JP2005308849A - Thin film device, manufacturing method for same, liquid crystal display apparatus and electroluminescence display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐熱性の高い製造基板上に作製した後に実使用基板上に転写することが容易な薄膜デバイス、薄膜デバイスの製造方法、液晶表示装置およびエレクトロルミネッセンス表示装置に関するものである。 The present invention relates to a thin film device, a thin film device manufacturing method, a liquid crystal display device, and an electroluminescence display device that can be easily transferred onto an actual use substrate after being manufactured on a production substrate having high heat resistance.
近年、薄膜デバイスは、使用機器の小型化の影響を受けて、薄型化、軽量化、堅牢化に対する要求を受けている。しかしながら、薄膜デバイスは、高温、真空という環境で作製されるために、製造に使われる基板に制限がある。例えば、薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置では、1000℃の温度に耐える石英基板、500℃の温度に耐えるガラス基板が使われている。これらの基板の薄型化も検討されているが、石英基板、ガラス基板を用いる限り、基板の剛性が低下することを考慮して基板サイズを縮小せざるを得ず、それによって生産性が低下する。また、基板が薄くなれば堅牢さも急激に低下するため、実用上の問題点となる。このように、製造基板に要求されている性能と実際に使用する際に求められている性能とが異なる。また、薄型、軽量、堅牢化が可能なプラスチック基板上に直接、薄膜トランジスタを作製しようという試みもあるが、耐熱温度の点から困難さが高い。 In recent years, thin film devices have been required to be thinner, lighter, and more robust due to the downsizing of equipment used. However, since a thin film device is manufactured in an environment of high temperature and vacuum, there are limitations on the substrate used for manufacturing. For example, in a liquid crystal display device using a thin film transistor, a quartz substrate that can withstand a temperature of 1000 ° C. and a glass substrate that can withstand a temperature of 500 ° C. are used. Although thinning of these substrates is also under consideration, as long as quartz substrates and glass substrates are used, the substrate size must be reduced in consideration of the decrease in substrate rigidity, thereby reducing productivity. . In addition, as the substrate becomes thinner, the robustness rapidly decreases, which is a practical problem. As described above, the performance required for the manufacturing substrate is different from the performance required for actual use. In addition, there is an attempt to manufacture a thin film transistor directly on a thin, lightweight, and robust plastic substrate, but the difficulty is high in terms of heat-resistant temperature.
そこで、耐熱温度の高い製造基板上に形成した薄膜デバイスを実使用基板に転写する技術が検討されている。転写する方法としては、剥離層を設けてデバイス作製後に剥離層から剥離する方法(例えば、特許文献1参照。)や、エッチングによりガラス基板を除去してしまう方法(例えば、特許文献2参照。)などが検討されている。 Therefore, a technique for transferring a thin film device formed on a production substrate having a high heat-resistant temperature to an actual use substrate has been studied. As a transfer method, a peeling layer is provided and a device is peeled off after the device is manufactured (for example, see Patent Document 1), or a glass substrate is removed by etching (for example, see Patent Document 2). Etc. are being considered.
エッチングによりガラス基板を除去する場合は、完全にガラス基板を除去せずに、ガラスを残す方法も考えられるが、この場合ガラス基板の厚さが300μmよりも薄いと耐衝撃性が低いため、実使用上はプラスチック基板を貼り付け耐衝撃性を上げることが必要となる。 When removing the glass substrate by etching, it is possible to leave the glass without completely removing the glass substrate. However, in this case, if the thickness of the glass substrate is less than 300 μm, the impact resistance is low. In use, it is necessary to increase the impact resistance by attaching a plastic substrate.
プラスチック基板上に薄膜デバイスを形成または転写した場合は、薄膜層もしくは部分的に残っているガラスと、プラスチック基板との熱膨張係数が違うため、加熱や冷却をすると、反るという問題がある。また、反った状態でさらに温度を上げると、薄膜層もしくは部分的に残っているガラス基板にクラックを生じ、ガラス基板が破壊されることもある。また、同様に、薄膜層もしくは部分的に残っているガラス基板とプラスチック基板との吸水率が異なるため、湿度の高い環境下に放置すると反ってしまう。または薄膜層もしくは部分的に残っているガラス基板にクラックが入るということもある。これらの問題点を解決するには、膨張率と吸水率の低いプラスチック基板を使用すればよいが、そのようなプラスチック基板は不透明であり液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの表示装置向けの基板としては不適切であるという問題点がある。 When a thin film device is formed or transferred onto a plastic substrate, the thermal expansion coefficient of the thin film layer or partially remaining glass is different from that of the plastic substrate. Further, when the temperature is further raised in the warped state, a crack may be generated in the thin film layer or the partially remaining glass substrate, and the glass substrate may be destroyed. Similarly, the water absorption rate of the thin film layer or partially remaining glass substrate is different from that of the plastic substrate, so that it is warped when left in a high humidity environment. Or the thin film layer or the partially remaining glass substrate may crack. In order to solve these problems, a plastic substrate having a low expansion coefficient and low water absorption rate may be used. However, such a plastic substrate is opaque and is used for a display device such as a liquid crystal display device or an organic electroluminescence display device. There is a problem that it is inappropriate as a substrate.
本発明の薄膜デバイスは、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されていることを最も主要な特徴とする。 The thin film device of the present invention is characterized in that a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
本発明の薄膜デバイスは、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されていることを最も主要な特徴とする。 The thin film device of the present invention is characterized in that a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together.
本発明の薄膜デバイスの製造方法は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とを備えた薄膜デバイスの製造方法において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 The method of manufacturing a thin film device according to the present invention includes forming a thin film device layer on a first substrate and then forming a second substrate on the thin film device layer via a first adhesive layer or a coating layer and a first adhesive layer. Bonding, a step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of a chemical treatment, a mechanical polishing treatment, and an ultraviolet irradiation treatment, and a first of the thin film device layer A thin film device comprising: a step of adhering a first substrate left on a side where a substrate is formed or a partially left substrate to a third substrate via a second adhesive layer; and a step of separating or removing the second substrate. In this manufacturing method, the most main feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used for the third substrate.
本発明の薄膜デバイスの製造方法は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とを備えた薄膜デバイスの製造方法において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 The method of manufacturing a thin film device according to the present invention includes forming a thin film device layer on a first substrate and then forming a second substrate on the thin film device layer via a first adhesive layer or a coating layer and a first adhesive layer. Bonding, a step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of a chemical treatment, a mechanical polishing treatment, and an ultraviolet irradiation treatment, and a first of the thin film device layer A step of forming a third substrate by applying and curing a liquid resin on the side where the substrate is formed or the first substrate side which is partially left, and a step of separating or removing the second substrate; In the thin film device manufacturing method provided, the main feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used for the third substrate.
本発明の液晶表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いたことを最も主要な特徴とする。 The liquid crystal display device of the present invention is most characterized by using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
本発明の液晶表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いた The liquid crystal display device of the present invention uses a thin film device in which a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together.
本発明の液晶表示装置は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とにより製造される薄膜デバイスを用いた液晶表示装置において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 In the liquid crystal display device of the present invention, after forming a thin film device layer on the first substrate, the second substrate is bonded onto the thin film device layer via the first adhesive layer or the covering layer and the first adhesive layer. A step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment, and the first substrate of the thin film device layer comprises: A thin film device manufactured by the step of adhering the formed first or partially left first substrate to a third substrate via a second adhesive layer and the step of separating or removing the second substrate. In the liquid crystal display device used, the main feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
本発明の液晶表示装置は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とにより製造される薄膜デバイスを用いた液晶表示装置において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 In the liquid crystal display device of the present invention, after forming a thin film device layer on the first substrate, the second substrate is bonded onto the thin film device layer via the first adhesive layer or the covering layer and the first adhesive layer. A step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment, and the first substrate of the thin film device layer comprises: It is manufactured by a step of forming a third substrate by applying and curing a liquid resin on the side of the first substrate that has been formed or partially left, and a step of separating or removing the second substrate. In the liquid crystal display device using the thin film device, the most important feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used for the third substrate.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いたことを最も主要な特徴とする。 The electroluminescence display device of the present invention is characterized by using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いたことを最も主要な特徴とする。 The electroluminescent display device according to the present invention is characterized by using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together. To do.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とにより製造される薄膜デバイスを用いたエレクトロルミネッセンス表示装置において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 In the electroluminescence display device of the present invention, after the thin film device layer is formed on the first substrate, the second substrate is formed on the thin film device layer via the first adhesive layer or the covering layer and the first adhesive layer. A step of bonding, a step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment, and the first substrate of the thin film device layer The thin film device manufactured by the step of bonding the first substrate left or partially left to the third substrate via the second adhesive layer and the step of separating or removing the second substrate In the electroluminescence display device using the above, the main feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、第1基板上に薄膜デバイス層を形成した後に前記薄膜デバイス層上に第1接着層を介してもしくは被覆層と第1接着層とを介して第2基板を接着する工程と、化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、前記第2基板を分離または除去する工程とにより製造される薄膜デバイスを用いたエレクトロルミネッセンス表示装置において、前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることを最も主要な特徴とする。 In the electroluminescence display device of the present invention, after the thin film device layer is formed on the first substrate, the second substrate is formed on the thin film device layer via the first adhesive layer or the covering layer and the first adhesive layer. A step of bonding, a step of completely or partially separating or removing the first substrate by a step including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment, and the first substrate of the thin film device layer Manufactured by applying a liquid resin on the side where the substrate has been formed or the first substrate side that is partially left and then curing it, and forming the third substrate, and separating or removing the second substrate In the electroluminescence display device using the thin film device to be manufactured, the main feature is that a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
本発明の薄膜デバイスは、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されている、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されているため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 In the thin film device of the present invention, a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a bending elastic modulus of 1 GPa or less, or a thin film is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a bending elastic modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together. Since the device layer is formed, the stress caused by the expansion of the plastic substrate due to the heat absorption and water absorption of the thin film device layer and the remaining glass substrate can be relieved, so the heat resistance and moisture resistance can be improved. There is an advantage that it can be planned.
本発明の薄膜デバイスの製造方法は、第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板を用いるため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 Since the thin film device manufacturing method of the present invention uses a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less as the third substrate or a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together, the thin film device Since the stress caused by the expansion of the plastic substrate due to the heat absorption or water absorption of the device layer or the remaining glass substrate can be relieved, there is an advantage that heat resistance and moisture resistance can be improved.
本発明の液晶表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いた、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いたため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 The liquid crystal display device of the present invention uses a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less, or a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together. Since a thin film device with a thin film device layer formed on a composite substrate is used, the stress caused by the plastic substrate stretching due to heat absorption and water absorption of the thin film device layer and the remaining glass substrate can be relieved. There is an advantage that improvement of moisture resistance and moisture resistance can be achieved.
本発明の液晶表示装置は、第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板を用いるため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 Since the liquid crystal display device of the present invention uses a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less as the third substrate or a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together, the thin film device layer In addition, since the stress caused by the plastic substrate stretching due to heat absorption or water absorption of the remaining glass substrate can be relaxed, there is an advantage that heat resistance and moisture resistance can be improved.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いた、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板上に薄膜デバイス層が形成されている薄膜デバイスを用いたため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 The electroluminescence display device of the present invention uses a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less, or a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded. Since a thin film device with a thin film device layer formed on the combined composite substrate is used, the stress caused by the plastic substrate stretching due to heat absorption and water absorption of the thin film device layer and the remaining glass substrate can be relieved. There is an advantage that improvement of moisture and improvement of moisture resistance can be achieved.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる、もしくは曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板とガラス基板とが貼り合わされた複合基板を用いるため、薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。 Since the electroluminescence display device of the present invention uses a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less as the third substrate or a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together, the thin film device Since the stress caused by the plastic substrate stretching due to heat absorption or water absorption of the layer or the remaining glass substrate can be relaxed, there is an advantage that heat resistance and moisture resistance can be improved.
薄膜デバイス層や残されたガラス基板の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるようにして、耐熱性や耐湿気性を向上させるという目的を、曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いることで実現した。 The bending elastic modulus is 1 GPa or less for the purpose of relaxing heat stress and moisture resistance of the thin film device layer and the remaining glass substrate to improve the heat resistance and moisture resistance. This was realized by using the substrate.
すなわち、図1(1)に示すように、薄膜デバイス10は、支持基板11上に、例えば接着層12を介して、表示装置(例えば液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置等)を駆動する薄膜デバイス層13(保護層14も含む)を形成したものである。上記支持基板11には、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板を使用する。もしくは図1(2)に示すように、薄膜デバイス20は、支持基板21上に表示装置(例えば液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置等)を駆動する薄膜デバイス層22を形成したものであり、上記支持基板21は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板23とガラス基板24とが貼り合わされた複合基板であり、上記薄膜デバイス層22はガラス基板24に形成されているものである。上記ガラス基板24の厚さは300μm以下とすることが好ましい。300μmを超える厚さのガラス基板を用いると曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板23を用いた効果が見出せなくなる。
That is, as shown in FIG. 1A, the thin film device 10 is a thin film device that drives a display device (for example, a liquid crystal display device, an electroluminescence display device, etc.) on a support substrate 11 via, for example, an
上記プラスチック基板の材料としては、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂等の、曲げ弾性率が1GPa以下の樹脂(プラスチック)を用いることができる。 As a material for the plastic substrate, a resin (plastic) having a flexural modulus of 1 GPa or less, such as an epoxy resin, a polymethyl methacrylate resin, a silicone resin, a urethane resin, a low density polyethylene resin, or a fluororesin can be used.
次に、第3基板127に曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板を使用する理由を、図2によって説明する。図2は、異なる曲げ弾性率のプラスチック基板からなる支持基板(第3基板)に転写した薄膜デバイスの耐熱性を示すもので、薄膜デバイスの耐熱温度と第3基板の曲げ弾性率との関係図である。なお、上記耐熱性は、基板を反らないように固定したまま昇温した場合に、基板にクラックが入らない温度の上限を示している。
Next, the reason why a plastic substrate having a bending elastic modulus of 1 GPa or less is used for the
通常、液晶表示装置に用いる薄膜デバイス(アクティブ基板)は、耐熱温度として100℃以上が求められている。図2に示すように、薄膜デバイスの耐熱温度が100℃以上となるようにするには、支持基板の曲げ弾性率は1GPa以下が必要となる。支持基板の曲げ弾性率は1GPaを超えると薄膜デバイスの耐熱温度が100℃より低くなり、液晶表示装置に十分な信頼性を与える薄膜デバイスは得られない。また、曲げ弾性率を下げていくと耐熱温度は上昇するが、支持基板を構成する樹脂固有の耐熱温度以上には上げられないため、その点で耐熱温度は一定となる。例えば、支持基板にエポキシ樹脂基板を用いた場合、エポキシ樹脂の耐熱温度は250℃であり、曲げ弾性率を低くしても250℃以上の耐熱温度は得られないことになる。なお、材料の曲げ弾性率は雰囲気の温度により多少の変化がある。そこで、液晶表示装置が用いられる通常の環境である室温(例えば18℃〜25℃程度)環境での曲げ弾性率を基準とした。 Usually, a thin film device (active substrate) used for a liquid crystal display device is required to have a heat resistant temperature of 100 ° C. or higher. As shown in FIG. 2, in order for the heat resistant temperature of the thin film device to be 100 ° C. or higher, the flexural modulus of the support substrate is required to be 1 GPa or lower. When the flexural modulus of the support substrate exceeds 1 GPa, the heat-resistant temperature of the thin film device becomes lower than 100 ° C., and a thin film device that gives sufficient reliability to the liquid crystal display device cannot be obtained. Further, as the bending elastic modulus is lowered, the heat resistant temperature rises, but cannot be raised above the heat resistant temperature specific to the resin constituting the support substrate, so that the heat resistant temperature is constant. For example, when an epoxy resin substrate is used as the support substrate, the heat resistance temperature of the epoxy resin is 250 ° C., and even if the flexural modulus is lowered, a heat resistance temperature of 250 ° C. or higher cannot be obtained. Note that the flexural modulus of the material varies somewhat depending on the temperature of the atmosphere. Therefore, the flexural modulus in a room temperature (for example, about 18 ° C. to 25 ° C.) environment, which is a normal environment where a liquid crystal display device is used, was used as a reference.
一方、一般的に、薄膜デバイスを形成する基板にはエンジニアプラスチックが使用されるが、これらの基板は曲げ弾性率が1GPaを超えるものである。例えば、工業調査会発行の「プラスチックデータブック」の119ページによれば、光学透明基板としてよく用いられるポリカーボネート基板は曲げ弾性率は2.3GPaであり、ポリエーテルスルフォン基板の曲げ弾性率は2.6GPaである。これらの基板上に薄膜デバイスを形成もしくは転写すると、プラスチック基板の剛性(曲げ弾性率に比例)が高いため、薄膜デバイス層もしくは部分的に残したガラス基板に与える応力が強くなる。 On the other hand, an engineer plastic is generally used as a substrate for forming a thin film device, and these substrates have a flexural modulus exceeding 1 GPa. For example, according to page 119 of “Plastic Data Book” published by the Industrial Research Council, a polycarbonate substrate often used as an optical transparent substrate has a flexural modulus of 2.3 GPa, and a polyether sulfone substrate has a flexural modulus of 2. 6 GPa. When a thin film device is formed or transferred onto these substrates, the plastic substrate has high rigidity (proportional to the flexural modulus), so that the stress applied to the thin film device layer or partially left glass substrate becomes strong.
そこで、本発明の薄膜デバイス10、20のように、支持基板11に室温での曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板を使用することによって、もしくは、室温での曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板23とガラス基板24とが貼り合わされた複合基板を支持基板21として使用することによって、薄膜デバイス10、20の反りを抑えることができる。その理由は、熱や吸水によりプラスチック基板が伸縮しても、プラスチック基板の剛性が弱いために伸縮による応力を緩和することができ、薄膜デバイス層13、22もしくはガラス基板24に与える応力が弱くなるためである。よって、本発明の薄膜デバイス10、20では、その耐熱性の向上、耐湿気性の向上が図れるという利点が得られる。
Therefore, like the
本発明の薄膜デバイスの製造方法および薄膜デバイスおよび液晶表示装置に係る第1実施例を、図3〜図8によって説明する。本実施例では、プラスチック基板を用いた液晶用のアクティブ基板を作製した。 A thin film device manufacturing method, a thin film device and a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, an active substrate for liquid crystal using a plastic substrate was produced.
まず、薄膜デバイス層の形成方法を、図3の概略構成断面図によって説明する。図3に示すように、第1基板101上に、後に行うフッ酸によるエッチング時における第1基板101の保護層102を形成する。上記第1基板101には、例えば厚さ0.4mm〜1.1mm程度、例えば0.7mm厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。上記保護層102は、フッ酸に耐えられる材料を用いて形成するもので、例えばモリブデン(Mo)層を用い、例えば500nmの厚さに形成した。今回、モリブデン層の膜厚を500nmとしたが、フッ酸に耐えられるならば、厚さを適宜変更しても問題ない。このモリブデンの保護層102は、例えばスパッタリング法によって成膜することができる。その後、絶縁層103を形成する。この絶縁層103は、例えば酸化珪素(SiO2)膜を500nmの厚さに成膜して形成する。この絶縁層103は、例えばプラズマCVD法によって成膜することができる。
First, a method for forming a thin film device layer will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in FIG. 3, a
次に、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「2003 FPDテクノロジー大全」(電子ジャーナル2003年3月25日発行、p.166−183およびp.198−201)、「'99最新液晶プロセス技術」(プレスジャーナル1998年発行、p.53−59)、「フラットパネル・ディスプレイ1999」(日経BP社、1998年発行、p.132−139)等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ(以下薄膜トランジスタをTFTと記す)プロセスでTFTを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。 Next, general low-temperature polysilicon technology such as “2003 FPD Technology Encyclopedia” (published on March 25, 2003, p.166-183 and p.198-201), “'99 latest liquid crystal process technology” (Press Journal 1998, p. 53-59), “Flat Panel Display 1999” (Nikkei Business Publications, 1998, p. 132-139), etc. A thin film device layer including a TFT was formed by a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) process. An example of a method for forming the thin film device layer will be described below.
まず、第1基板101上に保護層102を介して形成された絶縁層103上にゲート電極104を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが100nmのモリブデン(Mo)膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜をゲート電極104に形成した。このゲート電極104は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極104上を被覆するようにゲート絶縁膜105を形成した。ゲート絶縁膜105は、例えばプラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2)層、または酸化珪素(SiO2)層と窒化珪素(SiNx)層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ30nm〜100nm)を形成した。
First, a conductive film for forming the
この非晶質シリコン層に波長308nmのXeClエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層(ポリシリコン層)を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層106を形成し、その両側にn-型ドープ領域からなるポリシリコン層107、n+型ドープ領域からなるポリシリコン層108を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのLDD(Lightly Doped Drain)構造とした。またポリシリコン層106上にはn-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層109を形成した。このストッパー層109は、例えば酸化珪素(SiO2)層で形成した。
This amorphous silicon layer was irradiated with a XeCl excimer laser pulse having a wavelength of 308 nm and melted and recrystallized to produce a crystalline silicon layer (polysilicon layer). Using this polysilicon layer, a
さらに、プラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2)層、または酸化珪素(SiO2)層と窒化珪素(SiNx)層との積層体からなるパッシベーション膜110を形成した。このパッシベーション膜110上に、各ポリシリコン層108に接続するソース電極111およびドレイン電極112を形成した。各ソース電極111およびドレイン電極112は例えばアルミニウム、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成した。
Further, a
各ソース電極111およびドレイン電極112形成した後、カラーフィルター113を形成した。カラーフィルター113は、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成した。カラーフィルター113には、ソース電極111と後に形成する液晶駆動用電極が接続されるようにコンタクトホール113Cを形成した。このカラーフィルターの形成工程を3回行って、RGBの3色(赤、緑、青)を形成した。次に、平坦化を行うために保護膜114を形成した。保護膜114は例えばポリメチルメタクリル酸樹脂系の樹脂により形成した。また保護膜114には、ソース電極111と液晶駆動用電極とが接続されるようにコンタクトホール114Cを形成した。その後、ソース電極111に接続する画素電極115を形成した。この画素電極115は、例えば、透明電極で形成される。透明電極としては、例えばインジウムスズオキサイド(ITO)により形成され、その形成方法としてはスパッタリング法が用いられる。
After forming each
以上の工程により、第1基板101上にアクティブマトリックス基板が作製できた。また、今回は、ボトムゲート型ポリシリコンTFTを作製したが、トップゲート型ポリシリコンTFTやアモルファスTFTでも同じように実施できる。
Through the above steps, an active matrix substrate was manufactured on the
次に、第1基板101上の薄膜デバイス層121をプラスチック基板上に移載する工程を図4〜図6の製造工程断面図によって説明する。
Next, a process of transferring the thin
図4(1)に示すように、第1基板101上に保護層102、絶縁層103、薄膜デバイス層121を形成したものをホットプレート122で80℃〜140℃に加熱しながら、第1接着剤123を厚さ1mm程度に塗布し、第2基板124を上に載せ、加圧しながら、室温まで冷却した。第2基板124には、例えば厚さ1mmのモリブデン基板を用いた。または、第2基板124にガラス基板を用いてもよい。または、第2基板124上に第1接着剤123を塗布して、その上に保護層102から薄膜デバイス層121が形成された第1基板101の薄膜デバイス層121側を載せてもよい。上記第1接着剤123には、例えばホットメルト接着剤を用いた。
As shown in FIG. 4 (1), the first bonding is performed while heating the
次に、図4(2)に示すように、第2基板124を貼り付けた第1基板101をフッ酸(HF)125に浸漬して、第1基板101のエッチングを行った。このエッチングは、保護層102であるモリブデン層がフッ酸125にエッチングされないため、このエッチングは保護層102で自動的に停止する。ここで用いたフッ酸125は、一例として、重量濃度が50%のもので、このエッチング時間は3.5時間とした。フッ酸125の濃度とエッチング時間は、第1基板101のガラスを完全にエッチングすることができるならば、変更しても問題はない。
Next, as shown in FIG. 4B, the
上記フッ化水素酸125によるエッチングの結果、図5(3)に示すように、第1基板101〔前記図4(2)参照〕が完全にエッチングされ、保護層102が露出される。
As a result of the etching with
次に、混酸〔例えば、リン酸(H3PO4)72wt%と硝酸(HNO3)3wt%と酢酸(CH3COOH)10wt%〕により、保護層102〔前記図5(3)参照〕であるモリブデン層(厚さ:500nm)をエッチングした。これは、透過型の液晶パネルを作製するために、不透明なモリブデン層があると問題となるためである。上記混酸で500nmの厚さのモリブデン層をエッチングするのに必要な時間は約1分である。このエッチングの結果、図5(4)に示すように、この混酸は第1絶縁層103である酸化珪素をエッチングしないため、第1絶縁層103で自動的にエッチングが停止する。
Next, with a mixed acid [for example, 72 wt% phosphoric acid (H 3 PO 4 ), 3 wt% nitric acid (HNO 3 ) and 10 wt% acetic acid (CH 3 COOH)], the protective layer 102 [see FIG. A molybdenum layer (thickness: 500 nm) was etched. This is because there is a problem if there is an opaque molybdenum layer in order to manufacture a transmissive liquid crystal panel. The time required to etch a 500 nm thick molybdenum layer with the mixed acid is about 1 minute. As a result of this etching, as shown in FIG. 5 (4), this mixed acid does not etch the silicon oxide that is the first insulating
次に、図5(5)に示すように、上記エッチング後に、薄膜デバイス層121の裏面側、すなわち絶縁層103表面に、第2接着層126を形成した。上記第2接着層126の塗布方法は、今回はスプレーコーティングを用いたが、その他の方法、例えば、ディップコーティングやスピンコーティングを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 5 (5), after the etching, a second
続けて、図6(6)に示すように、上記第2接着層126に第3基板127を貼り付け、真空脱泡を行い、紫外線を照射して第2接着層126を硬化させ第3基板127を固定した。上記第3基板127にはプラスチック基板を用いた。このプラスチック基板に用いることができる樹脂材料としては、エポキシ樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂等の曲げ弾性率が1GPa以下の樹脂(プラスチック)がある。今回は一例として0.2mm厚のエポキシ系樹脂フィルムを用いた。この曲げ弾性率は500MPaであった。また、第2接着層126は厚さ10μm、曲げ弾性率が100MPaである。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (6), the
次に、上記基板をアルコール(図示せず)中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第1接着層123〔前記図4(1)参照〕を溶かして第2基板124〔前記図4(1)参照〕を外した。その結果、図6(7)に示すように、第3基板127上に第2接着層126、絶縁層103を介して薄膜デバイス層121が載った薄膜デバイス(アクティブ基板)100を得た。以下、第1実施例では、薄膜デバイスをアクティブ基板として説明する。
Next, the substrate is dipped in alcohol (not shown), and the first adhesive layer 123 (see FIG. 4 (1)) made of a hot-melt adhesive is melted to form the second substrate 124 (see FIG. 4 (1)). ))] Was removed. As a result, as shown in FIG. 6 (7), a thin film device (active substrate) 100 in which the thin
上記薄膜デバイスおよび薄膜デバイスの製造方法では、第3基板127に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いるため、薄膜デバイス層の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。
In the thin film device and the method for manufacturing the thin film device, since a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the
次に、対向基板の製造例を、図7の概略構成断面図によって説明する。 Next, an example of manufacturing the counter substrate will be described with reference to a schematic cross-sectional view of FIG.
図7に示すように、対向基板130としては、支持基板131にプラスチック基板を用意し、さらに上記支持基板131側の全面に透明電極132を形成したものである。上記支持基板131に用いる樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂等の曲げ弾性率が1GPa以下の樹脂(プラスチック)をあげることができる。上記透明電極132には、例えばITO(インジウムスズオキサイド)を用いた。このITO膜は、例えばスパッタ法により成膜した。
As shown in FIG. 7, as the
次に、図示はしないが、対向基板130に電極と取るためのパッド部となる開口部をレーザー加工により形成した。次に、対向基板130と上記アクティブ基板100とに配向膜(例えばポリイミド膜)を塗布してラビング処理を行う配向処理を行った。ラビング方向は、対向基板130とアクティブ基板100とで互いに直交するように行った。
Next, although not shown, an opening serving as a pad portion for taking an electrode was formed in the
次に、図8の概略構成断面図に示すように、アクティブ基板100にはシール剤(図示せず)を塗布し、対向基板130には多数のスペーサー140を散布した。そして、アクティブ基板100と対向基板130とを張り合わせた後、加圧(例えば、1kg/cm2程度の圧力で加圧)しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。次に、レーザー加工によりパネルの大きさに切断した後、注入口(図示せず)から液晶150を注入して、注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させ、液晶表示装置1を作製した。
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 8, a sealant (not shown) was applied to the
上記工程により作製した液晶表示装置1は、アクティブ基板100の支持基板となる第3基板127に曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板を用いたため、温度を上げても第3基板127や薄膜デバイス層121にクラック等は発生しない。
Since the liquid
本発明の液晶表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板からなる第3基板127上に薄膜デバイス層121が形成されているアクティブ基板(薄膜デバイス)100を用いたため、薄膜デバイス層121の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。
The liquid crystal display device of the present invention uses the active substrate (thin film device) 100 in which the thin
本発明の薄膜デバイスの製造方法および薄膜デバイスおよび液晶表示装置に係る第2実施例を、図9〜図11によって説明する。第2実施例では、プラスチック基板上に反射型液晶用のアクティブ基板を作製した。 A thin film device manufacturing method and a second embodiment of the thin film device and liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the second example, an active substrate for reflective liquid crystal was produced on a plastic substrate.
まず、薄膜デバイス層の形成方法を図9の概略構成断面図によって説明する。図9に示すように、第1基板201上にアモルファスシリコン層202を形成する。上記第1基板101には、例えば厚さ0.4mm〜1.1mm程度、例えば0.7mm厚のガラス基板を用いる。このガラス基板のかわりに石英基板を用いてもよい。また上記アモルファスシリコン層202の膜厚は、例えば50nmとした。この膜厚は10nm〜500nmであるならば問題はない。アモルファスシリコン層202の成膜方法は、プラズマCVD法を用いた。プラズマCVD法では、アモルファスシリコン層202中に、水素を多く含むように、また製造途中で薄膜デバイス層が剥がれない限りの低温が望ましい。今回は150℃にて成膜を行った。また、低圧CVD法、大気圧プラズマCVD法、ECR法、スパッタ法によりアモルファスシリコン層202を成膜しても問題はない。
First, a method for forming a thin film device layer will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. As shown in FIG. 9, an
次いで、上記アモルファスシリコン層202上に保護絶縁層203を成膜する。この保護絶縁層203は、例えば100nmの厚さに形成した。この保護絶縁層203は、例えばプラズマCVD法によって成膜することができる。
Next, a protective
その後、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「2003 FPDテクノロジー大全」(電子ジャーナル2003年3月25日発行、p.166−183およびp.198−201)、「'99最新液晶プロセス技術」(プレスジャーナル1998年発行、p.53−59)、「フラットパネル・ディスプレイ1999」(日経BP社、1998年発行、p.132−139)等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ(以下薄膜トランジスタをTFTと記す)プロセスでTFTを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。 Thereafter, general low-temperature polysilicon technology such as “2003 FPD Technology Encyclopedia” (published on March 25, 2003, p.166-183 and p.198-201), “'99 latest liquid crystal process technology” ( Press Journal 1998, p. 53-59), “Flat Panel Display 1999” (Nikkei BP, 1998, p. 132-139), etc. A thin film device layer including a TFT was formed by a process (hereinafter referred to as TFT). An example of a method for forming the thin film device layer will be described below.
まず、第1基板201上にアモルファスシリコン層202を介して形成された保護絶縁層203上にゲート電極204を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが100nmのモリブデン(Mo)膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜をゲート電極204に形成した。このゲート電極204は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極204上を被覆するようにゲート絶縁膜205を形成した。ゲート絶縁膜205は、例えばプラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2)層、または酸化珪素(SiO2)層と窒化珪素(SiNx)層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ30nm〜100nm)を形成した。
First, a conductive film for forming the
この非晶質シリコン層に波長308nmのXeClエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層(ポリシリコン層)を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層206を形成し、その両側にn-型ドープ領域からなるポリシリコン層207、n+型ドープ領域からなるポリシリコン層208を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのLDD(Lightly Doped Drain)構造とした。またポリシリコン層206上にはn-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層209を形成した。このストッパー層209は、例えば酸化珪素(SiO2)層で形成した。
This amorphous silicon layer was irradiated with a XeCl excimer laser pulse having a wavelength of 308 nm and melted and recrystallized to produce a crystalline silicon layer (polysilicon layer). Using this polysilicon layer, a
さらに、プラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2)層、または酸化珪素(SiO2)層と窒化珪素(SiNx)層との積層体からなるパッシベーション膜210を形成した。このパッシベーション膜210上に、各ポリシリコン層208に接続するソース電極211およびドレイン電極212を形成した。各ソース電極211およびドレイン電極212は例えばアルミニウム、アルミニウム合金、高融点金属等の導電性材料で形成した。
Further, a
ソース電極211およびドレイン電極212形成した後、素子を保護するためと平坦化を行うために保護層213を形成した。保護層213は、例えばポリメチルメタクリル樹脂系の材料で形成される。そして、保護層213は、次工程で保護層213上に形成される反射層表面に凹凸が形成されるように、上記保護層213表面が凹凸となるように形成される。次いで、通常のコンタクトホールの形成技術によって、保護膜213に、ソース電極211と後に形成される液晶駆動用電極とが接続されるようにコンタクトホール213Cを形成した。その後、上記保護層213表面およびコンタクトホール213C内面に、反射層214を形成した。この反射層214は、例えばスパッタリングによって銀(Ag)を堆積して形成した。
After forming the
上記反射層214を形成後、カラーフィルター215を形成した。これは、カラーレジストを全面に塗布した後、リソグラフィー技術でパターニングを行って形成した。次いで、カラーフィルター215に、ソース電極211と後に形成される液晶駆動用電極が接続されるようにコンタクトホール215Cを形成した。このカラーフィルターの形成工程を3回行って、RGBの3色(赤、緑、青)を形成した。
After forming the
その後、上記カラーフィルター215表面およびコンタクトホール215C内面に画素電極216を形成した。この画素電極216は、例えばインジウムスズオキサイド(ITO)を、例えばスパッタリングによって堆積して形成した。したがって、画素電極216はソース電極211に接続して形成される。
Thereafter,
以上の工程により、ガラス基板からなる第1基板201上にアクティブマトリックス基板が作製できた。また、今回は、ボトムゲート型ポリシリコンTFTを作製したが、トップゲート型ポリシリコンTFTやアモルファスTFTでも同じように実施できる。
Through the above steps, an active matrix substrate was produced on the
次に、第1基板201上の薄膜デバイス層をプラスチック基板上に移載する工程を図10〜図11の製造工程断面図によって説明する。
Next, the process of transferring the thin film device layer on the
図10(1)に示すように、第1基板201上にアモルファスシリコン層202、保護絶縁層203を介して形成されている薄膜デバイス層221に、第1接着剤222を介して第2基板223を貼り付ける。この第2基板223には、例えば厚さ1mmのモリブデン基板を用いた。または、第2基板223にガラス基板を用いてもよい。または、第2基板223上に第1接着剤222を形成して、その上にアモルファスシリコン層202から薄膜デバイス層221までが形成された第1基板201の薄膜デバイス層221側を載せてもよい。上記第1接着剤222には、例えばホットメルト接着剤を用いた。
As shown in FIG. 10A, the
次に、ガラス基板からなる第1基板201側からキセノン塩素(XeCl)エキシマレーザー光を照射した。ガラスは上記エキシマレーザー光を透過させるため、レーザー光は、アモルファスシリコン層202で吸収される。アモルファスシリコン層202に紫外線が吸収されると水素が発生し、アモルファスシリコン層202を境として薄膜デバイス層221と第1基板201との分離が起きる。この技術の詳細は、特開平10−125930号公報に開示されている。その結果、図10(2)に示すように、保護絶縁層203が露出された。
Next, xenon chlorine (XeCl) excimer laser light was irradiated from the
次に、図10(3)に示すように、保護絶縁層203に第2接着層224を形成した。この第2接着層224は紫外線硬化接着剤を塗布により形成される。上記第2接着層224の塗布方法は、今回はスプレーコーティングを用いたが、その他の方法、例えば、ディップコーティングやスピンコーティングを用いてもよい。
Next, as illustrated in FIG. 10C, the second
続けて、図11(4)に示すように、上記第2接着層224に第3基板225を貼り付け、真空脱泡を行い、紫外線を照射して第2接着層224を硬化させ第3基板225を固定した。上記第3基板225にはプラスチック基板を用いた。このプラスチック基板に用いることができる樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂等の曲げ弾性率が1GPa以下の樹脂(プラスチック)があげられる。今回は一例として0.2mm厚のポリメタクリル酸メチル樹脂フィルムを用いた。この曲げ弾性率は100MPaであった。また、第2接着層224は厚さ10μm、曲げ弾性率が100MPaである。
Subsequently, as shown in FIG. 11 (4), the
次に、上記基板をアルコール(図示せず)中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第1接着層222〔前記図10(1)参照〕を溶かして第2基板223〔前記図10(1)参照〕を外した。その結果、図11(5)に示すように、第3基板225上に第2接着層224、絶縁層203を介して薄膜デバイス層221が載った薄膜デバイス(アクティブ基板)200を得た。
Next, the substrate is dipped in alcohol (not shown), and the first adhesive layer 222 (see FIG. 10 (1)) made of hot melt adhesive is melted to form the second substrate 223 (see FIG. 10 (1)). ))] Was removed. As a result, as shown in FIG. 11 (5), a thin film device (active substrate) 200 was obtained in which the thin
上記薄膜デバイスおよび薄膜デバイスの製造方法では、第3基板225に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いるため、薄膜デバイス層の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。さらに、第3基板225に第1実施例の第3基板よりも曲げ弾性率の低いポリメタクリル酸メチル樹脂を用いているため、第1実施例の薄膜デバイスよりも耐熱温度を上げることができる。
In the thin film device and the method for manufacturing the thin film device, since a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used for the
次に、一般的に行われている液晶表示装置の組立工程を行えばよい。例えば、前記図7に示したように、対向基板130を形成する。その後、図示はしないが、上記対向基板130とアクティブ基板200とに配向膜(例えばポリイミド膜)を塗布し、ラビング処理を行う配向処理を行う。次に、アクティブ基板200にはシール剤(図示せず)を塗布し、対向基板130には多数のスペーサー(図示せず)を散布した。そして、アクティブ基板200と対向基板130とを張り合わせた後、例えば1kg/cm2で加圧しながら紫外線を照射してシール剤を硬化させた。次にレーザー加工によりパネルの大きさに切断した後、注入口から液晶を注入して、注入口をモールド樹脂で覆い、モールド樹脂を硬化させ、液晶表示パネルを作製した。
Next, a general assembly process for a liquid crystal display device may be performed. For example, as shown in FIG. 7, the
本発明の液晶表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板からなる第3基板225上に薄膜デバイス層221が形成されているアクティブ基板(薄膜デバイス)200を用いたため、薄膜デバイス層221の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。
The liquid crystal display device of the present invention uses the active substrate (thin film device) 200 in which the thin
本発明の薄膜デバイスの製造方法および薄膜デバイスおよびエレクトロルミネッセンス表示装置に係る一実施例を、図12〜図14によって説明する。この実施例では、転写方式によりプラスチック基板にアクティブマトリックス基板を作製しアクティブマトリックス型有機エレクトロルミネッセンス(以下、エレクトロルミネッセンスをELと略記する)ディスプレイを作製した。 An embodiment according to a method for manufacturing a thin film device, a thin film device and an electroluminescence display device of the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, an active matrix substrate was produced on a plastic substrate by a transfer method to produce an active matrix organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as EL) display.
まず、薄膜デバイス層の形成方法を図12の概略構成断面図によって説明する。 First, a method for forming a thin film device layer will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.
図12に示すように、ガラス基板301上に、一般的な低温ポリシリコン技術、例えば「2003 FPDテクノロジー大全」(電子ジャーナル2003年3月25日発行、p.166−183およびp.198−201)、「'99最新液晶プロセス技術」(プレスジャーナル1998年発行、p.53−59)、「フラットパネル・ディスプレイ1999」(日経BP社、1998年発行、p.132−139)等に記載されているような低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ(以下薄膜トランジスタをTFTと記す)プロセスでTFTを含む薄膜デバイス層を形成した。薄膜デバイス層の形成方法の一例を以下に説明する。
As shown in FIG. 12, a general low-temperature polysilicon technology such as “2003 FPD Technology Encyclopedia” (published on March 25, 2003, pages 166-183 and pages 198-201) is formed on a
まず、第1基板301上にゲート電極304を形成するための導電膜を形成した。この導電膜には例えば厚さが100nmのモリブデン(Mo)膜を用いた。モリブデン膜の形成方法としては例えばスパッタリング法を用いた。そして上記導電膜を加工してゲート電極304を形成した。このゲート電極304は、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングして形成した。次いで、ゲート電極304上を被覆するようにゲート絶縁膜305を形成した。ゲート絶縁膜305は、例えばプラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2 )層、または酸化珪素(SiO2 )層と窒化珪素(SiNx )層との積層体で形成した。さらに連続的に非晶質シリコン層(厚さ30nm〜100nm)を形成した。
First, a conductive film for forming the
この非晶質シリコン層に波長308nmのXeClエキシマレーザパルスを照射し熔融再結晶化し結晶シリコン層を作製した。このポリシリコン層を用いて、チャネル形成領域となるポリシリコン層306を形成し、その両側にn- 型ドープ領域からなるポリシリコン層307、n+ 型ドープ領域からなるポリシリコン層308を形成した。このように、アクティブ領域は高いオン電流と低いオフ電流を両立するためのLDD(Lightly Doped Drain)構造とした。またポリシリコン層306上にはn-型のリンイオン打込み時にチャネルを保護するためのストッパー層309を形成した。このストッパー層309は、例えば酸化シリコン(SiO2 )層で形成した。
This amorphous silicon layer was irradiated with a XeCl excimer laser pulse having a wavelength of 308 nm, melted and recrystallized to produce a crystalline silicon layer. Using this polysilicon layer, a
さらに、プラズマCVD法によって、酸化珪素(SiO2 )層、または酸化珪素(SiO2 )層と窒化珪素(SiNx )層との積層体からなるパッシベーション膜310を形成した。このパッシベーション膜310上に、各ポリシリコン層308に接続するソース電極311およびドレイン電極312を形成した。各ソース電極311およびドレイン電極312は例えばアルミニウムで形成した。
Further, a
このようにして、低温ポリシリコンボトムゲート型薄膜トランジスタ(TFT)プロセスで薄膜トランジスタ(TFT)を形成した。 In this way, a thin film transistor (TFT) was formed by a low temperature polysilicon bottom gate type thin film transistor (TFT) process.
次に、例えばスピンコート法によって、ソース電極311、ドレイン電極312等を覆うように、パッシベーション膜310上に保護絶縁層313を例えばメタクリル酸メチル樹脂系樹脂で形成した後、一般的なフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、ソース電極311と後に形成する有機EL素子のアノード電極とを接続できるように、その部分の保護絶縁層313を取り除いた。
Next, after forming a protective
次に、保護絶縁層313上に、有機EL素子を形成した。有機EL素子は、アノード電極314と有機層とカソード電極317とで構成されている。アノード電極314は、例えばスパッタリング法でクロム(Cr)を堆積して形成し、各TFTのソース電極311に接続され、個別に電流を流せるようになっている。
Next, an organic EL element was formed over the protective insulating
有機層は、有機正孔輸送層315と有機発光層316を積層させた構造とした。有機正孔輸送層315としては、例えば銅フタロシアニンを蒸着により30nmの厚さに形成した。有機発光層316は、緑色として、Alq3[tris(8-quinolinolato)aluminium(III)]を50nmの厚さに、青色として、バソクプロイン(Bathocuproine:2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10phenanthroline)を14nmの厚さに、赤色としてBSB−BCN[2,5-bis{4-(N-methoxyphenyl-N-phenylamino)styryl}benzene-1,4-dicarbonitrile]を30nmの厚さにそれぞれ蒸着した。
The organic layer has a structure in which an organic
カソード電極317としては、酸化インジウム錫(In2 O3 +SnO2 :ITO)を使用した。
As the
今回は、有機EL素子として、上記構造を用いたが、電極に、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層、正孔注入層、電子阻止層、正孔阻止層、発光層を組み合わせた公知の構造を用いてもよい。 This time, the above structure was used as an organic EL element, but an electrode was combined with an electron transport layer, a hole transport layer, an electron injection layer, a hole injection layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, and a light emitting layer. A known structure may be used.
さらに、カソード電極317を覆う形で、パッシベーション膜318を形成した。今回、パッシベーション膜318は、スパッタリング法により窒化シリコン(SiNx)膜を例えば200nmの厚さに形成した。このパッシベーション膜318は、その他、CVD法、蒸着法などで形成してもよい。
Further, a
以下、TFT層から有機EL層までを薄膜デバイス層と呼ぶこととする。次に、第1基板301上の薄膜デバイス層をプラスチック基板上に移載する工程を図13〜図14の製造工程断面図によって説明する。
Hereinafter, the TFT layer to the organic EL layer are referred to as a thin film device layer. Next, the process of transferring the thin film device layer on the
図13(1)に示すように第1基板301上に薄膜デバイス層321を形成したものをホットプレート322で80℃〜140℃に加熱しながら、第1接着層323を、例えばホットメルト接着剤を例えば1mm程度の厚さに塗布して形成した。次に、上記第1接着層323上に第2基板324を載せ、第2基板324を第1基板301方向に加圧しながら、室温まで冷却した。上記第2基板324には、例えば厚さが1mmのモリブデン(Mo)基板を用いた。または、第2基板324上にホットメルト接着剤を塗布して、その上に薄膜デバイス層321が形成された第1基板301の薄膜デバイス層321側を載せてもよい。
As shown in FIG. 13 (1), the first
次に、図13(2)に示すように、第2基板324を貼り付けた基板をフッ化水素酸325に浸漬して、第1基板301のエッチングを行った。このエッチングでは、第1基板301を、例えばおよそ30μmの厚さになるように残すように行うため、エッチング終点は例えばエッチング時間により制御する。一例として、ここで用いたフッ化水素酸325は重量濃度15%〜25%のもので、このエッチング時間はエアーブローによるバブリングによって弗化水素酸溶液を攪拌しながら室温で約3時間とした。フッ化水素酸325の濃度とエッチング時間は、適宜変更しても問題はない。上記エッチングの代わりに、例えば機械的な研磨、化学的機械研磨等の研磨によって、第1基板301を薄くしても良い。上記ガラス基板からなる第1基板101の厚さは300μm以下とすることが好ましい。300μmを超える厚さのガラス基板を用いると、後に説明する曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板を用いた効果が見出せなくなる。
Next, as shown in FIG. 13B, the substrate on which the
上記フッ化水素酸325によるエッチングの結果、図14(3)に示すように、第1基板301上に薄膜デバイス層321が形成され、さらに薄膜デバイス層321上に第1接着層323を介して第2基板324が形成されたものが得られる。
As a result of the etching with
その後、図14(4)に示すように、上記第1基板301の上記薄膜デバイス層321が形成されている面とは反対側の面に第2接着層326を形成する。上記第2接着層326は、一例として、回転塗布技術により例えばポリメタクリル酸メチル樹脂系の紫外線硬化接着剤を塗布して形成した。回転塗布技術による膜形成では、膜厚を約100μmとした。その後、第2接着層326に紫外線を照射して硬化させ、それを第3基板327とした。この第3基板327は、厚さが約100μm、曲げ弾性率が100MPaである。この第3実施例では、前記第1実施例のように別途プラスチック基板を用意する必要がないため、脱泡をしなくてもすむ利点がある。また、前記第2実施例のように100MPaのプラスチック基板はハンドリングが困難であるが、本実施例では塗布して形成するため取り扱いが容易となる。また、第2接着層326を硬化した後は、プラスチック基板の剛性が低くても、残した第1基板(ガラス基板)301が30μmあり、かつ残した第1基板301と第3基板327とが一体になっているため、剛性があり、ハンドリングが容易となる利点がある。
Thereafter, as shown in FIG. 14 (4), a second
次に、上記基板をアルコール(図示せず)中に浸漬し、ホットメルト接着剤からなる第1接着層322〔前記図13(1)参照〕を溶かして第2基板323〔前記図13(1)参照〕を外し、図14(5)に示すように、第3基板327上に、残した第1基板301を介して薄膜デバイス層321が載った薄膜デバイス(アクティブ基板)300を得た。
Next, the substrate is immersed in alcohol (not shown), and the first adhesive layer 322 [see FIG. 13 (1)] made of a hot-melt adhesive is melted to form the second substrate 323 [see FIG. 13 (1). 14), and as shown in FIG. 14 (5), a thin film device (active substrate) 300 on which the thin
この後は、図示はしないが、一般的に行われている有機エレクトロルミネッセンス表示装置の組立工程で行えばよい。 Thereafter, although not shown in the drawing, it may be carried out in a generally assembled process of an organic electroluminescence display device.
本発明のエレクトロルミネッセンス表示装置は、曲げ弾性率が1GPa以下のプラスチック基板からなる第3基板327上に薄膜デバイス層321が形成されているアクティブ基板(薄膜デバイス)300を用いたため、薄膜デバイス層321の吸熱や吸水によってプラスチック基板が伸びることによる応力を緩和することができるので、耐熱性の向上、耐湿気性の向上などが図れるという利点がある。
Since the electroluminescent display device of the present invention uses the active substrate (thin film device) 300 in which the thin
本発明の薄膜デバイス、薄膜デバイスの製造方法、液晶表示装置およびエレクトロルミネッセンス表示装置は、プラスチック基板を使用した液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の表示装置に適用するのに好適である。 The thin film device, the thin film device manufacturing method, the liquid crystal display device and the electroluminescence display device of the present invention are suitable for application to a display device such as a liquid crystal display device using a plastic substrate and an organic electroluminescence display device.
10…薄膜デバイス、11…支持基板、13…薄膜デバイス層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thin film device, 11 ... Support substrate, 13 ... Thin film device layer
Claims (12)
ことを特徴とする薄膜デバイス。 A thin film device, wherein a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
ことを特徴とする薄膜デバイス。 A thin film device layer, wherein a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together.
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
を備えた薄膜デバイスの製造方法において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Bonding the first substrate left or partially left of the first substrate of the thin film device layer to a third substrate via a second adhesive layer;
A method of manufacturing a thin film device comprising: separating or removing the second substrate;
A method of manufacturing a thin film device, wherein a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
を備えた薄膜デバイスの製造方法において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。 Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Forming a third substrate by applying and curing a liquid resin on the side of the thin film device layer on which the first substrate has been formed or on the first substrate that has been partially left;
A method of manufacturing a thin film device comprising: separating or removing the second substrate;
A method of manufacturing a thin film device, wherein a substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
ことを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together.
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 An electroluminescence display device using a thin film device in which a thin film device layer is formed on a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less.
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 An electroluminescence display device comprising a thin film device in which a thin film device layer is formed on a composite substrate in which a plastic substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less and a glass substrate are bonded together.
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
により製造される薄膜デバイスを用いた液晶表示装置において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とする液晶表示装置。 Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Bonding the first substrate left or partially left of the first substrate of the thin film device layer to a third substrate via a second adhesive layer;
In a liquid crystal display device using a thin film device manufactured by separating or removing the second substrate,
A substrate having a bending elastic modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
により製造される薄膜デバイスを用いた液晶表示装置において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とする液晶表示装置。 Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Forming a third substrate by applying and curing a liquid resin on the side of the thin film device layer on which the first substrate has been formed or on the first substrate that has been partially left;
In a liquid crystal display device using a thin film device manufactured by separating or removing the second substrate,
A substrate having a bending elastic modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate.
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板を、第2接着層を介して第3基板に接着する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
により製造される薄膜デバイスを用いたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Bonding the first substrate left or partially left of the first substrate of the thin film device layer to a third substrate via a second adhesive layer;
In an electroluminescence display device using a thin film device manufactured by separating or removing the second substrate,
A substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate. An electroluminescence display device, wherein:
化学処理および機械的研磨処理および紫外線照射処理の少なくとも一つの処理を含む工程により前記第1基板を完全または部分的に分離または除去する工程と、
前記薄膜デバイス層の第1基板が形成されていた側または部分的に残した第1基板側に液体状の樹脂を塗布し硬化させることで第3基板に形成する工程と、
前記第2基板を分離または除去する工程と
により製造される薄膜デバイスを用いたエレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記第3基板に曲げ弾性率が1GPa以下の基板を用いる
ことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
Forming a thin film device layer on the first substrate and then bonding the second substrate on the thin film device layer via the first adhesive layer or the coating layer and the first adhesive layer;
Separating or removing the first substrate completely or partially by a process including at least one of chemical treatment, mechanical polishing treatment, and ultraviolet irradiation treatment;
Forming a third substrate by applying and curing a liquid resin on the side of the thin film device layer on which the first substrate has been formed or on the first substrate that has been partially left;
In an electroluminescence display device using a thin film device manufactured by separating or removing the second substrate,
A substrate having a flexural modulus of 1 GPa or less is used as the third substrate. An electroluminescence display device, wherein:
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