JP2013245372A - 蒸着用ルツボの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素を含む膜で被覆されたルツボを簡便に製造する方法を提供する。
【解決手段】酸素濃度が低い環境下で有機化合物が熱分解する、炭化と呼ばれる現象を用いることでルツボの内壁表面を被覆した炭素を含む膜を形成することができる。具体的には、有機化合物が昇華する温度と有機化合物が熱分解する温度とが共存する圧力に制御した減圧下で、蒸着用ルツボを加熱して、加熱された蒸着用ルツボの内壁表面で有機化合物を反応させ、当該反応によって、蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を生成させて、蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を含む膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、蒸着用ルツボの製造方法に関する。

発光性の有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層ともいう。）を有する発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）と呼ばれており、当該ＥＬ層は、抵抗加熱蒸着装置を用いて形成することができる。一般に抵抗加熱蒸着装置は、ルツボ又はボートなど容器に入った固体の蒸着材料を抵抗熱によって加熱し、気化した蒸着材料を被形成物に成膜する装置であり、装置構成が簡便であることから、発光素子を構成する発光性の有機化合物を含む層を形成する装置として汎用されている。

蒸着材料を入れる容器の１つであるルツボは、金属、セラミックス、グラファイト、窒化シリコン、又は窒化ホウ素など様々な材料を用いて製造できる。また、ルツボの耐熱性や熱伝導性などを向上させるために、ルツボを構成する材料とは異なる材料でルツボの外壁又は内壁を被覆する技術もある。

例えば、先行技術文献１には、窒化ホウ素で構成されたルツボの内壁をダイヤモンドコーティングする技術が開示されている。また、先行技術文献２には、蒸着材料を収容する長尺の容器の表面をガラス状カーボンコーティングする技術が開示されている。

特開平８−２２５９２６号公報 特開２００３−２９３１２０号公報

先行技術文献１には、ダイヤモンドコーティングする方法として、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を含むＣＶＤ法を用いる記載がある。また、先行技術文献２には、ガラス状カーボンコーティングする方法として、ＣＶＤ法又は浸積法を用いて形成する記載がある。

例えば、ＰＢＮ（熱分解性窒化ホウ素）で構成されたルツボを用いて、無機酸化物（酸化リチウムなど）を成膜する場合、ルツボの温度が高温（例えば８００℃以上）になると、当該無機酸化物中の酸素と反応してルツボを構成するＰＢＮが分解されてしまい、ルツボが破損することがある。そのため、先行技術文献１で開示された技術を用いることで、当該破損を抑制することができると考えられる。

また、ダイヤモンドコーティング又はガラス状カーボンコーティングによって形成される膜は、熱伝導性に優れており、当該膜でルツボを被覆することで蒸着材料を均一に加熱することができるなどのメリットもあり、蒸着材料の成膜ムラを抑制するためにも当該膜でルツボを被覆することは有用である。

しかしながら、ＣＶＤ法又は浸積法を用いて、ダイヤモンドコーティング、又はガラス状カーボンコーティングすることは、蒸着材料を成膜する装置の他にＣＶＤ装置など装置が必要であり、原料ガスなども用意する必要があるため、簡便性に欠け、作製コストもかかる。さらには、プラズマＣＶＤ法などでは、プラズマによってルツボ本体に損傷をあたえる可能性がある。

また、ルツボの材料として、例えばチタン、タンタル、モリブデン、タングステンなどの金属、又は酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどのセラミックスなどがあるが、金属で構成されたルツボでは蒸着材料を成膜する際、形成された膜（蒸着膜ともいう。）に当該金属が不純物として混入する可能性や、蒸着材料と金属が反応して当該蒸着材料が分解する可能性がある。それゆえ、蒸着膜を積層して発光素子（有機ＥＬ素子）を形成した場合、混入した不純物によって当該素子の性能及び信頼性が低下する可能性がある。またセラミックで構成されたルツボは、加熱されて高温になるとルツボから酸素など脱ガス成分が生じ、当該脱ガス成分により蒸着材料が酸化されることや、蒸着膜に混入するなどして発光素子の性能及び信頼性が低下する可能性がある。

そこで、本発明の一態様は、炭素を含む膜が被覆されたルツボを簡便に製造する方法を提供することを課題の１つとする。

上記課題を解決するにあたり、酸素濃度が低い環境下で有機化合物が熱分解する、炭化と呼ばれる現象を用いることでルツボの内壁表面を被覆した、炭素を含む膜（以下、炭素膜ともいう。）を形成することができる。

そこで、本発明の一態様は、減圧下で蒸着用ルツボを加熱して、加熱された蒸着用ルツボの内壁表面で有機化合物を反応させ、当該反応によって蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を生成させて、蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を含む膜を形成することを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法である。

また、本発明の一態様は、真空装置の処理室内の圧力を低下させることで気化する温度を低下させ、有機化合物を加熱する工程を有する。例えば、有機化合物が昇華する温度（昇華点ともいう。）は、有機化合物に加わる圧力によって変化させることができる。

有機化合物は、分子量が大きくなるにつれて熱分解する温度（分解点ともいう。）よりも気化する温度のほうが高くなる傾向がある。有機化合物の熱分解は化学反応の一種であり、当該有機化合物を構成する元素同士の結合力に依るところが大きいため、減圧条件下であっても当該有機化合物の分解点は変わらないといえる。

処理室内を、有機化合物は昇華しつつも炭化しているという状況にすることで、ルツボの内壁表面に炭素膜を形成することができる。これは、処理室を、有機化合物が昇華する温度と有機化合物が熱分解する温度とが共存する圧力に制御する（減圧する）ことで実施できる。

ルツボの内壁表面に炭素膜を形成する真空装置は、所望の発光素子を構成する蒸着膜を形成する蒸着装置を用いることが好ましい。同一の装置を用いることで、炭素膜を形成するためだけに別途、装置を設ける必要がなく、簡便に炭素膜を形成することができる。例えば、蒸着材料の種類や分子量にもよるが、装置構成が比較的簡単な抵抗加熱蒸着装置を用いることが好ましい。

ルツボ内に有機化合物を設ける方法として、単にルツボの底に有機化合物を設ける方法でもよく、ルツボの内壁表面全体に有機化合物を付着させることで設けてもよい。さらには、有機化合物が分散した溶媒、又は有機化合物が溶解した溶液で、ルツボの内壁表面全体を濡らすことで有機化合物を設けてもよい。なお、ルツボの内壁表面全体を濡らした後、溶媒を除去してもよい。このように、有機化合物をルツボ内壁表面全体に設けることによって、ルツボの内壁表面全体を炭素膜で均一に被覆することができる。

ルツボの底に有機化合物を設ける場合、当該有機化合物を昇華させつつ炭化させることでルツボの内壁表面全体に炭素膜を均一に形成することができる。一方、有機化合物をルツボ内壁表面に全体的に設けておく場合は、ルツボの底に有機化合物を設ける場合ほど、処理室内を減圧せずとも内壁表面に炭素膜を均一に形成することができる。

処理室内を減圧下（減圧状態）にすることで、ルツボに含まれている不純物、及び有機化合物に含まれている不純物が、形成される炭素膜に混入することを抑制する効果も発揮するため、本発明の一態様において、処理室内の圧力制御は適宜行うが好ましい。例えば、本発明の一態様は、酸素濃度が０．１重量％以上であるルツボに対して好適に用いることができる。

ルツボ内に設ける有機化合物は、常温常圧において固体の有機化合物、又は常温常圧において液体の有機化合物であれば様々な有機化合物を用いることができるが、分解点などを考慮し、分子量が２００以上１５００以下であり、芳香族環を有する有機化合物を用いることが好ましい。例えば、所望の発光素子の作製に用いる有機化合物を用いることができる。なお、常温常圧において気体の有機化合物を用いることもできる。また、本明細書において、常温とは概ね５℃以上３５℃以下とし、常圧とは１気圧とする。

上記した方法において、炭素膜は簡便に形成することができる非晶質な膜が好ましい。

本発明の一態様により、炭素膜が被覆されたルツボを簡便に製造することができる。また、本発明の一態様に係るルツボを用いることで、形成する蒸着膜に不純物が混入することを抑制できるため、性能及び信頼性が向上した発光素子を作製できる。

ルツボの断面模式図。 蒸着装置の上面模式図。 発光素子の構成を説明する図。 表示パネルの構成を説明する図。 表示パネルの構成を説明する図。 表示パネルの構成を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蒸着用ルツボについて、図面を参照して説明する。図１に、本発明の一態様に係る蒸着用ルツボの断面模式図を示す。

本発明の一態様に係るルツボ１００は、蒸着材料収容部１０１と、気化した蒸着材料が放出される放出口１０３が設けられた上蓋１０５とを具備し、蒸着材料収容部１０１の内壁表面及び上蓋１０５の内壁表面には炭素膜１０７が設けられている。なお、本明細書において、蒸着用ルツボの内壁表面とは、少なくとも蒸着材料収容部１０１の内壁表面のことをいい、上蓋１０５の内壁表面を含めてもよい。また、ルツボ１００には上蓋１０５だけではなく、ルツボ１００の内側に内蓋を有する構成であってもよく、内蓋を有する場合は当該内蓋にも炭素膜１０７が形成されている。

蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５は、公知の蒸着用ルツボに適用可能な材料で構成されている。例えば、チタン、タンタル、モリブデン、タングステンなどの金属、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムなどのセラミックス、グラファイト、窒化シリコン、又は窒化ホウ素などが挙げられる。例えば、本実施の形態では、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５が熱分解性窒化ホウ素（ＰＢＮ）で構成されているものとする。

また、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５は、公知の方法で作製することができる。例えば、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５の型を用いて熱分解性窒化ホウ素を成型することで作製することができ、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５の型に熱分解性窒化ホウ素を直接成長させて作製することもできる。

炭素膜１０７は、非晶質な炭素膜であってもよく、結晶性を有する炭素膜であってもよい。さらに、非晶質な部分と結晶性を有する部分を両方有する炭素膜であってもよい。結晶性を有する炭素膜は、形成するためにかかる時間が長いことから非晶質の炭素膜とするほうが簡便で好ましい。

炭素膜１０７の厚さは、０．０３μｍ〜１μｍ程度であることが好ましい。０．０３μｍ未満では、下記する効果が十分に得ることができず、１μｍ以上では、炭素膜を形成する時間又はコストが増大するため上記した範囲であることが好ましい。

本実施の形態において、ルツボ１００の内壁表面に炭素膜１０７が設けられていることから、ルツボ１００を用いて無機酸化物（酸化リチウムなど）を成膜する場合、無機酸化物はルツボ１００の内壁に直接接触することがないため、ルツボの温度が高温（例えば８００℃以上）になることがあっても、無機酸化物中の酸素とルツボ１００とは反応せず、ルツボ１００の破損を防ぐことができる。

また、炭素膜１０７は熱伝導性に優れており、ルツボ１００に炭素膜１０７が設けられていることで蒸着材料を均一に加熱することができ、当該蒸着材料の成膜ムラを抑制することができる。

ルツボ１００は炭素膜１０７が設けられているため、加熱されてルツボ１００が高温になった場合でも、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５から酸素などの脱ガス成分が放出されることを抑制できる。また、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５を構成する材料が金属である場合でも、炭素膜１０７が設けられているため、蒸着材料を成膜する際に蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５から当該金属が放出されることを抑制できる。従って、蒸着膜に酸素などの脱ガス成分若しくは金属が混入することや、ルツボ１００を構成する材料と反応しやすい蒸着材料に対してその蒸着材料の分解を抑制できるため、ルツボ１００を用いることで性能及び信頼性が向上した発光素子を作製できる。例えば、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５に含まれる酸素濃度が０．１重量％以上であるルツボにおいて、当該ルツボの内壁表面を炭素膜１０７で被覆することにより、蒸着膜に酸素などの脱ガス成分又は金属が混入することを抑制できる。

炭素膜１０７は、酸素濃度が低い環境下で有機化合物を熱分解（炭化）させることで形成できる。当該有機化合物としては、様々な有機化合物を用いることができる。例えば、常温常圧において固体である有機化合物、常温常圧において液体である有機化合物、又は常温常圧において気体である有機化合物を用いることができる。ただし、常温常圧において気体である有機化合物を用いる場合、当該有機化合物ガスを制御する制御系などを必要とするため、常温常圧において固体である有機化合物、常温常圧において液体である有機化合物を用いることが好ましい。

さらに、本発明の一態様では、常温常圧において固体である有機化合物のほうが、常温常圧において液体である有機化合物よりも扱いやすいため好ましい。例えば、有機化合物をルツボの内壁表面全体に設ける場合、液体の有機化合物でルツボの内壁表面全体を濡らしても、ルツボの底に溜まることになり、ルツボの内壁表面全体に有機化合物を設けることができない場合がある。一方、固体の有機化合物であれば、低沸点の溶媒に分散させた分散液、又は低沸点の溶媒に溶解させた溶液でルツボの内壁表面全体を濡らした後、溶媒を除去することで有機化合物のみをルツボの内壁表面全体に設けることができる。また、芳香族環を有する有機化合物のほうが脂肪族の有機化合物よりも常温常圧において固体として存在するものが多いことから、本発明の一態様では、芳香族環を有する有機化合物を用いることが好ましい。

また、一般に有機化合物は、分子量が大きくなるにつれて分解点よりも気化する温度のほうが高くなる傾向がある。そこで、本発明の一態様では、分子量が２００以上１５００以下である有機化合物を用いることが好ましい。

炭素膜１０７を形成するための真空装置は、所望の発光素子を構成する蒸着膜を成膜する蒸着装置を用いることが好ましい。蒸着装置を用いることで炭素膜１０７を形成するためだけに別途、ＣＶＤ装置などの真空装置を設ける必要がなく、簡便に炭素膜１０７を形成することができる。また、蒸着材料の種類や分子量にもよるが、装置構成が比較的簡単な抵抗加熱蒸着装置を用いることが好ましい。

炭素膜１０７を形成するための有機化合物は被覆するルツボの底に設けてもよく、ルツボの内壁表面全体に有機化合物を付着させることで設けてもよい。

さらには、有機化合物が分散した溶媒、又は有機化合物が溶解した溶液で、ルツボの内壁表面を全体的に濡らすことで有機化合物を設けてもよい。当該溶媒としてはメタノール、エタノールなどのアルコール、又はヘキサンなどの脂肪族炭化水素などが挙げられる。

ルツボの底に有機化合物を設ける場合、昇華させつつ炭化させることで、ルツボの内壁表面全体に炭素膜１０７を均一に形成することができる。一方、有機化合物をルツボ内壁表面に全体的に設けておく場合は、ルツボの底に有機化合物を設ける場合ほど、処理室内を減圧せずとも内壁表面に炭素膜１０７を均一に形成することができる。

ここで、本発明の一態様に係るルツボの製造方法は、上記したいずれかの方法を用いてルツボ内に有機化合物を設けて、蒸着装置内の処理室を当該有機化合物が昇華する温度と当該有機化合物が熱分解する温度とが共存する圧力に制御して、加熱することである。当該圧力及び当該ルツボを加熱する温度は用いる有機化合物によって変わるため、相図などを用いて選択することができる。

例えば、有機化合物として、Ｎ，Ｎ−ビス（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ−ビスフェニル−ベンジジンを用いて、これをルツボの底に設けた場合、蒸着装置の処理室内の圧力を１００Ｐａ以下の減圧下にし、５００℃以上からルツボが熱によって破損する温度より低い温度範囲で加熱することで、ルツボの内壁表面全体を炭素膜１０７で被覆することができる。

有機化合物を設けたルツボを加熱する際は、室温から有機化合物が昇華しつつ炭化する温度まで徐々に（ゆっくり又は段階的に）昇温することでルツボを加熱してもよく、急速に昇温して炭素膜１０７を形成してもよい。なお、急速に昇温する場合、有機化合物は昇華よりも炭化しやすい。そこで、有機化合物をルツボの内壁表面全体に設ける場合は、ルツボを急速に昇温することで均一な炭素膜１０７を簡便に形成することができる。また、徐々に昇温する場合、昇華する割合が急速に昇温する場合に比べて高い。そこで、有機化合物をルツボの底に設ける場合は、ルツボを徐々に昇温することで均一な炭素膜１０７を簡便に形成することができる。

次に、本発明の一態様によって製造されたルツボは、図２に示すような公知な蒸着装置に適用できる。図２は、本発明の一態様によって製造されたルツボを適用することができる蒸着装置２００の上面模式図である。蒸着装置２００は、基板を保持しておくロードロック室２０１と、搬送機構２１１が設けられた搬送室２０３と、基板に膜を形成するための処理室２０５と、を備えている。ロードロック室２０１と搬送室２０３の間には開閉可能なゲート２０７が設けられており、ロードロック室２０１と搬送室２０３はゲート２０７で連結されている。搬送室２０３と処理室２０５の間には開閉可能なゲート２０９が設けられており、搬送室２０３と処理室２０５はゲート２０９で連結されている。

ロードロック室２０１は、基板を投入するため、又は、取り出すための開閉扉及び基板を保持しておくためのカセットなどを備えている（図示せず）。また、ロードロック室２０１は、室内を減圧するために排気手段（Ｐ）が設けられており、基板の投入又は取り出しの際に、室内を減圧下から大気圧に戻すためのガス供給手段（Ｇ）が設けられている。なお、基板を投入する又は取り出す際は、室内を外部よりも陽圧にしておくことが好ましく、このようにすることで室内に外部からパーティクルが混入することを防ぐことができる。

搬送室２０３は、上記したように搬送機構２１１が設けられており、さらに図示していないが、搬送室２０３内の清掃や搬送機構２１１の修理又はメンテナンスする際に使用する開閉扉が設けられている。搬送機構２１１はロードロック室２０１に投入された基板の端部を支持して処理室２０５に搬送することができる。また、蒸着装置２００の成膜方式は、フェイスダウン方式でもフェイスアップ方式でもよい。そのため、搬送機構２１１に回転機構を設けられていることが好ましい。また、搬送室２０３は、室内を減圧するために排気手段（Ｐ）が設けられており、ロードロック室２０１及び搬送室２０３内が共に減圧下で基板を搬送することができる。このようにして基板を搬送することで、搬送中にパーティクルなどが基板上に付着することを抑制でき、結果として成膜時の不良発生を低減することができる。搬送室２０３の減圧状態を大気圧に戻すためのガス供給手段（Ｇ）も設けられている。

処理室２０５は、蒸着材料の供給や処理室２０５の修理又はメンテナンスを行う際に使用する開閉扉２１３と、処理室２０５内を減圧状態、特に真空するための排気手段（Ｐ）と、処理室内を真空から大気圧に戻すためのガス供給手段（Ｇ）と、開閉扉２１３を通してルツボを設置することができる台座（図示せず）と、当該ルツボを加熱するための加熱処理手段（図示せず）と、が少なくとも設けられている。このほかに、成膜材料が処理室２０５の内壁に付着することを防ぐために防着板２１５が設けられていてもよい。

本発明の一態様に係るルツボの製造方法を利用して蒸着膜を形成する方法の一例を、以下に示す。

まず、ルツボに有機化合物を設けて、開閉扉２１３を通して当該ルツボを処理室２０５に設けられている台座に設置し、処理室２０５を排気処理手段（Ｐ）によって減圧下に制御し、加熱処理手段で当該ルツボを加熱することで、当該有機化合物を昇華させつつ炭化させ、炭素膜１０７を形成することで形成できる。なお、減圧の条件、又はルツボを加熱する温度などは上記を参照することができる。

その後、開閉扉２１３を通してルツボ１００を取り出し、所望の発光素子を構成する蒸着膜の蒸着材料をルツボ１００内に設け、再度、処理室２０５内の台座に設置する。次いで、あらかじめロードロック室２０１に設置しておいた基板を搬送機構２１１で処理室２０５に搬送した後に、処理室２０５を減圧下に制御し、加熱処理手段でルツボ１００を加熱することで基板に蒸着膜を形成できる。このようにして蒸着することで、蒸着材料収容部１０１及び上蓋１０５を構成する材料、並びに酸素など脱ガス成分である不純物の混入が抑制された蒸着膜を作製できる。

以上より、炭素膜が被覆されたルツボを簡便に製造することができる。また、本発明の一態様によって製造されたルツボを用いることで、当該ルツボに含まれる不純物が、形成される蒸着膜に混入することを抑制でき、性能及び信頼性が向上した発光素子を作製できる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様によって製造されたルツボを用いて蒸着することにより、作製できる発光素子の構成の一例について、図３を参照して説明する。

例えば、実施の形態１で説明したルツボ及び蒸着装置を用いると、以下に例示して説明する発光素子を作製できる。

本実施の形態で例示する発光素子は、第１の電極と第２の電極との間に、少なくとも発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）を備える。第１の電極又は第２の電極のいずれか一方は陽極、他方が陰極として機能する。ＥＬ層は第１の電極と第２の電極の間に設けられ、当該ＥＬ層の構成は第１の電極と第２の電極の材料に合わせて適宜選択すればよい。以下に発光素子の構成の一例を例示するが、発光素子の構成はこれらに限定されない。

〈発光素子の構成例１〉
発光素子の構成の一例を図３（Ａ）に示す。図３（Ａ）に示す発光素子は、陽極３０１と陰極３０２の間にＥＬ層が挟まれている。

陽極３０１と陰極３０２の間に、発光素子のしきい値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層に陽極３０１の側から正孔が注入され、陰極３０２の側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層において再結合し、ＥＬ層に含まれる発光物質が発光する。

本明細書においては、両端から注入された電子と正孔が再結合する領域を１つ有する層又は積層体を発光ユニットという。よって、当該発光素子の構成例１は発光ユニットを１つ備えるということができる。

発光ユニット３０３は、少なくとも発光物質を含む発光層を１つ以上備えていればよく、発光層以外の層と積層された構造であっても良い。発光層以外の層としては、例えば正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔輸送性に乏しい（ブロッキングする）物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、並びにバイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い）の物質等を含む層が挙げられる。

発光ユニット３０３の具体的な構成の一例を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）に示す発光ユニット３０３は、正孔注入層３１３、正孔輸送層３１４、発光層３１５、電子輸送層３１６、並びに電子注入層３１７が陽極３０１側からこの順に積層されている。

〈発光素子の構成例２〉
発光素子の構成の他の一例を図３（Ｃ）に示す。図３（Ｃ）に例示する発光素子は、陽極３０１と陰極３０２の間に発光ユニット３０３を含むＥＬ層が挟まれている。さらに、陰極３０２と発光ユニット３０３との間には中間層３０４が設けられている。なお、当該発光素子の構成例２の発光ユニット３０３には、上記した発光素子の構成例１が備える発光ユニットと同様の構成が適用可能であり、詳細については、発光素子の構成例１の記載を参酌できる。

中間層３０４は少なくとも電荷発生領域を含んで形成されていればよく、電荷発生領域以外の層と積層された構成であってもよい。例えば、第１の電荷発生領域３０４ｃ、電子リレー層３０４ｂ、及び電子注入バッファー３０４ａが陰極３０２側から順次積層された構造を適用することができる。

中間層３０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極３０１と陰極３０２の間に、発光素子のしきい値電圧より高い電圧を印加すると、第１の電荷発生領域３０４ｃにおいて、正孔と電子が発生し、正孔は陰極３０２へ移動し、電子は電子リレー層３０４ｂへ移動する。電子リレー層３０４ｂは電子輸送性が高く、第１の電荷発生領域３０４ｃで生じた電子を電子注入バッファー３０４ａに速やかに受け渡す。電子注入バッファー３０４ａは発光ユニット３０３に電子を注入する障壁を緩和し、発光ユニット３０３への電子注入効率を高める。従って、第１の電荷発生領域３０４ｃで発生した電子は、電子リレー層３０４ｂと電子注入バッファー３０４ａを経て、発光ユニット３０３のＬＵＭＯ準位に注入される。

また、電子リレー層３０４ｂは、第１の電荷発生領域３０４ｃを構成する物質と電子注入バッファー３０４ａを構成する物質が界面で反応し、互いの機能が損なわれてしまう等の相互作用を防ぐことができる。

当該発光素子の構成例２の陰極に用いることができる材料は、中間層が発生する正孔を受け取ればよく、仕事関数が比較的大きな材料を適用できる。それゆえ、当該発光素子の構成例２の陰極に用いることができる材料の選択の幅は、構成例１の陰極に用いることができる材料の選択の幅に比べて、広い。

〈発光素子の構成例３〉
発光素子の構成の他の一例を図３（Ｄ）に示す。図３（Ｄ）に例示する発光素子は、陽極３０１と陰極３０２の間に２つの発光ユニットが設けられたＥＬ層を備えている。さらに、第１の発光ユニット３０３ａと、第２の発光ユニット３０３ｂとの間には中間層３０４が設けられている。

なお、陽極と陰極の間に設ける発光ユニットの数は２つに限定されない。図３（Ｅ）に例示する発光素子は、発光ユニット３０３が複数積層された構造、所謂、タンデム型の発光素子の構成を備える。ただし、例えば陽極３０１と陰極３０２との間にｎ（ｎは２以上の自然数）層の発光ユニット３０３を設ける場合には、ｍ（ｍは自然数、１以上（ｎ−１）以下）番目の発光ユニットと、（ｍ＋１）番目の発光ユニットとの間に、それぞれ中間層３０４を設ける構成とする。

また、当該発光素子の構成例３の発光ユニット３０３には、上述の発光素子の構成例１と同様の構成を適用することが可能であり、また当該発光素子の構成例３の中間層３０４には、上述の発光素子の構成例２と同様の構成が適用可能である。よって、詳細については、発光素子の構成例１、又は発光素子の構成例２の記載を参酌できる。

発光ユニットの間に設けられた中間層３０４における電子と正孔の挙動について説明する。陽極３０１と陰極３０２の間に、発光素子のしきい値電圧より高い電圧を印加すると、中間層３０４において正孔と電子が発生し、正孔は陰極３０２側に設けられた発光ユニット３０３ｂへ移動し、電子は陽極側に設けられた発光ユニット３０３ａへ移動する。陰極側に設けられた発光ユニット３０３ｂに注入された正孔は、陰極側から注入された電子と再結合し、当該発光ユニット３０３ｂに含まれる発光物質が発光する。また、陽極側に設けられた発光ユニット３０３ａに注入された電子は、陽極側から注入された正孔と再結合し、当該発光ユニット３０３ａに含まれる発光物質が発光する。よって、中間層３０４において発生した正孔と電子は、それぞれ異なる発光ユニットにおいて発光に至る。

なお、発光ユニット同士を接して設けることで、両者の間に中間層と同じ構成が形成される場合は、発光ユニット同士を接して設けることができる。具体的には、発光ユニットの一方の面に電荷発生領域が形成されていると、当該電荷発生領域は中間層の第１の電荷発生領域として機能するため、発光ユニット同士を接して設けることができる。

発光素子の構成例１乃至構成例３は、互いに組み合わせて用いることができる。例えば、発光素子の構成例３の陰極３０２と発光ユニット３０３ｂとの間に中間層を設けることもできる。

また、発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、発光スペクトルの幅を拡げて、例えば白色発光を得ることもできる。白色発光を得る場合には、例えば、ＥＬ層を少なくとも２つ備える構成とし、それぞれの層を互いに補色の関係にある色を呈する光を発するように構成すればよい。具体的な補色の関係としては、例えば青色と黄色、あるいは青緑色と赤色等が挙げられる。

さらに、演色性の良い白色発光を得る場合には、発光スペクトルが可視光全域に拡がるものが好ましく、例えば、一つの発光素子が、青色を呈する光を発する層、緑色を呈する光を発する層、赤色を呈する光を発する層を備える構成とすればよい。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様によって製造されたルツボを用いて蒸着することにより、作製できる発光素子を適用した表示パネルの構成の一例について説明する。

〈表示パネルの構成〉
本実施の形態で例示する表示パネルの構成を図４に示す。図４（Ａ）は本実施の形態で例示する表示パネルの構造の上面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の切断線Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄにおける断面図であり、図４（Ｃ）は図４（Ａ）の切断線Ｅ−Ｆにおける断面図である。

本実施の形態で例示して説明する表示パネル４００は、第１の基板４１０上に表示部４０１を有し、そこには画素４０２が複数設けられている。また、画素４０２には複数（例えば３つ）の副画素が設けられている（図４（Ａ）参照）。また、第１の基板４１０上には表示部４０１と共に表示部４０１を駆動するソース側の駆動回路部４０３ｓ、及びゲート側の駆動回路部４０３ｇが設けられている。なお、駆動回路部を第１の基板４１０上ではなく、外部に形成することもできる。

表示パネル４００は外部入力端子を備え、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）４０９を介して、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、ＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本明細書における表示パネルには、表示パネル本体だけでなく、それにＦＰＣ又はＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。

シール材４０５は、第１の基板４１０と第２の基板４４０を貼り合わせ、その間に形成された空間４３１に表示部４０１が封止されている（図４（Ｂ）参照）。

表示パネル４００の断面を含む構造を図４（Ｂ）参照して説明する。表示パネル４００は、ソース側の駆動回路部４０３ｓと、画素４０２に含まれる副画素４０２Ｇと、引き回し配線４０８を備える。なお、本実施の形態で例示する表示パネル４００の表示部４０１は、図中に示す矢印の方向に光を射出して、画像を表示する。

ソース側の駆動回路部４０３ｓはｎチャネル型トランジスタ４１３と、ｐチャネル型トランジスタ４１４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路を含む。なお、駆動回路はこの構成に限定されず、種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路又はＮＭＯＳ回路で構成してもよい。

引き回し配線４０８は外部入力端子から入力される信号をソース側の駆動回路部４０３ｓ及びゲート側の駆動回路部４０３ｇに伝送する。

副画素４０２Ｇは、スイッチング用のトランジスタ４１１と電流制御用のトランジスタ４１２と発光モジュール４５０Ｇとを有する。なお、トランジスタ４１１等の上には、絶縁層４１６と隔壁４１８とが形成されている。発光モジュール４５０Ｇは、反射膜と半透過・半反射膜と、反射膜と半透過・半反射膜の間に発光素子４２０Ｇとを有し、発光素子４２０Ｇが発する光を射出する半反射膜の側にカラーフィルタ４４１Ｇが設けられている。本実施の形態で例示する発光モジュール４５０Ｇは、発光素子４２０Ｇの第１の電極４２１Ｇが反射膜を、第２の電極４２２が半透過・半反射膜を兼ねる構成となっている。なお、表示部４０１が画像を表示する方向は、発光素子４２０Ｇが発する光が取り出される方向により決定される。なお、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示した表示パネル４００の発光素子４２０Ｇは、上面射出（トップエミッションともいう。）型の発光素子ということができる。

また、カラーフィルタ４４１Ｇを囲むように遮光膜４４２が形成されている。遮光膜４４２は表示パネル４００が外光を反射する現象を防ぐ膜であり、表示部４０１が表示する画像のコントラストを高める効果を奏する。なお、カラーフィルタ４４１Ｇと遮光膜４４２は、第２の基板４４０に形成されている。

絶縁層４１６は、トランジスタ４１１等の構造に由来して生じる段差を平坦化、又は、トランジスタ４１１等への不純物の拡散を抑制するための、絶縁性の層であり、単一の層であっても複数の層の積層体であってもよい。隔壁４１８は開口部を有する絶縁性の層であり、発光素子４２０Ｇは隔壁４１８の開口部に形成される。

発光素子４２０Ｇは第１の電極４２１Ｇと、第２の電極４２２と、発光性の有機化合物を含む層４２３とを含む。

〈画素の構成〉
表示部４０１に設けられた画素４０２の構成について、図４（Ｃ）を参照して説明する。

本実施の形態で例示する画素４０２は副画素４０２Ｇを含み、副画素４０２Ｇは、反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｇ、半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２、発光性の有機化合物を含む層４２３ａ、発光性の有機化合物を含む層４２３ｂ並びに中間層４２４を備える発光素子４２０Ｇを備える。また、発光素子４２０Ｇと重なるように第２の電極４２２の側にカラーフィルタ４４１Ｇと、を具備する。

また、画素４０２は、青色を呈する光Ｂを射出する副画素４０２Ｂ、緑色を呈する光Ｇを射出する副画素４０２Ｇ、赤色を呈する光Ｒを射出する副画素４０２Ｒを有する。それぞれの副画素は、駆動用トランジスタと発光モジュールとを備える。発光モジュールは、それぞれ反射膜と半透過・半反射膜と、反射膜と半透過・半反射膜の間に発光素子とを備える。

反射膜と半透過・半反射膜を重ねて微小共振器を構成し、その間に発光素子を設けると、半透過・半反射膜から特定の波長の光を効率良く取り出せる。具体的には、取り出す光の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）になるように微小共振器の光学距離を設けると、光を取り出す効率を高められる。取り出す光の波長は、反射膜と半透過・半反射膜の間の距離に依存し、その距離は、その間に光学調整層を形成して調整できる。

光学調整層に用いることができる材料としては、可視光に対して透光性を有する導電膜の他、発光性の有機化合物を含む層を適用できる。例えば、電荷発生領域を用いて、その厚さを調整してもよい。又は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む領域を光学調整層に用いると、光学調整層が厚い構成であっても駆動電圧の上昇を抑制できるため好ましい。

発光素子の構成としては、反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｇと半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２の間に、発光性の有機化合物を含む層４２３ａ、発光性の有機化合物を含む層４２３ｂ並びに中間層４２４を備える発光素子４２０Ｇを備える。

なお、発光素子の構成例については、実施の形態２に記載した構成を適用できる。

本実施の形態で例示する発光モジュールは、それぞれの発光モジュールに設けられた発光素子の第２の電極４２２が、半透過・半反射膜を兼ねる構成となっている。具体的には、発光素子４２０Ｂと発光素子４２０Ｇと発光素子４２０Ｒとに共通して設けられた第２の電極４２２が、発光モジュール４５０Ｂと発光モジュール４５０Ｇと発光モジュール４５０Ｒの半透過・半反射膜を兼ねる。

また、それぞれの発光モジュールに電気的に独立して設けられた発光素子の第１の電極が反射膜を兼ねる構成となっている。具体的には、発光素子４２０Ｂに設けられた第１の電極４２１Ｂが発光モジュール４５０Ｂの反射膜を、発光素子４２０Ｇに設けられた第１の電極４２１Ｇが発光モジュール４５０Ｇの反射膜を、発光素子４２０Ｒに設けられた第１の電極４２１Ｒが発光モジュール４５０Ｒの反射膜を兼ねる。

発光モジュールの反射膜を兼ねる第１の電極は、反射膜上に光学調整層が積層された構成を有する。光学調整層は可視光に対する透光性を有する導電膜で形成され、反射膜は可視光に対する反射率が高く、導電性を有する金属膜が好ましい。

光学調整層の厚さは、発光モジュールから取り出す光の波長の長さに応じて調整する。

例えば、第１の発光モジュール４５０Ｂを、青色を呈する光を透過するカラーフィルタ４４１Ｂと、光学距離が４００ｎｍ以上５００ｎｍ未満のｉ／２倍（ｉは自然数）に調整された反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｂと半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２を備える構成とする。

また、第２の発光モジュール４５０Ｇを、緑色を呈する光を透過するカラーフィルタと、光学距離が５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満のｊ／２倍（ｊは自然数）に調整された反射膜と半透過・半反射膜を備える構成とする。

また、第３の発光モジュール４５０Ｒを、赤色を呈する光を透過するカラーフィルタと、光学距離が６００ｎｍ以上８００ｎｍ未満のｋ／２倍（ｋは自然数）に調整された反射膜と半透過・半反射膜を備える構成とする。

このような構成の発光モジュールは、反射膜と半透過・半反射膜の間で発光素子が発する光が干渉し合い、４００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の波長を有する光のうち特定の光が強め合い、さらにカラーフィルタが不要な光を吸収する。

なお、第１の発光モジュール４５０Ｂ、第２の発光モジュール４５０Ｇ及び第３の発光モジュール４５０Ｒは、いずれも発光性の有機化合物を含む層４２３ａ、発光性の有機化合物を含む層４２３ｂ並びに中間層４２４を含む。また、発光素子の一対の前記電極の一方が反射膜を兼ね、他方が半透過・半反射膜を兼ねている。

このような構成の発光モジュールは、発光性の有機化合物を含む層と同一の工程で形成できる。又は、反射膜及び半透過・半反射膜を一対の電極が兼ねる。

〈隔壁の構成〉
隔壁４１８は第１の電極４２１Ｂ、第１の電極４２１Ｇ及び第１の電極４２１Ｒの端部を覆って形成されている。

隔壁４１８の下端部には、曲率を有する曲面が形成されるようにする。隔壁４１８の材料としては、ポジ型やネガ型の感光性樹脂を用いることができる。

なお、隔壁に可視光を吸収する材料を適用すると、隣接する発光素子一方から他方へ光が漏れる現象（クロストーク現象ともいう。）を抑制する効果を奏する。

また、半透過・半反射膜を第１の基板４１０側に設けて、発光モジュールが発する光を第１の基板４１０側に取り出して、画像を表示する構成においては、隔壁に可視光を吸収する材料を適用すると、当該隔壁が、第１の基板４１０に設けた反射性の膜が反射する外光を吸収し、その反射を抑制できる。

〈封止構造〉
本実施の形態で例示する表示パネル４００は、第１の基板４１０、第２の基板４４０、及びシール材４０５で囲まれた空間４３１に、発光素子を封止する構造を備える。

空間４３１は、不活性気体（窒素やアルゴン等）で充填される場合の他、樹脂で充填される場合もある。また、不純物（代表的には水及び酸素の一方又は双方）の吸着材（例えば、乾燥剤など）を設けてもよい。

シール材４０５及び第２の基板４４０は、大気中の不純物（代表的には水及び／又は酸素）をできるだけ透過しない材料であることが望ましい。シール材４０５にはエポキシ系樹脂や、ガラスフリット等を用いることができる。

第２の基板４４０に用いることができる材料としては、ガラス基板や石英基板の他、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステル又はアクリル等からなるプラスチック基板や、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等をその例に挙げることができる。

〈変形例〉
本実施の形態の変形例を図５に示す。図５（Ａ）は図４（Ａ）の切断線Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄにおける断面図であり、図５（Ｂ）は図４（Ａ）の切断線Ｅ−Ｆにおける断面図である。

図５に示す表示パネルは、図４に示す表示パネルの変形例であり、図５に示す表示パネルとは画素の構成が異なる。具体的には、カラーフィルタが設けられていない点と、発光色が異なる副画素が、それぞれ異なる発光性の有機化合物を含む層を備える点が、異なる。表示部４０１に設けられた画素４０２の構成の変形例について、図５（Ｂ）を参照して説明する。

本実施の形態の変形例で例示する画素４０２は、青色を呈する光Ｂを射出する副画素４０２Ｂ、緑色を呈する光Ｇを射出する副画素４０２Ｇ、赤色を呈する光Ｒを射出する副画素４０２Ｒを有する。それぞれの副画素は、駆動用トランジスタと発光モジュールとを備える。発光モジュールは、それぞれ反射膜と半透過・半反射膜と、反射膜と半透過・半反射膜の間に発光素子とを備える。

副画素４０２Ｂは、反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｂ、半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２、青色を呈する光を含む光を発光する発光性の有機化合物を含む層４２３Ｂと、を備え、スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以下の青色の光を発するように、微小共振器の光学距離が調整されている。

副画素４０２Ｇは、反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｇ、半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２、緑色を呈する光を含む光を発光する発光性の有機化合物を含む層４２３Ｇと、を備え、スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以下の緑色の光を発するように、微小共振器の光学距離が調整されている。

副画素４０２Ｒは、反射膜を兼ねる第１の電極４２１Ｒ、半透過・半反射膜を兼ねる第２の電極４２２、赤色を呈する光を含む光を発光する発光性の有機化合物を含む層４２３Ｒと、を備え、スペクトルの半値幅が６０ｎｍ以下の緑色の光を発するように、微小共振器の光学距離が調整されている。

なお、それぞれの発光性の有機化合物を含む層に用いることができる材料は実施の形態２に記載した構成を適用できる。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様によって製造されたルツボを用いて蒸着することにより、作製できる発光素子を適用した表示パネルの構成の一例について説明する。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は図４（Ａ）の切断線Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄにおける断面図である。

図６（Ａ）又は図６（Ｂ）に例示する表示パネルは、その上面の構造が実施の形態３で例示した表示パネルのものと同じであるが、断面構造が実施の形態３で例示した表示パネルのものとは異なる。なお、実施の形態３で説明した構成と同じ構成を有する部分には同じ符号を適用して、実施の形態３の説明を援用する。

〈表示パネルの構成例１〉
図６（Ａ）に例示する表示パネルは、副画素４０２Ｇを含む表示部と、ソース側の駆動回路部４０３ｓとが、第１の基板４１０上に設けられている。副画素４０２Ｇにはトランジスタ４７１が設けられ、ソース側の駆動回路部４０３ｓにはトランジスタ４７２が設けられており、いずれもボトムゲート型のトランジスタである。

なお、トランジスタのチャネルが形成される領域の半導体に重ねて、第２のゲート電極（バックゲートともいう。）を設けてもよい。第２のゲート電極が設けられたトランジスタの特性（例えば、しきい値電圧）は、第２のゲート電極に印加する電位により、制御できる。

また、隔壁４１８上に一対のスペーサ４４５が設けられ、第１の基板４１０と第２の基板４４０の間隔が制御されている。第１の基板４１０と第２の基板４４０の間でおきる光学的な干渉現象に由来する模様（ニュートンリングともいう。）が観察されて、外観が損なわれる不具合を防止できる。また、隣接する副画素からの光漏れを防ぐように設けて、光学的なクロストーク現象を抑制することができる。

本実施の形態で例示して説明するトランジスタのチャネルが形成される領域に好適に用いることができる半導体の一例について、以下に説明する。

〈表示パネルの構成例２〉
図６（Ｂ）に例示する表示パネルには、ボトムゲート型のトランジスタが適用されている。また、表示部の画素に設けられた発光モジュールは、第１の基板４１０側に光を発する構成となっている。

具体的には、発光モジュール４５０Ｇが備える発光素子４２０Ｇの第１の電極４２１Ｇが半透過・半反射膜を兼ね、第２の電極４２２が反射膜を兼ねる構成となっている。その結果、発光素子４２０Ｇが発する光は、第１の電極４２１Ｇと第１の基板４１０の間に設けられたカラーフィルタ４２８Ｇを介して、第１の基板４１０から取り出される。言い換えると、発光モジュール４５０Ｇの発光素子４２０Ｇは、下面射出（ボトムエミッションともいう。）型の発光素子ということができる。

また、カラーフィルタ４２８Ｇは、トランジスタ４８１が設けられた第１の基板４１０上に形成される。なお、遮光膜４４２がカラーフィルタ４２８Ｇを囲むように形成されている。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３及び実施の形態４で説明した表示パネルに適用されているトランジスタについて説明する。

表示パネル４００において、ソース側の駆動回路部４０３ｓ、及びゲート側の駆動回路部４０３ｇ並びに副画素にはさまざまな構造のトランジスタを適用できる。

図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）、並びに図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に例示した表示パネル４００には、トップゲート型のトランジスタが適用されている。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に例示した表示パネル４００には、ボトムゲート型のトランジスタが適用されている。

また、これらのトランジスタのチャネルが形成される領域（半導体層）には、さまざまな半導体を用いることができる。具体的には、アモルファスシリコン、ポリシリコン、単結晶シリコンの他、酸化物半導体などを用いることができる。

例えば、表示パネル４００に含まれるトランジスタの半導体層に酸化物半導体を用いることで下記の利点を得ることができる。酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０ｅＶ以上と大きく、酸化物半導体を適切な条件で加工し、そのキャリア密度を十分に低減して得られた酸化物半導体層が適用されたトランジスタにおいては、オフ状態でのソースとドレイン間のリーク電流（オフ電流）を、従来のシリコンを用いたトランジスタと比較して極めて低いものとすることができることから、表示パネル４００の消費電力を低減することができる。

適用可能な酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（例えば、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ））から選ばれた一種、又は複数種が含まれていることが好ましい。

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、二元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、三元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｚｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｃ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。

ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一の金属元素又は複数の金属元素、若しくは上記のスタビライザーとしての元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ_２ＳｎＯ_５（ＺｎＯ）_ｎ（ｎ＞０、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３の原子数比のＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

酸化物半導体層は単結晶でも、非単結晶でもよい。後者の場合、アモルファスでも、多結晶でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファスでもよい。

好ましくは、酸化物半導体膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜とする。

以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、完全な単結晶ではなく、完全な非晶質でもない。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、非晶質相に結晶部を有する結晶−非晶質混相構造の酸化物半導体膜である。なお、当該結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさであることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる非晶質部と結晶部との境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には粒界（グレインバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃い、かつａｂ面に垂直な方向から見て三角形状又は六角形状の原子配列を有し、ｃ軸に垂直な方向から見て金属原子が層状又は金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部間で、それぞれａ軸及びｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂直と記載する場合、８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部が非晶質化することもある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状（被形成面の断面形状又は表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くことがある。なお、結晶部のｃ軸の方向は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向となる。結晶部は、成膜することにより、又は成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される。

酸化物半導体膜として、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を適用する場合、当該ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を形成する方法としては、三つ挙げられる。

一つめは、成膜温度を２００℃以上４５０℃以下として酸化物半導体膜の成膜を行うことで、酸化物半導体膜に含まれる結晶部のｃ軸が、被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。

二つめは、酸化物半導体膜を薄い膜厚で成膜した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を行うことで、酸化物半導体膜に含まれる結晶部のｃ軸が、被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。

三つめは、一層目の酸化物半導体膜を薄く成膜した後、２００℃以上７００℃以下の熱処理を行い、さらに二層目の酸化物半導体膜の成膜を行うことで、酸化物半導体膜に含まれる結晶部のｃ軸が、被形成面の法線ベクトル又は表面の法線ベクトルに平行な方向に揃った結晶部を形成する方法である。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動を低減することが可能である。よって、当該トランジスタは信頼性が高い。

以上がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の説明である。

酸化物半導体膜の形成後において、脱水化処理（脱水素化処理）を行い酸化物半導体膜から、水素、又は水分を除去して不純物が極力含まれないように高純度化し、脱水化処理（脱水素化処理）によって同時に減少してしまった酸素を酸化物半導体に加える、又は過剰な酸素を供給し酸化物半導体膜の酸素欠損を補填することが好ましい。また、本明細書等において、酸化物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化処理、又は過酸素化処理と記す場合がある。

このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理（脱水素化処理）により、水素又は水分が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、ｉ型（真性）化又はｉ型に限りなく近い酸化物半導体膜とすることができる。このような酸化物半導体膜中には、ドナーに由来するキャリアが極めて少なく（ゼロに近く）、キャリア濃度は１×１０^１４／ｃｍ^３未満、好ましくは１×１０^１２／ｃｍ^３未満、さらに好ましくは１×１０^１１／ｃｍ^３未満、より好ましくは１．４５×１０^１０／ｃｍ^３未満となる。

またこのように、水素濃度が十分に低減されて高純度化され、十分な酸素の供給により酸素欠損に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物半導体層を備えるトランジスタは、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ）あたりの値）は、１００ｚＡ／μｍ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０^−２１Ａ）以下、望ましくは、１０ｚＡ／μｍ以下となる。また、８５℃では、１００ｚＡ／μｍ（１×１０^−１９Ａ／μｍ）以下、望ましくは１０ｚＡ／μｍ（１×１０^−２０Ａ／μｍ）以下となる。このように、ｉ型（真性）化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体層を用いることで、極めて優れたオフ電流特性のトランジスタを得ることができる。

また、表示パネル４００に含まれるトランジスタのチャネルが形成される領域（半導体層）に、単結晶半導体をチャネル形成領域に用いると、トランジスタサイズを微細化することが可能となるため、表示部において画素をさらに高精細化することができる。

半導体層を構成する単結晶半導体としては、代表的には、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板など、第１４族元素でなる単結晶半導体基板、化合物半導体基板（ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等）などの半導体基板を用いることができる。好適には、絶縁表面上に単結晶半導体層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いることができる。

ＳＯＩ基板の作製方法としては、鏡面研磨ウェハーに酸素イオンを注入した後、高温加熱することにより、表面から一定の深さに酸化層を形成させるとともに、表面層に生じた欠陥を消滅させて作る方法、水素イオン照射により形成された微小ボイドの熱処理による成長を利用して半導体基板を劈開する方法や、絶縁表面上に結晶成長により単結晶半導体層を形成する方法等を用いることができる。

本実施の形態では、単結晶半導体基板の一つの面からイオンを添加して、単結晶半導体基板の一つの面から一定の深さに脆弱化層を形成し、単結晶半導体基板の一つの面上、又は第１の基板４１０上のどちらか一方に絶縁層を形成する。単結晶半導体基板と第１の基板４１０を、絶縁層を挟んで重ね合わせた状態で、脆弱化層に亀裂を生じさせ、単結晶半導体基板を脆弱化層で分離する熱処理を行い、単結晶半導体基板より半導体層として単結晶半導体層を第１の基板４１０上に形成する。なお、第１の基板４１０としては、ガラス基板を用いることができる。

また、半導体基板に絶縁分離領域を形成し、絶縁分離された半導体領域を用いて、スイッチング用のトランジスタと電流制御用のトランジスタとを形成してもよい。

単結晶半導体をチャネル形成領域として用いることで、結晶粒界における結合の欠陥に起因する、トランジスタのしきい値電圧等の電気的特性のばらつきを軽減できるため、本発明の一態様のパネルは、各画素にしきい値電圧補償用の回路を配置しなくても正常に発光素子を動作させることができる。したがって、一画素における回路要素を削減することが可能となるため、レイアウトの自由度が向上する。よって、表示パネルの高精細化を図ることができる。例えば、マトリクス状に配置された複数の画素を一インチあたり３００以上含む（水平解像度が３００ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）以上である。）、さらに好ましくは４００以上含む（水平解像度が４００ｐｐｉ以上である。）構成とすることが可能となる。

さらに、単結晶半導体をチャネル形成領域として用いたトランジスタは、高い電流駆動能力を維持したまま、微細化が可能である。当該微細なトランジスタを用いることで表示に寄与しない回路部の面積を縮小することができるため、表示部においては表示面積が拡大し、かつ表示パネルの狭額縁化が達成できる。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

１００ ルツボ
１０１ 蒸着材料収容部
１０３ 放出口
１０５ 上蓋
１０７ 炭素膜
２００ 蒸着装置
２０１ ロードロック室
２０３ 搬送室
２０５ 処理室
２０７ ゲート
２０９ ゲート
２１１ 搬送機構
２１３ 開閉扉
３０１ 陽極
３０２ 陰極
３０３ 発光ユニット
３０３ａ 発光ユニット
３０３ｂ 発光ユニット
３０４ 中間層
３０４ａ 電子注入バッファー
３０４ｂ 電子リレー層
３０４ｃ 電荷発生領域
３１３ 正孔注入層
３１４ 正孔輸送層
３１５ 発光層
３１６ 電子輸送層
３１７ 電子注入層
４００ 表示パネル
４０１ 表示部
４０２ 画素
４０２Ｂ 副画素
４０２Ｇ 副画素
４０２Ｒ 副画素
４０３ｇ 駆動回路部
４０３ｓ 駆動回路部
４０５ シール材
４０８ 配線
４１０ 第１の基板
４１１ トランジスタ
４１２ トランジスタ
４１３ ｎチャネル型トランジスタ
４１４ ｐチャネル型トランジスタ
４１６ 絶縁層
４１８ 隔壁
４２０Ｂ 発光素子
４２０Ｇ 発光素子
４２０Ｒ 発光素子
４２１Ｂ 第１の電極
４２１Ｇ 第１の電極
４２１Ｒ 第１の電極
４２２ 第２の電極
４２３ 発光性の有機化合物を含む層
４２３ａ 発光性の有機化合物を含む層
４２３ｂ 発光性の有機化合物を含む層
４２３Ｂ 発光性の有機化合物を含む層
４２３Ｇ 発光性の有機化合物を含む層
４２３Ｒ 発光性の有機化合物を含む層
４２４ 中間層
４２８Ｇ カラーフィルタ
４３１ 空間
４４０ 第２の基板
４４１Ｂ カラーフィルタ
４４１Ｇ カラーフィルタ
４４２ 遮光膜
４４５ スペーサ
４５０Ｂ 発光モジュール
４５０Ｇ 発光モジュール
４５０Ｒ 発光モジュール
４７１ トランジスタ
４７２ トランジスタ
４８１ トランジスタ

Claims (7)

1. 減圧下で蒸着用ルツボを加熱して、
   加熱された前記蒸着用ルツボの内壁表面で有機化合物を反応させ、
   前記反応によって前記蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を生成させて、前記蒸着用ルツボの内壁表面に炭素を含む膜を形成することを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
2. 請求項１において、
   前記減圧下として、前記有機化合物が昇華する温度と、前記有機化合物が熱分解する温度とが共存する圧力にすることを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記蒸着用ルツボとして、酸素濃度が０．１重量％以上であるルツボを用いることを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記有機化合物を前記蒸着用ルツボの内壁表面全体に付着させておくことを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記有機化合物が分散した溶媒、又は前記有機化合物が溶解した溶液で、前記蒸着用ルツボの内壁表面全体を濡らして、前記有機化合物を前記蒸着用ルツボの内壁表面全体に付着させておくことを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
   前記有機化合物として、分子量が２００以上１５００以下であり、芳香族環を有する有機化合物を用いることを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
   前記炭素を含む膜として、非晶質な膜を形成することを特徴とする、蒸着用ルツボの製造方法。

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