JPH08222371A - エレクトロルミネッセンス素子の微細パターン化方法及びそれより得られた素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明電極に損傷を与えることなく、金属系電
極に加工エッジ周辺部への熱的損傷の少ないシャープな
微細加工を効率よく施し、エレクトロルミネッセンス素
子（ＥＬ素子）を微細パターン化する方法を提供するこ
と。 【構成】 レーザーアブレーション加工法により、ＥＬ
素子を微細パターン化する方法、特に金属系電極／有機
化合物層／透明電極／基板の構成からなる有機ＥＬ素子
に対し、金属系電極側からレーザーフルエンスが１０〜
２２０ｍＪ／ｃｍ² になるようにレーザービームの照射
を行い、この際生じるレーザーアブレーション現象によ
り、金属系電極に微細加工を施し、有機ＥＬ素子を微細
パターン化する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエレクトロルミネッセン
ス（以下、ＥＬと略記する）素子の微細パターン化方法
及び微細パターン化されたＥＬ素子に関する。さらに詳
しくは、本発明は、レーザーアブレーション加工法を用
いて、非接触的にＥＬ素子を微細パターン化する方法、
特に、金属系電極（陰極）／有機化合物層／透明電極
（陽極）／基板の構成からなる有機ＥＬ素子をパターン
化するに際し、レーザーアブレーション加工法により、
透明電極に損傷を与えることなく、金属系電極に、加工
エッジ周辺部への熱的損傷の少ないシャープな微細加工
を効率よく施し、有機ＥＬ素子を微細パターン化する方
法、及びこのレーザーアブレーション加工法により微細
パターン化されたＥＬ素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電界発光を利用したＥＬ素子は、自己発
光のため視認性が高く、かつ完全固体素子であるため、
耐衝撃性に優れるなどの特徴を有することから、各種表
示装置における発光素子としての利用が注目されてい
る。このＥＬ素子には、発光材料に無機化合物を用いて
なる無機ＥＬ素子と有機化合物を用いてなる有機ＥＬ素
子とがあり、このうち、有機ＥＬ素子は、印加電圧を大
幅に低くしうるために、次世代の表示素子としてその実
用化研究が積極的になされている。上記有機ＥＬ素子
は、発光層を少なくとも含む有機化合物層と、この有機
化合物層を挾持する一対の電極とを備えたものであっ
て、具体的には、陽極／発光層／陰極の構成を基本と
し、これに正孔注入輸送層や電子注入輸送層を適宜設け
たもの、例えば陽極／正孔注入輸送層／発光層／陰極
や、陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／
陰極などの構成のものが知られている。該正孔注入輸送
層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能
を有し、また、電子注入輸送層は陰極より注入された電
子を発光層に伝達する機能を有している。そして、該正
孔注入輸送層を発光層と陽極との間に介在させることに
よって、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入さ
れ、さらに、発光層に陰極又は電子注入輸送層より注入
された電子は、正孔注入輸送層が電子を輸送しないの
で、正孔注入輸送層と発光層との界面に蓄積され発光効
率が上がることが知られている。

【０００３】ところで、ＥＬ素子を表示素子として利用
するためには、電極のパターン化が必要不可欠であり、
そして繊細な表示を行うために微細パターン化された電
極が正常に作動することが必要となる。そのためには、
（１）充分に微細な電極パターンと絶縁化された部分の
幅が狭いこと、（２）電極のエッジ部分がシャープな形
状となっていること、（３）微細加工された部分が完全
に絶縁化されていること、（４）微細加工された電極部
分がショートしないこと、（５）微細加工された電極の
性能が損なわれないこと、（６）微細加工を行う際に除
去に必要な部分以外の下地の部分に影響を与えないこ
と、などが重要な要件となる。

【０００４】表示用ＥＬ素子のパターン化方法として
は、電極を形成する際に同時にパターン化する方法と、
ＥＬ素子を作成したのち、電極に微細加工を施す方法と
が考えられる。前者の方法としては、例えば電極を蒸着
などの方法により形成する際に、マスクを用いてパター
ン化するマスク蒸着法が知られている。しかしながら、
この方法においては、極めて微細なパターン、特に数十
μｍ以下のものを作成するには、蒸着金属の回り込みな
どの問題がある上、微細パターニングを行う場合、下地
の蒸着層に対するマスクセッティングの位置精度が重要
であり、そのため蒸着装置内に高度のマスクセッティン
グ機構が必要となって、操作性が悪くなり生産性が低下
するのを免れないなどの問題があった。したがって、こ
のマスク蒸着法では、数十μｍの高精細な表示パターン
を得ることは困難であった。

【０００５】一方、後者の方法としては、代表的なもの
として、フォトリソグラフィー技術を用いてパターン化
する方法が知られている。しかしながら、この方法にお
いては、レジスト塗布，ベーキング，露光，現像，エッ
チング及びレジスト剥離といった数多くの工程を経て作
成されるために煩雑である上、レジスト塗布や現像など
の工程において、電極が他の材料と接触するために、微
細なパターンは得られるものの、電極材料の劣化などに
より、電荷注入効率が落ち、ＥＬ素子としては使えない
という本質的な問題を有している。また、微細加工方法
として、ドリルを用いた切削による方法も知られてお
り、プリント基板の微細なホール加工などに用いられて
いる。しかしながら、この方法は、強度的にそれほど強
くない金属薄膜からなる陰極を加工するのに適しておら
ず、電極加工精度が不十分であったり、切削の際に生じ
る切削屑が電極のショートをもたらしたり、あるいは、
陰極や発光層ばかりでなく、下地の陽極まで加工の影響
をもたらし、断線する場合があるなどの問題を有してい
る。

【０００６】このような問題を解決する方法として、非
接触ビームを用いて微細加工する方法が種々提案されて
いる。例えば、特開平５−３０７７号公報や同−３０７
８号公報には、ＥＬ素子に用いられる金属膜を切削する
技術が提案されている。しかしながら、この技術は、切
削は可能であるものの、操作性に問題があって効率的で
なく、また周辺部へ熱的損傷をもたらし、微細加工プロ
セスとしては実用的でない。また、特開昭６１−１０５
８８５号公報には、金属導電膜又は透光性導電膜と金属
導電膜との組合せに、線状のレーザーパルスビームを照
射して、電極を光加工する方法が提案されている。しか
しながら、この方法においては、適用される材料の光吸
収が大きくないので、レーザーアブレーションを起こす
ことは難しく、熱的プロセスにより微細加工が行われる
ため、周辺部への損傷や透光性導電膜への影響も大きい
などの問題がある。さらに、特開平１−１３０４９４号
公報，特開平４−２５５６９２号公報，特開平５−２９
０９７１号公報，特開平５−１９６９４９号公報などに
おいても、非接触ビームを用いる微細加工技術が開示さ
れているが、これらの技術は、いずれもレーザーアブレ
ーション現象を利用するものではなく、必ずしも満足し
うる方法とはいえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のＥＬ素子のパターン化方法がもつ欠点を改良し、
ＥＬ素子の電極に、非接触的で、かつ加工エッジ周辺部
や下地に対する熱的損傷をあまりもたらすことなく、シ
ャープな微細加工を効率よく施し、しかも微細加工され
た電極が正常に作動しうるＥＬ素子のパターン化方法を
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ＥＬ素子の微
細パターン化にレーザーアブレーション加工法を用いる
ことにより、その目的を達成しうること、そして、特に
金属系電極（陰極）／有機化合物層／透明電極（陽極）
／基板の構成からなる有機ＥＬ素子においては、金属系
電極側からレーザービームの照射を特定の強度で行うこ
とにより、レーザーエネルギーの大部分が陰極の金属系
材料及び有機化合物でのみ吸収され、この際生じるレー
ザーアブレーション現象によって、金属系材料及び有機
化合物のみを同時に飛散させ、加工エッジ周辺部や透明
電極に損傷を与えることがなく、金属系電極にシャープ
な微細加工を効率よく施すことができることを見出し
た。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものであ
る。すなわち、本発明は、ＥＬ素子を微細パターン化す
るに当たり、レーザーアブレーション加工法を用いるこ
とを特徴とするＥＬ素子の微細パターン化方法、及びレ
ーザーアブレーション加工法により作成してなる微細パ
ターン化されたＥＬ素子を提供するものである。

【０００９】また、本発明を実施するための好ましい態
様は、金属系電極（陰極）／有機化合物層／透明電極
（陽極）／基板の構成からなる有機ＥＬ素子に対し、金
属系電極側から、単位面積当たりのレーザー出力が１０
〜２２０ｍＪ／ｃｍ² になるようにレーザービームの照
射を行い、この際生じるレーザーアブレーション現象に
より金属系電極に微細加工を施し、有機ＥＬ素子を微細
パターン化する方法である。本発明の方法においては、
ＥＬ素子を微細パターン化するのにレーザーアブレーシ
ョン加工法が用いられる。このレーザーアブレーション
加工法は、発光材料が無機材料である無機ＥＬ素子及び
有機材料である有機ＥＬ素子のいずれにも適用できる
が、特に金属系電極（陰極）／有機化合物層／透明電極
（陽極）／基板の構成からなる有機ＥＬ素子への適用が
好ましい。

【００１０】本発明の方法において用いられるＥＬ素子
においては、陽極として透明電極が用いられる。この透
明電極としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏｘｉｄ
ｅ），ＺｎＯ，ＣｕＳなどの無機系材料、あるいは有機
系透明導電性材料を、ガラスなどの透明基板上に、蒸着
やスパッタリングなどの方法により薄膜を形成させたも
のが用いられる。この透明電極のパターン化は、リソグ
ラフィーなどの通常の微細加工によって形成される。一
方、陰極としては、金属単体又は金属合金などの金属系
材料が用いられるが、電子の注入効率が高く、劣化の少
ない材料が好ましく、特にマグネシウム・銀合金やアル
ミニウム・リチウム合金などの金属合金が好適である。
該陰極は、これらの金属系材料を蒸着やスパッタリング
などの方法により、後述の発光層又は多層構造の有機化
合物層の上に薄膜を形成させることによって作製するこ
とができる。無機ＥＬ素子は、上記陽極の透明電極と陰
極の金属系電極との間に、無機発光材料からなる発光層
を介在させたものである。該無機発光材料の種類につい
ては特に制限はなく、従来無機ＥＬ素子の発光材料とし
て公知のものを用いることができる。発光層は、無機発
光材料を蒸着やスパッタリングなどの方法により、透明
電極上に薄膜を形成させることにより、作製することが
できる。

【００１１】一方、有機ＥＬ素子は、上記陽極の透明電
極と陰極の金属系電極との間に、有機発光材料からなる
発光層を少なくとも含む有機化合物層を介在させたもの
であり、一般に金属系電極（陰極）／有機化合物層／透
明電極（陽極）／基板の構成からなっている。ここで、
有機化合物層は発光層のみからなる層であってもよく、
また発光層とともに、正孔注入輸送層，電子注入輸送層
などを積層した多層構造のものであってもよい。この有
機ＥＬ素子の素子構成としては、例えば金属系電極（陰
極）／発光層／透明電極（陽極）／基板，金属系電極
（陰極）／発光層／正孔注入輸送層／透明電極（陽極）
／基板，金属系電極（陰極）／電子注入輸送層／発光層
／透明電極（陽極）／基板，金属系電極（陰極）／電子
注入輸送層／発光層／正孔注入輸送層／透明電極（陽
極）／基板などを挙げることができる。

【００１２】この有機ＥＬ素子において、発光層は
（１）電界印加時に、陽極又は正孔注入輸送層により正
孔を注入することができ、かつ陰極又は電子注入層より
電子を注入することができる注入機能、（２）注入した
電荷（電子と正孔）を電界の力で移動させる輸送機能、
（３）電子と正孔の再結合の場を発光層内部に提供し、
これを発光につなげる発光機能などを有している。この
発光層に用いられる発光材料の種類については特に制限
はなく、従来有機ＥＬ素子における発光材料として公知
のものを用いることができる。また、正孔注入輸送層
は、正孔伝達化合物からなる層であって、陽極より注入
された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注
入輸送層を陽極と発光層との間に介在させることによ
り、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入される。
その上、発光層に陰極又は電子注入層により注入された
電子は、発光層と正孔注入輸送層の界面に存在する電子
の障壁により、この発光層内の界面付近に蓄積されＥＬ
素子の発光効率を向上させ、発光性能の優れたＥＬ素子
とする。この正孔注入輸送層に用いられる正孔伝達化合
物については特に制限はなく、従来有機ＥＬ素子におけ
る正孔伝達化合物として公知のものを使用することがで
きる。さらに、電子注入輸送層は、陰極より注入される
電子を発光層に伝達する機能を有している。この電子注
入輸送層に用いられる電子伝達化合物については特に制
限はなく、従来有機ＥＬ素子における電子伝達化合物と
して公知のものを使用することができる。この有機化合
物層は、各有機材料を蒸着やスパッタリングなどの方法
により、透明電極上に積層して薄膜を形成させることに
より、作製することができる。

【００１３】本発明においては、上記ＥＬ素子の微細パ
ターン化方法として、レーザーアブレーション加工法が
用いられる。ここでいうレーザーアブレーション加工法
とは、レーザービームを固体物質表面に照射した際、こ
のレーザーエネルギーを吸収した物質が大きなエネルギ
ーをもつフラグメントとして飛散する現象、すなわちレ
ーザーアブレーション現象を利用して微細加工を施す方
法のことである。このレーザーアブレーション現象は、
１９８０年初頭に見出され、レーザー特有の多光子過程
により生じるものと考えられている。エキシマーレーザ
ーに代表される高いエネルギーをもつ紫外レーザーを、
例えばポリマーに照射した場合には、通常の化学結合を
解離し、余剰エネルギーはフラグメントの飛散に用いら
れるため、熱的作用の小さい過程によりエッチングが行
われ、周囲に熱的影響を与えないシャープな微細加工が
可能となる。このような現象はポリマー分子に限らず、
通常の有機固体においても起こるものと考えられ、ま
た、最近では有機液体物質のアブレーション現象につい
ても報告されている。

【００１４】一方、金属やセラミックスにおけるレーザ
ーアブレーション現象についても数多く報告されてお
り、薄膜形成などへの応用が進められている。しかしな
がら、金属やセラミックスの場合には、フラグメントと
して飛散させるためには、通常有機物に比べて１桁ない
し２桁高いレーザーフルエンス（単位面積当たりのレー
ザー出力）で照射しなければならない。例えばポリマー
の場合では、数十ｍＪ／ｃｍ² ないし数百ｍＪ／ｃｍ²
フルエンスでレーザーアブレーション現象を起こすこと
ができるが、金属やセラミックスの場合では、数Ｊ／ｃ
ｍ² ないし数十Ｊ／ｃｍ² のフルエンスが必要とされ
る。

【００１５】本発明ＥＬ素子の微細パターン化方法にお
いては、無機ＥＬ素子又は有機ＥＬ素子に対し、上記の
レーザーアブレーション加工法が施されるが、特に金属
系電極（陰極）／有機化合物層／透明電極（陽極）／基
板の構成からなる有機ＥＬ素子に対し、レーザーアブレ
ーション加工法を施すのが有利である。この場合、金属
系電極側からレーザービームを照射することにより、金
属系電極を透過したレーザービームが吸収係数の大きな
有機化合物層で吸収され、それより下に存在する透明電
極には影響を及ぼさずに、レーザーアブレーション現象
により、有機化合物が陰極の金属系材料と共に飛散し、
微細加工が施される。したがって、このような方法によ
ると、熱的な影響の少ないシャープなエッチングが可能
となり、かつ下地の透明電極に損傷を与えないため、断
線やショートのない微細パターンを形成することができ
る。有機化合物層が存在しない場合には、低いレーザー
フルエンスではアブレーション現象を起こすことができ
ないため、微細加工を行うには、高いレーザーフルエン
スでレーザービームを照射しなければならず、熱的な影
響により、照射した部分以外の部位が加工されてしまっ
たり、周囲が溶融してしまったり、下地部分をも加工さ
れてしまうなどの現象が起こり、所望の微細加工ができ
ないという問題が生じる。

【００１６】本発明において、レーザーアブレーション
加工に用いられるレーザーとしては、波長１０ｎｍない
し２０μｍのレーザービーム（赤外線，可視光線，紫外
線，Ｘ線）を発振できるものであれば、いずれのもので
あってもよい。このようなレーザーとしては、例えば炭
酸ガスレーザー，一酸化炭素レーザー，ＨＦレーザー，
ヨウ素レーザー，ＹＡＧレーザー，ガラスレーザー，Ｙ
ＬＦレーザー，アレクサンドライトレーザー，半導体レ
ーザー，色素レーザー，窒素レーザー，エキシマーレー
ザー，Ｘ線レーザー，自由電子レーザーなどが挙げら
れ、また、高調波素子などを用いて波長変換したものを
使用することができる。

【００１７】これらの中で、産業用に用いられているレ
ーザーが安定的に発振するので好ましく、特に加工用レ
ーザーとして知られているものが操作性や生産性の点か
ら好ましい。さらに、大出力のレーザーが生産性の点か
ら好適である。また、波長の短いものほどビームを微細
に絞ることができるので好ましく、特に紫外レーザーは
熱的な寄与の少ないアブレーション現象による加工を行
うことができるので最適である。このような条件を満た
す大出力の加工用産業レーザーとして、エキシマーレー
ザーが知られており、このエキシマーレーザーを用い
て、ポリイミドなどの材料の加工が実用的に行われてい
る。

【００１８】本発明においては、金属系電極（陰極）／
有機化合物層／透明電極（陽極）／基板の構成からなる
有機ＥＬ素子の微細パターン化には、上記レーザーを用
いて、金属系電極側からレーザービームが照射される。
この際、レーザービームの照射は、レーザーフルエンス
が１０〜２２０ｍＪ／ｃｍ² の範囲になるように行うこ
とが必要である。このレーザーフルエンスが１０ｍＪ／
ｃｍ² 未満では陰極の金属系材料が飛散せずに残存する
おそれがある上、飛散物が充分なエネルギーをもつこと
ができないため、加工表面から飛散しないことがあるな
どの好ましくない事態を招来し、所望の微細加工を行う
ことができない。一方、２２０ｍＪ／ｃｍ² を超えるレ
ーザーフルエンスでは、陰極の金属系材料及び有機化合
物は飛散するものの、有機化合物層の下に存在する透明
電極が損傷や熱的な影響を受けて、導電性の低下をもた
らす。また、照射周辺部への熱的な影響が大きくなり、
微細加工幅が広がってしまったり、残すべき陰極の金属
系材料が溶けてしまったり、変質したりして所望の微細
パターンが得られない。本発明においては、レーザーの
発振方式としては、パルス発振方式が有利である。連続
発振方式では、ステージを駆動させることにより、比較
的自由に加工操作を行うことができるが、アブレーショ
ン現象が生じにくく、熱的蓄積が起こるため、加工精度
などの問題が生じ、所望の微細加工を行うことが困難で
ある。一方、パルス発振方式では、パルス間隔とステー
ジの駆動速度を考慮してレーザービームを照射する必要
があるが、パルス的にレーザービームを照射することに
より、アブレーション現象を起こすことができ、熱的損
傷の少ない微細加工を行うことができるので、このパル
ス発振方式が有利である。パルス幅は短いほど、熱的な
損傷を少なくすることができるため、有利である。パル
ス幅としては１００μ秒以下が望ましく、より好ましく
は１００ナノ秒以下、さらに好ましくはピコ秒，フェム
ト秒である。

【００１９】なお、電子ビームやイオン（クラスター）
ビームも微細加工に用いることができるが、これらの方
法においては、装置が大がかりで高価である上、真空を
必要とするなど操作性の点で大きな問題を有し、微細加
工法としては実用的でない。本発明においては、レーザ
ービームを照射し、この際生じるアブレーション現象を
利用して微細加工を行うが、レーザービーム、特にエキ
シマーレーザーから得られたビームは不均一なものが多
いので、ビームホモジナイザーなどを用いて均一化した
ビームを使用するのが望ましい。ビームの形状について
は、点状のものでも矩形状のものでもよいが、短形状の
ものはビームを細長くすることができるため、特に薄加
工を行う場合には１パルス照射で大きな部分の加工がで
き、効率よく微細加工ができることから、有利である。
また、ビームを集光することにより、レーザーフルエン
スを高めることができ、容易に加工を行いうるととも
に、原理的に数μｍ程度にまで絞ることが可能であり、
微細加工を行うのに有利である。しかし、必ずしも焦点
で加工を行う必要がなく、むしろ焦点で加工を行う場合
は、レーザーフルエンスが高くなりすぎて、下地に影響
を与えたり、周辺部に熱的な損傷を与えるなどの好まし
くない事態を生じる場合がある。

【００２０】また、大面積に微細加工を行う場合は、レ
ーザービームをふりながら固定化した被加工物に照射す
るか、あるいは被加工物をステージに乗せて、このステ
ージを駆動させる方法が用いられるが、操作性の点から
後者の方法が好ましい。ステージの駆動をレーザーの発
振と同期させることにより、任意の形状のパターンを得
ることができる。なお、微細なパターンを得るために
は、それに見合った精度をもつステージを用いることが
必要である。さらに、予め所望のパターンをもつマスク
を作成しておき、このマスクを介してレーザービームを
照射することにより、大面積に一括パターン転写を施す
ことができ、極めて効率よく微細加工を行うことができ
る。しかし、この場合、マスクの劣化やマスク材料のコ
ンタミ（汚染）などの問題がある。

【００２１】本発明においては、レーザーアブレーショ
ン現象を利用して微細加工を行うため、加工の際に被加
工物からフラグメントが飛散する。この飛散物は再び被
加工物上に堆積して電極の短絡などの好ましくない事態
を招来する場合があり、飛散物を堆積させないことが重
要である。本発明においては、前記したようにエキシマ
ーレーザーが好ましく用いられる。このエキシマーレー
ザーは、高い励起エネルギーをもつ大出力のレーザーで
あって、このレーザーを用いた高分子材料などのアブレ
ーション加工法が知られている。このエキシマーレーザ
ーは紫外領域で発振するため、熱的な寄与の少ない加工
が行える利点を有している。さらに、高励起エネルギー
で大出力のエキシマーレーザーを用いることにより、フ
ラグメントの分解を促進し、原子や分子やイオンなどの
小さなフラグメントにまですることが可能である上、フ
ラグメントに大きな並進エネルギーを与えることができ
るため、フラグメントが加工領域から離れた遠くにまで
飛散することになる。これらの点から、本発明において
はエキシマーレーザーを用いるのが最適である。

【００２２】本発明においては、この微細加工を真空中
で行うことにより、フラグメントを遠くに飛散させるこ
とができる。空気や不活性ガスなどが存在すると、フラ
グメントはこれらと衝突してエネルギーを失い、遠くに
飛散できなくなる場合がある。また、加工領域に不活性
ガスなどを強制的に吹き込むことにより、フラグメント
を飛散させる方法も有効である。このようにして、金属
系電極（陰極）に微細加工を施し、ＥＬ素子の微細パタ
ーン化を行ったのち、素子の劣化を防ぎ、寿命を延ばす
ために、通常封止処理が施される。本発明は、またこの
ようなレーザーアブレーション加工法により微細パター
ン化されたＥＬ素子をも提供するものである。図１は、
金属系電極（陰極）に微細加工を施す前の有機ＥＬ素子
の一例の構成を示す斜視図であり、ガラス基板１上にパ
ターン化されたＩＴＯ電極２，有機化合物層３及び金属
系電極４が順次積層されている。図２は、この図１に示
す有機ＥＬ素子の金属系電極４に微細加工を施すことに
より、微細パターン化された有機ＥＬ素子の一例の斜視
図を示す。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例１ フッ化クリプトンエキシマーレーザービーム（４５ｍ
Ｊ，縦１０ｍｍ×横30ｍｍ）を、シリンドリカルレンズ
を用い、まず２枚のレンズにより横方向に拡大した後に
平行光線とし、次いで縦方向に縮小した。次に、このよ
うにして得られた細長状のレーザービーム（フルエンス
１８０ｍＪ／ｃｍ² ，縦２５０μｍ×横１００ｍｍ）
を、予め作製した有機ＥＬ素子（ＭｇＡｇ合金電極／有
機発光層／ＩＴＯ電極／ガラス基板）に照射した。この
有機ＥＬ素子はステージ上に固定されており、マイクロ
メーターを用いることにより、５００μｍずつ動かすこ
とが可能であるので、最終的に２５０μｍのギャップと
電極幅をもつ微細電極パターンを得ることができた。

【００２４】これら一連のプロセスの概略を図３（ａ）
〜（ｃ）に示した。この微細加工されたＥＬ素子につい
て光学顕微鏡〔三菱化学（株）製，マイクロウオッチャ
ーＶＳ−２０５〕を用いて形状を観察したところ、図４
の写真図に示すように、シャープなエッジをもち、陰極
材料及び発光層の有機材料が完全にアブレーションされ
ており、ＩＴＯ薄膜は飛散せずに残存していることが明
らかとなった。このようにして微細加工が施された有機
ＥＬ素子に、図５に示すように９Ｖの定電圧を共通のＩ
ＴＯ電極と微細化された陰極部分との間にかけて発光試
験を行ったところ、微細化された部分のみが発光するこ
とが確認された。このことは、ＥＬ素子の陰極の加工が
充分に完了しており、切断された微細電極部分同士は短
絡されておらず、かつＩＴＯ電極は損傷をうけていない
ことを示している。

【００２５】また、微細電極パターンの深さ方向の掘れ
具合を、触針式膜厚計（Ｓｌｏａｎ社製，ＤＥＫ ＴＡ
Ｋ３０３０）を用いて測定したところ、電極パターンの
立ち上りは２０μｍ以内であることが分かった。図３
（ａ）〜（ｃ）及び図５において、１はガラス基板，２
はＩＴＯ電極，３は有機化合物層（有機発光層）及び４
は金属系電極（ＭｇＡｇ合金電極）である。また、図４
において、（１）の部分はレーザービームにより溝加工
された部分を示し、最表面はＩＴＯ電極で、幅２５０μ
ｍである。一方（２）の部分はレーザービーム未照射部
分を示し、ＭｇＡｇ合金電極及び有機化合物層は残存し
ており、幅は２５０μｍである。なお、スケール数値は
ｍｍを示す。 実施例２ 実施例１において、フッ化クリプトンエキシマーレーザ
ービームの代わりにフッ化アルゴンエキシマーレーザー
ビーム（５０ｍＪ，縦１０ｍｍ×横30ｍｍ）を用いた以
外は、実施例１と同様に微細加工を行った。この微細加
工されたＥＬ素子について、光学顕微鏡（前出）を用い
て形状を観察したところ、シャープなエッジをもち、陰
極材料及び発光層の有機材料が完全にアブレーションさ
れており、ＩＴＯ薄膜は飛散せずに残存している金属合
金電極微細パターンが作製されていることが明らかとな
った。

【００２６】実施例３ 実施例１において、ＥＬ素子のマイクロメーターで駆動
する距離を２５０μｍから１ｍｍに変えた以外は、実施
例１と同様にして微細加工を行った。この微細加工され
たＥＬ素子の金属合金電極の形状を光学顕微鏡（前出）
を用いて観察したところ、図６の写真図に示すように、
電極の幅７５０μｍ、電極間のピッチ２５０μｍのもの
であった。図６において、（１）の部分はレーザービー
ムにより溝加工された部分を示し、最表面はＩＴＯ電極
で、幅２５０μｍである。一方（２）の部分はレーザー
ビーム未照射部分を示し、ＭｇＡｇ合金電極及び有機化
合物層は残存しており、幅は７５０μｍである。なお、
スケール数値はｍｍを示す。

【００２７】比較例１ 実施例１において、レーザー出力を２ｍＪ（レーザーフ
ルエンスとして８ｍＪ／ｃｍ²)とした以外は、実施例１
と同様にして微細加工を行ったところ、ＭｇＡｇ合金電
極は飛散せず、微細な溝加工はできなかった。この合金
電極表面を光学顕微鏡（前出）で観察したところ、図７
に示すように表面が班状になっていることが確認され
た。 比較例２ 実施例１において、レーザー出力を１０Ｊ（レーザーフ
ルエンスとして４０Ｊ／ｃｍ²)とした以外は、実施例１
と同様にして微細加工を行い、ＭｇＡｇ合金電極の表面
を光学顕微鏡（前出）で観察したところ、図８に示すよ
うにＭｇＡｇ合金電極は飛散し、溝加工されたが、照射
されない部分も融けた状態となったり、一部飛散したり
しており、微細加工された金属合金電極は作製できなか
った。 比較例３ 板厚0.５ｍｍのＳＵＳ３０４からなるマスクを用い、板
厚1.１ｍｍのガラス基板上に、開口部が３ｍｍのマスク
を装着し、Ｍｇ１４Å／ｓｅｃ，Ａｇ１Å／ｓｅｃの速
度で共蒸着を行いＭｇＡｇの微細電極パターンを作製し
た。この深さプロファイルを、実施例１と同様の方法に
より測定したところ、電極パターンの立ち上りは８０μ
ｍであった。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法は、レーザーアブレーショ
ン加工法により非接触で金属系電極（陰極）に微細加工
を施し、ＥＬ素子を微細パターン化する方法があって、
（１）透明電極に損傷を与えることなく、金属系電極
に、加工エッジ周辺部への熱的損傷の少ないシャープな
微細加工を効率よく施すことができる、（２）不安定な
陰極の金属系材料に対して、非接触で加工が行われるた
め、該金属系材料に寿命低下などの悪影響を与えない、
（３）レーザー光を絞ることにより、原理的に波長程度
までの極めて高精細な微細加工が可能である、（４）大
気中で加工を行うことができ、かつ装置が簡便で、容易
に微細加工が行える、（５）レーザービームを走査する
ことにより、容易に任意の微細パターンを得ることがで
きる、（６）レーザービームを細長い形状にすることに
より、生産性よく加工を行うことができる、（７）レー
ザービームを一括大面積照射することにより、マスクパ
ターンの転写も可能であり、高い生産性で加工を行うこ
とができる、などの利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属系電極（陰極）に微細加工を施す前の有機
ＥＬ素子の一例の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の方法により、金属系電極（陰極）に微
細加工を施すことにより、微細パターン化された有機Ｅ
Ｌ素子の一例の斜視図である。

【図３】本発明の方法におけるプロセスの概略を示す説
明図である。

【図４】本発明の方法により微細パターン化された有機
ＥＬ素子の一例の光学顕微鏡写真図である。

【図５】本発明の方法により微細パターン化された有機
ＥＬ素子の一例について、発光試験を行うための説明図
である。

【図６】本発明の方法により微細パターン化された有機
ＥＬ素子の上記図４と異なった例の光学顕微鏡写真図で
ある。

【図７】本発明で規定する範囲より小さいレーザーフル
エンスでレーザービームを照射し、微細加工を行った場
合の有機ＥＬ素子の一例における金属系電極表面の光学
顕微鏡写真図である。

【図８】本発明で規定する範囲より大きいレーザーフル
エンスでレーザービームを照射し、微細加工を行った場
合の有機ＥＬ素子の一例における金属系電極表面の光学
顕微鏡写真図である。

【符号の説明】

１：ガラス基板 ２：ＩＴＯ電極 ３：有機化合物層 ４：金属系電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エレクトロルミネッセンス素子を微細パ
   ターン化するに当たり、レーザーアブレーション加工法
   を用いることを特徴とするエレクトロルミネッセンス素
   子の微細パターン化方法。
2. 【請求項２】 金属系電極（陰極）／有機化合物層／透
   明電極（陽極）／基板の構成からなる有機エレクトロル
   ミネッセンス素子に対し、金属系電極側から、単位面積
   当たりのレーザー出力が１０〜２２０ｍＪ／ｃｍ² にな
   るようにレーザービームの照射を行い、この際生じるレ
   ーザーアブレーション現象により金属系電極に微細加工
   を施す請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 パルス発振方式により、レーザービーム
   を照射する請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 エキシマーレーザーを用いてレーザービ
   ームを発振させる請求項１又は２記載の方法。
5. 【請求項５】 レーザーアブレーション加工法により作
   成してなる微細パターン化されたエレクトロルミネッセ
   ンス素子。