JP2007196258A - 光学表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の加工装置を使用しレーザ光の分岐数を多くしても、より小さなレーザ光のパワーで加工が可能な光学表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】光学表示装置の製造方法は、基板１２上に第１の層としての反射層１４を形成する。反射層１４の少なくとも一部にオーバーラップするように第２の層としての電極層２２を形成する。及び、電極層２２の反射層１４にオーバーラップする部分にレーザ光（入射光４０）を照射し、電極層２２に入射する入射光４０と電極層２２を透過し反射層１４で反射する反射光４２とを電極層２２の位置又はその近傍で重ねることにより２光子吸収又は多光子吸収を起こし、２光子吸収又は多光子吸収のエネルギーによって電極層２２を加工する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学表示装置の製造方法に関する。

光学表示装置の製造方法において、電極パターニング等にレーザ加工を適用する場合、レーザ光を複数のレーザ光に分岐して被加工物に照射し、短時間で加工を行う方法がある。レーザ光の分岐数を多くすれば加工時間をより短くすることができるが、分岐数を多くするとレーザ光１本あたりのパワーは小さくなる。レーザ光１本あたりのパワーを大きくするには、大出力のレーザ発振器が必要となるため、レーザ加工装置が高価なものとなる。

大出力のレーザ発振器を必要とせず、効果的にレーザ加工を行う方法として、光学系部品を用いて被加工物に入射する入射光と被加工物を透過し反射する反射光とを被加工部分の位置で重ねることにより被加工部分を加工する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−７４４８６号公報

しかし、上述の加工方法においては、入射光を反射するための光学系部品を必要とする。また、被加工物に入射するレーザ光は被加工物の基板を透過し光学系部品で反射した後再び被加工物の基板を透過して被加工部分に到達するため、被加工部分に到達する反射光は被加工物の基板を透過する過程でレーザ光のパワーが減衰してしまう。さらに、被加工物の基板はレーザ光を透過する材料に限定される。

本発明の目的は、上記の問題点を解決するものであり、従来の加工装置を使用しレーザ光の分岐数を多くしても、より小さなレーザ光のパワーで加工が可能な光学表示装置の製造方法を提供することにある。

（１）本発明に係る光学表示装置の製造方法は、基板上に第１の層を形成する工程と、前記第１の層の少なくとも一部にオーバーラップするように第２の層を形成する工程と、及び、前記第２の層の前記第１の層にオーバーラップする部分にレーザ光を照射し、前記第２の層に入射する入射光と前記第２の層を透過し前記第１の層で反射する反射光とを前記第２の層の位置又はその近傍で重ねることにより前記第２の層を加工する工程と、を含む。本発明によれば、入射光を第１の層で反射することにより、反射するための光学系部品を必要としない。また、入射光と反射光とは基板を透過しないため、レーザ光のパワーの減衰を抑えることができる。さらに、基板は、入射光と反射光とを透過させる必要がないため、レーザ光を透過する材料に限定されない。

（２）この光学表示装置の製造方法において、前記第２の層を加工する工程では、集光素子を通して前記第２の層の位置又はその近傍に集光して前記レーザ光を照射してもよい。

（３）この光学表示装置の製造方法において、前記第１の層を形成する工程は、前記基板上に前記第１の層を形成した後に、前記第１の層の少なくとも一部にオーバーラップするように第３の層を形成する工程を含み、前記第２の層を形成する工程は、前記第３の層の前記第１の層にオーバーラップする部分の、前記第３の層の少なくとも一部にオーバーラップするように前記第２の層を形成する工程を含み、及び、前記第２の層を加工する工程は、前記第２の層の、前記第１の層と前記第３の層と前記第２の層とがオーバーラップする部分に前記レーザ光を照射し、前記第２の層に入射する入射光と前記第２の層と前記第３の層とを透過し前記第１の層で反射し前記第３の層を透過する反射光とを前記第２の層の位置又はその近傍で重ねることにより前記第２の層を加工する工程を含んでもよい。

（４）この光学表示装置の製造方法において、前記第３の層の厚みＡは、前記集光素子の焦点深度Ｂに対して、０＜Ａ＜Ｂ／２の関係が成立することが好ましい。

（５）この光学表示装置の製造方法において、前記第３の層の厚みＡは、前記レーザ光の波長Ｃに対して、Ａ＝ｎ×Ｃ／２（ｎは１以上の自然数）の関係が成立することが好ましい。

（６）この光学表示装置の製造方法において、前記レーザ光を回折光学素子を通して複数のレーザ光に分岐して照射してもよい。

（７）この光学表示装置の製造方法において、前記第１の層が集光機能を有していてもよい。

（８）この光学表示装置の製造方法において、前記第１の層が分散補償機能を有していてもよい。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（光学表示装置）
図１は、本発明の実施の形態に係る光学表示装置を示す概略平面図である。図２は、図１のII−II線における断面を示す図である。

本実施の形態に係る光学表示装置１０は、図２に示すように、基板１２と、第１の層としての反射層１４と、第３の層としての層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０と、第２の層を加工して形成された共通電極２４と、を含んでいる。
なお、本実施の形態においては、光学表示装置１０が、基板１２側から光を取り出すボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である場合を例にとり説明する。まず、本実施の形態に係る光学表示装置１０の各構成要素について説明する。

基板１２は透明又は半透明な基板である。基板１２は、例えば、ガラスである。基板１２の材料は、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等であってもよい。光学表示装置１０が基板１２の反対側の面の共通電極２４側から光を取り出すトップエミッション型の有機ＥＬ装置である場合は、基板１２は透明な基板、半透明な基板、及び不透明な基板のいずれも使用することができる。基板１２の上面には、保護層２６が形成されている。基板１２の上面には、保護層２６は形成されていなくてもよい。

反射層１４は、保護層２６の上面に、例えば、格子状に形成されている（図１参照）。反射層１４は、レーザ光を反射する材料で構成されている。反射層１４は、例えば、アルミニウムである。反射層１４は、集光機能を有していてもよい。反射層１４は、分散補償機能を有していてもよい。

層間絶縁層１６は、反射層１４と保護層２６との全面を覆うように形成されている。層間絶縁層１６は、レーザ光を透過する材料で構成されている。層間絶縁層１６は、例えば、酸化シリコンである。層間絶縁層１６の上面には、反射層１４にオーバーラップする部分で分断されるように、画素電極２８と正孔輸送層３０と有機ＥＬ層３２とが順番に積層され形成されている。

画素電極間絶縁層１８は、層間絶縁層１６と画素電極２８との上面に、反射層１４の全面にオーバーラップするように形成されている。画素電極間絶縁層１８は、画素電極２８と正孔輸送層３０と有機ＥＬ層３２と、の各々を区画している。画素電極間絶縁層１８は、レーザ光を透過する材料で構成されている。画素電極間絶縁層１８は、例えば、酸化シリコンである。

バンク２０は、画素電極間絶縁層１８の上面に、反射層１４の全面にオーバーラップするように形成されている。バンク２０は、レーザ光を透過する材料で構成されている。バンク２０は、例えば、アクリル樹脂である。

共通電極２４は、画素電極間絶縁層１８とバンク２０と有機ＥＬ層３２との上面に形成されている。共通電極２４は、反射層１４と層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０とにオーバーラップする部分で分断されている。共通電極２４は、レーザ光を透過する材料で構成されている。共通電極２４は、光学表示装置１０がボトムエミッション型の有機ＥＬ装置であることから、透明な導電材料及び不透明な導電材料のいずれも使用することができる。共通電極２４は、例えば、アルミニウムである。共通電極２４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）であってもよい。
（光学表示装置の製造方法）
次に、本実施の形態に係る光学表示装置の製造方法について、図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４は、本実施の形態に係る光学表示装置の製造方法を説明する図である。

本実施の形態に係る光学表示装置１０の製造方法は、まず図３（Ａ）に示すように、基板１２を用意し、基板１２の上面に保護層２６を形成する。基板１２の上面には、保護層２６は形成しなくてもよい。

次に、基板１２の上に反射層１４を形成する。本実施の形態では、保護層２６の上面に、格子状に反射層１４を形成する（図１参照）。反射層１４を形成する方法は、例えば、スパッタリング法を適用する。反射層１４は、アルミニウム等の配線（図示しない）を形成する際に同時に形成してもよい。反射層１４は、レーザ光の反射光を集光させる集光機能を有していてもよい。反射層１４が集光機能を有していると、反射層１４で反射する反射光４２を集光する（図４（Ｃ）参照）。これにより、反射光４２の光束の密度が高められ、より小さなレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーでも２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる（図４（Ｃ）参照）。また、反射層１４は、レーザ光のパルス幅の広がりを補償する分散補償機能を有していてもよい。反射層１４が分散補償機能を有していると、レーザ光源として超短パルスレーザを使用する場合に、電極層２２と層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０との屈折率分散により入射光４０のパルス幅が伸びてしまっても、反射光４２のパルス幅を再び短くする（図４（Ｃ）参照）。これにより、反射光４２のパワーの減衰を抑えることができる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、反射層１４と保護層２６との少なくとも一部にオーバーラップするように、層間絶縁層１６を形成する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、層間絶縁層１６の上面に、反射層１４にオーバーラップする部分で分断されるように、画素電極２８を形成する。

次に、図３（Ｄ）に示すように、層間絶縁層１６と画素電極２８との上面に、反射層１４の少なくとも一部にオーバーラップするように、画素電極間絶縁層１８を形成する。

次に、図４（Ａ）に示すように、画素電極間絶縁層１８の上面に、反射層１４の少なくとも一部にオーバーラップするように、バンク２０を形成する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、画素電極２８の上面の画素電極間絶縁層１８に区画された領域に、正孔輸送層３０と有機ＥＬ層３２とを、正孔輸送層３０、有機ＥＬ層３２の順に積層し形成する。

次に、図４（Ｃ）に示すように、層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０との反射層１４にオーバーラップする部分の、バンク２０（第３の層の最上層）の少なくとも一部にオーバーラップするように、第２の層としての電極層２２を形成する。

次に、電極層２２の、反射層１４と層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０と電極層２２とがオーバーラップする部分にレーザ光（入射光４０（図では下向きの矢印））を照射する。入射光４０は、集光素子４４（図５参照）を通して電極層２２の位置又はその近傍に集光して照射してもよい。これにより、電極層２２の位置又はその近傍における入射光４０の光束の密度が高められ、レーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーが小さくても２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。入射光４０は、回折光学素子４８（図６参照）を通して複数の入射光４０に分岐して照射してもよい。これにより、回折光学素子４８を通して分岐された複数の入射光４０の各々は、集光素子４４を通して屈折され電極層２２の複数の個所に照射され、電極層２２の複数の個所の各々の位置又はその近傍で２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。

次に、電極層２２に入射する入射光４０と、電極層２２と層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０とを透過し反射層１４で反射し層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０とを透過するレーザ光（反射光４２（図では上向きの矢印））と、を電極層２２の位置又はその近傍で重ねることにより２光子吸収又は多光子吸収を起こし、２光子吸収又は多光子吸収のエネルギーによって電極層２２を加工する。これにより、入射光４０は反射層１４で反射されるので、入射光４０を反射するための光学系部品を必要としない。また、入射光４０と反射光４２とは基板１２を透過しないため、入射光４０と反射光４２とのパワーの減衰を抑えることができる。さらに、基板１２の材料は、入射光４０と反射光４２とを透過させる必要がないため、レーザ光（入射光４０と反射光４２）を透過する材料に限定されない。

次に、図２に示すように、前述の２光子吸収又は多光子吸収のエネルギーによって、電極層２２の反射層１４と層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０とがオーバーラップする部分を分断し、共通電極２４を形成する。そして、必要であれば、封止工程を行い、検査工程等を行う。以上により、光学表示装置１０を製造することができる。なお、以上の各工程で説明されていない加工方法は、公知の方法を適用すればよい。

なお、層間絶縁層１６の厚みと画素電極間絶縁層１８の厚みとバンク２０の厚みとの合計の厚みＡは、集光素子４４の焦点位置４６（図５参照）前後のほぼ焦点が合っている奥行き範囲である焦点深度Ｂ（図示しない）に対して、０＜Ａ＜Ｂ／２の関係が成立することが好ましい。これにより、入射光４０と反射光４２との光束の密度が高い状態で入射光４０と反射光４２とが重なるため、より小さなレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーでも２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。

また、層間絶縁層１６の厚みと画素電極間絶縁層１８の厚みとバンク２０の厚みとの合計の厚みＡは、レーザ光（入射光４０と反射光４２）の波長Ｃ（図示しない）に対して、Ａ＝ｎ×Ｃ／２（ｎは１以上の自然数）の関係が成立することが好ましい。これにより、電極層２２の位置又はその近傍で入射光４０と反射光４２との干渉条件が満たされ、入射光４０と反射光４２とが干渉を起こすことにより、電極層２２の位置又はその近傍で入射光４０と反射光４２とのパワーが高められるため、より小さなレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーでも２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。
（レーザ光による加工原理）
次に、本実施の形態に係るレーザ光による加工原理について、図５及び図６を参照して説明する。

図５及び図６は、本実施の形態に係るレーザ光による加工原理を説明する模式図である。図５及び図６は、レーザ光（入射光４０と反射光４２）により電極層２２を加工する工程（図４（Ｃ）参照）を示す図であるが、加工原理を分かりやすくするため、第３の層としての層間絶縁層１６と画素電極間絶縁層１８とバンク２０とを中間層３４とし、図５においては加工する部分Ｄを拡大して示している。

図５において、入射光４０（図では下向きの矢印）は集光素子４４を通して電極層２２の反射層１４と中間層３４とにオーバーラップする部分に照射される。集光素子４４の焦点位置４６は、電極層２２の上面の位置に合うように設定されている。入射光４０は電極層２２と中間層３４とを透過し反射層１４で反射する。反射層１４で反射する反射光４２（図では上向きの矢印）は、中間層３４を透過して電極層２２に到達する。電極層２２の位置又はその近傍では、入射光４０と反射光４２とが重なることによって２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。

中間層３４の厚みＡが、集光素子４４の焦点位置４６の前後のほぼ焦点が合っている奥行き範囲である焦点深度Ｂ（図示しない）に対して、０＜Ａ＜Ｂ／２であると、入射光４０と反射光４２との光束の密度が高い状態で入射光４０と反射光４２とが重なるため、より小さなレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーでも２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。

また、中間層３４の厚みＡが、レーザ光（入射光４０と反射光４２）の波長Ｃ（図示しない）に対して、Ａ＝ｎ×Ｃ／２（ｎは１以上の自然数）であると、電極層２２の位置又はその近傍で入射光４０と反射光４２との干渉条件が満たされる。入射光４０と反射光４２とが干渉を起こすことにより、電極層２２の位置又はその近傍で入射光４０と反射光４２とのパワーが高められるため、より小さなレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーでも２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。

また、図６に示すように、入射光４０は、回折光学素子４８を通して複数の入射光４０に分岐され、複数の入射光４０の各々は、集光素子４４を通して屈折され電極層２２の複数の個所の位置又はその近傍に照射される。これにより、電極層２２の複数の個所の各々の位置又はその近傍で２光子吸収又は多光子吸収を起こすことができる。
（実施例）
次に、本実施の形態に係るレーザ光による加工原理の実施例について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、本実施例のサンプルの断面を示す図である。図８は、本実施例のサンプルの加工後の平面の写真である。

本実施例のサンプル５０は、図７（Ａ）に示すように、基板１２（厚み０．７ｍｍのガラス基板）の上に、反射層１４（厚み５００ｎｍのアルミニウム層）を形成し、反射層１４の少なくとも一部にオーバーラップするように、中間層３４（厚み５００ｎｍの酸化シリコン層）を形成した。さらに、中間層３４の反射層１４にオーバーラップする部分の、中間層３４の少なくとも一部にオーバーラップするように電極層２２（厚み５００ｎｍのアルミニウム層）を形成した。

使用したレーザ光（入射光４０）はＹＡＧレーザであり、波長が５３２ｎｍ、周波数が１００ｋＨｚ、テーブル速度が５００ｍｍ／ｓｅｃ、レーザ出力が０．３４Ｗ、パルスエネルギーが３．４ｕＪであった。集光素子（図示しない）の焦点距離は１００ｍｍであった。入射光４０を、サンプル５０の電極層２２の反射層１４と中間層３４にオーバーラップする部分に照射し、電極層２２を加工した。

比較用のサンプル６０は、図７（Ｂ）に示すように、基板１２（厚み０．７ｍｍのガラス基板）の上に、電極層６２（厚み５００ｎｍのアルミニウム層）を形成した。使用したレーザ光（入射光４０）は、サンプル５０に照射したものと同一条件であった。入射光４０を、サンプル６０の電極層６２に照射し、電極層６２を加工した。

図８（Ａ）は、サンプル５０の、電極層２２が分断され共通電極２４が形成された面の上側から撮影した平面写真である。図８（Ｂ）は、サンプル６０の、電極層６２が分断され共通電極６４が形成された面の上側から撮影した平面写真である。

図８（Ａ）及び図８（Ｂ）から明らかなように、サンプル５０の電極層２２が加工により分断された領域の幅Ｅは、サンプル６０の電極層６２が加工により分断された領域の幅Ｆよりも広くなっている。したがって、サンプル５０の電極層２２の位置又はその近傍におけるレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーは、サンプル６０の電極層６２の位置又はその近傍におけるレーザ光（入射光４０）のパワーよりも高かったことがわかる。これにより、入射光４０のみでなく反射光４２も利用したことによる効果は明らかである。

上記の結果より、サンプル５０においては、図７（Ａ）に示すように、電極層２２に入射する入射光４０（図では下向きの矢印）と、電極層２２と中間層３４とを透過し反射層１４で反射し中間層３４を透過する反射光４２（図では上向きの矢印）と、が電極層２２の位置又はその近傍で重ねられることにより２光子吸収又は多光子吸収を起こし、２光子吸収又は多光子吸収のエネルギーによってレーザ光（入射光４０と反射光４２）のパワーが高められていると考察される。

また、入射光４０により電極層２２が上面から下方に向かって加工され、電極層２２の厚みが薄くなるにしたがって電極層２２を透過する入射光４０の量が増加し、入射光４０の量が増加するにしたがって入射光４０が反射層１４で反射する反射光４２の量が増加していくことにより、電極層２２の位置又はその近傍における２光子吸収又は多光子吸収のエネルギーが高められていくと考察される。

実施の形態に係る光学表示装置を示す概略平面図である。 図１のII−II線における断面を示す図である。 実施の形態に係る光学表示装置の製造方法を説明する図である。 実施の形態に係る光学表示装置の製造方法を説明する図である。 実施の形態に係るレーザ光による加工原理を説明する模式図である。 実施の形態に係るレーザ光による加工原理を説明する模式図である。 実施例のサンプルの断面を示す図である。 実施例のサンプルの加工後の平面の写真である。

符号の説明

１０…光学表示装置 １２…基板 １４…反射層 １６…層間絶縁層 １８…画素電極間絶縁層 ２０…バンク ２２…電極層 ２４…共通電極 ２６…保護層 ２８…画素電極 ３０…正孔輸送層 ３２…有機ＥＬ層 ３４…中間層 ４０…入射光 ４２…反射光 ４４…集光素子 ４６…焦点位置 ４８…回折光学素子 ５０…サンプル ６０…サンプル ６２…電極層 ６４…共通電極。

Claims (8)

1. 基板上に第１の層を形成する工程と、
   前記第１の層の少なくとも一部にオーバーラップするように第２の層を形成する工程と、及び、
   前記第２の層の前記第１の層にオーバーラップする部分にレーザ光を照射し、前記第２の層に入射する入射光と前記第２の層を透過し前記第１の層で反射する反射光とを前記第２の層の位置又はその近傍で重ねることにより前記第２の層を加工する工程と、
   を含む光学表示装置の製造方法。
2. 請求項１に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第２の層を加工する工程では、集光素子を通して前記第２の層の位置又はその近傍に集光して前記レーザ光を照射する光学表示装置の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第１の層を形成する工程は、前記基板上に前記第１の層を形成した後に、前記第１の層の少なくとも一部にオーバーラップするように第３の層を形成する工程を含み、
   前記第２の層を形成する工程は、前記第３の層の前記第１の層にオーバーラップする部分の、前記第３の層の少なくとも一部にオーバーラップするように前記第２の層を形成する工程を含み、及び、
   前記第２の層を加工する工程は、前記第２の層の、前記第１の層と前記第３の層と前記第２の層とがオーバーラップする部分に前記レーザ光を照射し、前記第２の層に入射する入射光と前記第２の層と前記第３の層とを透過し前記第１の層で反射し前記第３の層を透過する反射光とを前記第２の層の位置又はその近傍で重ねることにより前記第２の層を加工する工程を含む光学表示装置の製造方法。
4. 請求項３に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第３の層の厚みＡは、前記集光素子の焦点深度Ｂに対して、０＜Ａ＜Ｂ／２の関係が成立する光学表示装置の製造方法。
5. 請求項３又は請求項４に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第３の層の厚みＡは、前記レーザ光の波長Ｃに対して、Ａ＝ｎ×Ｃ／２（ｎは１以上の自然数）の関係が成立する光学表示装置の製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記レーザ光を回折光学素子を通して複数のレーザ光に分岐して照射する光学表示装置の製造方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第１の層が集光機能を有する光学表示装置の製造方法。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載された光学表示装置の製造方法において、
   前記第１の層が分散補償機能を有する光学表示装置の製造方法。