CN1369900A - 薄膜形成装置和薄膜形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于形成包括多个功能区的有机化合物薄膜的薄膜形成装置。在一个形成室(210)内包括多个蒸气源(203a至203c),按顺序形成由各种有机化合物构成的功能区,并且可以在各功能区之间的界面中进一步形成一个混合区。另外,如果在这样的薄膜形成室中设置一个装置,为有待在一个分子激活区(213)中形成薄膜的一种有机化合物施加能量,就能形成致密的薄膜。

Description

薄膜形成装置和薄膜形成方法
发明领域
本发明涉及到用包含在施加电场时能够发光的有机化合物的薄膜(以下称为有机化合物层)以及一个阳极和一个阴极形成一个发光元件的一种淀积装置和一种淀积方法。本发明具体涉及到一种发光元件的制造工艺，其驱动电压比以往要低，并且寿命更长。本文中所说的发光器件是指一种图象显示器件或是被用做发光元件的一种发光器件。发光器件的定义还包括一种模块，模块中有一个附着在发光元件上的连接器，例如是各向异性的导电薄膜(FPC：柔性印刷电路)，TAB(自动粘结带)带，或者是TCP(传送带包装tape carrierpackage)，一种模块，其中的印刷线路板被设在TAB带或TCP的尖上，以及这样一种模块，在其中用COG(玻璃基芯片)方法直接将一个IC(集成电路)安装在发光元件上。
有关的现有技术
发光元件是一种在施加电场时发光的元件。其发光机制据说是这样的，对夹在电极之间的有机化合物薄膜施加一个电压，借助于从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴的重组在有机化合物层的发光中心形成分子电子-空穴对，并且在产生的分子电子-空穴对恢复到基本状态时以发光的形式释放出能量。
有机化合物有两种类型的分子电子-空穴对；一种是单键电子-空穴对，另一种是三键电子-空穴对。这种规则包括两种情况，也就是单键激发导致发光和三键激发导致发光。
在上述的发光元件中，其有机化合物薄膜通常是厚度在1μm以下的薄膜。另外，这种发光元件不需要一般液晶显示器中使用的背景光，因为它是一种自身发光元件，并且由有机化合物薄膜本身发光。因此，这种发光元件可用于制造很薄和轻便的装置，这是其一大优点。
例如，如果有机化合物薄膜的厚度是100到200nm，复合就发生在数十毫微秒内，因为载流子是根据载流子在有机化合物薄膜中的迁移率注入的。即使考虑到从载流子复合到发光的过程，有机发光元件也很容易在微秒级之内发光。因此，快速响应是这种发光元件的又一个特征。
因为发光元件是载流子注入型的，可以用直流电压驱动并且不容易产生噪声。关于驱动电压，有报告说，如果有机化合物薄膜采用均匀厚度为100nm左右的很薄的薄膜，选择能够降低相对于有机化合物薄膜的载流子注入势垒的电极材料，并且引入异性结构(双层结构)，用5.5V就能获得100cd/cm2的足够亮度(资料1：C.W.Tang andS.A.VanS1yke，“Organic electroluminescent diodes”，AppliedPhysics Letters，vol.51，no.12，913-915(1987))。
借助于包括薄/重量轻，快速响应和直流低压驱动等这些特征，发光元件有希望被用做下一代平板显示元件。另外，由于它们能自身发光并具有宽广的视角，发光元件具有较好的可视性，并且在用做电子设备的显示屏幕时是有效的。
在资料1所述的发光元件中，是采用一种Mg：Ag合金来降低载流子注入势垒，它的工作性能低，并且对阴极相对稳定，因而能注入更多的电子。这样就有可能向有机化合物薄膜注入大量载流子。
另外，在单一异性结构中，由二胺化合物和一个三(8-quinolinolate)铝合成物(以下称为Alq3)构成的电子输送发光层构成的一个空穴输送层是由有机化合物薄膜层叠而成的，它可以按指数规律改善载流子复合效率。有关的解释如下。
例如是在发光元件的有机化合物薄膜是由单层Alq3构成的情况下，从阴极注入的大多数电子都能到达阳极，不会与空穴复合，并且发光效率很低。简而言之，为了使单层发光元件有效地发光，必须采用一种能够以平衡的量输送电子和空穴的材料(以下称其为双极材料)，而Alq3不能满足这种要求。
另一方面，如果采用资料1中的单一异性结构，从阴极注入的电子被阻挡在空穴输送层和电子输送发光层之间的界面上，并且被束缚在电子输送发光层中。这样，在电子输送发光层中就会发生高效率的载流子复合，引起有效的发光。
将这一载流子阻挡功能的概念加以扩展，还有可能控制载流子复合区域。例如，有报告说，如果在空穴输送层和电子输送层之间插入一个能阻挡空穴的层(空穴阻挡层)，并且将空穴束缚在空穴输送层中，就能成功地使空穴输送层发光。(资料2；Yasunori KIJIMA，NobutoshiASAI and Shin-ichiro TAMURA，“A Blue Organic Light EmittingDiode”，Japanese Journal of Applied Physics，vol.38，5274-5277(1999))。
可以这样说，资料1的发光元件的特征在于将空穴输送层和电子输送发光层的功能分开，前一层被用来输送空穴，而后一层被用来输送电子并发光。将功能分开的概念可以扩展到双异性结构(三层结构)，其中的发光层被夹在一个空穴输送层和一个电子输送层之间。(资料3；Chihaya ADACHI，Shizuo TOKITO，Tetsuo TSUTSUI and Shogo SAITO，“Electroluminescence in Organic Film with Three-layeredStructure”，Japanese Journal of Applied Physics，vol.27，No.2，L269-L271(1988))。
功能分开的一个优点是增加了分子结构上的自由度，因为功能分开可以免于使一种有机材料同时(例如，功能分开就不必一定要找到一种双极材料)承担各种功能(例如是发光，载流子输送，以及从电子注入载流子)。换句话说，只要将发光特性良好的一种材料和具有良好的载流子输送能力的一种材料加以组合，就容易获得高发光效率。
由于这些优点，资料1(载流子阻塞功能或功能分开)中所述的层叠结构这一概念本身一直被广泛地沿用。
另外，在制造这些发光元件时，在大批量生产的情况下，采用真空蒸气将空穴输送材料，发光层材料，电子输送材料等等层叠，在此时使用一种联机系统(多舱室系统)薄膜形成装置，不会污染各种材料。图15是这种薄膜形成装置的顶视图。
按照图15所示的薄膜形成装置，形成空穴输送层，发光层和电子输送层的一种三层结构(双异性结构)，蒸气淀积一个阴极，并且可以在具有一个阳极的衬底(例如是ITO)上执行密封工序。
首先，将具有阳极的衬底装载到一个装载室。衬底通过第一输送室被输送到紫外线照射室，并且在真空环境中执行紫外线照射以清理阳极的表面。如果阳极是例如ITO的氧化物，就在一个预处理室中执行氧化工艺。
接着在蒸发室1501中形成一个空穴输送层，在蒸发室1502到1504中形成发光层(在图15中是三种颜色红，绿，蓝)，在蒸发室1505中形成一个电子输送层，以及在蒸发室1506中形成一个阴极。最后在密封室中执行密封工艺，并从卸载室获得发光元件。
这种联机系统薄膜形成装置的的一个特征是在不同的蒸发室1501到1505中执行对各个层的蒸发。因此它总地来说足以在每个蒸发室1501到1505中提供一个蒸气源(1511到1515)。这样，在通过添加颜料在蒸发室1502到1504中形成发光层时，需要用两个蒸气源形成一个共蒸发层。换句话说，该装置的结构使得各层材料彼此之间几乎不会发生混合。
在图16A和16B中表示了用图15所示的薄膜形成装置制造的发光元件的结构。在图16A和16B中，在阳极1602和阴极1603之间形成一个有机化合物层1604，它们都形成在一个衬底1601上。关于形成的有机化合物层1604，在不同的蒸发室中形成不同的有机化合物。这样就能清楚地分开如此形成的第一有机化合物层1605，第二有机化合物层1606和第三有机化合物层1607之间的层叠界面。
在图16B中表示了第一有机化合物层1605和第二有机化合物层1606之间的界面附近的一个区域1608。在这张图中可以看出，在第一有机化合物层1605和第二有机化合物层1606之间的界面1609中混入了杂质1610。换句话说，在图15所示的常规的薄膜形成装置中，各个层是在独立的薄膜形成室中形成的。因此，在薄膜形成室之间移动衬底时，就会有杂质1610粘在衬底表面上，从而混入界面1609。此处所述的杂质是特指氧气，水等等。
因为上述的层叠结构是通过不同类型材料间的接合形成的，在界面上需要产生一种能量势垒。如果存在能量势垒，就会阻碍载流子在界面中的运动，由此导致以下的问题。
第一个问题是能量势垒对进一步降低驱动电压形成了一个障碍。实际上有报告说，对于现有发光元件的驱动电压而言，采用共轭聚合物的具有单层结构的元件是很好的，并且在功率效率(单位：[lm/W])上能达到顶级数据(与执行单键激发状态来发光相比较)(资料4：Tetsuo Tsutsui，“The Japan Society of Applied Physics，Organic Molecule and Bioelectronics Division”，Vol.11，No.1，P.8(2000))。
资料4所述的共轭聚合物是一种双极材料，并且在有关载流子的复合效率方面的等级相当于层叠结构。这样，在不使用层叠结构的情况下，只要能够获得等效的载流子复合效率，采用双极材料等等也能用界面比较少的单层结构获得较低的驱动电压。
有一种在界面中插入用于释放能量势垒的材料例如是一个电极的方法，用来改善载流子的注入效率，从而较低驱动电压。(资料5：Takeo Wakimoto，Yoshinori Fukuda，Kenichi Nagayama，AkiraYokoi，Hitoshi Nakada，and Masami Tsuchida，“Organic EL CellsUsing  Alkaline Metal Compounds as Electron InjectionMaterials”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，VOL.44，NO.8，1245-1248(1997))。在资料5中是用Li2O作为其电子注入层以实现驱动电压的降低。
然而，载流子在有机材料之间的界面(例如是空穴输送层和发光层之间的界面，以下称为有机界面)内的迁移率仍然是一个没有解决的问题，它对于在单层结构中实现低驱动电压是很重要的。
另外，对发光元件的元件寿命的影响也被认为是能量势垒所造成的一个问题。也就是说，由于载流子迁移受阻造成的电荷存储会导致亮度降低。
关于这一劣化机制的一种明确的理论还没有建立。然而有报告说，如果在阳极和空穴输送层之间插入空穴注入层，并且用矩形波驱动代替dc驱动，就能抑制亮度的降低。(资料6：S：A.Vanslke，C.H.Chen，and C.W.Tang，“Organic electrluminescent deviceswith improved stability”，Applied Physics Letters，Vol.69，No.15，2160-2162(1996))。据说这是有实验支持的，通过插入空穴注入层和ac驱动来阻止电荷存储，因而能抑制亮度的降低。
因此，对于层叠结构来说，它的优点是容易改善载流子的复合效率，并且从功能分开的角度来看扩展了材料的选择范围。另一方面，因为会产生大量的有机界面，载流子的迁移受阻，这对于驱动电压的降低和亮度有不利影响。
再有，在采用常规薄膜形成装置的情况下，若采用真空蒸气来层叠空穴输送材料，发光层材料，电子输送材料等等，各个室中的蒸气源是单独提供的，不会污染各种材料，并且不同的层是在不同的室中分开形成的。然而，在采用这种装置形成上述层叠结构的情况下有一个问题，那就是仅有有机界面是高质量的，但是，当衬底在各室之间移动时，还会有诸如水或氧等杂质混入有机界面。
发明概述
因此，本发明的目的是提供一种薄膜形成装置，用于减轻有机化合物薄膜中存在的能量势垒，改善载流子的迁移率，并且制造出一种具有多种材料的各种功能的元件，根据与常规层叠结构不同的原理，这种层叠结构在功能上是分开的。本发明的再一个目的是用这种薄膜形成装置实现一种薄膜形成方法。本发明进一步的目的是提供一种薄膜形成装置，它能够形成致密的薄膜，从而为改善元件特性并延长元件寿命而改善所形成的有机化合物薄膜的特性。
层叠结构中的能量势垒的减轻在资料5中所述的插入一个载流子注入层的技术中特别明显。换句话说，如果在具有大能量势垒的层叠结构的界面上插入一种用于减轻能量势垒的材料，就能将能量势垒设计成台阶形。
这样就能改善从电极注入载流子的效率，并且能在一定程度上降低驱动电压。然而，问题在于随着层数的增加会增加有机界面的数量。如资料4所述，这可能正是单层结构在驱动电压和电源效率方面能获得顶级数据的原因。
另一方面，如果能克服上述问题，就能在维持层叠结构(也就是能够复合各种材料，而并不需要复杂的分子结构)的优点的同时获得单层结构的驱动电压和电源效率。
按照本发明的有机化合物薄膜104如图1A所示，它包括在发光元件的阳极102和阴极103之间形成的多个功能区。在这种情况下可获得一种结构，其中的第一混合区108是在第一功能区105和第二功能区106之间形成的。第一混合区107是由构成第一功能区105的材料和构成第二功能区106的材料二者形成的。
在另外的一种结构中，第二混合区109是在第二功能区106和第三功能区107之间形成的。第二混合区108是由构成第二功能区106的材料和构成第三功能区107的材料二者形成的。
如果采用图1A所示的结构，就能够减轻功能区之间存在的能量势垒，并且改善载流子的注入效率。因而使降低驱动电压成为可能，并且能防止亮度的劣化。
这样，按照本发明的薄膜形成装置的特征在于，一个发光元件包括一个区域，其中的第一有机化合物能提供一种功能(第一功能区)，和一个区域，在其中与构成第一功能区的材料不同的第二有机化合物能提供一种功能(第二功能区)，并且制成一个具有这种发光元件的发光器件，在第一功能区和第二功能区之间形成由构成第一功能区的有机化合物和构成第二功能区的有机化合物构成的一个混合区。
再有，如图1A所示在第一功能区105和第二功能区106之间形成的第一混合区107是在图1B所示的同一个薄膜形成室中顺序形成的。这样还能防止象图16B所示那样混入杂质。
第一有机化合物和第二有机化合物各自具有从以下组中选择的一种特性，该组特性包括从阳极接收空穴的空穴注入特性，空穴迁移率大于电子迁移率的空穴输送特性，电子迁移率大于空穴迁移率的电子输送特性，从阴极接收电子的电子注入特性，阻挡空穴或电子迁移的阻挡特性，以及能发射光的发光特性。第一有机化合物的特性与第二有机化合物不同。
酞青系化合物最适合作为具有空穴注入特性的有机化合物，芳香族二胺化合物最适合作为具有高空穴输送特性的有机化合物，而包括喹啉构架的金属合成物，包括苯喹啉构架的金属合成物，恶二唑衍生物，三唑衍生物或者是菲咯啉衍生物最适合作为具有高电子输送特性的有机化合物。另外，包括喹啉构架的金属合成物能产生稳定的发光，包括苯并唑构架的金属合成物或是包括苯并噻唑构架的金属合成物最适合作为具有高发光特性并能产生稳定发光的有机化合物。
上述第一功能区和第二功能区的复合如表1中所示。关于A到E的复合，可以单独引入一种复合(例如是仅仅引入A的复合)或者是可以组合并引入多种复合(例如A和B双方的复合)。[表1]
另外，在组合并引入C和D的复合时(也就是在具有发光特性的功能区的两个界面上引入混合区时)，在发光区内产生的分子激发的发散被阻止了，这样就能进一步改善发光效率。这样，发光区内的激发能量就能比各空穴输送区内的激发能量和电子输送区内的激发能量低。在这种情况下，具有差载流子输送特性的材料也可以被用做发光区。这样的优点是扩展了材料的选择范围。本文中所述的激发能量是指一个分子中被占据的最高分子轨道(HOMO)和未被占据的最低电子轨道(LUMO)之间的能量差。
具体地说，发光区是用一种宿主材料构成的，而发光材料(掺杂物)的激发能量比宿主材料要低，并且使掺杂物的激发能量比空穴输送区中的激发能量和电子输送区中的激发能量低。这样就能阻止掺杂物的分子激发发散，并且能够使掺杂物有效地发光。进而，如果掺杂物是一种载流子截留型材料，还能够改善载流子的复合效率。
按照本发明的薄膜形成装置还能够制造出图1C所示的一种发光元件。如图1C所示，相对于形成在衬底101上的阳极102和阴极103之间的有机化合物薄膜104而言，一种结构的第一混合区112被形成在第一有机化合物的第一功能区110和第二有机化合物的第二功能区111之间。第一混合区112是由构成第一功能区110的材料和构成第二功能区111的材料二者组成的。如果在整个或是部分第一混合区中掺杂第三有机化合物，就能在整个或是部分第一混合区中形成第三功能区113。值得注意的是，所形成的第三功能区113可以是一个发光区。
还要注意到，在形成图1C所示的元件结构时，第一有机化合物和第二有机化合物是由具有以下组中选择的一种特性的有机化合物构成的，该组特性包括空穴注入特性，空穴输送特性，电子输送特性，电子注入特性，以及阻挡特性。构成第一有机化合物和第二有机化合物的各种有机化合物具有不同的特性。还要求第三有机化合物是一种具有发光特性的有机化合物(掺杂物)，并且是一种激发能量比所使用的第一有机化合物和第二有机化合物都低的材料。在第三功能区113中，第一有机化合物和第二有机化合物被作为掺杂物的宿主。
近来有一种有机发光元件的发光效率引起了人们的注意，它能够将从三键激发状态恢复到基本状态时所产生的能量转换成光来发射，因为它的发光效率高。(资料7：D.F.O’Brien，M.A.Baldo，M.E.Thompson and S.R.Forrest，“Improved energy transfer inelectrophosphorescent devices”，Applied Physics Letters，vol.74，No.3，442-444(1999)(资料8：TSUTSUI，Moon-Jae YANG，Masayuki YAHIRO，Kenji NAKAMURA，Teruichi WATANABE，TaishiTSUJI，Yoshinori FUKUDA，Takeo WAKIMOTO and Satoshi MIYAGUCHI，“High Quantum Efficiency in Organic Light-Emitting Deviceswith Iridium-Complex as a Triplet Emissive Center”，JapaneseJournal of Applied Physics，Vol.38，L1502-L1504(1999))。
在资料7中使用了包括铂作为主要金属的一种金属合成物，而在资料8中使用了包括铱作为主要金属的金属合成物。这样的有机发光元件能够将三键激发能量转换成光来发射(以下称为三键发光元件)，发光的亮度比较高，并且与常规的元件相比能够获得较高的发光效率。
然而，按照资料8的说法，如果初始亮度被设置在500cd/m2，亮度在170小时内就会减半，这样就会产生元件寿命的问题。因此，当本发明被用于三键发光元件时，利用三键激发状态发出的光，就可能获得一种在延长寿命方面具有很高性能的发光元件，还能获得高发光亮度和高发光效率。
在这种情况下，本发明还包括把能够将三键激发能量转换成光来发射的一种材料作为掺杂物加入第一混合区112中，在图1C所示的发光元件中形成第三功能区113。另外，在形成混合区时，在混合区中可以形成一个浓度梯度。
本发明的薄膜形成装置的特征在于形成多个功能区，并且在具有多个蒸气源的同一个薄膜形成室内形成具有上述混合区的一种发光元件。
以下要用图2A和2B来解释本发明的薄膜形成装置中所包括的薄膜形成室210。对与图1A到1C中所示的相同部分采用了共同的标号。如图2A所示，在衬底101下面提供保持在一个托架201中的金属掩模202，并且将蒸气源203设在其下面。蒸气源203(203a到203c)是由材料室205(205a到205c)和闸门206(206a到206c)构成的，材料室中装有用于形成有机化合物薄膜的有机化合物204(204a到204c)。蒸气源或上准备在上面淀积蒸气的衬底最好是能够移动(旋转)的，以便在本发明的薄膜形成装置中形成厚度均匀的薄膜。
材料室205(205a到205c)也是用导电金属材料制成的，并且具有图18中所示的具体结构。如果对这些材料室施加电压并且用施加电压产生的电阻来加热装在室内的有机化合物204(204a到204c)，有机化合物就会蒸发并且蒸气淀积到衬底101的表面上。本文中所述的“衬底101的表面”包括衬底和在其上形成的一个薄膜。此处是在衬底101上形成一个阳极102。
蒸发的有机化合物204(204a到204c)的蒸气淀积是由闸门206(206a到206c)来控制的。也就是说，当闸门打开时，就能蒸气淀积通过加热蒸发的有机化合物204(204a到204c)。这样，在本文中就将闸门被打开并且用蒸气淀积有机化合物的状态称为“蒸气源在工作”。
如果在蒸气淀积之前使有机化合物204(204a到204c)加热蒸发以便在蒸气淀积时打开闸门206(206a到206c)之后马上能蒸气淀积，就能够理想地缩短薄膜形成时间。
按照本发明的薄膜形成装置，具有多个功能区的有机化合物薄膜是在一个薄膜形成室中形成的，并且对应着多个功能区设有多个蒸气源203。在本发明中，因为有多个蒸气源同时工作，可以同时蒸气淀积多种有机化合物。另外，如果按顺序操作多个蒸气源，就能按顺序蒸气淀积多种有机化合物。进而，可以时间上不中断地按顺序操作多个蒸气源。值得注意的是，在操作蒸气源时，有机化合物被蒸发并且向上流动，然后通过设在金属掩模202中的开口212蒸气淀积到衬底101上。
在本发明的薄膜形成室中设有用于对薄膜形成室内部抽真空的排气装置。用排气泵作为排气装置来降低压力。在减压时需要达到的理想真空度在10-6Pa以上。例如可以采用一个干燥泵，一个机器增压泵，一个(磁悬浮式)涡轮分子泵，和一个低温泵等等的组合。例如，低温泵可以用做第一排气装置214，而干燥泵可以用做第二排气装置215。
按照本实施例，除了薄膜形成室之外，为了缩小表面面积以便减少对诸如氧或水等杂质的吸附，要采用电抛光用诸如铝或不锈钢(SUS)等材料对诸如装载室，排列室，密封室和卸载室等各个加工室的内壁表面进行镜面抛光。另外还要使用由经过加工具有极少微孔的诸如陶瓷制成的一个内部件。这些材料各自具有一定的表面均匀度，其平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此处所说的平均表面粗糙度是指象按JIS B0601规定的中心线平均粗糙度那样的粗糙度是三维延伸的，适用于整个表面。
以下要具体说明采用上述薄膜形成装置的一种薄膜形成方法。
首先蒸气淀积装在第一材料室205a中的第一有机化合物204a。预先通过电阻加热使第一有机化合物204a蒸发。在打开闸门206a执行蒸气淀积时，第一有机化合物流向衬底101。这样就形成了图1A中所示的第一功能区105。
然后，在第一有机化合物204a的蒸气淀积正在进行的状态下，打开闸门206b，并且蒸气淀积装在第二材料室205b中的第二有机化合物204b。第二有机化合物也是预先通过电阻加热被蒸发的。在打开闸门206b执行蒸气淀积时，第二有机化合物流向衬底101。这样就能形成由第一有机化合物204a和第二有机化合物204b构成的第一混合区108。
过一会，仅仅关闭闸门206a并且蒸气淀积第二有机化合物204b。这样就能形成第二功能区106。
此处所说的是同时蒸气淀积两种有机化合物以形成混合区的一种方法。然而，如果在同一蒸发环境中先蒸气淀积第一有机化合物再蒸气淀积第二有机化合物，也能在第一功能区和第二功能区之间形成混合区。
接着，在第二有机化合物204b的蒸气淀积正在进行的状态下，打开闸门206c，并且蒸气淀积装在第三材料室205c中的第三有机化合物204c。第三有机化合物也是预先通过电阻加热被蒸发的。在打开闸门206c执行蒸气淀积时，第三有机化合物流向衬底101。这样就能形成由第二有机化合物204b和第三有机化合物204c构成的第二混合区109。
过一会，仅仅关闭闸门206b并且蒸气淀积第三有机化合物204c。这样就能形成第三功能区107。
最后形成阴极103，这样就制成了用本发明的薄膜形成装置制造的一个发光元件。
图1C所示的发光元件是按以下方式用本发明的薄膜形成装置制造的。用第一有机化合物204a形成第一功能区110，然后形成由第一有机化合物204a和第二有机化合物204b构成的第一混合区112。在形成第一混合区112的过程中短暂(或是同时)打开闸门206c，并且同时执行第三有机化合物204c的蒸气淀积(或是掺杂)，从而形成第三功能区113。
在短暂掺杂第三有机化合物时关闭闸门206c。这样就能再次形成第一混合区112。同样，在整个第一混合区112中掺杂第三有机化合物时，同时关闭闸门206b和206c。
进而形成第二有机化合物204b的第二功能区111。这样就形成了有机化合物薄膜104。然后在另一个薄膜形成室或是另一个薄膜形成装置中形成阴极，从而制成发光元件。
设在薄膜形成室中的蒸气源如图2B所示。图2B表示了从薄膜形成室顶上看到的设在薄膜形成室内的蒸气源的布局。
以下要描述用图1A所示的三种有机化合物形成有机化合物薄膜的情况。分别装有三种有机化合物的蒸气源203a，203b和203c被横向布置成一行，共有K行(k＝1到10)。这样，如果在同一个薄膜形成室中设置各自包括同一种有机化合物的多个蒸气源，就能使在衬底上形成的有机化合物薄膜具有均匀的厚度。值得注意的是，在此处所述的情况下，三种有机化合物在相邻的行(1)之间是按不同的安排来放置的。然而并不一定要采取这样的安排，这些有机化合物可以按相同的次序安排在所有各行中。
值得注意的是，在本发明的薄膜形成装置中，薄膜是用同一个薄膜形成室内的多个蒸气源形成的。这样，为了改善薄膜形成特性，在薄膜形成时可以将包括用于薄膜形成的有机化材料的蒸气源的功能移动到衬底下面的一个合适位置，或者是可以将衬底移动到蒸气源上面的一个合适位置。
本发明的薄膜形成装置中的薄膜形成室的机制能够形成由致密的有机化合物薄膜构成的有机化合物薄膜。
具体地说，在薄膜形成时，在薄膜形成室中加热用于形成有机化合物薄膜的有机化合物，通过加热使其蒸发，并且利用分子的动能流到衬底上。这样就能在衬底上形成有机化合物薄膜。此处，为了在衬底上用这些有机化合物形成致密的薄膜，需要延长有机化合物作为分子在衬底表面上的停留时间。
然而，通过加热提供的分子动能会随着时间流逝而降低。这样就需要在衬底表面上的分子激活区213内再次对气体分子施加能量以便加强动能。
为此在薄膜形成室210中提供了发光的光源211，用光来照射有机化合物分子。提供光照获得能量的有机化合物被激活。可以从光源211照射红外线光，紫外线光或者是可见光。从避免损伤有机化合物分子的角度来看，红外线光最好。
光的照射可以延长有机化合物分子在衬底表面上的停留时间，有机化合物分子就容易在衬底上的最佳位置形成薄膜。这样就能形成致密的薄膜。
图3A表示用普通薄膜形成工艺形成的有机化合物薄膜，而图3B表示在分子激活区213内用光照射有机化合物的情况下的有机化合物薄膜。相对于各种结构而言，在衬底上形成一个阳极，在上面形成第一功能区221，第一混合区222，第二功能区223，最后在上面形成一个阴极。这样就获得了具有这种结构的发光元件。按照图3B中所示的元件，有机化合物分子之间的距离变短了，与图3A所示的元件相比能够形成一种致密的薄膜。值得注意的是，如图3A所示在有机化合物薄膜内部的有机化合物分子之间会产生间隙，它们是一种缺陷，载流子的运动会受到缺陷部位的阻碍。这样，储存的电荷就会造成元件的亮度降低和劣化。因此，在薄膜形成室中提供光源并且在薄膜形成时用光执行照射是有效的。
进而，在本发明的薄膜形成室中设有防粘接挡板207，在蒸气淀积时防止有机化合物粘接到薄膜形成室的内壁上。通过设置防粘接挡板207，可以使没有蒸气淀积到衬底上的有机化合物粘在挡板上。在防粘接挡板207周围设有与其接触的加热器208。加热器208能够加热整个防粘接挡板207。值得注意的是，防粘接挡板207被加热时，粘在其上的有机化合物就会被蒸发。这样就能使薄膜形成室内部保持清洁。
按照本发明的薄膜形成装置能够形成上述的有机化合物薄膜，功能区之间的界面不会受到杂质的污染，并且能在功能区之间的界面中形成混合区，因为在同一个薄膜形成室内可以形成包括多个功能区的有机化合物薄膜。这样就能制成一种具有多种功能又没有清晰的层叠结构(也就是不包括清晰的有机界面)的发光元件。
附图简介
在附图中：
图1A到1C是用本发明的薄膜形成装置制成的一种元件结构的示意图；
图2A和2B是一个薄膜形成室的示意图；
图3A和3B是元件结构的示意图；
图4A和4B是薄膜形成装置的示意图；
图5A到5E是金属掩模的一种排列方法的示意图；
图6是一个清洁辅助室的示意图；
图7是薄膜形成装置的示意图；
图8A到8C是材料交换室的示意图；
图9A和9B是薄膜形成装置的示意图；
图10A和10B是薄膜形成装置的示意图；
图11是一个发光器件的示意图；
图12A和12B是一种密封结构的示意图；
图13是发光器件的示意图；
图14A到14H表示电气设备的例子；
图15是一种常规实例的示意图；
图16A和16B是一种常规实例的示意图；以及
图17A到17C是一个发光器件中的一个象素部分的结构示意图；
图18为用导电金属材料制成的材料室的详细结构图。
最佳实施例的详细说明
以下用图4A和4B来描述本发明的薄膜形成装置的结构。图4A是薄膜形成装置的顶视图，图4B是其截面图。要注意对相同的部分采用了相同的标号。还有，按照本实施例所描述的方式，在包括三个薄膜形成室的一个同轴系统薄膜形成装置的各个薄膜形成室中形成三种有机化合物薄膜(红，绿和蓝)。
在图4A中，标号400代表一个装载室。放置在装载室400衬底被传送到第一排列室401。在第一排列室401中，按各个支架来排列预先夹持在一个支架402中的金属掩模403。在蒸气淀积之前将一个衬底404放置在排列好的金属掩模403上。这样使衬底404和金属掩模403构成整体并且传送到第一薄膜形成室405。
以下用图5A到5E说明用于夹持金属掩模403和衬底404的支架402的定位方式。请注意对图4A和4B中所示的相同部分采用了相同的标号。
图5A表示一种截面结构。支架402是由掩模支架501，一个轴502，一个衬底支架503，一个控制机构504和一个辅助销505组成的。对应着掩模支架501上的突起506支撑着金属掩模403，并且衬底404被安置在金属掩模403上。用辅助销505夹持金属掩模403上的衬底404。
图5B是图5A中的一个区域507的顶视图。衬底404如图5A和5B所示被夹持在衬底支架503中。
进而，图5C是沿着线B-B’切割图5B获得的一个截面图。假设金属掩模403在薄膜形成的时候是处在图5C所示的位置，金属掩模403在通过朝Z-轴方向移动轴502而获得排列的时候是处在图5D所示的位置。
在图5D所示的状态下，轴502可以在X-轴，Y-轴或者是Z-轴方向上移动。X-Y平面的倾角(e)也可以相对于Z-轴移动。控制机构504根据由CCD摄像机获得的位置信息和预先输入的位置信息输出移动信息。这样就能通过连接着控制机构504的轴502使掩模支架的位置对准一个预定的位置。
图5E是金属掩模403中一个区域508的放大图。此处使用的金属掩模403是由不同材料制成的掩模a509和掩模b510构成的。在蒸气淀积时，通过开口511的有机化合物在衬底上形成薄膜。在蒸气淀积且掩模b510位于衬底404侧面的情况下，为了改善薄膜形成精度要设计这些形状。
在金属掩模403的排列完成之后，在Z-轴方向上移动轴，再次将金属掩模403移到图5C所示的位置。然后用辅助销505来保持金属掩模403和衬底404。这样就能完成金属掩模403的排列和金属掩模403与衬底404之间的排列。
在本实施例中，金属掩模403的开口可以制成正方形，矩形，圆形，或者是椭圆形。这些开口可以安排成矩阵或者是三角形。另外，开口也可以形成一条线。
在图4A中，在第一薄膜形成室405中设置有多个蒸气源406。各蒸气源406分别是由包括一种有机化合物的一个材料室(未示出)和一个闸门(未示出)构成的，打开和关闭闸门可以控制材料室中蒸发的有机化合物飞到材料室外。
构成发光元件的有机化合物薄膜并且具有多种不同功能的这些有机化合物被设置在第一薄膜形成室405所包括的多个蒸气源406中。注意到此处所述的有机化合物具有从以下组中选择的一种特性，这一组包括从阳极接收空穴的空穴注入特性，电子迁移率大于空穴迁移率的电子输送特性，从阴极接收电子的电子注入特性，阻挡空穴或电子输送的阻挡特性，以及能够发光的发光特性。
酞菁染料系统化合物最适合作为具有高空穴注入特性的有机化合物，芳香族二胺化合物最适合作为具有高空穴输送特性的有机化合物，而包括苯喹啉构架，恶二唑衍生物，三唑衍生物或者是菲咯啉衍生物的金属合成物最适合作为具有高电子输送特性的有机化合物。另外，包括喹啉构架的金属合成物，包括苯并唑构架的金属合成物，或者是能产生稳定发光的包括苯并噻唑构架的金属合成物最适合作为具有发光特性的有机化合物。
在第一薄膜形成室405中，采用按图2A和2B所示的方法按顺序蒸气淀积设置在这些蒸气源中的有机化合物，形成包括多个功能区的第一有机化合物薄膜(红色)。
然后将衬底404传送到第二排列室407。在第二排列室407中将衬底404与金属掩模403分离，并且将金属掩模403排列在形成第二有机化合物薄膜的位置。在排列完成之后，再次将衬底404和金属掩模403重叠并保持。
然后将衬底404传送到第二薄膜形成室408。第二薄膜形成室408同样包括多个蒸气源。和第一薄膜形成室405的情况相同，按顺序蒸气淀积多种有机化合物，形成包括具有多种功能的区域的第二有机化合物薄膜(绿色)。
进而将衬底404传送到第三薄膜形成室409。在第三薄膜形成室409中将衬底404与金属掩模403分离，并且将金属掩模403排列在形成第三有机化合物薄膜的位置。在排列完成之后，再次将衬底404和金属掩模403重叠并保持。
然后将衬底404传送到第三薄膜形成室410。第三薄膜形成室410同样包括多个蒸气源。和其他薄膜形成室的情况相同，按顺序蒸气淀积多种有机化合物，形成包括具有多种功能的区域的第三有机化合物薄膜(蓝色)。
最后将衬底404输送到一个卸载室411并且卸载到薄膜形成装置外面。
这样，每当在形成不同的有机化合物薄膜时在排列室中执行金属掩模403的排列时，就能在同一个装置中形成多个有机化合物薄膜。因为由一个有机化合物薄膜构成的功能区是在同一个薄膜形成室内形成的，可以防止功能区之间的杂质污染。进而，因为在本发明的薄膜形成装置中可以在不同功能区之间形成一个混合区，无需清晰的层叠结构就能制成具有多种功能的发光元件。
值得注意的是本实施例描述了能够执行直至形成有机化合物薄膜的所有步骤的一种装置。然而，本发明的薄膜形成装置并非仅限于此，还可以采用这样一种结构，它提供了用来在有机化合物薄膜上形成一个阴极的薄膜形成室和一个能够密封发光元件的处理室。另外，可以随意排列发出红，绿和蓝色显示光的有机化合物薄膜的形成次序。
进而可以提供用来清洁本实施例中所述的排列室和薄膜形成室的一个装置。值得注意的是，如果将这一装置设置在图4A中所示的一个区域412内，就能提供图6中所示的清洁辅助室413。
在分解诸如NF3或CF4等反应气体以便在清洁辅助室413内产生一种原子团并且将其引入第二排列室407时，有可能使第二排列室407保持清洁。如果将所使用的金属掩模预先设置在第二排列室407中，就能执行对金属掩模的清洁。另外，当原子团被引入第二薄膜形成室408时，第二薄膜形成室408内部可以保持清洁。第二排列室407和第二薄膜形成室408分别通过闸门(未示出)连接到清洁辅助室413。在引入原子团时可以打开闸门。
[实施例1]
以下用图7来说明本发明的薄膜形成装置是一种同轴系统的情况。在图7中，标号701代表一个装载室，从其中传送一个衬底。注意到本实施例中所述的衬底是在上面已经形成了一个发光元件的阳极或阴极(在本实施例中是阳极)的一种衬底。装载室701包括一个排气系统700a。排气系统700a是由第一阀门71，低温泵72，第二阀门73，第三阀门74和一个干燥泵75组成的。
在薄膜形成室内应该达到的理想真空度在10-6Pa以下。此时最好是采用排气速度为10000l/s以上的排气泵。
按照本实施例，关于通过闸门来关闭的诸如装载室，排列室，薄膜形成室，密封室和卸载室等各个处理室，其内表面采用一种镜面抛光的材料，例如是铝或不锈钢(SUS)，这样能通过缩小表面面积来减少对诸如氧气和水等杂质的吸附。另外还采用了由经过处理具有极少微孔的陶瓷等制成的一个内部构件。这些材料的表面光滑度时它们的平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此处所说的“平均表面粗糙度”是指象按照JIS B0601规定的中心线平均粗糙度那样的粗糙度是三维延伸的，适用于整个表面。
另外还提供了一种方法，在薄膜形成室的内壁上用易于和一种气体发生反应的一种材料形成一个活性表面。在这种情况下所使用的材料最好是Ti，Zr，Nb，Ta，Cr，Mo，W，La，Ba等等。
第一阀门71是具有闸阀的主阀门。然而，在有的情况下也可以用蝶形阀作为传导阀来使用。第二阀门73和第三阀门74是前导阀。首先打开第二阀门73用干燥泵75粗略降低装载室701的压力。然后打开第一阀门71和第三阀门74，用低温泵72使装载室701的压力降低到高真空。也可以用涡轮分子泵或者是机器增压泵代替低温泵来使用。另外还可以在通过机器增压泵改善真空度之后使用低温泵。
标号702代表一个排列室。在此间执行金属掩模的排列和金属掩模上的衬底的布置，以便将衬底再传送到薄膜形成室中形成薄膜。它被称为排列室(A)702。此处所说的排列最好是按图4A和4B所示的方法来执行。排列室(A)702包括一个蒸发系统700b。用一个闸门(未示出)使排列室(A)702对装载室701密封关闭。
在排列室(A)702中还设有一个清洁辅助室713a。当诸如NF3或CF4等反应气体在清洁辅助室713a内被分解而产生原子团并且被引入排列室(A)702时，就能清洁排列室(A)702的内部。如果将所使用的金属掩模预先设置在排列室(A)702，就能执行对金属掩模的清洁。
标号703代表用蒸气方法形成第一有机化合物薄膜的一个薄膜形成室。它被称为薄膜形成室(A)。薄膜形成室(A)703设有排气系统700c。用一个闸门(未示出)使薄膜形成室(A)703对排列室(A)702密封关闭。
象排列室(A)702的情况一样，薄膜形成室(A)703也设有一个清洁辅助室713b。当分解诸如NF3或CF4等反应气体所产生的原子团被引入薄膜形成室(A)703时，就能清洁薄膜形成室(A)703的内部。
在本实施例中为薄膜形成室(A)703提供的薄膜形成室具有图2A所示的结构，在其中形成显示红色发光的有机化合物薄膜。使用的蒸气源包括，包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，包括具有空穴输送特性的有机化合物的第二蒸气源，包括作为具有发光特性的有机化合物的宿主的一种具有空穴输送特性的有机化合物的第三蒸气源，包括具有发光特性的有机化合物的第四蒸气源，包括具有阻挡特性的有机化合物的第五蒸气源，以及包括具有电子输送特性的有机化合物的第六蒸气源。
另外，在本实施例中，铜-酞菁染料(以下称为Cu-Pc)被用做具有空穴注入特性的有机化合物，它被包括在第一蒸气源中。另外，4，4’-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenyl-amino]-biphenyl(以下称为α-NPD)被用做具有空穴输送特性的有机化合物，它被包括在第二蒸气源中。另外，4，4dicarbazole-biphenyl(以下称为CBP)被用做作为宿主的有机化合物(以下称为宿主材料)，它被包括在第三蒸气源中。另外，2，3，7，8，12，13，17，18-octaethyl-21H，23H-porphyrin-platinum(以下称为PtOEP)被用做具有发光特性的有机化合物，它被包括在第四蒸气源中。另外，浴铜灵(以下称为BCP)被用做具有阻挡特性的有机化合物，它被包括在第五蒸气源中。另外，三(8-quinolinolato)铝(以下称为Alq3)被用做具有电子输送特性的有机化合物，它被包括在第六蒸气源中。
当这些有机化合物被依次蒸发时，就能在阳极上形成有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴输送特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
另外，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和空穴输送区之间的界面，该空穴输送区和包括发光区的一个空穴输送区之间的界面，包括发光区的那个空穴输送区和一个阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
具体地说，在形成薄膜厚度为15nm的Cu-Pc而产生第一功能区之后，同时蒸气淀积Cu-Pc和α-NPD而产生薄膜厚度为5到10nm的第一混合区。然后形成薄膜厚度为40nm的α-NPD而产生第二功能区。此后同时蒸气淀积α-NPD和CBP而产生薄膜厚度为5到10nm的第二混合区，再形成薄膜厚度为25到40nm的CBP而产生第三功能区。此时，在形成第三功能区的整个过程中或者是其中的一个预定时间段内同时蒸气淀积CBP和PtOEP，在整个第三功能区或是其一部分上面产生第三混合区。产生的第三混合区的薄膜厚度是5到40nm。此处需要注意到第三混合区具有发光特性。接着，在按照5到10nm薄膜厚度同时蒸气淀积CBP和BCP而产生第四混合区之后，形成薄膜厚度为8nm的BCP以产生第四功能区。进而同时蒸气淀积BCP和Alq3以产生薄膜厚度为5到10nm的第五混合区。最后形成薄膜厚度为25nm的Alq3，由此就能产生第五功能区。这样就形成了第一有机化合物薄膜。
在此处所说的情况是，六个蒸气源中分别包括具有不同功能的六种有机化合物，并且蒸气淀积这些有机化合物而形成作为第一有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，只要是使用多种有机化合物，本发明并非仅限于这种情况。另外，一个蒸气源不一定要包括一种有机化合物，还可以包括另一种有机化合物。例如，除了包括作为具有发光特性的有机化合物的一种材料之外，一个蒸气源还可以包括作为掺杂物的一种有机化合物。可以用已知的有机化合物材料形成这一有机化合物薄膜，它具有多种功能并且显示红色发光。
各个蒸气源是精心制作的，可以用一个微型控制器来控制薄膜形成速度。这样就能在一个薄膜中同时形成多种有机化合物的时候最佳地控制其混合比例。
接下来的标号706代表一个排列室。在此间执行金属掩模的排列和衬底在金属掩模上的布置，以便下一步将衬底送入薄膜形成室形成薄膜。它被称为排列室(B)706。注意到排列是按照图4A和4B所示的方法来执行的。排列室(B)706包括一个排气系统700d。用一个闸门(未示出)使排列室(B)706对薄膜形成室(A)703密封地关闭。排列室(B)706包括一个用闸门(未示出)密封关闭的清洁辅助室713c，就象排列室(A)702的情况。
接下来的标号707代表用蒸发方法形成第二有机化合物薄膜的一个薄膜形成室。它被称作薄膜形成室(B)。薄膜形成室(B)707包括一个蒸发系统700e。用一个闸门(未示出)使薄膜形成室(B)707对排列室(B)706密封地关闭。薄膜形成室(B)707还包括一个用闸门(未示出)密封关闭的清洁辅助室713d，就象薄膜形成室(A)703的情况。
在本实施例中，为薄膜形成室(B)707提供的薄膜形成室具有图2A所示的结构，在其中形成显示绿色发光的第二有机化合物薄膜。使用的蒸气源包括，包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，各自包括具有一种空穴输送特性的有机化合物的第二蒸气源和第三蒸气源，包括具有空穴输送特性的一种宿主材料的第四蒸气源，包括具有发光特性的有机化合物的第五蒸气源，包括具有阻挡特性的有机化合物的第六蒸气源，以及包括具有电子输送特性的有机化合物的第七蒸气源。
另外，在本实施例中，Cu-Pc被用做具有空穴注入特性的有机化合物，它被包括在第一蒸气源中。MTDATA被用做具有空穴输送特性的有机化合物，它被包括在第二蒸气源中。另外，α-NPD被用做具有空穴输送特性的有机化合物，它被包括在第三蒸气源中。CBP被用做具有空穴输送特性的宿主材料，它被包括在第四蒸气源中。三(2-苯基砒啶)铱(Ir(ppy)3)被用做具有发光特性的有机化合物，它被包括在第五蒸气源中。BCP被用做具有阻挡特性的有机化合物，它被包括在第六蒸气源中。Alq3被用做具有电子输送特性的有机化合物，它被包括在第七蒸气源中。
当这些有机化合物被依次蒸发时，就能在阳极上形成第二有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴输送特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
同样，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和空穴输送区之间的界面，该空穴输送区和包括发光区的一个空穴输送区之间的界面，包括发光区的那个空穴输送区和一个阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
具体地说，在形成薄膜厚度为10nm的Cu-Pc而产生第一功能区之后，同时蒸气淀积Cu-Pc和MTDATA而产生薄膜厚度为5到10nm的第一混合区。然后形成薄膜厚度为20nm的MTDATA而产生第二功能区并且同时蒸气淀积MTDATA和α-NPD而产生薄膜厚度为5到10nm的第二混合区。此后形成薄膜厚度为10nm的α-NPD而产生第三功能区，并且同时蒸气淀积α-NPD和CBP而产生薄膜厚度为5到10nm的第三混合区。然后形成厚度为20到40nm的CBP而产生第四功能区。此时，在形成第四功能区的整个过程中或者是其中的一个预定时间段内同时蒸气淀积CBP和Ir(ppy)3，在整个第四功能区或是其一部分上面产生第四混合区。产生的第四混合区的薄膜厚度是5到40nm。此处需要注意到第四混合区具有发光特性。接着，在按照5到10nm薄膜厚度同时蒸气淀积CBP和BCP而产生第五混合区之后，形成薄膜厚度为10nm的BCP以产生第五功能区。进而同时蒸气淀积BCP和Alq3以产生薄膜厚度为5到10nm的第六混合区。最后形成薄膜厚度为40nm的Alq3，由此就能产生第六功能区。这样就形成了第二有机化合物薄膜。
在此处所说的情况是，七个蒸气源中分别包括具有不同功能的有机化合物，并且蒸气淀积这些有机化合物而形成作为第二有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，只要是使用多种有机化合物，本发明并非仅限于这种情况。可以用已知的有机化合物材料形成这一有机化合物薄膜，它具有多种功能并且显示绿色发光。
各个蒸气源是精心制作的，可以用一个微型控制器来控制薄膜形成速度。这样就能在一个薄膜中同时形成多种有机化合物的时候最佳地控制其混合比例。
接下来的标号708代表一个排列室。在此间执行金属掩模的排列和衬底在金属掩模上的布置，以便下一步将衬底送入薄膜形成室形成薄膜。它被称为排列室(C)708。注意到排列是按照图4A和4B所示的方法来执行的。排列室(C)708包括一个排气系统700f。用一个闸门(未示出)使排列室(C)708对薄膜形成室(B)707密封地关闭。排列室(C)708包括一个用闸门(未示出)密封关闭的清洁辅助室713e，就象排列室(A)702的情况。
接下来的标号709代表用蒸发方法形成第三有机化合物薄膜的一个薄膜形成室。它被称作薄膜形成室(C)。薄膜形成室(C)709包括一个排气系统700g。用一个闸门(未示出)使薄膜形成室(C)709对排列室(C)708密封地关闭。薄膜形成室(C)709还包括一个用闸门(未示出)密封关闭的清洁辅助室713f，就象薄膜形成室(A)703的情况。
在本实施例中，为薄膜形成室(C)709提供的薄膜形成室具有图2A所示的结构，在其中形成显示蓝色发光的第三有机化合物薄膜。使用的蒸气源包括，包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，包括具有发光特性的有机化合物的第二蒸气源，包括具有阻挡特性的有机化合物的第三蒸气源，以及包括具有电子输送特性的有机化合物的第四蒸气源。
另外，在本实施例中，Cu-Pc被用做具有空穴注入特性的有机化合物，它被包括在第一蒸气源中。另外，α-NPD被用做具有发光特性的有机化合物，它被包括在第二蒸气源中。BCP被用做具有阻挡特性的有机化合物，它被包括在第三蒸气源中。Alq3被用做具有电子输送特性的有机化合物，它被包括在第四蒸气源中。
当这些有机化合物被依次蒸发时，就能在阳极上形成第三有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
同样，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和发光区之间的界面，在发光区和阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
具体地说，在形成薄膜厚度为20nm的Cu-Pc而产生第一功能区之后，同时蒸气淀积Cu-Pc和α-NPD而产生薄膜厚度为5到10nm的第一混合区。然后形成薄膜厚度为40nm的α-NPD而产生第二功能区并且同时蒸气淀积α-NPD和BCP而产生薄膜厚度为5到10nm的第二混合区。此后形成薄膜厚度为10nm的BCP而产生第三功能区，并且同时蒸气淀积BCP和Alq3而产生薄膜厚度为5到10nm的第三混合区。最后形成薄膜厚度为40nm的Alq3，由此就能产生第四功能区。这样就形成了第三有机化合物薄膜。
在此处所说的情况是，四个蒸气源中分别包括具有不同功能的四种有机化合物，并且依次蒸气淀积这些有机化合物而形成作为第三有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，只要是使用多种有机化合物，本发明并非仅限于这种情况。另外，一个蒸气源不一定要包括一种有机化合物，还可以包括多种有机化合物。例如，除了包括作为具有发光特性的有机化合物的一种材料之外，一个蒸气源还可以包括作为掺杂物的另一种有机化合物。可以用已知的有机化合物材料形成这一有机化合物薄膜，它具有多种功能并且显示蓝色发光。
各个蒸气源是精心制作的，可以用一个微型控制器来控制薄膜形成速度。这样就能在一个薄膜中同时形成多种有机化合物的时候最佳地控制其混合比例。
同样，在本实施例所描述的情况下，在第一薄膜形成室的薄膜形成室(A)703中形成显示红色发光的有机化合物，在第二薄膜形成室的薄膜形成室(B)707中形成显示绿色发光的有机化合物，并在第三薄膜形成室的薄膜形成室(C)709中形成显示蓝色发光的有机化合物。然而，形成的次序并非仅限于此，在薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707或薄膜形成室(C)709中可以形成任何一种显示红色发光的有机化合物，显示绿色发光的有机化合物，以及显示蓝色发光的有机化合物。进而还可以提供另一个薄膜形成室用来形成显示白色发光的有机化合物。
接下来的标号710代表用一种蒸发方法形成作为发光元件的阳极或阴极的一个导电薄膜的薄膜形成室(在本实施例中是作为阴极的金属薄膜)。它被称作薄膜形成室(D)。薄膜形成室(D)710包括一个排气系统700h。用一个闸门(未示出)使薄膜形成室(D)710对薄膜形成室(C)709密封地关闭。薄膜形成室(D)710还包括一个用闸门(未示出)密封关闭的清洁辅助室713g，就象薄膜形成室(A)703的情况。
在本实施例中，在薄膜形成室(D)710中用蒸发方法形成作为导电薄膜的一个Al-Li合金薄膜(铝和锂的合金薄膜)，用做发光元件的阴极。注意到在此时可以同时蒸气淀积属于元素周期表中族1或族2的一种元素和铝。
另外，在薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707，薄膜形成室(C)709和薄膜形成室(D)710中都设有用来加热各薄膜形成室内部的装置。这样就能清除薄膜形成室内的一部分杂质。
另外，作为各薄膜形成室中包括的排气系统可以采用干燥泵，机器增压泵，(磁悬浮式)涡轮分子泵，低温泵等等。在本实施例中选用了一个低温泵和一个干燥泵。
还要用排气泵降低各薄膜形成室(A)703，薄膜形成室(B)707，薄膜形成室(C)709和薄膜形成室(D)710中的压力。此时需要达到的真空度在10-6Pa以上。例如，如果采用排气速度为10000l/s(H2O)的低温泵，薄膜形成室内部的表面面积是10m2，最好是采用铝材料来制作薄膜形成室的内部，其20小时的渗透率在4.1×10-7Pa·m3·s-1以下。为了获得这样的真空度，通过电解抛光来缩小薄膜形成室内部的表面面积是一种有效的方法。
此处还可以提供一个CVD室来形成作为发光元件的保护膜(无源薄膜)的一层绝缘膜，例如是氮化硅薄膜，氮氧化硅薄膜或者是DLC薄膜。在提供这一CVD室的情况下，最好是预先设置一个气体净化装置来提高在CVD室中使用的材料的纯净度。
接下来的标号711代表一个密封室，它包括一个排气系统700i。用一个闸门(未示出)使密封室711对薄膜形成室(D)710密封关闭。注意到密封室711处在真空状态。在各自具有已经形成了阴极的一个发光元件的多个衬底被传送到密封室时，就关闭闸门，用一种惰性气体(氮气，氦，氩等等)使密封室711达到一个大气压的状态，最后在密闭空间中执行对发光元件的密封处理。在密封室711中设有一个传送机构(未示出)，这样就能从薄膜形成室(D)710中卸载。此处的密封处理是为了给形成的发光元件提供对氧气和湿气的防护，并且意味着在这一工序中采用一个覆盖件执行机械密封，或者是用热固化树脂或紫外线固化树脂来密封。
在密封室中也预先提供一个覆盖件。覆盖件可以采用玻璃，陶瓷，塑料或者是金属。然而，如果光是向覆盖件一侧发射的，就要求覆盖件是透明的。使用热固化树脂，紫外线固化树脂等等制成的一个密封件将覆盖件粘接到上面已经形成了发光元件的衬底上，然后用热处理或紫外线光照射处理使树脂凝固，形成密闭的空间。还可以在密闭空间中提供用氧化钡制成的湿气吸附剂。在上面形成了发光元件的衬底和覆盖件之间的粘接是在用连接到CCD摄像机的一个排列机构对准之后执行的。另外还设有一个机构用来自动处理密封剂和添加的湿气吸附剂的施加。
另外，在覆盖件和上面形成了发光元件的衬底之间可以填充一种热固化树脂或紫外线固化树脂。在这种情况下，在热固化树脂或紫外线固化树脂中添加一种用氧化钡制成的湿气吸附剂是有效的。
在图7所示的薄膜形成装置中，在密封室711的内部设有一个用来照射紫外线光的机构(以下称为紫外线光照射机构)，并且用紫外线光照射机构发出的紫外线光使紫外线光固化树脂固化。
最后，标号712代表一个卸载室，它包括一个排气系统700j。从这一室中取出在上面形成了覆盖元件的衬底。
另外在图8A和8B中表示了在本实施例的薄膜形成装置所包括的一个薄膜形成室中提供了可以交换有机化合物的功能的情况，而在图8C中表示了密封室711的具体结构。
在图8A中，一个衬底802被设置在薄膜形成室801中。用于在衬底上形成有机化合物薄膜的有机化合物被包括在蒸气源803中。注意到此处的蒸气源803被包括在一个材料交换室804中，通过一个闸门805将其与衬底所处的薄膜形成室801隔开。在本实施例中，当闸门805关闭时，参考交换室804与薄膜形成室801被隔开。处在真空状态的材料交换室804的内部压力被排气系统806恢复到一个大气压，然后如图8A所示拖动材料交换室804。这样就能向材料交换室804的蒸气源中添加或是交换有机化合物。
然后，在完成了有机化合物的添加或交换之后，使材料交换室804回到其如图8B所示的原始位置。然后，当排气系统806使其内部达到真空状态并且达到与薄膜形成室等压的状态时，打开闸门805，让来自蒸气源802的蒸气到达衬底802。
在材料交换室804中设有用来加热交换和材料的一个加热器。如果材料被预先加热，就能除去诸如水等等杂质。此时的加热温度最好在200℃以下。
如图8C所示，在密封室711中还包括多个处理机构。密封用的多个覆盖件被设置在一个储存位置811。用一个传送机构(A)812从薄膜形成室(D)710中传送等待密封处理的衬底，并且临时储存在一个储存位置813。
当储存位置813储存了预定数量的衬底时，闸门使密封室形成一个密闭空间，然后用一种惰性气体(氮气，氦，氩等等)使其达到一个大气压的状态。
当密封室达到一个大气压的状态时，一个接一个地处理衬底。首先用一个传送机构(A)812将衬底从储存位置813传送到一个排列机构814。此时在衬底上设置密封剂和湿气吸附剂。然后用一个传送机构(B)815将覆盖件从储存位置811传送到排列机构814并且粘接到衬底上。
然后从一个紫外线光照射机构(未示出)照射紫外线光，从而完成衬底的密封。在密封完成之后用一个传送机构(C)816将衬底传送到卸载室712并取出。
如上所述，在采用图7(或图8A到8C)所示的薄膜形成装置时，一直到发光元件被完全密封成密闭空间为止，发光元件都不会暴露于外部空气。这样就能制成具有高度可靠性的发光元件。
[实施例2]
以下用图9A和9B来描述本发明的一种薄膜形成装置。在图9A中，标号901代表一个传送室。在传送室901中包括一个用来传送衬底903的传送机构(A)902。传送室901被保持在低大气压，并且通过闸门连接到各个处理室。在闸门打开时由传送机构(A)902向各处理室往复传送衬底。为了降低传送室901的压力可以使用一个排气系统，例如是干燥泵，机器增压泵，(磁悬浮式)涡轮分子泵或者是一个低温泵。低温泵对于清除水等等是最有效的，并且能和一个干燥泵一起使用。
以下要说明各个处理室。应该注意到，因为传送室901处在减压状态，在直接连接到传送室901的所有处理室中都设有排气泵(未示出)。排气泵可以采用上述的干燥泵，机器增压泵，(磁悬浮式)涡轮分子泵或者是低温泵。这其中低温泵最适合和一个干燥泵一起使用。
标号904代表用于设置(定位)一个衬底的装载室。装载室904通过闸门900a和用来安置衬底的一个托架(未示出)连接到传送室901。注意到装载室904还被用做一个传送室，用来向密封室传送已经完全形成了一个元件的衬底。装载室904可以包括彼此隔离的一个衬底装载间和一个衬底卸载间。装载室904还可以包括上述的排气泵和一条用于引入高纯度氮气或惰性气体的净化线路。低温泵最适合作为排气泵。另外，净化线路中包括一个气体净化装置，这样就能预先清除引入该装置的气体中的杂质(氧气和水)。
值得注意的是，在本实施例中是将在上面已经形成了作为发光元件阳极的透明导电薄膜的一种衬底用做衬底903。在本实施例中，衬底903被设置在托架中，使准备形成薄膜的那个表面朝下，变成在此后易于用一种蒸发方法执行薄膜形成的面向下的方式(也称为向上淀积方式)。面向下的方式是在衬底上准备形成薄膜的那一面朝下的状态下执行薄膜形成的一种方法。按照这种方法就能够减少尘埃的吸附。
标号905代表用来排列金属掩模的一个排列室，并且在上面已经形成了发光元件的阳极或阴极(在本实施例中是阳极)的衬底和金属掩模之间对准。排列室905通过闸门900b连接到传送室901。值得注意的是，每当形成一种不同的有机化合物薄膜时，金属掩模的排列和衬底与金属掩模之间的排列是在排列室中执行的。另外，如果在排列室905中设置可作为图像传感器的CCD(电荷耦合器件)，在采用金属掩模形成薄膜的过程中可以高精度地执行衬底和金属掩模之间的排列。金属掩模的排列最好是采用图4A和4B所示的方法来执行。
另外有一个清洁辅助室922a连接到排列室905。清洁辅助室922a的结构如图9B所示。设有用来发生μ-波的一个μ-波发生器931，所产生的μ-波通过一个波导管932发射到一个等离子体排放管933。此处采用的μ-波发生器931能发出2。45GHz的μ-波。还要从一个气体导管934向等离子体排放管933提供反应气体。此处将NF3作为反应气体。也可以采用诸如CF4或ClF3等反应气体。
反应气体在等离子体排放管933中被μ-波分解后产生一种原子团。原子团通过气体导管934被引入通过一个闸门(未示出)与其连接的排列室905。最好在等离子体排放管933中设置一个反射板935来有效地提供μ-波。
然后将上面淀积了一个有机化合物薄膜的金属掩模设置在排列室905中。当设在清洁辅助室922a和排列室905之间的一个闸门(未示出)打开时，原子团就能被引入排列室905。这样就能清洁金属掩模。
在使用μ-波等离子体时，可以高效地将反应气体变成原子团状态。这样就能降低产生杂质等副产品的可能性。另外，由于这种机制不同于通常产生原子团的情况，产生的原子团不会被加速。另外，由于在薄膜形成室中不会产生原子团，能够防止等离子体对薄膜形成室的内部和金属掩模的损害。
应该注意到，采用这种方法来清洁排列室只是一种最佳方式，而本发明并非仅限于这种方法。用这种方法将反应气体引入薄膜形成室中产生等离子体，这样就能执行干燥的清洁。进而引入Ar等等气体，这样就能通过溅射执行一种物理清洁方法。
接下来的标号906代表用蒸气方法形成一个有机化合物薄膜的薄膜形成室，它被称作薄膜形成室(A)。薄膜形成室(A)906通过一个闸门900c连接到传送室901。在本实施例中采用具有图2A和2B所示结构的薄膜形成室作为薄膜形成室(A)906。
在本实施例中，在薄膜形成室(A)906内部的一个薄膜形成部位907中形成用于红色发光的第一有机化合物薄膜。薄膜形成室(A)906包括多个蒸气源，具体地说就是包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，包括具有空穴输送特性的有机化合物的第二蒸气源，包括作为具有发光特性的有机化合物的宿主的一种具有空穴输送特性的有机化合物的第三蒸气源，包括具有发光特性的一种有机化合物的第四蒸气源，包括具有阻挡特性的一种有机化合物的第五蒸气源，以及包括具有电子输送特性的一种有机化合物的第六蒸气源。
如果依次蒸气淀积这些有机化合物，就能在阳极上形成一个有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴输送特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
同样，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和空穴输送区之间的界面，空穴输送区和包括一个发光区的空穴输送区之间的界面，在包括发光区的空穴输送区和阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
在此处所说的情况是，在六个蒸气源中分别包括六种有机化合物，并且蒸气淀积这些有机化合物而形成作为第一有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，只要是使用多种有机化合物，本发明并非仅限于这种情况。另外，一个蒸气源不一定要包括一种有机化合物，还可以包括另一种有机化合物。例如，除了包括作为具有发光特性的有机化合物的一种材料之外，一个蒸气源还可以包括能够作为掺杂物的一种有机化合物。在实施例1中所述的有机化合物可以被用做形成具有多种功能的有机化合物薄膜的有机化合物，并且显示红色发光。也可以采用已知材料的自由组合。
薄膜形成室(A)906通过一个闸门900g连接到一个材料交换室914。注意在材料交换室914中设有一个加热器，用来加热被交换的有机化合物。如果预先加热有机化合物，就能清除诸如水等杂质。此时的加热温度最好在200℃以下。在材料交换室914中包括能够使其内部形成减压状态的一个排气泵。这样，在从外部添加或是交换有机化合物并执行热处理之后，就能在其内部形成减压状态。然后，当材料交换室达到与薄膜形成室等压的状态时，打开闸门900g。这样就能将有机化合物放置在薄膜形成室内部的蒸气源中。应该注意到，有机化合物是由传送机构等等放置到薄膜形成室的蒸气源中的。
关于在薄膜形成室(A)906中的薄膜形成过程可以参见图2A和2B的描述。
一个清洁辅助室922b通过闸门(未示出)连接到薄膜形成室(A)906，就象排列室905的情况一样。清洁辅助室922b的具体结构和清洁辅助室922a相同。当清洁辅助室922b中产生的原子团被引入薄膜形成室(A)906时，就能清除淀积在薄膜形成室(A)906内部的有机化合物等等。
标号908代表用蒸发方法形成第二有机化合物薄膜的一个薄膜形成室，被称作薄膜形成室(B)。薄膜形成室(B)908通过一个闸门900d连接到传送室901。在本实施例中采用具有图2A和2B所示结构的薄膜形成室作为薄膜形成室(B)908。在本实施例中，在薄膜形成室(B)908内部的一个薄膜形成部位909中形成用于绿色发光的一个有机化合物薄膜。
薄膜形成室(B)908包括多个蒸气源，具体地说就是包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，各自包括具有一种空穴输送特性的有机化合物的第二蒸气源和第三蒸气源，包括具有空穴输送特性的一种宿主材料的第四蒸气源，包括具有发光特性的有机化合物的第五蒸气源，包括具有阻挡特性的有机化合物的第六蒸气源，以及包括具有电子输送特性的有机化合物的第七蒸气源。
如果依次蒸气淀积这些有机化合物，就能在阳极上形成第二有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，空穴输送特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
同样，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和空穴输送区之间的界面，该空穴输送区和包括发光区的一个空穴输送区之间的界面，包括发光区的那个空穴输送区和一个阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
在此处所说的情况是，在七个蒸气源中分别包括七种有机化合物，并且依次蒸气淀积这些有机化合物而形成作为上述第二有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，本发明并非仅限于上述情况，并且最好是采用多种有机化合物。另外，一个蒸气源不一定要包括一种有机化合物，还可以包括多种有机化合物。例如，除了包括作为具有发光特性的有机化合物的一种材料之外，一个蒸气源还可以包括能够作为掺杂物的另一种有机化合物。在实施例1中所述的有机化合物可以被用做形成具有多种功能的有机化合物薄膜的有机化合物，并且显示绿色发光。也可以采用已知材料的自由组合。
另外，薄膜形成室(B)908通过一个闸门900h连接到一个材料交换室915。注意在材料交换室915中设有一个加热器，用来加热被交换的有机化合物。如果预先加热有机化合物，就能清除诸如水等杂质。此时的加热温度最好在200℃以下。在材料交换室915中包括能够使其内部形成减压状态的一个排气泵。这样，在从外部添加或是交换有机化合物并执行热处理之后，就能在其内部形成减压状态。然后，当材料交换室达到与薄膜形成室等压的状态时，打开闸门900h。这样就能将有机化合物放置在薄膜形成室内部的蒸气源中。应该注意到，有机化合物是由传送机构等等放置到薄膜形成室的蒸气源中的。
关于在薄膜形成室(B)908中的薄膜形成过程可以参见图2A和2B的描述。
一个清洁辅助室922c通过闸门(未示出)连接到薄膜形成室(B)908，就象排列室905的情况一样。清洁辅助室922c的具体结构和清洁辅助室922a相同。当清洁辅助室922c中产生的原子团被引入薄膜形成室(B)908时，就能清除淀积在薄膜形成室(B)908内部的有机化合物等等。
标号910代表用蒸发方法形成第三有机化合物薄膜的一个薄膜形成室，被称作薄膜形成室(C)。薄膜形成室(C)910通过一个闸门900e连接到传送室901。在本实施例中采用具有图2A和2B所示结构的薄膜形成室作为薄膜形成室(C)910。在本实施例中，在薄膜形成室(C)910内部的一个薄膜形成部位911中形成用于蓝色发光的一个有机化合物薄膜。
在薄膜形成室(C)910内部设置有多个蒸气源，具体地说就是包括具有空穴注入特性的有机化合物的第一蒸气源，包括具有发光特性的有机化合物的第二蒸气源，包括具有阻挡特性的有机化合物的第三蒸气源，以及包括具有电子输送特性的有机化合物的第四蒸气源。
如果依次蒸气淀积这些有机化合物，就能在阳极上形成有机化合物薄膜，它包括具有空穴注入特性，发光特性，阻挡特性，及电子输送特性等功能的区域。
同样，在本实施例中，为了在不同功能区之间的界面中形成一个混合区，同时蒸气淀积用来形成两个相邻功能区的有机化合物。也就是在空穴注入区和发光区之间的界面，发光区和阻挡区之间的界面，以及阻挡区和一个电子输送区之间的界面中分别形成混合区。
在此处所说的情况是，在四个蒸气源中分别包括具有不同功能的四种有机化合物，并且依次蒸气淀积这些有机化合物而形成作为上述第三有机化合物薄膜的有机化合物薄膜。然而，只要是采用多种有机化合物，本发明并非仅限于上述情况。另外，一个蒸气源不一定要包括一种有机化合物，还可以包括多种有机化合物。例如，除了包括作为具有发光特性的有机化合物的一种材料之外，一个蒸气源还可以包括能够作为掺杂物的另一种有机化合物。在实施例1中所述的有机化合物可以被用做形成具有多种功能的有机化合物薄膜的有机化合物，并且显示蓝色发光。也可以采用已知材料的自由组合。
薄膜形成室(C)910通过一个闸门900i连接到一个材料交换室916。注意在材料交换室916中设有一个加热器，用来加热被交换的有机化合物。如果预先加热有机化合物，就能清除诸如水等杂质。此时的加热温度最好在200℃以下。在材料交换室916中包括能够使其内部形成减压状态的一个排气泵。这样，在从外部添加或是交换有机化合物并执行热处理之后，就能在其内部形成减压状态。然后，当材料交换室达到与薄膜形成室等压的状态时，打开闸门900i。这样就能将有机化合物放置在薄膜形成室内部的蒸气源中。应该注意到，有机化合物是由传送机构等等放置到薄膜形成室的蒸气源中的。
关于在薄膜形成室(C)910中的薄膜形成过程可以参见图2A和2B的描述。
一个清洁辅助室922d通过闸门(未示出)连接到薄膜形成室(C)910，就象排列室905的情况一样。清洁辅助室922d的具体结构和清洁辅助室922a相同。当清洁辅助室922d中产生的原子团被引入薄膜形成室(C)910时，就能清除淀积在薄膜形成室(C)910内部的有机化合物等等。
接下来的标号912代表用一种蒸发方法形成作为发光元件的阳极或阴极的一个导电薄膜的薄膜形成室(在本实施例中是作为阴极的金属薄膜)，它被称作薄膜形成室(D)。薄膜形成室(D)912通过一个闸门900f连接到传送室901。在本实施例中，在薄膜形成室(D)912的薄膜形成部位913中形成作为导电薄膜的一个Al-Li合金薄膜(铝和锂的合金薄膜)，用做发光元件的阴极。注意到在此时可以同时蒸气淀积属于元素周期表中族1或族2的一种元素和铝。共同蒸发是这样一种蒸发方法，同时加热各蒸气源，在一个薄膜形成阶段中混合不同的材料。
薄膜形成室(D)912通过一个闸门900j连接到一个材料交换室917。注意在材料交换室917中设有一个加热器，用来加热被交换的导电材料。如果预先加热导电材料，就能清除诸如水等杂质。此时的加热温度最好在200℃以下。在材料交换室917中包括能够使其内部形成减压状态的一个排气泵。这样，在从外部引入导电材料之后，就能在其内部形成减压状态。然后，当材料交换室达到与薄膜形成室内部等压的状态时，打开闸门900j。这样就能将导电材料放置在薄膜形成室内部的蒸气源中。
一个清洁辅助室922e通过闸门(未示出)连接到薄膜形成室(D)912，就象排列室905的情况一样。清洁辅助室922e的具体结构和清洁辅助室922a相同。当清洁辅助室922e中产生的原子团被引入薄膜形成室(D)912时，就能清除淀积在薄膜形成室(D)912内部的导电材料等等。
在薄膜形成室(A)906，薄膜形成室(B)908，薄膜形成室(C)910和薄膜形成室(D)912中都设有用来加热各薄膜形成室内部的装置。这样就能清除薄膜形成室内诸如水等等的杂质。
另外，作为上述各薄膜形成室中包括的排气泵可以采用干燥泵，机器增压泵，(磁悬浮式)涡轮分子泵，低温泵等等。在本实施例中选用了一个低温泵和一个干燥泵。
还要用排气泵降低各薄膜形成室(A)906，薄膜形成室(B)908，薄膜形成室(C)910和薄膜形成室(D)912中的压力。此时需要达到的真空度在10-6Pa以上。例如，如果采用排气速度为36000l/s(H2O)的低温泵，薄膜形成室内部的表面面积是1.5m2，最好是采用诸如8-18不锈钢材料来制作薄膜形成室的内部，其渗透率在9.3×10-7Pa·m3·s-1以下。为了获得这样的真空度，通过电解抛光来缩小薄膜形成室内部的表面面积是一种有效的方法，因为这样能减少氧气或水等等杂质的吸附。
另外，对内壁表面采用通过电解抛光进行镜面抛光的铝一类的材料。另外还要使用由经过加工具有极少微孔的诸如陶瓷制成的一个内部件。这些材料具有一定的表面粗糙度，其平均表面粗糙度在5nm以下(最好是3nm以下)。此处所说的平均表面粗糙度是指象按照JIS B0601规定的中心线平均粗糙度那样的粗糙度是三维延伸的，适用于整个表面。
另外还有一种用易于和一种气体发生反应的材料在薄膜形成室的内壁上形成一个活性表面的方法。在这种情况下可以使用Ti，Zr，Nb，Ta，Cr，Mo，W，La，Ba等等材料。
接下来的标号918代表一个密封室(也被称作填充室或干燥箱)，它通过一个闸门900k连接到装载室904。最后在密闭空间中执行对发光元件的密封处理。在密封室918中执行在密闭空间中最终封装发光元件的处理。这种处理是为了给形成的发光元件提供对氧气和湿气的防护。采用用一个覆盖件执行机械密封的装置，或者是用热固化树脂或紫外线固化树脂来密封。
覆盖件可以采用玻璃，陶瓷，塑料或者是金属。然而，如果光是向覆盖件一侧发射的，就要求覆盖件是透明的。使用热固化树脂，紫外线固化树脂等等制成的密封剂将覆盖件粘接到上面已经形成了发光元件的衬底上，然后用热处理或紫外线光照射处理使树脂凝固，形成密闭的空间。还可以在密闭空间中提供用氧化钡制成的湿气吸附剂。
在覆盖件和上面形成了发光元件的衬底之间的空间中可以填充热固化树脂或紫外线固化树脂。在这种情况下，在热固化树脂或紫外线固化树脂中添加一种用氧化钡制成的湿气吸附剂是有效的。
在图9A和9B所示的薄膜形成装置中，设有一个用来向密封室918内部照射紫外线光的机构919(以下称为紫外线光照射机构)，并且用紫外线光照射机构919发出的紫外线光使紫外线光固化树脂固化。进而，可以附带用一个排气泵使密封室918的内部达到一种减压状态。如果上述密封步骤是在减压状态下由机器人操作的机械方式来执行的，就能防止混入氧气和湿气。具体地说，氧气和水的理想浓度在0.3ppm以下。另一方面可以使密封室918的内部达到一种减压状态。在这种情况下，用一种高纯度氮气或惰性气体执行净化，形成一种加压状态。这样就能防止从外部吸入氧气等等。
接着有一个传递室(传递箱)920连接到密封室918上。在传递室920中设有一个传送机构(B)921，并且将在密封室918中完成了对发光元件的密封的衬底传送到传递室920。传递室920也可以通过附带一个排气泵而达到减压状态。传递室920是一个辅助装置，使密封室918不会直接暴露于外部空气，并且能从其中取出衬底。另外还可以提供一个零件供应室(未示出)，用来提供在密封室中使用的零件。
应该注意到，尽管在本实施例中没有表示，在形成发光元件之后，可以在发光元件上形成一种含硅的化合物，例如是氮化硅或氧化硅，或者是一种绝缘薄膜，其中有一个含碳的DLC(金刚石状碳)薄膜层叠在化合物上面。DLC(金刚石状碳)薄膜是一种非晶体薄膜，其中的金刚石键(sp3键)和石墨键(SP2键)是混合的。在这种情况下最好是提供一种包括CVD(化学蒸气淀积)装置的薄膜形成装置，在其中通过自偏置产生等离子体，并且通过原料气体的等离子体释放分解而形成薄膜。
在包括CVD(化学蒸气淀积)装置的薄膜形成装置中可以使用氧(O2)，氢(H2)，甲烷(CH4)，氨(NH3)或者是硅烷(SiH4)。最好再使用一个具有平行板电极和13.56MHZ的RF电源的CVD装置。
进而还可以提供一个薄膜形成室，用一种溅射方法(也被称作喷射方法)来执行薄膜形成，这是因为，如果是在发光元件的阴极上形成有机化合物薄膜之后再形成阳极，用溅射形成薄膜是有效的。也就是说这种方法在象素电极是阴极的情况下是有效的。如果薄膜形成室的内部在薄膜形成时处于在氧气中添加氩气的环境中，就能控制形成的薄膜中的氧浓度，这样就能形成具有高透明度和低电阻的薄膜。和其它薄膜形成室的情况一样，这种薄膜形成室也应该用闸门与传送室隔离。
在执行溅射的薄膜形成室中，可以提供一个机构用来控制要在上面形成薄膜的一个衬底的温度。衬底应该保持在20到150℃。薄膜形成室中所包括的排气泵可以使用干燥泵，机器增压泵，(磁悬浮式)涡轮分子泵，低温泵等等。在本实施例中是采用低温泵和干燥泵。
如上所述，在使用图9A和9B所示的薄膜形成装置时，发光元件完全被封闭在密闭空间中，不会暴露于外部空气。这样就能制成具有高可靠性的发光元件。
[实施例3]
在本实施例中要参照图10A和10B描述一种薄膜形成装置，其中的衬底传送方法和薄膜形成室的结构和实施例1所述的同轴式薄膜形成装置都是不同的。
在图10A和10B中，设置在一个装载室1000内的衬底1004通过与其连接的闸门(未示出)被传送到第一排列单元1001。注意到衬底1004是按照图5A到5E所示的方法排列的，并且和一个金属掩模1003一起被夹持在一个支架1002中。
然后将衬底1004和支架1002一起传送到第一薄膜形成单元1005。为了产生同一个空间，第一排列单元1001连接到第一薄膜形成单元1005，没有闸门。在本实施例中提供的手段是能够在第一排列单元1001和第一薄膜形成单元1005之间自由移动支架1002的轨道1012，支架1002在轨道1012上移动，并且执行各种处理。在排列和薄膜形成时的处理位置是由支架1002所包括的一个控制机构来控制的。
然后在第一薄膜形成单元1005中用各自包括不同有机化合物的多个蒸气源1006执行蒸发，形成第一有机化合物薄膜。值得注意的是，为了形成第二有机化合物薄膜，在支架被传送到第二排列单元1007和第二薄膜形成单元1008的情况下也要使用上述的移动装置。
另外，在形成第三有机化合物薄膜时，支架按同样的方式被传送到第三排列单元1009和第三薄膜形成单元1010。
如上所述，在本实施例中，在同一空间内可以形成三种有机化合物薄膜。第三薄膜形成单元1010通过一个闸门(未示出)连接到一个卸载室1011，并且在薄膜形成之后可以取出衬底。
应该注意到，在本实施例中，在排列单元和薄膜形成单元中的处理方法最好是经历在实施例1的排列室和薄膜形成室中的处理过程。
另外，在本实施例中，如果在排列单元和薄膜形成单元之间提供一个隔离壁，并且不妨碍衬底的传送，就能防止在薄膜形成时从蒸气源流出的有机化合物流到薄膜形成单元以外的各单元(排列单元和其它薄膜形成单元)。
另外，即使是在本实施例的薄膜形成装置的情况下也应提供一个清洁辅助室1013来清洁薄膜形成室的内部和金属掩模。
如果用上述的薄膜形成装置在同一空间内形成多个有机化合物薄膜，在形成不同的有机化合物薄膜的过程中比较容易移动。这样就能缩短处理时间。
另外，按照本实施例所描述的薄膜形成装置，蒸发是在薄膜形成室中连续执行的，这样就能在上面已经形成了发光已经的阳极或阴极的衬底上形成各自包括多种功能的三种有机化合物薄膜。还提供了用来形成一个导电薄膜的薄膜形成室，以便连续执行发光元件的阴极或阳极的形成。应该注意到，除了Al-Li合金薄膜(铝和锂的合金薄膜)之外，在需要形成阴极的情况下，可以同时蒸气淀积属于元素周期表中族1或族2的一种元素和铝作为导电薄膜。另外，如果要形成阳极，最好是采用氧化铟，氧化锡，氧化锌或是其化合物(ITO等等)。
另外还可以提供一个用来密封制成的发光元件的密封室。
在本实施例的薄膜形成装置中还可以安装在实施例1或2中所述的排气泵。为了保持薄膜形成室内的压力稳定，最好是提供各自具有同一类和相同的蒸发容量的单个泵或是多个泵。
[实施例4]
在本实施例中要描述用本发明的薄膜形成装置制成的一种发光器件。图11是一个有源矩阵发光器件的截面图。值得注意的是，尽管在此处使用了一个薄膜晶体管(以下称为“TFT”)作为有源元件，也可以采用MOS晶体管。
另外，图示例子中的TFT是一个顶部栅极TFT(也就是平面TFT)。然而也可以采用底部栅极TFT(典型的是一个反向排列TFT)。
在图11中，标号1101代表一个衬底。此处采用一个能发射可见光的衬底。具体地说最好是采用玻璃衬底，石英衬底，结晶玻璃衬底，或者是塑料衬底(包括塑料薄膜)。注意到衬底1101的表面上包括一个绝缘薄膜。
在衬底1101上设有象素部分1111和一个驱动电路1112。首先来说明象素部分1111。
象素部分1111是用于图像显示的一个区域。在衬底上有多个象素。在每个象素中设有用来控制流入发光元件的电流的一个TFT(以下称为“电流控制TFT”)1102，一个象素电极(阳极)1103，一个有机化合物薄膜1104，和一个阴极1105。注意到标号1113代表用来控制施加到电流控制TFT的栅极上的电压的一个TFT(以下称为“开关TFT”)。
此处的电流控制TFT1102最好是采用p-沟道TFT。尽管也可以采用n-沟道TFT，在电流控制TFT如图11所示被连接到发光元件的阳极的情况下，采用p-沟道TFT可以更加有效地降低功率消耗。注意到开关TFT1113可以是n-沟道TFT或者是p-沟道TFT。
另外，象素电极1103用电路连接到电流控制TFT1102的漏极。在本实施例中，象素电极1103所使用的材料是工作电压在4.5到5.5eV的导电材料。这样，象素电极1103就能作为发光元件的阳极。对于典型的象素电极1103最好是采用氧化铟，氧化锡，氧化锌或是其化合物(ITO等等)。有机化合物薄膜1104被设在象素电极1103上面。
进而在有机化合物薄膜1104上面设有一个阴极1105。阴极1105所使用的理想材料是工作电压在2.5到3.5eV的导电材料。对于典型的阴极1105最好是采用包括碱金属元素或碱土金属元素的导电薄膜，包括铝的导电薄膜，或者是通过在导电薄膜上层叠铝，银等等获得的一种薄膜。
另外，发光元件1114是由象素电极1103，有机化合物薄膜1104，和覆盖着一层保护膜1106的阴极1105组成的。用保护膜1106为发光元件1114提供对氧气和水的防护。保护膜1106的材料采用氮化硅，氮氧化硅，氧化铝，氧化钽或者是碳(特别是金刚石状碳)。
接着要说明驱动电路1112。驱动电路1112是用来控制发射给象素部分1111的信号(选通信号和数据信号)的定时的一个区域，并且在其中设有移位寄存器，缓冲器，锁存器，模拟开关(传送门)或者是一个电平移位器。在图11中用n-沟道TFT1107和p-沟道TFT1108组成的一个CMOS电路表示这些电路的一个基本单元。
注意到移位寄存器，缓冲器，锁存器，模拟开关(传送门)或者是电平移位器的电路结构可以采用公知的结构。另外，在图11中，象素部分1111和驱动电路1112被设在同一个衬底上。然而，可以用电路将一个IC或是LSI连接到象素部分，而不用提供驱动电路1112。
另外，在图11中，象素电极(阳极)1103用电路连接到电流控制TFT1102。然而也可以采用将阴极连接到电流控制TFT的结构。在这种情况下最好是用和阴极1105相同的材料制作象素电极1103，并且最好是用和象素电极1103(阳极)相同的材料来制作阴极1105。这种情况下的电流控制TFT最好是一个n-沟道TFT。
另外，在本实施例中提供了一种由导线1109和一个绝缘部分1110组成的带顶盖的形状(以下称为顶盖结构)。如图11所示，可以这样来形成由导线1109和绝缘部分1110组成的顶盖结构，将组成导线1109的金属和用来组成绝缘部分1110并且蚀刻速度比金属要慢的一种材料(例如是金属氮化物)层叠在一起并进行蚀刻。利用这样的形状就能防止象素电极1103或导线1109与阴极1105之间的短路。在本实施例中，和普通的有源矩阵发光器件不同，象素上的阴极1105是按条纹形状形成的(就象一个无源矩阵中的阴极的情况)。
在图12A和12B中表示了图11所示的有源矩阵发光器件的外观。图12A是一个顶视图，而图12B是沿A-A’线切开图12A所获得的一个截面图。另外还采用了与图11中相同的标号。
各自用虚线表示的标号1201，1202和1203分别代表源极侧驱动电路，象素部分，和栅极侧驱动电路。标号1204代表一个覆盖件，而标号1205代表一种密封剂。在被密封剂1205包围的区域内形成一个空间1207。
标号1208代表用来发送准备输入到源极侧驱动电路1201和栅极侧驱动电路1203的信号的一条导线。这一导线从作为外部输入端子的FPC(软性印刷电路)1210接收一个视频信号和一个时钟信号。尽管图中仅仅表示了FPC，在FPC上可以连接一个印刷导线板(PWB)。这种规格的发光器件不仅包括有一个FPC或PWB连接到发光板上的一个发光模块，还包括装有IC的一个发光模块。
下面要用图12B来说明一种截面结构。象素部分1202和栅极侧驱动电路1203被形成在衬底1101上面。组成象素部分1202的多个象素各自包括电流控制TFT1102和用电路连接到其漏极上的象素电极1103。栅极侧驱动电路1203是由n-沟道TFT1107和p-沟道TFT1108相互组合而成的一个CMOS电路组成的。
象素电极1103被作为发光元件的阳极。在象素电极1103的两端形成一个层间绝缘薄膜1206。发光元件的有机化合物薄膜1104和阴极1105被形成在象素电极1103上面。
阴极1105还被用做多个象素公用的导线，并且通过连接导线1209用电路连接到FPC1210。用保护膜1106覆盖象素部分1202和栅极侧驱动电路1203中所包括的所有元件。
另外，通过密封剂1205将覆盖件1204粘接到衬底上。可以提供一个用树脂薄膜制成的垫片来保持覆盖件1204和发光元件之间的间隔。在密封剂1205内侧形成一个密闭的空间，其中充满诸如氮气或氩气等惰性气体。在这一密闭空间中提供一种由氧化钡制成的湿气吸附剂也是有效的。
另外，玻璃，陶瓷，塑料或金属也可以用做覆盖件。如果光是向覆盖件一侧发射的，就要求覆盖件是透明的。FRP(玻璃纤维-强化塑料)，PVF(polyvinylfuroride)，聚酯薄膜，聚酯，或者是丙烯酸可以用做塑料。
这样，当形成在衬底上的发光元件1104被覆盖件1204和密封剂1205封装时，就能完全与外部隔绝，并且能防止会通过氧化促使有机化合物层劣化的水或氧气从外部侵入衬底。这样就能获得高可靠性的发光器件。
应该注意到，可以用实施例1到3中所述的薄膜形成装置形成本实施例的发光器件。
[实施例5]
在本实施例中要描述用本发明的薄膜形成装置制成的一种无源(简单矩阵)发光器件。图13可用来说明。在图13中，标号1301代表一个玻璃衬底，标号1302代表用透明导电薄膜制成的一个阳极。在本实施例中将采用蒸发方法形成的氧化钡和氧化锌的一种化合物作为透明导电薄膜。尽管在图13中没有表示，在与纸面平行的方向上按照条纹方式布置有许多阳极。
让形成的阴极隔离壁(1303a和1303b)与按条纹方式布置的阳极1302交叉。阴极隔离壁(1303a和1303b)被形成在与纸面垂直的方向上。
然后形成一个有机化合物薄膜1304。对于所形成的有机化合物薄膜而言，最好是通过组合各自具有一种功能的多种有机化合物来形成多个功能区，这些功能有空穴注入特性，空穴输送特性，发光特性，阻挡特性，电子输送特性，或者是电子注入特性。
在本实施例中仍然可以在各功能区之间形成一个混合区。在形成混合区时最好是采用上述实施例中所描述的方法。
这些有机化合物薄膜是沿着阴极隔离壁(1303a和1303b)所产生的沟槽形成的，因此，它们被布置在与纸面垂直的方向上。
然后按条纹方式布置多个阴极1305，使垂直于纸面的方向变成其纵向，并且使其与阳极1302交叉。在本实施例中，阴极1305是用MgAg制成的，并且用蒸发方法形成。同样，尽管没有表示，对于阴极1305而言，有一条导线向上延伸到此后要连接FPC以便施加一个预定电压的一个部位。进而，在形成阴极1305之后提供一个氮化硅薄膜作为保护膜1306。
这样就在衬底1301上形成了一个发光元件1311。值得注意的是，因为下面一侧的电极在本实施例中是透明的阳极，在有机化合物薄膜中产生的光朝着下表面(衬底1301)发射。然而也可以颠倒发光元件1311的结构，让下面一侧的电极也可以用做一个遮光的阴极。在这种情况下，在有机化合物薄膜中产生的光朝着上表面(衬底1301的对面一侧)发射。
接着制备一个陶瓷衬底作为覆盖件1307。按照本实施例的结构采用了陶瓷衬底，从而使覆盖件1307具有遮光的特性。当然，如果按上述方式颠倒发光元件的结构，覆盖件就应该是透明的。此时最好是采用塑料或玻璃制成的衬底。
使用由紫外线光固化树脂制成的一种密封剂1309将制备好的覆盖件1307粘接到衬底上。注意到在密封剂1309内侧产生的空间1308是一个密闭的空间，并且充满诸如氮气或氩气等惰性气体。在这一密闭空间1308中提供一种由氧化钡制成的湿气吸附剂也是有效的。最后将一个各向异性的导电薄膜(FPC)1310贴在制成的衬底上就制成了这一无源发光器件。
应该注意到，可以用按照实施例1到3的任何一种薄膜形成装置形成本实施例中所述的发光器件。
[实施例6]
与液晶显示器件相比，采用发光元件的自身发光的发光器件在明亮的场所具有较好的可视性和较宽的视角。采用本发明的发光器件可以制成各种电子设备。
采用按照本发明制造的发光器件的电子设备的例子有摄像机，数字照相机，眼镜式显示器(头带式显示器)，导航系统，声音重放设备(例如是汽车音响和音响组合)，笔记本电脑，游戏机，手持信息终端(例如是便携计算机，蜂窝电话，手持游戏机和电子图书)，以及装备有记录媒体的图像重放设备(具体地说就是带显示器件的设备，能够重放诸如数字视盘(DVD)等记录媒体中的数据来显示图像数据)。宽视角对于手持信息终端是很重要的，因为它的屏幕在观看时往往是倾斜的。因此，手持信息终端最好是采用具有发光元件的发光器件。这些电子设备的具体例子可参见图14A到14H。
图14A表示一个显示装置，它是由外壳2001，支撑基座2002，显示单元2003，扬声器单元2004，视频输入端子2005等等组成的。显示单元2003可以采用按照本发明制造的发光器件。因为这种发光器件的发光元件是自身发光的，该装置不需要背景光，并且能做成比液晶显示器件更薄的显示单元。这种显示器件适用于所有显示信息的显示设备，这其中包括个人计算机，TV广播接收和用于广告的显示设备。
图14B表示一个数字静止照相机，它是由主体2101，显示单元2102，图像接收单元2103，操作键2104，外部连接端口2105，快门2106等等组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2102。
图14C表示一种笔记本个人计算机，它是由主体2201，外壳2202，显示单元2203，键盘2204，外部连接端口2205，指针鼠标2206等等组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2203。
图14D表示一个手持计算机，它是由主体2301，显示单元2302，开关2303，操作键2304，红外线端口2305等等组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2302。
图14E表示一种装备有记录媒体的手持图像重放设备(例如是DVD唱机)。该设备是由主体2401，外壳2402，显示单元A2403，显示单元B2404，记录媒体(DVD等等)读出单元2405，操作键2406，扬声器单元2407等等组成的。显示单元A2403主要显示图像信息，而显示单元B2404主要显示文本信息。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元A2403和B2404。装备有记录媒体的图像重放设备还包括家用电视游戏机。
图14F表示一种眼镜式显示器(头带式显示器)，它是由主体2501，显示单元2502和一个臂状单元2503组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2502。
图14G表示一种摄像机，它是由主体2601，显示单元2602，外壳2603，外部连接端口2604，遥控接收单元2605，图像接收单元2606，电池2607，音频输入单元2608，操作键2609，目镜2610等等组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2602。
图14H表示一个蜂窝电话，它是由主体2701，外壳2702，显示单元2703，音频输入单元2704，音频输出单元2705，操作键2706，外部连接端口2707，天线2708等等组成的。按照本发明制造的发光器件可以应用于显示单元2703。如果用显示单元2703在黑色背景上显示白色字母，蜂窝电话消耗的功率比较少。
如果在未来能进一步提高有机材料的发光亮度，只要通过透镜和投影光来放大包含图像信息的输出光，这种发光器件还可以用于正面或背面投影仪。
这些电子设备可以显示通过诸如Internet和CATV(电缆电视)等电子通信线路传送的信息，其频率正在不断提高，特别是动画信息。由于有机化合物具有很快的响应速度，这种发光器件适合动画显示。
在这种发光器件中，发光部分要消耗功率，因而就希望按照一种需要少量发光部分的方式来显示信息。如果在手持信息终端特别是主要显示文本信息的蜂窝电话和音频重放设备的显示单元中采用这种发光器件，最好是这样来驱动发光器件，用不发光部分构成背景，而用发光部分构成文本信息。
如上所述，用本发明的淀积设备制造的发光器件的应用范围非常广，可以应用于任何领域的电气设备。本实施例中的电气设备的显示单元可以采用实施例4或5中所示的任何一种显示器件，它是用实施例1到3所示的淀积方法形成的。
[实施例7]
在本实施例中描述了按本发明的淀积方法形成的发光器件的象素部分结构。
在图17A中表示了象素部分1911的局部顶面图。在象素部分1911中形成了多个象素1912。该顶面图表示所形成的绝缘层1902的状态是覆盖住在象素中形成的象素电极的边沿部位。这样形成的绝缘层1902就能覆盖源极线1913，扫描线1914和电流源线1915。绝缘层1902还覆盖住象素电极的连接部分所处的区域a(1903)，并且在底部形成TFT。
另外，图17B的状态是沿着象素部分1911的A-A’线提取的一个截面图。在图17B中表示了在象素电极1901上形成有机化合物薄膜1905的状态。另外，在垂直方向的空间中形成由相同的材料组成的有机化合物薄膜，并且在水平方向的空间中形成由不同的材料组成的有机化合物薄膜。
例如图17A中所示，在象素(R)1912a中形成发射红色光的有机化合物薄膜(R)1905a，在象素(G)1912b中形成发射绿色光的有机化合物薄膜(G)1905b，而在象素(B)1912c中形成发射蓝色光的有机化合物薄膜(B)1905c。绝缘薄膜1902在形成有机化合物薄膜时可作为余量。只要是处在绝缘薄膜1902上就没有问题，即使有机化合物薄膜的淀积位置有所偏移，并且不同材料构成的有机化合物薄膜连续淀积在绝缘薄膜1902上面。
另外，在图17A中表示的是沿着象素部分1911的点划线B-B’提取的一个截面图。在图17C中和图17B一样表示了在象素电极1901上面形成的有机化合物薄膜1905的状态。
沿着点划线B-B，提取的的象素具有图17C所示的结构，因为形成了作为象素(R)1912a的发射红色光的有机化合物薄膜(R)1905a。
这样就在象素部分1911中形成了发射红色光的有机化合物薄膜(R)1905a，发射绿色光的有机化合物薄膜(G)1905b，和发射蓝色光的有机化合物薄膜(B)1905c。这样就能获得一种全色的发光器件。
如上所述，如果发光元件中的有机化合物薄膜是用本发明的薄膜形成装置形成的，因为这种有机化合物薄膜包括了可以在同一个薄膜形成室中连续形成的多个功能区，能够防止杂质在各功能区之间的界面上造成污染。另外，由于还年在相邻的功能区之间形成由形成各功能区的有机化合物组成的混合区，就能缓解在各功能区之间的界面中的有机化合物层间产生的能量势垒。这样，由于在有机化合物层之间的载流子输送特性得以改善，就能形成具有降低的驱动电压和延长的元件寿命的发光元件。进而，如果从设在薄膜形成室中的光源对准备形成薄膜的一种有机化合物分子施加能量，就能形成致密的薄膜。
表1
组合 第一功能区 第二功能区
A 空穴注入特性 空穴输送特性
B 电子注入特性 电子输送特性
C 空穴输送特性 发光特性
D 电子输送特性 发光特性
E 电子输送特性 阻挡特性

Claims (48)

1.一种薄膜形成装置，包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
包括第一蒸气源，第二蒸气源的薄膜形成室；以及
用于同时操作第一蒸气源和第二蒸气源的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
2.一种薄膜形成装置，包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
包括第一蒸气源，第二蒸气源的薄膜形成室；以及
按顺序操作第一蒸气源和第二蒸气源的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
3.一种薄膜形成装置，包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
包括第一蒸气源，第二蒸气源的薄膜形成室；以及
时间上不中断地顺序操作第一蒸气源和第二蒸气源的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
4.按照权利要求1的薄膜形成装置，其特征是在薄膜形成室中需要达到的真空度在10-6Pa以下。
5.按照权利要求2的薄膜形成装置，其特征是在薄膜形成室中需要达到的真空度在10-6Pa以下。
6.按照权利要求3的薄膜形成装置，其特征是在薄膜形成室中需要达到的真空度在10-6Pa以下。
7.按照权利要求1的薄膜形成装置，其特征是第一排气装置是一个低温泵，而第二排气装置是一个干燥泵。
8.按照权利要求2的薄膜形成装置，其特征是第一排气装置是一个低温泵，而第二排气装置是一个干燥泵。
9.按照权利要求3的薄膜形成装置，其特征是第一排气装置是一个低温泵，而第二排气装置是一个干燥泵。
10.按照权利要求1的薄膜形成装置，其特征是内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下。
11.按照权利要求2的薄膜形成装置，其特征是内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下。
12.按照权利要求3的薄膜形成装置，其特征是内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下。
13.一种薄膜形成装置包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
由包括多个第一蒸气源的第一蒸发装置和包括多个第二蒸气源的第二蒸发装置组成的薄膜形成室；以及
用于同时操作第一蒸发装置和第二蒸发装置的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
14.一种薄膜形成装置包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
由包括多个第一蒸气源的第一蒸发装置和包括多个第二蒸气源的第二蒸发装置组成的薄膜形成室；以及
用于按顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
15.一种薄膜形成装置包括：
第一排气装置；
第二排气装置；
由包括多个第一蒸气源的第一蒸发装置和包括多个第二蒸气源的第二蒸发装置组成的薄膜形成室；以及
在时间上不中断地顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置的装置，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
16.按照权利要求1的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
17.按照权利要求2的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
18.按照权利要求3的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
19.按照权利要求13的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
20.按照权利要求14的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
21.按照权利要求15的薄膜形成装置，其特征是薄膜形成室进一步包括一个光源。
22.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
同时操作薄膜形成室中的第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
23.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
按顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
24.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
在时间上不中断地顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且
薄膜形成室被连接到第一排气装置和第二排气装置。
25.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
同时操作薄膜形成室中的第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下，并且
薄膜形成室被连接到一个低温泵和一个干燥泵。
26.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
按顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下，并且
薄膜形成室被连接到一个低温泵和一个干燥泵。
27.一种在薄膜形成室中的薄膜形成方法，该方法包括以下步骤：
在时间上不中断地顺序操作第一蒸发装置和第二蒸发装置，
其中的第一蒸发装置包括多个第一蒸气源，而第二蒸发装置包括多个第二蒸气源，
薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光，并且内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下，并且
薄膜形成室被连接到一个低温泵和一个干燥泵。
28.一种薄膜形成方法，包括以下步骤：
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第一薄膜形成室中形成第一有机化合物薄膜；
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第二薄膜形成室中形成第二有机化合物薄膜；并且
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第三薄膜形成室中形成第三有机化合物薄膜；
其中的第一有机化合物薄膜，第二有机化合物薄膜和第三有机化合物薄膜显示出不同颜色的发光。
29.一种薄膜形成方法，包括以下步骤：
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第一薄膜形成室中形成第一有机化合物薄膜；
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第二薄膜形成室中形成第二有机化合物薄膜；并且
同时蒸气淀积多种有机化合物并连续改变多种有机化合物各自的浓度，从而在包括多个蒸气源的第三薄膜形成室中形成第三有机化合物薄膜；
其中的第一有机化合物薄膜，第二有机化合物薄膜和第三有机化合物薄膜显示出不同颜色的发光，并且
第一薄膜形成室，第二薄膜形成室和第三薄膜形成室的内壁表面采用电解抛光。
30.按照权利要求29的薄膜形成方法，其特征是第一薄膜形成室，第二薄膜形成室和第三薄膜形成室的内壁表面的平均表面粗糙度在5nm以下。
31.按照权利要求28的薄膜形成方法，其特征是，在同一薄膜形成室中形成由第一有机化合物构成的第一功能区，并且形成由第二有机化合物构成的第二功能区。
32.按照权利要求29的薄膜形成方法，其特征是，在同一薄膜形成室中形成由第一有机化合物构成的第一功能区，并且形成由第二有机化合物构成的第二功能区。
33.按照权利要求31的薄膜形成方法，其特征是在第一功能区和第二功能区之间的界面中形成由第一有机化合物和第二有机化合物构成的一个混合区。
34.按照权利要求32的薄膜形成方法，其特征是在第一功能区和第二功能区之间的界面中形成由第一有机化合物和第二有机化合物构成的一个混合区。
35.按照权利要求31的薄膜形成方法，其特征是第一有机化合物和第二有机化合物各自是一种有机化合物，它包括一种空穴注入特性，一种空穴输送特性，一种发射特性，一种阻挡特性，一种电子输送特性及一种电子注入特性，而且第一和第二有机化合物是由不同的有机化合物构成的。
36.按照权利要求32的薄膜形成方法，其特征是第一有机化合物和第二有机化合物各自是一种有机化合物，它包括一种空穴注入特性，一种空穴输送特性，一种发射特性，一种阻挡特性，一种电子输送特性及一种电子注入特性，而且第一和第二有机化合物是由不同的有机化合物构成的。
37.按照权利要求31的薄膜形成方法，其特征是在第二功能区中局部形成由第二有机化合物和第三有机化合物构成的第二混合区。
38.按照权利要求32的薄膜形成方法，其特征是在第二功能区中局部形成由第二有机化合物和第三有机化合物构成的第二混合区。
39.按照权利要求37的薄膜形成方法，其特征是第三有机化合物是具有发光特性的一种有机化合物，而且第一，第二和第三有机化合物是由不同的有机化合物形成的。
40.按照权利要求38的薄膜形成方法，其特征是第三有机化合物是具有发光特性的一种有机化合物，而且第一，第二和第三有机化合物是由不同的有机化合物形成的。
41.按照权利要求31的薄膜形成方法，其特征是第一功能区包括一种具有空穴输送特性的有机化合物，而第二功能区包括一种具有电子输送特性的有机化合物。
42.按照权利要求32的薄膜形成方法，其特征是第一功能区包括一种具有空穴输送特性的有机化合物，而第二功能区包括一种具有电子输送特性的有机化合物。
43.按照权利要求35的薄膜形成方法，其特征是用一种芳香族二胺化合物作为具有空穴输送特性的有机化合物。
44.按照权利要求36的薄膜形成方法，其特征是用一种芳香族二胺化合物作为具有空穴输送特性的有机化合物。
45.按照权利要求35的薄膜形成方法，其特征是用一种金属合成物作为具有电子输送特性的有机化合物，它是包括喹啉构架的金属合成物，包括苯喹啉构架的金属合成物，恶二唑衍生物，三唑衍生物及菲咯啉衍生物当中的一种。
46.按照权利要求36的薄膜形成方法，其特征是用一种金属合成物作为具有电子输送特性的有机化合物，它是包括喹啉构架的金属合成物，包括苯喹啉构架的金属合成物，恶二唑衍生物，三唑衍生物及菲咯啉衍生物当中的一种。
47.按照权利要求35的薄膜形成方法，其特征是用一种包括喹啉构架的金属合成物，包括苯并唑构架的金属合成物或是包括苯并噻唑构架的金属合成物作为具有发光特性的有机化合物。
48.按照权利要求36的薄膜形成方法，其特征是用一种包括喹啉构架的金属合成物，包括苯并唑构架的金属合成物或是包括苯并噻唑构架的金属合成物作为具有发光特性的有机化合物。
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