(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ加工により所定の形状に形成された第一電極と有機材料からなる発光機能層と第二電極と透光性基板とを備えた有機エレクトロルミネセンス素子において、少なくとも前記レーザ加工部分を含む第一電極上に、所定のレーザ光の波長に対し前記第一電極よりも低い反射率を有する２００〜１６００Åの厚さの金属薄膜からなるレーザ吸収層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、
前記レーザ吸収層は、Iｎを用いることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、
前記第一電極と前記レーザ吸収層との合成反射率は、４．２〜６４．５％であることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は有機エレクトロルミネセンス素子に関するものであり、特に素子の陰極パターンが加工容易な有機エレクトロルミネセンス素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来文字や映像の表示装置のユニットや画素に用いられている電界発光素子として有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が知られている。図４は従来の有機エレクトロルミネセンス素子の概略断面図である。有機エレクトロルミネセンス素子は透明なガラス基板１０１の表面に透明な陽極１０２が形成され、さらに陽極１０２上には有機蛍光体薄膜や有機正孔輸送層等から成る発光機能層１０３が形成されてさらにその上には金属からなる陰極１０４が真空蒸着等によって形成されている。また陰極１０４は所定の形状にパターニングされていて、陰極１０４と陽極１０２間に接続された駆動源１０５から供給される電圧によって両極間に位置する発光機能層１０３に電流が流れ、陰極１０４および陽極１０２のパターン形状に応じて発光し、透明なガラス基板１０１を介して表示される。
【０００３】
また従来有機エレクトロルミネセンス素子の陰極のパターニング方法には以下に示す種々の方法がある。
一つには予め発光機能層の表面上の一部または全面であって形成しようとする陰極パターンを含む領域に陰極膜を形成しておき、その上に発光機能層を形成する材料を溶かさない溶剤を用いたフォトレジストをパターニングした後、希硫酸でエッチング加工する方法である。
また一つには陽極が形成された基板上に平行に配置したストライプ状の高さ数〜数十μｍの高さの壁を作製し、引き続き基板上に発光機能層を形成した後、陰極材料を基板面に対し斜め方向から蒸着することによりパターニングする方法である。
また一つには一旦発光機能層上全面に形成された陰極の必要なパターン以外の部分をレーザ光により熱加工して取り除く方法である。この場合はパターン形成後の陰極と陽極の電気的短絡を防ぐため陰極の下層に形成された発光機能層は残しておく。
従来の有機エレクトロルミネセンス素子は以上のように構成され、必要に応じて陰極のパターンを加工し形成されていた。
【０００４】
近年情報の高密度化多様化に伴い、有機エレクトロルミネセンス素子を用いた表示装置においても画素の小型化や種々の発光形状が必要とされ陰極のパターン加工も精度や多様な形状が要求されている。
ところが従来の陰極のパターニング方法を用いて加工すると、例えば希硫酸でエッチング加工するとエッチングの際、希硫酸により素子が損傷してしまい素子の性能が低下する。
【０００５】
また陽極上に平行なストライプ状の壁を設けて陰極材料を蒸着する方法では平行に配置されたストライプ形状しかパターニングできず例えばＲＧＢがデルタ配置されたフルカラーディスプレイや、陰極が屈曲もしくは蛇行する形状のディスプレイは実現できない等、形成可能なパターン形状に制限があった。
【０００６】
またレーザ光による熱加工においては先に述べた方法に比べ水分による素子の損傷や陰極パターンの形状の制限はないが、一般に陰極はＡｌやＭｇ等の単体もしくはこれらの合金であり金属光沢を持つため、加工に用いるレーザ光を高い反射率で反射してしまい、加工しようとする部分がレーザ光から加工に必要な熱を充分吸収させるには強度のレーザ光が必要であった。このような強度のレーザ光で加工した場合広範囲に熱が分散されるので陰極よりも融点の低い有機化合物からなる発光機能層や陽極に悪影響を及ぼし、図５（ａ）に示すように加工する陰極部分の下層の発光機能層や場合によっては陽極に損傷部分１０６を生じる。
【０００７】
また加工する陰極に照射するレーザ光が均一でなかったり強度のばらつきがあり、レーザ光が弱い部分があると図５（ｂ）に示すように、陰極が完全に除去されず陰極に加工バリ１０７が生じてしまうという問題があった。特に図５（ｃ）のように陰極の加工バリと有機化合物の損傷が同時に起こった場合、陽極と陰極が短絡してしまい、表示素子として機能できなくなるといった問題があった。
【０００８】
したがってレーザ光による熱加工においては従来の有機エレクトロルミネセンス素子の陰極パターンの形成精度には限界があり、自由な陰極形状を持った有機エレクトロルミネセンスディスプレイを歩留まり良く生産することは極めて困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点に鑑みてなされたものであって、有機エレクトロルミネセンス素子の陰極を熱加工する場合に素子に損傷を与えることなく容易に加工でき、また自由な陰極形状を有する有機エレクトロルミネセンス素子を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、レーザ加工により所定の形状に形成された第一電極（例えば、陰極に相当）と有機材料からなる発光機能層と第二電極（例えば、陽極に相当）と透光性基板とを備えた有機エレクトロルミネセンス素子において、発光機能層と第二電極の間の少なくともレーザ加工部分に、耐熱性を有する薄膜からなり発光部分に対応した開口部を有するレーザ保護層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
【００１１】
請求項２記載の発明は、レーザ加工により所定の形状に形成された第一電極（例えば、陰極に相当）と有機材料からなる発光機能層と第二電極（例えば、陽極に相当）と透光性基板とを備えた有機エレクトロルミネセンス素子において、少なくともレーザ加工部分を含む第一電極上に、所定のレーザ光の波長に対し第一電極よりも低い反射率を有する所定の厚さの金属薄膜からなるレーザ吸収層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、少なくとも前記レーザ加工部分を含む第一電極上に、所定のレーザ光の波長に対し前記第一電極よりも低い反射率を有する所定の厚さの薄膜からなるレーザ吸収層を設けたことを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、前記レーザ吸収層は、Ｉｎを用いることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、前記第一電極と前記レーザ吸収層との合成反射率は、４．２〜６４．５％であることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項３に記載の有機エレクトロルミネセンス素子において、前記レーザ保護層は、前記第二電極のエッジをカバーすることを特徴とする有機エレクトロルミネセンス素子で構成される。
【００１２】
【作用】
本発明は以上のように構成したので、請求項１記載の発明によれば、陽極または透光性基板と、陰極との間に設けられたレーザ保護層は耐熱性を有するので、レーザ加工部分に照射するレーザ光の熱が周囲に拡散しにくく、レーザ加工部分に必要な熱が効率良く蓄積され、しかもレーザ加工部分の下部に対しては熱を遮断するため損傷を与えることもない。したがって照射するレーザ光を強くしても、素子に損傷を与えることなく自由な陰極形状を容易に加工することができる。
【００１３】
また請求項２記載の発明によれば、レーザ加工部分を含む陰極上に設けられたレーザ吸収層は陰極よりも低い反射率を有し所定の厚さを有するので、レーザ加工部分はレーザ光による熱を効率良く吸収し蓄積するのでより小さなレーザ光強度で加工ができ、バリを生じることがない。またレーザ光による熱がレーザ加工部分の周囲に分散しても、陽極や発光機能層を熱によって損傷することがない。
したがって、バリを発生させることなく自由な陰極形状を容易に歩留まり良く加工することができる。
【００１４】
【実施例】
次に本発明における第１の実施例について図１に基づいて以下に説明する。図１は本発明の第１の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を概略断面図で表したものである。
まず図中（ａ）において透明なガラス基板１上に透明な陽極２が所定の形状でパターニングされる。
【００１５】
次に（ｂ）において（ａ）のガラス基板１または陽極２上に絶縁物として例えばフォトレジストをスピンコート法、ロールコート法などにより０．１〜数十μｍの厚さに塗布し、プリベークを行う。次に有機エレクトロルミネセンス素子の画素を形成する画素領域８が除去される様にＵＶランプとフォトマスクを用いて露光した後、現像、リンスし、ポストベークを行ってレーザ保護層３を形成する。形成されたレーザ保護層３は絶縁性および耐熱性を有していて所定の温度に対しても軟化や劣化が生じない。
【００１６】
次に（ｃ）において（ｂ）の陽極２またはレーザ保護層３上に抵抗加熱法により、有機材料が複数層積層されて形成される発光機能層４および陰極材料５を所定の厚さで真空蒸着する。
【００１７】
次に（ｄ）において、（ｂ）に示すレーザ加工部分７の上方より所定の強度のレーザ光を照射して、レーザ加工部分７の発光機能層４および陰極材料５を蒸発させて除去すると、（ｅ）に示すように陰極６が形成されて（ｂ）の画素領域８に対応した複数の画素を有する有機エレクトロルミネセンス素子が得られる。
【００１８】
この場合レーザ加工には、ＹＡＧレーザ（ＳＨＧ、ＴＨＧ含む）、エキシマレーザなど一般に薄膜加工に使用するものを用いる。これらのレーザ光を数十〜数百μｍに絞って走査したり、面状光源にして加工部分のみレーザ光が透過するマスクを介したりして、基板上に所定のパターンで照射する。なおレーザの強度は、最大でもレーザ保護層３や陽極２を傷つけない範囲にする。本実施例においてはＨＯＹＡ製レーザトリマーＬＴ−１５０（ＹＡＧレーザ）を用いて最大出力の３５〜６０％で使用したところ、１ドット２ｍｍ角、陰極ギャップ１００μｍの４×９のマトリクス型の有機エレクトロルミネセンスディスプレイが良好な加工で得られた。
【００１９】
以上のように、本実施例においてレーザ保護層３はレーザ光が照射されるレーザ加工部分の周辺の陽極２を覆うように形成されているので、陽極２は照射レーザ光の出力が大きくてもレーザ保護層３に保護され、熱による損傷がない。したがってレーザ加工する際のレーザ光の最適強度範囲の上限が拡大し、照射レーザ光の出力を大きくすることによって、バリを生じることなく陰極材料５を加工することができる。
【００２０】
次に本発明における第２の実施例について図２および表１に基づいて以下に説明する。図２は本発明の第２の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を概略断面図で表したものである。
まず図中（ａ）において図１と同様にガラス基板１上に陽極２が所定の形状でパターニングされる。
【００２１】
次に（ｂ）において（ａ）のガラス基板１または陽極２上に抵抗加熱法により、有機材料が複数層積層されて形成される発光機能層４および陰極材料５を所定の厚さで蒸着する。
【００２２】
次に（ｃ）において（ｂ）で形成した陰極材料５上にレーザ吸収層９が積層される。レーザ吸収層９は数十オングストローム〜数μｍ厚さで形成されて、表面が陰極材料５よりも反射率の低い状態で形成されている。
【００２３】
次に（ｄ）において（ｃ）に示すレーザ加工部分７の上方より所定の強度のレーザ光を照射して、レーザ加工部分７のレーザ吸収層９および陰極材料５を蒸発させて除去すると、（ｅ）に示すように陰極６が形成されて（ｃ）の画素領域１０に対応した複数の画素を有する有機エレクトロルミネセンス素子が得られる。
【００２４】
この場合レーザ吸収層９は比較的低い反射率を有するため、照射するレーザ光を効率良く吸収するので、レーザ光により発生した熱はレーザ加工部分７に効率よく均一に吸収され、したがってレーザ加工部分７周辺および陽極２を熱損傷することなくまた陰極６にバリを残すことなく、レーザ加工部分７のレーザ吸収層９および陰極材料５を除去することができる。したがってレーザ加工部分に照射するレーザ光が不均一または強度が低くてもレーザ光により発生した熱はレーザ吸収層において効率良く均一に分布し加工に必要な熱が得られるのでレーザ光の最適強度範囲の下限が拡大する。
【００２５】
また図２における有機エレクトロルミネセンス素子を形成する場合に、レーザ吸収層９にＩｎを用い、ＨＯＹＡ製レーザトリマーＬＴ−１５０（ＹＡＧレーザ）を用いてレーザを照射して加工する際に、種々の膜厚のレーザ吸収層９を積層した場合におけるＡｌからなる陰極材料５とレーザ吸収層９の合成反射率と、加工のための最適レーザ強度との関係を以下の表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
表１からわかる様に、レーザ吸収層９が無い場合は反射率は９３．９％と高い反射率を有し、したがって最適レーザ光強度は最大出力の３０〜３５％となり範囲が狭い。ところがレーザ吸収層９を形成することにより、反射率が低くなり最適レーザ光の強度範囲の下限が拡大していることがわかる。
【００２８】
次に本発明における第３の実施例について図３に基づいて以下に説明する。図３は本発明の第３の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を概略断面図で表したものである。
まず図中（ａ）において図１と同様にガラス基板１上に陽極２が所定の形状でパターニングされ、（ｂ）において図１と同様に画素領域８が除去された形状でレーザ保護層３を形成する。
【００２９】
次に（ｃ）において（ｂ）の陽極２またはレーザ保護層３上に抵抗加熱法により、複数層の有機材料からなる発光機能層４および陰極材料５を所定の厚さで蒸着し、さらにレーザ吸収層１１を積層する。
【００３０】
次に（ｄ）において（ｂ）に示すレーザ加工部分７の上方より所定の強度のレーザ光を照射して、レーザ加工部分７の発光機能層４および陰極材料５およびレーザ吸収層１１を蒸発させて除去すると、（ｅ）に示すように陰極１２が形成されて（ｂ）の画素領域８に対応した複数の画素を有する有機エレクトロルミネセンス素子が得られる。
【００３１】
ここでレーザ照射にＨＯＹＡ製レーザトリマーＬＴ−１５０を用い、レーザ吸収層１１に第２の実施例におけるレーザ吸収層９と同様のＩｎを１０００オングストロームの厚さで形成した場合、加工に用いるレーザ光の最適強度範囲は最大出力の１０〜６０％となり、従来の有機エレクトロルミネセンス素子の強度範囲（表１のＩｎ膜厚が０でレーザ保護層を用いない場合の最適レーザ強度３０〜３５％）に比べて強度範囲の上限、下限共に拡大されていることがわかる。したがってレーザ加工部分に照射するレーザ光が不均一に照射されてもまたは強度にばらつきがあってもレーザ光により発生した熱はレーザ吸収層において効率良く均一に分布し加工に必要な熱が得られ、レーザ保護層においては加工周辺部分を熱から保護するためレーザ光の最適強度範囲が広くでき、容易に加工することができる。
【００３２】
なお本発明における実施例ではレーザ保護層は０．１〜数十μｍの厚さで塗布されたフォトレジストで構成したが、耐熱性を有すれば金属、金属化合物または合成樹脂を用いて形成しても良い。
またレーザ保護層はさらに絶縁性を有する材料であれば、画素を除く全面に形成することができ、この場合レーザ保護層が陽極パターンのエッジをカバーするので、有機エレクトロルミネセンス素子の駆動時における陽極エッジと陰極のショートを防止する効果も有する。
またレーザ吸収層の材料は、加工に使用するレーザの波長に対して反射率が陰極材料よりも低く、加工性のよい材料であれば、金属または金属酸化物または有機物等の材料を用いてもよい。この場合に膜厚は、少なくとも陰極の反射を抑える厚さが必要であるが、厚くし過ぎるとレーザ吸収層の加工にパワーが必要となり、その分レーザ強度が必要になるので必要最小限の膜厚であれば良く、通常は数十オングストローム〜数μｍ程度であれば良好に加工できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成したため、請求項１記載の発明によれば、陽極または透光性基板と発光機能層との間の一部に、耐熱性を有する薄膜からなるレーザ保護層を設けたので、レーザ加工部分に照射するレーザ光の熱が周囲に拡散しにくく、レーザ加工部分に必要な熱が効率良く吸収され、しかもレーザ加工部分の下部に対しては熱を遮断するため損傷を与えることもない。したがって照射するレーザ光を強くしても、素子に損傷を与えることなく自由な陰極形状を容易に加工することができ、歩留まり良く生産できる。
【００３４】
また請求項２記載の発明によれば、少なくともレーザ加工部分を含む陰極上に陰極よりも低い反射率を有する所定の厚さの薄膜からなるレーザ吸収層を設けたので、レーザ加工部分はレーザ光による熱を効率良く吸収し蓄積するので効率よく加工ができ、レーザ光による熱がレーザ加工部分の周囲に分散することがなく熱による損傷を与えることもない。したがって照射するレーザ光を弱くしても、バリを発生させることなく自由な陰極形状を容易に加工することができ、歩留まり良く生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を示した概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を示した概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例における有機エレクトロルミネセンス素子が形成される様子を示した概略断面図である。
【図４】従来の有機エレクトロルミネセンス素子の概略断面図である。
【図５】従来の有機エレクトロルミネセンス素子において陰極をレーザ加工する場合に素子が損傷を受ける様子を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・ガラス基板
２・・・・陽極
３・・・・レーザ保護層
４・・・・発光機能層
５・・・・陰極材料
６・・・・陰極
７・・・・レーザ加工部分
８・・・・画素領域
９・・・・レーザ吸収層
１０・・・画素領域
１１・・・レーザ吸収層
１２・・・陰極
【図１】
0004124379.tif 000002
【図２】
0004124379.tif 000003
【図３】
0004124379.tif 000004
【図４】
0004124379.tif 000005
【図５】
0004124379.tif 000006