CN103548420B - 含有有机el显示器用的反射阳极电极的配线结构 - Google Patents

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Abstract

提供一种配线结构，其具有具备Al合金膜的有机EL显示器用的反射阳极电极，该Al合金膜耐久性优异，即便使Al反射膜直接与有机层连接，也能够确保稳定的发光性能，而且可以实现高成品率。本发明涉及在基板上具有构成有机EL显示器用的反射阳极电极的Al合金膜，和含发光层的有机层的配线结构，其中，所述Al合金膜含有特定的稀土类元素为0.05～5原子％，在所述Al合金膜上直接连接有所述有机层。

Description

含有有机EL显示器用的反射阳极电极的配线结构
技术领域
本发明涉及含有在有机EL显示器(特别是顶发光型)中所使用的反射阳极电极的配线结构。
背景技术
作为自发光型的平板显示器之一的有机电致发光(以下，记述为“有机EL”)显示器，是在玻璃板等的基板上矩阵状排列有机EL元件而形成的全固体型的平板显示器。在有机EL显示器中，阳极(anode)和阴极(cathode)形成为条状，其交叉的部分相当于像素(有机EL元件)。从外部对该有机EL元件外加数V的电压而使电流流通过，由此将有机分子推进至激发状态，其返回到本来的基态(稳定状态)时，让其多余的能量作为光放出。
有机EL元件是自发光型和电流驱动型的元件，但在其驱动方式中有无源型和有源型。无源型其构造简单，但全彩化困难。另一方面，有源型可以大型化，也适于全彩化，但在有源型中需要TFT基板。在该TFT基板中使用的是低温多晶Si(p—Si)或非晶Si(a—Si)等的TFT。
该有源型的有机EL显示器的情况下，多个TFT和配线成为障碍，有机EL像素能够使用的面积变小。若驱动电路复杂，TFT增加，则其影响更大。最近，不从玻璃基板取出光，而是设置从上表面侧取出光的构造(顶发光)，从而改善开口率的方法受到注目。
在顶发光中，下表面的阳极(anode)使用的是空穴注入优异的ITO(氧化铟锡)。另外上表面的阴极(cathode)也需要使用透明导电膜，但ITO不适于功函数大的电子注入。此外ITO是以溅射法和离子束蒸镀法成膜，因此成膜时的等离子区离子和二次电子有可能对电子传输层(构成有机EL元件的有机材料)造成损害。因此将薄的Mg层和铜酞菁层形成于电子传输层上，以进行避免损害和电子注入的改善。
这样的有源矩阵型的顶发光有机EL显示器所使用的阳极电极，兼顾对于从有机EL元件放射的光进行反射的目的，而成为在ITO和IZO(氧化铟锌)所代表的透明氧化物导电膜和反射膜的层叠构造(反射阳极电极)。该反射阳极电极所用的反射膜，大多是钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)和銀(Ag)等的反射性金属膜。例如，在顶发光方式的有机EL显示器的反射阳极电极中，采用的是ITO和Ag合金膜的层叠结构。
如果考虑反射率，则含有Ag或Ag作为主体的Ag基合金，其反射率高，因此有用。还有，Ag基合金抱有耐腐蚀性差这一特有的课题，通过用层叠在其上的ITO膜被覆该Ag基合金膜，能够消除上述课题。但是，因为Ag材料成本高，而且成膜所需要的溅射靶的大型化困难，所以将Ag基合金膜面向大型电视应用于有源矩阵型的顶发光有机EL显示器反射膜有困难。
另一方面，如果只考虑反射率，则Al作为反射膜也良好。例如专利文献1作为反射膜公开Al膜或Al—Nd膜，记述了Al—Nd膜反射效率优秀而优选的要旨。
但是，使Al反射膜与ITO和IZO等的氧化物导电膜直接接触时，接触电阻(contactresistance)高，不能向空穴对有机EL元件的注入供给充分的电流。为了对此加以避免，若反射膜不采用Al，而是采用Mo和Cr等的高熔点金属，或在Al反射膜和氧化物导电膜之间设置Mo和Cr等的高熔点金属作为阻挡金属，则反射率大幅劣化，招致作为显示器性能的发光亮度的降低。
因此专利文献2作为能够省略阻挡金属的反射电极(反射膜)，提出有一种含有Ni为0.1～2原子％的Al—Ni合金膜。据此，能够实现与纯Al具有一样高的反射率，并且，即便使Al反射膜与ITO和IZO等的氧化物导电膜直接接触，也能够实现低接触电阻。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005—259695号公报
专利文献2：日本特开2008—122941号公报
可是，在顶发光的有机EL显示器中，考虑从阳极(阳极)向作为上层的有机层的空穴注入时，因为空穴从阳极材料的最高占有分子轨道(HOMO)向有机层的HOMO移动，所以这些轨道的能量差成为注入障碍。目前，能量障碍低的ITO量产使用，但假如由于ITO的衬底层的影响等，ITO的功函数变小，则该能量障碍变高。例如，在顶发光方式有机EL显示器用反射阳极电极中，ITO等的氧化物导电膜(以下，有以ITO代表的情况。)和Al反射膜(或Al合金反射膜)的层叠构造(上层＝ITO／下层＝Al合金)的ITO膜表面的功函数，与目前量产的层叠构造(上层＝ITO／下层＝Ag基合金)相比，有低0.1～0.2eV左右的问题。其原因详情不明，但若ITO膜表面的功函数低0.1～0.2eV左右，则形成于该ITO膜的上层的有机发光层的发光起始电压(阈值)移动至高电压侧约数V左右，在维持相同的发光强度的情况下，耗电提高。
另外，在有机EL显示器中，由于ITO膜的针孔和ITO膜与Al反射膜的接触特性的面内偏差等，也会有发光强度产生不均匀这样的问题。
针对这样的问题，不使用ITO膜，而是可以使Al反射膜与有机层直接连接的有机层的开发被推进。
但是，要没有保持Al反射膜的ITO膜的状况下，至有机层形成期间Al反射膜以暴露出的状态存在，因此，例如，在搬运具备该Al反射膜的基板的过程中，由于来自上部的冲击等而发生的纵向的变形(应力)等，而导致局部性地发生凹陷，Al反射膜表面容易产生凹状的形状异常等。其结果是，不仅电场在凹陷部周边集中而发生发光强度的不均，而且还会招致发光元件的寿命降低这样的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种含有具备Al合金反射膜的有机EL显示器用的反射阳极电极的配线结构，Al合金反射膜对于纵向的应力的耐久性特别优异，即便使Al反射膜与有机层直接连接，也不会有发光强度的不均匀，能够确保稳定的发光性能，而且可以实现高成品率。
本发明提供以下的配线构造、薄膜晶体管及有机EL显示器。
(1)一种配线结构，其特征在于，其为在基板上具有构成有机EL显示器用的反射阳极电极的Al合金膜，和含有发光层的有机层的配线结构，
所述Al合金膜含有0.05～5原子％的从由Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr和Dy所构成的组中选择的一种以上的稀土类元素，
在所述Al合金膜之上直接连接有所述有机层。
(2)根据(1)所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜的硬度为2～3.5GPa，且存在于Al合金组织的晶界三相点的密度在2×108个／mm2以上。
(3)根据(1)或(2)所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜的杨氏模量为80～200GPa，且晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值为100～350nm。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜的光泽度在800％以上。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜与形成于所述基板上的薄膜晶体管的源·漏电极电连接。
(6)一种具备(1)～(5)中任一项所述的配线结构的薄膜晶体管基板。
(7)一种具备(6)所述的薄膜晶体管基板的有机EL显示器。
根据本发明，作为构成有机EL显示器用反射阳极电极的Al合金膜，是含有稀土类元素的Al合金膜，并且，使用该Al合金膜的硬度和晶界三相点密度得到适当控制的Al合金膜，因此，特别是对于压入载荷等这样纵向的应力的耐久性优异。另外，并且，因为使用该Al合金膜的杨氏模量和晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值晶界得到适当控制的Al合金膜，所以对于横向的变形的耐久性也优异。其结果是，即便使该Al反射膜与有机层直接连接，也能够确保稳定的发光性能，能够提供可靠性高的有机EL显示器用的反射阳极电极。此外，因为使用光泽度优异的Al合金膜，所以能够提供色彩的表现力优异的有机EL显示器用的反射阳极电极。本发明的有机EL显示器，适合用于例如移动电话、手持游戏机、平板型电脑、电视机等。
附图说明
图1是表示具备本发明的反射阳极电极的现有的有机EL显示器的概略图。
具体实施方式
本发明者们为了提供一种作为有机EL显示器用的反射阳极电极通用的电极材料，即，含有稀土类元素的Al合金膜(以下，有记述为Al—稀土类元素合金膜，或仅简述为Al合金膜的情况。)而反复研究，其中，即便使该Al合金膜不经由氧化物导电膜而直接与有机层连接，对于在搬运具备该Al合金膜的基板的等的过程中来自上部的冲击等而发生的纵向和横向的变形(应力)也具有适度的耐性，能够防止伴随上述变形而来的凹陷的发生，可以防止发光性能和寿命的劣化。其结果发现，作为上述Al—稀土类元素合金膜，如果使用具有规定的硬度和晶界密度的Al合金膜，则可达成希望的目的。
即，本发明从使Al反射膜与有机层直接连接也能够确保稳定的发光性能，并确保高可靠性这一观点出发，作为有机EL显示器用的反射阳极电极所使用的Al合金膜，能够采用含有稀土类元素的Al合金膜，并且，该Al合金膜的硬度为2～3.5GPa，并且，能够采用存在于Al合金组织的晶界三相点的密度为2×108个／mm2以上的Al—稀土类元素合金膜。
另外，还设有该Al合金膜的杨氏模量为80～200GPa，且晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值为100～350nm的Al—稀土类元素合金膜。另外也使光泽度在800％以上。
首先，优选上述Al—稀土类合金膜的硬度为2～3.5GPa。如前述，本发明的Al合金膜，不是像以往一样使ITO等的氧化物导电膜层叠于其上，而是使之与有机发光层直接连接使用，为此，对于有机EL显示器用的反射阳极电极，要求还具备即便应力暂时集中而电极发生变形或劣化，电极也不会发生凹陷等程度的对于纵向的应力的耐久性。上述硬度从这样的观点出发而设定，也考虑使Al合金膜与ITO等的氧化物导电膜层叠时的硬度和与玻璃基板等的硬度的平衡而设定。
详细地说，构成电极的电极材料过软时，由于应力集中导致电极变形，有发生发光不均匀等问题的情况。另一方面，若电极材料过硬，则对于压入载荷难以发生变形，因此会产生微小的裂纹或发生剥落等的劣化。另外，如本发明这样没有使Al合金膜与ITO等的氧化物导电膜层叠，而是将其作为电极材料使用时，在设定Al合金膜的硬度时，还需要进一步考虑与制成和氧化物导电膜的层叠物时的硬度的平衡，Al合金膜的硬度的上限，可以控制在与上述层叠物大致同程度的硬度，另一方面，Al合金膜的硬度的下限，可以与玻璃基板所代表的基板的硬度相差不太大。基于这样的观点，在本发明中，Al合金膜的优选的硬度设定为2GPa以上、3.5GPa以下。更优选为2.5GPa以上、3.3GPa以下。需要说明的是，Al合金膜的硬度，是以后述的实施例所述的方法测定的值。
此外，本发明所用的Al合金膜，存在于Al合金组织的晶界三相点的密度(以下，有简述为三相点密度的情况。)满足2×108个／mm2以上。如上所述在本发明中，优选将Al合金膜的硬度控制在规定范围，但通常，硬度与三相点密度具有密切的关系，稀土类元素的含量处于本发明的范围内(5原子％以下)时，三相点密度越大，硬度也处于越大的倾向。在本发明中，从确保Al合金膜的硬度的下限(2GPa)的观点出发，将三相点密度定为2×108个／mm2以上。优选为2.4×108个／mm2以上。三相点密度的上限，若考虑溅射成膜的效率性等，则优选8.0×108个／mm2。还有，Al合金膜的三相点密度如后述实施例中也有所记述的，是由以下这样的方法测定的值。即，以倍率15万倍对于Al合金膜进行TEM观察，测量在测量视野(一个视野为1.2μm×1.6μm)中观察到的、存在于晶界三相点的Al合金的密度(三相点密度)。测量合计在3个视野中进行，其平均值为Al合金的三相点密度。
本发明所用的Al合金膜，含有稀土类元素0.05～5原子％，余量：Al和不可避免的杂质。含有稀土类元素的Al合金膜具有耐热性。从提供适合有机EL显示器用的反射阳极电极的原材料的观点出发，从而控制硬度和三相点密度的Al合金膜至今为止都没有公开。稀土类元素的含量的下限和上限，为了确保本发明所规定的硬度和三相点密度的范围而进行设定。如后述的实施例所示，随着稀土类元素的含量变少，硬度处于降低的倾向，稀土类元素的含量低于本发明所规定的下限的，硬度或三相点密度的至少一方脱离本发明的范围。另一方面，随着稀土类元素的含量变多，硬度也处于增加的倾向，稀土类元素的含量超出本发明所规定的上限的，硬度或三相点密度的至少一方脱离本发明的范围。
作为不可避免的杂质，可列举Fe、Si、Cu，分别允许含有0.05重量％以下。这些杂质的含量在上述范围外时，耐腐蚀性有可能劣化。另外，作为不可避免的杂质，还可列举氧，允许含有0.1重量％以下。该氧的含量在上述范围外时，电阻有可能变大。
另外，本发明从即便使Al反射膜与有机层直接连接，也能够确保稳定的发光性能，确保高可靠性这样的观点出发，作为有机EL显示器用的反射阳极电极所使用的Al合金膜，能够采用含有稀土类元素的Al合金膜，并且，该Al合金膜的杨氏模量为80～200GPa，是晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值为100～350nm的Al—稀土类元素合金膜。
首先，优选上述Al—稀土类合金膜的杨氏模量为80～200GPa。如前述，本发明的Al合金膜，不是像以往一样使ITO等的氧化物导电膜层叠于其上，而是使之与有机发光层直接连接使用，但为此，对于有机EL显示器用的反射阳极电极，就要求还具备即便应力暂时集中而电极变形或劣化，电极中也不会发生凹凸等程度的对于横向的耐久性。上述杨氏模量是从这样的观点出发而设定的，也考虑到使Al合金膜与ITO等的氧化物导电膜层叠时的杨氏模量和与玻璃基板等的杨氏模量的平衡而设定。
详细地说，构成电极的电极材料的杨氏模量小(过软)时，由于应力集中导致电极变形，有产生发光不均匀等的问题的情况。另一方面，若电极材料的杨氏模量大(过硬)，则对于压入载荷难以发生变形，因此会产生微小的裂纹或发生剥落等的劣化。另外，如本发明这样不使Al合金膜与ITO等的氧化物导电膜层叠，而是作为电极材料使用时，在设定Al合金膜的杨氏模量时，还需要进一步考虑与制成和氧化物导电膜的层叠物时的杨氏模量的平衡，Al合金膜的杨氏模量的上限，可以控制在与上述层叠物大致同程度的杨氏模量，另一方面，Al合金膜的杨氏模量的下限，可以与玻璃基板所代表的基板的杨氏模量相差不太大。基于这样的观点，在本发明中，Al合金膜的优选的杨氏模量定为80GPa以上、200GPa以下。更优选为85GPa以上、180GPa以下。还有，Al合金膜的杨氏模量，如后述的实施例中也有所记述的，是以如下方法测量的值。即，由纳米压痕仪对膜进行硬度试验，测量杨氏模量。在该试验中，使用Agilent Technologies社制Nano Indenter G200(分析用软件：Test Works4)，使用XP压针进行连续刚性测量。其是使压入深度为500nm，测量15点，通过求得结果的平均值而取得的值。
此外本发明所使用的Al合金膜的最大粒径[晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值]满足100～350nm。如上述在本发明中，需要将Al合金膜的杨氏模量控制在规定范围，但通常，杨氏模量与最大粒径大体具有密切的关系，稀土类元素的含量处于本发明的范围内(5原子％以下)时，若最大粒径变大，则杨氏模量处于变小的倾向。在本发明中，从确保Al合金膜的杨氏模量的下限(80GPa)的观点出发，将最大粒径的上限定为350nm，从确保Al合金膜的杨氏模量的上限(200GPa)观点出发，将最大粒径的下限定为100nm。优选的最大粒径为130nm以上、320nm以下。
在此所谓最大粒径，意思是晶粒的规定方向的切线直径(也称为Feret径或Green径)的最大值。具体来说，是夹持粒子的一定方向的两条平行线的间隔(距离)，晶粒有凹陷时，是投影图的平行外切线间距离，晶粒没有凹陷时(球)，是使周长除以π的值。还有，最大粒径，具体来说就是以如下方式取得的值。即，以倍率15万倍对于Al合金膜进行TEM观察，测量在测量视野(一个视野为1.2μm×1.6μm)中观察到的、晶粒的粒径(规定方向的切线直径，Feret径)。测量合计在3个视野中进行，将3个视野中的最大值作为最大粒径。
以上，对于赋予本发明以特征的Al合金膜的杨氏模量和最大粒径进行了说明。本发明所用的Al合金膜，含有稀土类元素0.05～5原子％，余量：Al和不可避免的杂质。含有稀土类元素的Al合金膜具有耐热性。从提供适合于有机EL显示器用的反射阳极电极的原材的观点出发而控制杨氏模量和最大粒径的Al合金膜至今为止尚未公开。稀土类元素的含量的下限，为了确保本发明中规定的硬度和三相点密度的范围而定。为了使耐热性作用有效地发挥而定，另一方面，其上限是为了确保本发明中规定的杨氏模量和最大粒径的范围而定。随稀土类元素的含量变多，有杨氏模量增加，最大粒径减小的倾向。
作为不可避免的杂质，可列举Fe、Si、Cu，分别允许含有0.05重量％以下。这些杂质的含量在上述范围外时，耐腐蚀性有可能劣化。另外，作为不可避杂质，还可列举氧，允许含有0.1重量％以下。该氧的含量在上述范围外时，电阻有可能变大。
另外，根据本发明者们的研究结果判明：(I)电极的光泽度对于有机EL显示器的色彩造成重大影响，构成电极材料的上述Al合金膜的晶粒的粒径(详细地说，是称为Feret径的规定方向的切线直径的最大值)大时，和该粒径的密度小时，Al合金膜的光泽度降低，结果是有机EL显示器的色彩的表现力差；(II)详细地说Al合金膜的光泽度，大体由成膜之后的上述粒径的尺寸和密度决定，即使在成膜后进行热处理(退火)，也几乎看不到光泽度的变化；(III)为了实现高光泽度，有效的是适当地控制成膜条件(优选为溅射时的温度和Ar气压)。此外还发现，Al合金膜中的稀土类元素的含量也与Al合金膜的光泽度具有密切的关系，(IV)随着稀土类元素的含量增加，光泽度有上升的倾向，便若大量添加，则由于腐蚀残渣的问题而致使有机EL显示器的色彩受损，因此将其上限控制在5原子％有效；(V)如此光泽度和稀土类元素的含量得到适当控制的Al合金膜，还可以作为有机EL显示器用反射阳极电极的原材单独使用，也可以作为在其下部层叠Mo等的高熔点金属膜而得到的层叠材料使用。
如此，优选本发明所使用的Al—稀土类合金膜的光泽度为800％以上。据此，有机EL显示器的色彩表现力也有所提高。光泽度越高越好，优选为805％以上。还有，Al合金膜的光泽度的上限没有特别规定，但是，若考虑用于确保希望的光泽度的条件(Al合金膜所含的稀土类元素的含量和Al合金膜的制造条件等，详情后述。)，则大约为840％左右。Al合金膜的光泽度，如后述实施例中也有所记述的，是以如下方法测量的值。即，基于JIS K7105—198，测量60°镜面光泽度。光泽度由将折射率1.567的玻璃表面的光泽度作为100时的值(％)表述。
本发明所使用的Al合金膜，含有稀土类元素0.05～5原子％，余量：Al和不可避免的杂质。含有稀土类元素的Al合金膜具有耐热性。从提供适于光泽度优异的有机EL显示器用的反射阳极电极的原材的观点出发，光泽度和稀土类元素的含量受到恰当控制的Al合金膜至今为止尚未公开。稀土类元素的含量的下限，为了使耐热性作用有效地发挥而定，另一方面，其上限为了确保本发明中规定的光泽度的下限而定。即，如后述的实施例所示，Al合金膜的光泽度与稀土类元素的含量密切相，以相同的条件制作Al合金膜时，稀土类元素的含量越多，有Al合金膜的光泽度也越增加的倾向，但是若稀土类元素的含量过多，则产生腐蚀残渣这一新问题，色彩受损，因此其上限定为5原子％。另外如果在上述范围内，则能够将配线的电阻也抑制得很低。
作为不可避免的杂质，可列举Fe、Si、Cu，分别允许含有0.05重量％以下。这些杂质的含量在上述范围外时，耐腐蚀性有可能劣化。另外，作为不可避免的杂质，还可列举氧，允许含有0.1重量％以下。该氧的含量在上述范围外时，电阻有可能变大。
作为本发明所使用的稀土类元素，可列举在镧系元素(在周期表中，从原子序号57的La至原子序号71的Lu的合计15种元素)中，加上Sc(钪)和Y(钇)的元素组。在本发明中这些元素能够单独使用或两种以上并用，所谓上述稀土类元素的含量，单独含有时是单独的量，含有两种以上时是其合计量。优选的稀土类元素是从Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr和Dy所构成的组中选择的一种以上的元素。
还有，从将硬度和三相点密度控制在规定范围内这一观点出发，优选使从Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr和Dy所构成的组中选择的一种以上的元素(特别是Nd)的上限为1原子％。
在本发明中，作为电极材料，可以单独使用上述的Al合金膜，或者也可以使用在上述Al合金膜之下层叠有高熔点金属膜的材料。高熔点金属膜为了防止Al的氧化而作为Al合金膜的衬底层等通用，在本发明中，也能够使用Mo、Ti、Cr、W或以上述金属为主体的合金。
上述Al合金膜的优选的厚度大致为50～700nm。单独使用上述Al合金膜时的优选的厚度大致为50～600nm。另外，作为与高熔点金属膜的层叠构造而使用上述Al合金膜时的优选的合计厚度(从基板侧按顺序，高熔点金属膜+Al合金膜)大致为80～700nm，这时的Al合金膜的优选的厚度大致为50～600nm，高熔点金属膜的优选的厚度大约为30～100nm。
在本发明中，为了得到硬度和三相点密度得到适当控制的Al合金膜，除了使用含有规定的稀土类元素的Al合金膜以外，还优选对于成膜后的Al合金膜，在室温～230℃的范围内进行热处理(退火)。在反射膜形成以后的有机EL显示器的制造过程中，一般来说多受到室温～约250℃左右的热过程，但若退火温度变高，则发生稀土类元素的析出和Al合金的晶粒生长，因此致使硬度和三相点密度降低。具体来说，根据稀土类元素的添加量等，设定适当的退火温度即可，但更优选为150～230℃。
作为上述Al合金膜的成膜方法，例如，可列举溅射法和真空蒸镀法等，但在本发明中，从实现细化和膜内的合金成分的均匀化，能够容易地控制添加元素量等的观点出发，优选以溅射法形成Al合金膜。在溅射法中，优选将溅射时的成膜温度大致控制在180℃以下，将Ar气压大致控制3mTorr以下。基板温度和成膜温度越高，所形成的膜的膜质越接近块体，容易形成致密的膜，膜的硬度有增加的倾向。另外，越提高Ar气压，膜的密度越降低，膜的硬度有降低的倾向。这样的成膜条件的调整，从抑制膜的构造稀疏而容易产生腐蚀的观点出发也优选。
在本发明中，为了得到杨氏模量和最大粒径被适当控制的Al合金膜，除了得到含有规定的稀土类元素的Al合金膜以外，还优选适当控制溅射时的条件。即，作为上述Al合金膜的成膜方法，例如，可列举溅射法和真空蒸镀法等，在本发明中，为了实现细化和膜内的合金成分的均匀化，能够容易地控制添加元素量等的观点出发，推荐以溅射法形成Al合金膜，优选将溅射时的成膜温度大致控制在230℃以下，将Ar气压大致控制在20mTorr以下。另外，优选将溅射时的基板温度大致控制在180℃以下。基板温度和成膜温度越高，所形成的膜的膜质越接近块体，容易形成致密的膜，膜的杨氏模量有增加的倾向。另外，越提高Ar气压，膜的密度越降低，膜的杨氏模量有降低的倾向。这样的成膜条件的调整，从抑制膜的构造稀疏而容易产生腐蚀的观点出发也优选。
还有，如上述这样通过溅射法成膜后的Al合金膜，优选在室温～230℃的范围内进行热处理(退火)。在有机EL的制造过程中，反射膜形成后一般来说多受到室温～约250℃左右的热过程，但若退火温度变高，则发生稀土类元素的析出和Al合金的晶粒生长，因此致使杨氏模量和最大粒径降低。具体来说，根据稀土类元素的添加量等，设定适当的退火温度即可，但更优选为150～230℃。
在本发明中，为了得到光泽度得到适当控制的Al合金膜，除了使用含有规定的稀土类元素的Al合金膜以外，还优选适当控制溅射时的条件。即，作为上述Al合金膜的成膜方法，例如，可列举溅射法和真空蒸镀法等，在本发明中，从实现细化和膜内的合金成分的均匀化，能够容易地控制添加元素量等的观点出发，推荐以溅射法形成Al合金膜。优选将溅射时的成膜温度大致控制在270℃以下，将Ar气压大致控制15mTorr以下。另外，优选将溅射时的基板温度控制在大致270℃以下。这是由于基板温度和成膜温度越高，溅射粒子在基板表面越容易运动，成为形成粗大的结晶粒径的原因，结果是光泽度降低。另外是由于，若Ar气压变高，则溅射粒子和Ar气压的冲突频率提高，溅射粒子到达基板时的能量变低，晶粒的密度降低，结果是光泽度降低。
以上述优选的溅射条件成膜(之后的)Al合金膜的光泽度高达800％以上，这样高的光泽度，不论之后的热处理(退火)的条件如何，都可原样维持。这一点与会强烈受到热处理后的Al合金膜的状态(晶粒的尺寸和密度等)的影响的反射率大不相同。在有机EL显示器的制造过程中，一般多曝露在室温～约250℃左右的热过程中，但即使退火温度超出上述范围，例如以300℃进行热处理，热处理后的Al合金膜的光泽度仍持续在800％以上的高水平(参照后述实施例)。但是，若考虑树脂的耐热性，则优选的热处理温度约为150～230℃。
在本发明中，特征在于与有机层直接连接的由Al合金膜构成的电极，其以外的构成没有特别限定，能够采用在有机EL显示器的领域通常使用的公知的构成。
接下来，使用图1，说明具备本发明的反射阳极电极的有机EL显示器的一个实施方式的概略。但是，本发明以有限定为图1所示的有机EL显示器的意图，能够适宜采用在该技术领域中通常使用的构成。
在本实施方式中，在基板1上形成TFT2和钝化膜3，再在其上形成平坦化层4。在TFT2上形成接触孔5，经由接触孔5，TFT2的源·漏电极(未图示)与Al合金膜(反射膜)6电连接。在本发明中，Al合金膜6构成反射阳极电极。之所以将其称为反射阳极电极，是由于Al合金膜6作为有机EL元件的反射电极发挥作用，并且，与TFT2的源·漏电极电连接，因此作为阳极电极起作用。另外，反射阳极电极也可以是与源·漏电极相同的电极，据此，也可以发挥本发明的效果。
在Al合金膜6的正上方形成有机发光层8，再在其上形成阴极电极9。即，在现有的有机EL显示器中，在Al合金膜6和有机发光层8之间形成有氧化物导电膜，相对于此，在具有本发明的反射阳极电极的图1的有机EL显示器中，则不需要氧化物导电膜。在本实施方式中，因为使用规定的Al合金膜6，所以即便使Al合金膜6与有机发光层8直接连接，也可抑制发光性能的偏差。另外，在这样的有机EL显示器中，从有机发光层8放射的光以本发明的反射阳极电极高效率地被反射，因此能够实现优异的发光亮度。
实施例
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例限制，在能够符合上述·下述的宗旨的范围内也可以适当加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围。
实施例1
以无碱玻璃板(板厚0.7mm，直径4英寸)为基板，在其表面，通过DC磁控管溅射法，如下述表1所示，形成稀土类元素的种类和含量(单位为原子％，余量：Al和不可避免的杂质)不同的Al合金膜(膜厚均约500nm)。成膜是在成膜前使腔室内的气氛暂时到达真空度：1×10-6Tort之后，使用与各Al合金膜相同的成分组成的直径4英寸的圆盘型靶，以下述所示的条件进行。接着，对于成膜后的Al合金，在氮气氛中，以表1所述的各种退火温度进行15分钟热处理。表1中，所谓“—”意思是不加热(即室温)。还有，所形成的Al合金膜的组成，以感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma：ICP)质谱法确认。
(溅射条件)
·Ar气压：1mTorr
·Ar气流量：20sccm
·溅射功率：130W
·成膜温度：100℃
使用以上述方式得到的Al合金膜，用纳米压痕仪进行膜的硬度试验。在该试验中，使用MTS社制Nano Indenter XP(分析用软件：Test Works4)，使用XP压针，进行连续刚性测量。以压入深度为300nm，激发振动频率：45Hz，振幅：2nm的条件测量15点，求得测量结果的平均值。
另外，在上述试验中，使压入深度为20nm而进行测量后，以光学显微镜(倍率1000倍)观察Al合金膜表面，确认有无塑性变形造成的变形。
再对于以上述方式得到的Al合金膜，以倍率15万倍进行TEM观察，在测量视野(一个视野为1.2μm×1.6μm)中进行观察，测量存在于晶界三相点的Al合金的密度(三相点密度)。测量在合计3个视野中进行，以其平均值作为Al合金的三相点密度。
对于形成纯Al膜代替Al合金膜的试料，与上述同样也测量硬度和三相点密度。
这些结果一并记述在表1中。表1中，所谓“E+07”意思是107。例如表1的No.101的所谓“9.0E+07”就是9.0×107的意思。
[表1]
表1中，No.105～118和137～139，均是含有Nd作为稀土类元素的Al合金膜的例子。退火温度相同时，随着Nd量的增加，硬度和三相点密度有增加的倾向[例如退火温度为室温(—)时，参照No.105、109、113、137]，为了将硬度和三相点密度控制在规定范围内，可知有效的是使Nd量的上限处于1原子％。另外即使Nd量相同，若退火温度变高而超出本发明的优选的范围，则硬度和三相点密度有减少的倾向[例如退火温度为250℃时，参照No.108、112、117]，由于塑性变形导致变形发生，因此，为了将硬度和三相点密度控制在规定范围内而消除塑性变形导致的变形，可知有效的是将退火温度的上限控制在230℃。
表1中，No.119～136是使用了含有Nd以外的稀土类元素的Al合金膜的例子。因为其均含有本发明中规定的稀土类元素的含量，并且，将退火温度控制在本发明的优选的范围而制作，所以硬度和三相点密度被控制在本发明的范围内。另外，使用Nd以外的上述稀土类元素时，可看到与上述Nd同样的实验结果，这通过实验得到确认(表1中未示出)。
由此结果可强烈期待，如果使用本发明的Al—稀土类元素合金膜，则能够提供一种对于纵向的应力的耐久性优异，难以发生断线和电阻随时间变化增加，可靠性高的有机EL显示器用的反射阳极电极。
相对于此，No.101～104是不含稀土类元素的纯Al的例子，无论怎么控制退火温度，也不能控制为本发明中规定的硬度和三相点密度。另外，在全部的示例中，都发生因塑性变形造成的变形。
实施例2
以无碱玻璃板(板厚0.7mm，直径4英寸)为基板，在其表面，以DC磁控管溅射法，如下述表2所示这样，形成稀土类元素的种类和含量不同的Al合金膜(膜厚均约600nm)。成膜其进行是在成膜前，使室内的气氛暂时到达真空度：1×10-6Torr之后，使用与各Al合金膜相同的成分组成的直径4英寸的圆盘型靶，如表2所示这样使成膜温度和Ar气压(表2中记述为Ar压力)进行各种变化。其以外的溅射条件如下。对于成膜后的Al合金，在氮气氛中，以表2所述的各种退火温度进行30分钟热处理。表2中，所谓“—”意思是未进行加热(即室温)。还有，所形成的Al合金膜的组成，与实施例1同样以ICP质谱法确认。
(溅射条件)
·Ar气流量：30sccm
·溅射功率：260W
·成膜温度：室温
使用以上述方式取得的Al合金膜，用纳米压痕仪进行膜的硬度试验，测量杨氏模量。在该试验中，使用Agilent Technologies社制NanoIndenter G200(分析用软件：TestWorks4)，使用XP压针进行连续刚性测量。使压入深度为500nm，求得测量15点的结果的平均值。
另外，在上述试验中，使压入深度为20nm而进行测量后，用光学显微镜(倍率1000倍)观察Al合金膜表面，确认有无塑性变形造成的变形。
再以倍率15万倍对于以上述方式得到的Al合金膜进行TEM观察，测量在测量视野(一个视野为1.2μm×1.6μm)中观察到的晶粒的粒径(规定方向的切线直径，Feret径)。测量在合计3个视野中进行，3个视野中的最大值为最大粒径。
对于形成纯Al膜代替Al合金膜的试料，与上述同样测量杨氏模量和最大粒径。
这些结果一并记述在表2中。
[表2]
表2中，No.204～222均是含有Nd作为稀土类元素的Al合金膜的例子。溅射条件和退火温度完全相同时，随着Nd量的增加，杨氏模量有增加的倾向[例如退火温度为室温(—)时，参照No.204、207、210、220]，另一方面，最大粒径有稍微减少的倾向。另外即使Nd量和溅射条件相同，若退火温度高而超出本发明的优选的范围，则杨氏模量也会减少，最大粒径也增加，由于塑性变形而发生变形[例如对照No.218和219]，因此为了将杨氏模量和最大粒径控制在规定范围内，消除因塑性变形造成变形，可知有效的是将退火温度的上限控制在230℃。
表2中，No.223～240是使用含有Nd以外的稀土类元素的Al合金膜的例子。其均含有本发明所规定的稀土类元素的含量，并且，将溅射条件和退火温度控制在本发明的优选的范围而制作，因此杨氏模量和最大粒径控制在本发明的范围内。另外，使用Nd以外的上述稀土类元素时，也可见与上述Nd同样的实验结果，这通过实验得到确认(表2中未示出)。
据此结果可强烈期待，如果使用本发明的Al—稀土类元素合金膜，则能够提供对于横向的应力的耐久性优异，难以发生断线和电阻随时间变化增加，可靠性高的有机EL。
相对与此，No.201～203是不含稀土类元素的纯Al的例子，无论怎么控制退火温度，也不能控制为本发明中规定的硬度和三相点密度。另外，在全部的示例中，都发生因塑性变形造成的变形。
实施例3
以无碱玻璃板(板厚0.7mm，直径4英寸)为基板，在其表面，以DC磁控管溅射法，形成如下述表3所示这样稀土类元素的种类和含量(单位为原子％，余量：Al和不可避免的杂质)不同的Al合金膜(膜厚均约100nm)。
成膜是在成膜前，使室内的气氛暂时到达真空度：1×10-6Torr之后，使用与各Al合金膜相同的成分组成的直径4英寸的圆盘型靶，如表1所示而使成膜温度和Ar气压(表3中记述为Ar压力)进行各种变化而进行。其以外的溅射条件如下。其次，对于成膜后的Al合金，在氮气氛中，以表1所述的各种退火温度进行30分钟热处理。表3中，所谓“—”意思是未加热(即室温)。还有，形成的Al合金膜的组成由ICP质谱分析法确认。
(溅射条件)
·Ar气流量：30sccm
·溅射功率：130W
·成膜温度：室温
使用如上述方式得到的Al合金膜，基于JISK7105—198，测量60°镜面光泽度。光泽度以将折射率1.567的玻璃表面的光泽度作为100时的值(％)进行表述。
此外，使用以上述方式成膜而得到的铝合金膜，评价蚀刻残渣。详细地说，在加温至40℃并在混合酸蚀刻液(磷酸：硝酸：醋酸：水＝70：2：10：18)中浸渍Al合金膜，进行相当于蚀刻完毕时间+50％的时间的时间(过度蚀刻时间)浸蚀。用光学显微镜(倍率1000倍)和SEM(倍率3万倍)观察蚀刻后的玻璃表面，怎么观察都未见蚀刻残渣的为○，仅以SEM观见到的蚀刻残渣的为△，不仅通过SEM观察，而且在由光学显微镜进行的观察中也看到蚀刻残渣的为×。在本实施例中，○或△判断为蚀刻性良好。
对于形成纯Al膜代替Al合金膜的试料，也与上述同样测量光泽度和蚀刻残渣。
这些结果一并记述在表3中。在表3中，记述热处理(退火)后的光泽度的结果，确认该与成膜后不久(退火前)的光泽度相比几乎没变。
[表3]
[表3]
表3中，No.304～318均是含有Nd作为稀土类元素的Al合金膜的例子。在溅射条件和退火温度全部相同时，可知随着Nd量的增加，光泽度有增加的倾向[例如退火温度为室温(—)时，参照No.304、305、306、307、317、318]。另外，若Nd量变多，则观察到蚀刻残渣，但在本发明中规定的上限(5原子％)的范围内就是合格的范围内。另外光泽度与溅射条件也密切相关，以Ar气压力超出本发明的优选的范围的条件制作的No.314的光泽度，得不到期望的光泽度(800％以上)。另一方面，光泽度与成膜温度也密切相关，若变成高温，则可见光泽度有降低的倾向，但在超过一般的加工温度的温度、即270℃下，确认能够得到期望的光泽度(800％以上)。此外No.307、315、316均是以相同条件溅射含有Nd为0.6原子％的Al合金膜，只是改变热处理温度的例子[No.307的退火温度＝室温，No.315的退火温度＝150℃，No.316的退火温度＝300℃]，但不论热处理温度如何，光泽度都为大致相同程度(约820％)，可知光泽度几乎不受热处理的影响。
根据上述的实验结果确认，为了确保规定的光泽度，有效的是使Nd量的上限为5原子％，关于溅射条件，使成膜温度为270℃以下，将Ar气压力控制在15mTorr以下。
表3中，No.319～324是使用含有Nd以外的稀土类元素的Al合金膜的例子。其均含有本发明中规定的稀土类元素的含量，并且，将溅射条件控制在本发明的优选的范围而制作，因此光泽度控制在本发明的范围内。另外，使用Nd以外的上述稀土类元素时，可见与上述Nd同样的实验结果，这通过实验得到确认(表3中未示出)。
根据这些结果能够强烈期待，如果使用本发明的Al—稀土类元素合金膜，则能够提供光泽度高，色彩的表现力优异的有机EL显示器。
相对与此，No.301～303是不含稀土类元素的纯Al的例子，尽管将溅射条件控制在本发明的优选的范围内，也不能控制在本发明所规定的光泽度的范围。
详细并参照特定的实施方式说明了本申请，但不脱离本发明的精神和范围能够加以各种变更和修改，这对于当业者来说很清楚。
本申请基于2011年5月24日申请的日本专利申请(专利申请2011—116304)，2011年5月24日申请的日本专利申请(专利申请2011—116305)和2011年5月24日申请的日本专利申请(专利申请2011—116306)，其内容在此参照并援引。
产业上的可利用性
根据本发明，因为作为构成有机EL显示器用反射阳极电极的Al合金膜，是含有稀土类元素的Al合金膜，并且，使用的是该Al合金膜的硬度和晶界三相点密度得到适当控制的Al合金膜，所以特别是对于压入载荷等这样纵向的应力的耐久性优异。另外，并且，因为使用的是该Al合金膜的杨氏模量和晶粒的规定方向的切线直径(Feret径)的最大值晶界得到适当控制的Al合金膜，所以对于横向的变形的耐久性也优异。其结果是，能够提供即便使该Al反射膜与有机层直接连接也能够确保稳定的发光性能、可靠性高的有机EL显示器用的反射阳极电极。此外，因为使用光泽度优异的Al合金膜，所以能够提供色彩的表现力优异的有机EL显示器用的反射阳极电极。本发明的有机EL显示器，适用于例如移动电话、手持游戏机、平板电脑、电视机等。
符号的説明
1 基板
2 TFT
3 钝化膜
4 平坦化层
5 接触孔
6 Al合金膜(反射膜)
8 有机发光层
9 阴极电极

Claims (6)

1.一种配线结构，其特征在于，其是在基板上具有构成有机EL显示器用的反射阳极电极的Al合金膜、和含有发光层的有机层的配线结构，
所述Al合金膜含有0.05～5原子％的从由Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr和Dy构成的组中选择的一种以上的稀土类元素，
在所述Al合金膜上直接连接有所述有机层，
其中，所述Al合金膜的硬度为2～3.5GPa，且存在于Al合金组织中的晶界三相点的密度为2×108个/mm2以上。
2.一种配线结构，其特征在于，其是在基板上具有构成有机EL显示器用的反射阳极电极的Al合金膜、和含有发光层的有机层的配线结构，
所述Al合金膜含有0.05～5原子％的从由Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr和Dy构成的组中选择的一种以上的稀土类元素，
在所述Al合金膜上直接连接有所述有机层，
其中，所述Al合金膜的杨氏模量为80～200GPa，且晶粒的规定方向的切线直径即Feret径的最大值为100～350nm。
3.根据权利要求1或2所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜的光泽度在800％以上。
4.根据权利要求1或2所述的配线结构，其特征在于，所述Al合金膜与形成于所述基板上的薄膜晶体管的源/漏电极电连接。
5.一种薄膜晶体管基板，其具备权利要求1或2所述的配线结构。
6.一种有机EL显示器，其具备权利要求5所述的薄膜晶体管基板。
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