すると良い。
なお、本実施例においても、機能領域間には混合領域を形成する。なお、混合領域の作製については、実施の形態に示した方法を用いればよい。
また、これらの有機化合物膜は陰極隔壁（１３０３ａ、１３０３ｂ）によって形成された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
その後、複数本の陰極１３０５が紙面に垂直な方向が長手方向となり、且つ、陽極１３０２と直交するようにストライプ状に配列される。なお、本実施例では、陰極１３０５は、ＭｇＡｇからなり、蒸着法により形成される。また、図示されていないが陰極１３０５は所定の電圧が加えられるように、後にＦＰＣが取り付けられる部分まで配線が引き出されている。さらに、陰極１３０５を形成したら、保護膜１３０６として窒化珪素膜を設ける。
以上のようにして基板１３０１上に発光素子１３１１を形成する。なお、本実施例では下側の電極が透光性の陽極となっているため、有機化合物膜で発生した光は下面（基板１３０１）に放射される。しかしながら、発光素子１３１１の構造を反対にし、下側の電極を遮光性の陰極とすることもできる。その場合、有機化合物膜で発生した光は上面（基板１３０１とは反対側）に放射されることになる。
次に、カバー材１３０７としてセラミックス基板を用意する。本実施例の構造では遮光性で良いのでセラミックス基板を用いたが、勿論、前述のように発光素子の構造を反対にした場合、カバー材は透光性のほうが良いので、プラスチックやガラスからなる基板を用いるとよい。
こうして用意したカバー材１３０７は、紫外線硬化樹脂からなるシール剤１３０９により貼り合わされる。なお、シール剤１３０９の内側の空間１３０８は密閉された空間になっており、窒素やアルゴンなどの不活性ガスが充填されている。また、この密閉された空間１３０８の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。最後に異方導電性フィルム（ＦＰＣ）１３１０を取り付けてパッシブ型の発光装置が完成する。
なお、本実施例に示した発光装置は、実施例１〜実施例３に示したいずれの成膜装置を用いても作製することが可能である。
なお、本実施例に示した発光装置は、実施例１〜実施例３に示したいずれの成膜装置を用いても作製することが可能である。
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶表示装置に比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、本発明の発光装置を用いて様々な電気器具を完成させることができる。
本発明により作製した発光装置を用いた電気器具として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光素子を有する発光装置を用いることが好ましい。それら電気器具の具体例を図１４に示す。
図１４（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２００３に用いることにより作製される。発光素子を有する発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶表示装置よりも薄い表示部とすることができる。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
図１４（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２１０２に用いることにより作製される。
図１４（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２２０３に用いることにより作製される。
図１４（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２３０２に用いることにより作製される。
図１４（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明により作製した発光装置を、これら表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に用いることにより作製される。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
図１４（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２５０２に用いることにより作製される。
図１４Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２６０２に用いることにより作製される。
ここで図１４（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製した発光装置を、その表示部２７０３に用いることにより作製される。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
なお、将来的に有機材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが好ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが好ましい。
以上の様に、本発明の成膜装置を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜実施例３に示した成膜装置により形成される実施例４または実施例５に示す発光装置をその表示部に用いることにより完成させることができる。
本実施例では、本発明の成膜装置により形成された発光装置の画素部の構造について説明する。
図１７（Ａ）には、画素部１９１１の一部の上面図を示す。画素部１９１１には、複数の画素１９１２（１９１２（ａ）〜１９１２（Ｃ））が形成されている。また、ここで示す上面図は、画素に形成された画素電極の端部を覆って形成された絶縁層１９０２まで形成された状態を示している。つまり、絶縁層１９０２は、ソース線１９１３、走査線１９１４および電流供給線１９１５を覆うように形成されている。また、下方に画素電極とＴＦＴとの接続部分が形成されている領域ａ（１９０３）の部分も絶縁層１９０２で覆われている。
さらに、図１７（Ａ）に示す画素部１９１１の点線ＡＡ’における断面図であって、画素電極１９０１上に有機化合物膜１９０５（１９０５（ａ）〜１９０５（Ｃ））が形成された状態を図１７（Ｂ）に示す。なお、ここでは、紙面に対して縦方向に同一の材料からなる有機化合物膜が形成されており、横方向にそれぞれ異なる材料からなる有機化合物膜が形成されている。
例えば、図１７（Ａ）の画素（Ｒ）１９１２ａには赤色発光を示す有機化合物膜（Ｒ）１９０５ａが形成され、画素（Ｇ）１９１２ｂには緑色発光を示す有機化合物膜（Ｇ）１９０５ｂが形成され、画素（Ｂ）１９１２ｃには青色発光を示す有機化合物膜（Ｂ）１９０５ｃが形成される。なお、絶縁層１９０２は、有機化合物膜形成時のマージンとなり、有機化合物膜の成膜位置が多少ずれて、図１７（Ｂ）に示すように絶縁層１９０２上で異なる材料からなる有機化合物膜が重なってしまったとしても、それが絶縁層１９０２上であれば何ら問題はない。
さらに、図１７（Ａ）に示す画素部１９１１の点線ＢＢ’における断面図であって、図１７（Ｂ）と同様に画素電極１９０１上に有機化合物膜１９０５が形成された状態を図１７（Ｃ）に示す。
なお、点線ＢＢ’で切断される画素には、画素（Ｒ）１９１２ａと同様の赤色発光を示す有機化合物膜（Ｒ）１９０５ａが形成されるため、図１７（Ｃ）で示す構造を有する。
以上により、画素部１９１１には、赤色発光を示す有機化合物膜（Ｒ）１９０５ａが形成され、緑色発光を示す有機化合物膜（Ｇ）１９０５ｂが形成され、および青色発光を示す有機化合物膜（Ｂ）１９０５ｃが形成され、発光装置のフルカラー化が可能となる。
Claims (8)
- 内壁の表面が電解研磨されている成膜室であって、
成膜部と、前記成膜部内を連続的に移動できる基板搬送手段とを有し、
前記成膜部は、それぞれ異なる材料が充填された第一の蒸発源を有する第一の蒸着手段と、第二の蒸発源を有する第二の蒸着手段と、第三の蒸発源を有する第三の蒸着手段とを有し、
前記第一の蒸発源、前記第二の蒸発源、および前記第三の蒸発源は複数列設けられており、かつ、同じ行における隣り合う蒸着源には異なる材料が充填されており、
前記第一の蒸着手段と前記第二の蒸着手段と前記第三の蒸着手段とが同時に作動する手段が備えられ、
前記基板搬送手段は、前記成膜部の上方に設けられ、前記成膜部と同一空間を有しており、前記成膜室内にある基板を平面方向に搬送する手段を有し、
前記成膜部は、前記基板搬送手段による前記基板の搬送空間を含んで設けられ、前記基板搬送手段に前記基板が保持された状態で蒸着が行われることを特徴とする成膜装置。 - 内壁の表面が電解研磨されている成膜室であって、
成膜部と、前記成膜部内を連続的に移動できる基板搬送手段とを有し、
前記成膜部は、それぞれ異なる材料が充填された第一の蒸発源を有する第一の蒸着手段と、第二の蒸発源を有する第二の蒸着手段と、第三の蒸発源を有する第三の蒸着手段とを有し、
前記第一の蒸発源、前記第二の蒸発源、および前記第三の蒸発源は複数列設けられており、かつ、同じ行における隣り合う蒸着源には異なる材料が充填されており、
前記第一の蒸着手段から前記第二の蒸着手段へ連続的に作動する手段が備えられ、
前記第二の蒸着手段から前記第三の蒸着手段へ連続的に作動する手段が備えられ、
前記基板搬送手段は、前記成膜部の上方に設けられ、前記成膜部と同一空間を有しており、前記成膜室内にある基板を平面方向に搬送する手段を有し、
前記成膜部は、前記基板搬送手段による前記基板の搬送空間を含んで設けられ、前記基板搬送手段に前記基板が保持された状態で蒸着が行われることを特徴とする成膜装置。 - 内壁の表面が電解研磨されている成膜室であって、
成膜部と、前記成膜部内を連続的に移動できる基板搬送手段とを有し、
前記成膜部は、それぞれ異なる材料が充填された第一の蒸発源を有する第一の蒸着手段と、第二の蒸発源を有する第二の蒸着手段と、第三の蒸発源を有する第三の蒸着手段とを有し、
前記第一の蒸発源、前記第二の蒸発源、及び前記第三の蒸発源は複数列設けられており、かつ、同じ行における隣り合う蒸着源には異なる材料が充填されており、
前記第一の蒸着手段から前記第二の蒸着手段へ時間的に分断することなく作動する手段が備えられ、
前記第二の蒸着手段から前記第三の蒸着手段へ時間的に分断することなく作動する手段が備えられ、
前記基板搬送手段は、前記成膜部の上方に設けられ、前記成膜部と同一空間を有しており、前記成膜室内にある基板を平面方向に搬送する手段を有し、
前記成膜部は、前記基板搬送手段による前記基板の搬送空間を含んで設けられ、前記基板搬送手段に前記基板が保持された状態で蒸着が行われることを特徴とする成膜装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、前記蒸着を行う際の処理位置は、制御機構により制御されることを特徴とする成膜装置。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする成膜装置。
- 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、前記成膜装置は、ロード室及びアンロード室を有することを特徴とする成膜装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、前記蒸着はメタルマスクを用いて行われ、前記メタルマスクは前記基板と共に前記基板搬送手段に保持されることを特徴とする成膜装置。
- 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の前記成膜装置を用いて有機化合物膜を蒸着することを特徴とする発光装置の作製方法。
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