JP3755573B2

JP3755573B2 - Backlight built-in type liquid crystal display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3755573B2
Application number: JP34697399A
Authority: JP
Inventors: 純夫宇都宮
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-12-06
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2019-12-06
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜デバイスを複数の基板間で転写することにより、バックライトと一体化されたバックライト内蔵型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜デバイスである薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を駆動回路源として構成された液晶表示装置は、基板上に形成されたＴＦＴで制御された電圧によって、当該基板と対向基板との間に封入された液晶分子（液晶表示素子）の旋光能を制御し、各画素における透光性を制御することで、画像を表示できる構成を備えている。
【０００３】
この液晶表示装置を図１５に示す。図１５に示される如く、アクティブマクトリクス２２２及び／又は駆動回路２２４等の薄膜デバイスが形成されたアクティブマトリクス基板２２０と、対向基板２４０とは、対向基板２４０の外周縁に沿って形成されたシール材（図示せず）によって所定の間隙を介して貼り合わされ、この間隙に液晶が２３０が封入される。
【０００４】
アクティブマトリクス１２２に形成された画素電極と、対向基板２４０に形成された透明対向電極とは、液晶２３０を挟んで対向し、画素電極と対向電極間に印加される電界によって液晶分子が駆動される。
また、アクティブマトリクス２２２の液晶２３０に接する側の表面、及び、対向基板２４０の液晶２３０に接する側の表面には、配向膜が形成され、無電界状態での液晶分子の配向を決定する。
【０００５】
アクティブマトリクス基板２２０、液晶２３０及び対向基板２４０で構成される液晶駆動部は、更に、互いに異なる偏光方向を有する２枚の偏光板２１０、２５０で挟まれる。偏光板２１０及び２５０の偏光方向は、前記アクティブマトリクス基板２２０、及び対向基板２４０のそれぞれの表面に形成された配向膜の配向方向に揃えられる。
【０００６】
また、カラー表示を可能にするため、対向基板２４０には、カラーフィルタ及び／又はブラックマトリクスが形成される。
【０００７】
このように、液晶表示装置は、多数の基板が貼り合わされた構造を有しているため、表示装置の厚さが大きくなってしまうという欠点があった。特に、図１５に示される如く、透過型液晶表示装置で必要とされるバックライト２００は、液晶表示装置の厚さを増大する原因となっている。
【０００８】
一方、上記薄膜デバイスで構成された液晶表示装置を、プラスチック基板等の軽量で柔軟性（可撓性）を有する基板材料上に形成し、変形能を備えた新規な液晶表示装置を製造する要望が高まっている。これを実現するためには、プラスチック基板の耐熱温度（１００から１５０℃）以下のプロセス温度にて薄膜デバイスを形成する必要がある。しかしながら、プロセス温度の低下は薄膜デバイスの特性の低下を招く傾向にあり、高性能の薄膜デバイスの製造は困難である。これに対処するため、ガラス基板上に形成された薄膜デバイスを転写する技術（例えば、特開平１０−１２５９３１号公報参照）により前記薄膜デバイスをプラスチック基板上に転写する方法も提案されている。
【０００９】
しかしながら、上記の構成手順で薄膜デバイスをプラスチック基板上に形成できたとしても、図１５に示される如く、透過型液晶表示装置では、バックライト２００が必要なため、液晶表示装置全体として変形能を備えたものを製造することは困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題を解決するために、バックライトを内蔵しても装置全体の厚みが少なくかつ変形能にも優れた半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
本発明はまた薄膜デバイスに薄膜状の面発光型光源を一体化させることにより、装置全体の厚みが少なくかつ変形能にも優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
本発明の他の目的は、この液晶表示装置を得るために、従来の転写技術を応用して薄膜状の面発光型光源と薄膜デバイスとを基板上に一体化させることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、薄膜デバイスと面発光型光源を従来の転写技術を利用して基板上に一体化させたことを特徴とする。
【００１４】
すなわち、第１の基板上に製造された薄膜デバイスを、一旦第２の基板上に転写させ、この際に露出した薄膜デバイスの裏面に薄膜状の面発光型光源を形成する。さらに、この面発光型光源を備えた薄膜デバイスを第３の基板に転写させる。この第３の転写基板として可撓性の変形可能なものを選択することによって、装置全体の厚さを増すことなく、変形可能であるバックライト内蔵型表示装置を得ることができる。
【００１５】
代表的な薄膜デバイスは、液晶表示素子を形成するための、発光面の全域に設けられた共通電極と、マトリクス状に配置された画素スイッチング用の薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲートに接続された走査線と、前記薄膜トランジスタのソースに接続されたデータ線と、前記薄膜トランジスタのドレインに接続された画素電極とを備えている。
【００１６】
また、この薄膜デバイスは、前記画素スイッチング用の薄膜トランジスタを駆動するための駆動回路と、を備える。薄膜デバイスの許容される厚さ及びバックライトを内蔵する液晶表示装置全体の許容される厚さには、特に制限がないが、薄膜デバイスとして0.5〜5.0mm程度であるのが好ましい。
前記面発光光源とは、好適には有機又は無機の電界発光素子である。その一例は、マトリクス状の画素に対してパターニングされてない全域単色発光される電界発光素子である。パターニングされていない発光素子をバックライトとして用いた場合には、前記液晶表示素子が前記画素領域に対応したカラーフィルタを備える。
【００１７】
前記面発光光源の他の例は、有機又は無機の電界発光素子であり、前記マトリクス状の画素毎にパターニングされ、ＲＧＢの各色が所定の順序で配列されて色分離発光されるものである。有機又は無機の電界素子としては、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子が最適である。
【００１８】
電界発光素子は、数μｍから数十μｍ程度の厚さで形成できるため、前記薄膜デバイスの裏面に面発光型光源として電界発光素子を形成し、これを柔軟性基板に転写することによって装置全体の厚さが増さずかつ柔軟性に優れた半導体装置を得ることができる。加えて有機電界発光素子は低温度かつ簡単な工程により製造可能である。
【００１９】
バックライトから投射された光の透過／非透過を液晶により制御するためには、投射光が偏光特性を備えていなければならない。そこで、好適にはバックライトから投射される光自体に偏光特性を持たせれば、バックライト側の偏光板を省略してその分装置の厚さを削減することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態をて図面を参照して説明する。図１は、バックライト内蔵型液晶表示装置（以下、単に、液晶表示装置、という）１０の概念図であり、この液晶表示装置１０は、大きく分けて液晶表示部１２と、薄膜デバイス（ＴＦＴ）部１４と、バックライト部１６と、基板１７とに分類される。
【００２１】
図１の液晶表示装置１０は、液晶表示部１２によって階調表現のみを行う、所謂モノクロ画像の表示装置であり、これに対して、図２及び図３は、カラー画像を表示するための液晶表示装置１０が示されている。
【００２２】
図２は、液晶表示部１２の表面に、ＴＦＴ部１４に形成される各画素に対応してマトリクス状に所定の規則に従って配列された各色（ＲＧＢ）のカラーフィルタ１８と、これらを囲むように設けられたブラックマトリクス枠２０と、で構成されたフィルタ部２２が設けられた表示装置を示している。
【００２３】
また、図３は、バックライト部１６として適用される電界発光素子としてのＥＬ（エレクトロルミネッセンス）をＴＦＴ部１４の各画素に対応してバンク２４を形成すると共に、各バンク２４間毎に各色（ＲＧＢ）の成分を充填することで、バックライト部１６自体を、ＲＧＢの各色に発光させた構成を示している。
【００２４】
図１乃至図３に示される液晶表示装置１０は、基本的構造は変わらないため、まず、図２に示すカラー画像用の液晶表示装置１０を例にとり、詳細な構成を説明する。
【００２５】
図４には、図２に示したバックライト内蔵型液晶表示装置１０の詳細構成が示されている。
【００２６】
液晶表示装置１０は、製品段階において、第３の基板２５が基本支持体層となり、前記バックライト部１６、ＴＦＴ部１４及び液晶表示部１２を構成する各層が積層されている。なお、この第３の基板に各部が積層されるまでの途中、すなわち、製造段階では、第１の基板１００及び第２の基板１８０（共に図５乃至図１３の工程図参照）が適用されるようになっている。
【００２７】
バックライト部１６は、この電子輸送層２８と、正孔輸送層３０とによってＥＬ層３２を挟持した構成となっている。また、正孔輸送層３０の上層には、ＩＴＯ層３４が設けられている。すなわち、ＩＴＯ層３４とベース電極層２６との間に電界（電圧）が印加されることにより、ＥＬ層３２に電流が流れて、バックライトとして機能する。なお、このＥＬ層３２の発光光は、偏光方向を一定の方向に定めており、この結果、液晶表示に必要な一対の偏光板の一方を省略して、薄膜デバイスの裏面に直接前記面発光型光源を設けることができる。これを可能とする方法として、例えばラビング処理をあげることができる。ラビング処理は、例えば電子情報通信学会技術報告Ｅ１Ｄ９５−１０６（１９９５年発行）に詳しく記載されている。
【００２８】
ＩＴＯ層３４の上層には、透明の中間層３６が設けられ、この中間層３６上に薄膜デバイスとしてのＴＦＴ部１４が配設されている。
【００２９】
ＴＦＴ部１４は、ＴＦＴアレイ３８が各画素毎に設けられたマトリクス状を形成している。ＴＦＴアレイ３８は、ドレイン電極３８Ｄ、ゲート電極３８Ｇ、ソース電極３８Ｓによって構成されている。また、ドレイン電極３８Ｄ及びソース電極３８Ｓにはソース／ドレイン領域３９Ｄ、３９Ｓが対応しており、ゲート電極３８Ｇには活性シリコン領域３９Ｇが対応している。このＴＦＴアレイ３８のそれぞれに対して、透明画素電極（各画素に対応配置）４０が設けられている。
【００３０】
また、画素電極４０の上方には、平坦化膜４１を介して中間空間部に液晶４２が封入された一対の配向膜４４、４６が設けられている。液晶４２は、全画素領域に一括充填されシール剤４７によって封印されて、漏れないようになっている。
【００３１】
上側の配向膜４６の上面には、対向電極４８が設けられ、前記画素電極４０と共通電極４８間に電界（電圧）が印加されることにより、印加される電圧に応じて、液晶４２の配向が変化し、一対の配向膜４４、４６間を通過する所定の偏光方向の光に対して所定の透過率となる。
【００３２】
共通電極４８の上面には、カラーフィルタ層５２を介して対向基板４９、偏光板５０が順に設けられている。偏光板５０は、前記所定の偏光方向の光のみを通過させることができ、ＥＬ層３２で発光した１００％の光量に対して、前記液晶４２の配向によって設定される透過率に基づく光量で発光するようになっている。
【００３３】
カラーフィルタ層５２は、各画素に対応してＲＧＢの各色のフィルタが順序よく配列されるフィルタ部とで構成され、さらに必要であれば各画素の非発光領域（ＴＦＴアレイ３８が配置された領域等）を不透過状態として、各画素の色分離を向上するためのブラックマトリクス部を含んで構成されている。
【００３４】
上記構成において、第３の基板２５は、可撓性を有する透明の合成樹脂（プラスチック等）板で構成されており、これによって、本実施の形態に係るバックライト内蔵型液晶表示装置１０は、平面を維持する必要なく、曲面を持った支持体上にも配設することが可能となっている。
【００３５】
このような曲面支持体の例としては、ドーム（半球面）型の天井が挙げられる。このようなドーム型天井にバックライト型内蔵型液晶表示装置１０を配設し、プラネタリュウムを構成することができる。また、円筒形の室内の内周面に全周に亘ってバックライト型内蔵型液晶表示装置１０を配設することにより、３６０°のパノラマ画像を表示することが可能となる。
【００３６】
ところで、前記第３の基板２５を可撓性を有する基板を最初から用いて、ＴＦＴ部１４を形成するのはプロセス温度、フォトリソグラフィの精度等の観点から困難であるので、既述の転写技術を応用する。
【００３７】
図５〜図１３はＴＦＴ部１４を形成するための図である。なお、ＴＦＴアレイ３８の詳細な製造工程は公知であるので説明を省略する。
【００３８】
[工程１]
図５に示すように、第１の基板１００上に第１の剥離層としての第１分離層（光吸収層）１２０を形成する。
【００３９】
以下、第１の基板１００および第１分離層１２０について説明する。
（第１の基板１００についての説明）
第１の基板１００は、光が透過し得る透光性を有するものであるのが好ましい。
【００４０】
この場合、光の透過率は１０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。この透過率が低過ぎると、光の減衰（ロス）が大きくなり、第１分離層１２０を剥離するのにより大きな光量を必要とする。
【００４１】
また、第１の基板１００は、信頼性の高い材料で構成されているのが好ましく、特に、耐熱性に優れた材料で構成されているのが好ましい。その理由は、例えば後述するＴＦＴ層１４０（図４のＴＦＴ部１４に相当）を形成する際に、その種類や形成方法によってはプロセス温度が高くなる（例えば３５０〜１２００℃程度）ことがあるが、その場合でも、第１の基板１００が耐熱性に優れていれば、第１の基板１００上へのＴＦＴ層１４０等の形成に際し、その温度条件等の成膜条件の設定の幅が広がるからである。
【００４２】
従って、第１の基板１００は、ＴＦＴ層１４０の形成の際の最高温度をＴmaxとしたとき、歪点がＴmax以上の材料で構成されているのものが好ましい。具体的には、第１の基板１００の構成材料は、歪点が３５０℃以上のものが好ましく、５００℃以上のものがより好ましい。このようなものとしては、例えば、石英ガラス、コーニング７０５９、日本電気ガラスＯＡ−２等の耐熱性ガラスが挙げられる。
【００４３】
また、第１の基板１００の厚さは、特に限定されないが、通常は、０．１〜５．０mm程度であるのが好ましく、０．５〜１．５mm程度であるのがより好ましい。第１の基板１００の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、厚すぎると、第１の基板１００の透過率が低い場合に、光の減衰を生じ易くなる。なお、第１の基板１００の光の透過率が高い場合には、その厚さは、前記上限値を超えるものであってもよい。なお、光を均一に照射できるように、第１の基板１００の厚さは、均一であるのが好ましい。
（第１分離層１２０の説明）
第１分離層１２０は、照射される光を吸収し、その層内および／または界面において剥離（以下、「層内剥離」、「界面剥離」と言う）を生じるような性質を有するものであり、好ましくは、光の照射により、第１分離層１２０を構成する物質の原子間または分子間の結合力が消失または減少すること、すなわち、アブレーションが生じて層内剥離および／または界面剥離に至るものがよい。
【００４４】
さらに、光の照射により、第１分離層１２０から気体が放出され、分離効果が発現される場合もある。すなわち、第１分離層１２０に含有されていた成分が気体となって放出される場合と、第１分離層１２０が光を吸収して一瞬気体になり、その蒸気が放出され、分離に寄与する場合とがある。このような第１分離層１２０の組成としては、例えば、次のＡ〜Ｅに記載されるものが挙げられる。
【００４５】
Ａ．アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
Ｂ．酸化ケイ素又はケイ酸化合物、酸化チタンまたはチタン酸化合物、酸化ジルコニウムまたはジルコン酸化合物、酸化ランタンまたはランタン酸化化合物等の各種酸化物セラミックス、透電体（強誘電体）あるいは半導体
Ｃ．ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ、ＰＢＺＴ等のセラミックスあるいは誘電体（強誘電体）
Ｄ．窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物セラミックス
Ｅ．有機高分子材料
Ｆ．金属
また、第１分離層１２０の厚さは、剥離目的や第１分離層１２０の組成、層構成、形成方法等の諸条件により異なるが、通常は、１ｎｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましく、１０ｎｍ〜２μｍ程度であるのがより好ましく、４０ｎｍ〜１μｍ程度であるのがさらに好ましい。第１分離層１２０の膜厚が小さすぎると、成膜の均一性が損なわれ、剥離にムラが生じることがあり、また、膜厚が厚すぎると、第１分離層１２０の良好な剥離性を確保するために、光のパワー（光量）を大きくする必要があるとともに、後に第１分離層１２０を除去する際に、その作業に時間がかかる。なお、第１分離層１２０の膜厚は、できるだけ均一であるのが好ましい。
【００４６】
第１分離層１２０の形成方法は、特に限定されず、膜組成や膜厚等の諸条件に応じて適宜選択される。たとえば、ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤを含む）、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤ等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ（ディッピング）、無電解メッキ等の各種メッキ法、ラングミュア・プロジェット（ＬＢ）法、スピンコート、スプレーコート、ロールコート等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等が挙げられ、これらのうちの２以上を組み合わせて形成することもできる。
【００４７】
例えば、第１分離層１２０の組成がアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の場合には、ＣＶＤ、特に低圧ＣＶＤやプラズマＣＶＤにより成膜するのが好ましい。
【００４８】
また、第１分離層１２０をゾルーゲル法によるセラミックスで構成する場合や、有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特に、スピンコートにより成膜するのが好ましい。
【００４９】
[工程２]
次に、図６に示すように、第１分離層１２０上に、ＴＦＴ層１４０を形成する。
【００５０】
このＴＦＴ層１４０のＫ部分（図６において１点線鎖線で囲んで示される部分）の拡大断面図を、図２の右側に示す。図示されるように、ＴＦＴ層１４０は、ＴＦＴアレイ（薄膜トランジスタ）３８を含んで構成され、このＴＦＴアレイ３８は、ポリシリコン層にｎ型不純物またはＰ型不純物を導入して形成されたソース，ドレイン領域５８、６０と、ゲート絶縁膜層６２と、ゲート電極６４と、例えばアルミニウムからなるゲート電極線６６、ドレイン電極線６８とを具備する。
【００５１】
本実施の形態では、第１分離層１２０に接して設けられる中間層としてＳｉ０₂膜を使用しているが、Ｓｉ3Ｎ4などのその他の絶縁膜を使用することもできる。Ｓｉ０2膜（中間層）の厚みは、その形成目的や発揮し得る機能の程度に応じて適宜決定されるが、通常は、１０nm〜５μm程度であるのが好ましく、４０nm〜１μm程度であるのがより好ましい。中間層は、種々の目的で形成され、例えば、ＴＦＴ１４０を物理的または化学的に保護する保護層，絶縁層，導電層，レーザー光の遮光層，マイグレーション防止用のバリア層，反射層としての機能の内の少なくとも１つを発揮するものが挙げられる。
【００５２】
なお、場合によっては、Ｓｉ０₂膜等の中間層を形成せず、第１分離層１２０上に直接ＴＦＴ層１４０を形成してもよい。
【００５３】
ＴＦＴ層１４０は、図６の右側に示されるようなＴＦＴ等の薄膜デバイスを含む層である。
【００５４】
[工程３]
次に、図７に示すように、ＴＦＴ層１４０上に、第２の剥離層としての第２分離層（例えば熱溶融性接着層等）１６０を形成する。なお、第２分離層１６０は、第１分離層１２０と同様にアブレーション層で構成することもできる。
【００５５】
この第２分離１６０として、薄膜デバイスへの不純物（ナトリウム、カリウムなど）汚染の虞が少ない、例えばプルーフワックス（商品名）などのエレクトロンワックスを挙げることができる。また、水溶性接着剤も適用可能である。
【００５６】
[工程４]
さらに、図７に示すように、第２分離層１６０の上に、第２の基板１８０を接着する。この第２の基板１８０は、ＴＦＴ層１４０の製造後に接着されるものであるので、ＴＦＴ層１４０の製造時のプロセス温度などに対する制約はなく、常温時に保型性さえあればよい。本実施の形態ではガラス基板、合成樹脂など、比較的安価で保型性のある材料を用いている。
【００５７】
[工程５]
次に、図８に示すように、第１の基板１００の裏面側から光を照射する。
【００５８】
この光は、第１の基板１００を透過した後に第１分離層１２０に照射される。これにより、第１分離層１２０に層内剥離および／または界面剥離が生じ、結合力が減少または消滅する。
【００５９】
第１分離層１２０の層内剥離および／または界面剥離が生じる原理は、第１分離層１２０の構成材料にアブレーションが生じること、また、第１分離層１２０に含まれているガスの放出、さらには照射直後に生じる溶融、蒸散等の相変化によるものであることが推定される。
【００６０】
ここで、アブレーションとは、照射光を吸収した固定材料（第１分離層１２０の構成材料）が光化学的または熱的に励起され、その表面や内部の原子または分子の結合が切断されて放出することをいい、主に、第１分離層１２０の構成材料の全部または一部が溶融、蒸散（気化）等の相変化を生じる現象として現れる。また、前記相変化によって微小な発砲状態となり、結合力が低下することもある。
【００６１】
第１分離層１２０が層内剥離を生じるか、界面剥離を生じるか、またはその両方であるかは、第１分離層１２０の組成や、その他種々の要因に左右され、その要因の１つとして、照射される光の種類、波長、強度、到達深さ等の条件が挙げられる。
【００６２】
照射する光としては、第１分離層１２０に層内剥離および／または界面剥離を起こさせるものであればいかなるものでもよく、例えば、Ｘ線、紫外線、可視光、赤外線（熱線）、レーザ光、ミリ波、マイクロ波、電子線、放射線（α線、β線、γ線）等が挙げられる。そのなかでも、第１分離層１２０の剥離（アブレーション）を生じさせ易いという点で、レーザ光が好ましく、エキシマレーザがより好ましく用いられる。
【００６３】
次に、図９に示すように、第１の基板１００に力を加えて、この第１の基板１００を第１分離層１２０から離脱させる。図９では図示されないが、この離脱後、第１の基板１００上に第１分離層１２０が付着することもある。
【００６４】
[工程６]
次に、図１０に示すように、残存している第１分離層１２０を、例えば洗浄、エッチング、アッシング、研磨等の方法またはこれらを組み合わせた方法により除去する。これにより、ＴＦＴ層１４０が、第２の基板１８０に転写されたことになる。
【００６５】
[工程７]
次に、図１１に示すように、ＴＦＴ層１４０の下面（露出面）に、接着層１９０を介してバックライト１５０（図４のバックライト部１６と同一）が形成された第３の基板２００を接着する。このとき、バックライト１５０の上表面はラビング処理される。或いは、バックライト１５０を予めＴＦＴ層１４０の直下に形成しておき、このバックライト１５０と第３の基板２００との間に接着層１９０を設けて貼りつける場合もあり得る。この場合は、バックライト１５０の下表面をラビング処理する。
【００６６】
この実施形態に適用されるバックライト部１６はマトリクス状にパターニングする必要がない、全域単色発光する電界発光素子としてＥＬが適用されている。このＥＬでは、画像表示領域に合わせた全面発光させればよいため、発光する領域を囲むように、枠状の壁を形成し、例えばインクジェット方式により蛍光物質をベース面に塗布する。
【００６７】
接着層１９０を構成する接着剤の好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の各種硬化型接着剤が挙げられる。接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等、いかなるものでもよい。このような接着層１９０の形成は、例えば、塗布法によりなされる。
【００６８】
前記硬化型接着剤を用いる場合、例えばＴＦＴ層１４０の下面に硬化型接着剤を塗布し、バックライト部１５０を接着し、さらにバックライト部１５０に硬化接着剤を塗布し、第３の基板２００を接合した後、硬化型接着剤の特性に応じた硬化方法により前記硬化型接着剤を硬化させて、ＴＦＴ層１４０とバックライト部１５０と第３の基板２００とを接着し、固定する。
【００６９】
接着剤が光硬化型の場合、好ましくは光透過性の第３の基板２００の外側から光を照射する。接着剤としては、薄膜デバイス層に影響を与えにくい紫外線硬化型などの光硬化型接着剤を用いれば、光透過性の第２の基板１８０側から、あるいは光透過性の第２及び第３の基板１８０、２００の両側から光照射しても良い。
【００７０】
第３の基板としては、特に制限はなく、この結果、可撓性を有する透明基板を適用することも可能となる。
【００７１】
[工程８]
次に、図１２に示すように、第２分離層１６０を加熱または水に浸漬し、溶融させる。この結果、第２分離層１６０の接着力が弱まるため、第２の基板１８０を、ＴＦＴ層１４０より離脱させることができる。なお、第２の基板１８０に付着した第２の分離層１６０を除去することで、この第２の基板１８０を繰り返し再利用することができる。
【００７２】
[工程９]
最後に、ＴＦＴ層１４０の表面に付着した第２分離層１６０を除去することで、図１３に示すように、第３の基板２００に転写された、発光層を備えたＴＦＴ層１４０を得ることができる。ここで、この第３の基板２００に対するＴＦＴ層１４０の表層関係は、図２に示すように当初の第１の基板１００に対するＴＦＴ層１４０の表層関係と同じとなる。
【００７３】
その後、ＴＦＴ層１４０の上に液晶表示部１４を形成すると共に、カラーフィルタ層５２を設けることで、バックライト内蔵型液晶表示装置１０が完成する。
【００７４】
以上のような各工程を経て、ＴＦＴ層１４０の第３の基板２００への転写が完了する。その後、ＴＦＴ層１４０に隣接するＳｉＯ₂膜の除去や、ＴＦＴ層１４０上への配線等の導電層や所望の保護膜の形成等を行うこともできる。
【００７５】
本発明では、被剥離物であるＴＦＴ層１４０自体を直接に剥離するのではなく、第１分離層１２０及び第２分離層１６０において分離して第３の基板２００に転写するため、ＴＦＴ層１４０の特性、条件等にかかわらず、容易かつ確実に、しかも均一に転写することができ、分離操作に伴うＴＦＴ層１４０へのダメージもなく、ＴＦＴ層１４０の高い信頼性を維持することができる。
【００７６】
また、薄膜デバイスを第２の基板に接着する際の接着材としては水溶性のものを使用できる。第２の基板に転写され裏面が露出した薄膜デバイスの裏面に面発光型バックライトを非水溶性の接着剤を介して貼り合わせる。次いで、この状態のデバイスを水に浸すと水溶性接着材が水に溶解して、薄膜デバイスが薄膜バックライトと共に第３の基板に転写されたことになる。
【００７７】
また、第３の基板に薄膜バックライトを設け、このバックライト上に薄膜デバイスの裏面を接着させた後、第２の基板から薄膜デバイスを剥離するようにしても良い。
（他の実施形態）
なお、上記実施の形態におけるバックライト内蔵型液晶表示装置１０では、上層にカラーフィルタ層２２を設けることで、液晶表示部１２の階調表現と併せてフルカラー画像表示を可能としたが、カラーフィルタ層２２（図２参照）を設けずにフルカラー画像表示が可能となる構成もある。
【００７８】
すなわち、図１４に示される如く、バックライト部１６のＥＬ層３２をバンク３２Ａによって、ＴＦＴ部１４によって形成される画素マトリクス毎に分割し、予めＲＧＢの各色に発光させるための素子（発光層形成用溶液）を注入しておく。この場合、ＲＧＢの各色が縦又は横に並んで配列され、これが繰り返されるように配列することで、本来の３画素を１画素としてカラー表示することができる。
【００７９】
上記ＲＧＢの各色の発光層を構成する方法としては、以下の方法がある。
インクジェット方式により発光層形成用溶液を充填し、これを乾燥して着色層を形成する方法。
下地層に着色レジスト層を形成し、この着色レジスト層を画素領域単位でフォトマスクして露光、現像し、画素領域に対応した着色層を形成する方法。
下地層に発光層を塗布し、その上にレジスト層を形成した状態でこのレジスト層を画素領域単位でフォトマスクして露光、現像し、画素領域に対応したレジスト層上から前記発光層をエッチングし、レジスト層を剥離して画素領域に対応した着色層を形成する方法。
下地層に印刷法に画素領域単位で発光層を付着させ、画素領域に対応した着色層を形成する方法。
【００８０】
また、モノクロ表示の場合には、液晶表示部による階調表現で画像が形成されるため、上記のようなカラーフィルタは全く不要となる。すなわち、図４の構成において、カラーフィルタ層５２を排除した構成となる。また、モノクロ表示では、カラー表示が３画素で１画像データを生成しているのに対して、１画素１画像データでよいため、解像度が３倍となる。
【００８１】
本実施形態によれば、薄膜デバイスにＴＦＴからなる駆動回路を備えた構成では、駆動回路としてＬＳＩ等の外部回路を用いる必要がなくなり、液晶表示装置に外部回路を接続するために生じる制約を回避し、第３の基板として適切な材質の選択範囲を広げることができる。液晶表示装置に必要な回路（アクティブマトリクス及び駆動回路）を単一の柔軟性に富む基板上（第３の基板上）にくみこむことができ、部品点数の削減などの利点を発揮することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明によれば、バックライトを内蔵しても装置全体の厚みが少なくかつ変形能にも優れた半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【００８３】
さらに本発明によれば、薄膜デバイスに薄膜状の面発光型光源を一体化させることにより、装置全体の厚みが少なくかつ変形能にも優れた液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【００８４】
さらに本発明によれば、この液晶表示装置を得るために、従来の転写技術を応用して薄膜状の面発光型光源と薄膜デバイスとを基板上に一体化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るバックライト内蔵型液晶表示装置の概念図（モノクロ型）である。
【図２】本実施の形態に係るバックライト内蔵型液晶表示装置の概念図（フィルタによるフルカラー型）である。
【図３】本実施の形態に係るバックライト内蔵型液晶表示装置の概念図（内蔵光源色分離によるフルカラー型）である。
【図４】図２に示すバックライト内蔵型液晶表示装置の詳細構成図である。
【図５】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程１）である。
【図６】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程２）である。
【図７】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程３）である。
【図８】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程４）である。
【図９】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程５）である。
【図１０】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程６）である。
【図１１】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程７）である。
【図１２】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程８）である。
【図１３】ＴＦＴ部を形成するための製造工程図（工程９）である。
【図１４】図３に示すバックライト内蔵型液晶表示装置の詳細構成図である。
【図１５】従来のバックライト付液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０バックライト内蔵型液晶表示装置
１２液晶表示部
１４ＴＦＴ部
１６バックライト部
２２カラーフィルタ層
２５第３の基板
２６ＥＬ層
４０透明画素電極
３８ＴＦＴアレイ
４２液晶
４８対向電極
５２カラーフィルタ層
１００第１の基板
１８０第２の基板
２００第３の基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backlight built-in liquid crystal display device integrated with a backlight by transferring a thin film device between a plurality of substrates, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device including a thin film transistor (TFT), which is a thin film device, as a drive circuit source, uses liquid crystal molecules (between the substrate and the counter substrate) that are sealed by a voltage controlled by the TFT formed on the substrate. The liquid crystal display element) has a configuration capable of displaying an image by controlling the optical rotatory power of the liquid crystal display element and controlling the translucency of each pixel.
[0003]
This liquid crystal display device is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the active matrix substrate 220 on which thin film devices such as the active matrix 222 and / or the drive circuit 224 are formed, and the counter substrate 240 are seals formed along the outer peripheral edge of the counter substrate 240. A material (not shown) is pasted through a predetermined gap, and liquid crystal 230 is sealed in the gap.
[0004]
The pixel electrode formed in the active matrix 122 and the transparent counter electrode formed on the counter substrate 240 face each other with the liquid crystal 230 interposed therebetween, and liquid crystal molecules are driven by an electric field applied between the pixel electrode and the counter electrode. .
An alignment film is formed on the surface of the active matrix 222 that is in contact with the liquid crystal 230 and the surface of the counter substrate 240 that is in contact with the liquid crystal 230, and determines the alignment of liquid crystal molecules in an electric field-free state.
[0005]
The liquid crystal driving unit composed of the active matrix substrate 220, the liquid crystal 230, and the counter substrate 240 is further sandwiched between two polarizing plates 210 and 250 having different polarization directions. The polarization directions of the polarizing plates 210 and 250 are aligned with the alignment directions of the alignment films formed on the surfaces of the active matrix substrate 220 and the counter substrate 240, respectively.
[0006]
In order to enable color display, a color filter and / or a black matrix is formed on the counter substrate 240.
[0007]
As described above, since the liquid crystal display device has a structure in which a large number of substrates are bonded to each other, there is a drawback in that the thickness of the display device increases. In particular, as shown in FIG. 15, the backlight 200 required for the transmissive liquid crystal display device is a cause of increasing the thickness of the liquid crystal display device.
[0008]
On the other hand, a liquid crystal display device composed of the above thin film device is formed on a lightweight and flexible substrate material such as a plastic substrate, and a demand for manufacturing a novel liquid crystal display device having deformability Is growing. In order to realize this, it is necessary to form a thin film device at a process temperature lower than the heat resistance temperature (100 to 150 ° C.) of the plastic substrate. However, a decrease in process temperature tends to cause a decrease in characteristics of the thin film device, and it is difficult to manufacture a high performance thin film device. In order to cope with this, a method of transferring the thin film device onto the plastic substrate by a technique for transferring the thin film device formed on the glass substrate (see, for example, JP-A-10-125931) has also been proposed.
[0009]
However, even if the thin film device can be formed on the plastic substrate by the above-described configuration procedure, the transmissive liquid crystal display device needs the backlight 200 as shown in FIG. It was difficult to manufacture what was provided.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve such problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a small thickness of the entire device and having excellent deformability even when a backlight is incorporated, and a method for manufacturing the same. .
[0011]
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a small overall thickness and excellent deformability by integrating a thin film surface-emitting light source with a thin film device, and a method for manufacturing the same. It is.
[0012]
Another object of the present invention is to integrate a thin film surface emitting light source and a thin film device on a substrate by applying a conventional transfer technique in order to obtain this liquid crystal display device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a thin film device and a surface emitting light source are integrated on a substrate using a conventional transfer technique.
[0014]
That is, the thin film device manufactured on the first substrate is temporarily transferred onto the second substrate, and a thin film surface emitting light source is formed on the back surface of the thin film device exposed at this time. Further, the thin film device provided with the surface-emitting light source is transferred to the third substrate. By selecting a flexible and deformable substrate as the third transfer substrate, a display device with a built-in backlight that can be deformed can be obtained without increasing the thickness of the entire device.
[0015]
A typical thin film device includes a common electrode provided over the entire light emitting surface for forming a liquid crystal display element, a pixel switching thin film transistor arranged in a matrix, and a scan connected to the gate of the thin film transistor. A line, a data line connected to the source of the thin film transistor, and a pixel electrode connected to the drain of the thin film transistor.
[0016]
The thin film device includes a driving circuit for driving the thin film transistor for pixel switching. The allowable thickness of the thin film device and the allowable thickness of the entire liquid crystal display device incorporating the backlight are not particularly limited, but it is preferably about 0.5 to 5.0 mm as the thin film device.
The surface-emitting light source is preferably an organic or inorganic electroluminescent element. One example thereof is an electroluminescent element that emits monochromatic light throughout a region that is not patterned with respect to matrix-like pixels. When a non-patterned light emitting element is used as a backlight, the liquid crystal display element includes a color filter corresponding to the pixel region.
[0017]
Another example of the surface-emitting light source is an organic or inorganic electroluminescent element, which is patterned for each of the matrix-like pixels, and each color of RGB is arranged in a predetermined order and color-separated light is emitted. As an organic or inorganic electric field element, an electroluminescence (EL) element is most suitable.
[0018]
Since the electroluminescent element can be formed with a thickness of several μm to several tens of μm, the entire apparatus is formed by forming an electroluminescent element as a surface-emitting light source on the back surface of the thin film device and transferring it to a flexible substrate. Thus, it is possible to obtain a semiconductor device that does not increase in thickness and is excellent in flexibility. In addition, the organic electroluminescent device can be manufactured at a low temperature and with a simple process.
[0019]
In order to control the transmission / non-transmission of the light projected from the backlight by the liquid crystal, the projection light must have a polarization characteristic. Therefore, preferably, if the light itself projected from the backlight has polarization characteristics, the polarizing plate on the backlight side can be omitted and the thickness of the device can be reduced accordingly.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a liquid crystal display device with built-in backlight (hereinafter simply referred to as a liquid crystal display device) 10. The liquid crystal display device 10 is roughly divided into a liquid crystal display unit 12 and a thin film device (TFT). It is classified into a part 14, a backlight part 16, and a substrate 17.
[0021]
The liquid crystal display device 10 of FIG. 1 is a so-called monochrome image display device that performs only gradation expression by the liquid crystal display unit 12, whereas FIGS. 2 and 3 show a liquid crystal for displaying a color image. A display device 10 is shown.
[0022]
FIG. 2 shows a color filter 18 of each color (RGB) arranged in a matrix according to a predetermined rule corresponding to each pixel formed on the TFT unit 14 on the surface of the liquid crystal display unit 12 and surrounding these. 1 shows a display device provided with a filter section 22 composed of a black matrix frame 20 provided.
[0023]
Further, FIG. 3 shows that EL (electroluminescence) as an electroluminescence element applied as the backlight unit 16 is formed in a bank 24 corresponding to each pixel of the TFT unit 14, and each color ( The configuration in which the backlight unit 16 itself emits light to each color of RGB by filling the RGB component is shown.
[0024]
Since the basic structure of the liquid crystal display device 10 shown in FIG. 1 to FIG. 3 does not change, first, the detailed configuration will be described taking the color image liquid crystal display device 10 shown in FIG. 2 as an example.
[0025]
FIG. 4 shows a detailed configuration of the liquid crystal display device 10 with a built-in backlight shown in FIG.
[0026]
In the liquid crystal display device 10, in the product stage, the third substrate 25 serves as a basic support layer, and the layers constituting the backlight unit 16, the TFT unit 14, and the liquid crystal display unit 12 are laminated. Note that the first substrate 100 and the second substrate 180 (refer to the process diagrams of FIGS. 5 to 13) are applied in the middle of stacking of the respective parts on the third substrate, that is, in the manufacturing stage. It is like that.
[0027]
The backlight unit 16 has a configuration in which an EL layer 32 is sandwiched between the electron transport layer 28 and the hole transport layer 30. An ITO layer 34 is provided on the upper layer of the hole transport layer 30. That is, when an electric field (voltage) is applied between the ITO layer 34 and the base electrode layer 26, a current flows through the EL layer 32 and functions as a backlight. The light emitted from the EL layer 32 has a polarization direction set to a fixed direction. As a result, one of the pair of polarizing plates necessary for liquid crystal display is omitted, and the surface light emission is directly applied to the back surface of the thin film device. A mold light source can be provided. As a method for enabling this, for example, a rubbing process can be given. The rubbing process is described in detail in, for example, the IEICE Technical Report E1D95-106 (issued in 1995).
[0028]
A transparent intermediate layer 36 is provided on the ITO layer 34, and the TFT section 14 as a thin film device is disposed on the intermediate layer 36.
[0029]
The TFT section 14 forms a matrix in which a TFT array 38 is provided for each pixel. The TFT array 38 includes a drain electrode 38D, a gate electrode 38G, and a source electrode 38S. Further, the source / drain regions 39D and 39S correspond to the drain electrode 38D and the source electrode 38S, and the active silicon region 39G corresponds to the gate electrode 38G. A transparent pixel electrode (arranged corresponding to each pixel) 40 is provided for each TFT array 38.
[0030]
In addition, a pair of alignment films 44 and 46 in which a liquid crystal 42 is sealed in an intermediate space via a planarizing film 41 are provided above the pixel electrode 40. The liquid crystal 42 is filled in the entire pixel region and sealed with a sealing agent 47 so that it does not leak.
[0031]
A counter electrode 48 is provided on the upper surface of the upper alignment film 46, and an electric field (voltage) is applied between the pixel electrode 40 and the common electrode 48, whereby the alignment of the liquid crystal 42 depends on the applied voltage. Changes to a predetermined transmittance for light having a predetermined polarization direction passing between the pair of alignment films 44 and 46.
[0032]
On the upper surface of the common electrode 48, a counter substrate 49 and a polarizing plate 50 are provided in this order via a color filter layer 52. The polarizing plate 50 can pass only light in the predetermined polarization direction, and emits light with a light amount based on the transmittance set by the alignment of the liquid crystal 42 with respect to 100% of the light amount emitted from the EL layer 32. It is supposed to be.
[0033]
The color filter layer 52 is configured by a filter unit in which filters of RGB colors are arranged in order corresponding to each pixel, and if necessary, a non-light-emitting region of each pixel (a region where the TFT array 38 is disposed, etc.) ) In a non-transparent state, and includes a black matrix portion for improving color separation of each pixel.
[0034]
In the above configuration, the third substrate 25 is configured by a flexible transparent synthetic resin (plastic or the like) plate, whereby the backlight built-in liquid crystal display device 10 according to the present embodiment is configured as follows. It is possible to dispose on a support having a curved surface without having to maintain a flat surface.
[0035]
An example of such a curved support is a dome (hemispherical) type ceiling. The backlight type built-in type liquid crystal display device 10 can be arranged on such a dome-shaped ceiling to constitute a planetarium. Further, a 360-degree panoramic image can be displayed by disposing the backlight type built-in liquid crystal display device 10 over the entire inner peripheral surface of the cylindrical room.
[0036]
By the way, since it is difficult to form the TFT portion 14 from the beginning by using a flexible substrate as the third substrate 25 from the viewpoint of process temperature, photolithography accuracy, etc., the transfer technique described above is used. Apply.
[0037]
5 to 13 are diagrams for forming the TFT section 14. Since the detailed manufacturing process of the TFT array 38 is known, the description thereof is omitted.
[0038]
[Process 1]
As shown in FIG. 5, a first separation layer (light absorption layer) 120 as a first release layer is formed on the first substrate 100.
[0039]
Hereinafter, the first substrate 100 and the first separation layer 120 will be described.
(Description of the first substrate 100)
The first substrate 100 preferably has a light-transmitting property that allows light to pass therethrough.
[0040]
In this case, the light transmittance is preferably 10% or more, and more preferably 50% or more. If this transmittance is too low, the attenuation (loss) of light increases, and a larger amount of light is required to peel off the first separation layer 120.
[0041]
Further, the first substrate 100 is preferably made of a highly reliable material, and particularly preferably made of a material having excellent heat resistance. The reason is that, for example, when forming a TFT layer 140 described later (corresponding to the TFT portion 14 in FIG. 4), the process temperature may be high (for example, about 350 to 1200 ° C.) depending on the type and formation method. Even in such a case, if the first substrate 100 is excellent in heat resistance, the range of setting of film forming conditions such as the temperature condition is widened when forming the TFT layer 140 or the like on the first substrate 100. It is.
[0042]
Therefore, the first substrate 100 is preferably made of a material having a strain point equal to or higher than Tmax, where Tmax is the maximum temperature when forming the TFT layer 140. Specifically, the constituent material of the first substrate 100 preferably has a strain point of 350 ° C. or higher, and more preferably 500 ° C. or higher. As such a thing, heat resistant glass, such as quartz glass, Corning 7059, Nippon Electric Glass OA-2, is mentioned, for example.
[0043]
Further, the thickness of the first substrate 100 is not particularly limited, but it is usually preferably about 0.1 to 5.0 mm, and more preferably about 0.5 to 1.5 mm. If the thickness of the first substrate 100 is too thin, the strength is reduced, and if it is too thick, light attenuation tends to occur when the transmittance of the first substrate 100 is low. When the light transmittance of the first substrate 100 is high, the thickness may exceed the upper limit value. Note that the thickness of the first substrate 100 is preferably uniform so that light can be irradiated uniformly.
(Description of the first separation layer 120)
The first separation layer 120 has such a property that it absorbs irradiated light and causes peeling (hereinafter referred to as “in-layer peeling” or “interfacial peeling”) within the layer and / or at the interface. Preferably, the bonding force between the atoms or molecules of the substance constituting the first separation layer 120 disappears or decreases by light irradiation, that is, ablation occurs, leading to in-layer separation and / or interfacial separation. Things are good.
[0044]
Furthermore, the gas may be emitted from the first separation layer 120 by light irradiation, and the separation effect may be exhibited. That is, when the component contained in the first separation layer 120 is released as a gas, and when the first separation layer 120 absorbs light and becomes a gas for a moment, its vapor is released and contributes to the separation. There are cases. Examples of the composition of the first separation layer 120 include those described in the following A to E.
[0045]
A. Amorphous silicon (a-Si)
B. Various oxide ceramics such as silicon oxide or silicate compound, titanium oxide or titanate compound, zirconium oxide or zirconate compound, lanthanum oxide or lanthanum oxide compound, electrical conductor (ferroelectric material) or semiconductor
C. Ceramics or dielectrics such as PZT, PLZT, PLLZT, PBZT (ferroelectric)
D. Nitride ceramics such as silicon nitride, aluminum nitride, titanium nitride
E. Organic polymer materials
F. metal
The thickness of the first separation layer 120 varies depending on various conditions such as the purpose of peeling, the composition of the first separation layer 120, the layer structure, and the formation method, but it is usually preferably about 1 nm to 20 μm. It is more preferably about ˜2 μm, and further preferably about 40 nm to 1 μm. If the thickness of the first separation layer 120 is too small, the uniformity of film formation may be impaired and peeling may be uneven. If the film thickness is too thick, the good separation of the first separation layer 120 is obtained. In order to ensure the above, it is necessary to increase the light power (light amount), and it takes time to remove the first separation layer 120 later. Note that the thickness of the first separation layer 120 is preferably as uniform as possible.
[0046]
The formation method of the 1st separated layer 120 is not specifically limited, According to various conditions, such as a film | membrane composition and a film thickness, it selects suitably. For example, CVD (including MOCVD, low pressure CVD, ECR-CVD), vapor deposition, molecular beam vapor deposition (MB), sputtering, ion plating, PVD and other various vapor deposition methods, electroplating, immersion plating (dipping), Various plating methods such as electroless plating, Langmuir Projet (LB) method, spin coating, spray coating, roll coating and other coating methods, various printing methods, transfer methods, ink jet methods, powder jet methods, etc. Two or more of them can be combined to form.
[0047]
For example, when the composition of the first separation layer 120 is amorphous silicon (a-Si), it is preferable to form the film by CVD, particularly low-pressure CVD or plasma CVD.
[0048]
Further, when the first separation layer 120 is made of a ceramic by a sol-gel method or an organic polymer material, it is preferable to form a film by a coating method, particularly by spin coating.
[0049]
[Process 2]
Next, as shown in FIG. 6, the TFT layer 140 is formed on the first separation layer 120.
[0050]
An enlarged cross-sectional view of the K portion of the TFT layer 140 (the portion surrounded by the one-dot chain line in FIG. 6) is shown on the right side of FIG. As shown in the figure, the TFT layer 140 includes a TFT array (thin film transistor) 38, and the TFT array 38 is formed by introducing an n-type impurity or a P-type impurity into a polysilicon layer. Regions 58 and 60, a gate insulating film layer 62, a gate electrode 64, a gate electrode line 66 made of aluminum, for example, and a drain electrode line 68 are provided.
[0051]
In the present embodiment, Si0 is used as an intermediate layer provided in contact with the first separation layer 120. ₂ Although a film is used, other insulating films such as Si3N4 can also be used. The thickness of the SiO2 film (intermediate layer) is appropriately determined according to the purpose of formation and the function that can be exerted, but it is usually preferably about 10 nm to 5 μm, and preferably about 40 nm to 1 μm. More preferred. The intermediate layer is formed for various purposes, and functions as, for example, a protective layer that physically or chemically protects the TFT 140, an insulating layer, a conductive layer, a laser light shielding layer, a barrier layer for preventing migration, and a reflective layer. The thing which exhibits at least 1 of these is mentioned.
[0052]
In some cases, Si0 ₂ The TFT layer 140 may be formed directly on the first separation layer 120 without forming an intermediate layer such as a film.
[0053]
The TFT layer 140 is a layer including a thin film device such as a TFT as shown on the right side of FIG.
[0054]
[Process 3]
Next, as shown in FIG. 7, a second separation layer (for example, a hot-melt adhesive layer) 160 as a second release layer is formed on the TFT layer 140. Note that the second separation layer 160 can also be formed of an ablation layer in the same manner as the first separation layer 120.
[0055]
As this second separation 160, for example, an electron wax such as a proof wax (trade name) that is less likely to contaminate the thin film device with impurities (sodium, potassium, etc.). A water-soluble adhesive is also applicable.
[0056]
[Process 4]
Further, as shown in FIG. 7, the second substrate 180 is bonded on the second separation layer 160. Since the second substrate 180 is bonded after the TFT layer 140 is manufactured, there is no restriction on the process temperature or the like at the time of manufacturing the TFT layer 140, and it is sufficient that the mold retainability is at room temperature. In this embodiment mode, a material that is relatively inexpensive and has shape retention properties such as a glass substrate and a synthetic resin is used.
[0057]
[Process 5]
Next, as shown in FIG. 8, light is irradiated from the back side of the first substrate 100.
[0058]
This light is applied to the first separation layer 120 after passing through the first substrate 100. As a result, in-layer separation and / or interface separation occurs in the first separation layer 120, and the bonding force decreases or disappears.
[0059]
The principle that intralayer separation and / or interfacial separation occurs in the first separation layer 120 is that ablation occurs in the constituent material of the first separation layer 120, the gas contained in the first separation layer 120 is released, Is estimated to be due to phase changes such as melting and transpiration that occur immediately after irradiation.
[0060]
Here, the ablation means that a fixing material that absorbs irradiation light (a constituent material of the first separation layer 120) is photochemically or thermally excited, and a bond between atoms or molecules inside the surface or inside is cut and emitted. In general, all or part of the constituent material of the first separation layer 120 appears as a phenomenon that causes a phase change such as melting or transpiration (vaporization). In addition, the phase change may result in a minute firing state, which may reduce the binding force.
[0061]
Whether the first separation layer 120 causes in-layer separation, interfacial separation, or both depends on the composition of the first separation layer 120 and various other factors, and is one of the factors. The conditions such as the type of light to be irradiated, the wavelength, the intensity, and the reaching depth can be mentioned.
[0062]
The irradiation light may be any light as long as it causes internal separation and / or interfacial separation in the first separation layer 120. For example, X-rays, ultraviolet rays, visible light, infrared rays (heat rays), laser light, Examples include millimeter waves, microwaves, electron beams, radiation (α rays, β rays, γ rays) and the like. Among these, a laser beam is preferable and an excimer laser is more preferably used from the viewpoint that peeling (ablation) of the first separation layer 120 is likely to occur.
[0063]
Next, as shown in FIG. 9, a force is applied to the first substrate 100 to separate the first substrate 100 from the first separation layer 120. Although not shown in FIG. 9, the first separation layer 120 may adhere to the first substrate 100 after the separation.
[0064]
[Step 6]
Next, as shown in FIG. 10, the remaining first separation layer 120 is removed by a method such as cleaning, etching, ashing, polishing, or a combination thereof. As a result, the TFT layer 140 is transferred to the second substrate 180.
[0065]
[Step 7]
Next, as shown in FIG. 11, the third substrate 200 in which the backlight 150 (same as the backlight portion 16 in FIG. 4) is formed on the lower surface (exposed surface) of the TFT layer 140 via the adhesive layer 190. Glue. At this time, the upper surface of the backlight 150 is rubbed. Alternatively, the backlight 150 may be formed immediately below the TFT layer 140 in advance, and the adhesive layer 190 may be provided between the backlight 150 and the third substrate 200 and attached. In this case, the lower surface of the backlight 150 is rubbed.
[0066]
The backlight unit 16 applied to this embodiment does not need to be patterned in a matrix, and EL is applied as an electroluminescent element that emits monochromatic light throughout the entire area. In this EL, since it is sufficient to emit light entirely in accordance with the image display region, a frame-like wall is formed so as to surround the light emitting region, and a fluorescent material is applied to the base surface by, for example, an ink jet method.
[0067]
Preferable examples of the adhesive constituting the adhesive layer 190 include various curable types such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic curable adhesive. An adhesive is mentioned. The composition of the adhesive may be any, for example, epoxy, acrylate, or silicone. Such an adhesive layer 190 is formed by, for example, a coating method.
[0068]
In the case of using the curable adhesive, for example, a curable adhesive is applied to the lower surface of the TFT layer 140, the backlight unit 150 is adhered, and further, the cured adhesive is applied to the backlight unit 150, and the third substrate 200. Then, the curable adhesive is cured by a curing method according to the characteristics of the curable adhesive, and the TFT layer 140, the backlight unit 150, and the third substrate 200 are bonded and fixed.
[0069]
When the adhesive is a photo-curing type, light is preferably applied from the outside of the light-transmitting third substrate 200. As the adhesive, if a light curable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive that does not affect the thin film device layer is used, the light transmissive second substrate 180 side or the light transmissive second and third materials are used. Light may be irradiated from both sides of the substrates 180 and 200.
[0070]
There is no restriction | limiting in particular as a 3rd board | substrate, As a result, it also becomes possible to apply the transparent substrate which has flexibility.
[0071]
[Step 8]
Next, as shown in FIG. 12, the second separation layer 160 is heated or immersed in water and melted. As a result, since the adhesive force of the second separation layer 160 is weakened, the second substrate 180 can be detached from the TFT layer 140. Note that by removing the second separation layer 160 attached to the second substrate 180, the second substrate 180 can be reused repeatedly.
[0072]
[Step 9]
Finally, by removing the second separation layer 160 attached to the surface of the TFT layer 140, the TFT layer 140 having the light emitting layer transferred to the third substrate 200 is obtained as shown in FIG. Can do. Here, the surface layer relationship of the TFT layer 140 with respect to the third substrate 200 is the same as the surface layer relationship of the TFT layer 140 with respect to the initial first substrate 100 as shown in FIG.
[0073]
Thereafter, the liquid crystal display unit 14 is formed on the TFT layer 140 and the color filter layer 52 is provided, whereby the backlight built-in liquid crystal display device 10 is completed.
[0074]
Through the above steps, the transfer of the TFT layer 140 to the third substrate 200 is completed. Then, SiO adjacent to the TFT layer 140 ₂ Removal of the film, formation of a conductive layer such as a wiring on the TFT layer 140, or a desired protective film can also be performed.
[0075]
In the present invention, the TFT layer 140 itself, which is an object to be peeled off, is not directly peeled off, but is separated at the first separation layer 120 and the second separation layer 160 and transferred to the third substrate 200. Regardless of the characteristics, conditions, etc., transfer can be performed easily, reliably and uniformly, and the TFT layer 140 can be maintained at high reliability without damage to the TFT layer 140 due to the separation operation.
[0076]
Further, a water-soluble material can be used as an adhesive when the thin film device is bonded to the second substrate. A surface-emitting backlight is bonded to the back surface of the thin film device, which is transferred to the second substrate and exposed on the back surface, via a water-insoluble adhesive. Next, when the device in this state is immersed in water, the water-soluble adhesive is dissolved in water, and the thin film device is transferred to the third substrate together with the thin film backlight.
[0077]
Alternatively, a thin film backlight may be provided on the third substrate, and the back surface of the thin film device may be adhered on the backlight, and then the thin film device may be peeled from the second substrate.
(Other embodiments)
In the liquid crystal display device 10 with a built-in backlight in the above embodiment, the color filter layer 22 is provided on the upper layer, thereby enabling full color image display together with gradation expression of the liquid crystal display unit 12. There is a configuration in which full color image display is possible without providing the layer 22 (see FIG. 2).
[0078]
That is, as shown in FIG. 14, the EL layer 32 of the backlight unit 16 is divided by the bank 32A for each pixel matrix formed by the TFT unit 14, and elements (light emitting layer formation) for emitting light in RGB colors in advance. The solution for preparation) is injected. In this case, RGB colors are arranged side by side in the vertical or horizontal direction, and by repeating these arrangements, it is possible to perform color display with the original three pixels as one pixel.
[0079]
As a method for constructing the light emitting layer for each of the RGB colors, there are the following methods.
A method of forming a colored layer by filling a solution for forming a light emitting layer by an inkjet method and drying the solution.
A method in which a colored resist layer is formed on an underlayer, and the colored resist layer is exposed to light and developed with a photomask in units of pixel areas, thereby forming a colored layer corresponding to the pixel area.
A light emitting layer is applied to the underlayer, and a resist layer is formed thereon. Then, the resist layer is exposed and developed in a photomask for each pixel area, and the light emitting layer is etched from the resist layer corresponding to the pixel area. And peeling the resist layer to form a colored layer corresponding to the pixel region.
A method of forming a colored layer corresponding to a pixel region by attaching a light emitting layer to a base layer by a printing method for each pixel region.
[0080]
Further, in the case of monochrome display, an image is formed by gradation expression by the liquid crystal display unit, and thus the above color filter is not required at all. That is, in the configuration of FIG. 4, the color filter layer 52 is excluded. In monochrome display, one image data is generated with three pixels in color display, whereas one image data with one pixel is sufficient, so the resolution is tripled.
[0081]
According to the present embodiment, in the configuration in which the thin film device is provided with the drive circuit made of TFT, it is not necessary to use an external circuit such as an LSI as the drive circuit, and the restriction caused by connecting the external circuit to the liquid crystal display device is avoided And the selection range of a suitable material as a 3rd board | substrate can be expanded. Circuits necessary for the liquid crystal display device (active matrix and driving circuit) can be embedded on a single flexible substrate (on the third substrate), and the advantages such as reduction in the number of components can be exhibited. it can.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device having a small thickness of the entire device and having excellent deformability even when a backlight is incorporated, and a manufacturing method thereof.
[0083]
Furthermore, according to the present invention, by integrating a thin-film surface-emitting light source with a thin film device, a liquid crystal display device having a small overall thickness and excellent deformability and a method for manufacturing the same can be provided. .
[0084]
Furthermore, according to the present invention, in order to obtain this liquid crystal display device, a thin film surface emitting light source and a thin film device can be integrated on a substrate by applying a conventional transfer technique.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram (monochrome type) of a liquid crystal display device with a built-in backlight according to the present embodiment.
FIG. 2 is a conceptual diagram (full color type using a filter) of a liquid crystal display device with a built-in backlight according to the present embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a liquid crystal display device with a built-in backlight according to the present embodiment (full color type by color separation of a built-in light source).
4 is a detailed configuration diagram of the liquid crystal display device with a built-in backlight shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a manufacturing process diagram (step 1) for forming a TFT portion;
FIG. 6 is a manufacturing process diagram (step 2) for forming a TFT portion;
FIG. 7 is a manufacturing process diagram (step 3) for forming a TFT portion;
FIG. 8 is a manufacturing process diagram (step 4) for forming a TFT portion;
FIG. 9 is a manufacturing process diagram (step 5) for forming a TFT portion;
FIG. 10 is a manufacturing process diagram (step 6) for forming a TFT portion;
FIG. 11 is a manufacturing process diagram (step 7) for forming the TFT portion;
FIG. 12 is a manufacturing process diagram (step 8) for forming the TFT portion;
FIG. 13 is a manufacturing process diagram (step 9) for forming the TFT portion;
14 is a detailed configuration diagram of the liquid crystal display device with a built-in backlight shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 15 is an exploded perspective view showing a configuration of a conventional liquid crystal display device with a backlight.
[Explanation of symbols]
10 Backlight built-in liquid crystal display device
12 Liquid crystal display
14 TFT section
16 Backlight section
22 Color filter layer
25 Third substrate
26 EL layer
40 Transparent pixel electrode
38 TFT array
42 liquid crystal
48 Counter electrode
52 Color filter layer
100 first substrate
180 Second substrate
200 Third substrate

Claims

A liquid crystal display device comprising a thin film device comprising a semiconductor circuit, wherein a thin-film surface-emitting light source is formed at the interface between the thin film device and the substrate.

2. The backlight built-in liquid crystal display device according to claim 1, wherein the surface-emitting light source is an organic or inorganic electroluminescent element.

The thin film device is connected to a pixel switching transistor arranged in a matrix, a scanning line connected to a gate of the thin film transistor, a data line connected to a source of the thin film transistor, and a drain of the thin film transistor The liquid crystal display device with a built-in backlight according to claim 1, further comprising a pixel electrode and a drive circuit for driving the pixel switching thin film transistor, wherein a liquid crystal display element is formed on a surface of the thin film device.

A first step of forming a release layer on the first substrate; a second step of forming a thin film device having matrix-like pixels on the release layer; and peeling the thin film device from the first substrate. Then, a third step of transferring onto the second substrate, a fourth step of forming a surface-emitting light source on the back surface of the thin film device exposed by being transferred onto the second substrate, A backlight built-in type comprising a fifth step of peeling the thin film device from the second substrate and transferring it onto a third substrate, and a sixth step of forming a liquid crystal display element on the surface of the thin film device A method for manufacturing a liquid crystal display device.

A first step of forming a release layer on the first substrate; a second step of forming a thin film device having matrix-like pixels on the release layer; and peeling the thin film device from the first substrate. Then, a third step of transferring onto the second substrate, a fourth step of forming a surface-emitting light source on the third substrate, and a step of bonding the surface-emitting light source and the back surface of the thin film device. 5. Manufacturing of a backlight built-in type liquid crystal display device comprising: a step 5; a sixth step of peeling the thin film device from the second substrate; and a seventh step of forming a liquid crystal display element on the surface of the thin film device. Method.

In the invention of claim 4 or claim 5, the thin film device is connected to a common electrode provided over the entire light emitting surface, a pixel switching thin film transistor arranged in a matrix, and a gate of the thin film transistor. 7. A scanning line, a data line connected to a source of the thin film transistor, a pixel electrode connected to a drain of the thin film transistor, and a drive circuit for driving the thin film transistor for pixel switching. The method described.

7. The method according to claim 4, wherein the surface-emitting light source is an organic or inorganic electroluminescent element, and the entire region is monochromaticly emitted without being patterned with respect to the matrix pixel.

The method according to claim 7, wherein the liquid crystal display element includes a color filter corresponding to the pixel region.

8. The surface emitting light source according to claim 4, wherein the surface-emitting light source is an organic or inorganic electroluminescent element, is patterned for each of the matrix pixels, and each color of RGB is in a predetermined order. The method according to claim 1, wherein the light is separated and emitted by color separation.

The method according to claim 4, wherein the third substrate is made of a flexible material.

The method of claim 10, wherein the third substrate is a plastic substrate.

The method according to claim 4, wherein light projected from the surface-emitting light source has a polarization characteristic.

A liquid crystal display device with a built-in backlight manufactured by the method according to claim 1.