(57)【要約】【課題】信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供する。信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる成膜装置を提供する。【解決手段】減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、成膜室内で、ＥＬ層に含まれる層を成膜する第２の工程と、を、排気、及び質量分析計での成膜室内の水の分圧の測定をしながら行い、第２の工程の開始時、水の分圧が、第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値である。または、成膜装置が備える成膜室は、成膜材料室を有し、排気機構が接続されている。該成膜材料室は、仕切り弁によって成膜室と仕切られ、加熱機構を備えた成膜材料保持部を有し、質量分析計及び排気機構が接続されている。成膜材料室内で予め成膜材料に含まれる水分等の不純物を十分に除去できるため、成膜室内に成膜材料由来の水分が拡散することを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、
減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、
前記成膜室内で、前記発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜する第２の工程と、
を、排気、及び質量分析計での前記成膜室内の水の分圧の測定をしながら行い、
前記第２の工程の開始時、前記水の分圧が、前記第１の工程における前記水の分圧の平均値より小さい値である発光素子の作製方法。
【請求項２】
一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子を基板上に作製する方法であって、
減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、
前記成膜室内に前記基板を搬入した後、前記成膜室内で、前記発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜する第２の工程と、
を、排気、及び質量分析計での前記成膜室内の水の分圧の測定をしながら行う発光素子の作製方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第２の工程における前記水の分圧の平均値は、前記第１の工程における前記水の分圧の平均値より小さい発光素子の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記第１の工程における加熱温度は、前記第２の工程における加熱温度以上である発光素子の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記第１の工程の前に、減圧下の前記成膜室内で、前記成膜材料が気化する温度未満で前記成膜材料を加熱する工程を有する発光素子の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記第１の工程と前記第２の工程の間に、前記成膜材料を加熱しない期間、又は前記成膜材料が気化する温度未満で前記成膜材料を加熱する期間を有する発光素子の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記成膜室の壁を加熱しながら前記第１の工程を行う発光素子の作製方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記成膜室の壁を冷却しながら前記第２の工程を行う発光素子の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記第２の工程を、水の分圧が１×１０−４Ｐａ以下の前記成膜室内で行う発光素子の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項において、
前記第２の工程の開始時、酸素原子の分圧が、前記第１の工程における酸素原子の分圧の平均値より小さい値である発光素子の作製方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、
前記第２の工程を、酸素原子の分圧が２×１０−６Ｐａ以下の前記成膜室内で行う発光素子の作製方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項において、
前記質量分析計は、四重極質量分析計である発光素子の作製方法。
【請求項１３】
加熱機構を備えた成膜材料保持部を有し、排気機構及び質量分析計と接続する成膜室と、
前記質量分析計で測定した前記成膜室の水の分圧の値に基づき、前記加熱機構を制御する制御部と、を有する成膜装置。
【請求項１４】
加熱機構を備えた成膜材料保持部、壁面を加熱する機構、及び前記壁面を冷却する機構を備え、排気機構及び質量分析計と接続する成膜室を有する成膜装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４において、
前記質量分析計は、四重極質量分析計である成膜装置。
【請求項１６】
第１の排気機構と接続し、成膜材料室を有する成膜室を備え、
前記成膜材料室は、仕切り弁によって前記成膜室と仕切られ、質量分析計及び第２の排気機構と接続し、加熱機構を備える成膜材料保持部を有する成膜装置。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記成膜材料室が、前記成膜材料室の内壁を加熱する機構を備える成膜装置。
【請求項１８】
請求項１６又は１７において、
前記成膜材料室が、前記成膜材料室の内壁を冷却する機構を備える成膜装置。
【請求項１９】
請求項１６乃至１８のいずれか一項において、
前記成膜室が、前記成膜室の内壁を加熱する機構を備える成膜装置。
【請求項２０】
請求項１６乃至１９のいずれか一項において、
前記成膜室が、前記成膜室の内壁を冷却する機構を備える成膜装置。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０のいずれか一項において、
前記成膜室が、質量分析計と接続する成膜装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記成膜室と接続する質量分析計は、四重極質量分析計である成膜装置。
【請求項２３】
請求項１６乃至２２のいずれか一項において、
前記成膜材料室と接続する質量分析計は、四重極質量分析計である成膜装置。
【請求項２４】
請求項１６乃至２３のいずれか一項に記載の成膜装置を用いて、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、
前記仕切り弁が閉じられ、減圧下の前記成膜室と隔てられた減圧下の前記成膜材料室内で、前記加熱機構を用いて、前記成膜材料保持部に保持された成膜材料を加熱する第１の工程と、前記仕切り弁を開く第２の工程と、を、前記第１の排気機構及び前記第２の排気機構による排気、並びに、前記質量分析計での前記成膜材料室内の水の分圧の測定をしながら行った後、
前記成膜材料を用いて、前記成膜室内に配置された基板上に、前記発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜し、
前記第２の工程の開始時、前記成膜材料室内の水の分圧が、前記第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値である発光素子の作製方法。
【請求項２５】
請求項１６乃至２３のいずれか一項に記載の成膜装置を用いて、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、
前記仕切り弁が閉じられ、減圧下の前記成膜室と隔てられた減圧下の前記成膜材料室内で、前記加熱機構を用いて、前記成膜材料保持部に保持された成膜材料を加熱する第１の工程と、前記仕切り弁を開く第２の工程と、を、前記第１の排気機構及び前記第２の排気機構による排気、並びに、前記質量分析計での前記成膜材料室内の水の分圧の測定をしながら行った後、
前記成膜材料を用いて、前記成膜室内に配置された基板上に、前記発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜し、
前記第２の工程の開始時、前記成膜材料室内の水の分圧が、１×１０−４Ｐａ以下である発光素子の作製方法。
【請求項２６】
請求項２４又は２５において、
前記第１の工程における前記加熱機構の温度は、前記成膜材料が気化する温度以上である発光素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有機エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、以下ＥＬとも記す）現象を利用した発光素子（以下、有機ＥＬ素子とも記す）の作製方法に関する。また、有機ＥＬ素子の作製に用いられる成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子の研究開発が盛んに行われている。有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）を挟んだものであり、薄型軽量化できる、入力信号に高速に応答できる、直流低電圧駆動が可能であるなどの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。さらに、有機ＥＬ素子は面光源であるため、液晶ディスプレイのバックライトや照明等の光源としての応用も考えられている。
【０００３】
有機ＥＬ素子に用いる有機化合物や金属材料は、水分や酸素等の不純物と反応しやすく、容易に劣化することが知られている。有機化合物又は金属材料と、該不純物とが反応することで、有機ＥＬ素子の寿命は大幅に低下してしまう。
【０００４】
そのため、有機ＥＬ素子を形成する場合、下部電極の表面の水分等を除去し、その上にＥＬ層及び上部電極を形成し、さらに封止するまでのプロセスを、大気開放せずに行う技術が要求される。例えば、ＥＬ層の形成、上部電極の形成、及び封止を１台の装置で行うことができるマルチチャンバー方式やインライン方式の薄膜形成装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０２１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、有機ＥＬ素子に含まれる蒸着膜の形成を行う場合、成膜室の減圧や成膜材料の加熱等により、成膜材料に含まれる水分等の不純物が成膜室内に排出される。蒸着膜がこれら不純物の影響を受けると、作製した有機ＥＬ素子の信頼性が低くなる（寿命が短くなる）という問題がある。
【０００７】
本発明の一態様は、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる成膜装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層（ＥＬ層）を有する発光素子（有機ＥＬ素子）の作製方法であって、成膜室に配置された成膜材料に含まれる水分を成膜室の外に排出する第１の工程と、該成膜材料を用いてＥＬ層に含まれる層を成膜する第２の工程とを、質量分析計を用いて成膜室の水の分圧を測定しながら行う発光素子の作製方法である。
【０００９】
成膜材料は、加熱温度によっては、第１の工程で十分な時間、加熱を行っても、成膜材料に含まれる水分が十分に放出されない場合がある。この場合、第２の工程で、該加熱温度よりも高い温度で成膜材料を気化させて成膜を行うときに、成膜材料中に残っていた水分が成膜材料から放出されてしまう。したがって、本発明の一態様では、第１の工程で、成膜材料を加熱し一部を気化させる。これにより、成膜材料に含まれる水分を十分に除去することができる。また、第２の工程で、成膜材料を気化させても、該成膜材料から放出される水分量は少ない。
【００１０】
また、質量分析計を用いて水の分圧を測定しながら、成膜材料に含まれる水分を成膜室の外に排出することで、成膜材料及び成膜室から水分が十分に除去されたことを確認した後に、成膜を行うことができる。したがって、成膜する層に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる。
【００１１】
本発明の一態様は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子を基板上に作製する方法であって、減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、成膜室内に基板を搬入した後、成膜室内で、発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜する第２の工程と、を、排気、及び質量分析計での前記成膜室内の水の分圧の測定をしながら行う発光素子の作製方法である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、成膜室内で、発光性の有機化合物を含む層に含まれる層を成膜する第２の工程と、を、排気、及び質量分析計での成膜室内の水の分圧の測定をしながら行い、第２の工程の開始時、水の分圧が、第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値である発光素子の作製方法である。
【００１３】
なお、本明細書等において、気化は、液体が気体に変わる現象（蒸発や沸騰）だけでなく、固体が直接気体に変わる現象（昇華）も含む。
【００１４】
また、本明細書等において、分圧の値は、質量分析計で測定した値である。
【００１５】
第１の工程を行うことで、成膜材料から水分が成膜室内に放出され、成膜室内の水の分圧が上昇する。その後、成膜材料に含まれる水分量が減少することで、成膜材料からの水分の放出量が次第に減少し、かつ、成膜室の外へ水分が排出されることで、成膜室内の水の分圧が低下する。そして、成膜室内の水の分圧が第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値となったら、第２の工程として、成膜材料を加熱し、ＥＬ層に含まれる層を成膜する。
【００１６】
本発明の一態様では、質量分析計を用いて成膜室内の水の分圧をリアルタイムで確認できる。したがって、水の分圧が十分に低くなった成膜室内で、有機ＥＬ素子を構成する膜を形成できる。
【００１７】
上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第２の工程における水の分圧の平均値は、第１の工程における水の分圧の平均値より小さいことが好ましい。
【００１８】
上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第１の工程における加熱温度は、第２の工程における加熱温度以上であることが好ましい。
【００１９】
上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第１の工程の前に、減圧下の成膜室内で、成膜材料が気化する温度未満で成膜材料を加熱する工程を有することが好ましい。
【００２０】
特に、減圧下の成膜室内で、成膜材料が気化しない温度で成膜材料を加熱し、成膜室内の水の分圧の値が極大値を示した後に、第１の工程を開始することが好ましい。
【００２１】
第１の工程では、成膜材料が気化する温度以上の温度で加熱するため、成膜材料が気化してしまい無駄になってしまう。また、長時間の加熱、高温での加熱により、成膜材料は劣化してしまう場合がある。
【００２２】
したがって、本発明の一態様の発光素子の作製方法では、成膜材料が気化しない温度で成膜材料を加熱し、水分を除去した後、第１の工程を行う（成膜材料が気化する温度以上で成膜材料を加熱する）ことで、先の加熱で除去できなかった水分を成膜材料から除去する。これにより、第１の工程で気化される成膜材料の量を低減し、成膜材料の消費を抑制できる。また、長時間、高温で加熱することによる成膜材料の劣化を抑制できる。
【００２３】
また、上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第１の工程と第２の工程の間に、成膜材料を加熱しない期間、又は成膜材料が気化する温度未満で成膜材料を加熱する期間を有することが好ましい。
【００２４】
特に、第１の工程の間で、成膜室内の水の分圧の値が極大値を示した後に、成膜材料を加熱しない期間、又は成膜材料が気化する温度未満で成膜材料を加熱する期間を有することが好ましい。
【００２５】
加熱を休止する、又は加熱温度を成膜材料が気化しない温度にすることで、成膜材料の気化を休止する。加熱を休止しても（又は加熱温度を下げても）成膜材料は高温状態であるため、引き続き、成膜材料に含まれる水分等の不純物は除去される。また、成膜材料から除去された水分等の不純物が成膜室の外に排出され続ける。これにより、第１の工程で気化される成膜材料の量を低減し、成膜材料の消費を抑制できる。また、長時間、高温で加熱することによる成膜材料の劣化を抑制できる。
【００２６】
また、上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第１の工程中、成膜材料を気化して、基板に蒸着膜を形成することが好ましい。該基板に形成された蒸着膜を回収することで、成膜材料として再利用が可能である。これにより、成膜材料の節約ができるため、好ましい。
【００２７】
また、上記有機ＥＬ素子の作製方法において、成膜室の壁を加熱しながら第１の工程を行うことが好ましい。さらに、成膜室の壁を第１の工程を行う前に加熱することが好ましい。
【００２８】
成膜室の壁の温度を高くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しやすくなり、該不純物を成膜室の外に排出しやすくなるため好ましい。
【００２９】
また、上記有機ＥＬ素子の作製方法において、成膜室の壁を第２の工程を行う前に冷却することが好ましい。さらに、成膜室の壁を冷却しながら第２の工程を行うことが好ましい。
【００３０】
成膜室の壁の温度を低くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しにくくなる。壁に付着した水分等の不純物が壁から脱離し、成膜中の膜に混入することを抑制できるため、好ましい。
【００３１】
また、上記有機ＥＬ素子の作製方法において、第２の工程は、水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧が１×１０−４Ｐａ以下の成膜室内で行うことが好ましい。
【００３２】
ここで、リチウム等の反応性が高い材料を含む層は、水分等の不純物と反応しやすい。また、発光層に不純物が含まれると、発光素子の特性に与える影響が顕著になりやすい。したがって、これらの層の作製において、第２の工程は、水の分圧が２×１０−５Ｐａ以下の成膜室内で行うことが好ましく、１×１０−５Ｐａ以下の成膜室内で行うことが特に好ましい。
【００３３】
また、酸素も、有機ＥＬ素子の信頼性に影響を与える不純物である。したがって、第２の工程の開始時、酸素原子（１６Ｏ）の分圧が、第１の工程における酸素原子の分圧の平均値より小さい値であることが好ましい。また、第２の工程は、酸素原子の分圧が２×１０−６Ｐａ以下の成膜室内で行うことが好ましい。
【００３４】
上記有機ＥＬ素子の作製方法において、質量分析計は、四重極質量分析計であることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の一態様は、加熱機構を備えた成膜材料保持部を有し、排気機構及び質量分析計と接続する成膜室と、質量分析計で測定した成膜室の水の分圧の値に基づき、加熱機構を制御する制御部と、を有する成膜装置である。
【００３６】
また、本発明の一態様は、加熱機構を備えた成膜材料保持部、壁面を加熱する機構、及び壁面を冷却する機構を備え、排気機構及び質量分析計と接続する成膜室と、を有する成膜装置である。
【００３７】
上記成膜装置において、質量分析計は、四重極質量分析計であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明の一態様の成膜装置が備える成膜室は、成膜材料室を有し、排気機構が接続されている。該成膜材料室は、仕切り弁によって成膜室と仕切られ、加熱機構を備えた成膜材料保持部を有し、質量分析計及び排気機構が接続されている。
【００３９】
仕切り弁を閉じた状態で、質量分析計を用いて成膜材料室内の水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧を測定しながら、加熱機構を用いて成膜材料を加熱する。加熱された成膜材料からは、水分等の不純物が放出される。排気機構を用いて該不純物を成膜材料室の外に排出する。そして、成膜材料室内の水の分圧が十分に低いことを確認した後に、仕切り弁を開ける。成膜材料室内に含まれる水分量は十分に低減されているため、仕切り弁を開けた後に、成膜室内に水分等の不純物が拡散することを抑制できる。
【００４０】
仕切り弁を開けた状態で、成膜材料を用いて、成膜室に搬入された基板に蒸着膜を形成する。成膜材料は水分等の不純物が十分に除去されているため、蒸着膜に含まれる水分量を低減することができる。また、成膜材料室内に含まれる水分量が十分に低減されてから、仕切り弁を開けるため、成膜室内には、成膜材料由来の水分がほとんど含まれていない。したがって、該成膜室で成膜された蒸着膜に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる。
【００４１】
本発明の一態様は、第１の排気機構と接続し、成膜材料室を有する成膜室を備え、成膜材料室は、仕切り弁によって成膜室と仕切られ、質量分析計及び第２の排気機構と接続し、加熱機構を備える成膜材料保持部を有する成膜装置である。
【００４２】
上記成膜装置において、成膜材料室は、成膜材料室の内壁を加熱する機構を備えることが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜材料室は、成膜材料室の内壁を冷却する機構を備えることが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜室は、成膜室の内壁を加熱する機構を備えることが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜室は、成膜室の内壁を冷却する機構を備えることが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜室は、質量分析計と接続することが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜材料室に接続する質量分析計は、四重極質量分析計であることが好ましい。また、上記成膜装置において、成膜室に接続する質量分析計は、四重極質量分析計であることが好ましい。
【００４３】
本発明の一態様は、上記成膜装置を用いた、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、仕切り弁が閉じられ、減圧下の成膜室と隔てられた減圧下の成膜材料室内で、加熱機構を用いて、成膜材料保持部に保持された成膜材料を加熱する第１の工程と、仕切り弁を開く第２の工程と、を、第１の排気機構及び第２の排気機構による排気、並びに、質量分析計での成膜材料室内の水の分圧の測定をしながら行った後、該成膜材料を用いて、成膜室内に配置された基板上に発光性の有機化合物を含む層に含まれる層の成膜を行い、第２の工程の開始時、成膜材料室内の水の分圧が、第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値である発光素子の作製方法である。
【００４４】
本発明の一態様は、上記成膜装置を用いた、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する発光素子の作製方法であって、仕切り弁が閉じられ、減圧下の成膜室と隔てられた減圧下の成膜材料室内で、加熱機構を用いて、成膜材料保持部に保持された成膜材料を加熱する第１の工程と、仕切り弁を開く第２の工程と、を、第１の排気機構及び第２の排気機構による排気、並びに、質量分析計での成膜材料室内の水の分圧の測定をしながら行った後、該成膜材料を用いて、成膜室内に配置された基板上に発光性の有機化合物を含む層に含まれる層の成膜を行い、第２の工程の開始時、成膜材料室内の水の分圧が、１×１０−４Ｐａ以下である発光素子の作製方法である。
【００４５】
上記発光素子の作製方法において、第１の工程における加熱機構の温度は、成膜材料が気化する温度以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の一態様では、質量分析計を用いて水の分圧を測定しながら、成膜材料に含まれる水分を成膜室の外に排出することで、成膜材料及び成膜室から水分が十分に除去されたことを確認した後に、成膜を行う。したがって、成膜する層に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い有機ＥＬ素子を提供できる。
【００４７】
また、本発明の一態様の成膜装置が備える成膜室では、成膜材料室内で予め成膜材料に含まれる水分等の不純物を十分に除去できるため、成膜室内に成膜材料由来の水分が拡散することを抑制できる。そして、該成膜室で成膜された蒸着膜に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】成膜方法の一例を示す図。
【図２】成膜装置の一例を示す図。
【図３】成膜室の一例を示す図。
【図４】発光素子の一例を示す図。
【図５】電子機器の一例を示す図。
【図６】照明装置の一例を示す図。
【図７】実施例の発光素子を示す図。
【図８】実施例１に係る水の分圧を示す図。
【図９】実施例１に係る酸素原子の分圧を示す図。
【図１０】実施例１に係る分圧の比を示す図。
【図１１】実施例１の発光素子の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。
【図１２】実施例１の発光素子の発光スペクトル及び信頼性試験の結果を示す図。
【図１３】実施例２に係る水の分圧を示す図。
【図１４】実施例２に係る水の分圧を示す図。
【図１５】実施例２の発光素子の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。
【図１６】実施例２の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図１７】実施例２の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図１８】実施例３に係る水の分圧を示す図。
【図１９】実施例３に係る水の分圧を示す図。
【図２０】実施例３の発光素子の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。
【図２１】実施例３の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２２】実施例３の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図２３】実施例４に係る水の分圧を示す図。
【図２４】実施例４に係る水の分圧を示す図。
【図２５】実施例４の発光素子の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。
【図２６】実施例４の発光素子の発光スペクトルを示す図。
【図２７】実施例４の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図２８】成膜室の一例を示す図。
【図２９】成膜方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
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。
【００５０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の成膜装置と、本発明の一態様の発光素子の作製方法について図１乃至図３を用いて説明する。
【００５１】
本発明の一態様の発光素子の作製方法では、減圧下の成膜室内で、成膜材料を加熱し気化させる第１の工程と、該成膜室内で、ＥＬ層に含まれる層を成膜する第２の工程と、を、排気、及び質量分析計での該成膜室内の水の分圧の測定をしながら行う。かつ、該第２の工程の開始時、水の分圧が、該第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値である。
【００５２】
成膜材料は、加熱温度によっては、第１の工程で十分な時間、加熱を行っても、成膜材料に含まれる水分が十分に放出されない場合がある。この場合、第２の工程で、該加熱温度よりも高い温度で成膜材料を気化させて成膜を行うときに、成膜材料中に残っていた水分が成膜材料から放出されてしまう。したがって、本発明の一態様の発光素子の作製方法では、第１の工程で、成膜材料を加熱し一部を気化させる。これにより、成膜材料に含まれる水分は、成膜室内に、さらには、成膜室の外に排出される。また、第２の工程で、成膜材料を気化させても、該成膜材料から放出される水分量は少ない。
【００５３】
そして、成膜室内の水の分圧が第１の工程における水の分圧の平均値より小さい値になってから、第２の工程として、成膜材料を加熱し、ＥＬ層に含まれる層を成膜する。これにより、成膜する層に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い発光素子を作製できる。
【００５４】
≪成膜装置≫
まず、本発明の一態様の発光素子の作製方法を適用して発光素子を作製することができる成膜装置について説明する。
【００５５】
例えば、インライン方式の成膜装置やマルチチャンバー方式の成膜装置を用いて、本発明の一態様の発光素子の作製方法を適用した発光素子を作製することができる。これら成膜装置において、少なくとも１つの成膜室が、質量分析計及び排気機構と接続し、かつ、成膜材料を加熱するための加熱機構を有する構成であれば、本発明の一態様の発光素子の作製方法を適用することができる。
【００５６】
本発明の一態様の成膜装置を図２（Ａ）（Ｂ）に示す。
【００５７】
図２（Ａ）は、インライン方式の成膜装置である。図２（Ａ）に示す成膜装置は、ロードロック室１０１、前処理室１０２、複数の成膜室（成膜室１０３ａ、成膜室１０３ｂ、成膜室１０３ｃ、成膜室１０３ｄ、成膜室１０３ｅ、及び成膜室１０３ｆ）、受け渡し室１０４、後処理室１０５、並びにロードロック室１０６を備える。
【００５８】
各室は、それぞれ、内部の圧力を制御できる排気機構を備えている。また、各室は、それぞれ、内部の雰囲気を調整できるガス導入機構を備えていても良い。
【００５９】
排気機構としては、各室の使用用途に応じて適宜排気装置を選定すれば良く、例えば、クライオポンプ、スパッタイオンポンプ、チタンサブリメーションポンプ等の、吸着手段を有するポンプを備えた排気機構や、ターボ分子ポンプにコールドトラップを備えた排気機構等が挙げられる。
【００６０】
ロードロック室１０１は排気機構と接続している。大気圧下のロードロック室１０１に基板が搬入された後、排気機構を用いて室内を減圧する。
【００６１】
前処理室１０２では、基板に付着している不純物を除去するために、加熱処理等を行うことができる。
【００６２】
複数の成膜室では、発光素子を構成する層を成膜することができる。本発明の一態様の成膜装置において、少なくとも１つの成膜室が、質量分析計と接続し、かつ、成膜材料を加熱するための加熱機構を有する構成であれば良く、また、全ての成膜室に該構成が適用されていても良い。成膜室は、それぞれ、相互間に緩衝部を備え、緩衝部を介して隣接する成膜室と接続されている。緩衝部を設けることにより、成膜中の膜に隣接する成膜室から飛来する成膜材料が混入してしまう現象を防ぐことができる。
【００６３】
受け渡し室１０４は排気機構と接続している。この部屋を介することで、減圧された環境に置かれている基板を大気圧下等の圧力が異なる環境に移送することができる。
【００６４】
後処理室１０５には、発光素子が作製された基板が搬入される。また、封止基板等を成膜装置の外から搬入できる。後処理室１０５では、発光素子が大気に曝されないように、発光素子を封止する作業を行う。本実施の形態で示す後処理室１０５は、基板格納室と封止室の２部屋を備える。発光素子の封止を行う際、封止室は、不活性雰囲気又は減圧雰囲気であれば良い。減圧雰囲気としては、例えば、圧力が１００Ｐａ以下、好ましくは１Ｐａ以下の雰囲気とすれば良い。
【００６５】
そして、ロードロック室１０６から、発光素子の封止が完了した基板を搬出することができる。
【００６６】
図２（Ｂ）は、マルチチャンバー方式の成膜装置である。図２（Ｂ）に示す成膜装置は、ロードロック室１０１、前処理室１０２、複数の成膜室（成膜室１０３ａ、成膜室１０３ｂ、成膜室１０３ｃ、成膜室１０３ｄ、成膜室１０３ｅ、及び成膜室１０３ｆ）、受け渡し室１０４、後処理室１０５、ロードロック室１０６、基板待機室１０７、搬送室１０８、並びに基板搬送機構１０９を備える。
【００６７】
ロードロック室１０１は排気機構２００１と接続している。大気圧下のロードロック室１０１に基板が搬入された後、排気機構２００１を用いて、室内を減圧する。
【００６８】
前処理室１０２は、排気機構２００２と接続している。前処理室１０２では、基板に付着している不純物を除去するために、加熱処理等を行うことができる。
【００６９】
複数の成膜室では、発光素子を構成する層を成膜することができる。成膜室は、それぞれ排気機構と接続している（図２（Ｂ）の排気機構２００３ａ乃至２００３ｆ参照）。本発明の一態様の成膜装置において、少なくとも１つの成膜室が、質量分析計と接続し、かつ、成膜材料を加熱するための加熱機構を有する構成であれば良く、また、全ての成膜室に該構成が適用されていても良い。
【００７０】
質量分析計としては、偏向型（磁場型）の質量分析計や、非偏向型の質量分析計を用いることができる。偏向型の質量分析計としては、単収束質量分析計、二重収束質量分析計、サイクロイダル質量分析計等が挙げられ、非偏向型の質量分析計としては、飛行時間差型質量分析計、オメガトロン、四重極質量分析計等が挙げられる。
【００７１】
質量分析計としては、特に四重極質量分析計を用いることが好ましい。四重極質量分析計は、分析部が小型であるため、目的の場所に取り付けやすい。さらに、四重極質量分析計は、高速走査であり、低質量領域で高感度である。
【００７２】
受け渡し室１０４は排気機構２００４と接続している。この部屋を介することで、減圧された環境に置かれている基板を大気圧下等の圧力が異なる環境に移送することができる。
【００７３】
後処理室１０５は、排気機構２００５と接続している。後処理室１０５には、発光素子が作製された基板が搬入される。また、封止基板等を成膜装置の外から搬入できる。後処理室１０５では、発光素子が大気に曝されないように、発光素子を封止する作業を行う。後処理室１０５は、不活性雰囲気又は減圧雰囲気であれば良い。
【００７４】
ロードロック室１０６は、排気機構２００６と接続している。ロードロック室１０６から、発光素子の封止が完了した基板を搬出することができる。
【００７５】
基板待機室１０７は、排気機構２００７と接続している。基板待機室１０７では、発光素子の作製工程中の基板を待機させておくことができる。
【００７６】
搬送室１０８は、排気機構２００８と接続している。搬送室１０８は、基板をある一室から他の一室に搬送する受け渡し室の役割を有している。
【００７７】
本実施の形態では、処理前の基板を収納する基板ホルダを有する場所として、ロードロック室１０１、処理済みの基板を収納する基板ホルダを有する場所として、ロードロック室１０６を設けたが、本発明の一態様の成膜装置は、これに限らず、一室で基板の搬入出を行っても良い。
【００７８】
次に、成膜室の構成の一例を図３に示す。図３に示す成膜室は、加熱機構１１３を備える成膜材料保持部１１１を備える。かつ、排気機構１１９及び四重極質量分析計１２１と接続している。
【００７９】
図３（Ａ）では、成膜室の側壁に四重極質量分析計１２１が設けられている場合を示す。図３（Ｂ）では、成膜室の上壁に四重極質量分析計１２１が設けられている場合を示す。四重極質量分析計１２１は、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、基板保持部１２５や基板１２３の近傍に設けられていることが好ましい。これにより、基板１２３付近の水分量をより正確に求めることができる。また、四重極質量分析計１２１と基板保持部１２５の間の最短距離は、四重極質量分析計１２１と成膜材料保持部１１１の間の最短距離より短いことが好ましい。
【００８０】
また、四重極質量分析計１２１は、図３（Ｃ）に示すように、排気機構１１９の近傍に設けられていても良い。なお、四重極質量分析計１２１は、成膜室１つに対して、１つ以上接続されていれば良く、複数接続されていても良い。
【００８１】
図３に示す成膜室では、四重極質量分析計１２１で水の分圧を測定しながら、加熱機構１１３で成膜材料を加熱し気化させることができる。成膜材料に含まれる水が十分に除去されたことを確認してから、基板上に蒸着膜を形成できるため、蒸着膜に含まれる水分を低減でき、信頼性の高い発光素子を作製することができる。
【００８２】
さらに、四重極質量分析計１２１を用いて、酸素原子の分圧等を測定しても良い。
【００８３】
成膜室に接続する排気機構としては、少なくとも直接接続された排気機構１１９を設ける。さらに、配管１２７を介して接続された排気機構１２９を設けても良い。排気機構１２９は、配管を介して他の成膜室等と接続していても良い。このとき、排気機構１１９は、排気機構１２９に比べて、成膜室内をより高真空にすることができる排気装置を備えるものとする。
【００８４】
図３では、成膜材料保持部１１１に、容器に入った成膜材料１１５が保持されているときを一例として示す。成膜材料を入れる容器としては、熱容量の小さい物質（タングステン、モリブデン等）からなる坩堝や皿を用いることができる。加熱機構１１３を用いて、成膜材料１１５を加熱する。加熱された成膜材料１１５は、気化し、基板１２３に蒸着される。
【００８５】
なお、１つの成膜室に、成膜材料保持部１１１を複数備えていても良い。成膜材料保持部１１１によって異なる成膜材料を配置することで、該成膜室では、複数の物質を同時に気化して蒸着することができる（共蒸着できる）。
【００８６】
また、図３では、基板保持部１２５に基板１２３及びマスクが保持されているときを一例として示す。基板回転機構１３５により基板１２３（及びマスク）を回転させることで、成膜の均一性を高めることができる。基板回転機構１３５は、基板搬送機構を兼ねていても良い。
【００８７】
また、成膜室には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段１３３を備えていても良い。撮像手段１３３を備えることで、基板１２３とマスクとの位置確認が可能となる。
【００８８】
また、成膜室では、膜厚計測機構１３７の測定結果により、基板表面に成膜された膜厚が予測できる。膜厚計測機構１３７としては、例えば、水晶振動子等を備えていれば良い。
【００８９】
なお、気化した成膜材料の蒸着を制御するため、成膜材料の気化の速度が安定するまで基板と容器を隔てるシャッターを成膜装置内に備えていることが好ましい。図３では、成膜装置内に、シャッター１４６とシャッター１４８を備える例を示す。
【００９０】
成膜室は、内壁を加熱する機構や、内壁を冷却する機構を備えていることが好ましい。本実施の形態では、加熱機構１１７及び冷却機構（図示しない）を備える。内壁は熱伝導性の高い材質であることが好ましい。また、加熱機構１１７としては、電熱線からなる細管ヒータ等を用いることができる。また、冷却機構としては、細管に冷媒を導入する構成等が挙げられる。ただし、四重極質量分析計１２１での測定をより正確に行うため、加熱機構や冷却機構は四重極質量分析計１２１が接続されている付近には設けないことが好ましい。
【００９１】
成膜室の壁の温度を高くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しやすくなり、該不純物を成膜室の外に排出しやすくなる。したがって、例えば、本発明の一態様の発光素子の作製方法における第１の工程の間に、成膜室の内壁を加熱する機構を用いて、成膜室の内壁の加熱を行うことが好ましい。
【００９２】
逆に、成膜室の壁の温度を低くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しにくくなり、成膜室内に拡散することを抑制できる。したがって、例えば、本発明の一態様の有機ＥＬ素子の作製方法における第２の工程の間に、成膜室の内壁を冷却する機構を用いて、成膜室の内壁の冷却を行うことが好ましい。これにより、成膜中の膜に不純物が混入することを抑制できる。
【００９３】
また、本発明の一態様の成膜装置は、四重極質量分析計１２１と、成膜材料保持部１１１が備える加熱機構１１３と、に接続する制御部を有していても良い。制御部は、四重極質量分析計１２１で測定した水の分圧の値に応じて、成膜材料保持部１１１が備える加熱機構１１３の温度を制御することができる。
【００９４】
具体的には、実施者が予め、制御部にあるステップから次のステップに進むタイミングの条件を与えておく。例えば、四重極質量分析計１２１における水の分圧の値が、極大値を示した何分後に、又は、ある値（例えば１×１０−４Ｐａ）以下の値を何分間示した後に、加熱機構１１３の温度を次のステップの温度に変更するといった条件を制御部に与えておけば良い。これにより、実施者が始終、装置や質量分析計を監視していなくても、制御部が自動で、ステップに適した水の分圧を示す成膜室内で各ステップを進めるため、好ましい。また、制御部は、成膜装置全体を制御するために、さらに基板搬送機構等と接続していても良い。
【００９５】
≪発光素子の作製方法≫
上述の通り、本発明の一態様の発光素子の作製方法の特徴は、ＥＬ層に含まれる層を形成する工程に係る。本発明の一態様は、ＥＬ層に含まれるある一層の形成のみに適用しても良いし、ＥＬ層を構成する複数の層の形成に適用しても良い。特に、ＥＬ層を構成する全ての層の形成に適用することが好ましい。本発明の一態様を適用して作製できる発光素子の構成や材料の一例は、実施の形態３にて詳述する。
【００９６】
以下では、図３（Ａ）に示した成膜室において、ＥＬ層に含まれる第１の膜を成膜する場合を一例とし、図１を用いて説明する。
【００９７】
＜ステップＳ１：成膜材料の配置＞
まず、大気開放された成膜室において、成膜材料保持部１１１に成膜材料を配置する。このときの成膜材料には、水分や酸素等の大気成分が付着している。言い換えると、有機ＥＬ素子にとっての不純物が含まれている。
【００９８】
＜ステップＳ２：成膜室の減圧＞
次に、排気機構１１９を用いて成膜室を減圧する。これにより、成膜室中の水分や酸素等の大気成分が、成膜室の外に排出される。ここで、成膜室の圧力は、１０−４Ｐａ以下とすることが好ましい。
【００９９】
そして、ステップＳ３を開始する前に、四重極質量分析計１２１によって成膜室内の水の分圧の測定を始める（図１の原点に対応）。
【０１００】
＜ステップＳ３：成膜材料の加熱（低温）＞
次に、成膜材料保持部１１１が備える加熱機構１１３を用いて、成膜材料１１５を加熱する。ステップＳ３における加熱機構１１３の温度は、成膜材料１１５が気化しない温度とする。図１において、ステップＳ３での最高温度Ｔ２は、成膜材料１１５が気化する温度Ｔ１より低い。これにより、成膜材料１１５が気化されることなく、成膜材料１１５に含まれている水分や酸素等の不純物が、成膜室内に放出される。成膜室内に放出された不純物は、排気機構１１９により成膜室の外に排出される。
【０１０１】
成膜材料１１５から除去された水分が成膜室内に拡散することで、成膜室内の水の分圧は、一度高くなる。その後、成膜材料１１５から成膜室内に排出される水分量の減少、及び排気機構１１９による水分の排気によって、水の分圧は低下する。四重極質量分析計１２１における水の分圧の値が極大値を示した後に、ステップＳ４に進むことが好ましい。
【０１０２】
ステップＳ３で除去できる不純物を予め除去しておくことが好ましい。これにより、不純物除去の際に気化してしまう成膜材料の量を抑制することができ、成膜材料の使用量を節約できる。また、長時間、高温で加熱することによる、成膜材料の劣化を抑制できる。
【０１０３】
＜ステップＳ４：成膜材料の加熱（高温）＞
ステップＳ４では、ステップＳ３よりも高温で成膜材料１１５を加熱する。具体的には、成膜材料１１５が気化する温度Ｔ１以上で加熱する。好ましくは、加熱機構１１３の温度を、ステップＳ６における加熱機構１１３の温度（成膜温度）以上とする。成膜材料１１５の温度が高いほど、成膜材料１１５に含まれている水分や酸素等の不純物は脱離しやすくなる。これにより、ステップＳ３では除去できなかった不純物を成膜材料１１５から除去できる。成膜室内に排出された不純物は、排気機構１１９により成膜室の外に排出される。
【０１０４】
また、ステップＳ４の前に、成膜室に基板を搬入しておくことが好ましい。基板搬送機構により基板が搬入された後、ステップＳ４を行うことで、気化した成膜材料を該基板に蒸着する。基板に形成された蒸着膜は、成膜材料として再利用することができる。したがって、成膜材料に含まれる不純物を除去する際に損失する成膜材料の量を抑制することができ、好ましい。
【０１０５】
成膜材料１１５から除去された水分が成膜室内に拡散することで、成膜室内の水の分圧は、一度高くなる。その後、成膜材料１１５から成膜室内に排出される水分量の減少、及び排気機構１１９による水分の排気によって、水の分圧は低下する。四重極質量分析計１２１における水の分圧の値が極大値を示した後に、次のステップに進むことが好ましい。
【０１０６】
＜ステップＳ５：成膜材料の加熱（高温）の休止＞
その後、加熱機構１１３の温度を成膜材料１１５が気化もしくは昇華しない温度にする、又は、加熱を休止する。これにより、成膜材料１１５の気化を休止させる。
【０１０７】
ステップＳ５を省略し、ステップＳ４の次にステップＳ６を行っても良いが、加熱を休止しても（又は加熱機構１１３の温度を下げても）成膜材料１１５は高温状態であるため、引き続き、成膜材料１１５に含まれる水分は除去される。また、成膜材料１１５中から除去された水分が成膜室の外に排気され続ける。これにより、不純物除去の際に気化してしまう成膜材料の量を抑制することができ、成膜材料の使用量を節約できる。また、長時間、高温で加熱することによる成膜材料の劣化を抑制できる。
【０１０８】
なお、ステップＳ２からステップＳ５の期間において、成膜室内に排出された不純物は、成膜室の内壁に吸着される場合がある。よって、成膜室の壁を加熱する機構を用いて成膜室の壁を加熱することが好ましい。これにより、成膜室の壁に付着した不純物の脱離、及び該不純物の成膜室の外への排出を促すことができる。成膜室の壁の加熱は、ステップＳ２以降でステップＳ６の開始前であれば、いつ行っても良い。
【０１０９】
＜ステップＳ６：第１の膜の形成＞
基板１２３を搬入する。そして、水の分圧が、ステップＳ４における四重極質量分析計１２１での水の分圧の平均値よりも小さい値である成膜室内で、基板１２３上に第１の膜を形成する。
【０１１０】
基板１２３には、発光素子の下部電極が予め形成されている。また、ＥＬ層を構成する他の層が形成されていても良い。
【０１１１】
ステップＳ６における水の分圧の平均値は、ステップＳ４における水の分圧の平均値よりも小さいことが好ましい。
【０１１２】
また、ステップＳ６は、水の分圧が１×１０−４Ｐａ以下の成膜室内で行うことが好ましい。
【０１１３】
ここで、リチウム等の反応性が高い材料を含む層は、水と反応しやすい。また、発光層に不純物が含まれると、発光素子の特性に与える影響が顕著になりやすい。したがって、第１の膜が、反応性が高い材料を含む層や、発光層である場合は、水の分圧が２×１０−５Ｐａ以下の成膜室内で行うことがより好ましく、１×１０−５Ｐａ以下の成膜室内で行うことがさらに好ましい。
【０１１４】
また、発光素子は、水だけでなく、酸素の影響によっても信頼性が低下する。したがって、酸素原子の分圧が、ステップＳ４における四重極質量分析計１２１での酸素原子の分圧の平均値よりも小さい値である成膜室内で、基板１２３上に第１の膜を形成することが好ましい。また、ステップＳ６における酸素原子の分圧の平均値は、ステップＳ４における酸素原子の分圧の平均値よりも小さいことが好ましい。特に、ステップＳ６は、酸素原子の分圧が２×１０−６Ｐａ以下の成膜室内で行うことが好ましい。
【０１１５】
なお、ステップＳ６で、成膜室の内壁に付着した不純物が脱離すると、不純物が成膜室中に拡散し、さらには第１の膜に混入することで、作製した発光素子の寿命が短い場合がある。そのため、成膜室の壁を冷却する機構を用いて、成膜室の内壁を冷却しながらステップＳ６を行うことが好ましい。また、ステップＳ６を行う前に、成膜室の内壁の冷却を行うことが好ましい。
【０１１６】
以上に示した作製方法では、成膜材料及び成膜室から水分が十分に除去された後にＥＬ層に含まれる層を形成する。したがって、ＥＬ層に含まれる層に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い発光素子を作製できる。
【０１１７】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１１８】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる本発明の一態様の成膜装置と、本発明の一態様の発光素子の作製方法について図２、図２８、及び図２９を用いて説明する。
【０１１９】
≪成膜装置≫
まず、本発明の一態様の成膜装置について説明する。
【０１２０】
本発明の一態様の成膜装置は、排気機構と接続し、成膜材料室を有する成膜室を備え、該成膜材料室は、仕切り弁によって成膜室と仕切られ、質量分析計及び排気機構と接続し、加熱機構を備える成膜材料保持部を有する。
【０１２１】
該成膜室では、成膜材料室内で予め成膜材料に含まれる水分等の不純物を十分に除去できるため、成膜室内に成膜材料由来の水分が拡散すること、及び該成膜室で成膜された蒸着膜に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い発光素子を作製できる。該成膜室を用いて、ＥＬ層に含まれるある一層のみを形成しても良いし、ＥＬ層を構成する複数の層を形成しても良い。特に、該成膜室を用いて、ＥＬ層を構成する全ての層を形成することが好ましい。
【０１２２】
本発明の一態様の成膜装置は、該成膜室を少なくとも１つ備えていれば良く、複数備えていても良い。また、上記構成とは異なる成膜室をさらに有していても良い。
【０１２３】
本発明の一態様の成膜装置である図２（Ａ）（Ｂ）に示す成膜装置の詳細については、実施の形態１を参酌できる。
【０１２４】
次に、排気機構と接続し、成膜材料室を有する成膜室の構成を図２８に例示する。なお、該成膜材料室は、仕切り弁によって成膜室と仕切られ、質量分析計及び排気機構と接続し、加熱機構を備える成膜材料保持部を有する。
【０１２５】
図２８に示す成膜室は、排気機構４１９と接続し、成膜材料室４５０を有する。
【０１２６】
成膜室に接続する排気機構としては、少なくとも直接接続された排気機構４１９を設ける。さらに、配管４２７を介して接続された排気機構４２９を設けても良い。排気機構４２９は、配管を介して他の成膜室や、成膜材料室４５０等と接続していても良い。このとき、排気機構４１９は、排気機構４２９に比べて、成膜室内をより高真空にすることができる排気装置を備えるものとする。
【０１２７】
また、図２８では、基板保持部４２５に基板４２３及びマスクが保持されているときを一例として示す。基板回転機構４３５により基板４２３（及びマスク）を回転させることで、成膜の均一性を高めることができる。基板回転機構４３５は、基板搬送機構を兼ねていても良い。
【０１２８】
また、成膜室には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段４３３を備えていても良い。撮像手段４３３を備えることで、基板４２３とマスクとの位置確認が可能となる。
【０１２９】
成膜材料室４５０は、仕切り弁４５１（ドアバルブ、ゲートバルブ等）によって成膜室と仕切られ、四重極質量分析計４２１及び排気機構４３９と接続し、加熱機構４１３を備える成膜材料保持部４１１を有する。
【０１３０】
成膜材料室４５０に接続する排気機構としては、少なくとも直接接続された排気機構４３９を設ける。
【０１３１】
図２８では、仕切り弁４５１が閉じている場合を示す。仕切り弁４５１を開くことで、成膜材料室４５０の上面の壁が、基板に蒸着膜を形成する際の妨げにならない。また、成膜材料室４５０の側面の壁も妨げとなる場合には、妨げとならないような位置に移動できる仕様とすれば良い。また、仕切り弁４５１を閉じることで、成膜材料室４５０の雰囲気と、成膜室の雰囲気を異なる雰囲気にすることができる。仕切り弁４５１は気密性が高いため、仕切り弁４５１を閉じている場合、成膜材料室４５０は独立した部屋とみなせる（密封された空間となる）。
【０１３２】
図２８では、成膜材料保持部４１１に、容器に入った成膜材料４１５が保持されているときを一例として示す。成膜材料を入れる容器としては、熱容量の小さい物質（タングステン、モリブデン等）からなる坩堝や皿を用いることができる。加熱機構４１３を用いて、成膜材料４１５を加熱する。
【０１３３】
なお、１つの成膜室に、成膜材料保持部を複数備えていても良い。成膜材料室１つにつき、成膜材料保持部が１つ備えられていても良いし、複数備えられていても良い。成膜材料保持部によって異なる成膜材料を配置することで、該成膜室では、複数の物質を同時に気化して蒸着することができる（共蒸着できる）。
【０１３４】
また、膜厚計測機構４３７の測定結果により、基板表面に成膜された膜厚が予測できる。膜厚計測機構４３７としては、例えば、水晶振動子等を備えていれば良い。膜厚計測機構４３７は、成膜材料室４５０の外（成膜室内）に設けられていても良い。
【０１３５】
なお、気化した成膜材料の蒸着を制御するため、基板と容器を隔てるシャッター４４６や、シャッター４４８を備えていることが好ましい。
【０１３６】
成膜材料室４５０は、内壁を加熱する機構や、内壁を冷却する機構を備えていることが好ましい。本実施の形態では、加熱機構４４４及び冷却機構（図示しない）を備える。内壁は熱伝導性の高い材質であることが好ましい。加熱機構４４４としては、電熱線からなる細管ヒータ等を用いることができる。冷却機構としては、細管に冷媒を導入する構成等が挙げられる。
【０１３７】
成膜材料室４５０の壁の温度を高くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しやすくなり、該不純物を成膜材料室の外に排出しやすくなる。したがって、例えば、仕切り弁４５１を閉じ、成膜材料４１５を加熱し、排気機構４３９を用いて不純物を成膜材料室４５０の外に排出する際などに、内壁の加熱を行うことが好ましい。
【０１３８】
逆に、成膜材料室４５０の壁の温度を低くすることで、水分等の不純物が壁から脱離しにくくなり、成膜材料室４５０内、及び成膜室内に拡散することを抑制できる。したがって、例えば、仕切り弁４５１を開き、基板に蒸着膜を形成する際などに、内壁の冷却を行うことが好ましい。これにより、成膜中の膜に不純物が混入することを抑制できる。
【０１３９】
また、成膜室も、内壁を加熱する機構や、内壁を冷却する機構を備えていることが好ましい。本実施の形態では、加熱機構４１７及び冷却機構（図示しない）を備える。
【０１４０】
また、成膜室が、質量分析計と接続されていても良い。
【０１４１】
図２８に示す成膜室では、仕切り弁４５１を閉じた状態で、四重極質量分析計４２１を用いて成膜材料室４５０内の水の分圧を測定しながら、加熱機構４１３を用いて成膜材料４１５を加熱する。加熱された成膜材料４１５からは、水分等の不純物が放出される。排気機構４３９を用いて該不純物を成膜材料室４５０の外に排出する。そして、成膜材料室４５０内の水の分圧が十分に低いことを確認した後に、仕切り弁４５１を開ける。成膜材料室４５０内に含まれる水分量は十分に低減されているため、仕切り弁４５１を開けた後に、成膜室内に水分等の不純物が拡散することを抑制できる。
【０１４２】
仕切り弁４５１を開けた状態で、成膜材料４１５を用いて、成膜室に搬入された基板４２３に蒸着膜を形成する。成膜材料４１５は、成膜材料室４５０内で水分等の不純物が十分に除去されているため、蒸着膜に含まれる水分量を低減することができる。また、成膜材料室４５０内に含まれる水分量が十分に低減されてから、仕切り弁４５１を開けるため、成膜室内には、成膜材料由来の水分がほとんど含まれていない。したがって、該成膜室で成膜された蒸着膜に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い有機ＥＬ素子を作製できる。
【０１４３】
さらに、四重極質量分析計４２１を用いて、成膜材料室４５０内の酸素原子（１６Ｏ）の分圧等を測定しても良い。
【０１４４】
また、本発明の一態様の成膜装置は、四重極質量分析計４２１と、成膜材料保持部４１１が備える加熱機構４１３と、に接続する制御部を有していても良い。制御部は、四重極質量分析計４２１で測定した水の分圧の値に応じて、成膜材料保持部４１１が備える加熱機構４１３の温度を制御することができる。
【０１４５】
具体的には、実施者が予め、制御部にあるステップから次のステップに進むタイミングの条件を与えておく。例えば、四重極質量分析計４２１における水の分圧の値が、極大値を示した何分後に、又は、ある値（例えば１×１０−４Ｐａ）以下の値を何分間示した後に、加熱機構４１３の温度を次のステップの温度に変更するといった条件を制御部に与えておけば良い。これにより、実施者が始終、装置や質量分析計を監視していなくても、制御部が自動で、ステップに適した水の分圧を示す成膜材料室内で各ステップを進めるため、好ましい。また、制御部は、成膜装置全体を制御するために、さらに仕切り弁４５１、基板搬送機構等と接続していても良い。
【０１４６】
≪発光素子の作製方法≫
以下では、図２８に示した成膜室において、ＥＬ層に含まれる第１の膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の一態様を適用して作製できる発光素子の構成や材料の一例は、実施の形態３にて詳述する。
【０１４７】
＜ステップＳ１：成膜材料の配置＞
まず、大気開放された成膜材料室４５０において、成膜材料保持部４１１に成膜材料４１５を配置する。このときの成膜材料４１５には、水分や酸素等の大気成分が付着している。言い換えると、有機ＥＬ素子にとっての不純物が含まれている。
【０１４８】
なお、成膜室及び成膜材料室４５０が減圧下であった場合、仕切り弁４５１を閉めてから成膜材料室４５０を大気開放することが好ましい。仕切り弁４５１を閉め、成膜材料室４５０のみを大気開放することで、成膜室全体の大気開放による広範囲の汚染等を防止することができる。成膜室全体を大気開放した後、成膜室全体を排気し減圧する場合に比べて、成膜材料室４５０のみを大気開放し、排気し減圧する方が、所要時間が短くて済むため、好ましい。
【０１４９】
＜ステップＳ２：成膜材料室の減圧＞
次に、排気機構４３９を用いて成膜材料室４５０を減圧する。これにより、成膜材料室４５０中の水分や酸素等の大気成分が、成膜材料室４５０の外に排出される。ここで、成膜材料室４５０の圧力は、１０−４Ｐａ以下とすることが好ましい。
【０１５０】
そして、ステップＳ３を開始する前に、四重極質量分析計４２１によって成膜材料室４５０内の水の分圧の測定を始める。
【０１５１】
＜ステップＳ３：成膜材料の加熱＞
次に、成膜材料保持部４１１が備える加熱機構４１３を用いて、成膜材料４１５を加熱する。これにより、成膜材料４１５に含まれている水分や酸素等の不純物が、成膜材料室４５０内に放出される。成膜材料室４５０内に放出された不純物は、排気機構４３９により成膜材料室４５０の外に排出される。
【０１５２】
成膜材料４１５から除去された水分が成膜材料室４５０内に拡散することで、成膜材料室４５０内の水の分圧は、一度高くなる。その後、成膜材料４１５から成膜材料室４５０内に排出される水分量の減少、及び排気機構４３９による水分の排気によって、水の分圧は低下する。
【０１５３】
このとき、加熱機構４１３の温度は、成膜材料４１５が気化する温度以上が好ましく、ステップＳ４における加熱機構４１３の温度（成膜温度）以上がさらに好ましい。成膜材料４１５の温度が高いほど、成膜材料４１５に含まれている水分や酸素等の不純物は脱離しやすくなる。したがって、ステップＳ３において、ステップＳ４における加熱機構４１３の温度以上で加熱することで、成膜時に成膜材料から不純物が脱離することを抑制することができる。
【０１５４】
特に、成膜材料４１５が気化する温度未満で、除去できる不純物を除去してから、気化する温度以上とすることが好ましい。不純物除去の際に気化してしまう成膜材料の量を抑制することができ、成膜材料の使用量を節約できる。また、長時間、高温で加熱することによる、成膜材料の劣化を抑制できる。
【０１５５】
また、ステップＳ３で気化させた成膜材料が成膜材料室４５０の内壁や仕切り弁４５１に付着する場合がある。内壁や仕切り弁を層構造とし、成膜材料が付着する層が大気開放時に着脱可能であると、層に付着した膜は、成膜材料として再利用することができる。したがって、成膜材料に含まれる不純物を除去する際に損失する成膜材料の量を抑制することができ、好ましい。
【０１５６】
ステップＳ４の前に、加熱機構４１３の温度を成膜材料４１５が気化もしくは昇華しない温度にする、又は、加熱を休止することで、成膜材料４１５の気化を休止させることが好ましい。
【０１５７】
加熱を休止しても（又は加熱機構４１３の温度を下げても）成膜材料４１５は高温状態であるため、引き続き、成膜材料４１５に含まれる水分は除去される。また、成膜材料４１５中から除去された水分が成膜材料室４５０の外に排気され続ける。これにより、不純物除去の際に気化してしまう成膜材料の量を抑制することができ、成膜材料の使用量を節約できる。また、長時間、高温で加熱することによる成膜材料の劣化を抑制できる。
【０１５８】
なお、ステップＳ２からステップＳ３の期間において、成膜材料室４５０内に排出された不純物は、成膜材料室４５０の内壁に吸着される場合がある。よって、成膜材料室４５０の壁を加熱する機構を用いて成膜材料室４５０の壁を加熱することが好ましい。これにより、成膜材料室４５０の壁に付着した不純物の脱離、及び該不純物の成膜材料室４５０の外への排出を促すことができる。成膜材料室４５０の壁の加熱は、ステップＳ２以降でステップＳ３の開始前であれば、いつ行っても良い。
【０１５９】
また、ステップＳ４の前に、成膜室内は、減圧下とする。ここで、成膜室内の圧力は、１０−４Ｐａ以下とすることが好ましい。
【０１６０】
さらに、基板４２３を搬入する。基板４２３には、発光素子の下部電極が予め形成されている。また、ＥＬ層を構成する他の層が形成されていても良い。
【０１６１】
＜ステップＳ４：仕切り弁の開放＞
そして、四重極質量分析計４２１で測定している水の分圧が十分に低い値であることを確認して、仕切り弁４５１を開ける。
【０１６２】
例えば、ステップＳ３における水の分圧の平均値よりも小さい値となってから、仕切り弁４５１を開けることが好ましい。または、水の分圧が、１×１０−４Ｐａ以下となってから、仕切り弁４５１を開けることが好ましい。
【０１６３】
ここで、リチウム等の反応性が高い材料を含む層は、水と反応しやすい。また、発光層に不純物が含まれると、発光素子の特性に与える影響が顕著になりやすい。したがって、第１の膜が、反応性が高い材料を含む層や、発光層である場合は、水の分圧が２×１０−５Ｐａ以下となってから仕切り弁４５１を開けることが好ましく、１×１０−５Ｐａ以下となってから仕切り弁４５１を開けることがさらに好ましい。
【０１６４】
また、発光素子は、水だけでなく、酸素の影響によっても信頼性が低下する。したがって、仕切り弁４５１を開けるとき、酸素原子の分圧が、ステップＳ３における四重極質量分析計４２１での酸素原子の分圧の平均値よりも小さい値であることが好ましい。
【０１６５】
なお、ステップＳ４以降に、成膜材料室４５０の内壁に付着した不純物が脱離すると、不純物が成膜室中に拡散し、さらには第１の膜に混入することで、作製した発光素子の寿命が短い場合がある。そのため、成膜材料室４５０の壁を冷却する機構を用いて、成膜材料室４５０の内壁を冷却しながらステップＳ４以降を行うことが好ましい。また、ステップＳ４を行う前に、成膜材料室４５０の内壁の冷却を行うことが好ましい。
【０１６６】
以上に示した作製方法では、成膜材料及び成膜材料室４５０から水分が十分に除去された後に、仕切り弁４５１を開ける。したがって、成膜室内に成膜材料由来の水分が拡散すること、及び該成膜室で成膜された蒸着膜に水分が含まれることを抑制でき、信頼性の高い発光素子を作製できる。
【０１６７】
また、図２９に、図２８とは異なる成膜室の構成、及び該成膜室を用いた発光素子の作製方法を示す。
【０１６８】
図２９（Ａ）に示す成膜材料室４５０は、成膜材料保持部にそれぞれ保持された成膜材料４１５ａ及び成膜材料４１５ｂを備える。また、成膜室４６０は、成膜材料室４５０の外にも、成膜材料保持部にそれぞれ保持された成膜材料４１５ｃ及び成膜材料４１５ｄを備える。なお、成膜材料４１５ａ〜ｄは、同一の材料であっても、異なる材料であっても良い。
【０１６９】
仕切り弁４５１を閉じることで、成膜材料室４５０の外を減圧下に保持したまま、成膜材料室４５０内のみを大気開放することができる。
【０１７０】
成膜材料室４５０は、排気機構４３９及び四重極質量分析計４２１と接続している。
【０１７１】
したがって、図２９（Ｂ）に示すように、成膜材料４１５ｃ及び成膜材料４１５ｄを用いて基板４２３ａ上に蒸着膜を形成している間に、成膜材料４１５ａ及び成膜材料４１５ｂを加熱し、含まれている水分等の不純物を除去することができる。
【０１７２】
そして、成膜材料４１５ｃ及び成膜材料４１５ｄの残量が少なくなってきた頃に、加熱を停止する。なお、次に蒸着膜を形成する基板４２３ｂの移動も停止する。そして、仕切り弁４５１を開く（図２９（Ｃ））。ここでは、仕切り弁４５１だけでなく、成膜材料室４５０の側壁も可動するものとする。
【０１７３】
そして、成膜材料室４５０内で不純物が十分に除去された成膜材料４１５ａ及び成膜材料４１５ｂを用いて、基板４２３ｂ上に蒸着膜を形成する（図２９（Ｄ））。
【０１７４】
なお、成膜材料４１５ｃ及び成膜材料４１５ｄが、別の成膜材料室内に備えられている場合は、仕切り弁を閉じた後、該成膜材料室を大気開放し、材料の交換等を行うことができる（図２９（Ｅ））。
【０１７５】
このように、本発明の一態様を適用した成膜装置では、成膜材料に含まれる水分等の不純物の除去と並行して、蒸着膜の形成を行うことができるため、効率良く発光素子を作製することができ、好ましい。
【０１７６】
また、一つの成膜材料保持部に配置する成膜材料の量を少量としても、装置の処理効率が低下しないため、長時間の加熱等による成膜材料の劣化を抑制することができ、好ましい。
【０１７７】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１７８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製できる発光素子の一例について図４を用いて説明する。
【０１７９】
本実施の形態で例示する発光素子は、一対の電極（第１の電極及び第２の電極）と、該一対の電極間に設けられたＥＬ層と、を有する。該一対の電極は、一方が陽極、他方が陰極として機能する。該ＥＬ層は、少なくとも発光層を有する。ＥＬ層のうち、蒸着可能な材料からなる層は、本発明の一態様を適用して形成することができる。蒸着可能な材料としては、例えば、低分子系化合物や無機化合物が挙げられる。
【０１８０】
本発明の一態様を適用して作製した発光素子は、水分等の不純物の含有量が低減されている。したがって、信頼性が高い発光素子を実現することができる。
【０１８１】
本発明の一態様は、トップエミッション（上面射出）構造、ボトムエミッション（下面射出）構造、デュアルエミッション（両面射出）構造のいずれの発光素子を作製する場合にも適用することができる。
【０１８２】
図４（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極２０１及び第２の電極２０５の間にＥＬ層２０３を有する。本実施の形態では、第１の電極２０１が陽極として機能し、第２の電極２０５が陰極として機能する。
【０１８３】
第１の電極２０１と第２の電極２０５の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層２０３に第１の電極２０１側から正孔が注入され、第２の電極２０５側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層２０３において再結合し、ＥＬ層２０３に含まれる発光物質が発光する。
【０１８４】
ＥＬ層２０３は、上述の通り、少なくとも発光層を有する。ＥＬ層２０３は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）等を含む層をさらに有していても良い。
【０１８５】
ＥＬ層２０３には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいても良い。
【０１８６】
ＥＬ層２０３の具体的な構成例を、図４（Ｂ）に示す。図４（Ｂ）に示すＥＬ層２０３では、正孔注入層３０１、正孔輸送層３０２、発光層３０３、電子輸送層３０４及び電子注入層３０５が、第１の電極２０１側からこの順に積層されている。
【０１８７】
図４（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極２０１及び第２の電極２０５の間にＥＬ層２０３を有し、さらに、ＥＬ層２０３及び第２の電極２０５の間に、中間層２０７を有する。
【０１８８】
中間層２０７の具体的な構成例を、図４（Ｄ）に示す。中間層２０７は、電荷発生領域３０８を少なくとも有する。中間層２０７は、電荷発生領域３０８以外の層として、電子リレー層３０７や、電子注入バッファー層３０６をさらに有していても良い。
【０１８９】
第１の電極２０１と第２の電極２０５の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、電荷発生領域３０８において、正孔と電子が発生し、正孔は第２の電極２０５へ移動し、電子は電子リレー層３０７へ移動する。電子リレー層３０７は電子輸送性が高く、電荷発生領域３０８で生じた電子を電子注入バッファー層３０６に速やかに受け渡す。電子注入バッファー層３０６はＥＬ層２０３に電子を注入する障壁を緩和し、ＥＬ層２０３への電子注入効率を高める。従って、電荷発生領域３０８で発生した電子は、電子リレー層３０７と電子注入バッファー層３０６を経て、ＥＬ層２０３のＬＵＭＯ準位に注入される。
【０１９０】
また、電子リレー層３０７は、電荷発生領域３０８を構成する物質と電子注入バッファー層３０６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。
【０１９１】
図４（Ｅ）（Ｆ）に示す発光素子のように、第１の電極２０１及び第２の電極２０５の間に複数のＥＬ層が積層されていても良い。この場合、積層されたＥＬ層の間には、中間層２０７を設けることが好ましい。例えば、図４（Ｅ）に示す発光素子は、第１のＥＬ層２０３ａと第２のＥＬ層２０３ｂとの間に、中間層２０７を有する。また、図４（Ｆ）に示す発光素子は、ＥＬ層をｎ層（ｎは２以上の自然数）有し、積層されたＥＬ層の間には、中間層２０７が設けられている。
【０１９２】
ＥＬ層２０３（ｍ）とＥＬ層２０３（ｍ＋１）の間に設けられた中間層２０７における電子と正孔の挙動について説明する。第１の電極２０１と第２の電極２０５の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、中間層２０７において正孔と電子が発生し、正孔は第２の電極２０５側に設けられたＥＬ層２０３（ｍ＋１）へ移動し、電子は第１の電極２０１側に設けられたＥＬ層２０３（ｍ）へ移動する。ＥＬ層２０３（ｍ＋１）に注入された正孔は、第２の電極２０５側から注入された電子と再結合し、当該ＥＬ層２０３（ｍ＋１）に含まれる発光物質が発光する。また、ＥＬ層２０３（ｍ）に注入された電子は、第１の電極２０１側から注入された正孔と再結合し、当該ＥＬ層２０３（ｍ）に含まれる発光物質が発光する。よって、中間層２０７において発生した正孔と電子は、それぞれ異なるＥＬ層において発光に至る。
【０１９３】
なお、ＥＬ層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、ＥＬ層同士を接して設けることができる。例えば、ＥＬ層の一方の面に電荷発生領域が形成されている場合、その面に接してＥＬ層を設けることができる。
【０１９４】
また、それぞれのＥＬ層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、２つのＥＬ層を有する発光素子において、第１のＥＬ層の発光色と第２のＥＬ層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、３つ以上のＥＬ層を有する発光素子の場合でも同様である。
【０１９５】
図４（Ａ）乃至（Ｆ）は、互いに組み合わせて用いることができる。例えば、図４（Ｆ）の第２の電極２０５とＥＬ層２０３（ｎ）の間に中間層２０７を設けることもできる。
【０１９６】
以下に、それぞれの層に用いることができる材料を例示する。なお、各層は、単層に限られず、二層以上積層しても良い。
【０１９７】
〈陽極〉
陽極として機能する電極（第１の電極２０１）は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物等を一種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、珪素若しくは酸化珪素を含有したインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、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、グラフェン、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又は金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等が挙げられる。
【０１９８】
なお、陽極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金等も用いることができる。
【０１９９】
〈陰極〉
陰極として機能する電極（第２の電極２０５）は、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。特に、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（例えば、リチウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等）、これら元素を含む合金（例えば、Ｍｇ−Ａｇ、Ａｌ−Ｌｉ）、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀等を用いることができる。
【０２００】
なお、陰極が電荷発生領域と接する場合は、仕事関数の大きさを考慮せずに、様々な導電性材料を用いることができる。例えば、ＩＴＯ、珪素又は酸化珪素を含有したインジウムスズ酸化物等も用いることができる。
【０２０１】
発光素子は、陽極又は陰極の一方が可視光を透過する導電膜であり、他方が可視光を反射する導電膜である構成としても良いし、陽極及び陰極の両方が可視光を透過する導電膜である構成としても良い。
【０２０２】
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、又はこれら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、グラフェン等を用いても良い。
【０２０３】
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金等のアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）、又は、銀と銅の合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていても良い。
【０２０４】
電極は、それぞれ、真空蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すれば良い。また、銀ペースト等を用いる場合には、塗布法やインクジェット法を用いれば良い。
【０２０５】
〈正孔注入層３０１〉
正孔注入層３０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。
【０２０６】
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、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、マンガン酸化物等の金属酸化物や、また、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【０２０７】
また、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）などの高分子化合物や、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）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【０２０８】
また、正孔注入層３０１を、電荷発生領域としても良い。陽極と接する正孔注入層３０１が電荷発生領域であると、仕事関数を考慮せずに様々な導電性材料を該陽極に用いることができる。電荷発生領域を構成する材料については後述する。
【０２０９】
〈正孔輸送層３０２〉
正孔輸送層３０２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。
【０２１０】
正孔輸送性の高い物質としては、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば良く、特に、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。例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ又はα−ＮＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、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）、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）等のカルバゾール誘導体、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、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）等の芳香族炭化水素化合物、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ等の高分子化合物など、種々の化合物を用いることができる。
【０２１１】
〈発光層３０３〉
発光層３０３には、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等の発光物質を用いることができる。
【０２１２】
発光層３０３に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、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）、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）、ルブレン等が挙げられる。
【０２１３】
また、発光層３０３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）２（ａｃａｃ））等の有機金属錯体が挙げられる。
【０２１４】
なお、発光層３０３は、上述した発光物質（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。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、ゲスト材料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。
【０２１５】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層３０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料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。
【０２１６】
ホスト材料としては、上述の正孔輸送性の高い物質（例えば、芳香族アミン化合物やカルバゾール誘導体）や、後述の電子輸送性の高い物質（例えば、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体や、オキサゾール系配位子又はチアゾール系配位子を有する金属錯体）等を用いることができる。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）、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）などの金属錯体、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）などの複素環化合物や、ＣｚＰＡ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈなどの縮合芳香族化合物、ＮＰＢ等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【０２１７】
また、ホスト材料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、ゲスト材料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。
【０２１８】
また、発光層を複数設け、それぞれの層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、発光層を２つ有する発光素子において、第１の発光層の発光色と第２の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。また、発光層を３つ以上有する発光素子の場合でも同様である。
【０２１９】
〈電子輸送層３０４〉
電子輸送層３０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。
【０２２０】
電子輸送性の高い物質としては、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば良く、特に、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質であることが好ましい。
【０２２１】
電子輸送性の高い物質としては、例えば、Ａｌｑ、ＢＡｌｑなど、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等や、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を用いることができる。また、ＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなども用いることができる。
【０２２２】
〈電子注入層３０５〉
電子注入層３０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。
【０２２３】
電子注入性の高い物質としては、例えば、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、酸化リチウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層３０４を構成する物質を用いることもできる。
【０２２４】
〈電荷発生領域〉
正孔注入層を構成する電荷発生領域や、電荷発生領域３０８は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質（電子受容体）を含む領域である。アクセプター性物質は、正孔輸送性の高い物質に対して質量比で０．１以上４．０以下の比率で添加されていることが好ましい。
【０２２５】
また、電荷発生領域は、同一膜中に正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含有する場合だけでなく、正孔輸送性の高い物質を含む層とアクセプター性物質を含む層とが積層されていても良い。但し、電荷発生領域を陰極側に設ける場合には、正孔輸送性の高い物質を含む層が陰極と接する構造となり、電荷発生領域を陽極側に設ける積層構造の場合には、アクセプター性物質を含む層が陽極と接する構造となる。
【０２２６】
正孔輸送性の高い物質としては、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば良く、特に、１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する有機化合物であることが好ましい。
【０２２７】
具体的には、ＮＰＢ、ＢＰＡＦＬＰ等の芳香族アミン化合物、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡ等のカルバゾール誘導体、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈ等の芳香族炭化水素化合物、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ等の高分子化合物など、正孔輸送層３０２に用いることができる物質として例示した正孔輸送性の高い物質を用いることができる。
【０２２８】
アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物、遷移金属酸化物、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。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。
【０２２９】
〈電子注入バッファー層３０６〉
電子注入バッファー層３０６は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入バッファー層３０６は、電荷発生領域３０８からＥＬ層２０３への電子の注入を容易にする。電子注入性の高い物質としては、前述の材料を用いることができる。また、電子注入バッファー層３０６は、前述の電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含む構成としても良い。
【０２３０】
〈電子リレー層３０７〉
電子リレー層３０７では、電荷発生領域３０８においてアクセプター性物質が引き抜いた電子を速やかに受け取る。
【０２３１】
電子リレー層３０７は、電子輸送性の高い物質を含む。該電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【０２３２】
該フタロシアニン系材料としては、具体的にはＣｕＰｃ、ＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ  ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）等が挙げられる。
【０２３３】
該金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。
【０２３４】
また、該金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、フタロシアニン系材料が好ましい。
【０２３５】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶であるため、発光素子を形成する上で扱いやすい、かつ、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易であるという利点を有する。
【０２３６】
電子リレー層３０７は、上述のドナー性物質をさらに含んでいても良い。電子リレー層３０７にドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【０２３７】
該電子輸送性の高い物質や該ドナー性物質のＬＵＭＯ準位は、電荷発生領域３０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層３０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位（又は電子リレー層３０７が（電子注入バッファー層３０６を介して）接するＥＬ層２０３のＬＵＭＯ準位）の間となるようにする。ＬＵＭＯ準位は、−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするのが好ましい。なお、電子リレー層３０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質として、電荷発生領域３０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。
【０２３８】
なお、上述したＥＬ層２０３及び中間層２０７を構成する層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【０２３９】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０２４０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用した電子機器及び照明装置の一例について、図５及び図６を用いて説明する。
【０２４１】
本発明の一態様を適用して作製した発光素子を用いて、パッシブマトリクス方式の発光装置や、トランジスタによって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス方式の発光装置を作製することができる（以下では、本発明の一態様の発光装置と記す）。該発光装置を電子機器又は照明装置等に適用することができる。本実施の形態の電子機器及び照明装置に用いる発光装置は、本発明の一態様を適用して作製した発光素子を有するため、信頼性が高い。
【０２４２】
本発明の一態様の発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器及び照明装置の具体例を図５及び図６に示す。
【０２４３】
図５（Ａ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置７１００は、筐体７１０１に表示部７１０２が組み込まれている。表示部７１０２では、映像を表示することが可能である。本発明の一態様の発光装置は、表示部７１０２に用いることができる。また、ここでは、スタンド７１０３により筐体７１０１を支持した構成を示している。
【０２４４】
テレビジョン装置７１００の操作は、筐体７１０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７１１１により行うことができる。リモコン操作機７１１１が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部７１０２に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機７１１１に、当該リモコン操作機７１１１から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０２４５】
なお、テレビジョン装置７１００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２４６】
図５（Ｂ）は、コンピュータの一例を示している。コンピュータ７２００は、本体７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０５、ポインティングデバイス７２０６等を含む。なお、コンピュータは、本発明の一態様の発光装置をその表示部７２０３に用いることにより作製される。
【０２４７】
図５（Ｃ）は、携帯型ゲーム機の一例を示している。携帯型ゲーム機７３００は、筐体７３０１ａ及び筐体７３０１ｂの２つの筐体で構成されており、連結部７３０２により、開閉可能に連結されている。筐体７３０１ａには表示部７３０３ａが組み込まれ、筐体７３０１ｂには表示部７３０３ｂが組み込まれている。また、図５（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機は、スピーカ部７３０４、記録媒体挿入部７３０５、操作キー７３０６、接続端子７３０７、センサ７３０８（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、ＬＥＤランプ、マイクロフォン等を備えている。もちろん、携帯型ゲーム機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部７３０３ａ、表示部７３０３ｂの両方、又は一方に本発明の一態様の発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図５（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型ゲーム機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図５（Ｃ）に示す携帯型ゲーム機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０２４８】
図５（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本発明の一態様の発光装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。
【０２４９】
図５（Ｄ）に示す携帯電話機７４００は、表示部７４０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部７４０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０２５０】
表示部７４０２の画面は主として３つのモードがある。第１は、画像の表示を主とする表示モードであり、第２は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第３は表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示＋入力モードである。
【０２５１】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部７４０２を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。
【０２５２】
また、携帯電話機７４００内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【０２５３】
また、画面モードの切り替えは、表示部７４０２を触れること、又は筐体７４０１の操作ボタン７４０３の操作により行われる。また、表示部７４０２に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【０２５４】
また、入力モードにおいて、表示部７４０２の光センサで検出される信号を検知し、表示部７４０２のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【０２５５】
表示部７４０２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部７４０２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０２５６】
図５（Ｅ）は、２つ折り可能なタブレット型端末（開いた状態）の一例を示している。タブレット型端末７５００は、筐体７５０１ａ、筐体７５０１ｂ、表示部７５０２ａ、表示部７５０２ｂを有する。筐体７５０１ａと筐体７５０１ｂは、軸部７５０３により接続されており、該軸部７５０３を軸として開閉動作を行うことができる。また、筐体７５０１ａは、電源７５０４、操作キー７５０５、スピーカ７５０６等を備えている。なお、タブレット型端末７５００は、本発明の一態様の発光装置を表示部７５０２ａ、表示部７５０２ｂの両方、又は一方に用いることにより作製される。
【０２５７】
表示部７５０２ａや表示部７５０２ｂは、少なくとも一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーにふれることでデータ入力をすることができる。例えば、表示部７５０２ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部７５０２ｂを表示画面として用いることができる。
【０２５８】
図６（Ａ）は卓上照明器具であり、照明部７６０１、傘７６０２、可変アーム７６０３、支柱７６０４、台７６０５、電源７６０６を含む。なお、卓上照明器具は、本発明の一態様の発光装置を照明部７６０１に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具又は壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【０２５９】
図６（Ｂ）は、本発明の一態様の発光装置を、室内の照明器具７７０１に用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置に用いることができる。その他、ロール型の照明器具７７０２として用いることもできる。なお、図６（Ｂ）に示すように、室内の照明器具７７０１を備えた部屋で、図６（Ａ）で説明した卓上照明器具７７０３を併用してもよい。
【０２６０】
本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例１】
【０２６１】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製方法を用いて作製した発光素子について図７（Ａ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
【０２６２】
【化１】
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【０２６３】
本実施例で示す発光素子１及び比較発光素子２は、基板１１００上に設けられ、第１の電極１１０１及び第２の電極１１０３の間にＥＬ層１１０２を備える構成であり、ＥＬ層１１０２に含まれる層の材料、膜厚は同様である。発光素子１及び比較発光素子２は、中間層５０５に含まれるリチウム膜の作製方法が異なる。以下では、発光素子の作製方法について、２つの素子で共通の事項を説明した後、２つの素子で異なる事項（つまり、該リチウム膜の作製方法）を説明する。
【０２６４】
（発光素子１及び比較発光素子２の作製方法）
まず、ガラス基板である基板１１００上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）をスパッタリング法にて成膜し、第１の電極１１０１を形成した。なお、その膜厚は１１０ｎｍとし、電極面積は２ｍｍ×２ｍｍとした。
【０２６５】
次に、前処理として、基板表面を洗浄後、窒素雰囲気下、２００℃で１時間の乾燥処理を行った。
【０２６６】
その後、１０−４Ｐａ程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、基板温度１５０℃で１時間の真空焼成を行った後、基板温度が室温に下がるまで放冷した。
【０２６７】
次に、第１の電極１１０１が形成された面が下方となるように、第１の電極１１０１が形成された基板１１００を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダに固定し、１０−４Ｐａ程度まで減圧した後、第１の電極１１０１上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、９−フェニル−３−［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：ＰＣｚＰＡ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することで、第１の正孔注入層５０１ａを形成した。その膜厚は３７ｎｍとし、ＰＣｚＰＡと酸化モリブデンの比率は、質量比で２：１（＝ＰＣｚＰＡ：酸化モリブデン）となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で、複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【０２６８】
次に、第１の正孔注入層５０１ａ上に、ＰＣｚＰＡを３０ｎｍとなるように成膜し、第１の正孔輸送層５０２ａを形成した。
【０２６９】
次に、第１の正孔輸送層５０２ａ上に、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）と、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス〔３−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル〕−ピレン−１，６−ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）とを共蒸着することで、第１の発光層５０３ａを形成した。その膜厚は、３０ｎｍとし、ＣｚＰＡと１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎの比率は、質量比で２：０．０５（ＣｚＰＡ：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）となるように調節した。
【０２７０】
次に、第１の発光層５０３ａ上に、ＣｚＰＡを膜厚５ｎｍとなるように成膜し、さらに、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）を膜厚１５ｎｍとなるように成膜することで、第１の電子輸送層５０４ａを形成した。
【０２７１】
次に、第１の電子輸送層５０４ａ上に、リチウム（Ｌｉ）を０．１５ｎｍとなるように蒸着し、さらに、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）を膜厚２ｎｍとなるように蒸着することで、中間層５０５を形成した。上述の通り、中間層５０５に含まれるリチウム膜の形成方法は、発光素子１及び比較発光素子２で異なる。詳細は後述する。
【０２７２】
次に、中間層５０５上に、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）と酸化モリブデン（ＶＩ）とを共蒸着することで、第２の正孔注入層５０１ｂを形成した。その膜厚は、３７ｎｍとし、ＢＰＡＦＬＰと酸化モリブデンの比率は、質量比で２：１（＝ＢＰＡＦＬＰ：酸化モリブデン）となるように調節した。
【０２７３】
次に、第２の正孔注入層５０１ｂ上に、ＢＰＡＦＬＰを２０ｎｍの膜厚となるように成膜し、第２の正孔輸送層５０２ｂを形成した。
【０２７４】
次に、２−［３−（ジベンゾチオフェン−４−イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ）、４−フェニル−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、及び（アセチルアセトナト）ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−フェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）を共蒸着し、第２の正孔輸送層５０２ｂ上に第２の発光層５０３ｂを形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の質量比は、１．２：０．８：０．１２（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｔＢｕｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、第２の発光層５０３ｂの膜厚は１０ｎｍとした。
【０２７５】
さらに、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び（アセチルアセトナト）ビス（４，６−ジフェニルピリミジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）を共蒸着し、第２の発光層５０３ｂ上に第３の発光層５０３ｃを形成した。ここで、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ、及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］の質量比は、１．６：０．４：０．１２（＝２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ：ＰＣＢＡ１ＢＰ：［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］）となるように調節した。また、第３の発光層５０３ｃの膜厚は３０ｎｍとした。
【０２７６】
次に、第３の発光層５０３ｃ上に、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩを膜厚１５ｎｍとなるように成膜し、さらに、ＢＰｈｅｎを膜厚１５ｎｍとなるように成膜することで、第２の電子輸送層５０４ｂを形成した。
【０２７７】
次に、第２の電子輸送層５０４ｂ上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を１ｎｍとなるように蒸着することで、電子注入層５０６を形成した。
【０２７８】
最後に、陰極として機能する第２の電極１１０３として、アルミニウムを２００ｎｍの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子を作製した。
【０２７９】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【０２８０】
そして、本実施例の発光素子を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温（２５℃に保たれた雰囲気）で行った。
【０２８１】
ここで、発光素子１及び比較発光素子２の違いである、中間層５０５に含まれるリチウム膜の作製方法について図８乃至図１０を用いて説明する。
【０２８２】
図８に、本実施例の発光素子に含まれるリチウム膜を成膜する成膜室内の水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧を、四重極質量分析計によって測定した結果を示す。また、図９に、該成膜室内の酸素原子（１６Ｏ）の分圧を、四重極質量分析計によって測定した結果を示す。図８（Ａ）及び図９（Ａ）に、四重極質量分析計によって測定を始めてから３．５時間後までの測定結果を示し、図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に、発光素子１及び比較発光素子２のリチウム膜を作製した期間を含む、２．２０時間後から３．３０時間後までの測定結果を示す。
【０２８３】
まず、成膜材料保持部が備える加熱機構（ここではヒーター）の温度を３２０℃まで上昇させた後、３２０℃前後の温度を保持させ、成膜材料（リチウム）に含まれる水分を除去した。
【０２８４】
次に、約１．９５時間後から、加熱機構の温度をさらに上昇させ、リチウムが気化する温度以上とした。
【０２８５】
そして、２．２２時間後から２．３７時間後の間（図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示す期間Ａ）に、比較発光素子２のリチウム膜を形成した。期間Ａの水の分圧の平均値は、１．１×１０−５Ｐａであり、酸素原子の分圧の平均値は、２．３８×１０−６Ｐａであった。
【０２８６】
その後、成膜室内に配置されている基板を、比較発光素子２の支持基板から、発光素子１の支持基板に交換した。そして、水の分圧が、期間Ａの水の分圧の平均値より小さい値を示していることを確認し、３．１３時間後から３．２７時間後の間（図８（Ｂ）及び図９（Ｂ）に示す期間Ｂ）に、発光素子１のリチウム膜を形成した。なお、期間Ｂの水の分圧の平均値は、７．８×１０−６Ｐａであり、酸素原子の分圧の平均値は、１．２３×１０−６Ｐａであった。このように、発光素子１は、比較発光素子２に比べて、水の分圧や酸素原子の分圧が小さい成膜室内で、リチウム膜を形成した。
【０２８７】
ここで、図８及び図９に示した水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧に対する酸素原子（１６Ｏ）の分圧の比（１６／１８）を図１０に示す。また、図１０には、比較として、水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧に対する分子量１７の水酸化物イオン（１７ＯＨ−）の分圧の比（１７／１８）も表す。
【０２８８】
図１０において、質量数１８の分圧に対する質量数１７の分圧の比は、時間によってほとんど変化しなかった。一方、質量数１８の分圧に対する質量数１６の分圧の比は、時間によって大きく変化した。これにより、質量数１７の分圧は、成膜材料に含まれる水分や、成膜室中の水分量の影響を受けることが示唆される。一方、質量数１６の分圧には、該水分量だけでなく、成膜材料に含まれる酸素量も影響することが示唆される。この結果から、本発明の一態様では、四重極質量分析計で成膜室内の酸素原子（１６Ｏ）の分圧を測定しながら、成膜を行うことが好ましいと言える。
【０２８９】
以上により得られた発光素子１及び比較発光素子２の素子構造を表１に示す。
【０２９０】
【表１】
2014199789.tif 000004
【０２９１】
発光素子１及び比較発光素子２の輝度−電流効率特性を図１１（Ａ）に示す。図１１（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−電流特性を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。本実施例の発光素子に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１２（Ａ）に示す。図１２（Ａ）において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０２９２】
また、各発光素子における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、輝度（ｃｄ／ｍ２）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表２に示す。
【０２９３】
【表２】
2014199789.tif 000005
【０２９４】
図１１（Ａ）（Ｂ）より、発光素子１及び比較発光素子２は、輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性にほとんど差が見られなかった。また、図１２（Ａ）より、発光素子１及び比較発光素子２は、ほとんど同様の発光スペクトルを示した。
【０２９５】
次に、発光素子１及び比較発光素子２の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１２（Ｂ）に示す。図１２（Ｂ）において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。信頼性試験は、室温で行い、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で本実施例の発光素子を駆動した。図１２（Ｂ）から、発光素子１の２３００時間後の輝度は初期輝度の７６％を保ち、比較発光素子２の１５００時間後の輝度は初期輝度の７２％を保っていた。この信頼性試験の結果から、発光素子１は比較発光素子２に比べて、長寿命であることが明らかとなった。
【０２９６】
発光素子１と比較発光素子２の作製工程では、リチウム膜の形成時の、成膜室の環境（水の分圧や酸素原子の分圧）が異なった。また、比較発光素子２では、リチウム膜を形成する期間（期間Ａ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間が無かった。一方、本発明の一態様を適用した発光素子１では、リチウム膜を形成する期間（期間Ｂ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間（期間Ａ）があった。そして、期間Ｂの開始時、成膜室内の水の分圧は、期間Ａにおける水の分圧の平均値より小さい値であった。また、期間Ｂの開始時、成膜室内の酸素原子の分圧は、期間Ａにおける酸素原子の分圧の平均値より小さい値であった。
【０２９７】
発光素子１と比較発光素子２で信頼性試験の結果に差が出たのは、上記リチウム膜の形成時の条件の違いによると考えられる。本実施例より、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を作製できることが示された。
【実施例２】
【０２９８】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製方法を用いて作製した発光素子について図７（Ｂ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料は、実施例１で示した材料であるため、化学式については省略する。
【０２９９】
本実施例で示す発光素子３及び比較発光素子４は、基板１１００上に設けられ、第１の電極１１０１及び第２の電極１１０３の間にＥＬ層１１０２を備える構成であり、ＥＬ層１１０２に含まれる層の材料、膜厚は同様である。
【０３００】
発光素子３及び比較発光素子４が備える一対の電極は、実施例１での作製条件（材料、膜厚等）と同様である。また、発光素子３及び比較発光素子４が備えるＥＬ層１１０２は、正孔注入層５０１、正孔輸送層５０２、発光層５０３、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６からなる。
【０３０１】
正孔注入層５０１は、実施例１で示した第１の正孔注入層５０１ａと同様の材料からなり、膜厚は５０ｎｍである。発光素子３及び比較発光素子４は、正孔注入層５０１の作製方法が異なる。
【０３０２】
正孔輸送層５０２、発光層５０３、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６は、それぞれ、実施例１での第１の正孔輸送層５０２ａ、第１の発光層５０３ａ、第１の電子輸送層５０４ａ、及び電子注入層５０６の作製条件（材料、膜厚等）と同様である。
【０３０３】
以下では、発光素子３及び比較発光素子４の違いである、正孔注入層５０１の作製方法について図１３及び図１４を用いて説明する。
【０３０４】
図１３及び図１４に、本実施例の発光素子に含まれる正孔注入層５０１を成膜する成膜室内の水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧を、四重極質量分析計によって測定した結果を示す。図１３に、四重極質量分析計によって測定を始めてから３．０時間後までの測定結果を示し、図１４（Ａ）に、比較発光素子４の正孔注入層５０１を作製した期間を含む、０．７０時間後から０．９０時間後までの測定結果を示し、図１４（Ｂ）に、発光素子３の正孔注入層５０１を作製した期間を含む、２．７５時間後から２．９５時間後までの測定結果を示す。
【０３０５】
まず、成膜材料保持部が備える加熱機構（ここではヒーター）の温度を１５０℃まで上昇させた後、加熱機構の温度をさらに上昇させ、ＰＣｚＰＡ及び酸化モリブデンが気化する温度以上とした。
【０３０６】
そして、０．７８時間後から０．８３時間後の間（図１４（Ａ）に示す期間Ｃ）に、比較発光素子４の正孔注入層を形成した。期間Ｃの水の分圧の平均値は、１．１９×１０−４Ｐａであった。
【０３０７】
その後、成膜室内に配置されている基板を、比較発光素子４の支持基板から、発光素子３の支持基板に交換した。そして、水の分圧が、期間Ｃの水の分圧の平均値より小さい値を示していることを確認し、２．８３時間後から２．８８時間後の間（図１４（Ｂ）に示す期間Ｄ）に、発光素子３の正孔注入層を形成した。なお、期間Ｄの水の分圧の平均値は、９．１８×１０−５Ｐａであった。このように、発光素子３は、比較発光素子４に比べて、水の分圧が小さい成膜室内で、正孔注入層を形成した。
【０３０８】
以上により得られた発光素子３及び比較発光素子４の素子構造を表３に示す。
【０３０９】
【表３】
2014199789.tif 000006
【０３１０】
発光素子３及び比較発光素子４の輝度−電流効率特性を図１５（Ａ）に示す。図１５（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−電流特性を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。本実施例の発光素子に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図１６に示す。図１６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０３１１】
また、各発光素子における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、輝度（ｃｄ／ｍ２）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表４に示す。
【０３１２】
【表４】
2014199789.tif 000007
【０３１３】
図１５（Ａ）（Ｂ）より、発光素子３及び比較発光素子４は、輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性にほとんど差が見られなかった。また、図１６より、発光素子３及び比較発光素子４は、ほとんど同様の発光スペクトルを示した。
【０３１４】
次に、発光素子３及び比較発光素子４の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図１７に示す。図１７において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。信頼性試験は、室温で行い、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で本実施例の発光素子を駆動した。図１７から、比較発光素子４の５７０時間後の輝度は、初期輝度の７０％未満であった。一方、発光素子３の１８００時間後の輝度は初期輝度の８６％を保っていた。この信頼性試験の結果から、発光素子３は比較発光素子４に比べて、長寿命であることが明らかとなった。
【０３１５】
発光素子３と比較発光素子４の作製工程では、正孔注入層の形成時の、成膜室の環境（水の分圧）が異なった。また、比較発光素子４では、正孔注入層を形成する期間（期間Ｃ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間が無かった。一方、本発明の一態様を適用した発光素子３では、正孔注入層を形成する期間（期間Ｄ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間（期間Ｃ）があった。そして、期間Ｄの開始時、成膜室内の水の分圧は、期間Ｃにおける水の分圧の平均値より小さい値であった。
【０３１６】
発光素子３と比較発光素子４で信頼性試験の結果に差が出たのは、上記正孔注入層の形成時の条件の違いによると考えられる。本実施例より、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を作製できることが示された。
【実施例３】
【０３１７】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製方法を用いて作製した発光素子について図７（Ｂ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料は、実施例１で示した材料であるため、化学式については省略する。
【０３１８】
本実施例で示す発光素子５及び比較発光素子６は、基板１１００上に設けられ、第１の電極１１０１及び第２の電極１１０３の間にＥＬ層１１０２を備える構成であり、ＥＬ層１１０２に含まれる層の材料、膜厚は同様である。
【０３１９】
発光素子５及び比較発光素子６が備える一対の電極は、実施例１での作製条件（材料、膜厚等）と同様である。また、発光素子５及び比較発光素子６が備えるＥＬ層１１０２は、正孔注入層５０１、正孔輸送層５０２、発光層５０３、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６からなる。
【０３２０】
正孔注入層５０１、正孔輸送層５０２、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６は、それぞれ、実施例１での第１の正孔注入層５０１ａ、第１の正孔輸送層５０２ａ、第１の電子輸送層５０４ａ、及び電子注入層５０６の作製条件（材料、膜厚等）と同様である。
【０３２１】
発光層５０３は、実施例１で示した第１の発光層５０３ａと同様の材料、膜厚からなる。発光素子５及び比較発光素子６は、発光層５０３の作製方法が異なる。
【０３２２】
以下では、発光素子５及び比較発光素子６の違いである、発光層５０３の作製方法について図１８及び図１９を用いて説明する。
【０３２３】
図１８及び図１９に、本実施例の発光素子に含まれる発光層５０３を成膜する成膜室内の水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧を、四重極質量分析計によって測定した結果を示す。図１８に、四重極質量分析計によって測定を始めてから２．３時間後までの測定結果を示し、図１９（Ａ）に、比較発光素子６の発光層５０３を作製した期間を含む、０．５０時間後から０．７０時間後までの測定結果を示し、図１９（Ｂ）に、発光素子５の発光層５０３を作製した期間を含む、２．１０時間後から２．３０時間後までの測定結果を示す。
【０３２４】
まず、成膜材料保持部が備える加熱機構（ここではヒーター）の温度を１５０℃まで上昇させ、１５０℃前後の温度を保持させた後、加熱機構の温度をさらに上昇させ、ＣｚＰＡ及び１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎが気化する温度以上とした。
【０３２５】
そして、０．５５時間後から０．６２時間後の間（図１９（Ａ）に示す期間Ｅ）に、比較発光素子６の発光層を形成した。期間Ｅの水の分圧の平均値は、１．７０×１０−５Ｐａであった。
【０３２６】
その後、成膜室内に配置されている基板を、比較発光素子６の支持基板から、発光素子５の支持基板に交換した。そして、水の分圧が、期間Ｅの水の分圧の平均値より小さい値を示していることを確認し、２．１５時間後から２．２２時間後の間（図１９（Ｂ）に示す期間Ｆ）に、発光素子５の発光層を形成した。なお、期間Ｆの水の分圧の平均値は、９．８８×１０−６Ｐａであった。このように、発光素子５は、比較発光素子６に比べて、水の分圧が小さい成膜室内で、発光層を形成した。
【０３２７】
以上により得られた発光素子５及び比較発光素子６の素子構造を表５に示す。
【０３２８】
【表５】
2014199789.tif 000008
【０３２９】
発光素子５及び比較発光素子６の輝度−電流効率特性を図２０（Ａ）に示す。図２０（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−電流特性を図２０（Ｂ）に示す。図２０（Ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。本実施例の発光素子に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２１に示す。図２１において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０３３０】
また、各発光素子における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、輝度（ｃｄ／ｍ２）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表６に示す。
【０３３１】
【表６】
2014199789.tif 000009
【０３３２】
図２０（Ａ）（Ｂ）より、発光素子５及び比較発光素子６は、輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性にほとんど差が見られなかった。また、図２１より、発光素子５及び比較発光素子６は、ほとんど同様の発光スペクトルを示した。
【０３３３】
次に、発光素子５及び比較発光素子６の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２２に示す。図２２において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。信頼性試験は、室温で行い、初期輝度を１０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で本実施例の発光素子を駆動した。図２２から、比較発光素子６の２５００時間後の輝度は、初期輝度の７６％を保っていた。一方、発光素子５の２５００時間後の輝度は初期輝度の７９％を保っていた。この信頼性試験の結果から、発光素子５は比較発光素子６に比べて、長寿命であることが明らかとなった。
【０３３４】
発光素子５と比較発光素子６の作製工程では、発光層の形成時の、成膜室の環境（水の分圧）が異なった。また、比較発光素子６では、発光層を形成する期間（期間Ｅ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間が無かった。一方、本発明の一態様を適用した発光素子５では、発光層を形成する期間（期間Ｆ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間（期間Ｅ）があった。そして、期間Ｆの開始時、成膜室内の水の分圧は、期間Ｅにおける水の分圧の平均値より小さい値であった。
【０３３５】
発光素子５と比較発光素子６で信頼性試験の結果に差が出たのは、上記発光層の形成時の条件の違いによると考えられる。本実施例より、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を作製できることが示された。
【実施例４】
【０３３６】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製方法を用いて作製した発光素子について図７（Ｂ）を用いて説明する。本実施例で用いた材料は、実施例１で示した材料であるため、化学式については省略する。
【０３３７】
本実施例で示す発光素子７及び比較発光素子８は、基板１１００上に設けられ、第１の電極１１０１及び第２の電極１１０３の間にＥＬ層１１０２を備える構成であり、ＥＬ層１１０２に含まれる層の材料、膜厚は同様である。
【０３３８】
発光素子７及び比較発光素子８が備える一対の電極は、実施例１での作製条件（材料、膜厚等）と同様である。また、発光素子７及び比較発光素子８が備えるＥＬ層１１０２は、正孔注入層５０１、正孔輸送層５０２、発光層５０３、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６からなる。
【０３３９】
正孔注入層５０１、正孔輸送層５０２、電子輸送層５０４、及び電子注入層５０６は、それぞれ、実施例１での第２の正孔注入層５０１ｂ、第２の正孔輸送層５０２ｂ、第２の電子輸送層５０４ｂ、及び電子注入層５０６の作製条件（材料、膜厚等）と同様である。ただし、正孔注入層５０１の膜厚は５０ｎｍとした。
【０３４０】
発光層５０３は、実施例１で示した第３の発光層５０３ｃと同様の材料からなり、膜厚は４０ｎｍである。発光素子７及び比較発光素子８は、発光層５０３の作製方法が異なる。
【０３４１】
以下では、発光素子７及び比較発光素子８の違いである、発光層５０３の作製方法について図２３及び図２４を用いて説明する。
【０３４２】
図２３及び図２４に、本実施例の発光素子に含まれる発光層５０３を成膜する成膜室内の水（１８Ｈ２Ｏ）の分圧を、四重極質量分析計によって測定した結果を示す。図２３に、四重極質量分析計によって測定を始めてから２．７時間後までの測定結果を示し、図２４（Ａ）に、比較発光素子８の発光層５０３を作製した期間を含む、０．６５時間後から０．８５時間後までの測定結果を示し、図２４（Ｂ）に、発光素子７の発光層５０３を作製した期間を含む、２．５０時間後から２．７０時間後までの測定結果を示す。
【０３４３】
まず、成膜材料保持部が備える加熱機構（ここではヒーター）の温度を１５０℃まで上昇させ、１５０℃前後の温度を保持させた後、加熱機構の温度をさらに上昇させ、２ｍＤＢＴＰＤＢｑ−ＩＩ、ＰＣＢＡ１ＢＰ及び［Ｉｒ（ｄｐｐｍ）２（ａｃａｃ）］が気化する温度以上とした。
【０３４４】
そして、０．７０時間後から０．８０時間後の間（図２４（Ａ）に示す期間Ｇ）に、比較発光素子８の発光層を形成した。期間Ｇの水の分圧の平均値は、１．８０×１０−５Ｐａであった。
【０３４５】
その後、成膜室内に配置されている基板を、比較発光素子８の支持基板から、発光素子７の支持基板に交換した。そして、水の分圧が、期間Ｇの水の分圧の平均値より小さい値を示していることを確認し、２．５１時間後から２．６２時間後の間（図２４（Ｂ）に示す期間Ｈ）に、発光素子７の発光層を形成した。なお、期間Ｈの水の分圧の平均値は、１．２４×１０−５Ｐａであった。このように、発光素子７は、比較発光素子８に比べて、水の分圧が小さい成膜室内で、発光層を形成した。
【０３４６】
以上により得られた発光素子７及び比較発光素子８の素子構造を表７に示す。
【０３４７】
【表７】
2014199789.tif 000010
【０３４８】
発光素子７及び比較発光素子８の輝度−電流効率特性を図２５（Ａ）に示す。図２５（Ａ）において、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を表す。また、電圧−電流特性を図２５（Ｂ）に示す。図２５（Ｂ）において、横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電流（ｍＡ）を表す。本実施例の発光素子に０．１ｍＡの電流を流した際の発光スペクトルを、図２６に示す。図２６において、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は発光強度（任意単位）を表す。
【０３４９】
また、各発光素子における輝度１０００ｃｄ／ｍ２付近のときの電圧（Ｖ）、電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）、ＣＩＥ色度座標（ｘ、ｙ）、輝度（ｃｄ／ｍ２）、電流効率（ｃｄ／Ａ）、パワー効率（ｌｍ／Ｗ）を表８に示す。
【０３５０】
【表８】
2014199789.tif 000011
【０３５１】
図２５（Ａ）（Ｂ）より、発光素子７及び比較発光素子８は、輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性にほとんど差が見られなかった。また、図２６より、発光素子７及び比較発光素子８は、ほとんど同様の発光スペクトルを示した。
【０３５２】
次に、発光素子７及び比較発光素子８の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図２７に示す。図２７において、縦軸は初期輝度を１００％とした時の規格化輝度（％）を示し、横軸は素子の駆動時間（ｈ）を示す。信頼性試験は、室温で行い、初期輝度を５０００ｃｄ／ｍ２に設定し、電流密度一定の条件で本実施例の発光素子を駆動した。図２７から、比較発光素子８の２０００時間後の輝度は、初期輝度の７７％を保っていた。一方、発光素子７の２４００時間後の輝度は初期輝度の８１％を保っていた。この信頼性試験の結果から、発光素子７は比較発光素子８に比べて、長寿命であることが明らかとなった。
【０３５３】
発光素子７と比較発光素子８の作製工程では、発光層の形成時の、成膜室の環境（水の分圧）が異なった。また、比較発光素子８では、発光層を形成する期間（期間Ｇ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間が無かった。一方、本発明の一態様を適用した発光素子７では、発光層を形成する期間（期間Ｈ）の前に、成膜材料を加熱し気化させる期間（期間Ｇ）があった。そして、期間Ｈの開始時、成膜室内の水の分圧は、期間Ｇにおける水の分圧の平均値より小さい値であった。
【０３５４】
発光素子７と比較発光素子８で信頼性試験の結果に差が出たのは、上記発光層の形成時の条件の違いによると考えられる。本実施例より、本発明の一態様を適用することで、長寿命の発光素子を作製できることが示された。
【符号の説明】
【０３５５】
１０１    ロードロック室
１０２    前処理室
１０３ａ    成膜室
１０３ｂ    成膜室
１０３ｃ    成膜室
１０３ｄ    成膜室
１０３ｅ    成膜室
１０３ｆ    成膜室
１０４    受け渡し室
１０５    後処理室
１０６    ロードロック室
１０７    基板待機室
１０８    搬送室
１０９    基板搬送機構
１１１    成膜材料保持部
１１３    加熱機構
１１５    成膜材料
１１７    加熱機構
１１９    排気機構
１２１    四重極質量分析計
１２３    基板
１２５    基板保持部
１２７    配管
１２９    排気機構
１３３    撮像手段
１３５    基板回転機構
１３７    膜厚計測機構
１４６    シャッター
１４８    シャッター
２０１    第１の電極
２０３    ＥＬ層
２０３ａ    第１のＥＬ層
２０３ｂ    第２のＥＬ層
２０５    第２の電極
２０７    中間層
３０１    正孔注入層
３０２    正孔輸送層
３０３    発光層
３０４    電子輸送層
３０５    電子注入層
３０６    電子注入バッファー層
３０７    電子リレー層
３０８    電荷発生領域
４１１    成膜材料保持部
４１３    加熱機構
４１５    成膜材料
４１５ａ    成膜材料
４１５ｂ    成膜材料
４１５ｃ    成膜材料
４１５ｄ    成膜材料
４１７    加熱機構
４１９    排気機構
４２１    四重極質量分析計
４２３    基板
４２３ａ    基板
４２３ｂ    基板
４２５    基板保持部
４２７    配管
４２９    排気機構
４３３    撮像手段
４３５    基板回転機構
４３７    膜厚計測機構
４３９    排気機構
４４４    加熱機構
４４６    シャッター
４４８    シャッター
４５０    成膜材料室
４５１    仕切り弁
４６０    成膜室
５０１    正孔注入層
５０１ａ    第１の正孔注入層
５０１ｂ    第２の正孔注入層
５０２    正孔輸送層
５０２ａ    第１の正孔輸送層
５０２ｂ    第２の正孔輸送層
５０３    発光層
５０３ａ    第１の発光層
５０３ｂ    第２の発光層
５０３ｃ    第３の発光層
５０４    電子輸送層
５０４ａ    第１の電子輸送層
５０４ｂ    第２の電子輸送層
５０５    中間層
５０６    電子注入層
１１００    基板
１１０１    第１の電極
１１０２    ＥＬ層
１１０３    第２の電極
２００１    排気機構
２００２    排気機構
２００３ａ〜ｆ    排気機構
２００４    排気機構
２００５    排気機構
２００６    排気機構
２００７    排気機構
２００８    排気機構
７１００    テレビジョン装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    スタンド
７１１１    リモコン操作機
７２００    コンピュータ
７２０１    本体
７２０２    筐体
７２０３    表示部
７２０４    キーボード
７２０５    外部接続ポート
７２０６    ポインティングデバイス
７３００    携帯型ゲーム機
７３０１ａ    筐体
７３０１ｂ    筐体
７３０２    連結部
７３０３ａ    表示部
７３０３ｂ    表示部
７３０４    スピーカ部
７３０５    記録媒体挿入部
７３０６    操作キー
７３０７    接続端子
７３０８    センサ
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７５００    タブレット型端末
７５０１ａ    筐体
７５０１ｂ    筐体
７５０２ａ    表示部
７５０２ｂ    表示部
７５０３    軸部
７５０４    電源
７５０５    操作キー
７５０６    スピーカ
７６０１    照明部
７６０２    傘
７６０３    可変アーム
７６０４    支柱
７６０５    台
７６０６    電源
７７０１    照明器具
７７０２    照明器具
７７０３    卓上照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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