JP5395478B2 - 製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は基板上に成膜可能な材料の成膜に用いられる成膜装置および該成膜装置を備えた製造装置に関する。また、その成膜装置を用いて成膜する成膜方法に関する。また、その成膜装置を用いて成膜した有機化合物を含む層を発光層とする発光装置、およびその作製方法に関する。
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイや次世代の照明への応用が検討されている。
発光素子の発光機構は、一対の電極間に有機化合物を含む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いわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
また、有機化合物を含む層は「正孔輸送層、発光層電子輸送層」に代表される積層構造を有している。また、ＥＬ層を形成するＥＬ材料は低分子系（モノマー系）材料と高分子系（ポリマー系）材料に大別され、低分子系材料は、蒸着装置を用いて成膜される。
また、気流により蒸着材料の粉末を供給する方式、蒸着材料を溶媒中に溶解、又は分散している原料液をエアロゾル化して供給する方式、粉体状の蒸着材料を機械的機構により供給する方式などを用いて蒸着材料を供給する技術が特許文献１に開示されている。
また、キャリアガスとともに粉体状の蒸着材料を間欠的に放出する材料供給部と、材料供給部と連結する蒸着源と、蒸着源を移動する機構を備えた製造装置が特許文献１に開示されている。
従来の蒸着装置に用いられるルツボの大きさには制約がある。多数の基板に対して連続して成膜する場合、ルツボに十分な量が充填できず、補充するために成膜作業を中断して補充作業、或いはルツボ交換作業を行う問題がある。また、大きいサイズのルツボを用いて、大量の材料を充填する場合、大量の材料を一度に加熱するため基板への蒸着が開始できるまでに要する時間が長くなり、開始できるまでに蒸発する材料は無駄になってしまうので、材料の収率が低下し、スループットの低下してしまう問題があった。
本発明の一態様は、従来技術に比べ材料使用効率が高く、また、多数の基板に対して連続して成膜することができ、スループットの高い製造装置を提供することを課題とする。
予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる成膜装置とする。
ノズルから有機材料を供給するため、窒素やＡｒやＨｅなどのキャリアガスを用いて気流により有機材料を供給する。勿論、キャリアガスを用いる場合、予め加熱されているガスを供給管に流す。加熱されたキャリアガスまたは供給管の外側に設けられたヒーターなどによってノズルから供給させる粉末状の有機材料は、予備加熱される。
有機材料を予備加熱することによって、基板への蒸着が開始できるまでに要する時間を短縮することができる。
また、ノズルからは蒸着させる有機材料の量を連続的または間欠的に容器に供給する。なお、有機材料の供給が連続的とは、経過時間に対して一定量の材料が有機供給されることを指し、有機材料の供給が間欠的とはある一定の経過時間毎に一定量の有機材料が一時的に供給されることを指す。
また、容器は、熱容量の小さい物質を用い、例えば熱容量の小さい物質からなるルツボや皿を用いる。容器を取り囲むように、容器を加熱するヒーターが配置され、ヒーターに供給される電力によって容器の温度が制御される。容器は熱容量が小さいため、ヒーターに供給される電力によって精密に温度を制御することができる。
また、ノズルから供給される有機材料の量、具体的には流量によっても容器の温度が変動する恐れがあるため、ノズルから供給させる有機材料を含むガスの流量と容器を加熱するヒーターに供給する電力の両方を調節する制御部を備える製造装置とする。例えば、制御部によってノズルから供給される有機材料の量を多くし、その有機材料の供給に起因して容器の温度が変動する供給量に制御する場合には、制御部によって容器を加熱するヒーターを一時的に高い温度に設定して、急速に有機材料を加熱し、基板への蒸着が開始できるまでに要する時間を短縮することができる。
また、制御部によってノズルから供給される有機材料の量を少なくし、容器の温度が変動しない程度の供給量に制御する場合には、制御部によってその供給量を保ったまま連続的にノズルから供給し、制御部によって容器を加熱するヒーターへの電力を一定にして容器を加熱するヒーターへの電力を低減できる。容器に供給される材料が少量であればあるほど、必要な熱エネルギーは少なくすることができるため、容器を加熱するヒーターへの電力を低減できる。
容器に熱容量に小さい物質を用いることによって基板への蒸着が開始できるまでに要する時間を短縮することができる。
本明細書で開示する本発明の一態様は、成膜室と、該成膜室内に基板保持手段と、該基板保持手段に保持される基板と重なる位置に配置される熱容量の小さい容器と、該容器を加熱するヒーターと、容器内に有機材料を含むガスを導入するノズルと、ノズルから供給させる有機材料を含むガスの流量と容器を加熱するヒーターに供給する電力を調節する制御部を有し、成膜室は、成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、容器を加熱するヒーターは、容器を取り囲み配置された製造装置である。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
上記構成において、有機材料を含むガスは、ノズルから供給される前に予備加熱する手段を有する。予備加熱する手段は、電熱線からなる細管ヒーターなどを用いる。上記構成の予備加熱する手段により加熱される温度は、有機材料の昇華温度未満に加熱された温度である。
また、上記構成において、制御部は、容器を加熱するヒーターにより容器が加熱された状態でノズルから有機材料を含むガスを供給させ、制御部により加熱が制御された容器の熱によりノズルから供給させた有機材料を含むガスは加熱されて有機材料の昇華温度を超え、有機材料を含むガスに含まれる有機材料が基板に向けて飛散し、基板に有機材料を含む膜が成膜される。なお、制御部は、少なくともコンピュータを有し、さらに熱電対などの温度センサや、流量を制御するバルブや流量計などと接続させてノズルから供給させる有機材料を含むガスの流量と容器を加熱するヒーターに供給する電力を調節する。
また、ノズルに限定されず、容器と連結する供給管から容器内に有機材料を含むガスを導入する装置構成としてもよく、他の本発明の一態様は、成膜室と、該成膜室内に基板保持手段と、該基板保持手段に保持される基板と重なる位置に配置される熱容量の小さい容器と、該容器を加熱するヒーターと、容器と連結し、且つ、容器内に有機材料を含むガスを導入する供給管と、供給管から供給させる有機材料を含むガスの流量と容器を加熱するヒーターに供給する電力を調節する制御部を有し、成膜室は、該成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、容器を加熱するヒーターは、容器を取り囲み配置された製造装置である。
上記構成において、有機材料を含むガスは、供給管の口から供給される前に予備加熱する手段を有する。予備加熱する手段は、電熱線からなる細管ヒーターなどを用いる。例えば、供給管の周りを巻き付けるように電熱線からなる細管ヒーターを設ける。上記構成の予備加熱する手段により加熱される温度は、有機材料の昇華温度未満に加熱された温度である。
上記構成において、制御部は、容器を加熱するヒーターにより容器が加熱された状態で供給管から有機材料を含むガスを供給させ、制御部により加熱が制御された容器の熱により供給管から供給させた有機材料を含むガスは加熱され、有機材料を含むガスに含まれる有機材料が基板に向けて飛散し、基板に有機材料を含む膜が成膜される。なお、制御部は、少なくともコンピュータを有し、さらに熱電対などの温度センサや、流量を制御するバルブや流量計などと接続させて供給管の口から供給させる有機材料を含むガスの流量と容器を加熱するヒーターに供給する電力を調節する。
また、上記各構成において、有機材料を含むガスは、有機材料の粒子（具体的には有機化合物の粉末）と、キャリアガス（窒素、アルゴン、ヘリウムなど）の混合ガスである。
基板保持手段は、基板を固定するチャック（静電チャックなど）や、ロボットアーム（リフトアームやハンドリングアーム）などを用いる。
また、容器を加熱するヒーターは、シーズヒーター、ランプヒーター、電熱線からなる細管ヒーターなどを用いる。
また、他の本発明の一態様は、成膜室と、該成膜室内に基板保持手段と、該基板保持手段に保持される基板と重なる位置に配置される熱容量の小さい容器と、該容器を加熱するヒーターと、容器内に加熱されたガスを導入するノズルとを有し、成膜室は、該成膜室内を真空にする真空排気処理室と連結され、容器を加熱するヒーターは、容器を取り囲み配置され、容器内に配置された有機材料は、容器を加熱するヒーターにより容器が加熱された状態でノズルから供給された加熱ガスによりさらに加熱され、有機材料が基板に向けて飛散し、基板に有機材料を含む膜が成膜される製造装置である。
上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。
また、上記構成においては、ノズルから供給された加熱ガスの温度及び流量を制御する制御部を有する。上記構成においては、容器を加熱するヒーターが有機材料の予備加熱を行い、容器を加熱するヒーターにより有機材料が加熱される温度は、有機材料の昇華温度未満に加熱する。そして、ノズルから有機材料に向けて加熱ガスを導入することにより、有機材料の昇華温度以上に加熱する。なお、ノズルから供給された加熱ガスは、容器の温度（ＴＣ）よりも高い温度とし、容器内の有機材料を有機材料の昇華温度以上に加熱する。
また、上記構成においては、有機材料を容器内に供給する方式は気流により供給する方式に限定されず、有機材料をロッド状、ワイヤ状、可撓性フィルムに付着した状態、粉末状の有機材料を機械的機構（供給管内に設けられたスクリューを回転する機構など）により供給する方式などを用いることができる。また、加熱ガスを供給するノズルとは、別に、気流により有機材料を容器内に供給するノズルを設けてもよい。
また、成膜室内を真空にする真空排気処理室は、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプが備えられている。これにより成膜室の到達真空度を１０−５〜１０−６Ｐａにすることが可能であり、さらにポンプ側および排気系からの不純物の逆拡散を制御することができる。なお、有機材料の蒸着が開始される真空度は、１０−４Ｐａであるため、少なくとも１０−４Ｐａよりも真空になるように真空排気を行う。
また、成膜室の内部壁面（真空チャンバー内壁とも呼ぶ）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）等を用いる。これにより、成膜室内部の真空度を１０−５〜１０−６Ｐａに維持することができる。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を内部部材に用いる。なお、これらは、中心線平均粗さが３ｎｍ以下となる表面平滑性を有するものが好ましい。有機発光素子に用いる有機化合物などの有機材料は、酸素や水等の不純物が膜中に混入すると素子の特性低下や特性劣化を引き起こすため、成膜室の内部壁面に鏡面化させることは有効である。同様に成膜室の内部に配置する部材（基板保持手段、防着板、シャッターなど）に用いる材料も同様の材料とし、酸素や水等の不純物の吸着性を小さくすることが好ましい。
また、成膜室に基板を導入した後、基板への蒸着が開始できるまで意図しない蒸着を防止するため、成膜室には、成膜室内を区切り、且つ、基板への蒸着を遮蔽するシャッターを設けてもよい。この基板への蒸着を遮蔽するシャッターは、基板への蒸着が開始できた段階で開き、基板への蒸着が終了した段階で閉じる。また、遮蔽するシャッターは、容器と基板との間に設けられ、基板と重なる位置、且つ、容器と重なる位置に設けられる。
また、基板保持手段に保持される基板は、熱容量の小さい容器と重なる位置に配置される。また、基板と容器の間の空間を囲むように成膜室内壁への付着防止手段を設けてもよい。例えば、付着防止手段として防着板が好ましく、防着板の周囲に細管ヒーターを設け、防着板全体を加熱し、防着板の温度（ＴＢ）を基板の温度（ＴＳ）より１０℃以上と設定することで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、防着板をある温度（有機化合物の昇華温度）以上に加熱することにより、付着した有機化合物を気化させて成膜室のクリーニングを行うこともできる。また、成膜の際、基板の温度（ＴＳ）は、防着板の温度（ＴＢ）よりも低く設定し、防着板の温度（ＴＢ）は、容器の温度（ＴＣ）よりも低く設定する。
また、防着板に付いた材料は、後で回収し、再利用することが好ましい。
上記成膜を行う基板の上面形状は特に限定されず、矩形、円形などの外周縁を有する基板を用いることができ、さらにその基板の中央に穴を有した上面形状、具体的には外径（直径）が１２ｃｍ、且つ内径が１．５ｃｍのリング状の基板を用いてもよい。例えば、外径（直径）が１２ｃｍ、且つ内径が１．５ｃｍのリング状の基板はＣＤと同じサイズ及び同じ材質であるポリカーボネイトからなる基板を用いると製造コストを低減できるため好ましい。
また、容器の温度を精密に制御するため、ヒーターに加えて制御部により制御可能な冷却機構を備えてもよい。冷却機構としては、ペルチェ素子や、容器の周辺に細管を設け、細管に冷却水を導入して容器の冷却を行うように構成してもよい。冷却機構を設けることにより、より精密な温度制御が可能となる。例えば、ヒーターによる急速な加熱により容器が所望の温度を超えすぎてしまうことを防ぎ、冷却機構によって容器の温度を一定に制御することができる。熱容量の小さい容器を用いているため、ヒーターと冷却機構の両方を制御した容器の温度を有機材料の温度にすばやく反映することができる。
なお、本明細書で開示した製造装置（即ち、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管から加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料を蒸発させ、容器と重なる位置に配置された基板に成膜を行う製造装置）は、ＥＬ材料で代表される有機化合物のみならず、蒸着に用いる金属材料等のその他の材料の成膜にも用いることができる。
また、少なくとも上述した製造装置を成膜室の一つとして複数の成膜室を一つの大きな真空室内に有する製造装置とすることができ、その製造装置は、ロード室、該ロード室に連結された真空室、該真空室内に複数の成膜室を有し、複数の成膜室の少なくとも一つが、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる製造装置とする。
また、少なくとも上述した製造装置を成膜室の一つとして有するマルチチャンバー方式の製造装置とすることができ、その製造装置は、ロード室、該ロード室に連結された搬送室、及び該搬送室に連結された複数の成膜室を有し、複数の成膜室の少なくとも一つが、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる成膜装置とする。
また、少なくとも上述した製造装置を成膜室の一つとして有するインライン方式の製造装置とすることができ、その製造装置は、ロード室、アライメント室、複数の成膜室が、直列方向に連結された製造装置であって、複数の成膜室の少なくとも一つが、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる成膜装置とする。
また、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる成膜装置を用いて、陽極上に有機化合物を含む層を形成し、該有機化合物を含む層上に陰極を形成することで発光素子を形成することができる。
また、予備加熱された有機材料を供給管を通して成膜室に導入し、さらに供給管の先端に設けられたノズルから加熱された容器に導入し、容器の加熱温度によって有機材料が蒸発し、容器と重なる位置に配置された基板に成膜が行われる成膜装置を用いて、基板上に白色発光素子を形成して照明装置や、基板上に複数種類の発光色の発光素子を形成して表示ディスプレイなどの発光装置を製造することもできる。なお、照明装置は、特にエレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：以下、ＥＬと略す）が得られる発光物質を含む層を有する発光素子を用いた照明装置である。
多数の基板に対して連続して成膜することができ、スループットの高い製造装置を提供することができる。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態およ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。また、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。
（実施の形態１）
本実施の形態では、製造装置の一例について説明する。図１は、概略構成図の断面である。
本実施の形態では、製造装置の一例について説明する。図１は、概略構成図の断面である。
成膜室１１には、真空排気手段と、不活性ガス導入手段とが設けられている。真空排気手段としては、磁気浮上型のターボ分子ポンプ、クライオポンプ、またはドライポンプを用いる。真空排気手段により成膜室１１の到達真空度を１０−５〜１０−６Ｐａにすることが可能である。また、成膜室１１内部に不純物が導入されるのを防ぐため、導入するガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。成膜室１１内部に導入されるこれらのガスは、装置内に導入される前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておく必要がある。これにより、ガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、装置内部にこれらの不純物が導入されるのを防ぐことができる。
また、成膜室１１には、基板１０を固定する基板保持手段１２が設けられている。基板保持手段１２は、静電チャックなどで基板を固定し、また、基板保持手段１２には、一部に透明窓部が設けられており、基板保持手段１２上方の透明窓部と重なる位置に設けられた撮像手段（ＣＣＤカメラ等）によって基板１０の位置確認を可能としている。なお、基板１０の位置確認が必要でない場合には、特に透明窓部及び撮像手段は設けなくともよい。
また、基板保持手段１２には、成膜の均一性を高めるために基板回転制御部１３が設けられている。成膜時に基板１０を回転させることで膜厚均一性の向上を図ることができる。また、基板回転制御部１３は、成膜前後に基板の搬送を行える機構としてもよく、その場合は基板移動制御部とも呼べる。例えば、成膜前に他の処理室から真空を維持したまま基板を成膜室１１に導入してもよいし、成膜後に成膜室１１から他の処理室に真空を維持したまま基板を搬出してもよい。
また、成膜時に有機材料、代表的には有機化合物（ＥＬ材料）が成膜室１１の内壁に付着することを防止するための防着板１５が設けられている。この防着板１５を設けることにより、基板上に成膜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、防着板１５の周囲には、電熱線などの細管ヒーター１４が接して設けられており、細管ヒーター１４により、防着板１５全体を加熱することができる。成膜の際、防着板１５の温度（ＴＢ）は、基板の温度（ＴＳ）よりも１０℃以上高く制御することが好ましい。
また、基板１０の下方に重なるように容器２０及び容器を加熱するヒーター１９を設ける。容器２０は、熱容量の小さい物質を用い、高温、高圧、減圧に耐えうるものとする。また、容器内部には、供給管の先端に設けられたノズル１８から材料混合ガス１６が供給される。材料混合ガス１６は、ボンベやバルブや流量計などを経て供給される。
材料混合ガス１６は、少なくとも有機材料（ＥＬ材料）の粉末と、キャリアガスとを含む混合ガスであり、ノズル１８から容器内部に供給される際には、予備加熱しておくことが好ましい。有機材料を予備加熱することによって、基板への蒸着が開始できるまでに要する時間を短縮することができる。予備加熱する方法としては、ヒーターで加熱されたキャリアガスと有機材料の粉末を混合して材料混合ガス１６を予備加熱する方法、または供給管の外側に設けられたヒーターなどによって材料混合ガス１６を予備加熱する方法がある。
また、材料混合ガス１６に不純物が導入されるのを防ぐため、キャリアガスとしては、窒素や希ガス等の不活性ガスを用いる。キャリアガスは、成膜室１１内に供給される前、または有機材料と混合する前にガス精製機により高純度化されたものを用いる。従って、ガスが高純度化された後に成膜装置に導入されるようにガス精製機を備えておくことが好ましい。これにより、キャリアガス中に含まれる酸素や水、その他の不純物を予め除去することができるため、供給管内部及びノズル内部にこれらの不純物が付着されるのを防ぐことができる。
また、材料混合ガス１６の流量は、バルブの開閉や、流量計やボンベの圧力などを用いて制御することができ、制御部２１によって材料混合ガス１６の流量とヒーター１９の温度の両方を制御する。なお、図１ではバルブの開閉を制御部２１によって制御することによって材料混合ガス１６の流量を調節する例を示している。ただし、制御部２１によって材料混合ガス１６の流量を調節する方法は、図１に示す構成に限定されない。
容器２０は熱容量の小さい物質（タングステン、モリブデンなど）からなるルツボや皿を用い、制御部２１によって制御されたヒーター１９の温度によって容器に供給される有機材料の温度と、材料混合ガス１６の流量との両方を調整して、安定な有機材料の蒸着を行うことができる。なお、ルツボとは、開口部を有する筒状容器を指す。
また、ヒーター１９と基板１０との間には、図１中に点線で示したシャッターまたはゲートが設けられている。シャッターは、気化した有機材料の蒸着を制御するため、蒸着源からの昇華速度が安定するまでの間、基板１０を覆っておくためのシャッターである。なお、図１ではシャッター軸１７を回転することでシャッターの開閉を行う例を示している。ただし、シャッターを開閉する方法は、図１に示す構成に限定されない。
また、図１では、フェイスダウン方式で基板１０をセットする例を示している。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。
また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、及び図２（Ｃ）は、基板１０への蒸着前から蒸着後の手順及び２枚目の基板の蒸着を開始する手順を示すタイミングチャートである。図２（Ａ）は縦軸がヒーターの電源電力、横軸が時間を示している。図２（Ｂ）は、縦軸が容器の温度、横軸が時間を示している。また、図２（Ｃ）は、成膜室１１への基板の導入タイミング及び他の処理室（搬送室も含む）への基板の搬出タイミングを示している図である。
以下に、図１及び図２を参照しながら有機薄膜を形成する手順について説明する。図２の説明は反応室に基板を搬入する前の段階から示されており、その後に行われる各処理が時系列的に示されている。
まず、成膜室１１内への基板の導入前の成膜室１１内の圧力を１×１０−４Ｐａよりも低くする真空排気を行う。ただし、大気圧から真空排気することに限定されず、常時ある程度の真空度に成膜室である真空チャンバーを保っておくことが、量産を行う上好ましい、または短時間で到達真空度を下げる上で好ましい。
次いで、ヒーター１９の電源をオンにして第１の電力Ｐ１に設定し、ヒーター１９の熱で容器２０（ルツボ）を加熱し、容器の温度を第１の温度Ｔ１とする。この第１の温度Ｔ１とする時間を短縮するために一時的に高い第１の電力Ｐ１にヒーター１９の電源を設定している。
容器２０の温度を第１の温度Ｔ１とした後、ヒーター１９の電源を第１の電力Ｐ１よりも低い第２の電力Ｐ２に設定し、加熱を続ける。この時点がスタンバイ状態の時点７０を示している。
次いで、ノズル１８から材料混合ガス１６を容器２０内に導入する。導入すると容器内に供給される材料量にもよるが、一時的に容器２０の温度が下がり、第２の温度Ｔ２となる。この時点が材料混合ガス１６供給後の状態の温度変化点７１を示している。なお、材料混合ガス１６の温度も第１の温度Ｔ１に合わせた温度とすることが好ましい。
次いで、容器２０の加熱を行い続け、容器２０の温度が第１の温度Ｔ１と同じ第３の温度Ｔ３に戻った後、成膜室１１に基板１０を導入する。この時点が基板１０の導入時点８０を示している。第３の温度Ｔ３に戻った時のヒーター１９の電源は、第２の電力Ｐ２と同じ第３の電力Ｐ３に設定されている。
次いで、短時間に容器２０の温度を第４の温度Ｔ４に上昇させるため、一時的に高い第４の電力Ｐ４にヒーター１９の電源を設定する。この時の立ち上がりのために電力ΔＰの分を追加して短時間で第４の温度Ｔ４に安定させる。ここでは、線形二乗式に乗る昇温の加速をつける電力を投入する。なお、容器２０の温度が第４の温度Ｔ４となると自動的に蒸着が開始される。この時点が容器２０の温度が第４の温度Ｔ４に到達した時点７１を示している。この時点以降に、シャッターを開き、基板への蒸着を開始する。図２において点線で描いている曲線は、電力ΔＰの分を追加しない場合の容器の温度変化を示している。
次いで、容器２０の温度が第４の温度Ｔ４で安定した段階で、第４の電力Ｐ４よりも低い第５の電力Ｐ５に設定し、加熱を続ける。この時点の容器２０の温度は第５の温度Ｔ５であり、第４の温度Ｔ４と同じ温度、蒸着をさせる指定温度である。なお、第５の温度Ｔ５、第３の温度Ｔ３、第１の温度Ｔ１は、供給する有機材料により異なるため、最適な温度に適宜、実施者が設定する。
次いで、一定の加熱を行い、基板シャッターを閉じて基板への成膜を終了させる。成膜終了直前のヒーター１９の電源は第６の電力Ｐ６に設定されている。なお、第６の電力Ｐ６は、第５の電力Ｐ５と同じである。また、蒸着終了直前時点の容器２０の温度は第６の温度Ｔ６であり、第５の温度Ｔ５と同じ温度である。
次いで、基板を搬出した後、第６の電力Ｐ６よりも低い第７の電力Ｐ７に設定し、有機材料の蒸発を終了させる。なお、第７の電力Ｐ７に設定する前に基板シャッターを閉ざされている。
なお、基板搬出時点８１では、第６の電力Ｐ６よりも低い第７の電力Ｐ７に設定されているため、加熱は続けられ、再びスタンバイ状態（スタンバイ状態の時点７０と同じ状態）とすることができる。基板搬出時点８１はスタンバイ状態であり、第７の温度Ｔ７は、蒸着を始める直前の温度である。なお、第７の電力Ｐ７は、第３の電力Ｐ３と同じである。
以上の手順で１枚目の基板１０に成膜を行うことができる。
また、上記手順は、容器にノズルから有機材料の量を供給した後、ヒーター１９で容器の温度を上昇させることで蒸着を行う例を示している。図１に示す製造装置を用いれば、基板一枚分の最小限に必要な量をノズルから容器に供給し、最小限の電力を用いた加熱で蒸着を行えるため、製造コストを低減できる。また、ノズルから容器に供給する有機材料の量及びヒーター１９の電力及びその電力投入タイミングを制御部２１で精密に調節することが好ましい。必要であれば膜厚モニターを成膜室内に設け、制御部２１でモニターしながら、有機材料の供給量、ヒーター１９の電力、及びその電力投入タイミングを調節する。
また、２枚目の基板を成膜室で成膜する場合には、１枚目の基板の成膜が終了した後、基板搬出時点８１で１枚目の基板を成膜室から搬出し、容器に２回目の材料供給を行い、スタンバイ状態とした後、２枚目の基板を成膜室に導入して成膜を行う。
２回目の材料供給時点が材料混合ガス１６供給後の状態の温度変化点７４を示している。また、材料混合ガス１６供給後に容器２０の温度が第８の温度Ｔ８に到達した時点から２枚目の基板への成膜を開始する。短時間に容器２０の温度を第８の温度Ｔ８に上昇させるため、一時的に高い第８の電力Ｐ８にヒーター１９の電源を設定する。なお、第８の電力Ｐ８は、第４の電力Ｐ４と同じである。
また、図１では、防着板と供給管が接触している例を示している。供給管外壁に蒸着膜が形成されると熱が拡散され供給管の温度の低下を招く恐れがあるため、供給管も加熱することが好ましい。供給管内部に加熱された材料混合ガスを流す場合、加熱された材料混合ガスによって供給管も加熱される。好ましくは、供給管の温度を防着板と同じ温度ＴＳとするため、防着板と供給管を溶着して固定し、防着板に設けられた細管ヒーターの熱を利用して供給管も加熱することができる。少なくとも成膜室内に設けられている供給管の部分を防着板に設けられた細管ヒーターの熱を利用して加熱し、供給管内壁への材料固着による管詰まり、および供給管外壁の材料付着の低減を防ぐことができる。また、成膜室外に設けられている供給管には別途ヒーターを設けて加熱し、供給管内壁への材料固着による管詰まりを防止することが好ましい。なお、図１の防着板と供給管が接触する構造に限定されず、成膜室内に設けられている供給管の部分に細管ヒーターなどの加熱手段を巻き付けるのであれば、成膜室の上面を貫通させて供給管を設けてもよく、成膜室の下面を貫通させて供給管を設けてもよい。
また、熱の拡散を防ぐために、供給管が成膜室の壁と接触する部分には、供給管を囲むように断熱材を設け、供給管の温度を保持することが好ましい。供給管と成膜室の壁の間に断熱材を設けることで供給管の熱が成膜室のステンレス部材（またはアルミニウム部材）に伝わり、局所的に供給管が冷却されることを防ぐことができる。
また、成膜室内壁または防着板に付着した被膜や粉末を除去するには、クリーニングを行う。また、成膜室内壁または防着板に付着した被膜や粉末を回収して再利用することもできる。
（実施の形態２）
実施の形態１では１枚の基板を処理する手順を主に示したが、本実施の形態では、複数枚の基板の蒸着を連続して行い、間欠的に容器に有機材料を供給する手順を示す。なお、実施の形態１と共通する部分は同じ符号を用いて説明する。
実施の形態１では１枚の基板を処理する手順を主に示したが、本実施の形態では、複数枚の基板の蒸着を連続して行い、間欠的に容器に有機材料を供給する手順を示す。なお、実施の形態１と共通する部分は同じ符号を用いて説明する。
また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）は、基板１０への蒸着前から蒸着後の手順及び複数枚の基板の蒸着を開始する手順を示すタイミングチャートである。図３（Ａ）は縦軸がヒーターの電源電力、横軸が時間を示している。図２（Ｂ）は、縦軸が容器の温度、横軸が時間を示している。また、図３（Ｃ）は、成膜室１１への基板の導入タイミング及び他の処理室（搬送室も含む）への基板の搬出タイミングを示している図である。
本実施の形態では、１枚目の基板の成膜が終了した後、１枚目の基板を成膜室から搬出し、容器に２回目の材料供給を行い、スタンバイ状態とした後、２枚目の基板を成膜室に導入して成膜を行う例を示す。
なお、本実施の形態では、図１に示す製造装置を用いて、一度に基板複数枚分の必要な量をノズルから容器に供給しておく。この時点が材料混合ガス１６供給後の状態の温度変化点７１を示している。
１枚目の基板の蒸着を行い、第５の電力Ｐ５に設定し、容器を第５の温度Ｔ５とするまでの手順は実施の形態１と同一であるため、それ以降の手順を以下に説明する。
１枚目の成膜を終えた後、間欠的に２枚目の基板、３枚目の基板を順次成膜室内に導入する。図３（Ｃ）に２枚目の基板導入時点８２、２枚目の基板搬出時点８３、３枚目の基板導入時点８４、３枚目の基板搬出時点８５を示す。本実施の形態では１回の材料供給で３枚の基板への成膜を行うが特に限定されず、１回の材料供給で３枚以上の基板に成膜を行ってもよい。
その後、２回目の材料供給を行った後、４枚目の基板を導入する。なお、図３（Ｃ）には、２回目の材料供給時点が材料混合ガス１６供給後の状態の温度変化点７４を示している。また、図３（Ｃ）に４枚目の基板導入時点８６を示している。また、材料混合ガス１６供給後に容器２０の温度が第８の温度Ｔ８に到達した時点から４枚目の基板への成膜を開始する。短時間に容器２０の温度を第８の温度Ｔ８に上昇させるため、一時的に高い第８の電力Ｐ８にヒーター１９の電源を設定する。なお、第８の電力Ｐ８は、第４の電力Ｐ４と同じである。
次いで、４枚目の蒸着を終えた後、引き続き５枚目以降の基板に対して成膜処理を行う場合には、繰り返し材料供給と基板の導入及び搬出が同様に行われる。本実施の形態は大量生産に向いており、複数枚の基板に対して収率良く成膜を行え、スループットも向上することができる。
また、上記手順に限定されず、予め、成膜室に複数枚の基板を待機させておき、連続的に成膜を行い、全ての基板への成膜が全て終わった後に順次成膜室に搬出する手順としてもよい。連続的に成膜とは、成膜室内を真空に保ったまま複数の基板に順次成膜を行うことを指している。
また、成膜室のサイズが大きくなってしまうが、成膜室に複数枚の基板をセットできる構成とし、それぞれに対して重なる容器を複数設置して、複数のノズルから供給することによって、同時に複数枚の成膜を短時間に行うこともできる。
また、本実施の形態は実施の形態１と自由に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、共蒸着を行う容器の一例を図４に示す。
本実施の形態では、共蒸着を行う容器の一例を図４に示す。
図４（Ａ）は、第１の容器３１と、第１の容器を取り囲むヒーター３４と、第１の容器に連結した第１の供給管と、第１の供給管を囲む細管ヒーター３６を示している断面図である。第１の供給管から供給される材料混合ガス３０は、第１の容器３１内に導入された後、ヒーター３４の熱により昇華されて飛散する。
また、図４（Ａ）は、第２の容器３２と、第２の容器を取り囲むヒーター３５と、第２の容器に連結した第２の供給管と、第２の供給管を囲む細管ヒーター３７も示している断面図である。
第２の供給管から供給される材料混合ガス４０は、第２の容器３２内に導入された後、ヒーター３５の熱により昇華されて飛散する。
また、第１の供給管から供給される材料混合ガス３０と、第２の供給管から供給される材料混合ガス４０の材料を異ならせることで、共蒸着を行うことができる。第２の容器３２の開口から飛散する第１の有機化合物材料と第１の容器３１の開口から飛散する第２の有機化合物材料とが基板に到達する間に混合され、基板に共蒸着が行われる。
また、第１の供給管を囲む細管ヒーター３６と第２の供給管を囲む細管ヒーター３７は、加熱を行って供給管の温度を実施の形態１に示した第３の温度Ｔ３と同じ温度となるように第１の供給管から供給される材料混合ガス３０及び第２の供給管から供給される材料混合ガス４０を加熱する。
第１の供給管から供給される材料混合ガス３０は窒素やアルゴンやヘリウムのキャリアガスを供給するエアーガンで有機材料が送り出される。また、第１の供給管を囲む細管ヒーター３６と第２の供給管を囲む細管ヒーター３７は、容器の熱容量を考慮し、供給管の温度を実施の形態１に示した第５の温度Ｔ５またはそれに近い温度となるように設定することも可能である。
第１の容器を取り囲むヒーター３４、及び第２の容器を取り囲むヒーター３５はそれぞれ電力制御され、第１の容器３１及び第２の容器３２をそれぞれ実施の形態１に示した第１の温度Ｔ１乃至第７の温度Ｔ７の温度調節をして蒸着を行う。
また、第１の容器の開口付近と第２の容器の開口付近は蒸着物がこびりつかないように第１の容器を取り囲むヒーター３４、及び第２の容器を取り囲むヒーター３５を第５の温度Ｔ５以上の温度とすることが好ましい。
また、図４（Ａ）の上面図を図４（Ｂ）に示している。図４（Ｂ）には、第１の容器３１と、第１の容器に連結した第１の供給管３８と、第２の容器３２と、第２の容器に連結した第２の供給管３９とが示されている。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す容器、供給管、及びヒーターを実施の形態１のノズル１８、容器２０、及びヒーター１９に代えて製造装置を構成することができる。
また、３つの容器を用いて共蒸着を行う場合、図４（Ｃ）に示すように第１の容器４１、第２の容器４２、及び第３の容器４３を配置すればよい。図４（Ｃ）は上面図を示している。３つの容器にそれぞれ設けられるヒーターや供給管は図４（Ａ）に示すものと同じものを用いればよい。図４（Ｃ）に示す３つの容器を用いそれぞれ異なる材料を供給することによって３種類の有機化合物を含む膜を成膜することができる。
また、図４（Ｃ）に示す容器、供給管、及びヒーターを実施の形態１のノズル１８、容器２０、及びヒーター１９に代えて製造装置を構成することもできる。
また、本実施の形態は実施の形態１または実施の形態２と自由に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、製造装置の一例について説明する。図５は、概略構成図の断面である。
本実施の形態では、製造装置の一例について説明する。図５は、概略構成図の断面である。
図５において、成膜室５１には、真空排気手段と、不活性ガス導入手段とが設けられている。なお、不活性ガス導入手段は、成膜室５１内の真空排気を行った後に不活性ガスで充填する際に用いられる。また、成膜室５１には、基板５０を固定する基板保持手段５２が設けられ、さらに成膜の均一性を高めるために基板回転制御部５３が設けられている。また、成膜室５１の内壁に付着することを防止するための防着板５５及びその周囲には、電熱線などの細管ヒーター５４が接して設けられる。また、シャッター軸５７を回転することでシャッターの開閉を行う。
本実施の形態では、容器６０を加熱するヒーター５９が有機材料６１の予備加熱を行い、ヒーター５９により有機材料が加熱される温度は、有機材料の昇華温度未満に加熱する。そして、ノズル５８から有機材料６１に向けて加熱ガス５６を導入することにより、有機材料の昇華温度以上に加熱する。なお、ノズルから供給された加熱ガスは、容器の温度（ＴＣ）よりも高い温度とし、容器内の有機材料を有機材料の昇華温度以上に加熱する。
また、本実施の形態では、有機材料を容器内に供給する方式は気流により供給する方式に限定されず、有機材料をロッド状、ワイヤ状、可撓性フィルムに付着した状態、粉末状の有機材料を機械的機構（供給管内に設けられたスクリューを回転する機構など）により供給する方式などを用いることができる。また、加熱ガスを供給するノズルとは、別に、気流により有機材料を容器内に供給するノズルを設けてもよい。
また、制御部６３は、２つのバルブの間に設けられた流量計６２の流量とヒーター５９の温度を調節する。また、制御部６３は、供給管に流れるガスの温度も調節できるように供給管内に設けた温度センサをモニターできる機能を持たせてもよい。
また、ノズルの先端口から供給する不活性ガスを加熱しなければ、成膜室５１内の真空排気を行った後に不活性ガスで充填する際に用いる不活性ガス導入手段とすることができ、供給系を一つ減らすことができる。
また、本実施の形態は実施の形態１、実施の形態２、または実施の形態３と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４に示す製造装置で形成される照明装置に用いる、発光素子の素子構造の一例について、説明する。
本実施の形態では、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、または実施の形態４に示す製造装置で形成される照明装置に用いる、発光素子の素子構造の一例について、説明する。
図６（Ａ）に示す素子構造は、一対の電極（第１の電極１００１、第２の電極１００２）間に発光領域を含むＥＬ層１００３が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、第１の電極１００１を陽極として用い、第２の電極１００２を陰極として用いるものとする。
また、ＥＬ層１００３は、少なくとも発光層１０１３を含んで形成されていればよく、発光層１０１３以外の機能層を含む積層構造であっても良い。発光層１０１３以外の機能層としては、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等を含む層を用いることができる。具体的には、正孔注入層１０１１、正孔輸送層１０１２、発光層１０１３、電子輸送層１０１４、電子注入層１０１５等の機能層を適宜組み合わせて用いることができる。
次に、上述した発光素子に用いることができる材料について、具体的に説明する。
第１の電極１００１（陽極）としては、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上が好ましい。）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム等が挙げられる。
これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛（ＩＺＯ）は、酸化インジウムに対し１〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し酸化タングステンを０．５〜５ｗｔ％、酸化亜鉛を０．１〜１ｗｔ％含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。
この他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン等）、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物、チタン酸化物等が挙げられる。
第２の電極１００２（陰極）としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下であることが好ましい）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。陰極材料の具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
この他、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、または希土類金属の化合物（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯｘ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化エルビウム（ＥｒＦ３）など）の薄膜と、アルミニウム等の金属膜とを積層することによって、第２の電極１００２を形成することも可能である。
なお、本実施の形態に示す発光素子において、第１の電極１００１および第２の電極１００２のうち、少なくとも一方が透光性を有すればよい。
次に、ＥＬ層１００３を構成する各層に用いる材料について、以下に具体例を示す。
正孔注入層１０１１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）等の芳香族アミン化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子等によっても正孔注入層２２５を形成することができる。さらに、トリス（ｐ−エナミン置換−アミノフェニル）アミン化合物、２，７−ジアミノ−９−フルオレニリデン化合物、トリ（ｐ−Ｎ−エナミン置換−アミノフェニル）ベンゼン化合物、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が一つ又は２つ置換したピレン化合物、Ｎ，Ｎ’−ジ（ビフェニル−４−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（ビフェニル−４−イル）ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（ビフェニル−４−イル）−３，３’−ジエチルビフェニル−４，４’−ジアミン、２，２’−（メチレンジ−４，１−フェニレン）ビス［４，５−ビス（４−メトキシフェニル）−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール］、２，２’−（ビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール）、２，２’−（３，３’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール）、ビス［４−（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール−２−イル）フェニル］（メチル）アミン等を用いて正孔注入層１０１１を形成することができる。
また、正孔注入層１０１１として、有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を用いることができる。特に、有機化合物と、有機化合物に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料は、有機化合物と無機化合物との間で電子の授受が行われ、キャリア密度が増大するため、正孔注入性、正孔輸送性に優れている。
また、正孔注入層１０１１として有機化合物と無機化合物とを複合してなる複合材料を用いた場合、第１の電極１００１とオーム接触をすることが可能となるため、仕事関数に関わらず第１の電極１００１を形成する材料を選ぶことができる。
複合材料に用いる無機化合物としては、遷移金属の酸化物であることが好ましい。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中で安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’−ジ（ｐ−トリル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
また、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４〜４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）等の高分子化合物を用いることもできる。
正孔輸送層１０１２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、芳香族アミン（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物であることが好ましい。広く用いられている材料として、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル、その誘導体である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、ＮＰＢと記す）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）トリフェニルアミン、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミンなどのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送層１０１２は、単層のものだけでなく、上記物質の混合層、あるいは二層以上積層したものであってもよい。
また、ＰＭＭＡのような電気的に不活性な高分子化合物に、正孔輸送性材料を添加してもよい。
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物を用いてもよく、さらに上記高分子化合物に上記正孔輸送性材料を適宜添加してもよい。さらに、トリス（ｐ−エナミン置換−アミノフェニル）アミン化合物、２，７−ジアミノ−９−フルオレニリデン化合物、トリ（ｐ−Ｎ−エナミン置換−アミノフェニル）ベンゼン化合物、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が一つ又は２つ置換したピレン化合物、Ｎ，Ｎ’−ジ（ビフェニル−４−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（ビフェニル−４−イル）ビフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ（ビフェニル−４−イル）−３，３’−ジエチルビフェニル−４，４’−ジアミン、２，２’−（メチレンジ−４，１−フェニレン）ビス［４，５−ビス（４−メトキシフェニル）−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール］、２，２’−（ビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール）、２，２’−（３，３’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール）、ビス［４−（４，５−ジフェニル−２Ｈ−１，２，３−トリアゾール−２−イル）フェニル］（メチル）アミン等も正孔輸送層１０１２に用いることができる。
発光層１０１３は、発光性の物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。以下に、発光層に用いることのできる有機化合物材料を説明する。ただし、発光素子に適用可能な材料はこれらに限定されるものではない。
青色〜青緑色の発光は、例えば、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセンなどをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）などのスチリルアリーレン誘導体や、９，１０−ジ−２−ナフチルアントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）などのアントラセン誘導体から得ることができる。また、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）等のポリマーを用いても良い。また、青色発光のゲスト材料としては、スチリルアミン誘導体が好ましく、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）や、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）スチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｓ）などが挙げられる。特にＹＧＡ２Ｓは、４５０ｎｍ付近にピークを有しており好ましい。また、ホスト材料としては、アントラセン誘導体が好ましく、９，１０−ビス（２−ナフチル）−２−ｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）が好適である。特に、ＣｚＰＡは電気化学的に安定であるため好ましい。
青緑色〜緑色の発光は、例えば、クマリン３０、クマリン６などのクマリン系色素や、ビス［２−（２，４−ジフルオロフェニル）ピリジナト］ピコリナトイリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（２−フェニルピリジナト）アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。また、上述のペリレンやＴＢＰを５ｗｔ％以上の高濃度で適当なホスト材料に分散させることによっても得られる。また、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）クロロガリウム（Ｇａ（ｍｑ）２Ｃｌ）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。また、青緑色〜緑色の発光層のゲスト材料としては、アントラセン誘導体が効率の高い発光が得られるため好ましい。例えば、９，１０−ビス｛４−［Ｎ−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−Ｎ−フェニル］アミノフェニル｝−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ＤＰＡＢＰＡ）を用いることにより、高効率な青緑色発光が得られる。また、２位にアミノ基が置換されたアントラセン誘導体は高効率な緑色発光が得られるため好ましく、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）が特に長寿命であり好適である。これらのホスト材料としてはアントラセン誘導体が好ましく、先に述べたＣｚＰＡが電気化学的に安定であるため好ましい。また、緑色発光と青色発光を組み合わせ、青色から緑色の波長領域に２つのピークを持つ発光素子を作製する場合、青色発光層のホストにＣｚＰＡのような電子輸送性のアントラセン誘導体を用い、緑色発光層のホストにＮＰＢのようなホール輸送性の芳香族アミン化合物を用いると、青色発光層と緑色発光層との界面で発光が得られるため好ましい。すなわちこの場合、２ＰＣＡＰＡのような緑色発光材料のホストとしては、ＮＰＢの如き芳香族アミン化合物が好ましい。
黄色〜橙色の発光は、例えば、ルブレン、４−（ジシアノメチレン）−２−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−６−メチル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト）アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。特に、ゲスト材料としてルブレンのようなテトラセン誘導体が、高効率かつ化学的に安定であるため好ましい。この場合のホスト材料としては、ＮＰＢのような芳香族アミン化合物が好ましい。他のホスト材料としては、ビス（８−キノキリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体を用いることができる。また、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）等のポリマーを用いても良い。
橙色〜赤色の発光は、例えば、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピランＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、ビス［２−（２−チエニル）ピリジナト］アセチルアセトナトイリジウム（Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、などをゲスト材料として用い、適当なホスト材料に分散させることによって得られる。ビス（８−キノキリノラト）亜鉛（略称：Ｚｎｑ２）やビス［２−シンナモイル−８−キノリノラト］亜鉛（略称：Ｚｎｓｑ２）などの金属錯体からも得ることができる。また、ポリ（３−アルキルチオフェン）等のポリマーを用いても良い。赤色発光を示すゲスト材料としては、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［２−（ジュロリジン−９−イル）エチニル］−４Ｈ−ピランＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（９−ジュロリジル）エチニル−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、｛２−イソプロピル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、｛２，６−ビス［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−８−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）のような４Ｈ−ピラン誘導体が高効率であり、好ましい。特に、ＤＣＪＴＩ、ＢｉｓＤＣＪＴＭは、６２０ｎｍ付近に発光ピークを有するため好ましい。
なお、発光層１０１３としては、上述した発光性の物質（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。発光性の高い物質を分散させるための物質としては、各種のものを用いることができ、発光性の高い物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
発光性の物質を分散させるための物質としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
発光性の物質を他の物質に分散させた構成とすることにより、発光層１０１３の結晶化を抑制することができる。また、発光性の物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
電子輸送層１０１４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、ビス［３−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）フルオレン−２−オラト］亜鉛（ＩＩ）、ビス［３−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）フルオレン−２−オラト］ベリリウム（ＩＩ）、ビス［２−（１Ｈ−ベンゾイミダゾール−２−イル）ジベンゾ［ｂ、ｄ］フラン−３−オラト］（フェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）、ビス［２−（ベンゾオキサゾール−２−イル）−７，８−メチレンジオキシジベンゾ［ｂ、ｄ］フラン−３−オラト］（２−ナフトラト）アルミニウム（ＩＩＩ）なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層１０１４として用いても構わない。また、電子輸送層１０１４は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
電子注入層１０１５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物が挙げられる。また、電子輸送性を有する有機化合物と無機化合物（例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、またはそれらの化合物）との複合材料、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることもできる。この様な構造とすることにより、第２の電極１００２からの電子注入効率をより高めることができる。
なお、電子注入層１０１５として、上述した有機化合物と無機化合物との複合材料を用いた場合には、仕事関数に関わらずＡｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、珪素若しくは酸化珪素を含有したＩＴＯ等様々な導電性材料を第２の電極１００２の材料として用いることができる。
以上の層を適宜組み合わせて積層することにより、ＥＬ層１００３を形成することができる。なお、発光層１０１３を２層以上の積層構造としても良い。発光層１０１３を２層以上の積層構造とし、各々の発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。特に、高輝度が必要とされる照明用途には、発光層を積層させた構造が好適である。
また、ＥＬ層１００３の形成方法としては、用いる材料に応じて種々の方法（例えば、乾式法や湿式法等）適宜選択することができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、インクジェット法、スピンコート法、等を用いることができる。また、各層で異なる方法を用いて形成してもよい。
また、本実施の形態に示す発光素子の作製方法としては、ドライプロセス（例えば、真空蒸着法、スパッタリング法）、ウェットプロセス（例えば、インクジェット法、スピンコート法等）を問わず、種々の方法を用いて形成することができる。
以上のような構成を有する本実施の形態の発光素子の各層は、図１で一例を示した本発明の一態様の製造装置を用いてそれぞれ形成することが可能である。本発明の一態様の製造装置を用いることで、一室の真空室内において発光素子の各層を連続的に成膜することが可能であるため、スループット良く発光素子、及びその発光素子を用いた照明装置を生産することができる。なお、素子を構成する各機能層の積層数に応じて、製造装置に設けられた成膜室の室数を適宜設定することができる。
図６に示す発光素子は、第１の電極１００１と第２の電極１００２との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層１０１３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層１０１３に発光領域が形成されるような構成となっている。
なお、本実施の形態に示す発光素子の構成は、図６（Ｂ）に示すように一対の電極間にＥＬ層１００３が複数積層された構造、所謂、積層型素子の構成であってもよい。但し、ＥＬ層１００３が、例えばｎ（ｎは２以上の自然数）層の積層構造を有する場合には、ｍ（ｍは自然数、１≦ｍ≦ｎ−１）番目のＥＬ層と、（ｍ＋１）番目のＥＬ層との間には、それぞれ中間層１００４が挟まれた構造を有する。
なお、中間層１００４とは、第１の電極１００１と第２の電極１００２に電圧を印加したときに、中間層１００４に接して形成される一方のＥＬ層１００３に対して正孔を注入する機能を有し、他方のＥＬ層１００３に電子を注入する機能を有する。
中間層１００４は、有機化合物と金属酸化物の複合材料、金属酸化物、有機化合物とアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物との複合材料の他、これらを適宜組み合わせて形成することができる。有機化合物と金属酸化物の複合材料としては、例えば、有機化合物とＶ２Ｏ５やＭｏＯ３やＷＯ３等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、中間層１００４に用いるこれらの材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、発光素子の低電流駆動、および低電流駆動を実現することができる。
積層型素子の構成において、ＥＬ層が２層積層された構成を有する場合において、第１のＥＬ層から得られる発光の発光色と第２のＥＬ層から得られる発光の発光色を補色の関係にすることによって、白色発光を外部に取り出すことができる。なお、第１のＥＬ層および第２のＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有する構成としても、白色発光が得られる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
以下に、第１のＥＬ層および第２のＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。
例えば、第１のＥＬ層は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１の発光層と、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２の発光層とを有し、第２のＥＬ層は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３の発光層と、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４の発光層とを有するものとする。
この場合、第１のＥＬ層からの発光は、第１の発光層および第２の発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１のＥＬ層は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
また、第２のＥＬ層からの発光は、第３の発光層および第４の発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２のＥＬ層は、第１のＥＬ層とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
したがって、第１のＥＬ層からの発光および第２のＥＬ層からの発光を重ね合わせることにより、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする白色発光を得ることができる。
なお、上述した積層型素子の構成において、積層されるＥＬ層の間に中間層を配置することにより、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現することができる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。
また、図７は、図６（Ｂ）に示すタンデム構造の発光素子を有する照明装置の断面図である。図７に示すように、照明装置は第１の電極２１０１と第２の電極２１０９との間に第１のＥＬ層２１０３、中間層２１０４、及び第２のＥＬ層２１０７を有する。
図７に示す発光素子は、第１及び第２のＥＬ層と、中間層とを有するいわゆるタンデム型の発光素子であって、第１及び第２のＥＬ層がそれぞれ発光層を２層有する構成を示す。図７に示すように、発光層を２層以上の積層構造とし、各々の発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を呈する照明装置を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。特に、高輝度が必要とされる照明用途には、発光層を積層させた構造が好適である。
基板２１００上には、下地保護膜２１０１が形成されている。下地保護膜２１０１は、例えば実施の形態１で示した製造装置において、成膜室１１５でスパッタ法によって成膜することができる。本実施の形態においては、窒化珪素を用いて１００ｎｍの膜厚で下地保護膜を成膜するものとする。
下地保護膜２１０１上には、第１の電極２１０２が形成されている。第１の電極２１０２は、例えばスパッタ法によって成膜することができる。本実施の形態においては、第１の電極２１０２を陽極として用いるものとする。
第１の電極２１０２上には、第１のＥＬ層２１０３が形成されている。第１のＥＬ層２１０３は、例えば実施の形態１で示した製造装置において、成膜室１１で蒸着法によって成膜することができる。なお、第１のＥＬ層２１０３は、少なくとも発光層を有していれば良く、その積層数に応じて成膜室１１９の室数を適宜調整することが可能である。本実施の形態においては、第１の正孔注入層２１０３ａ、第１の正孔輸送層２１０３ｂ、青色を呈する発光物質を含む第１の発光層２１０３ｃ、青色を呈する発光物質を含む第２の発光層２１０３ｄ、第１の電子輸送層２１０３ｅの５層を積層させ、第１のＥＬ層２１０３を構成するものとする。各機能層の材料は、例えば、先に列挙した物質の中からそれぞれ適宜選択すればよい。なお、本実施の形態において、第１の正孔注入層２１０３ａと第１の正孔輸送層２１０３ｂは同一の成膜室で成膜しても良い。
第１のＥＬ層２１０３上には、中間層２１０４が形成されている。中間層２１０４は、例えば実施の形態１で示した製造装置において、成膜室１１で蒸着法によって成膜することができる。中間層２１０４は、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、有機化合物とＶ２Ｏ５やＭｏＯ３やＷＯ３等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、先に示した材料を用いることができる。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。本実施の形態において中間層２１０４は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む第１の中間層２１０４ａと、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む第２の中間層２１０４ｂとを組み合わせたものとする。なお、本実施の形態において第１の中間層２１０４ａと第２の中間層２１０４ｂとは、同一の成膜室で成膜しても良い。
中間層２１０４上には、第２のＥＬ層２１０７が形成されている。第２のＥＬ層２１０７は、例えば実施の形態１で示した製造装置において、成膜室１１で蒸着法によって成膜することができる。なお、第２のＥＬ層２１０７は、少なくとも発光層を有していれば良く、その積層数に応じて成膜室１２３の室数を適宜調整することが可能である。本実施の形態においては、第２の正孔注入層２１０７ａ、第２の正孔輸送層２１０７ｂ、赤色を呈する発光物質を含む第３の発光層２１０７ｃ、緑色を呈する発光物質を含む第４の発光層２１０７ｄ、第２の電子輸送層２１０７ｅ、電子注入層２１０７ｆの６層を積層させ、第２のＥＬ層２１０７を構成するものとする。各機能層の材料は、例えば、先に列挙した物質の中から適宜選択すればよい。なお、本実施の形態において、第１の正孔注入層２１０７ａと第２の正孔輸送層２１０７ｂは同一の成膜室で成膜しても良い。
第２のＥＬ層２１０７上には、第２の電極２１０９が形成されている。第２の電極２１０９は、例えばスパッタ法によって成膜することができる。本実施の形態において、第２の電極２１０９は陰極として用いるものとする。
第２の電極２１０９上には、乾燥剤層２１１１が形成されている。乾燥剤層２１１１は、例えばスパッタ法によって成膜することができる。なお、乾燥剤層２１１１は、必ずしも設ける必要はない。または、乾燥剤層２１１１を基板２１００と下地保護膜２１０１との間に設けても良い。さらに、乾燥剤層２１１１を、基板２１００と下地保護膜２１０１との間、及び第２の電極２１０９上の双方に設けても良い。
乾燥剤層２１１１上には、封止膜２１１３が形成されている。封止膜２１１３は、例えばスパッタ法によって成膜することができる。なお、封止膜２１１３に代えて封止部材によって発光素子を封止することも可能であり、封止膜と封止部材を併用することも可能である。
図７に示す照明装置は、第１のＥＬ層２１０３からの発光および第２のＥＬ層２１０７からの発光が重ね合わさる結果、青色の波長領域、赤色の波長領域、緑色の波長領域をカバーする白色発光が得られる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１乃至４に示す製造装置を用い、作製できる照明装置の応用例を示す。なお、照明装置の構造は実施の形態５に示す構造を用いる。
本実施の形態では、実施の形態１乃至４に示す製造装置を用い、作製できる照明装置の応用例を示す。なお、照明装置の構造は実施の形態５に示す構造を用いる。
図８は、本発明の一態様である照明装置を室内の照明装置として用いた一例を示している。本発明の一態様である照明装置は、天井用照明装置１３０１としてのみならず、壁用照明装置１３０２としても用いることが可能である。また、当該照明装置は、卓上照明装置１３０３としても用いることが可能である。また本発明の一態様である照明装置は、面光源の光源を有するため、点光源の光源を用いた場合に比べ、光反射板等の部材を削減することができ、または熱の発生が白熱電球に比べて小さい点等、室内の照明装置として好ましい。
また、本発明の一態様である照明装置は、自動車、自転車などのヘッドライトとして用いることが可能である。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明の一態様である照明装置を自動車のヘッドライトとして用いた一例を示している。図９（Ａ）は、本発明の一態様である照明装置をヘッドライト１４００として用いた自動車の外観図である。また図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）のヘッドライト１４００の断面図である。図９（Ｂ）、図９（Ｃ）において、電源供給用コネクタ１４０２に接続された照明装置１４０１は、光源として用いられている。図９（Ｂ）では、複数の照明装置１４０１が用いられているため高輝度の光を外部に取り出すことができる。一方、図９（Ｃ）では、反射板１４０３によって照明装置からの光が集光されており、指向性を有する高輝度の光を外部に取り出すことができる。
次に、本発明の一態様である照明装置を、信号機、誘導灯等の照明装置として適用した例について図１０（Ａ）に示す。
図１０（Ａ）は、一例として、信号機の外観について示した図である。信号機１５００は、青の照明部１５０１、黄色の照明部１５０２、赤の照明部１５０３を有する。信号機１５００は、各照明部における照明装置に青、黄、赤の三色に対応する本発明の一態様である照明装置を有する。
本発明の一態様である照明装置を避難口誘導灯に適用した例について図１０（Ｂ）に示す。
図１０（Ｂ）は、一例として、避難口誘導灯の外観について示した図である。避難口誘導灯１５１０は、照明装置と、蛍光部が設けられた蛍光板とを組み合わせて構成することができる。また、特定の色を発光する照明装置と、図面のような形状の透過部が設けられた遮光板とを組み合わせて構成することもできる。本発明の一態様である照明装置は、一定の輝度で点灯することができるため、常時点灯が求められる避難口誘導灯として好ましい。
本発明の一態様である照明装置を屋外用照明に適用した例について図１０（Ｃ）に示す。
屋外用照明の一つとして例えば街灯が挙げられる。街灯は、例えば図１０（Ｃ）に示すように、筐体１６０１と、照明部１６０２と、を有する構成とすることができる。本発明の一態様である照明装置は、照明部１６０２に複数配置して用いることができる。図１０（Ｃ）に示すように、街灯は、例えば道路沿いに設置して照明部１６０２により周囲を照らすことができるため、道路を含め周囲の視認性を向上させることができる。
なお、街灯に電源電圧を供給する場合には、例えば図１０（Ｃ）に示すように、電柱１６０３の送電線１６０４を介して電源電圧を供給することができる。ただしこれに限定されず、例えば光電変換装置を筐体１６０１に設け、光電変換装置により得られた電圧を電源電圧として利用することもできる。
また、本発明の一態様である照明装置を携帯用照明に適用した例について図１０（Ｄ）及び図１０（Ｅ）に示す。図１０（Ｄ）は、装着型ライトの構成を示す図であり、図１０（Ｅ）は手持ち型ライトの構成を示す図である。
図１０（Ｄ）に示す装着型ライトは、装着部１６０５と、照明部１６０６を有し、照明部１６０６は装着部１６０５に固定されている。本発明の一態様である照明装置は、照明部１６０６に用いることができる。図１０（Ｄ）に示す装着型ライトは、装着部１６０５を頭部に装着し、照明部１６０６を発光させることができる。また、照明部１６０６として面光源の光源を用いることにより、周囲の視認性を向上させることができる。また、照明部１６０６は軽量であるため、頭部に装着して使用する際の負担を軽減することができる。
なお、図１０（Ｄ）に示す装着型ライトの構成に限定されず、例えば装着部１６０５をリング状にした平紐やゴム紐のベルトにし、該ベルトに照明部１６０６を固定し、該ベルトを頭部に直接巻きつける構成とすることもできる。
図１０（Ｅ）に示す手持ち型ライトは、筐体１６０７と、照明部１６０８と、スイッチ１６０９と、を有する。本発明の一態様である照明装置は、照明部１６０８に用いることができる。本発明の一態様である照明装置を照明部１６０８に用いることにより、照明部１６０８の厚さを薄くすることができ、小型にすることができるため、携帯しやすくすることができる。
スイッチ１６０９は、照明部１６０８の発光または非発光を制御する機能を有する。また、スイッチ１６０９は、例えば発光時の照明部１６０８の輝度を調節する機能を有することもできる。
図１０（Ｅ）に示す手持ち型ライトは、スイッチ１６０９により照明部１６０８を発光させることにより、周囲を照らすことができるため、周囲の視認性を向上させることができる。また本発明の一態様である照明装置は、面光源の光源を有するため、点光源の光源を用いた場合に比べ、光反射板等の部材を削減することも可能である。
なお、本実施の形態において、各々の図で述べた内容は、別の実施の形態で述べた内容に対して、適宜、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。
１０：基板
１１：成膜室
１２：基板保持手段
１３：基板回転制御部
１４：細管ヒーター
１５：防着板
１６：材料混合ガス
１７：シャッター軸
１８：ノズル
１９：ヒーター
２０：容器
２１：制御部
３０：材料混合ガス
３１：第１の容器
３２：第２の容器
３４：ヒーター
３５：ヒーター
３６：細管ヒーター
３７：細管ヒーター
３８：第１の供給管
３９：第２の供給管
４０：材料混合ガス
４１：第１の容器
４２：第２の容器
４３：第３の容器
５０：基板
５１：成膜室
５２：基板保持手段
５３：基板回転制御部
５４：細管ヒーター
５５：防着板
５６：加熱ガス
５７：シャッター軸
５８：ノズル
５９：ヒーター
６０：容器
６１：有機材料
６２：流量計
６３：制御部
１１：成膜室
１２：基板保持手段
１３：基板回転制御部
１４：細管ヒーター
１５：防着板
１６：材料混合ガス
１７：シャッター軸
１８：ノズル
１９：ヒーター
２０：容器
２１：制御部
３０：材料混合ガス
３１：第１の容器
３２：第２の容器
３４：ヒーター
３５：ヒーター
３６：細管ヒーター
３７：細管ヒーター
３８：第１の供給管
３９：第２の供給管
４０：材料混合ガス
４１：第１の容器
４２：第２の容器
４３：第３の容器
５０：基板
５１：成膜室
５２：基板保持手段
５３：基板回転制御部
５４：細管ヒーター
５５：防着板
５６：加熱ガス
５７：シャッター軸
５８：ノズル
５９：ヒーター
６０：容器
６１：有機材料
６２：流量計
６３：制御部
Claims (1)
- 成膜室と、制御部と、を有し、
前記成膜室は、
基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持される基板と重なる位置に配置された容器と、
前記容器を加熱するヒーターと、
前記容器内に有機材料を含むガスを供給するノズルと、
前記容器と前記基板保持手段との間に配置されたシャッターと、
前記基板保持手段と前記容器との間の空間を囲むように配置され、前記成膜室内壁への前記有機材料の付着を防止する手段と、を有し、
前記シャッターは、前記成膜室内を区切る機能と、前記容器から前記基板保持手段に保持される基板に向かって飛散する前記有機材料を遮蔽する機能と、を有し、
前記付着を防止する手段は、前記基板保持手段に保持される基板の温度より１０℃以上高く、前記容器の温度より低く、
前記制御部は、前記ガスの流量を調節する機能と、前記ヒーターに供給する電力を調節する機能と、を有し、
前記ヒーターは、前記容器を取り囲むように配置されており、
前記ガスを、前記容器に供給する前に予備加熱する手段を有することを特徴とする製造装置。
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