JP2014037628A - スパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む有機発光ディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機発光ディスプレイ装置において楕円偏光板を省略する。
【解決手段】有機発光ディスプレイ装置は、スパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含み、より詳しくは、金属及び金属酸化物が混合されてなるサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）構造からなるスパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む。
【選択図】図１
【解決手段】有機発光ディスプレイ装置は、スパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含み、より詳しくは、金属及び金属酸化物が混合されてなるサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）構造からなるスパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、スパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む有機発光ディスプレイ装置に係り、より詳しくは、金属及び金属酸化物が混合されてなるサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）構造からなるスパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む有機発光ディスプレイ装置に関する。
一般に、有機発光素子（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）は、アノード（ａｎｏｄｅ）、有機発光層、及びカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）を含んでなる。ここで、アノードとカソードとの間に電圧を印加すると、正孔はアノードから正孔注入層内に注入され、正孔輸送層を経て発光層へと移動し、電子はカソードから電子注入層内に注入され、電子輸送層を経て発光層へと移動する。このとき、発光層内に注入された正孔と電子は発光層で再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｉｏｎ）を生成し、このような励起子が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）から基底状態（ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）に遷移しながら光を放出するようになる。
一方、この種の有機発光素子からなる有機発光表示装置は、マトリックス形態で配置されたＮ×Ｍ個の画素を駆動する方式に応じて、パッシブマトリックス（ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式とアクティブマトリックス（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式とに分けられる。
ここで、アクティブマトリックス方式の場合、単位画素領域には発光領域を画成する画素電極と、該画素電極に電流または電圧を印加するための単位画素駆動回路が配設される。このとき、単位画素駆動回路は、少なくとも二つの薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）と一つのキャパシタを具備し、これらを介して、画素数に関わらず一定の電流の供給が可能になり、安定した輝度を示すことができる。この種のアクティブマトリックス方式の有機発光表示装置は、電力消耗が少ないため、高解像度及び大型ディスプレイへの適用に有利であるという長所を持っている。
しかし、有機発光素子を構成する有機発光層は、その厚さが極めて薄いため、楕円偏光板のような光学フィルターを有機発光ディスプレイ装置に取り付けていない場合、外部光がカソードまたはアノードで反射することで、フルブラック（Ｆｕｌｌ Ｂｌａｃｋ）の実現が難しいという不具合がある。特に、現在商用化された有機発光ディスプレイ装置の場合、カソードとアノードのいずれも金属からなるＭＭ構造を選択しており、その結果、外部光が内部反射層で反射して明室におけるコントラスト比を低下させるという問題がより深化するため、有機発光ディスプレイ装置には、これを防止するために楕円偏光板のような光学フィルターが採用されている。
しかしながら、楕円偏光板は、線偏光板と位相差板とで構成されているため、外部光を遮断させる役割をするものの、内部発生光を消滅させるという不具合を招く。さらには、楕円偏光板は、線偏光板と位相差板とを接合してなるため、一般の光学フィルターに比べて価格が高く且つ板厚が厚いため、フレキシブルまたは折り畳み可能なディスプレイに適用した場合、線偏光板と位相差板とが分離されたり、基板から剥離されたりする問題を生じさせることがある。
これを解決するために、楕円偏光板に代わって、ブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ ｍａｔｒｉｘ）と光学フィルターの使用を試みる研究が行われている。
しかしながら、有機発光ディスプレイ装置は、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）とは違って、駆動素子としてエキシマレーザーを用いて結晶化した多結晶シリコン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ-Ｓｉ ＴＦＴ）を使用し、このとき、エキシマレーザーによる結晶化過程を従来の有機ブラックマトリックスが耐えられないという不具合があった。さらには、従来のブラックマトリックスに多く使用されていたクロム（Ｃｒ）及びクロム酸化物（Ｃｒ２Ｏ３）の場合、環境汚染物質として判定され、もはやその使用が難しい実情である。
本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、金属及び金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなるスパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む有機発光ディスプレイ装置を提供することである。
このために、本発明は、有機発光ディスプレイ装置のブラックマトリックスを蒸着させるためのスパッタリング工程に用いられるスパッタリングターゲットであって、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなることを特徴とするスパッタリングターゲットを提供する。
ここで、前記金属は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの少なくともいずれか一種からなるものであってよい。
また、前記金属酸化物は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちのいずれか一種とＯとの組み合わせからなるものであってよい。
一方、本発明は、第１の領域と第２の領域が画成されている基板；前記第２の領域に形成されるブラックマトリックス；前記第１の領域と前記ブラックマトリックス上に形成される絶縁層；前記第１の領域に対応する前記絶縁層上に形成される有機発光素子；及び前記第２の領域に対応する前記絶縁層上に形成される薄膜トランジスターを含み、前記ブラックマトリックスは、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなることを特徴とする有機発光ディスプレイ装置を提供する。
ここで、前記金属は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの少なくともいずれか一種からなるものであってよい。
また、前記金属酸化物は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちのいずれか一種とＯとの組み合わせからなるものであってよい。
さらには、前記有機発光ディスプレイ装置は、背面発光型であってよい。
本発明によれば、金属及び金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなるスパッタリングターゲットを用いることで、従来の有機ブラックマトリックスとは異なり、高温工程における酸化及び脱気（ｄｅｇａｓｓｉｎｇ）現象を防止することができ、且つ高抵抗及び低反射率を有するブラックマトリックスを形成することができるため、従来用いられていた楕円偏光板を省略することができ、また、従来の干渉型ブラックマトリックスの場合に生じていた寄生容量を低減することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例に係るスパッタリングターゲット及びこれによって蒸着されたブラックマトリックスを含む有機発光ディスプレイ装置について詳しく説明する。
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略することにする。
本発明の実施例に係るスパッタリングターゲットは、図１に示すように、有機発光ディスプレイ装置において外部光を遮断する役割をするブラックマトリックス（ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）１０５を蒸着させるためのスパッタリング工程に用いられるターゲットである。本発明に係る有機発光ディスプレイ装置は、図１に示す構造のものに限定されるものではなく、その他種々の構造を有していてよい。ここで、スパッタリングとは、プラズマ粒子をターゲットに高速で衝突させて、そこから飛び出したターゲットの粒子をターゲットの向かい側にある基板１００上に蒸着させる方法である。これによって、スパッタリングターゲットを成す物質とこれによって蒸着される物質とは同一の物質になる。
本発明の実施例において、このようなスパッタリングターゲットは、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなるものであってよい。このとき、従来のＣを基盤した有機ブラックマトリックスを成す材料を除いて、前記サーメット構造を成す金属としては、Ｍｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｓｎなどがある。しかし、Ｃｒの場合は、有害性の問題のため商用製品への使用が困難であり、Ｎｉの場合は、磁性のため、現在の大面積生産ラインで主に用いられているＤＣマグネトロンスパッタへの適用は困難である。そこで、本発明の実施例では、使用可能な好適の金属元素を見出した。本発明の実施例において、前記サーメット構造を成す金属は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの少なくともいずれか一種からなるものであってよい。また、前記サーメット構造を成す金属酸化物は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちのいずれか一種とＯとの組み合わせからなるものであってよい。このような金属及び金属酸化物の関係を考慮するとき、サーメット構造は、例えば、Ｍｏ−ＭｏＯ、Ｍｏ−Ｓｉ−Ｏ、Ｗ−Ｓｉ−Ｏ、Ｍｏ−Ｗ−Ｏ、Ｍｏ−Ｗ−Ｓｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｍｏ−Ｏ及びＣｏ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｏから選択されたいずれか一つの構造からなるものであってよい。
このように、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなるスパッタリングターゲットを形成し、これを用いてスパッタリング工程にて有機発光ディスプレイ装置の基板１００上にブラックマトリックス１０５を蒸着させると、従来の有機ブラックマトリックスとは異なり、高温工程における酸化及び脱気現象を防止することができ、且つ高抵抗及び低反射率を有するブラックマトリックスを形成することができるため、従来用いられていた楕円偏光板を省略することができ、また、従来の干渉型ブラックマトリックスの場合に生じていた寄生容量を低減することができる。
このようなスパッタリングターゲットは、金属及び金属酸化物粉末を混合した後、コールドプレス（ｃｏｌｄ ｐｒｅｓｓ）、スリップキャスティング（ｓｌｉｐ ｃａｓｔｉｎｇ）、フィルタープレス（ｆｉｌｔｅｒ ｐｒｅｓｓ）、冷間静水圧プレス（ｃｏｌｄ ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ）、ゲルキャスティング（ｇｅｌ ｃａｓｔｉｎｇ）、遠心沈降（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）、重力沈降（ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ）などの成形法にて成形した後、これに対して焼結を施すことで製造されていてよい。また、このようにして製造されたターゲットは、例えば、金属材からなるバックキングプレート（ｂａｃｋｉｎｇ ｐｌａｔｅ）と接合されて支持された状態でスパッタリング工程に供されていてよい。
一方、図１に示すように、本発明の実施例に係るスパッタリングターゲットを用いて蒸着されたブラックマトリックス１０５を含む有機発光ディスプレイ装置は、基板１００、ブラックマトリックス１０５、絶縁層１１５、有機発光素子、及び薄膜トランジスターを含む。このとき、有機発光ディスプレイ装置は、背面発光構造を成す。
基板１００には、有機発光素子が形成される第１の領域１０１と、薄膜トランジスターが形成される第２の領域１０２とが画成されている。
ブラックマトリックス１０５は、有機発光素子が形成される第１の領域１０１を除いた第２の領域１０２に形成される。このとき、ブラックマトリックス１０５は、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造を成すスパッタリングターゲットにて基板１００上に蒸着される。
絶縁層１１５は、ブラックマトリックス１０５と第１の領域１０１を含む基板１００上に形成される。また、第２の領域１０２に形成された絶縁層１１５上にソース／ドレイン領域１２１、１２２が形成された半導体層１２０と、その上部に形成されたゲート電極１３１、及びコンタクトホール１３６、１３７からソース／ドレイン領域１２１、１２２とそれぞれコンタクトされるソース／ドレイン電極１４１、１４２を含む薄膜トランジスターが形成される。
また、第２の領域１０２上には、ゲート電極１３１と同一の物質からなる第１の電極１３２、及びソース／ドレイン電極１４１、１４２のうちの一方、例えば、ソース電極１４１に接続される第２の電極１４３を具備したキャパシタが形成される。さらに、半導体層１２０、ゲート電極１３１、及び第１の電極１３２の間、そしてソース／ドレイン電極１４１、１４２及び第２の電極１４３の間には、ゲート絶縁膜１２５と層間絶縁膜１３５がそれぞれ形成される。
そして、ソース／ドレイン電極１４１、１４２のうちの一方、例えば、ドレイン電極１４２の一部分を露出させるビアホール１５５を有する保護膜１５０が、基板１００を基準に前面に形成され、保護膜１５０上にはビアホール１５５を介してドレイン電極１４２とコンタクトされる画素電極１６０が形成される。
画素電極１６０を含む保護膜１５０上には、画素電極１６０を露出させる開口部１７５を有する平坦化膜１７０が形成され、その上に有機発光層１８０とカソード電極１９０が形成されて、画素電極１６０をアノードとする有機発光素子が形成される。
すなわち、有機発光素子は、アノードである画素電極１６０、有機発光層１８０、及びカソード電極１９０の積層構造からなる。このとき、画素電極１６０は、正孔注入が起こりやすいように仕事関数の大きい金属のＡｕ、Ｉｎ、ＳｎまたはＩＴＯのような金属或いは酸化物からなるものであってよく、また、カソード電極１９０は、電子注入が起こりやすいように仕事関数の小さいＡｌ、Ａｌ：ＬｉまたはＭｇ：Ａｇの金属薄膜からなるものであってよい。そして、有機発光層１８０は、画素電極１６０上に順に積層される正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層を含んでなる。このような構造によって、画素電極１６０とカソード電極１９０との間に順方向電圧が印加されると、カソード電極１９０から電子が電子注入層及び電子輸送層を介して発光層に移動し、また、画素電極１６０から正孔が正孔注入層及び正孔輸送層を介して発光層に移動するようになる。そして、有機発光層１８０内へ注入された電子と正孔は、有機発光層１８０で再結合して励起子（ｅｘｃｉｔｉｏｎ）を生成し、このような励起子が励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）から基底状態（ｇｒｏｕｎｄ ｓｔａｔｅ）に遷移しながら光を放出するようになり、このとき、放出される光の明るさは画素電極１６０とカソード電極１９０との間を流れる電流量に比例するようになる。
以上のように、本発明を限定された実施例や図面に基づいて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲や特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
１００ 基板
１０１、１０２ 第１の領域、第２の領域
１０５ ブラックマトリックス
１１５ 絶縁層
１２０ 半導体層
１２１、１２２ ソース／ドレイン領域
１２５ ゲート絶縁膜
１３２、１４３ 第１の電極、第２の電極
１３５ 層間絶縁膜
１３６、１３７ コンタクトホール
１４１、１４２ ソース／ドレイン電極
１５０ 保護膜
１６０ 画素電極
１７０ 平坦化膜
１７５ 開口部
１８０ 有機発光層
１９０ カソード電極
１０１、１０２ 第１の領域、第２の領域
１０５ ブラックマトリックス
１１５ 絶縁層
１２０ 半導体層
１２１、１２２ ソース／ドレイン領域
１２５ ゲート絶縁膜
１３２、１４３ 第１の電極、第２の電極
１３５ 層間絶縁膜
１３６、１３７ コンタクトホール
１４１、１４２ ソース／ドレイン電極
１５０ 保護膜
１６０ 画素電極
１７０ 平坦化膜
１７５ 開口部
１８０ 有機発光層
１９０ カソード電極
Claims (7)
- 有機発光ディスプレイ装置のブラックマトリックスを蒸着させるためのスパッタリング工程に用いられるスパッタリングターゲットであって、
金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）構造からなることを特徴とするスパッタリングターゲット。 - 前記金属は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの少なくともいずれか一種からなることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
- 前記金属酸化物は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちのいずれか一種とＯとの組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
- 第１の領域と第２の領域とが画成されている基板と、
前記第２の領域に形成されるブラックマトリックスと、
前記第１の領域と前記ブラックマトリックス上に形成される絶縁層と、
前記第１の領域に対応する前記絶縁層上に形成される有機発光素子と、
前記第２の領域に対応する前記絶縁層上に形成される薄膜トランジスターと、
を含み、
前記ブラックマトリックスは、金属と金属酸化物が混合されてなるサーメット構造からなることを特徴とする有機発光ディスプレイ装置。 - 前記金属は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちの少なくともいずれか一種からなることを特徴とする請求項４に記載の有機発光ディスプレイ装置。
- 前記金属酸化物は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｎ、Ｃｏのうちのいずれか一種とＯとの組み合わせからなることを特徴とする請求項４に記載の有機発光ディスプレイ装置。
- 背面発光型であることを特徴とする請求項４に記載の有機発光ディスプレイ装置。
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