(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に金属酸化物が保持された蒸着源と有機化合物が保持された蒸着源と基板である被処理物を保持する保持部とを有し、前記保持部は、軸を中心として回転する第１の回転板と前記第１の回転板の外周であって、かつ互いに離れた位置に設置された複数の第２の回転板とを具備し、前記２つの蒸着源は互いに離れた位置に配置された蒸着装置を用いて、前記第２の回転板上に第１の電極を有する被処理物を設置し、前記第１及び第２の回転板を回転しながら共蒸着を行うことにより、それぞれ金属酸化物及び有機化合物とを含有する第１の領域からなる複合層と第２の領域からなる複合層とを順に、隣接して繰り返し積層させ、かつ前記第１の領域からなる複合層の平均金属酸化物濃度は前記第２の領域からなる複合層の平均金属酸化物濃度より高くなっており、それら両複合層の共蒸着による成膜は、第１の領域からなる複合層は金属酸化物が保持された蒸着源に近い位置で行い、第２の領域からなる複合層は金属酸化物が保持された蒸着源に遠い位置で行い、次いで、前記成膜された第２の領域からなる複合層上に、発光層と、電子輸送層と、第２の電極とを更に成膜することを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、複数の第２の回転板が、前記第１の回転板の軸から均等の位置にあることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、複数の第２の回転板が、前記第１の回転板上で等間隔に配置されていることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、第１の領域からなる複合層中の最も高い金属酸化物濃度は、第２の領域からなる複合層中の最も低い金属酸化物濃度より高く、８倍以下であることを特徴とする発光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、第１の領域からなる複合層と第２の領域からなる複合層とからなる１繰り返し単位の層の厚さは１２ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一対の電極の間に有機化合物を含む層を有する発光素子及び当該発光素子を用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自発光型の発光素子としてエレクトロルミネッセンス素子を有する発光装置の研究、開発が進められている。なかでも、有機化合物を含む層が電界を加えることで発光する、いわゆる有機エレクトロルミネッセンス素子を利用した発光装置は、動画表示に適した速い応答速度、低電圧駆動、低消費電力駆動などの特徴を有しているため、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）をはじめとする次世代のディスプレイとして注目されている。
【０００３】
上述した発光素子は、一対の電極（陽極と陰極）間に発光物質を含む層を挟んでなり、その発光機構は、両電極間に電圧を印加した際に陽極から注入されるホール（正孔）と、陰極から注入される電子とが、発光物質を含む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言われている。なお、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。
【０００４】
最近では、駆動電圧の改善にも著しい進歩が見られ、たとえば５酸化バナジウムや７酸化２レニウムなどの金属酸化物と有機化合物との複合層をホール注入層とすることで、陽極から有機化合物層へのホール注入時におけるエネルギー障壁を低下することが可能になっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２３０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、有機物質を含む発光素子は潜在的に液晶を下回る消費電力で駆動することができる可能性を有しているが、未だ改良の余地を多く残しており、さらなる低消費電力化が望まれている。
【０００６】
特許文献１に記載の発光素子は有機化合物のみからなるホール輸送層を有している。しかしながら、このようなホール輸送層に用いられる材料はある程度の導電性を有しているとはいえ、その抵抗は低いとは言い難い。
【０００７】
そこで、本発明では、より消費電力が低い発光素子及び発光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。
【０００９】
一対の電極と、前記一対の電極間に狭持された複数の層とを有する発光素子であって、前記複数の層は少なくとも発光層と、前記一対の電極の一方と前記発光層との間に金属酸化物及び有機化合物とを有する複合層を有することを特徴とする。
【００１０】
前記複合層は、第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域の金属酸化物濃度は、前記第２の領域の金属酸化物濃度以上であり、前記第１の領域中の最も高い金属酸化物濃度は、前記第２の領域中の最も低い金属酸化物濃度に比べ１倍以上８倍以下の金属酸化物濃度であることを特徴とする。
【００１１】
前記複合層は、おのおの第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域と前記第２の領域の金属酸化物濃度は異なっており、前記複合層における当該金属酸化物濃度の繰り返し周期は、１２ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極と、前記第１の電極上に順に積層された第１の複合層と、第２の複合層と、発光層と、電子輸送層と、第２の電極とを有し、前記第１の複合層及び前記第２の複合層は、金属酸化物と有機化合物とを有し、前記第１の複合層の平均金属酸化物濃度は、前記第２の複合層の平均金属酸化物濃度より高いことを特徴とする。
【００１３】
上記発明において、前記第１の複合層と前記第２の複合層は、おのおの第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域の金属酸化物濃度は、前記第２の領域の金属酸化物濃度以上であり、前記第１の領域中の最も高い金属酸化物濃度は、前記第２の領域中の最も低い金属酸化物濃度に比べ１倍以上８倍以下の金属酸化物濃度であることを特徴とする。
【００１４】
上記発明において、前記第１の複合層と前記第２の複合層は、おのおの第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域と前記第２の領域の金属酸化物濃度は異なっており、前記第１の複合層と前記第２の複合層における当該金属酸化物濃度の繰り返し周期は、１２ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極と、前記第１の電極上に順に積層された第１の複合層と、第２の複合層と、第３の複合層と、発光層と、電子輸送層と、第２の電極とを有し、前記第１の複合層、前記第２の複合層及び前記第３の複合層は、金属酸化物と有機化合物とを有し、前記第１の複合層の平均金属酸化物濃度は、前記第２の複合層の平均金属酸化物濃度より高く、前記第２の複合層の平均金属酸化物濃度は、前記第３の複合層の平均金属酸化物濃度より高いことを特徴とする。
【００１６】
上記発明において、前記第１の複合層と、前記第２の複合層と、前記第３の複合層は、おのおの第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域の金属酸化物濃度は、前記第２の領域の金属酸化物濃度以上であり、前記第１の領域中の最も高い金属酸化物濃度は、前記第２の領域中の最も低い金属酸化物濃度に比べ１倍以上８倍以下の金属酸化物濃度であることを特徴とする。
【００１７】
上記発明において、前記第１の複合層と、前記第２の複合層と、前記第３の複合層は、おのおの第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成であり、前記第１の領域と前記第２の領域の金属酸化物濃度は異なっており、前記第１の複合層と、前記第２の複合層と、前記第３の複合層における当該金属酸化物濃度の繰り返し周期は、１２ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
上記発明において、平均金属酸化物濃度とは複合層全体の金属酸化物濃度を指し、前記複合層は金属酸化物濃度の異なる２つ領域、即ち第１の領域と第２の領域とが交互に積層された構成となっている。
【００１９】
本発明の発光素子の一形態は、第１の電極と、前記第１の電極上に順に積層された複合層と、発光層と、電子輸送層と、第２の電極とを有し、前記複合層は、金属酸化物と有機化合物とを有し、前記複合層の金属酸化物は、前記第１の電極から前記発光層側にかけて濃度勾配を有することを特徴とする。
【００２０】
上記発明において、前記複合層の金属酸化物濃度は、前記発光層と接する面において最も低いことを特徴とする。
【００２１】
上記発明において、前記複合層の金属酸化物濃度は、前記発光層と接する面において０ｗｔ％以上３ｗｔ％以下であることを特徴とする。
【００２２】
上記発明において、前記金属酸化物は、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化レニウムのいずれか一種または複数種であることを特徴とする。
【００２３】
上記発明において、前記有機化合物は、ホール輸送性を有することを特徴とする。
【００２４】
上記発明において、前記有機化合物は、アリールアミン骨格またはカルバゾール骨格を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によりホール輸送性が向上し、駆動電圧の低い発光素子を提供することができる。さらに、前記発光素子を用いて発光装置を作製することにより、低消費電力で長寿命な信頼性の高い発光装置及びそれを具備する電気機器を提供することができる。
【００２６】
特に、複合層中の金属酸化物濃度の繰り返し周期を短くすることで電流特性に優れた素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。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、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の発光素子の一形態について図１を用いて説明する。本形態において、発光素子は、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層された第１の複合層１０３ａ、第２の複合層１０３ｂ、発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６と、さらにその上に設けられた第２の電極１０７とから構成されている。なお、本実施の形態では発光素子は基板１０１上に設けられ、第１の電極１０２は陽極として、第２の電極１０７は陰極として機能するものとして説明する。
【００２９】
基板１０１に用いる材料として、例えば石英、ガラス、プラスチック、可撓性基板などを用いることができる。発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【００３０】
第１の電極１０２を形成する陽極材料は特に限定はされないが、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、酸化珪素を含有するＩＴＯ、酸化インジウムに２〜２０［ｗｔ％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したターゲットを用いて形成されるＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）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）、または金属材料の窒化物（例えば、ＴｉＮ）等を挙げることができる。
【００３１】
第１の複合層１０３ａは、金属酸化物と有機化合物とを有する層である。第１の複合層１０３ａに使用する金属酸化物は、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、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、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも、酸化モリブデンは大気中においても安定であり扱いやすいため、特に好ましい。
【００３２】
また、第１の複合層１０３ａに使用する有機化合物は、ホール輸送性に優れた材料であることが好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、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：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、１，５−ビス（ジフェニルアミノ）ナフタレン（略称：ＤＰＡＮ）、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（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物を用いることができる。また、カルバゾール骨格を有する有機材料を用いることも好ましく、例えば、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、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）などの化合物が挙げられる。また、アントラセンや９，１０−ジフェニルアントラセン（ＤＰＡ）などの芳香族炭化水素や４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）のようにビニル骨格を少なくとも一つ含む芳香族炭化水素であっても良い。なお、電子よりもホール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。
【００３３】
第２の複合層１０３ｂも、第１の複合層１０３ａと同様、金属酸化物と有機化合物とを有する層であり、第２の複合層１０３ｂに使用する金属酸化物及び有機化合物も、上述した第１の複合層１０３ａと同様の材料を使用することができる。なお、第２の複合層１０３ｂの金属酸化物の濃度は、第１の複合層１０３ａの金属酸化物の濃度より低いものとする。ただし、第２の複合層１０３ｂに含有される金属酸化物の濃度は、発光層１０４と金属酸化物との近接によって発光した光を、消光しないもしくは消光をごく一部にとどめるような濃度を選択する必要がある。なお、発光層と接する面における最も好ましい複合層中の金属酸化物の濃度は、０ｗｔ％より大きく３ｗｔ％以下であるが、上記条件を満たせば特に限定されない。なお、重量パーセント［ｗｔ％］表示による濃度は、数式１により求めることができる。
【数１】
0005132092.tif 000002
【００３４】
また、発光層と接する面における複合層中の金属酸化物濃度を小さくするために、第２の複合層１０３ｂに含有される金属酸化物の濃度は、膜厚方向に濃度勾配を有していても良い。なお、第１の複合層１０３ａと第２の複合層１０３ｂに有機化合物として使用する材料は、同じであっても異なっていても良い。
【００３５】
第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂは、上記材料を用いて抵抗加熱を用いた共蒸着や、抵抗加熱蒸着と電子銃蒸着（ＥＢ蒸着）を用いた共蒸着、スパッタリングと抵抗加熱による同時成膜などにより成膜すればよい。また、ゾルーゲル法などによる湿式法を用いて成膜しても良い。
【００３６】
発光層１０４は、発光性の高い物質を含む発光層である。発光層について特に限定は無いが、発光層として機能する層には大きく分けて２つの態様がある。一つは発光中心となる物質（発光物質またはゲスト材料）のエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャップを有する材料（ホスト材料）に発光物質を分散させた構成のホストーゲスト型の層と、もう一つは発光材料のみで発光層を構成する層である。前者の方が濃度消光が起こりにくいため、好ましい。発光物質としては、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（略称：ＴＢＰ）等が挙げられる。また、ホスト材料としては、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、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）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ２）、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：ＺｎＢＯＸ）などの金属錯体等を用いることができる。また、発光物質のみで発光層を構成することのできる材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、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）などがある。
【００３７】
電子輸送層１０５は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送できる材料を用いて形成することが好ましい。このような材料の具体例としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（８−キノリノラト）ガリウム（略称Ｇａｑ３）、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）などの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や、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）が挙げられる。このほか、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等も電子輸送層１０５を形成する材料として用いることができる。また、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−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）の他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。
【００３８】
電子注入層１０６は、陰極として機能する電極から電子輸送層１０５への電子の注入を補助する機能を有する層である。電子注入層１０６について特に限定はなく、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）等のようなアルカリ金属またはアルカリ土類金属の化合物を用いて形成されたものを用いることができる。また、この他、上述した電子輸送性材料のいずれかと、当該電子輸送材料のいずれかに対して電子供与性を示す物質とを混合した層を用いて形成しても良い。電子供与性を示す物質として、例えば仕事関数の小さい金属が挙げられる。具体的にはアルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、特にＬｉ、Ｍｇ、Ｃｓが好ましい。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ））や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。
【００３９】
第２の電極１０７を形成する物質としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属またはマグネシウム（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、及びこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。さらに、電子注入層１０６に、特に電子を注入する機能に優れた材料を用いることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯや酸化珪素を含有するＩＴＯ等の第１の電極１０２の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を第２の電極１０７として用いることができる。また、電子注入層１０６に限らず、第２の電極１０７の発光層１０４側に、電子を注入する機能に優れた層を当該第２の電極１０７と積層して設けることで同様の効果を得ることができる。
【００４０】
なお、第１の電極１０２及び第２の電極１０７は、それぞれ上述した陽極材料もしくは陰極材料を蒸着法、スパッタリング法等により成膜し形成する。また、導電物を含む液滴を用いてインクジェット法等により形成してもよい。発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６の形成方法は、蒸着法の他、インクジェット法やスピンコート法等を用いて成膜することができる。なお、各電極、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても良い。
【００４１】
以上のような構成を有する本発明の発光素子に、第２の電極１０７の電位よりも第１の電極１０２の電位の方が高くなるように電圧を印加することで、発光素子を発光させることができる。
【００４２】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２もしくは第２の電極１０７のいずれか一方または両方を、透光性を有する物質で作製する。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０７のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０７を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０７がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図１（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【００４３】
金属酸化物と有機化合物とを有する第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂは、厚膜化しても駆動電圧の上昇を伴わないため、第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂの膜厚を調整することでマイクロキャビティ効果や光の干渉効果を利用した光学設計を行うことができる。そのため、色純度に優れ、視野角に依存する色変化などが小さい高品質な発光素子を作製することができる。また、第１の電極１０２の表面に成膜時に発生する凹凸や電極表面に残った微少な残渣の影響で第１の電極１０２と第２の電極１０７がショートすることを防ぐ膜厚を選ぶことができる。
【００４４】
また、第１の電極１０２と接する第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂはキャリア密度が高いため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、第１の電極と当該複合層はオーム接触に限りなく近いものとすることができる。よって、電極材料の選択肢が広がる。
【００４５】
また、本発明に用いる第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂは、真空蒸着で形成することができる。そのため、その他の層を真空蒸着により形成する場合、いずれの層も同一の真空装置内で成膜することができる。よって、完全に発光素子を封止するまで大気に曝さずに作製することが可能であるためプロセスが容易になり、歩留まりを向上させることができる。
【００４６】
また、第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂは、有機材料と無機材料とを含むため、電極と発光層との間に生じる応力を緩和させることが可能である。
【００４７】
複合層に含有される金属酸化物の濃度が高いほどゆるやかにではあるが、屈折率も高くなる傾向があることがわかった。本発明の発光素子は、上述したように第１の複合層１０３ａに含有される金属酸化物の濃度は、第２の複合層１０３ｂより大きい。そのため、金属酸化物の濃度を適宜選択することで、第１の複合層１０３ａの屈折率は、第２の複合層１０３ｂの屈折率より大きくすることができる。さらに、一般に、発光素子に用いる有機物化合物に比べ第１の電極１０２の屈折率は大きいものであるが、金属酸化物の濃度が異なる複合層を積層することで、第２の複合層１０３ｂ、第１の複合層１０３ａ、第１の電極１０２の順に屈折率を大きくすることが可能となる。
【００４８】
このような屈折率の関係により、発光層１０４において生じた光を第１の電極１０２側から取り出す場合、即ち第１の電極１０２が透明電極である場合、各界面（例えば、第２の複合層１０３ｂと第１の複合層１０３ａとの界面及び第１の複合層１０３ａと第１の電極１０２との界面）における屈折率の差を小さくすることができる。より等しい屈折率を持つ物質同士の界面では光の反射率は低下することから、発光層１０４で生じた光を効率良く発光素子より取り出すことができる。以上のことから、光の取り出し効率が向上するため、低消費電力、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００４９】
また、第１の複合層１０３ａと第２の複合層１０３ｂに異なる有機化合物を用いることで、第１の複合層１０３ａ中の金属酸化物濃度が第２の複合層１０３ｂより大きいことを満たしつつ、上記の屈折率の関係が得られるような第１の複合層１０３ａと第２の複合層１０３ｂを、より少ない量の金属酸化物で作製することも可能である。
【００５０】
また、光を発光素子からより効率よく取り出すために、第１の電極１０２の表面に凹凸加工を施しても良い。この場合、第１の複合層１０３ａは、上に積層される膜を考慮し、スピンコート法などによる湿式法を用いて形成し、平坦性の高い膜とすることが好ましい。
【００５１】
なお、第１の複合層１０３ａ、第２の複合層１０３ｂ及び発光層１０４を有するものであれば、上記以外の構成でもよい。また、本実施の形態では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、第１の複合層１０３ａ、第２の複合層１０３ｂ、発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６、第２の電極１０７とが積層して設けられた構成となっているが、基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成としてもよい。
【００５２】
このように、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、発光層と、第１の複合層及び第２の複合層からなる積層に自由に組み合わせて構成すればよい。
【００５３】
また、複合層は第１の複合層１０３ａ及び第２の複合層１０３ｂの２層に限定されず、図２に示すように第１の複合層２０３ａ、第２の複合層２０３ｂ及び第３の複合層２０３ｃの３層としても良い。ただし、第１の電極１０２から第１の複合層２０３ａ、第２の複合層２０３ｂ、第３の複合層２０３ｃと順に複合層中に含有される金属酸化物濃度は小さくなるものとする。
【００５４】
また、複合層は２層もしくは３層に限定されず、複合層の積層数をｎとしたとき、ｎ＞１であれば良い。ただし、第１の電極から発光層側にかけて複合層中に含有される金属酸化物の濃度は小さくなるものとする。なお、発光層に接する複合層に含有される金属酸化物の濃度は、発光層と金属酸化物との近接によって発光した光を消光しない、もしくは消光をごく一部にとどめるような濃度を選択する必要がある。また、発光層に接する複合層は、第１の電極から発光層側にかけて濃度勾配を有していても良い。実施の形態２においては、複合層の積層数ｎが無数即ち複合層中の金属酸化物が濃度勾配を有する場合について示す。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の発光素子の一形態について図３を用いて説明する。実施の形態１と同様のものに関しては、共通の符号を用いて示し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
発光素子は、第１の電極１０２と、第１の電極１０２の上に順に積層された複合層３０３、発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６と、さらにその上に設けられた第２の電極１０７とから構成されている。なお、本実施の形態では第１の電極１０２は陽極として、第２の電極１０７は陰極として機能するものとして説明する。
【００５７】
基板１０１上に第１の電極１０２を形成する。さらに、第１の電極１０２の上に複合層３０３を形成する。複合層３０３は、金属酸化物と有機化合物とを有する層である。複合層３０３に使用する金属酸化物は、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、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、酸化レニウムなどが挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムの酸化物は電子受容性が高いため好ましい。中でも、酸化モリブデンは大気中においても安定であり扱いやすいため、特に好ましい。
【００５８】
また、複合層３０３に使用する有機化合物は、ホール輸送性に優れた材料であることが好ましい。特にアリールアミン骨格を有する有機材料であることが好ましく、例えば４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）アミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、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）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、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：α−ＮＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、１，５−ビス（ジフェニルアミノ）ナフタレン（略称：ＤＰＡＮ）、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（略称：ＴＤＡＴＡ）、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（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物を用いることができる。または、カルバゾール骨格を有する有機材料を用いることが好ましく、例えば、Ｎ−（２−ナフチル）カルバゾール（略称：ＮＣｚ）、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、９，１０−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］アントラセン（略称：ＢＣＰＡ）、３，５−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ビフェニル（略称：ＢＣＰＢｉ）、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）などの化合物を用いることができる。なお、電子よりもホール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。
【００５９】
上述した材料で形成される複合層３０３は、第１の電極１０２から発光層１０４側にかけて複合層に含有される金属酸化物の濃度は徐々に減少した構成であり、膜厚方向に対し濃度勾配を有する層とする。なお、発光層１０４と接する面における複合層３０３中の金属酸化物濃度は、０ｗｔ％以上３ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００６０】
なお、複合層３０３は上記材料を用いて抵抗加熱を用いた共蒸着、抵抗加熱蒸着と電子銃蒸着（ＥＢ蒸着）を用いた共蒸着や、スパッタリングと抵抗加熱による同時成膜などにより成膜すればよい。ただし、金属酸化物の蒸発量は時間と共に減少させる必要がある。
【００６１】
次に、複合層３０３の上に発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６及び第２の電極１０７を形成する。電極、各層の材料及び作製方法は、実施の形態１と同様である。
【００６２】
以上のような構成を有する本発明の発光素子に第２の電極１０７の電位よりも第１の電極１０２の電位の方が高くなるように電圧を印加することで、発光素子を発光させることができる。
【００６３】
発光は、第１の電極１０２または第２の電極１０７のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第１の電極１０２もしくは第２の電極１０７のいずれか一方または両方を、透光性を有する物質で作製する。第１の電極１０２のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図３（Ａ）に示すように、発光は第１の電極１０２を通って基板側から取り出される。また、第２の電極１０７のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図３（Ｂ）に示すように、発光は第２の電極１０７を通って基板と逆側から取り出される。第１の電極１０２および第２の電極１０７がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図３（Ｃ）に示すように、発光は第１の電極１０２および第２の電極１０７を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【００６４】
金属酸化物と有機化合物とを有する複合層３０３は、厚膜化しても駆動電圧の上昇を伴わないため、複合層３０３の膜厚を調整することでマイクロキャビティ効果や光の干渉効果を利用した光学設計を行うことができる。そのため、色純度に優れ、視野角に依存する色変化などが小さい高品質な発光素子を作製することができる。また、第１の電極１０２の表面に発生する凹凸や電極表面に残った微少な残渣の影響で第１の電極１０２と第２の電極１０７がショートすることを防ぐ膜厚を選ぶことができる。
【００６５】
また、複合層３０３はキャリア密度が高いため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、当該電極と当該複合層はオーム接触に限りなく近いものとすることができる。よって、電極材料の選択肢が広がる。
【００６６】
また、本発明に用いる複合層３０３は、真空蒸着で形成することができる。そのため、その他の層を真空蒸着により形成する場合、いずれの層も同一の真空装置内で成膜することができる。よって、完全に発光素子を封止するまで大気に曝さずに作製することが可能であるためプロセスが容易になり、歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
また、複合層３０３は、有機材料と無機材料とを含むため、電極と発光層との間に生じる応力を緩和させることが可能である。
【００６８】
本実施の形態では複合層３０３中の金属酸化物は濃度勾配を有し、その濃度は第１の電極１０２から発光層１０４側にかけて低下していく。そのため、複合層３０３の屈折率は、発光層から第１の電極側にかけて連続的に変化させることができる。さらに、第１の電極１０２と接する面における複合層３０３中の金属酸化物濃度を、第１の電極の屈折率に近くなるよう適宜選択することによって、複合層と第１の電極との界面においても屈折率の差を小さくすることが可能である。よって、発光層１０４において生じた光を第１の電極１０２側から取り出す場合、複合層３０３内及び複合層３０３と第１の電極１０２との界面における屈折率の差を小さくすることができる。より等しい屈折率を持つ物質同士の界面では光の反射率が低下することから、発光層１０４で生じた光を効率良く発光素子より取り出すことができる。以上のことから、光の取り出し効率が向上するため、低消費電力、長寿命な発光素子を得ることができる。
【００６９】
また、発光素子から光をより効率よく取り出すために、第１の電極１０２の表面に凹凸加工を施しても良い。この場合、複合層３０３は、上に積層される膜を考慮し、平坦性の高い膜とすることが好ましい。
【００７０】
なお、複合層３０３及び発光層１０４を有するものであれば、上記以外の構成でもよい。また、本実施の形態では、基板１０１上に順に、第１の電極１０２、複合層３０３、発光層１０４、電子輸送層１０５、電子注入層１０６、第２の電極１０７とが積層して設けられた構成となっているが、基板１０１上に上記構成とは逆に積層した構成としてもよい。
【００７１】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、ホール注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及びホールの輸送性の高い物質）の物質等から成る層を、発光層と第１の複合層及び第２の複合層からなる積層に自由に組み合わせて構成すればよい。
【００７２】
本実施の形態は、実施の形態１の構成と自由に組み合わせることができる。
【００７３】
（実施の形態３）
本発明の実施に用いる蒸着装置及び、その蒸着装置を用いて複合層を共蒸着により成膜する方法について図４〜８を用いて説明する。
【００７４】
本発明の実施に用いる蒸着装置には、図４に示すように被処理物に対し蒸着する処理を行う処理室４０１の他、搬送室４０２が設けられている。被処理物は搬送室４０２を経て処理室４０１へ搬送される。なお、搬送室４０２には、被処理物を搬送するためのアーム４０３が備え付けられている。
【００７５】
処理室４０１内には、図５に示すように、被処理物を保持するための保持部と、金属酸化物が保持された蒸着源５０１ａと、有機化合物が保持された蒸着源５０１ｂが設けられている。図５において、被処理物を保持するための保持部は、軸５０３を中心として回転する第１の回転板５０２と、第１の回転板５０２上に設けられた複数の第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄとで構成されている。第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄは、軸５０３とは別に、第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄのそれぞれに対して設けられた軸を中心として、それぞれ独立に回転しても良い。なお、被処理物５０５ａ〜５０５ｄは、第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄのそれぞれの上に保持される。
【００７６】
図５において、第２の回転板５０４ａには被処理物５０５ａが保持され、第２の回転板５０４ｂには被処理物５０５ｂが保持され、第２の回転板５０４ｃには被処理物５０５ｃが保持され、第２の回転板５０４ｄには被処理物５０５ｄが保持されている。なお、ここでは図示しないが、各蒸着源の上部にはスライド式のシャッターが設けられている。
【００７７】
複合層は、蒸着源５０１ａ、５０１ｂに保持された各々の材料を加熱し蒸発させ成膜する。
【００７８】
蒸着源５０１ａ及び５０１ｂの上端と被処理物５０５ａ〜５０５ｄまでの距離を２７０ｍｍ、有機化合物の蒸着速度を０．４ｎｍ／ｓ、第１の回転板５０２の回転数を２ｒｐｍとし、酸化モリブデンとＤＮＴＰＤとからなる複合層を成膜した。得られた被処理物５０５ａ即ち複合層の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察した。得られたＴＥＭ像を図１１に示す。なお、複合層における酸化モリブデンとＤＮＴＰＤとの重量比は０．６７：１とした。
【００７９】
図１１より、色の濃い第１の領域（図中（ａ））と色の薄い第２の領域（図中（ｂ））とが交互に存在することがわかった。色の濃い第１の領域は、平均原子量が大きい領域であり、色の薄い第２の領域は平均原子量の小さい領域である。本発明の複合材料を含む層に含まれる金属酸化物は有機化合物よりも平均原子量が大きいため、ＴＥＭ像における色の濃い第１の領域は金属酸化物が多く含まれる領域であり、色の薄い第２の領域は金属酸化物が少ない領域である。よって、図１１における色の濃い第１の領域は酸化モリブデンの濃度が高い領域であり、色の薄い第２の領域は酸化モリブデンの濃度が低い領域である。
【００８０】
金属酸化物濃度が高い第１の領域は、被処理物５０５ａと金属酸化物が保持された蒸着源５０１ａとの距離が、被処理物５０５ａと有機化合物が保持された蒸着源５０１ｂとの距離よりも近いときに形成される。これに対し、金属酸化物濃度が低い第２の領域は、被処理物５０５ａと蒸着源５０１ｂとの距離が、被処理物５０５ａと蒸着源５０１ａとの距離よりも近いときに形成される。よって、蒸着位置によって、複合層中の金属酸化物濃度が異なることがわかった。
【００８１】
そこで、蒸着位置に起因する金属酸化物の濃度差を調べるために、蒸着源５０１ａとの距離が最も近い位置Ａ及び蒸着源５０１ｂに最も近い位置Ｂにおける複合層中の金属酸化物濃度について検討した。なお、上記検討を行った際の蒸着装置の模式図を図１４に示す。
【００８２】
蒸着源５０１ａには金属酸化物である酸化モリブデンを形成するための三酸化モリブデンが、蒸着源５０１ｂには有機化合物であるＤＮＴＰＤが保持されている。金属酸化物もしくは有機化合物を同じ条件にて各々蒸着し、それぞれの膜厚から位置Ａ及び位置Ｂにおいて成膜されるであろう複合層中の金属酸化物濃度を見積もった。結果を表１に示す。
【００８３】
【表１】
0005132092.tif 000003
【００８４】
表１に示すように、位置Ａにおいて、蒸着源５０１ａのみを蒸着させた場合、６５ｎｍの酸化モリブデンが被処理物に成膜された。これに対し、同一条件下で蒸着源５０１ｂのみを蒸着させた場合、６０ｎｍのＤＮＴＰＤが成膜された。したがって、蒸着源５０１ａ及び５０１ｂを同時に蒸着、即ち共蒸着を行った場合、位置Ａにおいて成膜される複合層中の酸化モリブデン濃度は５２．０［ｖｏｌ％］であると算出された。体積パーセント［ｖｏｌ％］表示による濃度は、数式２により求めることができる。
【数２】
0005132092.tif 000004
【００８５】
一方、位置Ｂにおいては、蒸着源５０１ａのみを蒸着させた場合、１５ｎｍの酸化モリブデンが被処理物に成膜された。これに対し、同一条件下で蒸着源５０１ｂのみを蒸着させた場合、２２０ｎｍのＤＮＴＰＤが成膜された。したがって、蒸着源５０１ａ及び５０１ｂを同時に蒸着、即ち共蒸着を行った場合、位置Ｂにおいて成膜される複合層中の酸化モリブデン濃度は６．３８［ｖｏｌ％］であると算出された。
【００８６】
よって、酸化モリブデンの高濃度領域は、低濃度領域に比べ８．１５倍もの酸化モリブデンを有することがわかった。
【００８７】
上記の例は極端な場合についてであるが、このような現象は、第１の回転板５０２の回転速度が小さい場合や蒸着速度が非常に高い場合に起こりうる。発光素子に用いる複合層は、均一であることが好ましいが、少なくとも金属酸化物の高濃度領域は低濃度領域に比べ１倍以上８倍以下の金属酸化物濃度であることが望ましい。このような条件を満たすように、回転速度、蒸着速度、被処理物と蒸着源との距離、蒸着源と蒸着源との距離、被処理物と回転軸との距離等を適宜設計し蒸着を行う。なお、複合層中の金属酸化物の高濃度領域とは第１の領域中の最も金属酸化物濃度が高い領域であり、低濃度領域とは第２の領域中の最も金属酸化物濃度が低い領域のことである。
【００８８】
また、第１の領域と第２の領域の膜厚が複合層に与える影響について検討した。図１１に示した複合層の作製時より第１の回転板５０２の回転数を８ｒｐｍと上げ、その他の条件は上記と同様、有機化合物の蒸着速度を０．４ｎｍ／ｓとし、酸化モリブデンとＤＮＴＰＤとの重量比が０．６７：１である複合層を成膜した。得られた被処理物５０５ａ即ち複合層の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）を用いて観察した。また、得られたＴＥＭ像を図１２に示す。
【００８９】
図１２においても図１１と同様、色の濃い第１の領域と色の薄い第２の領域とが交互に存在することがわかった。なお、上述したように色の濃い第１の領域は酸化モリブデンの濃度が高い領域であり、色の薄い第２の領域はＤＮＴＰＤの濃度が高い領域である。
【００９０】
しかしながら、複合層中の第１の領域と第２の領域との繰り返し周期、即ち酸化モリブデン濃度の繰り返し周期が図１１においては約１２ｎｍであったのに対し、第１の回転板５０２の回転数を上げ作製した複合層では図１２より約３ｎｍであることがわかった。
【００９１】
図１１及び図１２に示した複合層の特性について以下の素子を用いて検討した。素子は、基板上に酸化珪素を含有するＩＴＯを形成した後、その上に１２０ｎｍの厚さで図１１もしくは図１２に示した複合層を成膜し、さらに３００ｎｍの厚さでアルミニウムを形成したものを用いた。
【００９２】
なお、第１の回転板５０２の回転数を２ｒｐｍとした際に得られた複合層（図１１）を有する素子を素子１とし、第１の回転板５０２の回転数を８ｒｐｍとした際に得られた複合層（図１２）を有する素子を素子２とした。
【００９３】
素子１及び素子２の電流密度−電圧特性を図１３に示す。図１３より、素子２は素子１よりも電流特性に優れていることがわかった。よって、複合層中の酸化モリブデンの濃度すなわち金属酸化物濃度の繰り返し周期はより短い方が良いと言える。以上のことから、金属酸化物濃度の繰り返し周期は１２ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以下が良い。より好ましくは繰り返し周期が０ｎｍに近い金属酸化物濃度が均一な複合層であることが好ましい。このような条件を満たすように、回転速度、蒸着速度、被処理物と蒸着源との距離、蒸着源と蒸着源との距離、基板と回転軸との距離等を適宜設計し成膜する。
【００９４】
また、図６のように金属酸化物の蒸着源６０１ａを複数個としても良い。図６には蒸着源が５個の例について示してあるが、２個、３個、４個あるいは６個以上の蒸着源を備えていても良い。このような蒸着装置を用いた場合、蒸着源の上部に設けられたシャッターの開閉により、蒸着量を容易に制御することが可能である。そのため、蒸着源の温度を下げることなく、金属酸化物濃度の異なる複合層の積層及び濃度勾配を有する複合層の作製が容易となる。
【００９５】
金属酸化物及び有機化合物の蒸着速度は、各材料によって同じであっても異なっていても良く、成膜する金属酸化物の濃度により適宜選択する。また、第１の回転板５０２及び第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄの形状について特に限定はなく、図５及び６に示されるような円形の他、四角形等の多角形であってもよい。なお、第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄを設けることによって、被処理物に形成される層の厚さ等の面内バラツキを低減することができる。なお、第２の回転板５０４ａ〜５０４ｄを必ずしも設ける必要はない。
【００９６】
処理室４０１内の構成は図５及び図６に表されるものに限定されず、例えば、図７に表されるような蒸着源の位置が変わるような構成であってもよい。
【００９７】
図７において、蒸着源７０１ａ、７０１ｂが固定され、軸７０７を中心に回転する回転板７０６と、被処理物７０５ａ〜７０５ｄを保持するための保持部７０２とが、対向して設けられている。蒸着源７０１ａには金属酸化物が、蒸着源７０１ｂには有機化合物が、保持されている。そして、蒸着源７０１ｂよりも蒸着源７０１ａの方が被処理物７０５ａに近くなるように蒸着源が位置しているとき、被処理物７０５ａ上には、有機化合物の濃度よりも金属酸化物の濃度の方が高くなるように共蒸着される。また、回転板７０６が回転し、蒸着源７０１ａよりも蒸着源７０１ｂの方が被処理物７０５ａに近くなるように位置するようなれば、被処理物７０５ａ上には、金属酸化物の濃度よりも有機化合物の濃度の方が高くなるように共蒸着される。このように、蒸着装置は、蒸着源の位置が変わることによって、被処理物に対する蒸着源の位置が変わるような構成を有するものであってもよい。つまり、蒸着源と被処理物とは、それぞれの位置が相対的に変化するように設けられていればよい。
【００９８】
蒸着源は、直接加熱である抵抗加熱方式と間接加熱である輻射熱方式があるが、どちらの方式を用いても複合層の作製は可能である。蒸着容器もあらゆるものを用いることが可能である。例えば、図８（Ａ）に示す坩堝８００は、量産する際によく用いられる蒸着容器である。複合層の金属酸化物として用いられる酸化モリブデンの蒸着温度は、坩堝の形状、大きさにも依存するが、真空中で約４５０〜５５０℃であり、有機物と比較すると高い蒸着温度であるといえる。そのため、蒸着容器の材質を工夫する必要がある。蒸着容器には、窒化アルミニウム、窒化ボロン、炭化ケイ素、リン化ホウ素などの非金属材料が好ましい。また、これらの材料の複合材料を使用しても良い。その他、タンタル、タングステン、アルミナなど任意の材料から、使用温度、反応性などを考慮し、適宜選択すれば良い。坩堝の厚みは蒸着材料の想定内容量や形状、あるいは材料の熱伝導率などを考慮して決めれば良い。
【００９９】
また、図８（Ｂ）に示すように開口部を有する蓋８０１付きの坩堝を用いても良い。蓋８０１の材料も、坩堝８００と同様、窒化アルミニウム、窒化ボロン、炭化ケイ素、リン化ホウ素、タンタル、タングステン、アルミナなどその他の任意の材料から一または複数を、使用温度、反応性など考慮し、適宜選択すれば良い。
【０１００】
また、金属酸化物の蒸着を行う際の注意点として、開口部で材料が詰まりやすいことが挙げられる。これは、蒸着容器下部の温度に比べて、蒸着容器上部にある開口部の温度が低いことに起因するものである。特に、金属酸化物の蒸着速度が高いときには起こりやすい傾向がある。
【０１０１】
坩堝内を均熱化するために、坩堝上部にあるヒーターの巻き数を下部よりも多くしたり、坩堝上部の側面を銀、金、銅、アルミニウムなどの熱伝導率の高い物質でコーティングしたり、図８（Ｃ）に示すように坩堝８００の中に蒸着材料である金属酸化物８０２と共に窒化ボロン（熱伝導率：６０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）、炭化珪素（熱伝導率：２７０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）、窒化アルミニウム（熱伝導率：７０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上３２０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下）、リン化ホウ素等の熱伝導性の良い粒子８０３を入れるなどの工夫を施すことが好ましい。また、これらの工夫を適宜組み合わせることも可能であり、均熱化に対しさらに効果的である。また、粒子８０３を蒸着材料に混入させることにより、蒸着材料の突沸を防ぐ効果もある。なお、粒子８０３の粒径は０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。形状については、球状であるものを図示したが、卵形、碁石状楕円球体、ラグビーボール状楕円球体、円盤状、円柱状、多角柱状など特に限定されない。
【０１０２】
金属酸化物を充填した坩堝について記載したが、有機化合物を充填した坩堝に対しても上述した同様のことが言える。
【０１０３】
なお、本実施の形態は、実施の形態１または２と適宜組み合わせることが可能である。
【０１０４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、図９を用いて本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）中Ａ−Ａ’線断面図（Ａ−Ａ’で切断した断面図）である。９００は基板、点線で示された９０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、９０２は画素部、９０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、９０４は封止基板、９０５はシール材であり、シール材９０５で囲まれた内側は、空間９０６になっている。
【０１０５】
なお、９０７は、ソース側駆動回路９０１およびゲート側駆動回路９０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）９０８からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示していないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本発明の発光装置には、発光装置本体だけの場合はもちろん、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１０６】
次に、断面構造について図９（Ｂ）を用いて説明する。基板９００上には駆動回路部および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路９０１と、画素部９０２が示されている。
【０１０７】
なお、ソース側駆動回路９０１はｎチャネル型ＴＦＴ９２３とｐチャネル型ＴＦＴ９２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成してもよい。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示しているが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。
【０１０８】
また、画素部９０２はスイッチング用ＴＦＴ９１１と、電流制御用ＴＦＴ９１２と、そのドレインに電気的に接続された第１の電極９１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極９１３の端部を覆って絶縁物９１４が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【０１０９】
また、後に形成される発光物質を含む層９１６の成膜を良好なものとするため、絶縁物９１４の上端部または下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物９１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物９１４の上端部のみに曲率半径（０．２μｍ〜３μｍ）を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物９１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物９１４の材料として有機物に限らず無機物が用いることができ、例えば酸化珪素、酸窒化珪素等を用いることができる。
【０１１０】
また、第１の電極９１３上には、発光物質を含む層９１６および第２の電極９１７がそれぞれ上記実施の形態で示された方法により形成される。発光物質を含む層９１６には、少なくとも発光層と、発光層と一方の電極との間に複合層とが設けられていれば、その他の層については特には限定されず、適宜選択することができる。
【０１１１】
さらに、シール材９０５で封止基板９０４を基板９００と貼り合わせることにより、基板９００、封止基板９０４、およびシール材９０５で囲まれた空間９０６に第１の電極９１３と発光物質を含む層９１６と第２の電極９１７とを有する発光素子９１８が備えられた構造になっている。なお、空間９０６には、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール材９０５で充填される構成も含むものとする。
【０１１２】
なお、シール材９０５にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板９０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１１３】
以上のようにして、本発明を用いて作製された発光装置を得ることができる。発光装置は、複合層を有するためホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、屈折率を考慮し複合層中の金属酸化物濃度を選択することで、発光層から複合層、電極にかけての膜界面における光の反射を低減し、光の取り出し効率を向上することができる。よって、低消費電力の発光装置を得ることができる。
【０１１４】
本実施の形態は実施の形態１乃至３のいずれかの構成と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１５】
また、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【０１１６】
（実施の形態５）
本実施例では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。なお、本発明を適用することにより、駆動電圧の低い発光素子を提供できるものであることから、本発明の発光素子を搭載した電子機器においては、低消費電力化を図ることができる。
【０１１７】
本発明を用いて形成される発光装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話器、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置〔具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置〕などが挙げられる。電気器具のいくつかの具体例を図１０を用いて説明する。本発明の発光装置を用いた電気器具はこれら例示の具体例に限定されない。
【０１１８】
図１０（Ａ）は表示装置であり、筐体１０００、支持台１００１、表示部１００２、スピーカー部１００３、ビデオ入力端子１００４等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部１００２に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピューター用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
【０１１９】
表示部１００２には本発明の発光素子が設けられている。本発明の発光素子は、第１の電極と発光層との間に金属酸化物と有機化合物とを有する複合層を有するため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、屈折率を考慮し複合層中の金属酸化物濃度を選択することで、発光層から第１の電極にかけての膜界面における光の反射を低減し、光の取り出し効率を向上することができる。よって、消費電力が低い表示装置を得ることが可能となる。
【０１２０】
図１０（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体１０１０、筐体１０１１、表示部１０１２、キーボード１０１３、外部接続ポート１０１４、ポインティングマウス１０１５等を含む。
【０１２１】
表示部１０１２には本発明の発光素子が設けられている。本発明の発光素子は、第１の電極と発光層との間に金属酸化物と有機化合物とを有する複合層を有するため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、屈折率を考慮し複合層中の金属酸化物濃度を選択することで、発光層から第１の電極にかけての膜界面における光の反射を低減し、光の取り出し効率を向上することができる。よって、消費電力が低いパーソナルコンピューターを得ることができる。
【０１２２】
図１０（Ｃ）はビデオカメラであり、本体１０２０、表示部１０２１、筐体１０２２、外部接続ポート１０２３、リモコン受信部１０２４、受像部１０２５、バッテリー１０２６、音声入力部１０２７、操作キー１０２８、接眼部１０２９等を含む。
【０１２３】
表示部１０２１には本発明の発光素子が設けられている。本発明の発光素子は、第１の電極と発光層との間に金属酸化物と有機化合物とを有する複合層を有するため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、屈折率を考慮し複合層中の金属酸化物濃度を選択することで、発光層から第１の電極にかけての膜界面における光の反射を低減し、光の取り出し効率を向上することができる。よって、消費電力が低いビデオカメラを得ることができる。
【０１２４】
また、図１０（Ｄ）は携帯電話機であり、本体１０３０、筐体１０３１、表示部１０３２、音声入力部１０３３、音声出力部１０３４、操作キー１０３５、外部接続ポート１０３６、アンテナ１０３７等を含む。
【０１２５】
表示部１０３２には本発明の発光素子が設けられている。本発明の発光素子は、第１の電極と発光層との間に金属酸化物と有機化合物とを有する複合層を有するため、ホール輸送性に優れている。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、屈折率を考慮し複合層中の金属酸化物濃度を選択することで、発光層から第１の電極にかけての膜界面における光の反射を低減し、光の取り出し効率を向上することができる。よって、消費電力が低い携帯電話を得ることができる。
【０１２６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態１乃至４のいずれかの構成と適宜組み合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の発光素子を説明する図。
【図２】本発明の発光素子を説明する図。
【図３】本発明の発光素子を説明する図。
【図４】本発明の発光素子の作製方法を説明する図。
【図５】本発明の発光素子の作製方法を説明する図。
【図６】本発明の発光素子の作製方法を説明する図。
【図７】本発明の発光素子の作製方法を説明する図。
【図８】本発明の発光素子の作製方法を説明する図。
【図９】本発明の発光装置を説明する図。
【図１０】本発明の発光素子を用いた電気機器を説明する図。
【図１１】複合層の透過型電子顕微鏡の観察結果を示す図。
【図１２】複合層の透過型電子顕微鏡の観察結果を示す図。
【図１３】複合層の電流密度−電圧特性を示す図。
【図１４】複合層中の金属酸化物濃度について検討した際の蒸着装置の模式図。
【符号の説明】
【０１２８】
１０１  基板
１０２  第１の電極
１０３ａ  第１の複合層
１０３ｂ  第２の複合層
１０４  発光層
１０５  電子輸送層
１０６  電子注入層
１０７  第２の電極
２０３ａ  第１の複合層
２０３ｂ  第２の複合層
２０３ｃ  第３の複合層
３０３  複合層
４０１  処理室
４０２  搬送室
４０３  アーム
５０１ａ  蒸着源
５０１ｂ  蒸着源
５０２  第１の回転板
５０３  軸
５０４ａ  第２の回転板
５０４ｂ  第２の回転板
５０４ｃ  第２の回転板
５０４ｄ  第２の回転板
５０５ａ  被処理物
５０５ｂ  被処理物
５０５ｃ  被処理物
５０５ｄ  被処理物
６０１ａ  蒸着源
７０１ａ  蒸着源
７０１ｂ  蒸着源
７０２  保持部
７０５ａ  被処理物
７０５ｂ  被処理物
７０５ｃ  被処理物
７０５ｄ  被処理物
７０６  回転板
７０７  軸
８００  坩堝
８０１  蓋
８０２  金属酸化物
８０３  粒子
９００  基板
９０１  駆動回路部
９０２  画素部
９０３  駆動回路部
９０４  封止基板
９０５  シール材
９０６  空間
９０７  配線
９０８  ＦＰＣ
９１１  スイッチング用ＴＦＴ
９１２  電流制御用ＴＦＴ
９１３  第１の電極
９１４  絶縁物
９１６  発光物質を含む層
９１７  第２の電極
９１８  発光素子
９２３  ｎチャネル型ＴＦＴ
９２４  ｐチャネル型ＴＦＴ
１０００  筐体
１００１  支持台
１００２  表示部
１００３  スピーカー部
１００４  ビデオ入力端子
１０１０  本体
１０１１  筐体
１０１２  表示部
１０１３  キーボード
１０１４  外部接続ポート
１０１５  ポインティングマウス
１０２０  本体
１０２１  表示部
１０２２  筐体
１０２３  外部接続ポート
１０２４  リモコン受信部
１０２５  受像部
１０２６  バッテリー
１０２７  音声入力部
１０２８  操作キー
１０２９  接眼部
１０３０  本体
１０３１  筐体
１０３２  表示部
１０３３  音声入力部
１０３４  音声出力部
１０３５  操作キー
１０３６  外部接続ポート
１０３７  アンテナ
【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】
0005132092.tif 000013
【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１１】
0005132092.tif 000017
【図１２】
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