(57)【要約】【課題】高い信頼性を有する発光素子を作製する方法を提供する。【解決手段】この方法は、第１電極上に第１機能層、発光層、および第２機能層を順次蒸着法により形成すること、および第２機能層上に第２電極を形成することを含む。発光層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整され、第１機能層と第２機能層が形成される際の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整される。この方法はさらに、発光層を形成する前に、第１機能層上に第３機能層を蒸着法により形成すること、および第２機能層を形成する前に、発光層上に第４機能層を蒸着法により形成することを含んでもよい。第３機能層が形成される際の圧力と第４機能層が形成される際の圧力のうち少なくとも一方は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極上に第１機能層、発光層、および第２機能層を順次蒸着法により形成すること、および
前記第２機能層上に第２電極を形成することを含み、
前記発光層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整され、
前記第１機能層と前記第２機能層が形成される際の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整され
る、発光素子を作製する方法。
【請求項２】
前記発光層を形成する前に、前記第１機能層上に第３機能層を蒸着法により形成すること、および
前記第２機能層を形成する前に、前記発光層上に第４機能層を蒸着法により形成することをさらに含み、  前記第３機能層が形成される際の圧力と前記第４機能層が形成される際の圧力のうち少なくとも一方は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記発光層を形成する前に、前記第１機能層上に第３機能層を蒸着法により形成すること、
前記第３機能層上に第５機能層を蒸着法により形成すること
前記第２機能層を形成する前に、前記発光層上に第４機能層を蒸着法により形成することをさらに含み、
前記第１機能層、前記第２機能層、前記第３機能層が形成される際の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整され、
前記第５機能層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第４機能層が形成される前に、前記発光層上に第６機能層を蒸着法により形成することをさらに含み、
前記第６機能層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１機能層がホール注入層であり、
前記第２機能層が電子注入層である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３機能層がホール輸送層または電子輸送層であり、
前記発光層は、前記第３機能層と接して設けられる、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記第５機能層が電子ブロック層またはホールブロック層であり、
前記第５機能層は前記発光層と接して設けられる、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
第１の蒸着チャンバー内で、陽極上にホール注入層を蒸着法により形成すること、
第２の蒸着チャンバー内で、前記ホール注入層上に発光層を蒸着法により形成すること、
第３の蒸着チャンバー内で、前記発光層上に電子注入層を蒸着法により形成すること、および
前記電子注入層上に陰極を形成することを含み、
前記発光層が形成される際、前記第２の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整され、
前記ホール注入層と前記電子注入層が形成される際、前記第１の蒸着チャンバーと前記第３の蒸着チャンバー内の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整される、発光素子を作製する方法。
【請求項９】
前記発光層を形成する前に、第４の蒸着チャンバー内で、前記ホール注入層上にホール輸送層を蒸着法により形成すること、および
前記電子注入層を形成する前に、第５の蒸着チャンバー内で、前記発光層上に電子輸送層を蒸着法により形成することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホール輸送層と前記電子輸送層が形成される際、前記第４の蒸着チャンバーと前記第５の蒸着チャンバー内の圧力のうち少なくとも一方は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記発光層を形成する前に、第６の蒸着チャンバー内で、前記ホール輸送層上に電子ブロック層を蒸着法により形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子ブロック層が形成される際、前記第６の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電子輸送層を形成する前に、第７の蒸着チャンバー内で、前記発光層上にホールブロック層を蒸着法により形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ホールブロック層が形成される際、前記第７の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第１の蒸着チャンバー内で、第１の陽極、第２の陽極、および第３の陽極上にホール注入層を蒸着法によって形成すること、
第２の蒸着チャンバー内で、前記第１の陽極上に前記ホール注入層を介して第１の発光層を蒸着法により形成すること、
第３の蒸着チャンバー内で、前記第２の陽極上に前記ホール注入層を介して第２の発光層を蒸着法により形成すること、
第４の蒸着チャンバー内で、前記第３の陽極上に前記ホール注入層を介して第３の発光層を蒸着法により形成すること、
第５の蒸着チャンバー内で、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層上に電子注入層を蒸着法により形成すること、ならびに
前記電子注入層上に陰極を形成することを含み、
前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層が形成される際、前記第２の蒸着チャンバー、前記第３の蒸着チャンバー、および前記第４の蒸着チャンバー内の圧力はそれぞれ１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整され、
前記ホール注入層と前記電子注入層が形成される際、前記第１の蒸着チャンバーと前記第２の蒸着チャンバー内の圧力はそれぞれ１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、表示装置を製造する方法。
【請求項１６】
前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層を形成する前に、第６の蒸着チャンバー内で、前記ホール注入層上にホール輸送層を蒸着法により形成すること、ならびに
前記電子注入層を形成する前に、第７の蒸着チャンバー内で、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層上に電子輸送層を形成することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ホール輸送層と前記電子輸送層が形成される際、前記第６の蒸着チャンバーと前記第７の蒸着チャンバー内の圧力のうち少なくとも一方は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層を形成する前に、第８の蒸着チャンバー内で、前記ホール輸送層上に電子ブロック層を蒸着法により形成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子ブロック層が形成される際、前記第８の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記電子輸送層を形成する前に、第９の蒸着チャンバー内で、前記第１の発光層、前記第２の発光層、および前記第３の発光層上にホールブロック層を蒸着法により形成することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記ホールブロック層が形成される際、前記第９の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態の一つは、発光素子の作製方法、および発光素子を有する表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の一例として、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が挙げられる。有機ＥＬ表示装置は、基板上に形成された複数の有機発光素子（以下、発光素子）を有し、各発光素子は一対の電極（陰極、陽極）間に有機化合物を含む電界発光層（以下、ＥＬ層と記す）を基本構造として有している。一対の電極間に電位差を与えることで陽極と陰極からＥＬ層に対してそれぞれホールと電子が供給される。ホールと電子はＥＬ層内で再結合して有機化合物の励起状態を形成する。この励起状態が基底状態に輻射失活する際の発光を利用することで、発光素子としての機能が発現される。
【０００３】
この発光メカニズムから理解されるように、有機化合物はＥＬ層において電気的に中性の基底状態のみならず、電子が注入された状態（アニオンラジカル）やホールが注入された状態（カチオンラジカル）、あるいは励起状態としても存在しうる。電荷注入された状態や励起状態では有機化合物は高い反応性を示すため、ＥＬ層内に混入する不純物との反応が生じる。このような反応はＥＬ層劣化の主要因であり、発光素子の信頼性の低下を招く。非特許文献１によると、このような不純物の少なくとも一部は、ＥＬ層を構成するために蒸着チャンバー内で過去に使用された有機化合物や、蒸着チャンバーを構成する材料に含まれる可塑剤などに由来する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】フジモトヒロシ（Ｆｕｊｉｍｏｔｏ  Ｈｉｒｏｓｈｉ）、外７名、「Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｖａｃｕｕｍ  ｃｈａｍｂｅｒ  ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ  ｏｆ  ｏｒｇａｎｉｃ−ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ」、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔ（英国）、２０１６年１２月１３日、第６巻、論文番号３８４８２、ｐ．２−９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態の一つは、高い信頼性を有する発光素子を作製する方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、本発明の実施形態の一つは、この発光素子を有する表示装置の製造方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態の一つは、発光素子を作製する方法である。この方法は、第１電極上に第１機能層、発光層、および第２機能層を順次蒸着法により形成すること、および第２機能層上に第２電極を形成することを含む。発光層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整され、第１機能層と第２機能層が形成される際の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整される。
【０００７】
本発明の実施形態の一つは、発光素子を作製する方法である。この方法は、陽極上にホール注入層、発光層、および電子注入層を順次蒸着法により形成すること、および電子注入層上に陰極を形成することを含む。発光層が形成される際の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される。ホール注入層と電子注入層が形成される際の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整される。
【０００８】
本発明の実施形態の一つは、発光素子を作製する方法である。この方法は、第１の蒸着チャンバー内で、陽極上にホール注入層を蒸着法により形成すること、第２の蒸着チャンバー内で、ホール注入層上に発光層を蒸着法により形成すること、第３の蒸着チャンバー内で、発光層上に電子注入層を蒸着法により形成すること、および電子注入層上に陰極を形成することを含む。発光層が形成される際、第２の蒸着チャンバー内の圧力は１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される。ホール注入層と電子注入層が形成される際、第１の蒸着チャンバーと第３の蒸着チャンバー内の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下に調整される。
【０００９】
本発明の実施形態の一つは、表示装置を製造するする方法である。この方法は、第１の蒸着チャンバー内で、第１の陽極、第２の陽極、および第３の陽極上にホール注入層を蒸着法によって形成すること、第２の蒸着チャンバー内で、第１の陽極上にホール注入層を介して第１の発光層を蒸着法により形成すること、第３の蒸着チャンバー内で、第２の陽極上にホール注入層を介して第２の発光層を蒸着法により形成すること、第４の蒸着チャンバー内で、第３の陽極上にホール注入層を介して第３の発光層を蒸着法により形成すること、第５の蒸着チャンバー内で、第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層上に電子注入層を蒸着法により形成すること、ならびに電子注入層上に陰極を形成することを含む。第１の発光層、第２の発光層、および第３の発光層が形成される際、第２の蒸着チャンバー、第３の蒸着チャンバー、および第４の蒸着チャンバー内の圧力はそれぞれ１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される。ホール注入層と電子注入層が形成される際、第１の蒸着チャンバーと第２の蒸着チャンバー内の圧力はそれぞれ１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満に調整される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る作製方法に適用可能な発光素子の模式的断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る作製方法に適用可能な蒸着装置の模式的断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る作製方法に適用可能な蒸着装置の模式的上面図。
【図４】本発明の実施形態に係る作製方法を説明する模式図。
【図５】本発明の実施形態に係る作製方法を説明する模式図。
【図６】本発明の実施形態に係る製造方法に適用可能な表示装置の模式的上面図。
【図７】本発明の実施形態に係る製造方法に適用可能な表示装置の模式的断面図。
【図８】参照素子と実験素子の初期特性。
【図９】参照素子と実験素子の５％輝度低下時間。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１２】
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。複数の同一、あるいは類似する要素を区別する場合、符号とともにハイフンと自然数を付し、これら複数の要素を総じて記述する場合には符号のみを用いる。
【００１３】
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
【００１４】
（第１実施形態）
本実施形態では、発光素子の作製方法を説明する。
【００１５】
１．発光素子の構造
本発明の実施形態に係る作製方法は、種々の構造を有する発光素子に適用することができる。本作製方法によって提供される発光素子は、図１（Ａ）に示す発光素子１００のように、陽極１２０、陰極１２２、および陽極１２０と陰極１２２に挟まれるＥＬ層を有し、ＥＬ層は発光を与える発光層１０８、陽極１２０と発光層１０８の間に配置される機能層１２４、および陰極１２２と発光層１０８の間に配置される機能層１２６を有する。なお、発光素子１００は図示しない基板１１６（後述）上に形成される。発光素子１００は、基板１１６を基準として陰極１２２が陽極１２０の上に位置するように構成してもよく、図示しないものの陰極１２２が陽極１２０の下に位置するように構成してもよい。以下、陰極１２２が陽極１２０の上に位置するように構成される例を用いて説明を行う。なお、本明細書では、ＥＬ層とは陽極１２０と陰極１２２に挟持される複数の層の全体を指す。
【００１６】
機能層１２４、１２６は、陽極１２０と発光層１０８を離隔することで消光を防ぐとともに、それぞれ陽極１２０から注入されるホールと陰極１２２から注入される電子を効率よく発光層１０８へ輸送するために設けられる。以下に述べるように、機能層１２４は、ホール注入層やホール輸送層、電子ブロック層、励起子ブロック層などから選択される少なくとも一つの層を含む。機能層１２６は、電子注入層や電子輸送層、ホールブロック層、励起子ブロック層などから選択される少なくとも一つの層を含む。なお、機能層１２４、１２６に含まれるこれらの各層もそれぞれ機能層と呼ぶことができる。
【００１７】
例えば図１（Ｂ）に示すように、機能層１２４は、ホール注入層１０２を含むことができ、さらにホール輸送層１０４をホール注入層１０２上に備えてもよい。一方機能層１２６は、電子注入層１１４を含むことができ、さらに電子輸送層１１２を発光層１０８と電子注入層１１４の間に備えてもよい。図１（Ｂ）に示す例では、ホール注入層１０２は陽極１２０と接し、ホール輸送層１０４はホール注入層１０２と発光層１０８と接するように設けられる。電子注入層１１４は陰極と接するように設けられ、電子輸送層１１２は発光層１０８と電子注入層１１４と接するように設けられる。図示しないが、発光素子１００は、ホール輸送層１０４、または電子輸送層１１２を含まなくてもよい。この場合、発光層１０８は、発光を与える機能だけでなく、ホール輸送層１０４、または電子輸送層１１２としての機能を併せ持つ。
【００１８】
あるいは図１（Ｃ）に示すように、機能層１２４、１２６はそれぞれ、電子ブロック層１０６とホールブロック層１１０をさらに備えてもよい。電子ブロック層１０６はホール輸送層１０４と発光層１０８の間に、これらの層と接するように設けられる。同様に、ホールブロック層１１０は電子輸送層１１２と発光層１０８の間に、これらの層と接するように設けられる。図示しないが、発光素子１００は、電子ブロック層１０６とホールブロック層１１０のいずれか一方を含まないように構成されてもよい。上述した各層に適用可能な材料については第２実施形態で述べる。
【００１９】
２．蒸着装置
本実施形態に係る作製方法では、ＥＬ層に含まれる各層は真空蒸着法(以下、単に蒸着法と記す)を用いて形成される。蒸着は蒸着装置内で行われ、その構成にも制約はない。例えば図２（Ａ）に示すような単一の蒸着チャンバー１３２を有する蒸着装置１３０を用いて機能層１２４、１２６、および発光層１０８を形成してもよい。この場合、蒸着装置１３０は、蒸着チャンバー１３２、およびその内部に設けられる蒸着源ステージ１３６、蒸着源ステージ１３６上に配置される複数の蒸着源１３８、基板１１６を吸着可能な基板ステージ１４０、蒸着の開始・停止を制御するシャッター１４４、蒸着チャンバー１３２内に不活性ガスを導入するためのダクト１４６とバルブ１４８、および蒸着チャンバー１３２内を減圧するための排気装置１３４を主な構成として有する。蒸着チャンバー内は、上記の構成要素を有していればよく、各構成要素が配置される位置に関してはこれに限定されない。
【００２０】
図２（Ｂ）に示すように、複数の蒸着源１３８のそれぞれには、ＥＬ層の各層を構成する材料を加熱するための蒸着源１３８が複数配置される。蒸着源１３８は、例えば円周上に配置することができる。蒸着源１３８は図示しない電源から供給される電力によって材料を加熱し、加熱された材料が気化（蒸発、あるいは昇華）する。
【００２１】
基板ステージ１４０には図示しない静電チャックが備えられ、これにより基板ステージ１４０に基板１１６が固定される。基板１１６は、陽極１２０が設けられる面が蒸着源１３８を向くように固定される。必要に応じ、基板１１６の蒸着源１３８側にメタルマスク１１８が配置される。メタルマスク１１８と基板１１６との位置関係はマスクホルダ１４２によって固定される。
【００２２】
排気装置１３４は、ロータリーポンプの他、メカニカルブースタポンプ、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンゲッタポンプから選ばれた複数種の真空ポンプが適宜組み合わされて構成される。これにより、蒸着チャンバー１３２内の圧力を１０-9Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下の範囲で制御することができる。また、１０-5Ｐａ以下の超高真空を達成するために、蒸着チャンバー１３２を加熱するヒータ（図示せず）を蒸着チャンバー１３２内に設けてもよい。ダクト１４６は図示しない不活性ガス源と接続される。蒸着チャンバー１３２内を減圧状態から常圧状態に戻す、あるいは蒸着チャンバー１３２内の圧力を調整する際、不活性ガス源から窒素やアルゴンなどの不活性ガスがバルブ１４８とダクト１４６を介して蒸着チャンバー１３２内に導入される。
【００２３】
あるいは、複数の蒸着チャンバー１３２を有するマルチチャンバー型の蒸着装置１５０を用いてもよい。例えば図３に示すように、蒸着装置１５０は、複数の搬送チャンバー１５６、基板搬入ポート１５２、および基板搬出ポート１５４を備え、これらはコンベア１５８によって接続される。図３に示す例では、蒸着装置１５０は三つの搬送チャンバー（第１の搬送チャンバー１５６−１、第２の搬送チャンバー１５６−２、第３の搬送チャンバー１５６−３）、四つの搬送コンベア（第１のコンベア１５８−１、第２のコンベア１５８−２、第３のコンベア１５８−３、第４のコンベア１５８−４）が備えられるが、これらのチャンバーやコンベアの数や配置に制約はない。
【００２４】
搬送チャンバー１５６には、それぞれ一つ、あるいは複数の蒸着チャンバー１３２が接続される。このような構成を有する蒸着装置１５０では、一つの蒸着チャンバー１３２内で一つの層を形成することができる。例えば図１（Ｃ）に示す構造を有する発光素子１００を形成する場合、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、電子ブロック層１０６をそれぞれ第１の蒸着チャンバー１３２−１、第２の蒸着チャンバー１３２−２、第３の蒸着チャンバー１３２−３内で堆積すればよい。一方、第２の搬送チャンバー１５６−２に接続される第４の蒸着チャンバー１３２−４、第５の蒸着チャンバー１３２−５、第６の蒸着チャンバー１３２−６を用いて発光層１０８を形成することができる。同様に、第７の蒸着チャンバー１３２−７、第８の蒸着チャンバー１３２−８、第９の蒸着チャンバー１３２−９、第１０の蒸着チャンバー１３２−１０をそれぞれ用いてホールブロック層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４、陰極１２２を形成してもよい。このように、一つの蒸着チャンバー１３２を一つの層の形成に専用させることにより、形成する層を構成する材料以外の材料が不純物としてその層に混入すること防ぐことができる。ただし、蒸着装置１５０では必ずしも一つの蒸着チャンバー１３２内で一つの層のみを形成する必要は無く、一つの一つの蒸着チャンバー１３２内で複数の層を積層しても良い。
【００２５】
搬送チャンバー１５６にはそれぞれ搬送ロボット１６０が備えられる。搬送ロボット１６０によって基板１１６を一つの蒸着チャンバー１３２から他の蒸着チャンバー１３２へ搬送することができる。また、搬送チャンバー１５６とコンベア１５８間で基板１１６を移動することも可能である。各蒸着チャンバー１３２には排気装置１３４（図２参照）が備えられる。このため、蒸着チャンバー１３２内の圧力をそれぞれ独立に制御することができる。なお、各搬送チャンバー１５６に排気装置をさらに接続してもよい。
【００２６】
任意の構成として、蒸着装置１５０は、搬送チャンバー１５６に接続されるスパッタ室１６２を含んでもよい。スパッタ室１６２を設けることで、蒸着法によって膜形成が困難な材料、例えばＩＴＯやＩＺＯなどの導電性酸化物の膜を形成することも可能となる。さらに任意の構成として、一つ、あるいは複数の搬送チャンバー１５６にバッファー１６４を接続してもよい。バッファー１６４は、処理中の基板１１６を一つ、あるいは複数保管することができるように構成される。例えば素子構造が異なる発光素子１００が形成される複数の基板１１６を処理する際、工程数の多い基板１１６を一時的にバッファー１６４に保管することで、基板１１６の投入順にかかわらず、工程数の少ない基板１１６を先に処理することが可能となる。その結果、基板１１６の蒸着装置１５０内での待機時間を短縮させることができ、効率よく発光素子１００を作製することが可能となる。
【００２７】
３．作製方法
発光素子１００は、上述した各層を蒸着法によって陽極１２０上に順次堆積することで作製される。すなわち、機能層１２４、発光層１０８、機能層１２６をこの順で陽極１２０上に堆積することで形成される。この時、発光層１０８を形成する際、あるいは発光層１０８とそれに接する層を形成する際の圧力が、その他の層を形成する際の圧力と比較して低い条件で各層を形成する。前者の圧力は、１０-9Ｐａ以上１０-5Ｐａ未満、１０-8Ｐａ以上１０-5Ｐａ以下、あるいは１０-8Ｐａ以上１０-6Ｐａ以下の範囲（以下、この範囲を圧力範囲Ｐ1と記す）から選択される。後者の圧力は１０-5Ｐａ以上１０-1Ｐａ以下の範囲（以下、この範囲を圧力範囲Ｐ2と記す）から選択される。以下、図４（Ａ）から図５（Ｃ）を用いて発光素子１００の作製方法を説明する。これらの図は、蒸着チャンバー１３２内の圧力の経時変化を示す模式図である。
【００２８】
例えば図１（Ａ）に示す構造を有する発光素子１００を蒸着装置１３０を用いて作製する場合、まず、複数の蒸着源１３８にそれぞれ機能層１２４、発光層１０８、機能層１２６を構成する材料を充填する、その後、排気装置１３４を用いて蒸着チャンバー１３２内を減圧する。この時の圧力は圧力範囲Ｐ2から選択される（図４（Ａ）参照）。この後、機能層１２４を形成する材料が充填された蒸着源１３８を加熱し、蒸着を開始する。蒸着速度は水晶振動子を用いてモニターすればよく、蒸着速度が安定した段階でシャッター１４４を開放し、気化した材料と陽極１２０との接触を許容する。陽極１２０と接した材料は冷却されて固化し、陽極１２０上に機能層１２４として堆積する。
【００２９】
引き続き、発光層１０８を同様の方法で形成する。この時、蒸着チャンバー１３２内の圧力が圧力範囲Ｐ1内になるように減圧する（図４（Ａ））。蒸着チャンバー１３２内の圧力が圧力範囲Ｐ1に達した後、発光層１０８を形成する材料が充填された蒸着源１３８を加熱し、蒸着を開始する。蒸着速度のモニターやシャッター１４４の操作も、機能層１２４の形成と同様である。これにより、陽極１２０上に機能層１２４を介して発光層１０８が形成される。
【００３０】
引き続き、機能層１２４の形成と同様の方法を適用して機能層１２６を形成する。この時の圧力が圧力範囲Ｐ1よりも高い圧力範囲Ｐ2内になるよう、蒸着チャンバー１３２内の圧力が調整される（図４（Ａ）参照）。この調整は、蒸着チャンバー１３２内に不活性ガスを導入して行えばよい。この時の圧力は、機能層１２４を形成する際の圧力と同一、あるいは実質的に同一でも良く、異なってもよい。
【００３１】
陰極１２２を蒸着法で形成する場合には、陰極１２２は圧力範囲Ｐ2内の圧力で形成すればよい。この時の圧力も、機能層１２４、１２６を形成する際の圧力と同一、あるいは実質的に同一でも良く、異なってもよい。陰極１２２をスパッタリング法で形成する場合には、ターゲットに含まれる材料やターゲット−基板１１６間の電圧などを考慮して、圧力を適宜調整すればよい。スパッタリング法を適用する場合の圧力は、例えば１０-2Ｐａ以上１０2Ｐａの範囲から選択することができる。
【００３２】
図１（Ｃ）に示す発光素子１００を形成する場合には、まず、蒸着チャンバー１３２内の圧力を圧力範囲Ｐ2内に調整する。その後、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、および電子ブロック層１０６を形成する材料が充填された蒸着源１３８を順次操作し、これらの層を順次形成する（図４（Ｂ）参照）。
【００３３】
その後、上述したように蒸着チャンバー１３２内の圧力を圧力範囲Ｐ1内になるように降下させ（図４（Ｂ））、発光層１０８を蒸着する。発光層１０８が形成されたのち、蒸着チャンバー１３２内の圧力を再度圧力範囲Ｐ2内に設定し、ホールブロック層１１０、電子輸送層１１２、および電子注入層１１４を形成する。ホールブロック層１１０、電子輸送層１１２、および電子注入層１１４を形成する際の蒸着チャンバー１３２内の圧力は、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、および電子ブロック層１０６を形成する際のそれと同じでも良く、異なってもよい。
【００３４】
図３に例示されるマルチチャンバー型の蒸着装置１５０を用いる場合には、発光層１０８を形成するために使用される蒸着チャンバー１３２内の圧力のみ、あるいはこの蒸着チャンバー１３２とそれに接続される搬送チャンバー１５６内の圧力のみが圧力範囲Ｐ1内になるよう、圧力調整を行えばよい。例えば、第１の搬送チャンバー１５６−１、第１の蒸着チャンバー１３２−１から第３の蒸着チャンバー１３２−３の圧力を圧力範囲Ｐ1内に設定する。その後、第１の蒸着チャンバー１３２−１から第３の蒸着チャンバー１３２−３においてそれぞれホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、電子ブロック層１０６を形成する。その後、搬送ロボット１６０を用いて基板１１６を第２のコンベア１５８−２に搬送する。基板は第２の搬送チャンバー１５６−２に備えられる搬送ロボット１６０によって第２のコンベア１５８−２から取り出され、第２の搬送チャンバー１５６−２内へ搬送される。
【００３５】
この後、基板１１６を第４の蒸着チャンバー１３２−４から第６の蒸着チャンバー１３２−６のいずれかへ搬送する。第４の蒸着チャンバー１３２−４から第６の蒸着チャンバー１３２−６内の圧力は、圧力範囲Ｐ1内に調整される。第２の搬送チャンバー１５６−２内の圧力は、圧力範囲Ｐ1内でもよく、圧力範囲Ｐ2内でも良い。発光層１０８は第４の蒸着チャンバー１３２−４から第６の蒸着チャンバー１３２−６のいずれかにおいて圧力範囲Ｐ1から選択される圧力で形成される。第４の蒸着チャンバー１３２−４から第６の蒸着チャンバー１３２−６、および第２の搬送チャンバー１５６−２内の圧力は、互いに同一でも良く、異なってもよい。
【００３６】
引き続き、基板１１６は第３のコンベア１５８−３を介して第３の搬送チャンバー１５６−３へ搬送される。第３の搬送チャンバー１５６−３、および第７の蒸着チャンバー１３２−７から第９の蒸着チャンバー１３２−９内の圧力は圧力範囲Ｐ2内に調整され、第３の搬送チャンバー１５６−３に備えられる搬送ロボット１６０は、基板１１６を第７の蒸着チャンバー１３２−７から第９の蒸着チャンバー１３２−９内へ適宜搬送する。ホールブロック層１１０、電子輸送層１１２、電子注入層１１４はそれぞれ、第７の蒸着チャンバー１３２−７から第９の蒸着チャンバー１３２−９内で形成される。なお、第１の蒸着チャンバー１３２−１から第９の蒸着チャンバー１３２−９の圧力は互いに同一でも良く、異なってもよい。
【００３７】
陰極１２２は、第１０の蒸着チャンバー１３２−１０で蒸着法によって形成してもよく、スパッタ室１６２でスパッタリング法によって形成してもよい。蒸着法によって形成する場合、第１０の蒸着チャンバー１３２−１０内の圧力は圧力範囲Ｐ2内に設定される。
【００３８】
蒸着チャンバー１３２内の圧力を圧力範囲Ｐ2に設定する場合と比較し、圧力範囲Ｐ1に設定するためには、長い減圧時間を必要とし、また、より排気能力の高い排気装置１３４を使用する必要がある。しかしながら、蒸着装置１５０を用いる場合、すべての蒸着チャンバー１３２や搬送チャンバー１５６、コンベア１５８の圧力を圧力範囲Ｐ1内に調整する必要がなく、発光層１０８を形成する蒸着チャンバー１３２、あるいは発光層１０８を形成する蒸着チャンバー１３２とこれに接続される搬送チャンバー（ここでは第２の搬送チャンバー１５６−２）内のみを圧力範囲Ｐ1に調整すればよい。したがって、発光素子１００の作製に必要な時間が大幅に増大することを防ぐことができ、かつ、作製コストの増大を抑制することができる。
【００３９】
４．蒸着方法の変形例
上述した蒸着方法では、ＥＬ層を構成する層のうち発光層１０８のみが低い圧力（高真空から超高真空下）で形成され、他の層はこれよりも高い圧力（高真空から中真空下）で形成される。これに対して変形例では、発光層１０８のみならず、発光層１０８と接する二つの層のうち少なくとも一方を圧力範囲Ｐ1から選択される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2から選択される圧力で形成する。例えば図５（Ａ）に示すように、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、電子輸送層１１２、電子注入層１１４を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成し、発光層１０８、電子ブロック層１０６、およびホールブロック層１１０を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成することができる。
【００４０】
あるいは図５（Ｂ）に示すように、発光層１０８とホールブロック層１１０を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成してもよい。あるいは図５（Ｃ）に示すように、発光層１０８と電子輸送層１１２を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成してもよい。
【００４１】
図示しないが、図１（Ｂ）に示す発光素子１００の場合、発光層１０８のみを圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成してもよい。あるいは発光層１０８とホール輸送層１０４を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成してもよい。あるいは発光層１０８と電子輸送層１１２を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で設定される圧力で形成してもよい。もしくは、発光層１０８、ホール輸送層１０４、および電子輸送層１１２を圧力範囲Ｐ1内で設定される圧力で形成し、他の層を圧力範囲Ｐ2内で形成してもよい。
【００４２】
蒸着法は膜内に不純物が混入する可能性が比較的低い成膜方法である。しかしながら上述したように、不純物の一部は蒸着チャンバー１３２を構成する材料に由来する。また、蒸着に供される有機化合物に含まれる不純物や、有機化合物の加熱による分解生成物、蒸着チャンバー１３２の内壁に吸着する微量の水などを完全に除去することは非現実的である。
【００４３】
不純物の混入する可能性を低減させる方法としては、より低い圧力である超高真空下で蒸着を行うことが挙げられる。これは、有機化合物の蒸気圧により近い圧力で膜形成が可能となるので有機化合物の分解を抑制することができ、かつ、蒸着チャンバー１３２内に残留する水の分圧を低下させることができるためである。しかしながら、ＥＬ層は通常複数の層から構成されるため、すべての層を超高真空下で形成すると、発光素子の作製時間が飛躍的に増大する。また、超高真空を得るための排気装置１３４をすべて蒸着チャンバー１３２に用意する必要があるため、作製コストが大幅に増大する。
【００４４】
しかしながら発明者は、実施例で述べるように、不純物が信頼性に対して大きな影響を及ぼすのは、不純物が発光層１０８内に存在する場合、あるいは不純物が発光層１０８とこれに隣接する層との界面に存在する場合であり、それ以外の層や界面に不純物が混入しても、信頼性は殆ど変わらないことを明らかにした。この結果から、発光層１０８、あるいは発光層１０８とそれに接する層を、他の層を形成するときの圧力と比較して低い圧力で形成することで、高い信頼性を有する発光素子が形成できることが分かった。このため、圧力範囲Ｐ1を得るための排気装置１３４は一部の蒸着チャンバー１３２のみに設置すればよい。したがって、本実施形態に係る作製方法を適用することにより、高い信頼性を有する発光素子を提供できるだけでなく、発光素子の作製コストの増大を抑制することができ、かつ、作製時間の増大も抑制することが可能となる。
【００４５】
（第２実施形態）
本実施形態では、表示装置の製造方法について説明する。第１実施形態と同一、あるいは類似する構成については説明を割愛することがある。
【００４６】
本実施形態で述べる製造方法が適用可能な表示装置の構造に制約はなく、携帯通信端末に利用される表示装置だけでなく、ステーショナリー型の表示装置、サルベージ型の大型の表示装置、可塑性表示装置など、様々な表示装置に適用することができる。以下、一例として、携帯通信端末に汎用される表示装置２００とその製造方法について説明する。
【００４７】
１．構造
図６に示すように、表示装置２００は基板２０２を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜を有する。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜により、複数の画素２０４や画素２０４を駆動するための駆動回路（走査線駆動回路２０８、信号線駆動回路２１０）が形成される。複数の画素２０４によって表示領域２０６が定義される。後述するように、各画素２０４に発光素子１００が配置される。なお、基板２０２は第１実施形態の基板１１６に相当する。
【００４８】
表示領域２０６や走査線駆動回路２０８、信号線駆動回路２１０からはパターニングされた導電膜で形成される種々の配線２１２が基板２０２の一辺へ延び、配線２１２は基板２０２の端部付近で露出されて端子（図示せず）を形成する。これらの端子はフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）２１４と電気的に接続される。ここで示した例では、ＦＰＣ２１４上に、半導体基板上に形成された集積回路を有する駆動ＩＣ２１６がさらに搭載される。駆動ＩＣ２１６、ＦＰＣ２１４を介して外部回路（図示しない）から映像信号や電源が供給され、映像信号や電源は配線２１２を通して表示領域２０６、走査線駆動回路２０８、信号線駆動回路２１０へ与えられる。
【００４９】
表示装置２００には、異なる発光色を与える複数の発光素子１００が設けられ、各画素２０４にこれらの発光素子１００のいずれか一つが配置される。例えば各画素２０４には、青色発光、緑色発光、および赤色発光を与える発光素子１００のいずれかが配置される。このように三原色の発光を与える複数の発光素子１００を制御することで、フルカラー表示が可能となる。
【００５０】
あるいは、同一の構造を有する発光素子１００を各画素２０４に設けてもよい。この場合、白色発光を与える発光素子１００が各画素２０４に形成され、図示しないカラーフィルタによって三原色が取り出される。
【００５１】
図７は、隣接する三つの画素（第１の画素２０４−１、第２の画素２０４−２、第３の画素２０４−３）を含む断面模式図である。ここでは、これらの画素２０４はそれぞれ、図１（Ｃ）に示す構造を有し、互いに異なる発光色を与える第１の発光素子１００−１、第２の発光素子１００−２、第３の発光素子１００−３を含む。各画素２０４には、発光素子１００を制御するための駆動トランジスタ２２０や保持容量２２２が備えられる。これらの駆動トランジスタ２２０や保持容量２２２上には平坦化膜２２４が設けられ、この上に発光素子１００が配置される。図示していないが、各画素２０４には駆動トランジスタ２２０や保持容量２２２以外のトランジスタや容量素子が設けられていてもよい。
【００５２】
表示装置２００は、任意の構成として、発光素子１００保護するためのパッシベーション膜２２６を備えてもよい。パッシベーション膜２２６の構造も任意に決定することができ、単層構造、積層構造のいずれを採用してもよい。図示しないが、積層構造を有する場合、例えばケイ素含有無機化合物を含む第１の層、樹脂を含む第２の層、ケイ素含有無機化合物を含む第３の層が順次積層した構造を採用することができる。ケイ素含有無機化合物としては窒化ケイ素や酸化ケイ素が挙げられる。樹脂としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、ポリエステル、ポリカルボナートなどが挙げられる。
【００５３】
２．製造方法
駆動トランジスタ２２０や保持容量２２２、平坦化膜２２４、および陽極１２０までの形成は、公知の方法を適用することで行うことができる。したがって、説明は割愛する。
【００５４】
ＥＬ層と陰極１２２の形成は、図１（Ｃ）に示す発光素子１００の形成と類似する。表示装置２００は、発光色の異なる複数の発光層（第１の発光層１０８−１、第２の発光層１０８−２、第３の発光層１０８−３）を有するため、マルチチャンバー型の蒸着装置を用いることが好ましい。以下、蒸着装置１５０を用いるケースを例として説明する。
【００５５】
２−１．ホール注入層
まず、陽極１２０までが形成された基板２０２を基板搬入ポート１５２から蒸着装置１５０に投入し、第１のコンベア１５８−１と搬送ロボット１６０を用いて第１の搬送チャンバー１５６−１へ基板２０２を搬入する。その後、ホール注入材料が充填された蒸着源１３８を備える第１の蒸着チャンバー１３２−１へ基板２０２を搬送する。
【００５６】
第１の蒸着チャンバー１３２−１の圧力は圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、ホール注入材料を加熱・蒸着し、第１の発光素子１００−１、第２の発光素子１００−２、第３の発光素子１００−３の陽極（第１の陽極１２０−１、第２の陽極１２０−２、第３の陽極１２０−３）上にホール注入材料を堆積させ、ホール注入層１０２を形成する。ホール注入層１０２は、第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。
【００５７】
任意の構成として、ホール注入層１０２の形成前に、基板２０２や基板２０２上に形成された種々の層に含まれるガスを脱離させるため、圧力範囲Ｐ2内で設定された圧力下、基板２０２を加熱してもよい。加熱温度は、例えば８０℃以上１５０℃以下、あるいは１００℃以上１３０℃以下から選択することができる。この加熱処理は、基板搬入ポート１５２内で行ってもよく、あるいは第１の搬送チャンバー１５６−１に接続される加熱用チャンバー（図示しない）内で行ってもよい。
【００５８】
ホール注入材料としては、ホールが注入しやすい、すなわち酸化されやすい化合物（電子供与性化合物）を用いることができる。換言すると最高占有分子軌道（ＨＯＭＯ）準位の浅い化合物を用いることができる。例えばベンジジン誘導体やトリアリールアミンなどの芳香族アミン、カルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン誘導体などを用いることができる。上述した芳香族アミンやカルバゾール誘導体、あるいは芳香族炭化水素などの電子供与性化合物と電子受容体との混合物を用いてもよい。電子受容体としては、酸化バナジウムや酸化モリブデンなどの遷移金属酸化物や、含窒素ヘテロ芳香族化合物、シアノ基などの強い電子吸引基を有するヘキサアザトリフェニレンなどのヘテロ芳香族化合物などが挙げられる。これらの材料や混合物はイオン化ポテンシャルが小さいため、陽極１２０からのホール注入障壁が小さく、表示装置２００の駆動電圧の低減に寄与する。
【００５９】
２−２．ホール輸送層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第１の蒸着チャンバー１３２−１から第２の蒸着チャンバー１３２−２へ搬送する。第２の蒸着チャンバー１３２−２の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、ホール輸送材料を加熱・蒸着し、ホール注入層１０２上にホール輸送層１０４が形成される。ホール輸送層１０４も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。図示しないが、ホール輸送層１０４は発光素子１００間で厚さが異なるように形成してもよい。
【００６０】
ホール輸送材料としては、ホール注入層１０２で使用可能な材料と同様、あるいは類似する材料を用いることができる。例えば、ホール注入層１０２と比較して、ＨＯＭＯ準位が深いが、その差が約０．５ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいはそれ以下の材料を用いることができる。上述した材料は電子輸送性よりもホール輸送性が高いため、ホールを効率よく発光層１０８側へ輸送することができ、表示装置２００を低い電圧で駆動することを可能にする。
【００６１】
２−３．電子ブロック層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第２の蒸着チャンバー１３２−２から第３の蒸着チャンバー１３２−３へ搬送する。第３の蒸着チャンバー１３２−３の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、電子ブロック材料を加熱・蒸着し、ホール輸送層１０４上に電子ブロック層１０６が形成される。電子ブロック層１０６も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。
【００６２】
電子ブロック層１０６は、陰極１２２から注入された電子が再結合に寄与することなく発光層１０８を通過してホール輸送層１０４へ注入されることを防ぐことで電子を発光層１０８内に閉じ込めるとともに、発光層１０８で得られる励起エネルギーがホール輸送層１０４に移動することを防ぐ機能を有する。これにより、発光効率の低下を防ぐことができる。
【００６３】
電子ブロック層１０６には、電子輸送性よりもホール輸送性が高い、あるいは同程度であり、発光層１０８内の分子よりも最低非占有分子軌道（ＬＵＭＯ）準位が浅く、かつバンドギャップが大きい材料を用いることが好ましい。具体的には、電子ブロック層１０６に含まれる分子のＬＵＭＯ準位と発光層１０８に含まれる分子のそれとの差は、０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上が好ましい。また、電子ブロック層１０６に含まれる分子のバンドギャップと発光層１０８に含まれる発光材料のそれとの差が０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上であることが好ましい。発光材料が燐光材料の場合、発光材料よりも０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上三重項準位（Ｔ１準位）の高い材料を用いることが好ましい。より具体的には、芳香族アミン誘導体、カルバゾール誘導体、９，１０−ジヒドロアクリジン誘導体、ベンゾフラン誘導体、ベンゾチオフェン誘導体などが挙げられる。
【００６４】
２−４．発光層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第１の搬送チャンバー１５６−１を介して第２のコンベア１５８−２に搬送し、さらに第２の搬送チャンバー１５６−２の搬送ロボット１６０を用いて第２の搬送チャンバー１５６−２へ搬送する。さらに基板２０２は第４の蒸着チャンバー１３２−４へ搬送される。第４の蒸着チャンバー１３２−４の圧力は圧力範囲Ｐ1内に設定される。この圧力下、第１の発光層１０８−１を構成する材料を加熱・蒸着することで、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、および電子ブロック層１０６を介して第１の陽極１２０−１上に第１の発光層１０８−１が形成される。
【００６５】
その後、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第４の蒸着チャンバー１３２−４から第５の蒸着チャンバー１３２−５へ搬送する。第５の蒸着チャンバー１３２−５の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、第２の発光層１０８−２を構成する材料を加熱・蒸着することで、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、および電子ブロック層１０６を介して第２の陽極１２０−２上に第２の発光層１０８−２が形成される。
【００６６】
同様に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第５の蒸着チャンバー１３２−５から第６の蒸着チャンバー１３２−６へ搬送する。第６の蒸着チャンバー１３２−６の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、第３の発光層１０８−３を構成する材料を加熱・蒸着することで、ホール注入層１０２、ホール輸送層１０４、および電子ブロック層１０６を介して第３の陽極１２０−３上に第３の発光層１０８−３が形成される。
【００６７】
各発光層１０８はホールと電子が再結合する空間を提供する層であり、この層に含まれる発光材料から発光が得られる。各発光層１０８は単一の化合物で形成されていてもよく、あるいは、いわゆるホスト―ゲスト型の構成を有していてもよい。ホスト―ゲスト型の場合、ホスト材料としては、例えばスチルベン誘導体、アントラセン誘導体などの縮合芳香族化合物、カルバゾール誘導体、キノリノール配位子を含む金属錯体、芳香族アミン、フェナントロリン誘導体などの含窒素ヘテロ芳香族化合物などを用いることができる。ゲストは発光材料として機能し、クマリン誘導体、ピラン誘導体、キノクリドン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、アントラセン誘導体などの蛍光材料、あるいはイリジウム系オルトメタル錯体、もしくはポルフィリン誘導体の白金錯体などの燐光材料をゲストとして用いることができる。発光層１０８を単一の化合物で構成する場合、上述したホスト材料を用いることができる。この場合、ホスト材料が発光材料として働く。
【００６８】
２−５．ホールブロック層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第２の搬送チャンバー１５６−２を介して第３のコンベア１５８−３に搬送し、さらに第３の搬送チャンバー１５６−３の搬送ロボット１６０を用いて第３の搬送チャンバー１５６−３へ搬送する。さらに基板２０２は第７の蒸着チャンバー１３２−７へ搬送される。第７の蒸着チャンバー１３２−７の圧力は圧力範囲Ｐ1内に設定される。この圧力下、ホールブロック材料を加熱・蒸着し、第１の発光層１０８−１から第３の発光層１０８−３の上にホールブロック層１１０を形成する。ホールブロック層１１０も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。
【００６９】
なお、ホールブロック層１１０を形成する前は、各発光素子１００の最上面は発光層１０８となる。このため、発光層１０８に不純物が混入することを防ぐため、第３のコンベア１５８−３の圧力も圧力範囲Ｐ1内に設定してもよい。
【００７０】
ホールブロック層１１０は、陽極１２０から注入されたホールが再結合に寄与することなく発光層１０８を通過して電子輸送層１１２へ注入されることを防ぐことでホールを発光層１０８内に閉じ込めるとともに、発光層１０８で得られる励起エネルギーが電子輸送層１１２に移動することを防ぐ機能を有する。これにより、発光効率の低下を防ぐことができる。
【００７１】
ホールブロック層１１０には、ホール輸送性よりも電子輸送性が高く、発光層１０８内の分子よりもＨＯＭＯ準位が深く、かつバンドギャップが大きい材料を用いることが好ましい。具体的には、ホールブロック層１１０に含まれる分子のＨＯＭＯ準位と発光層１０８に含まれる分子のそれとの差は、０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上が好ましい。また、ホールブロック層１１０に含まれる分子のバンドギャップと発光層１０８に含まれる分子のそれとの差は０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上が好ましい。発光材料が燐光材料の場合、発光材料よりも０．２ｅＶ、０．３ｅＶ、あるいは０．５ｅＶ以上Ｔ１準位の高い材料を用いることが好ましく、具体的には２．２ｅＶ以上のＴ１準位を有する材料が好ましい。例えば、フェナントロリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−ヒドロキシ−ビフェニリル）アルミニウムなどの比較的バンドギャップの大きい（例えば２．８ｅＶ以上）金属錯体などが挙げられる。
【００７２】
２−６．電子輸送層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第７の蒸着チャンバー１３２−７から第８の蒸着チャンバー１３２−８へ搬送する。第８の蒸着チャンバー１３２−８の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、電子輸送材料を加熱・蒸着し、ホールブロック層１１０上に電子輸送層１１２が形成される。電子輸送層１１２も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。図示しないが、電子輸送層１１２も発光素子１００間で厚さが異なるように形成してもよい。
【００７３】
電子輸送層１１２は陰極１２２から電子注入層１１４に注入された電子を発光層１０８側へ輸送する機能を有する。電子輸送層１１２はホール輸送性よりも電子輸送性が高い材料（電子輸送材料）を含む。このような化合物としては、アルミニウム錯体、リチウム錯体、ベリリウムなどの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シラシクロペンタジエン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ぺリレン誘導体などの縮合芳香族化合物、フェナントロリン誘導体などの含窒素縮合ヘテロ芳香族化合物などが挙げられる。上記金属錯体としては、例えば８−キノリノラトリチウム（Ｌｉｑ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）やビス（８−キノリノラト）ベリリウムなどの、８−キノリノール配位子を有する金属錯体が例示される。これらの化合物は置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数１から４のアルキル基、あるいはフェニル基やナフチル基などのアリール基が挙げられる。
【００７４】
２−７．電子注入層
次に、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第８の蒸着チャンバー１３２−８から第９の蒸着チャンバー１３２−９へ搬送する。第９の蒸着チャンバー１３２−９の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、電子輸送材料を加熱・蒸着し、発光層１０８、ホールブロック層１１０、および電子輸送層１１２上に電子注入層１１４が形成される。電子注入層１１４も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。
【００７５】
電子注入層１１４は、陰極１２２からの電子注入を促進する機能を有する。電子注入層１１４に用いることのできる材料としては、例えばフッ化リチウムやフッ化カルシウムなどの無機化合物が挙げられる。あるいは、電子輸送層１１２に用いることが可能な電子輸送性化合物と、リチウムなどの第１族金属やマグネシウム、カルシウムなどの第２族金属、あるいはイッテルビウムなどのランタノイド金属などに例示される電子供与性化合物との混合物を用いることができる。典型的には、ＡｌｑとＬｉの混合物やＬｉｑとＬｉの混合物が挙げられる。
【００７６】
２−８．陰極
陰極１２２を蒸着法で形成する場合には、基板２０２は第９の蒸着チャンバー１３２−９から第１０の蒸着チャンバー１３２−１０へ搬送される。第１０の蒸着チャンバー１３２−１０の圧力も圧力範囲Ｐ2内に設定される。この圧力下、陰極１２２を構成する材料を加熱・蒸着し、電子注入層１１４上に陰極１２２が形成される。陰極１２２も第１の発光素子１００−１から第３の発光素子１００−３に共有されるように形成することができる。
【００７７】
陰極１２２をスパッタリング法によって形成する場合、搬送ロボット１６０を用いて基板２０２を第９の蒸着チャンバー１３２−９からスパッタ室１６２へ搬送する。その後、陰極１２２を構成する材料を含むターゲットに対してスパッタリングを行い、陰極１２２を形成する。
【００７８】
陰極１２２は、ＥＬ層へ電子を注入する機能を有する。これと同時に、発光層１０８からの発光を陽極１２０から取り出す場合には反射電極として、発光を陰極１２２から取り出す場合には、発光の一部を反射し、一部を透過する半反射半透過電極として機能する。陰極１２２を反射電極として用いる場合には、アルミニウムやマグネシウム、銀などの金属やこれらの合金を含み、可視光を効率よく反射する厚さを有する膜を陰極１２２として用いる。一方、陰極１２２を半反射半透過電極として用いる場合には、ＩＴＯやＩＺＯなどの透光性を有する導電性酸化物を含むよう、陰極１２２が構成される。あるいは、上述した金属を含み、かつ、可視光が透過する程度の厚さを有する金属膜を用いてもよい。この場合、さらに透光性を有する導電性酸化物が積層された積層体を用いてもよい。
【００７９】
上述した例では、発光層１０８を形成する際の圧力のみを圧力範囲Ｐ1内になるように設定するが、第１実施形態で述べたように、発光層１０８と接する電子ブロック層１０６やホールブロック層１１０も圧力範囲Ｐ1から選択される圧力下で形成してもよい。具体的には、第３の蒸着チャンバー１３２−３と第７の蒸着チャンバー１３２−７の少なくとも一方の圧力を圧力範囲Ｐ1から選択される圧力に調整し、成膜を行ってもよい。
【００８０】
また、上述した例では、一つの蒸着チャンバー１３２内で一つの層を形成するが、一つの蒸着チャンバー１３２内で複数の層を形成してもよい。少なくとも、圧力範囲Ｐ1で形成する層のための蒸着チャンバー１３２と圧力範囲Ｐ2で形成する層のための蒸着チャンバー１３２が異なっていればよい。例えばホール注入層１０２とホール輸送層１０４を同一の蒸着チャンバー（例えば第１の蒸着チャンバー１３２−１）内で形成し、電子輸送層１１２と電子注入層１１４を同一の蒸着チャンバー（例えば第８の蒸着チャンバー１３２−８）で形成してもよい。あるいは、第１の発光層１０８−１から第３の発光層１０８−３を同一の蒸着チャンバー１３２内で形成してもよい。あるいは、第１の発光層１０８−１から第３の発光層１０８−３に加え、ホールブロック層１１０や電子ブロック層１０６を同一の蒸着チャンバー１３２内で形成してもよい。
【００８１】
パッシベーション膜２２６は公知の方法を適用することで形成できるため、説明は割愛する。
【００８２】
本実施形態で述べた表示装置の製造方法では、発光層１０８、あるいは発光層１０８とそれに接する層を、他の層を形成するときの圧力と比較して低い圧力で形成する。このため、高い信頼性を有する発光素子が備えられた表示装置を製造することが可能である。また、圧力範囲Ｐ1を得るための排気装置１３４は一部の蒸着チャンバー（例えば第４の蒸着チャンバー１３２−４から第６の蒸着チャンバー１３２−６）や一部のコンベア（第３のコンベア１５８−３）のみに設置すればよい。したがって、本実施形態に係る製造方法を適用することにより、高い信頼性を有する表示装置を、製造コストの著しい増大を招くことなく提供することが可能となる。
【実施例】
【００８３】
以下、発光素子１００の作製過程において、蒸着チャンバー１３２に残留する不純物が与える影響について検討した結果について述べる。
【００８４】
１．発光素子の作製
本実施例では、異なる作製条件で作製した五つの発光素子（実験素子１から５）、および比較の対象として同一の作製条件で作製した四つの発光素子（参照素子１から４）を作製した。いずれの素子の構造も図１（Ｃ）に示す構造を有しており、用いた材料も同一である。また、これらの素子は青色発光素子であり、いずれの素子においても、ＥＬ層と陰極１２２は、前述の蒸着チャンバー内で圧力範囲Ｐ２で形成した。
【００８５】
１−１．参照素子
参照素子１から４では、ＥＬ層内のすべての層、および陰極を連続的に形成した。すなわち、一つの層を形成した後、次の層を形成するまでの時間は２０分以内であった。以下、隣接する層を連続的に形成するとは、一つの層の形成後２０分以内に次の層を形成することを意味する。
【００８６】
１−２．実験素子
実験素子１では、ホール注入層１０２を形成した後、圧力を維持したまま蒸着チャンバー内に基板１１６を３時間静置し、その後ホール輸送層１０４から陰極１２２までを連続的に形成した。
【００８７】
実験素子２では、ホール注入層１０２から電子ブロック層１０６までを連続的に形成した後、圧力を維持したまま基板１１６を蒸着チャンバー内に３時間静置し、その後発光層１０８から陰極１２２までを連続的に形成した。
【００８８】
実験素子３では、発光層１０８を二段階に分け、形成した。具体的には、ホール注入層１０２から電子ブロック層１０６までを連続的に形成した後、一段階目の発光層１０８を連続的に形成した。この後、圧力を維持したまま基板１１６を蒸着チャンバー内に３時間静置した。引き続き、二段階目の発光層１０８を形成し、さらにホールブロック層１１０から陰極１２２までを連続的に形成した。なお、二段階で作製した二つの発光層１０８に含まれる材料は同一である。
【００８９】
実験素子４では、ホール注入層１０２から発光層１０８までを連続的に形成した後、圧力を維持したまま基板１１６を蒸着チャンバー内に３時間静置し、その後ホールブロック層１１０から陰極１２２までを連続的に形成した。
【００９０】
実験素子５では、ホール注入層１０２からホールブロック層１１０までを連続的に形成した後、圧力を維持したまま基板１１６を蒸着チャンバー内に３時間静置し、その後電子輸送層１１２から陰極１２２までを連続的に形成した。
【００９１】
したがって、表１に示すように、実験素子１から５では、それぞれホール注入層１０２の上面、電子ブロック層１０６の上面、発光層１０８の内部、発光層１０８の上面、ホールブロック層１１０の上面が長時間蒸着チャンバー内の雰囲気に晒される。換言すると、実験素子１から５のそれぞれにおいて、蒸着チャンバー内に残留する不純物は、ホール注入層１０２とホール輸送層１０４の界面、電子ブロック層１０６と発光層１０８の界面、発光層１０８の内部、発光層１０８とホールブロック層１１０の界面、ホールブロック層１１０と電子輸送層１１２の界面に遍在する。
【００９２】
【表１】
2020057518.tif 000003
【００９３】
２．初期特性
実験素子と参照素子の初期特性として、駆動電圧（１０Ａ／ｃｍ2の電流密度で電流を流すために必要な電圧）、およびこの電流密度における発光効率をそれぞれ図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示す。これらの図では、参照素子１の初期特性を基準とし、相対値で駆動電圧と電流密度を表している。測定には、コニカミノルタ製色彩輝度系ＣＳ−２００Ａ、ケースレー社製ソースメータＫｅｉｔｈｌｅｙ２４５０を用いた。
【００９４】
図８（Ａ）に示すように、実験素子１から５の駆動電圧は参照素子１から４の駆動電圧とほとんど同じであることが分かった。電流効率に関しては、図８（Ｂ）に示すように、参照素子１を基準とすると、実験素子の駆動電圧は０．８５から０．９６であり、この範囲は参照素子１から４の電流効率のばらつきの範囲内である。以上のことから、機能層の一部を蒸着チャンバー内の雰囲気に長時間晒しても、初期特性に対する影響は無視できると言える。
【００９５】
３．信頼性
これに対して信頼性は、蒸着チャンバー内の不純物によって大きく影響を受けることが分かった。図９に示すように、参照素子１を基準とすると、参照素子１から４の５％輝度低下時間（Ｔ95）は、１から１．２であるのに対し、実験素子１から５では、０．６６から１．２の範囲であった。このことから、実験素子１から５のＴ95はばらつきの範囲を大きく逸脱しており、機能層の一部が蒸着チャンバー内の雰囲気に長時間晒されることで信頼性が左右されることが分かる。すなわち、蒸着チャンバー内に滞留する不純物は、初期特性には大きな影響を与えないものの、信頼性に対しては大きな影響を与えると言える。
【００９６】
図９の結果から、特に実験素子３のＴ95が短く、実験素子５のそれの約半分になることが分かった。すなわち、不純物が発光層１０８内に混入する場合（実験素子３）に信頼性が最も大きく低下することが確認された。また、発光層１０８と電子ブロック層１０６との界面に不純物が遍在する場合にも信頼性が低下する傾向が観察された（実験素子２）。
【００９７】
以上の結果は、不純物が混入しにくい条件で発光層１０８やそれに隣接する層（電子ブロック層１０６、ホールブロック層１１０）を形成することで発光素子の信頼性を向上させることが可能であることを示唆する。したがって、本発明の実施形態を適用する、すなわち、発光層１０８やそれに隣接する層を、他の層と比較して低い圧力で形成することで、高い信頼性を有する発光素子やそれを備える表示装置を提供することが可能になると結論付けられる。
【００９８】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【００９９】
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【０１００】
１００：発光素子、１００−１：第１の発光素子、１００−２：第２の発光素子、１００−３：第３の発光素子、１０２：ホール注入層、１０４：ホール輸送層、１０６：電子ブロック層、１０８：発光層、１０８−１：第１の発光層、１０８−２：第２の発光層、１０８−３：第３の発光層、１１０：ホールブロック層、１１２：電子輸送層、１１４：電子注入層、１１６：基板、１１８：メタルマスク、１２０：陽極、１２０−１：第１の陽極、１２０−２：第２の陽極、１２０−３：第３の陽極、１２２：陰極、１２４：機能層、１２６：機能層、１３０：蒸着装置、１３２：蒸着チャンバー、１３２−１：第１の蒸着チャンバー、１３２−２：第２の蒸着チャンバー、１３２−３：第３の蒸着チャンバー、１３２−４：第４の蒸着チャンバー、１３２−５：第５の蒸着チャンバー、１３２−６：第６の蒸着チャンバー、１３２−７：第７の蒸着チャンバー、１３２−８：第８の蒸着チャンバー、１３２−９：第９の蒸着チャンバー、１３２−１０：第１０の蒸着チャンバー、１３４：排気装置、１３６：蒸着源ステージ、１３８：蒸着源、１４０：基板ステージ、１４２：マスクホルダ、１４４：シャッター、１４６：ダクト、１４８：バルブ、１５０：蒸着装置、１５２：基板搬入ポート、１５４：基板搬出ポート、１５６：搬送チャンバー、１５６−１：第１の搬送チャンバー、１５６−２：第２の搬送チャンバー、１５６−３：第３の搬送チャンバー、１５８：コンベア、１５８−１：第１のコンベア、１５８−２：第２のコンベア、１５８−３：第３のコンベア、１５８−４：第４のコンベア、１６０：搬送ロボット、１６２：スパッタ室、１６４：バッファー、２００：表示装置、２０２：基板、２０４：画素、２０４−１：第１の画素、２０４−２：第２の画素、２０４−３：第３の画素、２０６：表示領域、２０８：走査線駆動回路、２１０：信号線駆動回路、２１２：配線、２１４：フレキシブル印刷回路基板、２１６：駆動ＩＣ、２２０：駆動トランジスタ、２２２：保持容量、２２４：平坦化膜、２２６：パッシベーション膜
【図１】
2020057518.tif 000004
【図２】
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【図３】
2020057518.tif 000006
【図４】
2020057518.tif 000007
【図５】
2020057518.tif 000008
【図６】
2020057518.tif 000009
【図７】
2020057518.tif 000010
【図８】
2020057518.tif 000011
【図９】
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