有機ＥＬ素子の製造方法
【課題】リーク電流や短絡を生じにくい照明用に適した有機ＥＬ素子を、高価なフォトリソグラフィを使用することなく、レーザ加工により製造する有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】有機ＥＬ素子の製造方法は、基板１上に、分割して第１電極２を形成する工程と、隣り合う発光素子の第２電極４に接触する部分に対応する第１電極２に隣接するよう絶縁膜５を形成する工程と、隣り合う発光素子の第２電極４に接触する部分に対応する第１電極２上に積層された有機発光層３をレーザ加工により除去し分割する第１分割溝８を形成する工程と、第１分割溝８を埋め、且つ、複数の有機発光層３上を覆うよう第２電極４を形成する工程と、絶縁膜５の上に積層された有機発光層３／第２電極４をレーザ加工により除去し分割する、底面が絶縁膜５となる第２分割溝１１を形成する工程と、を備える。
【解決手段】有機ＥＬ素子の製造方法は、基板１上に、分割して第１電極２を形成する工程と、隣り合う発光素子の第２電極４に接触する部分に対応する第１電極２に隣接するよう絶縁膜５を形成する工程と、隣り合う発光素子の第２電極４に接触する部分に対応する第１電極２上に積層された有機発光層３をレーザ加工により除去し分割する第１分割溝８を形成する工程と、第１分割溝８を埋め、且つ、複数の有機発光層３上を覆うよう第２電極４を形成する工程と、絶縁膜５の上に積層された有機発光層３／第２電極４をレーザ加工により除去し分割する、底面が絶縁膜５となる第２分割溝１１を形成する工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に適した大面積の有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極と第２電極とに挟まれた有機発光層が発光するものである。有機発光素子として、既に、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子が、液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイに用いられている。フラットパネルディスプレイは、画素数多いことから一つの画素が微細である。有機ＥＬ素子を用いたディスプレイも同様に画素が微細であり、微細な蒸着マスクを利用して有機ＥＬ素子をパターニングしている。また、近年、有機ＥＬ素子は、固体照明に用いられようとしている。
【０００３】
固体照明は、ディスプレイよりも高輝度が要求される製品である。例えば、ディスプレイで要求される輝度が１，０００ｃｄ／ｍ２程度であるのに対し、固体照明では３，０００〜５，０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が要求される。そのため、単位面積当たりの大きな電流値を各電極に流す必要がある。
有機ＥＬ素子を用いたディスプレイにおいて、一つの発光素子の大きさは１ｍｍ角未満である。一方、有機ＥＬ素子を用いた固体照明では、ディスプレイよりも大きな光束が必要とされるため、一つの発光素子は１００ｍｍ角以上の大きさが要求される。
【０００４】
有機ＥＬ素子では、光を取り出すために第１電極及び第２電極のいずれかに透明導電膜が必要となる。一般に、第１電極が透明導電膜とされる。透明導電膜の材料としては酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などが用いられる。ＩＴＯは透明導電膜の材料の中で最も体積抵抗率が小さいとされるが、金属に比べるとＩＴＯの体積抵抗率は著しく高い。
【０００５】
透明導電膜を備えた有機ＥＬ素子を単一大面積に形成して大電流を流すと、素子周辺部が明るくなり、中央部が暗くなる現象（輝度ムラ）が生じる。これは、透明導電膜の抵抗値が高いことと、大電流により電圧降下が生じることに起因する。
電圧降下を小さくして明るさを均一に改善するためには、透明導電膜の膜厚を１００〜５００ｎｍ程度に厚くしてシート抵抗値を下げると良い。そうすることで、輝度ムラを抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、透明導電膜の材料は高価であり、透明導電膜を厚くすると材料コストが高くなる問題が発生する。そのため、大きな素子パネルの内部で発光素子を小さな発光素子に分割し、分割した素子を直列に接続することにより、各電極に流れる電流を小さくする方法が検討されている（特許文献１〜７参照）。そうすることで、パネル全体の電圧を高くできるため、透明導電膜の抵抗を低減し、電圧降下を低減することができる。よって、大きな発光パネルであっても、内部の輝度の分布を低減することが可能となる。特許文献１〜７には、フォトリソグラフィを用いたパターニング加工により複数の発光素子を形成する方法やレーザ加工により発光素子の各層に分離溝を形成して複数の発光素子を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９４０４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７３２６号公報
【特許文献３】特表２０１０−５１０６２６号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１０５０号公報
【特許文献５】特開平５−３０７６号公報
【特許文献６】特開平８−２２２３７１号公報
【特許文献７】特開２００７−１５７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に、フォトリソグラフィにより発光素子を形成した有機ＥＬ素子が開示されている。図４は、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子の構成を示す概略断面図である。図４において、基板１上に第１電極２／有機発光層３／第２電極４から構成された発光素子が並べて配置され、隣り合う発光素子の各第１電極２は絶縁膜５により電気的に分離されている。また、隣り合う発光素子は、一方の発光素子の第１電極２を他方の発光素子の第２電極４に接触させることで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を形成している。
【０００９】
特許文献１では、第１電極を、フォトリソグラフィによるパターニング加工などによって基板上に形成する。基板上に形成された第１電極の上には、開口部を有する蒸着マスクを用いて真空蒸着により有機発光層を形成する。有機発光層の上には、別の開口部を有する蒸着マスクを用いて真空蒸着により第２電極を形成する。
【００１０】
パターニング加工により形成された第１電極は、端部が急峻な断面となるため、基板との間に段差が生じる。このパターニング周囲の段差部分に有機発光層を積層すると、段差部分に重なる有機発光層が薄膜化され、欠陥が発生しやすくなる。それにより、リーク電流や短絡などの問題が生じやすくなる。
【００１１】
上記問題を防止するため、パターニング周囲の段差部分には、フォトリソグラフィにより絶縁膜を形成している。特許文献１では、第１電極がパターニング加工された基板上の全面に、フォトレジストを塗布し、フォトレジストを乾燥させた後、加工したいパターンに露光マスクをかけて紫外線を照射し、プリベーク、エッチング、洗浄、ポストベークを経て高精度な絶縁膜をパターニング加工している。
【００１２】
フォトリソグラフィは、半導体やフラットパネルディスプレイでは一般に用いられている高精度な加工技術であるが、大規模かつ高価な製造設備が必要である。更に、フォトレジスト、エッチング液及び洗浄液の消耗部材にかかるコストと廃液処理に大きなランニング経費を必要とする。
また、蒸着マスクを用いた真空蒸着は、基板上に直接パターニングすることができる。しかしながら、基板が大型になると、高精細な蒸着マスクの精度が維持できなくなるため、照明のような大型基板で安価に製造する方法としては不向きである。
【００１３】
特許文献２には、電極の分離と直列接続を行うために、導電性突起形状の接続端子の形成やフォトリソグラフィを用いた絶縁膜および逆テーパによる分離隔壁を形成し、電極成膜時に分離と接続を行う方法が開示されているが、形成工程が複雑であり微細構造が必要であるためにフォトリソグラフィを適用したパターニング加工をせざるを得ない。
特許文献５〜７には、レーザ加工によって複数の発光素子が直列接続された有機ＥＬ素子が開示されている。
【００１４】
有機ＥＬ素子において有機発光層は、通常、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層が積層された有機多層膜とされる。有機発光層の第１電極側には正孔輸送性材料が含まれており、第２電極側には正孔輸送性材料とは反対の性質を有する電子輸送性材料が含まれている。有機ＥＬ素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の真空一貫成膜で製造される。特に、第１電極と正孔注入層の界面、および電子注入層と第２電極の界面は表面状態および環境に非常に敏感であり、該界面の状態は素子特性に非常に大きく影響する。
【００１５】
真空または不活性気体環境において有機発光層／第２電極にレーザを照射すると、有機発光層／第２電極が熱的な蒸発またはアブレーションによる気化により除去される。その際、蒸発または気化された有機発光層／第２電極の微粒子が飛散し、有機発光層の側面に付着する。有機発光層は非常に薄いため、第２電極の微粒子が有機発光層の側面に付着すると、第１電極との間でリーク電流や短絡を発生する要因となる。
【００１６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、リーク電流や短絡を生じにくい照明用に適した有機ＥＬ素子を、高価なフォトリソグラフィを使用することなく、レーザ加工により製造する有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、第１電極と有機発光層と第２電極とから構成される発光素子を複数備え、隣り合う発光素子が、一方の発光素子の第１電極と他方の発光素子の第２電極とが接触することで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、基板上に、分割して第１電極を形成する工程（Ａ）と、該工程（Ａ）の後、少なくとも、前記第１電極の縁部、及び前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極に隣接するよう絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、該工程（Ｂ）の後、前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極上に積層された有機発光層をレーザ加工により除去し、前記有機発光層を複数の有機発光層に分割する第１分割溝を形成する工程（Ｃ）と、該工程（Ｃ）の後、前記第１分割溝を埋め、且つ、前記複数の有機発光層上を覆うよう第２電極を形成する工程（Ｄ）と、該工程（Ｄ）の後、前記絶縁膜の上に積層された有機発光層／第２電極をレーザ加工により除去し、前記有機発光層／第２電極を複数の有機発光層／第２電極に分割する、底面が前記絶縁膜となる第２分割溝を形成する工程（Ｅ）と、を備える有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【００１８】
上記発明によれば、第１分割溝は隣り合う発光素子間を電気的に直列接続するための溝となり、第２分割溝は隣り合う発電素子間を電気的に分離する溝となる。第２分割溝の底面は絶縁膜であるため、工程（Ｅ）で除去された第２電極に含まれる物質がレーザ加工部端面やレーザ加工済み箇所の非常に薄い有機発光層に付着した場合であっても、それによるリーク電流や短絡の発生を防止することができる。
【００１９】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｂ）が、単一ノズルを前記第１電極に対して間隔をあけて配置し、前記単一ノズルから前記第１電極が形成された基板の前記所定部分に向けて前記絶縁材料を断続的に吐出するステップと、前記基板または前記単一ノズルを相対的に移動させて、前記所定部分に連続した絶縁膜を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００２０】
上記発明の一態様によれば、高価な製造設備を必要とせずに絶縁膜を形成することができる。また、素子サイズが変更された場合であっても、瞬時に段取り変えをすることが可能となる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｃ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行うと良い。
そのようにすることで、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、有機発光層の汚染を抑制することができる。
【００２２】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｅ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行うと良い。
そのようにすることで、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、除去された第２電極の微粒子がレーザ加工部の薄い有機発光層断面に付着することを抑制できる。それによって、リーク電流や短絡の発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
上記発明の一態様において、前記第２電極が導電性金属を含み、前記工程（Ｅ）において、前記レーザ加工を真空または不活性気体環境に酸素気体を混合した環境で行うと良い。
酸素を含む環境でレーザ加工することで、レーザ加工により飛散した第２電極の金属微粒子を酸化させ、絶縁体とすることができる。それにより、飛散した第２電極の金属微粒子が有機発光層の側面などに付着した場合であっても、リーク電流や短絡の発生を防止することが可能となる。
【００２４】
上記発明の一態様において、レーザビームの通過経路を筒状部材で囲い、該筒状部材のレーザビーム出口側に吸引経路を接続し、該吸引経路を介して吸引しながらレーザ加工を行うと良い。
レーザビームの出口付近、すなわち、被レーザ照射位置の近傍で吸引することで、レーザ加工により除去された有機発光層や第２電極の微粒子が飛散し、加工部付近に再付着するなどの汚染を低減できる。これによって、リーク電流や短絡の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第２分割溝を、第１電極上に形成した絶縁膜の上にレーザ加工により形成することで、第２電極由来の微粒子がレーザ加工部端面およびレーザ加工済み箇所の薄い有機発光層の側面に付着することを防止できる。それによって、高価なフォトリソグラフィを使用することなく、且つ、リーク電流や短絡の発生を防止できる照明に適した有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法で製造した有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザ加工の構成図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る製造方法で製造した有機ＥＬ素子の概略平面図を示す。本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法で製造した有機ＥＬ素子は、基板１上に第１電極２、有機発光層３、及び第２電極４が順に積層された発光素子を備える。発光素子は基板１上に複数並べて配置されており、隣り合う発光素子同士は、一方の発光素子の第１電極２と他方の発光素子の第２電極４とが接触することで、電気的に直列接続されている。各発光素子の第１電極２の縁部には絶縁膜５が設けられ、隣り合う第１電極２同士を電気的に分離している。絶縁膜５は、有機ＥＬ素子としたときの一の発光素子の第１電極２に、隣に位置する他の発光素子の第２電極４が接触する部分に隣接するよう、第１電極上にも設けられている。第２電極４ａは、第１電極２から電気を引き出すための引き出し電極である。並べて配置された複数の発光素子の最も外側に位置する発光素子の第１電極２を引き出し電極として用いる場合、第２電極４ａは省略されて良い。
【００２８】
基板１は、透光性基板とされる。例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス基板などが用いられる。
第１電極２は、導電性を有する透明な膜とされる。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化膜などを用いることができる。第１電極２の厚さは、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とされる。
有機発光層３は、有機発光材料からなる有機多層膜とされる。例えば、有機多層膜の構成は、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などとされる。有機発光層３の総厚さは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度とされる。
【００２９】
第２電極４は、導電性を有する膜からなる。例えば、第２電極４は、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属膜とされる。第２電極４の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とされる。また、第２電極４の材質はリチウム（Ｌｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）などのアルカリ系金属やその他酸化物との混合もしくは積層であっても良い。
【００３０】
絶縁膜５は、電気的に絶縁な膜とされる。例えば、ポジ型レジスト、ネガ型レジスト、または他の硬化型樹脂などを用いることができる。絶縁膜５の厚さは、第１電極２と第２電極４との間の印加電圧に対する耐圧があれば十分であるが、第１電極２の厚さ以上が望ましく、１００ｎｍ〜１０μｍの範囲が良い。絶縁膜５の幅は、ディスプレイの場合は非常に狭い幅が要求されるが、１００ｍｍ角サイズ以上の有機ＥＬ照明では幅狭は要求されず、精度も要求されないことから、０．０５ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。図２に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する断面図を示す。
（１）図２（ａ）
基板１上に、第１電極２をパターニングする。
【００３２】
（２）図２（ｂ）
第１電極２が形成された基板１の表面を洗浄する。その後、第１電極２が形成された基板１上の所定部分に絶縁材料を塗布し、硬化させる。所定部分は、分割して形成された第１電極同士が向かい合う縁部とその近傍とする。また、所定部分は、有機ＥＬ素子とした時に一の発光素子の第２電極４が他方の隣り合う発光素子の第１電極２に接触する部分に、第１電極の面方向内側で隣接する位置とされる。
【００３３】
絶縁材料は、非接触方式にて塗布する。非接触方式で絶縁膜５を塗布する方法としては、ドット吐出型のディスペンサーが最適である。ドット吐出型のディスペンサーとしては、例えば、アシムテック社製のＪＥＴ ＭＡＳＴＥＲ（登録商標）２などを用いることができる。絶縁材料の塗布は、１つの発光素子に対して単一のノズル６を用いて行う。ノズル６の吐出口の大きさなどは、使用する絶縁材料の種類や、対象とする発光素子の大きさに応じて適宜設定される。
【００３４】
ドット吐出型のディスペンサーを用いる場合、まず、単一ノズル６の先端を第１電極２が形成された基板１上に向け、先端が第１電極２と接触しないよう間隔をあけて単一ノズル６を配置する。例えば、第１電極２の縁部（パターニング段差部分）に対し、第１電極２の表面から０．１〜１．０ｍｍの間隔をあけて単一ノズル６を配置すると良い。
次に、単一ノズル６から第１電極２が形成された基板１上の所定部分に向けて絶縁材料を断続的に吐出する。また、絶縁材料を吐出しながら、基板１または単一ノズル６を相対的に移動させて、所定部分に連続した線形の絶縁膜５を形成する。絶縁材料の吐出量や、基板１または単一ノズル６の移動速度などは、塗布対象表面の濡れ性、絶縁材料の種類及び粘度を考慮し、絶縁膜５が所望の厚さ及び幅となるよう適宜設定される。
【００３５】
例えば、吐出量５ｎＬ、吐出粒直径約０．２ｍｍ、吐出繰返し速度を２００ｄｏｔ／ｓｅｃ、移動速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとした条件では、吐出粒子は０．５ｍｍ間隔で基板上に塗布される。塗布された絶縁材料は基材に着弾後、厚さ５μｍ、幅２．０ｍｍの絶縁膜５となる。この幅は、１００ｍｍ角以上の照明用有機ＥＬ素子では十分許容可能であるが、吐出量と間隔を変えることにより幅を変えることは容易である。
【００３６】
塗布した絶縁材料の硬化方法は、使用する絶縁材料に応じて適宜選択する。絶縁材料は有機材料が好ましく、絶縁材料としてポジ型レジストを用いた場合、塗布後に加熱する（ポストベーク）のみで硬化することができる。絶縁材料は所定部分にのみ塗布されているため、従来のフォトリソグラフィによる絶縁膜の形成で必要であったプリベーク、露光、及び現像の工程が不要となる。そのため、従来絶縁膜の形成に用いられていたフォトリソグラフィ技術と比較して、絶縁材料の使用量を低減することができる上、従来のベーク炉を使用するのみで新たな設備は必要としない。
【００３７】
（３）図２（ｃ）：有機発光層形成工程
上記で絶縁膜５まで形成した基板１を真空蒸着装置内に搬入する。実際の真空蒸着室内では、基板の製膜面は下向きになるが、説明を理解しやすくするために上向きの記載とする。
基板１上に、開口部を有する有機用蒸着マスク７を配置し、有機材料を積層蒸着して有機発光層３を形成する。例えば、第１電極としてＩＴＯが１２０ｎｍ形成された基板１に、有機発光層３として正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層を１２０ｎｍ積層蒸着する。有機材料の他の蒸着条件は、任意とする。
【００３８】
（４）図２（ｄ）：第１分割溝形成工程
第２電極４を形成した後、第１電極２上に積層された有機発光層３にレーザビーム９を照射して、有機発光層３の一部を除去し第１分割溝８を形成する。レーザ加工条件は、有機発光層３の材質や厚さなどに応じて適宜設定される。例えば、レーザはフェムト秒レーザを用い、波長８１０ｎｍ、パルス幅１５０ｆｓ、レーザ出力１００ｍＪ／ｃｍ２、繰返し周波数２００ｋＨｚ、レーザビーム径２０μｍの条件で加工する。第１分割溝８は、上記第１電極２上に設けられた絶縁膜５と上記縁部との間に、絶縁膜５と隣接するよう形成すると良い。
【００３９】
（５）図２（ｅ）：第２電極形成工程
第１分割溝８を形成した後、基板１を別の真空蒸着装置に搬入する。基板１上（有機発光層３が形成されている側）に、開口部を有する第２電極用蒸着マスク１０を配置し、導電性材料を積層蒸着して第２電極４を形成する。第２電極用蒸着マスク１０は、開口部が先に形成された第１電極２と有機発光層３に重なるように配置する。また、第２電極４は、第１分割溝８を埋めるよう形成する。例えば、上部第２電極４としてアルミニウムを１００ｎｍ蒸着する。導電性材料の他の蒸着条件は、任意とする。
【００４０】
（６）図２（ｆ）：第２分割溝形成工程
第２電極４を形成した後、第１電極２／絶縁膜５上に積層された有機発光層３／第２電極４ｃに第２電極４側からレーザビーム９を照射し、有機発光層３／第２電極４の一部をレーザ加工により除去し第２分割溝１１を形成する。レーザ加工条件は、有機発光層３、第２電極４の材質や厚さなどに応じて適宜設定される。例えば、レーザは前記同様にフェムト秒レーザを用い、波長１０４５ｎｍ、パルス幅５００ｆｓ、レーザ出力２００ｍＪ／ｃｍ２、繰返し周波数２００ｋＨｚ、レーザビーム径２０μｍの条件で加工する。第２分割溝形成工程の後、適宜封止部材を形成する（不図示）。
【００４１】
なお、本実施形態において第２電極４を真空蒸着により製膜したが、これに限定されず、スパッタリング法によって製膜しても良い。
【００４２】
次にレーザ加工方法について説明する。
第１分割溝８及び第２分割溝１１を形成するためのレーザ加工は、真空または不活性気体環境で実施されると良い。例えば、レーザ加工は、内部を真空または不活性気体環境とできる容器内で実施されると良い。本実施形態では、不活性気体環境とできる容器でレーザ加工を行う。図３に、本実施形態に係るレーザ加工の構成図を示す。
【００４３】
容器２０は、ガス導入口２１、レーザビーム導入窓２２及び駆動ステージ（不図示）を備えている。駆動ステージは、被加工対象物２３を保持することができ、且つ、水平方向（矢印Ｘ及び矢印Ｙ方向）に移動することもできる。
容器２０は、レーザビーム導入窓２２の容器内側に、レーザビーム経路を囲う筒状部材２４を備えていることが好ましい。筒状部材２４は、レーザビーム９の出口側付近に筒状部材２４の内部と連通した吸引経路２５が接続されている。吸引経路２５の他端部は容器２０外に配置されている。
【００４４】
レーザ加工が施される被加工対象物２３を、容器２０内に搬入し、被加工面をレーザビーム導入窓２２に向けて駆動ステージに載せ、保持させる。その後、ガス導入口２１から容器２０内に水分濃度の低い高純度の不活性気体を導入し、容器２０内を不活性気体で満たす。不活性気体は、窒素ガスやアルゴンガスが適している。不活性気体の純度は９９．９９％以上が望ましく、不活性気体の水分残留濃度は１ｐｐｍ以下が望ましい。
【００４５】
次に、吸引経路２５を介して吸引し、筒状部材２４のレーザビームの出口付近の気体を容器２０外へと排出する。吸引する際には、ガス導入口２１から高純度の不活性気体を導入して容器２０内の圧力を一定に保持する。レーザビーム導入窓２２を介して被加工対象物２３にレーザビーム９を照射する。駆動ステージを適宜水平移動させ、所定部分に分割溝を形成する。
【００４６】
有機発光層３や第２電極４にレーザを照射すると、それらに含まれる物質が熱による蒸発と、アブレーションによる分解により気化し、拡散消失する。
本実施形態によれば、容器２０内を排気しながら、容器２０に不活性気体を導入することで、容器２０内を一定圧力に保持しつつ、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、除去された物質による有機発光層３の汚染を抑制することができる。それによって、発光特性を安定化することが可能となる。
【００４７】
また、第２分離溝１１を形成する工程におけるレーザ加工では、不活性気体に酸素を混合して容器２０内に導入しても良い。酸素濃度は、０．１体積％以上２０体積％以下（大気中の酸素分圧以下）が望ましい。
レーザ加工により除去された物質は、完全な気体でないものを含む場合がある。そのため、完全な気体でなく蒸発した物質は、レーザ照射された加工部近傍に飛散し、再付着する可能性がある。これは、一般にデブリとも呼ばれ、加工周辺部の汚染の原因となる。不活性気体に酸素を混合させて容器内に導入すると、完全な気体でない物質に含まれる第２電極由来の金属微粒子が酸化し、絶縁体とすることができる。これによって、レーザ加工によって飛散した物質が、レーザ加工端面や加工済み箇所へ再付着した場合であっても、リーク電流の発生防止することができる。上記酸素を混合する方法は、特に、第２電極としてアルミニウムを用いた場合に有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 基板
２ 第１電極
３ 有機発光層
４ 第２電極
４ａ 第２電極（引き出し用電極）
５ 絶縁膜
６ ノズル
７ 有機用蒸着マスク
８ 第１分割溝
９ レーザビーム
１０ 第２電極用蒸着マスク
１１ 第２分割溝
２０ 容器
２１ ガス導入口
２２ レーザビーム導入窓
２３ 被加工対象物
２４ 筒状部材
２５ 吸引経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明に適した大面積の有機ＥＬ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することにより、第１電極と第２電極とに挟まれた有機発光層が発光するものである。有機発光素子として、既に、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子が、液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイに用いられている。フラットパネルディスプレイは、画素数多いことから一つの画素が微細である。有機ＥＬ素子を用いたディスプレイも同様に画素が微細であり、微細な蒸着マスクを利用して有機ＥＬ素子をパターニングしている。また、近年、有機ＥＬ素子は、固体照明に用いられようとしている。
【０００３】
固体照明は、ディスプレイよりも高輝度が要求される製品である。例えば、ディスプレイで要求される輝度が１，０００ｃｄ／ｍ２程度であるのに対し、固体照明では３，０００〜５，０００ｃｄ／ｍ２程度の輝度が要求される。そのため、単位面積当たりの大きな電流値を各電極に流す必要がある。
有機ＥＬ素子を用いたディスプレイにおいて、一つの発光素子の大きさは１ｍｍ角未満である。一方、有機ＥＬ素子を用いた固体照明では、ディスプレイよりも大きな光束が必要とされるため、一つの発光素子は１００ｍｍ角以上の大きさが要求される。
【０００４】
有機ＥＬ素子では、光を取り出すために第１電極及び第２電極のいずれかに透明導電膜が必要となる。一般に、第１電極が透明導電膜とされる。透明導電膜の材料としては酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などが用いられる。ＩＴＯは透明導電膜の材料の中で最も体積抵抗率が小さいとされるが、金属に比べるとＩＴＯの体積抵抗率は著しく高い。
【０００５】
透明導電膜を備えた有機ＥＬ素子を単一大面積に形成して大電流を流すと、素子周辺部が明るくなり、中央部が暗くなる現象（輝度ムラ）が生じる。これは、透明導電膜の抵抗値が高いことと、大電流により電圧降下が生じることに起因する。
電圧降下を小さくして明るさを均一に改善するためには、透明導電膜の膜厚を１００〜５００ｎｍ程度に厚くしてシート抵抗値を下げると良い。そうすることで、輝度ムラを抑制することができる。
【０００６】
しかしながら、透明導電膜の材料は高価であり、透明導電膜を厚くすると材料コストが高くなる問題が発生する。そのため、大きな素子パネルの内部で発光素子を小さな発光素子に分割し、分割した素子を直列に接続することにより、各電極に流れる電流を小さくする方法が検討されている（特許文献１〜７参照）。そうすることで、パネル全体の電圧を高くできるため、透明導電膜の抵抗を低減し、電圧降下を低減することができる。よって、大きな発光パネルであっても、内部の輝度の分布を低減することが可能となる。特許文献１〜７には、フォトリソグラフィを用いたパターニング加工により複数の発光素子を形成する方法やレーザ加工により発光素子の各層に分離溝を形成して複数の発光素子を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２９４０４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７３２６号公報
【特許文献３】特表２０１０−５１０６２６号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１０５０号公報
【特許文献５】特開平５−３０７６号公報
【特許文献６】特開平８−２２２３７１号公報
【特許文献７】特開２００７−１５７６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に、フォトリソグラフィにより発光素子を形成した有機ＥＬ素子が開示されている。図４は、特許文献１に記載の有機ＥＬ素子の構成を示す概略断面図である。図４において、基板１上に第１電極２／有機発光層３／第２電極４から構成された発光素子が並べて配置され、隣り合う発光素子の各第１電極２は絶縁膜５により電気的に分離されている。また、隣り合う発光素子は、一方の発光素子の第１電極２を他方の発光素子の第２電極４に接触させることで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を形成している。
【０００９】
特許文献１では、第１電極を、フォトリソグラフィによるパターニング加工などによって基板上に形成する。基板上に形成された第１電極の上には、開口部を有する蒸着マスクを用いて真空蒸着により有機発光層を形成する。有機発光層の上には、別の開口部を有する蒸着マスクを用いて真空蒸着により第２電極を形成する。
【００１０】
パターニング加工により形成された第１電極は、端部が急峻な断面となるため、基板との間に段差が生じる。このパターニング周囲の段差部分に有機発光層を積層すると、段差部分に重なる有機発光層が薄膜化され、欠陥が発生しやすくなる。それにより、リーク電流や短絡などの問題が生じやすくなる。
【００１１】
上記問題を防止するため、パターニング周囲の段差部分には、フォトリソグラフィにより絶縁膜を形成している。特許文献１では、第１電極がパターニング加工された基板上の全面に、フォトレジストを塗布し、フォトレジストを乾燥させた後、加工したいパターンに露光マスクをかけて紫外線を照射し、プリベーク、エッチング、洗浄、ポストベークを経て高精度な絶縁膜をパターニング加工している。
【００１２】
フォトリソグラフィは、半導体やフラットパネルディスプレイでは一般に用いられている高精度な加工技術であるが、大規模かつ高価な製造設備が必要である。更に、フォトレジスト、エッチング液及び洗浄液の消耗部材にかかるコストと廃液処理に大きなランニング経費を必要とする。
また、蒸着マスクを用いた真空蒸着は、基板上に直接パターニングすることができる。しかしながら、基板が大型になると、高精細な蒸着マスクの精度が維持できなくなるため、照明のような大型基板で安価に製造する方法としては不向きである。
【００１３】
特許文献２には、電極の分離と直列接続を行うために、導電性突起形状の接続端子の形成やフォトリソグラフィを用いた絶縁膜および逆テーパによる分離隔壁を形成し、電極成膜時に分離と接続を行う方法が開示されているが、形成工程が複雑であり微細構造が必要であるためにフォトリソグラフィを適用したパターニング加工をせざるを得ない。
特許文献５〜７には、レーザ加工によって複数の発光素子が直列接続された有機ＥＬ素子が開示されている。
【００１４】
有機ＥＬ素子において有機発光層は、通常、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層が積層された有機多層膜とされる。有機発光層の第１電極側には正孔輸送性材料が含まれており、第２電極側には正孔輸送性材料とは反対の性質を有する電子輸送性材料が含まれている。有機ＥＬ素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の真空一貫成膜で製造される。特に、第１電極と正孔注入層の界面、および電子注入層と第２電極の界面は表面状態および環境に非常に敏感であり、該界面の状態は素子特性に非常に大きく影響する。
【００１５】
真空または不活性気体環境において有機発光層／第２電極にレーザを照射すると、有機発光層／第２電極が熱的な蒸発またはアブレーションによる気化により除去される。その際、蒸発または気化された有機発光層／第２電極の微粒子が飛散し、有機発光層の側面に付着する。有機発光層は非常に薄いため、第２電極の微粒子が有機発光層の側面に付着すると、第１電極との間でリーク電流や短絡を発生する要因となる。
【００１６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、リーク電流や短絡を生じにくい照明用に適した有機ＥＬ素子を、高価なフォトリソグラフィを使用することなく、レーザ加工により製造する有機ＥＬ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明は、基板上に、第１電極と有機発光層と第２電極とから構成される発光素子を複数備え、隣り合う発光素子が、一方の発光素子の第１電極と他方の発光素子の第２電極とが接触することで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、基板上に、分割して第１電極を形成する工程（Ａ）と、該工程（Ａ）の後、少なくとも、前記第１電極の縁部、及び前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極に隣接するよう絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、該工程（Ｂ）の後、前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極上に積層された有機発光層をレーザ加工により除去し、前記有機発光層を複数の有機発光層に分割する第１分割溝を形成する工程（Ｃ）と、該工程（Ｃ）の後、前記第１分割溝を埋め、且つ、前記複数の有機発光層上を覆うよう第２電極を形成する工程（Ｄ）と、該工程（Ｄ）の後、前記絶縁膜の上に積層された有機発光層／第２電極をレーザ加工により除去し、前記有機発光層／第２電極を複数の有機発光層／第２電極に分割する、底面が前記絶縁膜となる第２分割溝を形成する工程（Ｅ）と、を備える有機ＥＬ素子の製造方法を提供する。
【００１８】
上記発明によれば、第１分割溝は隣り合う発光素子間を電気的に直列接続するための溝となり、第２分割溝は隣り合う発電素子間を電気的に分離する溝となる。第２分割溝の底面は絶縁膜であるため、工程（Ｅ）で除去された第２電極に含まれる物質がレーザ加工部端面やレーザ加工済み箇所の非常に薄い有機発光層に付着した場合であっても、それによるリーク電流や短絡の発生を防止することができる。
【００１９】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｂ）が、単一ノズルを前記第１電極に対して間隔をあけて配置し、前記単一ノズルから前記第１電極が形成された基板の前記所定部分に向けて前記絶縁材料を断続的に吐出するステップと、前記基板または前記単一ノズルを相対的に移動させて、前記所定部分に連続した絶縁膜を形成するステップと、を含むことが好ましい。
【００２０】
上記発明の一態様によれば、高価な製造設備を必要とせずに絶縁膜を形成することができる。また、素子サイズが変更された場合であっても、瞬時に段取り変えをすることが可能となる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｃ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行うと良い。
そのようにすることで、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、有機発光層の汚染を抑制することができる。
【００２２】
上記発明の一態様において、前記工程（Ｅ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行うと良い。
そのようにすることで、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、除去された第２電極の微粒子がレーザ加工部の薄い有機発光層断面に付着することを抑制できる。それによって、リーク電流や短絡の発生を抑制することが可能となる。
【００２３】
上記発明の一態様において、前記第２電極が導電性金属を含み、前記工程（Ｅ）において、前記レーザ加工を真空または不活性気体環境に酸素気体を混合した環境で行うと良い。
酸素を含む環境でレーザ加工することで、レーザ加工により飛散した第２電極の金属微粒子を酸化させ、絶縁体とすることができる。それにより、飛散した第２電極の金属微粒子が有機発光層の側面などに付着した場合であっても、リーク電流や短絡の発生を防止することが可能となる。
【００２４】
上記発明の一態様において、レーザビームの通過経路を筒状部材で囲い、該筒状部材のレーザビーム出口側に吸引経路を接続し、該吸引経路を介して吸引しながらレーザ加工を行うと良い。
レーザビームの出口付近、すなわち、被レーザ照射位置の近傍で吸引することで、レーザ加工により除去された有機発光層や第２電極の微粒子が飛散し、加工部付近に再付着するなどの汚染を低減できる。これによって、リーク電流や短絡の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、第２分割溝を、第１電極上に形成した絶縁膜の上にレーザ加工により形成することで、第２電極由来の微粒子がレーザ加工部端面およびレーザ加工済み箇所の薄い有機発光層の側面に付着することを防止できる。それによって、高価なフォトリソグラフィを使用することなく、且つ、リーク電流や短絡の発生を防止できる照明に適した有機ＥＬ素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法で製造した有機ＥＬ素子の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザ加工の構成図である。
【図４】従来の有機ＥＬ素子の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る製造方法で製造した有機ＥＬ素子の概略平面図を示す。本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法で製造した有機ＥＬ素子は、基板１上に第１電極２、有機発光層３、及び第２電極４が順に積層された発光素子を備える。発光素子は基板１上に複数並べて配置されており、隣り合う発光素子同士は、一方の発光素子の第１電極２と他方の発光素子の第２電極４とが接触することで、電気的に直列接続されている。各発光素子の第１電極２の縁部には絶縁膜５が設けられ、隣り合う第１電極２同士を電気的に分離している。絶縁膜５は、有機ＥＬ素子としたときの一の発光素子の第１電極２に、隣に位置する他の発光素子の第２電極４が接触する部分に隣接するよう、第１電極上にも設けられている。第２電極４ａは、第１電極２から電気を引き出すための引き出し電極である。並べて配置された複数の発光素子の最も外側に位置する発光素子の第１電極２を引き出し電極として用いる場合、第２電極４ａは省略されて良い。
【００２８】
基板１は、透光性基板とされる。例えば、３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのガラス基板などが用いられる。
第１電極２は、導電性を有する透明な膜とされる。例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化膜などを用いることができる。第１電極２の厚さは、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とされる。
有機発光層３は、有機発光材料からなる有機多層膜とされる。例えば、有機多層膜の構成は、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層などとされる。有機発光層３の総厚さは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ程度とされる。
【００２９】
第２電極４は、導電性を有する膜からなる。例えば、第２電極４は、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの金属膜とされる。第２電極４の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とされる。また、第２電極４の材質はリチウム（Ｌｉ）やマグネシウム（Ｍｇ）などのアルカリ系金属やその他酸化物との混合もしくは積層であっても良い。
【００３０】
絶縁膜５は、電気的に絶縁な膜とされる。例えば、ポジ型レジスト、ネガ型レジスト、または他の硬化型樹脂などを用いることができる。絶縁膜５の厚さは、第１電極２と第２電極４との間の印加電圧に対する耐圧があれば十分であるが、第１電極２の厚さ以上が望ましく、１００ｎｍ〜１０μｍの範囲が良い。絶縁膜５の幅は、ディスプレイの場合は非常に狭い幅が要求されるが、１００ｍｍ角サイズ以上の有機ＥＬ照明では幅狭は要求されず、精度も要求されないことから、０．０５ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。
【００３１】
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法を説明する。図２に、本実施形態に係る有機ＥＬ素子の製造方法の一例を説明する断面図を示す。
（１）図２（ａ）
基板１上に、第１電極２をパターニングする。
【００３２】
（２）図２（ｂ）
第１電極２が形成された基板１の表面を洗浄する。その後、第１電極２が形成された基板１上の所定部分に絶縁材料を塗布し、硬化させる。所定部分は、分割して形成された第１電極同士が向かい合う縁部とその近傍とする。また、所定部分は、有機ＥＬ素子とした時に一の発光素子の第２電極４が他方の隣り合う発光素子の第１電極２に接触する部分に、第１電極の面方向内側で隣接する位置とされる。
【００３３】
絶縁材料は、非接触方式にて塗布する。非接触方式で絶縁膜５を塗布する方法としては、ドット吐出型のディスペンサーが最適である。ドット吐出型のディスペンサーとしては、例えば、アシムテック社製のＪＥＴ ＭＡＳＴＥＲ（登録商標）２などを用いることができる。絶縁材料の塗布は、１つの発光素子に対して単一のノズル６を用いて行う。ノズル６の吐出口の大きさなどは、使用する絶縁材料の種類や、対象とする発光素子の大きさに応じて適宜設定される。
【００３４】
ドット吐出型のディスペンサーを用いる場合、まず、単一ノズル６の先端を第１電極２が形成された基板１上に向け、先端が第１電極２と接触しないよう間隔をあけて単一ノズル６を配置する。例えば、第１電極２の縁部（パターニング段差部分）に対し、第１電極２の表面から０．１〜１．０ｍｍの間隔をあけて単一ノズル６を配置すると良い。
次に、単一ノズル６から第１電極２が形成された基板１上の所定部分に向けて絶縁材料を断続的に吐出する。また、絶縁材料を吐出しながら、基板１または単一ノズル６を相対的に移動させて、所定部分に連続した線形の絶縁膜５を形成する。絶縁材料の吐出量や、基板１または単一ノズル６の移動速度などは、塗布対象表面の濡れ性、絶縁材料の種類及び粘度を考慮し、絶縁膜５が所望の厚さ及び幅となるよう適宜設定される。
【００３５】
例えば、吐出量５ｎＬ、吐出粒直径約０．２ｍｍ、吐出繰返し速度を２００ｄｏｔ／ｓｅｃ、移動速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとした条件では、吐出粒子は０．５ｍｍ間隔で基板上に塗布される。塗布された絶縁材料は基材に着弾後、厚さ５μｍ、幅２．０ｍｍの絶縁膜５となる。この幅は、１００ｍｍ角以上の照明用有機ＥＬ素子では十分許容可能であるが、吐出量と間隔を変えることにより幅を変えることは容易である。
【００３６】
塗布した絶縁材料の硬化方法は、使用する絶縁材料に応じて適宜選択する。絶縁材料は有機材料が好ましく、絶縁材料としてポジ型レジストを用いた場合、塗布後に加熱する（ポストベーク）のみで硬化することができる。絶縁材料は所定部分にのみ塗布されているため、従来のフォトリソグラフィによる絶縁膜の形成で必要であったプリベーク、露光、及び現像の工程が不要となる。そのため、従来絶縁膜の形成に用いられていたフォトリソグラフィ技術と比較して、絶縁材料の使用量を低減することができる上、従来のベーク炉を使用するのみで新たな設備は必要としない。
【００３７】
（３）図２（ｃ）：有機発光層形成工程
上記で絶縁膜５まで形成した基板１を真空蒸着装置内に搬入する。実際の真空蒸着室内では、基板の製膜面は下向きになるが、説明を理解しやすくするために上向きの記載とする。
基板１上に、開口部を有する有機用蒸着マスク７を配置し、有機材料を積層蒸着して有機発光層３を形成する。例えば、第１電極としてＩＴＯが１２０ｎｍ形成された基板１に、有機発光層３として正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層を１２０ｎｍ積層蒸着する。有機材料の他の蒸着条件は、任意とする。
【００３８】
（４）図２（ｄ）：第１分割溝形成工程
第２電極４を形成した後、第１電極２上に積層された有機発光層３にレーザビーム９を照射して、有機発光層３の一部を除去し第１分割溝８を形成する。レーザ加工条件は、有機発光層３の材質や厚さなどに応じて適宜設定される。例えば、レーザはフェムト秒レーザを用い、波長８１０ｎｍ、パルス幅１５０ｆｓ、レーザ出力１００ｍＪ／ｃｍ２、繰返し周波数２００ｋＨｚ、レーザビーム径２０μｍの条件で加工する。第１分割溝８は、上記第１電極２上に設けられた絶縁膜５と上記縁部との間に、絶縁膜５と隣接するよう形成すると良い。
【００３９】
（５）図２（ｅ）：第２電極形成工程
第１分割溝８を形成した後、基板１を別の真空蒸着装置に搬入する。基板１上（有機発光層３が形成されている側）に、開口部を有する第２電極用蒸着マスク１０を配置し、導電性材料を積層蒸着して第２電極４を形成する。第２電極用蒸着マスク１０は、開口部が先に形成された第１電極２と有機発光層３に重なるように配置する。また、第２電極４は、第１分割溝８を埋めるよう形成する。例えば、上部第２電極４としてアルミニウムを１００ｎｍ蒸着する。導電性材料の他の蒸着条件は、任意とする。
【００４０】
（６）図２（ｆ）：第２分割溝形成工程
第２電極４を形成した後、第１電極２／絶縁膜５上に積層された有機発光層３／第２電極４ｃに第２電極４側からレーザビーム９を照射し、有機発光層３／第２電極４の一部をレーザ加工により除去し第２分割溝１１を形成する。レーザ加工条件は、有機発光層３、第２電極４の材質や厚さなどに応じて適宜設定される。例えば、レーザは前記同様にフェムト秒レーザを用い、波長１０４５ｎｍ、パルス幅５００ｆｓ、レーザ出力２００ｍＪ／ｃｍ２、繰返し周波数２００ｋＨｚ、レーザビーム径２０μｍの条件で加工する。第２分割溝形成工程の後、適宜封止部材を形成する（不図示）。
【００４１】
なお、本実施形態において第２電極４を真空蒸着により製膜したが、これに限定されず、スパッタリング法によって製膜しても良い。
【００４２】
次にレーザ加工方法について説明する。
第１分割溝８及び第２分割溝１１を形成するためのレーザ加工は、真空または不活性気体環境で実施されると良い。例えば、レーザ加工は、内部を真空または不活性気体環境とできる容器内で実施されると良い。本実施形態では、不活性気体環境とできる容器でレーザ加工を行う。図３に、本実施形態に係るレーザ加工の構成図を示す。
【００４３】
容器２０は、ガス導入口２１、レーザビーム導入窓２２及び駆動ステージ（不図示）を備えている。駆動ステージは、被加工対象物２３を保持することができ、且つ、水平方向（矢印Ｘ及び矢印Ｙ方向）に移動することもできる。
容器２０は、レーザビーム導入窓２２の容器内側に、レーザビーム経路を囲う筒状部材２４を備えていることが好ましい。筒状部材２４は、レーザビーム９の出口側付近に筒状部材２４の内部と連通した吸引経路２５が接続されている。吸引経路２５の他端部は容器２０外に配置されている。
【００４４】
レーザ加工が施される被加工対象物２３を、容器２０内に搬入し、被加工面をレーザビーム導入窓２２に向けて駆動ステージに載せ、保持させる。その後、ガス導入口２１から容器２０内に水分濃度の低い高純度の不活性気体を導入し、容器２０内を不活性気体で満たす。不活性気体は、窒素ガスやアルゴンガスが適している。不活性気体の純度は９９．９９％以上が望ましく、不活性気体の水分残留濃度は１ｐｐｍ以下が望ましい。
【００４５】
次に、吸引経路２５を介して吸引し、筒状部材２４のレーザビームの出口付近の気体を容器２０外へと排出する。吸引する際には、ガス導入口２１から高純度の不活性気体を導入して容器２０内の圧力を一定に保持する。レーザビーム導入窓２２を介して被加工対象物２３にレーザビーム９を照射する。駆動ステージを適宜水平移動させ、所定部分に分割溝を形成する。
【００４６】
有機発光層３や第２電極４にレーザを照射すると、それらに含まれる物質が熱による蒸発と、アブレーションによる分解により気化し、拡散消失する。
本実施形態によれば、容器２０内を排気しながら、容器２０に不活性気体を導入することで、容器２０内を一定圧力に保持しつつ、レーザ加工により除去された物質が容器外へ排出されるため、除去された物質による有機発光層３の汚染を抑制することができる。それによって、発光特性を安定化することが可能となる。
【００４７】
また、第２分離溝１１を形成する工程におけるレーザ加工では、不活性気体に酸素を混合して容器２０内に導入しても良い。酸素濃度は、０．１体積％以上２０体積％以下（大気中の酸素分圧以下）が望ましい。
レーザ加工により除去された物質は、完全な気体でないものを含む場合がある。そのため、完全な気体でなく蒸発した物質は、レーザ照射された加工部近傍に飛散し、再付着する可能性がある。これは、一般にデブリとも呼ばれ、加工周辺部の汚染の原因となる。不活性気体に酸素を混合させて容器内に導入すると、完全な気体でない物質に含まれる第２電極由来の金属微粒子が酸化し、絶縁体とすることができる。これによって、レーザ加工によって飛散した物質が、レーザ加工端面や加工済み箇所へ再付着した場合であっても、リーク電流の発生防止することができる。上記酸素を混合する方法は、特に、第２電極としてアルミニウムを用いた場合に有効である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 基板
２ 第１電極
３ 有機発光層
４ 第２電極
４ａ 第２電極（引き出し用電極）
５ 絶縁膜
６ ノズル
７ 有機用蒸着マスク
８ 第１分割溝
９ レーザビーム
１０ 第２電極用蒸着マスク
１１ 第２分割溝
２０ 容器
２１ ガス導入口
２２ レーザビーム導入窓
２３ 被加工対象物
２４ 筒状部材
２５ 吸引経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極と有機発光層と第２電極とから構成される発光素子を複数備え、
隣り合う発光素子が、一方の発光素子の第１電極と他方の発光素子の第２電極とが接触することで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、
基板上に、分割して第１電極を形成する工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）の後、少なくとも、前記第１電極の縁部、及び前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極に隣接するよう絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、
該工程（Ｂ）の後、前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極上に積層された有機発光層をレーザ加工により除去し、前記有機発光層を複数の有機発光層に分割する第１分割溝を形成する工程（Ｃ）と、
該工程（Ｃ）の後、前記第１分割溝を埋め、且つ、前記複数の有機発光層上を覆うよう第２電極を形成する工程（Ｄ）と、
該工程（Ｄ）の後、前記絶縁膜の上に積層された有機発光層／第２電極をレーザ加工により除去し、前記有機発光層／第２電極を複数の有機発光層／第２電極に分割する、底面が前記絶縁膜となる第２分割溝を形成する工程（Ｅ）と、
を備える有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ｂ）が、
単一ノズルを前記第１電極に対して間隔をあけて配置し、前記単一ノズルから前記第１電極が形成された基板の前記所定部分に向けて前記絶縁材料を断続的に吐出するステップと、
前記基板または前記単一ノズルを相対的に移動させて、前記所定部分に連続した絶縁膜を形成するステップと、
を含む請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行う請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｅ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行う請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２電極が導電性金属を含み、
前記工程（Ｅ）において、前記レーザ加工を真空または不活性気体環境に酸素気体を混合した環境で行う請求項４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
レーザビームの通過経路を筒状部材で囲い、該筒状部材のレーザビーム出口側に吸引経路を接続し、該吸引経路を介して吸引しながらレーザ加工を行う請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項１】
基板上に、第１電極と有機発光層と第２電極とから構成される発光素子を複数備え、
隣り合う発光素子が、一方の発光素子の第１電極と他方の発光素子の第２電極とが接触することで電気的に直列接続された有機ＥＬ素子を製造する方法であって、
基板上に、分割して第１電極を形成する工程（Ａ）と、
該工程（Ａ）の後、少なくとも、前記第１電極の縁部、及び前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極に隣接するよう絶縁膜を形成する工程（Ｂ）と、
該工程（Ｂ）の後、前記隣り合う発光素子の第２電極に接触する部分に対応する第１電極上に積層された有機発光層をレーザ加工により除去し、前記有機発光層を複数の有機発光層に分割する第１分割溝を形成する工程（Ｃ）と、
該工程（Ｃ）の後、前記第１分割溝を埋め、且つ、前記複数の有機発光層上を覆うよう第２電極を形成する工程（Ｄ）と、
該工程（Ｄ）の後、前記絶縁膜の上に積層された有機発光層／第２電極をレーザ加工により除去し、前記有機発光層／第２電極を複数の有機発光層／第２電極に分割する、底面が前記絶縁膜となる第２分割溝を形成する工程（Ｅ）と、
を備える有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】
前記工程（Ｂ）が、
単一ノズルを前記第１電極に対して間隔をあけて配置し、前記単一ノズルから前記第１電極が形成された基板の前記所定部分に向けて前記絶縁材料を断続的に吐出するステップと、
前記基板または前記単一ノズルを相対的に移動させて、前記所定部分に連続した絶縁膜を形成するステップと、
を含む請求項１に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】
前記工程（Ｃ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行う請求項１または請求項２に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】
前記工程（Ｅ）を、内部が真空または不活性気体環境となる容器内で、容器内を排気しながら行う請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２電極が導電性金属を含み、
前記工程（Ｅ）において、前記レーザ加工を真空または不活性気体環境に酸素気体を混合した環境で行う請求項４に記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】
レーザビームの通過経路を筒状部材で囲い、該筒状部材のレーザビーム出口側に吸引経路を接続し、該吸引経路を介して吸引しながらレーザ加工を行う請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の有機ＥＬ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４６６０８（Ｐ２０１２−１４６６０８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０２８（Ｐ２０１１−６０２８）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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