有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を含む配線構造
【課題】特に横方向の応力に対する耐久性に優れており、Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても発光強度のムラがなく安定した発光特性を確保でき、しかも高歩留まりを実現可能なＡｌ合金反射膜を備えた有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を有する配線構造を提供する。
【解決手段】基板１上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜６、および発光層８を含む有機層を有する配線構造であって、Ａｌ合金膜６は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、Ａｌ合金膜６の上に発光層８を含む有機層が直接接続しているものである。
【解決手段】基板１上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜６、および発光層８を含む有機層を有する配線構造であって、Ａｌ合金膜６は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、Ａｌ合金膜６の上に発光層８を含む有機層が直接接続しているものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ（特に、トップエミッション型）において使用される反射アノード電極を含む配線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自発光型のフラットパネルディスプレイの１つである有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と記載する）ディスプレイは、ガラス板などの基板上に有機ＥＬ素子をマトリックス状に配列して形成した全固体型のフラットパネルディスプレイである。有機ＥＬディスプレイでは、陽極（アノード）と陰極（カソード）とがストライプ状に形成されており、それらが交差する部分が画素（有機ＥＬ素子）にあたる。この有機ＥＬ素子に外部から数Ｖの電圧を印加して電流を流すことで、有機分子を励起状態に押し上げ、それが元の基底状態（安定状態）へ戻るときにその余分なエネルギーを光として放出する。この発光色は有機材料に固有のものである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、自己発光型および電流駆動型の素子であるが、その駆動方式にはパッシブ型とアクティブ型がある。パッシブ型は構造が簡単であるが、フルカラー化が困難である。一方アクティブ型は大型化が可能であり、フルカラー化にも適しているが、アクティブ型にはＴＦＴ基板が必要である。このＴＦＴ基板には低温多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）もしくはアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）などのＴＦＴが使われている。
【０００４】
このアクティブ型の有機ＥＬディスプレイの場合、複数のＴＦＴや配線が障害となって、有機ＥＬ画素に使用できる面積が小さくなる。駆動回路が複雑となりＴＦＴが増えてくると、さらにその影響は大きくなる。最近では、ガラス基板から光を取り出すのではなく、上面側から光を取り出す構造（トップエミッション）にすることで、開口率を改善する方法が注目されている。
【０００５】
トップエミッションでは、下面の陽極（アノード）には正孔注入に優れるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が用いられる。また上面の陰極（カソード）にも透明導電膜を使う必要があるが、ＩＴＯは、仕事関数が大きく電子注入には適さない。さらにＩＴＯは、スパッタ法やイオンビーム蒸着法で成膜するため、成膜時のプラズマイオンや二次電子が電子輸送層（有機ＥＬ素子を構成する有機材料）にダメージを与えることが懸念される。そのため薄いＭｇ層や銅フタロシアニン層を電子輸送層上に形成することで、ダメージの回避と電子注入改善が行われる。
【０００６】
このようなアクティブマトリックス型のトップエミッション有機ＥＬディスプレイで用いられるアノード電極は、有機ＥＬ素子から放射された光を反射する目的を兼ねて、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）に代表される透明酸化物導電膜と反射膜との積層構造とされる（反射アノード電極）。この反射アノード電極で用いられる反射膜は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの反射性金属膜であることが多い。例えば、既に量産されているトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイにおける反射アノード電極には、ＩＴＯとＡｇ合金膜との積層構造が採用されている。
【０００７】
反射率を考慮すれば、ＡｇまたはＡｇを主体として含むＡｇ基合金は反射率が高いため、有用である。なお、Ａｇ基合金は、耐食性に劣るという特有の課題を抱えているが、その上に積層されるＩＴＯ膜で当該Ａｇ基合金膜を被覆することにより、上記課題を解消することができる。しかし、Ａｇは材料コストが高いうえ、成膜に必要なスパッタリングターゲットの大型化が難しいという問題があるため、Ａｇ基合金膜を、大型テレビ向けにアクティブマトリックス型のトップエミッション有機ＥＬディスプレイ反射膜に適用するのは困難である。
【０００８】
一方、反射率のみを考慮すれば、Ａｌも反射膜として良好である。例えば特許文献１は、反射膜としてＡｌ膜またはＡｌ−Ｎｄ膜を開示しており、Ａｌ−Ｎｄ膜は反射効率が優秀で望ましい旨を記載している。
【０００９】
しかし、Ａｌ反射膜をＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物導電膜と直接接触させた場合は、接触抵抗（コンタクト抵抗）が高く、有機ＥＬ素子への正孔注入に充分な電流を供給することができない。それを回避するために、反射膜に、ＡｌではなくＭｏやＣｒなどの高融点金属を採用したり、Ａｌ反射膜と酸化物導電膜との間にＭｏやＣｒなどの高融点金属をバリアメタルとして設けると、反射率が大幅に劣化し、ディスプレイ特性である発光輝度の低下を招いてしまう。
【００１０】
そこで特許文献２は、バリアメタルを省略できる反射電極（反射膜）として、Ｎｉを０．１〜２原子％含有するＡｌ−Ｎｉ合金膜を提案している。これによれば、純Ａｌ並みの高い反射率を有し、且つ、Ａｌ反射膜をＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物導電膜と直接接触させても低い接触抵抗を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２５９６９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、トップエミッションの有機ＥＬディスプレイでは、陽極（アノード）から上層となる有機層への正孔注入を考えるとき、正孔は陽極材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）から有機層のＨＯＭＯへと移動するため、これらの軌道のエネルギー差が注入障壁となる。現在、エネルギー障壁の低いＩＴＯが量産に使われているが、仮にＩＴＯの下地層の影響などによって、ＩＴＯの仕事関数が小さくなってしまうと、このエネルギー障壁が高くなってしまう。例えば、トップエミッション方式有機ＥＬディスプレイ用反射アノード電極において、ＩＴＯなどの酸化物導電膜（以下、ＩＴＯで代表させる場合がある。）とＡｌ反射膜（またはＡｌ合金反射膜）との積層構造（上層＝ＩＴＯ／下層＝Ａｌ合金）におけるＩＴＯ膜表面の仕事関数は、現在量産されている積層構造（上層＝ＩＴＯ／下層＝Ａｇ基合金）に比べ、０．１〜０．２ｅＶ程度低くなるという問題がある。この原因は詳細には不明であるが、ＩＴＯ膜表面の仕事関数が０．１〜０．２ｅＶ程度低くなると、このＩＴＯ膜の上層に形成される有機発光層における発光開始電圧（閾値）が約数Ｖ程度高電圧側にシフトし、同じ発光強度を維持する場合、消費電力が高くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、有機ＥＬディスプレイでは、ＩＴＯ膜のピンホールや、ＩＴＯ膜とＡｌ反射膜とのコンタクト特性の面内バラツキなどにより、発光強度にムラが生じるという問題もある。
【００１４】
このような問題に対し、ＩＴＯ膜を用いず、Ａｌ反射膜と有機層を直接接続することが可能な有機層の開発が進められている。
【００１５】
しかし、Ａｌ反射膜を保護するＩＴＯ膜が無い状況下では、有機層形成までの間にＡｌ反射膜が剥き出しの状態で存在するため、例えば、当該Ａｌ反射膜を備えた基板を搬送する過程で発生する横方向の変形（応力）などによりＡｌ反射膜表面に傷などが入り易くなる。傷などにより凹凸が発し得した場合、凸部に電界が集中して発光強度のムラが生じるだけでなく、発光素子の寿命が低下するという問題を招く。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に横方向の応力に対する耐久性に優れており、Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても発光強度のムラがなく安定した発光特性を確保でき、しかも高歩留まりを実現可能なＡｌ合金反射膜を備えた有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を含む配線構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜および有機層を有する配線構造であって、前記Ａｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、前記Ａｌ合金膜の上に発光層を含む有機層が直接接続しているところに要旨を有するものである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、前記基板上に形成された薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極に電気的に接続されている。
【００２０】
本発明には、上記のいずれかに記載の配線構造を備えた薄膜トランジスタ基板、および当該薄膜トランジスタ基板を備えた有機ＥＬディスプレイも包含される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機ＥＬディスプレイ用反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜として、希土類元素を含むＡｌ合金膜であって、且つ、当該Ａｌ合金膜のヤング率および結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値粒界が適切に制御されたＡｌ合金膜を使用しているため、特に、横向の変形に対する耐久性に優れており、その結果、当該Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても安定した発光特性を確保でき、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を提供することができた。本発明の有機ＥＬディスプレイは、例えば携帯電話、携帯ゲーム機、タブレット型コンピュータ、テレビなどに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の反射アノード電極を備えた従来の有機ＥＬディスプレイを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明者らは、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極として汎用されている電極材料、すなわち、希土類元素を含むＡｌ合金膜（以下、Ａｌ−希土類元素合金膜、または単にＡｌ合金膜と略記する場合がある。）において、当該Ａｌ合金膜を、酸化物導電膜を介さずに直接、有機層と接続させても、当該Ａｌ合金膜を備えた基板を搬送するなどの過程で発生する横方向の変形（応力）に対して適度な耐性を有しており、上記変形に伴う凹凸の発生を防止し得、発光特性や寿命の劣化を防止することが可能な電極材料を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、上記Ａｌ−希土類元素合金膜として、所定の硬度と粒界密度を有するＡｌ合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００２４】
すなわち、本発明の特徴部分は、Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても安定した発光特性を確保でき、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極に用いられるＡｌ合金膜として、希土類元素を含むＡｌ合金膜であって、且つ、当該Ａｌ合金膜のヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍのＡｌ−希土類元素合金膜を採用したところにある。
【００２５】
まず、上記Ａｌ−希土類合金膜のヤング率は８０〜２００ＧＰａとする。前述したように本発明のＡｌ合金膜は、従来のようにＩＴＯなどの酸化物導電膜をその上に積層させることなく、有機発光層と直接接続させて使用されるものであるが、そのためには、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極には、応力が一時的に集中して電極が変形したり劣化したりしても電極に凹凸などが発生しない程度の横方向に対する耐久性も備えていることが要求される。上記ヤング率はこのような観点から設定されたものであり、Ａｌ合金膜をＩＴＯなどの酸化物導電膜と積層させた場合のヤング率やガラス基板などのヤング率とのバランスも考慮して設定されたものである。
【００２６】
詳細には、電極を構成する電極材料のヤング率が小さい（軟らかすぎる）場合には、応力集中により電極が変形し、発光ムラなどの不具合が生じる場合がある。一方、電極材料のヤング率が大きい（硬すぎる）と、押し込み荷重に対して変形が起こり難くなるため、微小なクラックが入ったり剥がれなどの劣化が生じ得る。また、本発明のようにＡｌ合金膜をＩＴＯなどの酸化物導電膜と積層させることなしに電極材料として用いる場合は、Ａｌ合金膜のヤング率を設定するに当たり、酸化物導電膜との積層物としたときのヤング率とのバランスも更に考慮する必要があり、Ａｌ合金膜のヤング率の上限は、上記積層物とおおむね同程度のヤング率に制御することが良く、一方、Ａｌ合金膜のヤング率の下限は、ガラス基板に代表される基板のヤング率とあまり差が大きくならない方が良い。このような観点に基づき、本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率を８０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下と定めた。好ましくは８５ＧＰａ以上１８０ＧＰａ以下である。なお、Ａｌ合金膜のヤング率は、後記する実施例に記載の方法で測定した値である。
【００２７】
更に本発明に用いられるＡｌ合金膜の最大粒径［結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値］は、１００〜３５０ｎｍを満足するものである。上述したように本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率を所定範囲に制御する必要があるが、通常、ヤング率は最大粒径と、おおむね密接な関係を有し、希土類元素の含有量が本発明の範囲内（５原子％以下）にあるときは、最大粒径が大きくなると、ヤング率が小さくなる傾向にある。本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率の下限（８０ＧＰａ）を確保するとの観点から、最大粒径の上限を３５０ｎｍと定め、Ａｌ合金膜のヤング率の上限（２００ＧＰａ）を確保するとの観点から、最大粒径の下限を１００ｎｍと定めた。好ましい最大粒径は１３０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下である。
【００２８】
ここで最大粒径とは、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径またはＧｒｅｅｎ径とも呼ばれる）の最大値を意味する。具体的には粒子を挟む一定方向の二本の平行線の間隔（距離）であり、結晶粒に凹みがある場合は投影図の平行外接線間距離であり、結晶粒に凹みがない場合（球）は周長さをπで割った値である。
【００２９】
以上、本発明を最も特徴付けるＡｌ合金膜のヤング率および最大粒径について説明した。
【００３０】
本発明に用いられるＡｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。本発明では、使用するＡｌ合金膜の組成に特徴はなく、希土類元素を含むＡｌ合金膜が耐熱性を有しており、電極材料として用いられることは知られているが、特に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極に好適な素材を提供するとの観点からヤング率および最大粒径が制御されたＡｌ合金膜はこれまで開示されていない。希土類元素の含有量の下限は、本発明で規定する硬度および三重点密度の範囲を確保するために定められたものである。耐熱性作用を有効に発揮させるために定められたものであり、一方、その上限は、本発明で規定するヤング率および最大粒径の範囲を確保するために定められたものである。希土類元素の含有量が多くなるにつれ、ヤング率は増加し最大粒径は減少する傾向にある。
【００３１】
本発明に用いられる希土類元素としては、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群が挙げられる。本発明ではこれらの元素を、単独または２種以上を併用して用いることができ、上記希土類元素の含有量とは、単独で含むときは単独の量であり、２種以上を含むときはその合計量である。好ましい希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である。
【００３２】
本発明では、電極材料として、上記のＡｌ合金膜を単独で用いても良いし、或いは上記Ａｌ合金膜の下に高融点金属膜が積層されたものを用いても良い。高融点金属膜は、Ａｌの酸化を防止するためにＡｌ合金膜の下地層などとして汎用されており、本発明でも、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、またはこれらの合金を用いることができる。
【００３３】
上記Ａｌ合金膜の好ましい厚さは、おおむね１５０〜６００ｎｍである。上記Ａｌ合金膜を単独で用いるときの好ましい厚さは、おおむね５０〜６００ｎｍである。また、上記Ａｌ合金膜を高融点金属膜との積層構造として用いるときの、好ましい合計厚さ（基板側から順に、高融点金属膜＋Ａｌ合金膜）は、おおむね８０〜７００ｎｍであり、そのときのＡｌ合金膜の好ましい厚さは、おおむね５０〜６００ｎｍ、高融点金属膜の好ましい厚さは、おおむね３０〜１００ｎｍである。
【００３４】
本発明において、ヤング率および最大粒径が適切に制御されたＡｌ合金膜を得るためには、所定の希土類元素を含有するＡｌ合金膜を用いることに加え、スパッタリング時の条件を適切に制御することが好ましい。すなわち上記Ａｌ合金膜の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などが挙げられるが、本発明では、細線化や膜内の合金成分の均一化を図り、添加元素量を容易にコントロールできるなどの観点から、Ａｌ合金膜をスパッタリング法で形成することが推奨されるが、スパッタリング時の成膜温度をおおむね、２３０℃以下、Ａｒガス圧をおおむね、２０ｍＴｏｒｒ以下に制御することが好ましい。またスパッタリング時の基板温度をおおむね、１８０℃以下に制御することが好ましい。基板温度や成膜温度が高いほど形成される膜の膜質はバルクに近づき、緻密な膜が形成され易く、膜のヤング率が増加する傾向にある。また、Ａｒガス圧を上げるほど膜の密度が低下し、膜のヤング率が低下する傾向にある。この様な成膜条件の調整は、膜の構造が疎となって腐食が生じやすくなるのを抑制する観点からも好ましい。
【００３５】
なお、上記のようにしてスパッタリング法により成膜した後のＡｌ合金膜は、室温〜２３０℃の範囲内で熱処理（アニール）することが好ましい。有機ＥＬの製造プロセスでは、反射膜形成後に一般に室温〜約２５０℃程度の熱履歴を被ることが多いが、アニール温度が高くなると、希土類元素の析出およびＡｌ合金の粒成長のため、ヤング率および最大粒径が低下するようになる。具体的には希土類元素の添加量などに応じて、適切なアニール温度を設定すれば良いが、より好ましくは１５０〜２３０℃である。
【００３６】
本発明では、有機層と直接接続するＡｌ合金膜からなる電極に特徴があり、それ以外の構成は特に限定されず、有機ＥＬディスプレイーの分野で通常用いられる公知の構成を採用することができる。
【００３７】
次に図１を用いて、本発明の反射アノード電極を備えた有機ＥＬディスプレイの一実施形態の概略を説明する。ただし、本発明は、図１に示す有機ＥＬディスプレイに限定する趣旨ではなく、当該技術分野において通常用いられる構成を適宜採用することができる。
【００３８】
本実施形態では、基板１上にＴＦＴ２およびパシベーション膜３が形成され、さらにその上に平坦化層４が形成される。ＴＦＴ２上にはコンタクトホール５が形成され、コンタクトホール５を介してＴＦＴ２のソース・ドレイン電極（図示せず）とＡｌ合金膜（反射膜）６とが電気的に接続されている。本発明では、Ａｌ合金膜６が反射アノード電極を構成している。これを反射アノード電極と呼ぶこととしたのは、Ａｌ合金膜６が有機ＥＬ素子の反射電極として作用し、且つ、ＴＦＴ２のソース・ドレイン電極に電気的に接続されているためにアノード電極として働くためである。また、反射アノード電極はソース・ドレイン電極と同一の電極であっても良く、これによっても本発明の効果が発揮される。
【００３９】
Ａｌ合金膜６の直上に有機発光層８が形成され、さらにその上にカソード電極９が形成される。すなわち、従来の有機ＥＬディスプレイでは、Ａｌ合金膜６と有機発光層８との間に酸化物導電膜が形成されているのに対し、本発明の反射アノード電極を有する図１の有機ＥＬディスプレイでは、酸化物導電膜は不要である。本実施形態では、所定のＡｌ合金膜６を使用しているため、Ａｌ合金膜６を有機発光層８に直接接続しても、発光特性のバラツキを抑えられる。また、このような有機ＥＬディスプレイでは、有機発光層８から放射された光が本発明の反射アノード電極で効率よく反射されるので、優れた発光輝度を実現できる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４１】
実施例１
無アルカリ硝子板（板厚０．７ｍｍ、直径４インチ）を基板とし、その表面に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法で、下記表１に示すように希土類元素の種類および含有量（単位は原子％であり、残部：Ａｌおよび不可避的不純物）が異なるＡｌ合金膜（膜厚はいずれも約６００ｎｍ）を形成した。成膜は、成膜前にチャンバー内の雰囲気を一旦、到達真空度：１×１０-6Ｔｏｒｒにしてから、各Ａｌ合金膜と同一の成分組成の直径４インチの円盤型ターゲットを用い、表１に示すように成膜温度およびＡｒガス圧（表１にはＡｒ圧力と記載）を種々変化させて行なった。これら以外のスパッタリング条件は以下のとおりである。次に、成膜後のＡｌ合金について、窒素雰囲気中、表１に記載の種々のアニール温度にて３０分間熱処理を行なった。表１中、「−」とは加熱なし（すなわち室温）を意味する。尚、形成されたＡｌ合金膜の組成は、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）質量分析法で確認した。
（スパッタリング条件）
・Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ
・スパッタパワー：２６０Ｗ
・成膜温度：室温
【００４２】
上記の様にして得られたＡｌ合金膜を用いて、ナノインデンターによる膜の硬度試験を行い、ヤング率を測定した。この試験では、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｇ２００（解析用ソフト：Ｔｅｓｔ Ｗｏｒｋｓ ４）を用い、ＸＰチップを用いて連続剛性測定を行った。押し込み深さを５００ｎｍとし、１５点を測定した結果の平均値を求めた。
【００４３】
また、上記試験において、押し込み深さを２０ｎｍとして測定した後、Ａｌ合金膜表面を光学顕微鏡（倍率１０００倍）で観察し、塑性変形による変形の有無を確認した。
【００４４】
更に上記の様にして得られたＡｌ合金膜を倍率１５万倍でＴＥＭ観察し、測定視野（一視野は１．２μｍ×１．６μｍ）中に観察される、結晶粒の粒径（定方向接線径、Ｆｅｒｅｔ径）を測定した。測定は合計３視野で行い、３視野中の最大値を最大粒径とした。
【００４５】
Ａｌ合金膜の代わりに純Ａｌ膜を形成した試料についても、上記と同様にしてヤング率および最大粒径を測定した。
【００４６】
これらの結果を表１に併記する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１中、Ｎｏ．４〜２２は、いずれも希土類元素としてＮｄを含むＡｌ合金膜の例である。スパッタリング条件およびアニール温度がすべて同じ場合、Ｎｄ量の増加に伴ってヤング率は増加する傾向にあり［例えばアニール温度が室温（−）の場合、Ｎｏ．４、７、１０、２０を参照］、一方、最大粒径はやや減少する傾向にある。またＮｄ量およびスパッタリング条件が同じであっても、アニール温度が本発明の好ましい範囲を超えて高くなると、ヤング率が減少し最大粒径が増加し、塑性変形により変形が生じたため［例えばＮｏ．Ｎｏ．１８と１９を参照］、ヤング率および最大粒径を所定範囲内に制御して塑性変形により変形を無くすためには、アニール温度の上限を２３０℃に制御することが有効であることが分かる。
【００４９】
表１中、Ｎｏ．２３〜４０は、Ｎｄ以外の希土類元素を含むＡｌ合金膜を用いた例である。これらはいずれも、本発明で規定する希土類元素の含有量を含み、且つ、スパッタリング条件およびアニール温度を本発明の好ましい範囲に制御して作製したため、ヤング率および最大粒径が本発明の範囲内に制御されていた。また、Ｎｄ以外の上記希土類元素を用いた場合にも、上述したＮｄと同様の実験結果が見られることを実験により確認している（表１には示さず）。
【００５０】
これらの結果より、本発明のＡｌ−希土類元素合金膜を用いれば、横方向の応力に対する耐久性に優れており、断線や経時的な電気抵抗の増加が起こり難い、信頼性の高い有機ＥＬを提供できることが大いに期待される。
【００５１】
これに対し、Ｎｏ．１〜３は、希土類元素を含まない純Ａｌの例であり、アニール温度にかかわらず、本発明で規定するヤング率および最大粒径に制御することはできなかった。また、すべての例において、塑性変形による変形が生じた。
【符号の説明】
【００５２】
１ 基板
２ ＴＦＴ
３ パシベーション膜
４ 平坦化層
５ コンタクトホール
６ Ａｌ合金膜（反射膜）
８ 有機発光層
９ カソード電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ（特に、トップエミッション型）において使用される反射アノード電極を含む配線構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自発光型のフラットパネルディスプレイの１つである有機エレクトロルミネッセンス（以下、「有機ＥＬ」と記載する）ディスプレイは、ガラス板などの基板上に有機ＥＬ素子をマトリックス状に配列して形成した全固体型のフラットパネルディスプレイである。有機ＥＬディスプレイでは、陽極（アノード）と陰極（カソード）とがストライプ状に形成されており、それらが交差する部分が画素（有機ＥＬ素子）にあたる。この有機ＥＬ素子に外部から数Ｖの電圧を印加して電流を流すことで、有機分子を励起状態に押し上げ、それが元の基底状態（安定状態）へ戻るときにその余分なエネルギーを光として放出する。この発光色は有機材料に固有のものである。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、自己発光型および電流駆動型の素子であるが、その駆動方式にはパッシブ型とアクティブ型がある。パッシブ型は構造が簡単であるが、フルカラー化が困難である。一方アクティブ型は大型化が可能であり、フルカラー化にも適しているが、アクティブ型にはＴＦＴ基板が必要である。このＴＦＴ基板には低温多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）もしくはアモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ）などのＴＦＴが使われている。
【０００４】
このアクティブ型の有機ＥＬディスプレイの場合、複数のＴＦＴや配線が障害となって、有機ＥＬ画素に使用できる面積が小さくなる。駆動回路が複雑となりＴＦＴが増えてくると、さらにその影響は大きくなる。最近では、ガラス基板から光を取り出すのではなく、上面側から光を取り出す構造（トップエミッション）にすることで、開口率を改善する方法が注目されている。
【０００５】
トップエミッションでは、下面の陽極（アノード）には正孔注入に優れるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が用いられる。また上面の陰極（カソード）にも透明導電膜を使う必要があるが、ＩＴＯは、仕事関数が大きく電子注入には適さない。さらにＩＴＯは、スパッタ法やイオンビーム蒸着法で成膜するため、成膜時のプラズマイオンや二次電子が電子輸送層（有機ＥＬ素子を構成する有機材料）にダメージを与えることが懸念される。そのため薄いＭｇ層や銅フタロシアニン層を電子輸送層上に形成することで、ダメージの回避と電子注入改善が行われる。
【０００６】
このようなアクティブマトリックス型のトップエミッション有機ＥＬディスプレイで用いられるアノード電極は、有機ＥＬ素子から放射された光を反射する目的を兼ねて、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）に代表される透明酸化物導電膜と反射膜との積層構造とされる（反射アノード電極）。この反射アノード電極で用いられる反射膜は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）などの反射性金属膜であることが多い。例えば、既に量産されているトップエミッション方式の有機ＥＬディスプレイにおける反射アノード電極には、ＩＴＯとＡｇ合金膜との積層構造が採用されている。
【０００７】
反射率を考慮すれば、ＡｇまたはＡｇを主体として含むＡｇ基合金は反射率が高いため、有用である。なお、Ａｇ基合金は、耐食性に劣るという特有の課題を抱えているが、その上に積層されるＩＴＯ膜で当該Ａｇ基合金膜を被覆することにより、上記課題を解消することができる。しかし、Ａｇは材料コストが高いうえ、成膜に必要なスパッタリングターゲットの大型化が難しいという問題があるため、Ａｇ基合金膜を、大型テレビ向けにアクティブマトリックス型のトップエミッション有機ＥＬディスプレイ反射膜に適用するのは困難である。
【０００８】
一方、反射率のみを考慮すれば、Ａｌも反射膜として良好である。例えば特許文献１は、反射膜としてＡｌ膜またはＡｌ−Ｎｄ膜を開示しており、Ａｌ−Ｎｄ膜は反射効率が優秀で望ましい旨を記載している。
【０００９】
しかし、Ａｌ反射膜をＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物導電膜と直接接触させた場合は、接触抵抗（コンタクト抵抗）が高く、有機ＥＬ素子への正孔注入に充分な電流を供給することができない。それを回避するために、反射膜に、ＡｌではなくＭｏやＣｒなどの高融点金属を採用したり、Ａｌ反射膜と酸化物導電膜との間にＭｏやＣｒなどの高融点金属をバリアメタルとして設けると、反射率が大幅に劣化し、ディスプレイ特性である発光輝度の低下を招いてしまう。
【００１０】
そこで特許文献２は、バリアメタルを省略できる反射電極（反射膜）として、Ｎｉを０．１〜２原子％含有するＡｌ−Ｎｉ合金膜を提案している。これによれば、純Ａｌ並みの高い反射率を有し、且つ、Ａｌ反射膜をＩＴＯやＩＺＯなどの酸化物導電膜と直接接触させても低い接触抵抗を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２５９６９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１２２９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、トップエミッションの有機ＥＬディスプレイでは、陽極（アノード）から上層となる有機層への正孔注入を考えるとき、正孔は陽極材料の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）から有機層のＨＯＭＯへと移動するため、これらの軌道のエネルギー差が注入障壁となる。現在、エネルギー障壁の低いＩＴＯが量産に使われているが、仮にＩＴＯの下地層の影響などによって、ＩＴＯの仕事関数が小さくなってしまうと、このエネルギー障壁が高くなってしまう。例えば、トップエミッション方式有機ＥＬディスプレイ用反射アノード電極において、ＩＴＯなどの酸化物導電膜（以下、ＩＴＯで代表させる場合がある。）とＡｌ反射膜（またはＡｌ合金反射膜）との積層構造（上層＝ＩＴＯ／下層＝Ａｌ合金）におけるＩＴＯ膜表面の仕事関数は、現在量産されている積層構造（上層＝ＩＴＯ／下層＝Ａｇ基合金）に比べ、０．１〜０．２ｅＶ程度低くなるという問題がある。この原因は詳細には不明であるが、ＩＴＯ膜表面の仕事関数が０．１〜０．２ｅＶ程度低くなると、このＩＴＯ膜の上層に形成される有機発光層における発光開始電圧（閾値）が約数Ｖ程度高電圧側にシフトし、同じ発光強度を維持する場合、消費電力が高くなってしまうという問題がある。
【００１３】
また、有機ＥＬディスプレイでは、ＩＴＯ膜のピンホールや、ＩＴＯ膜とＡｌ反射膜とのコンタクト特性の面内バラツキなどにより、発光強度にムラが生じるという問題もある。
【００１４】
このような問題に対し、ＩＴＯ膜を用いず、Ａｌ反射膜と有機層を直接接続することが可能な有機層の開発が進められている。
【００１５】
しかし、Ａｌ反射膜を保護するＩＴＯ膜が無い状況下では、有機層形成までの間にＡｌ反射膜が剥き出しの状態で存在するため、例えば、当該Ａｌ反射膜を備えた基板を搬送する過程で発生する横方向の変形（応力）などによりＡｌ反射膜表面に傷などが入り易くなる。傷などにより凹凸が発し得した場合、凸部に電界が集中して発光強度のムラが生じるだけでなく、発光素子の寿命が低下するという問題を招く。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特に横方向の応力に対する耐久性に優れており、Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても発光強度のムラがなく安定した発光特性を確保でき、しかも高歩留まりを実現可能なＡｌ合金反射膜を備えた有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を含む配線構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜および有機層を有する配線構造であって、前記Ａｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、前記Ａｌ合金膜の上に発光層を含む有機層が直接接続しているところに要旨を有するものである。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、前記基板上に形成された薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極に電気的に接続されている。
【００２０】
本発明には、上記のいずれかに記載の配線構造を備えた薄膜トランジスタ基板、および当該薄膜トランジスタ基板を備えた有機ＥＬディスプレイも包含される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機ＥＬディスプレイ用反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜として、希土類元素を含むＡｌ合金膜であって、且つ、当該Ａｌ合金膜のヤング率および結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値粒界が適切に制御されたＡｌ合金膜を使用しているため、特に、横向の変形に対する耐久性に優れており、その結果、当該Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても安定した発光特性を確保でき、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を提供することができた。本発明の有機ＥＬディスプレイは、例えば携帯電話、携帯ゲーム機、タブレット型コンピュータ、テレビなどに好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の反射アノード電極を備えた従来の有機ＥＬディスプレイを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明者らは、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極として汎用されている電極材料、すなわち、希土類元素を含むＡｌ合金膜（以下、Ａｌ−希土類元素合金膜、または単にＡｌ合金膜と略記する場合がある。）において、当該Ａｌ合金膜を、酸化物導電膜を介さずに直接、有機層と接続させても、当該Ａｌ合金膜を備えた基板を搬送するなどの過程で発生する横方向の変形（応力）に対して適度な耐性を有しており、上記変形に伴う凹凸の発生を防止し得、発光特性や寿命の劣化を防止することが可能な電極材料を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、上記Ａｌ−希土類元素合金膜として、所定の硬度と粒界密度を有するＡｌ合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００２４】
すなわち、本発明の特徴部分は、Ａｌ反射膜を有機層と直接接続させても安定した発光特性を確保でき、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極に用いられるＡｌ合金膜として、希土類元素を含むＡｌ合金膜であって、且つ、当該Ａｌ合金膜のヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍのＡｌ−希土類元素合金膜を採用したところにある。
【００２５】
まず、上記Ａｌ−希土類合金膜のヤング率は８０〜２００ＧＰａとする。前述したように本発明のＡｌ合金膜は、従来のようにＩＴＯなどの酸化物導電膜をその上に積層させることなく、有機発光層と直接接続させて使用されるものであるが、そのためには、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極には、応力が一時的に集中して電極が変形したり劣化したりしても電極に凹凸などが発生しない程度の横方向に対する耐久性も備えていることが要求される。上記ヤング率はこのような観点から設定されたものであり、Ａｌ合金膜をＩＴＯなどの酸化物導電膜と積層させた場合のヤング率やガラス基板などのヤング率とのバランスも考慮して設定されたものである。
【００２６】
詳細には、電極を構成する電極材料のヤング率が小さい（軟らかすぎる）場合には、応力集中により電極が変形し、発光ムラなどの不具合が生じる場合がある。一方、電極材料のヤング率が大きい（硬すぎる）と、押し込み荷重に対して変形が起こり難くなるため、微小なクラックが入ったり剥がれなどの劣化が生じ得る。また、本発明のようにＡｌ合金膜をＩＴＯなどの酸化物導電膜と積層させることなしに電極材料として用いる場合は、Ａｌ合金膜のヤング率を設定するに当たり、酸化物導電膜との積層物としたときのヤング率とのバランスも更に考慮する必要があり、Ａｌ合金膜のヤング率の上限は、上記積層物とおおむね同程度のヤング率に制御することが良く、一方、Ａｌ合金膜のヤング率の下限は、ガラス基板に代表される基板のヤング率とあまり差が大きくならない方が良い。このような観点に基づき、本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率を８０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下と定めた。好ましくは８５ＧＰａ以上１８０ＧＰａ以下である。なお、Ａｌ合金膜のヤング率は、後記する実施例に記載の方法で測定した値である。
【００２７】
更に本発明に用いられるＡｌ合金膜の最大粒径［結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値］は、１００〜３５０ｎｍを満足するものである。上述したように本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率を所定範囲に制御する必要があるが、通常、ヤング率は最大粒径と、おおむね密接な関係を有し、希土類元素の含有量が本発明の範囲内（５原子％以下）にあるときは、最大粒径が大きくなると、ヤング率が小さくなる傾向にある。本発明では、Ａｌ合金膜のヤング率の下限（８０ＧＰａ）を確保するとの観点から、最大粒径の上限を３５０ｎｍと定め、Ａｌ合金膜のヤング率の上限（２００ＧＰａ）を確保するとの観点から、最大粒径の下限を１００ｎｍと定めた。好ましい最大粒径は１３０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下である。
【００２８】
ここで最大粒径とは、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径またはＧｒｅｅｎ径とも呼ばれる）の最大値を意味する。具体的には粒子を挟む一定方向の二本の平行線の間隔（距離）であり、結晶粒に凹みがある場合は投影図の平行外接線間距離であり、結晶粒に凹みがない場合（球）は周長さをπで割った値である。
【００２９】
以上、本発明を最も特徴付けるＡｌ合金膜のヤング率および最大粒径について説明した。
【００３０】
本発明に用いられるＡｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。本発明では、使用するＡｌ合金膜の組成に特徴はなく、希土類元素を含むＡｌ合金膜が耐熱性を有しており、電極材料として用いられることは知られているが、特に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極に好適な素材を提供するとの観点からヤング率および最大粒径が制御されたＡｌ合金膜はこれまで開示されていない。希土類元素の含有量の下限は、本発明で規定する硬度および三重点密度の範囲を確保するために定められたものである。耐熱性作用を有効に発揮させるために定められたものであり、一方、その上限は、本発明で規定するヤング率および最大粒径の範囲を確保するために定められたものである。希土類元素の含有量が多くなるにつれ、ヤング率は増加し最大粒径は減少する傾向にある。
【００３１】
本発明に用いられる希土類元素としては、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群が挙げられる。本発明ではこれらの元素を、単独または２種以上を併用して用いることができ、上記希土類元素の含有量とは、単独で含むときは単独の量であり、２種以上を含むときはその合計量である。好ましい希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である。
【００３２】
本発明では、電極材料として、上記のＡｌ合金膜を単独で用いても良いし、或いは上記Ａｌ合金膜の下に高融点金属膜が積層されたものを用いても良い。高融点金属膜は、Ａｌの酸化を防止するためにＡｌ合金膜の下地層などとして汎用されており、本発明でも、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、またはこれらの合金を用いることができる。
【００３３】
上記Ａｌ合金膜の好ましい厚さは、おおむね１５０〜６００ｎｍである。上記Ａｌ合金膜を単独で用いるときの好ましい厚さは、おおむね５０〜６００ｎｍである。また、上記Ａｌ合金膜を高融点金属膜との積層構造として用いるときの、好ましい合計厚さ（基板側から順に、高融点金属膜＋Ａｌ合金膜）は、おおむね８０〜７００ｎｍであり、そのときのＡｌ合金膜の好ましい厚さは、おおむね５０〜６００ｎｍ、高融点金属膜の好ましい厚さは、おおむね３０〜１００ｎｍである。
【００３４】
本発明において、ヤング率および最大粒径が適切に制御されたＡｌ合金膜を得るためには、所定の希土類元素を含有するＡｌ合金膜を用いることに加え、スパッタリング時の条件を適切に制御することが好ましい。すなわち上記Ａｌ合金膜の成膜方法としては、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などが挙げられるが、本発明では、細線化や膜内の合金成分の均一化を図り、添加元素量を容易にコントロールできるなどの観点から、Ａｌ合金膜をスパッタリング法で形成することが推奨されるが、スパッタリング時の成膜温度をおおむね、２３０℃以下、Ａｒガス圧をおおむね、２０ｍＴｏｒｒ以下に制御することが好ましい。またスパッタリング時の基板温度をおおむね、１８０℃以下に制御することが好ましい。基板温度や成膜温度が高いほど形成される膜の膜質はバルクに近づき、緻密な膜が形成され易く、膜のヤング率が増加する傾向にある。また、Ａｒガス圧を上げるほど膜の密度が低下し、膜のヤング率が低下する傾向にある。この様な成膜条件の調整は、膜の構造が疎となって腐食が生じやすくなるのを抑制する観点からも好ましい。
【００３５】
なお、上記のようにしてスパッタリング法により成膜した後のＡｌ合金膜は、室温〜２３０℃の範囲内で熱処理（アニール）することが好ましい。有機ＥＬの製造プロセスでは、反射膜形成後に一般に室温〜約２５０℃程度の熱履歴を被ることが多いが、アニール温度が高くなると、希土類元素の析出およびＡｌ合金の粒成長のため、ヤング率および最大粒径が低下するようになる。具体的には希土類元素の添加量などに応じて、適切なアニール温度を設定すれば良いが、より好ましくは１５０〜２３０℃である。
【００３６】
本発明では、有機層と直接接続するＡｌ合金膜からなる電極に特徴があり、それ以外の構成は特に限定されず、有機ＥＬディスプレイーの分野で通常用いられる公知の構成を採用することができる。
【００３７】
次に図１を用いて、本発明の反射アノード電極を備えた有機ＥＬディスプレイの一実施形態の概略を説明する。ただし、本発明は、図１に示す有機ＥＬディスプレイに限定する趣旨ではなく、当該技術分野において通常用いられる構成を適宜採用することができる。
【００３８】
本実施形態では、基板１上にＴＦＴ２およびパシベーション膜３が形成され、さらにその上に平坦化層４が形成される。ＴＦＴ２上にはコンタクトホール５が形成され、コンタクトホール５を介してＴＦＴ２のソース・ドレイン電極（図示せず）とＡｌ合金膜（反射膜）６とが電気的に接続されている。本発明では、Ａｌ合金膜６が反射アノード電極を構成している。これを反射アノード電極と呼ぶこととしたのは、Ａｌ合金膜６が有機ＥＬ素子の反射電極として作用し、且つ、ＴＦＴ２のソース・ドレイン電極に電気的に接続されているためにアノード電極として働くためである。また、反射アノード電極はソース・ドレイン電極と同一の電極であっても良く、これによっても本発明の効果が発揮される。
【００３９】
Ａｌ合金膜６の直上に有機発光層８が形成され、さらにその上にカソード電極９が形成される。すなわち、従来の有機ＥＬディスプレイでは、Ａｌ合金膜６と有機発光層８との間に酸化物導電膜が形成されているのに対し、本発明の反射アノード電極を有する図１の有機ＥＬディスプレイでは、酸化物導電膜は不要である。本実施形態では、所定のＡｌ合金膜６を使用しているため、Ａｌ合金膜６を有機発光層８に直接接続しても、発光特性のバラツキを抑えられる。また、このような有機ＥＬディスプレイでは、有機発光層８から放射された光が本発明の反射アノード電極で効率よく反射されるので、優れた発光輝度を実現できる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４１】
実施例１
無アルカリ硝子板（板厚０．７ｍｍ、直径４インチ）を基板とし、その表面に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法で、下記表１に示すように希土類元素の種類および含有量（単位は原子％であり、残部：Ａｌおよび不可避的不純物）が異なるＡｌ合金膜（膜厚はいずれも約６００ｎｍ）を形成した。成膜は、成膜前にチャンバー内の雰囲気を一旦、到達真空度：１×１０-6Ｔｏｒｒにしてから、各Ａｌ合金膜と同一の成分組成の直径４インチの円盤型ターゲットを用い、表１に示すように成膜温度およびＡｒガス圧（表１にはＡｒ圧力と記載）を種々変化させて行なった。これら以外のスパッタリング条件は以下のとおりである。次に、成膜後のＡｌ合金について、窒素雰囲気中、表１に記載の種々のアニール温度にて３０分間熱処理を行なった。表１中、「−」とは加熱なし（すなわち室温）を意味する。尚、形成されたＡｌ合金膜の組成は、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）質量分析法で確認した。
（スパッタリング条件）
・Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ
・スパッタパワー：２６０Ｗ
・成膜温度：室温
【００４２】
上記の様にして得られたＡｌ合金膜を用いて、ナノインデンターによる膜の硬度試験を行い、ヤング率を測定した。この試験では、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｇ２００（解析用ソフト：Ｔｅｓｔ Ｗｏｒｋｓ ４）を用い、ＸＰチップを用いて連続剛性測定を行った。押し込み深さを５００ｎｍとし、１５点を測定した結果の平均値を求めた。
【００４３】
また、上記試験において、押し込み深さを２０ｎｍとして測定した後、Ａｌ合金膜表面を光学顕微鏡（倍率１０００倍）で観察し、塑性変形による変形の有無を確認した。
【００４４】
更に上記の様にして得られたＡｌ合金膜を倍率１５万倍でＴＥＭ観察し、測定視野（一視野は１．２μｍ×１．６μｍ）中に観察される、結晶粒の粒径（定方向接線径、Ｆｅｒｅｔ径）を測定した。測定は合計３視野で行い、３視野中の最大値を最大粒径とした。
【００４５】
Ａｌ合金膜の代わりに純Ａｌ膜を形成した試料についても、上記と同様にしてヤング率および最大粒径を測定した。
【００４６】
これらの結果を表１に併記する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１中、Ｎｏ．４〜２２は、いずれも希土類元素としてＮｄを含むＡｌ合金膜の例である。スパッタリング条件およびアニール温度がすべて同じ場合、Ｎｄ量の増加に伴ってヤング率は増加する傾向にあり［例えばアニール温度が室温（−）の場合、Ｎｏ．４、７、１０、２０を参照］、一方、最大粒径はやや減少する傾向にある。またＮｄ量およびスパッタリング条件が同じであっても、アニール温度が本発明の好ましい範囲を超えて高くなると、ヤング率が減少し最大粒径が増加し、塑性変形により変形が生じたため［例えばＮｏ．Ｎｏ．１８と１９を参照］、ヤング率および最大粒径を所定範囲内に制御して塑性変形により変形を無くすためには、アニール温度の上限を２３０℃に制御することが有効であることが分かる。
【００４９】
表１中、Ｎｏ．２３〜４０は、Ｎｄ以外の希土類元素を含むＡｌ合金膜を用いた例である。これらはいずれも、本発明で規定する希土類元素の含有量を含み、且つ、スパッタリング条件およびアニール温度を本発明の好ましい範囲に制御して作製したため、ヤング率および最大粒径が本発明の範囲内に制御されていた。また、Ｎｄ以外の上記希土類元素を用いた場合にも、上述したＮｄと同様の実験結果が見られることを実験により確認している（表１には示さず）。
【００５０】
これらの結果より、本発明のＡｌ−希土類元素合金膜を用いれば、横方向の応力に対する耐久性に優れており、断線や経時的な電気抵抗の増加が起こり難い、信頼性の高い有機ＥＬを提供できることが大いに期待される。
【００５１】
これに対し、Ｎｏ．１〜３は、希土類元素を含まない純Ａｌの例であり、アニール温度にかかわらず、本発明で規定するヤング率および最大粒径に制御することはできなかった。また、すべての例において、塑性変形による変形が生じた。
【符号の説明】
【００５２】
１ 基板
２ ＴＦＴ
３ パシベーション膜
４ 平坦化層
５ コンタクトホール
６ Ａｌ合金膜（反射膜）
８ 有機発光層
９ カソード電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜、および発光層を含む有機層を有する配線構造であって、
前記Ａｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、前記Ａｌ合金膜の上に前記有機層が直接接続していることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜が、前記基板上に形成された薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極に電気的に接続されている請求項１または２に記載の配線構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造を備えた薄膜トランジスタ基板。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜トランジスタ基板を備えた有機ＥＬディスプレイ。
【請求項１】
基板上に、有機ＥＬディスプレイ用の反射アノード電極を構成するＡｌ合金膜、および発光層を含む有機層を有する配線構造であって、
前記Ａｌ合金膜は、希土類元素を０．０５〜５原子％含有し、且つ、ヤング率は８０〜２００ＧＰａであり、結晶粒の定方向接線径（Ｆｅｒｅｔ径）の最大値が１００〜３５０ｎｍであり、前記Ａｌ合金膜の上に前記有機層が直接接続していることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、ＰｒおよびＤｙよりなる群から選択される１種以上の元素である請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜が、前記基板上に形成された薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極に電気的に接続されている請求項１または２に記載の配線構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造を備えた薄膜トランジスタ基板。
【請求項５】
請求項４に記載の薄膜トランジスタ基板を備えた有機ＥＬディスプレイ。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２４３７４１（Ｐ２０１２−２４３７４１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６３０５（Ｐ２０１１−１１６３０５）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]