JP3479761B2 - 透明薄膜除去装置、透明薄膜除去方法および薄膜エレクトロルミネッセント素子 - Google Patents
透明薄膜除去装置、透明薄膜除去方法および薄膜エレクトロルミネッセント素子Info
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Description
透明薄膜除去方法および薄膜エレクトロルミネッセント
素子にかかるもので、とくにレーザー光を用いて薄膜エ
レクトロルミネッセント(EL)素子などの透明薄膜を
加工処理する透明薄膜除去装置および透明薄膜除去方
法、さらにその薄膜エレクトロルミネッセント素子に関
するものである。
素子1について図3および図4にもとづき概説する。図
3は、薄膜エレクトロルミネッセント素子1の断面斜視
図であって、薄膜エレクトロルミネッセント素子1は、
透明なガラス基板2と、多数の細片として並列した透明
電極3と、第1の絶縁層4と、発光層5と、第2の絶縁
層6と、透明電極3に交差するように多数の細片として
並列した背面電極7と、防湿保護層8と、を有する。透
明電極3と背面電極7との間に発光用電源9から電圧を
印加することにより、発光層5が所定波長の光を発光
し、ガラス基板2側から見る平面ディスプレイとして応
用することができる。
2O3:Sn、インジウムスズ酸化物)が一般的である
が、このほか、SnO2:Sb膜、Cd2SnO4膜、Z
nO膜などがある。背面電極の材料としては、アルミニ
ウムが一般的である。
料としては、Y2O3、Ta2O5、Si3N4、Al2O3、
Sm2O3、PbTiO3などがある。
S、SrSなどがあり、発光中心には遷移金属イオン
(主としてMn2+)や希土類イオンが用いられ、それぞ
れ固有のスペクトルを持つ発光が得られる。一般的に
は、ZnS:Mn黄橙色EL、ZnS:Ln(希土類)
カラーEL、アルカリ土類系カラーELなどがある。
6の厚さは、0.3〜0.5μmであり、発光層5の厚
さは、0.5〜1.0μmである。
する方法(透明薄膜除去方法)を説明する要部断面図で
あって、このコンタクト用の穴にアルミニウム材料など
を蒸着して透明電極3と背面電極7とを導通させる。図
中の上方を上層部分として以下説明する。薄膜エレクト
ロルミネッセント素子1の前段階製品1Aの第2の絶縁
層6上方にステンレス製のマスク10をセットして、紫
外線領域の波長を有するレーザー光11を照射し、最上
層の第2の絶縁層6にレーザー光11のエネルギーを吸
収させ、アブレーション現象により第2の絶縁層6のこ
の部分を吹き飛ばし、絶縁層穴12を開ける。
同様の処理を施し、透明電極3の表面に至るまで繰り返
すことにより、コンタクト用穴13を形成する。なおコ
ンタクト用穴13の直径は、たとえば500μm、深さ
は1〜2μm程度であるが、図示理解の都合上、薄膜エ
レクトロルミネッセント素子1の前段階製品1A部分の
縦横寸法を無視して描いてある。
いては、レーザー光11を照射した前段階製品1Aにお
ける表面側の層のみが除去されるわけで、セラミックな
どは、通常は1ジュール/cm2程度のエネルギースレ
ッシュホールドを有し、これ以上のエネルギー密度で表
面を除去することになる。一回のレーザー光11の照射
による除去量としては、深さ0.1μm程度であり、薄
膜エレクトロルミネッセント素子1の前段階製品1Aの
場合には、十回程度連続してレーザー光11を照射して
やっと透明電極3の層に到達する。したがって、除去加
工の生産性に劣るという問題があるとともに、透明電極
3の上層の第1の絶縁層4を除去加工する際に、かなり
の深さまで透明電極3を除去してしまうという問題もあ
る。
的に除去する方法も採用されていた。すなわち、サンド
ブラスト法として知られている除去方法を用いる場合に
は、除去する範囲だけを除いて、ゴム材によりマスキン
グを行う。このゴム材はブラスト処理により削られてゆ
くため、マスク形状が変化する前に交換する必要がある
という問題がある。また、マスクは薄膜エレクトロルミ
ネッセント素子1の表面に精度よく位置決めして装着
し、加工終了時に取り外す工程が必要であるという問題
がある。なお、サンドブラスト材としては、たとえばア
ルミナ微粒子などが必要であり、ランニングコストが高
くなるという問題がある。さらに、使用済みのブラスト
材および廃液処理が必要があるなどのという問題もあ
る。
諸問題にかんがみなされたもので、レーザー光により薄
膜の所定部分を簡単に除去することができる透明薄膜除
去装置および透明薄膜除去方法、さらにその薄膜エレク
トロルミネッセント素子を提供することを課題とする。
ような諸問題を回避することができる透明薄膜除去装置
および透明薄膜除去方法、さらにその薄膜エレクトロル
ミネッセント素子を提供することを課題とする。
ント素子などにおいて透明電極部分から上層を効率およ
び精度よく除去することができる透明薄膜除去装置およ
び透明薄膜除去方法、さらにその薄膜エレクトロルミネ
ッセント素子を提供することを課題とする。
部分(第1の薄膜層)に配置する材料がレーザー光をあ
る程度の吸収率(たとえば数%)で吸収するとともに、
この上層部分(第2の薄膜層)に配置する材料が所定の
波長のレーザー光に対して透明であるように各層の材料
およびレーザー光を選択することが可能であること、お
よび下層部分のアブレーションにより上層部分を一緒に
吹き飛ばすことが可能であることに着目したもので、第
一の発明は、第1の薄膜層およびこの第1の薄膜層の上
層に積層した第2の薄膜層を有する透明薄膜の該第2の
薄膜層を除去する透明薄膜除去装置であって、上記第1
の薄膜層には吸収可能であるとともに上記第2の薄膜層
には透明なレーザー光を該第2の薄膜層側から照射する
レーザー光照射手段を有し、この第1の薄膜層に吸収さ
れたレーザー光のエネルギーによるアブレーションによ
って該第1の薄膜層から上層を除去することを特徴とす
る透明薄膜除去装置である。
ともに、上記第2の薄膜層は、発光層および絶縁層を有
することができる。すなわち、薄膜エレクトロルミネッ
セント素子におけるコンタクト用の穴の形成に適用する
ことができる。もちろん、第2の薄膜層部分が単層か各
種の層の組み合わせ層であるかを問わず、薄膜エレクト
ロルミネッセント素子以外にも、任意の透明薄膜に本発
明を適用することができる。
上の赤外線領域の波長のレーザー光を発振するとともに
そのパルス幅をサブナノ秒以下としたパルスレーザー
と、上記レーザー光の照射と上記透明薄膜の移動とを同
期させるステージと、上記レーザー光のエネルギーを検
出する光センサーと、この光センサーによる検出信号に
応じて上記レーザー光のエネルギーが一定になるように
調整するビーム減衰器と、を有することができる。
1の薄膜層の上層に積層した第2の薄膜層を有する透明
薄膜の該第2の薄膜層を除去する透明薄膜除去方法であ
って、上記第1の薄膜層には吸収可能であるとともに上
記第2の薄膜層には透明なレーザー光を該第2の薄膜層
側から照射する照射工程と、上記第1の薄膜層にこのレ
ーザー光を吸収させる吸収工程と、この第1の薄膜層に
吸収されたレーザー光のエネルギーによるアブレーショ
ンによって該第1の薄膜層から上層を除去するアブレー
ション工程と、を有することを特徴とする透明薄膜除去
方法である。
の透明な基板と、この基板上に並列した透明電極と、こ
の透明電極に交差するように並列した背面電極と、この
背面電極および上記透明電極の間に積層する第1の絶縁
層、発光層および第2の絶縁層と、を有する薄膜エレク
トロルミネッセント素子であって、上記第1の絶縁層に
は吸収可能であるとともに上記第2の絶縁層には透明な
レーザー光を該第2の絶縁層側からレーザー光を照射
し、この第1の絶縁層に吸収されたレーザー光のエネル
ギーによるアブレーションによって該第1の絶縁層から
上層を除去し、上記透明電極に上記背面電極を接続可能
としたことを特徴とする薄膜エレクトロルミネッセント
素子である。
除去方法および薄膜エレクトロルミネッセント素子にお
いては、被加工物としての薄膜の構成として、レーザー
光に対して透明な材料(第2の薄膜層)の下層に、ある
程度吸収率を有する材料(第1の薄膜層)を配置すると
ともに、下層部分(第1の薄膜層)で吸収されたレーザ
ー光のエネルギーによってアブレーション加工を行い、
上層部分(第2の薄膜層)を一度に除去するようにした
ので、レーザー光を用いて逐次各層を除去していく従来
の除去方法に比較して、加工速度が非常に早い。
おいて吸収されたレーザー光のエネルギーによるアブレ
ーション処理であるので、レーザー光を用いた従来の透
明薄膜除去方法のように、第1の薄膜層(たとえば透明
電極)の深さ方向における除去深さの精度が制御不可能
であるというような問題はない。
ではないので、マスクの摩耗がなく、後処理が簡単であ
る。もちろん、マスクを用いてレーザー光を照射する場
合にも適用することができ、この場合においてもマスク
の摩耗は非常に少ない。
透明薄膜除去装置20について、透明薄膜除去方法およ
び薄膜エレクトロルミネッセント素子とともに図1およ
び図2にもとづき説明する。ただし、図3および図4と
同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略
する。図1は、透明薄膜除去装置20の概略図であり、
透明薄膜除去装置20は、レーザー電源21と、レーザ
ー22と、ビーム整形器23と、ビーム減衰器24と、
ミラー25と、光センサー26と、モニター27と、加
工レンズ28と、薄膜エレクトロルミネッセント素子1
を載置するステージ29と、トランスファー装置30
と、コントローラー31と、制御装置32と、を有す
る。レーザー電源21、レーザー22、ビーム整形器2
3、ビーム減衰器24、ミラー25、加工レンズ28お
よび制御装置32によりレーザー光照射手段33を構成
する。ただし、ステージ29に載置する薄膜エレクトロ
ルミネッセント素子1としては、図4に示したものと同
様に、背面電極7を積層する前の第2の絶縁層6までの
前段階製品1Aとする。
m以上の赤外線領域の波長を有するレーザー光34を発
振するYAGレーザー、YLFレーザー、YVO4レー
ザーなどがあり、パルス幅としては、サブナノ秒以下の
短パルスが望ましい。薄膜エレクトロルミネッセント素
子1の深さ方向の影響が少ないからである。すなわち、
パルス幅が長いほど、アブレーションされたのちの透明
電極3の表面に熱変性層がより多く残ってしまう可能性
がある。赤外線領域の波長を有するレーザー光34は、
透明電極3にわずかに吸収され、第1の絶縁層4、発光
層5および第2の絶縁層6に対しては透明である。
ーなどの光学系機器である。
の光学素子であって、レーザー光34のビームエネルギ
ーを調整する。
0%反射するが、一部を透過して光センサー26に入射
させるとともに、可視光を透過可能であり、モニター2
7によって薄膜エレクトロルミネッセント素子1(前段
階製品1A)の加工状況をチェックすることができる。
ルギーメーター、パワーメーター、あるいはフォトダイ
オードなどのセンサーである。
次元カメラであるが、薄膜エレクトロルミネッセント素
子1への加工位置のチェックを行う場合には一次元カメ
ラであってもよい。
反射コートを施したものであり、単レンズであっても、
組み合わせレンズであってもよい。
セント素子1のレーザー光34に対する位置決め用であ
って、平面的なX−Yステージ、あるいは立体的なX−
Y−Zステージを採用することができる。
ロルミネッセント素子1のステージ29への受け渡し用
である。トランスファー装置30は、ステージ29とと
もにコントローラー31によりこれを制御する。
コントローラー31を制御する。
いて、ステージ29の移動と同期させてレーザー光34
を薄膜エレクトロルミネッセント素子1に照射する(照
射工程)。薄膜エレクトロルミネッセント素子1におけ
る加工状況をモニター27でとらえ、光センサー26に
よってレーザー光34のエネルギーを検出し、この検出
信号にもとづきビーム減衰器24により一定の加工深さ
となるように制御する。
て、薄膜エレクトロルミネッセント素子1(前段階製品
1A)の上面に第2の絶縁層6側から照射されたレーザ
ー光34は、第2の薄膜層(第2の絶縁層6、発光層5
および第1の絶縁層4)を透過して第1の薄膜層(透明
電極3)の表面3A部分においてわずかに吸収される
(吸収工程)。この吸収の結果、透明電極3の表面3A
のごく浅い部分においてアブレーションが起こり、同部
分が爆発的に吹き飛ばされるので、透明電極3のごくわ
ずかな表面3A部分とともに上層である第1の絶縁層
4、発光層5および第2の絶縁層6が吹き飛ばされ、コ
ンタクト用穴13が一気に形成される(アブレーション
工程)。
を用いてレーザー光34を照射して加工することもでき
る。
る透明材料の下層に、有色の吸収材料を配置したものに
可視光領域の波長を有するレーザー光を照射して加工す
ることもできる。
2の薄膜層にはほとんど吸収されず透明であるとともに
下層の第1の薄膜層にはわずかに吸収されるレーザー光
を用いてアブレーション加工するようにしたので、一度
のレーザー光照射により第1の薄膜層からの上層部を除
去することが可能であり、加工速度および精度を向上さ
せることができる。さらに、こうして製造した薄膜エレ
クトロルミネッセント素子は、当面電極および背面電極
間の接続が確実かつ安定しており、その品質の向上とと
もに、製造コストの低減を図ることができる。
0の概略図である。
段階製品1A)の加工状況の側面断面図である。
の断面斜視図である。
(透明薄膜除去方法)を説明する要部断面図である。
品(図2、図4) 2 透明なガラス基板 3 透明電極(第1の薄膜層、ITOなど) 3A 第1の薄膜層(透明電極3)の表面(図2) 4 第1の絶縁層(第2の薄膜層) 5 発光層(第2の薄膜層) 6 第2の絶縁層(第2の薄膜層) 7 背面電極 8 防湿保護層 9 発光用電源 10 ステンレス製のマスク 11 紫外線領域の波長を有するレーザー光 12 絶縁層穴 13 コンタクト用穴 20 透明薄膜除去装置(図1) 21 レーザー電源 22 レーザー 23 ビーム整形器 24 ビーム減衰器 25 ミラー 26 光センサー 27 モニター 28 加工レンズ 29 ステージ 30 トランスファー装置 31 コントローラー 32 制御装置 33 レーザー光照射手段 34 赤外線領域の波長を有するレーザー光
Claims (5)
- 【請求項1】 第1の薄膜層およびこの第1の薄膜層
の上層に積層するとともに発光層を有する第2の薄膜層
を有する透明薄膜の該第2の薄膜層を除去する透明薄膜
除去装置であって、 前記第1の薄膜層には吸収可能であるとともに前記第2
の薄膜層には透明なレーザー光を該第2の薄膜層側から
照射するレーザー光照射手段を有し、 この第1の薄膜層の表面部分においてわずかに吸収され
た前記レーザー光のエネルギーによる該第1の薄膜層の
該表面部分のごく浅い部分におけるアブレーションによ
って該第1の薄膜層の該表面部分から上層を除去するこ
とを特徴とする透明薄膜除去装置。 - 【請求項2】 前記第1の薄膜層は、透明電極を有す
るとともに、 前記第2の薄膜層は、前記発光層に積層する絶縁層を有
することを特徴とする請求項1記載の透明薄膜除去装
置。 - 【請求項3】 前記レーザー光照射手段は、 900nm以上の赤外線領域の波長のレーザー光を発振
するとともにそのパルス幅をサブナノ秒以下としたパル
スレーザーと、 前記レーザー光の照射と前記透明薄膜の移動とを同期さ
せるステージと、 前記レーザー光のエネルギーを検出する光センサーと、 この光センサーによる検出信号に応じて前記レーザー光
のエネルギーが一定になるように調整するビーム減衰器
と、を有することを特徴とする請求項1記載の透明薄膜
除去装置。 - 【請求項4】 第1の薄膜層およびこの第1の薄膜層
の上層に積層するとともに発光層を有する第2の薄膜層
を有する透明薄膜の該第2の薄膜層を除去する透明薄膜
除去方法であって、 前記第1の薄膜層には吸収可能であるとともに前記第2
の薄膜層には透明なレーザー光を該第2の薄膜層側から
照射する照射工程と、 前記第1の薄膜層の表面部分においてこのレーザー光を
わずかに吸収させる吸収工程と、 この第1の薄膜層に吸収されたレーザー光のエネルギー
による該第1の薄膜 層の該表面部分のごく浅い部分にお
けるアブレーションによって該第1の薄膜層の該表面部
分から上層を除去するアブレーション工程と、を有する
ことを特徴とする透明薄膜除去方法。 - 【請求項5】 透明な基板と、 この基板上に並列した透明電極と、 この透明電極に交差するように並列した背面電極と、 この背面電極および前記透明電極の間に積層する第1の
絶縁層、発光層および第2の絶縁層と、を有する薄膜エ
レクトロルミネッセント素子であって、 前記透明電極には吸収可能であるとともに前記第1の絶
縁層、前記発光層および前記第2の絶縁層には透明なレ
ーザー光を該第2の絶縁層側から照射し、前記透明電極の表面部分においてわずか に吸収された前
記レーザー光のエネルギーによる該透明電極の該表面部
分のごく浅い部分におけるアブレーションによって該透
明電極の該表面部分から上層を除去し、前記透明電極に
前記背面電極を接続可能としたことを特徴とする薄膜エ
レクトロルミネッセント素子。
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