JP2010507829A - プラスチック基板を有する電子装置 - Google Patents

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Abstract

薄膜電子装置を製造する方法は、湿式成形処理を用いて、剛性担持基板（12）に、プラスチックコーティングを設置するステップを有し、前記プラスチックコーティングは、プラスチック基板（22）を形成する。前記プラスチック材料は、基板面に対して垂直な第1の方向では、前記基板面に平行な第2の方向に比べて、大きな熱膨張係数を有する。前記プラスチック基板上には、薄膜電子素子が形成され、加熱処理により、前記プラスチック基板は、前記基板面に対して垂直な方向に優先的に延び、これにより、剛性担持基板は、プラスチック基板から取り外される。本発明のプラスチック基板における熱膨張係数の異方性により、熱滴リフトオフ処理の間、垂直な方向に基板の膨脹が生じる。これにより、リフトオフ処理が助長され、プラスチック基板の上部表面に取り付けられた部材が保護されることが示されている。

Description

本発明は、プラスチック基板上のアクティブマトリクス表示装置のような電子装置の製作に関する。
アクティブマトリクスディスプレイの最も一般的な形態は、アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（AMLCD）である。AMLCD装置は、通常、厚さが0.7mmの大型ガラス基板上に製作される。1つのセルには、2つの板が必要であり、このため、完成後のディスプレイは、丁度1.4ｍｍを超える厚さとなる。携帯電話製造業者およびいくつかのラップトップコンピュータ製造業者は、より薄くて軽いディスプレイを必要としており、このため、完成後のセルは、HF（フッ酸）溶液中で薄膜化され、通常の場合、約0.8mmの厚さにまで薄くされる。理想を言えば、携帯電話製造業者は、さらに薄いディスプレイを望んでいるものの、この方法で製造される0.8mm未満の厚さのセルは、極めて壊れやすいことが示されている。
HF薄膜化処理は、魅力的な処理ではない。この処理は、有害な化学物質を使用し、これを浪費する処理プロセスであり、この有害な化学物質は、安全かつ経済的に廃棄することが難しいからである。また、エッチング処理中のガラスのピッティングによって、ある程度の歩留まりロスが生じる。
軽くて丈夫な、薄いプラスチックAMLCDは、魅力ある代替材として、長い間認識されてきた。近年、プラスチックディスプレイの関心は、より一層高まってきており、特に、携帯電話およびPDAにおけるカラーAMLCDの使用に対する関心は、高まっている。最近、プラスチック基板上のAMLCDおよび有機発光ダイオード（OLED）ディスプレイについて、数々の研究が行われている。このような高い関心に関わらず、プラスチックディスプレイの大量生産用の実現可能な製造工程について、未だ要望がある。
プラスチック基板上の薄膜トランジスタ（TFT）またはディスプレイの製造について、多くの異なる方法が報告されている。
一つの技術は、国際公開第WO05／050754号に示されており、この文献には、剛性担体基板と、該剛性担持基板上のプラスチック基板とを有する基板配置を製造することが示されている。剛性担持基板は、プラスチック基板上に画素回路および表示セルを形成した後、プラスチック基板から取り外される。これにより、実質的に従来と同様の基板のハンドリング操作、処理プロセス、およびセルの製作方法を利用することが可能となる。
ガラス担体からプラスチック基板を取り外すため、しばしば、加熱法が使用される。ガラスおよびプラスチック基板の加熱により、プラスチック基板および基板上に形成された電子部材が、ガラス担体から取り外される。
ガラス担体からプラスチック基板を分離するための、各種方法がある。国際公開第WO05／050754号に記載の取り外し方法は、レーザリフトオフ（lift-off）プロセスである。紫外線波長のレーザ光が使用され、下側の担体から、プラスチック基板のリフトオフ（浮き上がり）が生じる。取り外しプロセスを、局部加熱法を含む複数の光子プロセスによる、光アブレーション処理プロセスとすることが提案されている。この方法のための提案材料は、ポリイミドであり、この材料は、高温安定性およびUVエネルギーの高吸収性の観点から選定される。
ガラスからプラスチック基板をリフトオフする際に加熱効果を利用することに関して、潜在的な問題がある。リフトオフを生じさせるためには、十分なエネルギーが必要となるが、この場合、熱膨張の影響によって生じ得る、プラスチック基板またはその上に形成された部材に損傷を与えないようにする必要がある。
レーザリフトオフ処理を使用する場合、UVスペクトル内の高波長が好ましい。低波長では、ガラス基板に吸収される量が多くなり、レーザによる取り外しが、あまり効率的ではなくなる。例えば、308nmまたは351nmで作動する、市販のレーザが好ましい。
これらの高波長では、プラスチック層に吸収されるエネルギーは、プラスチック高分子分子内で完全には熱化されないようにして、静的に分散される。このため、局部加熱の影響が生じ、さらにはこれにより、プラスチック基板またはそれに取り付けられた部材への損傷が生じる。また、この結果、担体からの部分的なまたは不完全なリフトオフが生じるようになる。
国際公開第WO05／050754号パンフレット
従って、ガラス基板からの適正なリフトオフが可能であり、基板またはそれに取り付けられた部材に、クラックやバックリング（buckling）の生じない、加熱に耐え得る基板材料に対する要望がある。
本発明では、薄膜電子装置を製造する方法であって、
湿式成形処理を用いて、剛性担持基板に、プラスチックコーティングを設置するステップであって、前記プラスチックコーティングは、プラスチック基板を形成し、基板面に対して垂直な第1の方向では、前記基板面に平行な第2の方向に比べて、少なくとも3倍大きな熱膨張係数を有する透明プラスチック材料を有するステップと、
前記プラスチック基板上に、薄膜電子素子を形成するステップと、
加熱処理により、前記プラスチック基板は、前記基板面に対して垂直な方向に優先的に延び、これにより、前記プラスチック基板から、前記剛性担持基板を取り外すステップと、
を有する方法が提供される。
本発明のプラスチック基板の熱膨張係数の異方性により、熱リフトオフ（lift-off）処理の間、前記垂直な方向に、前記基板を膨脹させることができる。これにより、リフトオフ処理が助長されるとともに、プラスチック基板の上部表面に取り付けられた部材を保護することができることが認められている。
従って、本発明は、プラスチック基板の改良された剥離方法を提供し、本発明では、プラスチック基板上の電子層（シリコン層および金属層）のバックリングおよびクラックの発生が抑制され、これらの層における横方向の応力発生が最小限に抑制される。
担持基板面に対して垂直な熱膨張係数は、剛性担持基板面に平行な熱膨張係数の少なくとも5倍であることが好ましい。前記垂直な方向の熱膨張係数は、平行な方向の熱膨張係数の少なくとも10倍であることがより好ましく、15倍であることがさらに好ましい。
プラスチック層材料は、例えばポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）のようなポリイミドを有することが好ましい。これは、ある方向には、105×10-6／℃（105ppm／℃）の熱膨張係数を有し、第2の方向には、5×10-6／℃（5ppm／℃）の熱膨張係数を有するように配置することができる材料である。次に、大きな熱膨張係数が、ガラス基板に対して垂直となるように配置され、これは、湿式成形処理、特にスピンコート法のような成膜プロセスによって得ることができる。
取り外し処理は、紫外レーザ光に暴露することにより実施される、熱剥離処理を有しても良い。紫外レーザ光は、200nmを超える波長を有することが好ましい。剛性担持基板は、ガラス基板を有することが好ましい。
プラスチックは、湿式成形することができる。プラスチック層は、例えば、スピンオン処理によって、剛性基板に設置され、その後、このプラスチック基板は、最終装置基板となる。あるいは、プラスチックは、ブレードによるスプレー塗布、またはオフセットリソグラフィもしくはシルクスクリーン印刷法のような印刷技術により設置しても良い。これにより、担持装置に極めて薄いプラスチック材料の層を設置することができる。
当該方法は、アクティブマトリクス表示装置を製造するために使用され、
前記プラスチック基板上に、薄膜電子素子を形成するステップは、前記プラスチック基板上に、画素回路の配列を形成するステップを有し、
当該方法は、さらに、前記プラスチック基板から前記剛性担持基板を取り外す前に、前記画素回路の配列の上に、表示層を形成するステップを有することを特徴とする。
従って、本発明は、担持基板を、該担持基板上に形成されたプラスチック表示基板から、適正に分離する方法を提供する。これにより、ディスプレイを製造する際に、実質的に従来の基板ハンドリング操作、処理プロセス、およびセルを用いることが可能となる。その後、標準的な工場において、プラスチック基板上にアクティブマトリクスディスプレイを製作するための製造処理プロセスを行うことができるため、余分な設備の必要性が最小限に抑制される。
プラスチックディスプレイは、標準的なガラス基板上に製作され、これらのガラス基板は、何回も再利用される。本発明は、例えば、LCD、PLED、またはOLEDディスプレイ、および電気泳動ディスプレイに適用することができ、アモルファスシリコン（a−Si）もしくは低温多結晶シリコン（LTPS）TFTを有する、そのようなディスプレイにも適用することができる。
当該方法は、さらに、第2の基板配置を製造するステップを有し、
前記画素回路の配列の上に、表示層を形成するステップは、前記第1および第2の基板配置を、両者の間に設置された光電子材料で取り付けるステップを有し、
これにより、前記アクティブマトリクス表示装置は、前記光電気材料が間に挟まれた第1および第2の基板を有しても良い。
この処理プロセスでは、プラスチック層が未だガラス上に積層されている状態で、実質的に、TFTをプラスチック層上に製作し、相互接続部を形成し、いくつかのパッケージ処理を実施することが可能となる。取り外しは、セル形成後に実施される。これは、全てのプラスチック基板の用途にとって、魅力的であり、特に、可撓性基板上にディスプレイを製造する場合、魅力的な処理プロセスである。
また、本発明では、
透明プラスチック材料を有するプラスチック基板であって、基板面に対して垂直な方向では、前記基板面に平行な方向に比べて、少なくとも3倍大きな熱膨張係数を有するプラスチック基板と、
前記プラスチック基板上の薄膜電子素子と、
を有する薄膜電子装置が提供される。
共通ガラス基板から取り外され、携帯電話に使用される、本発明により製造されたディスプレイを示した図である。 レーザ取り外し処理を示した図である。 表面層のクラックの発生原因となる、従来の取り外し処理において生じ得る、バックリング（buckling）現象を示した図である。 本発明による基板を示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明のディスプレイの第1の例を製作するため、図4の基板から始まる、本発明の方法の一例としての処理ステップを示した図である。 本発明の製造ディスプレイの第2の例を示した図である。 本発明の製造ディスプレイの第3の例を示した図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について、詳しく説明する。
本発明は、全般に、プラスチック基板上に薄膜電子装置を製造することに関し、剛性担体基板からプラスチック基板を取り外す、熱取り外し処理に使用される処理プロセスに関する。本発明は、特に、プラスチック材料に関し、これは、基板面に対して垂直な第1の方向における熱膨張係数が、基板面に平行な第2の方向よりも大きくなるように配置される。これにより、熱リフトオフ処理が改善され、熱リフトオフ処理の間、基板に担持された回路部材の損傷が抑制される。
本発明は、アクティブマトリクス表示装置の製造に特に適しており、本発明の一例について、以下説明する。
図1には、本発明によるプラスチックディスプレイの製造例を概略的に示す。図には、本発明によって改善される、最終取り外し段階が示されている。完成ディスプレイ10は、ガラス基板12から取り外され、その後携帯電話14のような装置に使用される。
図2には、従来の配置の一例を示すが、この場合、ポリイミド層22がガラス担体12上にスピンコートされる。ポリイミド層22は、レーザスピンオフ処理によって、ガラス担体12から分離された際に、基板を形成する。
図3には、熱レーザリフトオフ処理の間に生じ得る、一つの想定される問題を示す。特に、例えば351nmの励起を有する高波長のレーザが照射に使用されると、レーザからの吸収エネルギーは、ポリイミド分子の完全な熱化が生じないまま分散され、最も弱い結合に分離が生じる。材料の局部的な加熱により、図3に示すように、ポリイミド層22は、バックリングし、これにより、基板の上部の層が損傷を受ける。
以下、本発明に方法の一例について、詳細に説明する。ここでは、ガラス基板からのレーザ取り外し処理を用い、さらにディスプレイのカラーフィルタのインクジェット印刷、およびセル製作の際のVALC（液晶との真空アライメント）処理により、ディスプレイが製作される方法を示す。以下に詳細に示す例は、液晶（LC）表示セルの製造に関するものであり、これは、2つの対向（アクティブおよびパッシブ）基板の間に挟まれたLC材料を有する。本発明は、多くの他の表示技術および非表示技術に提供することができる。特定の例は、単なる一例に過ぎない。
図4には、ガラス担体板12と、プラスチック基板として機能するプラスチック層22とを示す。この形態の基板は、アクティブ板およびパッシブ板のベース部を形成する。
プラスチック層22は、完成後のセルの壁の一つとなるよう、十分に高強度である必要がある。また、プラスチック層22は、透明で、理想的には非複屈折性である。また、プラスチック層22は、レーザエネルギーを吸収し、担体板12からプラスチック層22のリフトオフを行うことができる。
本発明は、プラスチック層22の材料に関し、熱誘起リフトオフ処理に適した特徴を有するプラスチック材料の使用が提案される。
プラスチック層22の基板材料は、200MPa＞の引張強度を有し、非複屈折性である。また、例えばスピンコート法のような湿式成形処理プロセスを用いて、成膜される必要が亜ある。
スピンコート法では、極めて高品質な表面が得られ、必要な場合、極めて薄い層が提供される。より重要なことは、プラスチック層22の湿式成形が可能なことである。従って、プラスチック層22は、オフセットリソグラフィまたはシルクスクリーン印刷法のような、ブレードもしくは印刷技術を用いた、塗布法により設置され得る。
プラスチック層22から形成される基板は、多数の高分子を含む。
高分子は、透明であり、溶液から湿式成形（例えばスピンコート）法で形成されても良いことは良く知られており、透明で好ましくは非複屈折性の膜が製造される。
全ての材料は、熱膨張係数を有する。材料への熱伝達の間、原子レベルで分子間結合に蓄積されたエネルギーに変化が生じる。原子間の結合によって蓄積されたエネルギーが増大すると、各結合の長さが長くなる。これにより、加熱の際に固体の膨脹が生じ、冷却の際に固体の収縮が生じる。x、y、zの各平面に、不均一に分布する体積熱膨張係数を有する材料は、異方性材料と呼ばれる。
本発明は、一方向において、第2の方向に比べて熱膨張係数（CTE）に大きな異方性を有する材料は、レーザリフトオフ処理に特に適しているという認識に基づくものである。
本発明では、大きな異方性CTEを有する材料は、該大きなCTEがガラス基板に対して垂直になるようにして、ガラス担体基板上に整列される。ガラス基板に垂直なCTEは、ガラス基板と平行なCTEに比べて、少なくとも3倍大きくなっている。
これらのCTE特性により、プラスチック基板は、ガラス基板12から熱的に剥離され、プラスチック層22は、図2に示すようなバックリングを起こすことなく、その垂直方向に延びる。また、これにより、プラスチック基板に取り付けられた装置層に生じ得る損傷が抑制される。
図4には、垂直なCTEが平行なCTEよりも大きい、ポリイミドプラスチック層22を示す。
前述のような特徴を有するプラスチック基板として使用されるポリイミドの一例は、ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）である（p-phenylene biphenyltetracarboximide）。この特定の高分子は、剛性ロッド状鎖を有する。これは、他の材料の示す値に比べて、有意に大きな熱膨張係数の異方性を有する。
使用の際、ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）は、励起波長に暴露しても、歪んだり、クラックまたはバックリングが発生したりせず、これは、例えば200nm以上の高波長UVスペクトルであっても同様である。
例えば、ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）は、ある方向では、105ppm／℃のCTE値を有し、第2の方向では、約5ppm／℃のCTEを有する。最大CTE値は、ガラス担体板12に対して垂直に整列され、熱またはレーザの印加方向と平行に整列される。
CTEの大きな異方性は、材料（結晶量から得られる）および成膜処理プロセスの両方の特徴である。スピンコート法では、高分子分子鎖の面内配向が得られ、これは、高異方性に寄与する。
スピンコート法は、高コストなプロセスであり、材料の多くが廃棄される。従って、スリットまたはブレードコーティング法が好ましい。この場合も、面内分子整列が得られ、必要な異方性が生じる。ポリイミドの粘度は、スリットコーティングに適した値に調整される。
所与の材料の特定の例では、熱膨張係数に関して、大きな異方性（20倍）を示すが、本発明を機能させる上で、2つの値の差は、あまり大きくなくても良い。材料のガラス担体に垂直なCTEは、基板に平行なCTEの少なくとも3倍であること、すなわち倍数は、少なくとも3であることが好ましい。より好ましい例は、4倍以上であり、例えば4乃至7倍である。前述の特定の例では、倍数は、10より大きくても良い。
実際のCTE値は、平行な方向では、30ppm／℃未満であることが好ましく、例えば20ppm／℃から30ppm／℃の範囲である。しかしながら、平行な方向におけるCTE値は、より小さくても良く、例えば10ppm／℃未満であっても良い。特に、CTEは、下側のガラス基板、および／またはプラスチック基板の上に成膜された層と整合されても良い。
図5A乃至5Mには、ある製造方法の一連の段階の概略的な図を示す。明確化のため、これらの図には、1つのディスプレイのみが示されているが、実際には、図1に示すように、大型ガラス基板上に、多くのディスプレイが存在する。
図5Aには、アクティブ板を示す。（ほぼ）標準的な処理プロセスを用いて、プラスチック表面に、a−SiのTFT配列が製作される。プラスチック基板22は、前述のような、本発明によるものである。また図5Aには、任意の取り外し層20が示されており、この層は、例えばアモルファスシリコン層であり、ガラス担体からのプラスチック基板の取り外しを容易にする。
最大処理温度は、選定したプラスチック層に依存するが、この温度は、自立式プラスチック膜の場合よりも高くても良い。プラスチックは、剛性ガラス基板12にしっかりと固定され、収縮の問題は生じないからである。
TFT配列は、ゲート材料層30、窒化珪素ゲート誘電体層32、およびITO画素電極34を有する。TFTは、36として概略的に示されている。
図5Bには、LCセルの列状スペーサ40が追加して示されている。これらは、適当な高分子層上に、インクジェット印刷法またはスピン法により形成され、その後、フォトリソグラフィによりパターン化されても良い。代わりに、分散されたガラスまたはプラスチックのビードもしくはロッドを用いても良いが、両方の基板に固定される列状スペーサにより、プラスチックセルの機械的強度が高められ、セルの分離が抑制されても良い。
図5Cには、パッシブ板基板の加工状態を示す。パッシブ板は、ガラス基板50を有し、さらに任意で、取り外し層52およびプラスチック基板54を有する（これは、アクティブ板に使用されるものと同じプラスチックであっても、異なるプラスチックであっても良い）。また、図5Cには、ブラックマスク層56を示す。これは、この方法では、その構造が基板内に構成された、プラスチックディスプレイを製作することができるという、別の利点を提供する。またブラックマスク56は、標準的な方法を用いて、後の段階で形成されても良い。
図5Dに示すように、パッシブ板層には、第2の高分子層60が追加される。このステップは、埋設ブラックマスク層を使用した場合にのみ、必要となる。
図5Eに示すように、パッシブ担体板には、凹部のウェル70がエッチングされる。このステップは、カラーフィルタをインクジェット印刷する場合のみ、必要となる。これらのウェルは、カラーフィルタ画素の形状を正確に定める際に役立つ。ウェルは、フォトリソグラフィ処理および酸素プラズマ処理、レーザアブレーションにより、またはハードマスクを用いたスタンプ法により、プラスチック層にエッチング形成されても良い。
図5Fには、カラーフィルタ層80をインクジェット印刷した後の、パッシブ担体板を示す。
図5Gには、ガラス基板上にスパッタ処理されたITO層90を示す。また、共通アクティブ板ガラス基板の上部には、ITO、プラスチックおよびa−Si取り外し層をエッチング除去することにより、別個の表示装置が形成されている。
この段階では、従来のセル製造方法を利用するか、時折ドロップ充填法（drop filling）と呼ばれる、新たな真空整列液晶（VALC）（Vacuum Alignment with Liquid Crystal）法を使用するかによって、異なる処理工程が用いられる。このドロップ充填法では、整列前に、一つの板の上にLC滴が滴下され、真空下で板の結合が行われる。例えば、以下の図には、VALC処理プロセスの場合の例が示されている。
図5Hには、プラスチックディスプレイのアクティブ板領域に置載されたLC滴100が示されている。
次に、VALC処理プロセスを用いて、図5Iの組立パネルが形成される。次に、ガラス板の一つが、プラスチック層から取り外される。
前述のように、レーザ取り外し処理を使用することが好ましいが、例えば、取り外し層またはプラスチック層の底部のガラスを介したランプ加熱法、あるいはホットプレート上でガラス板を加熱する方法のような、他の加熱方法を用いても良い。
本発明のプラスチック材料の使用により、取り外し処理が改善される。
図5Jには、パッシブ板が取り外されたガラス基板を示す。レーザ取り外し処理の際、200nmを超える波長のレーザがパッシブガラス担体板に印加される。この目的に使用される波長の一例は、308nmまたは351nmである。
一度、担体板からプラスチック層が分離されると、次に、再利用する前に、パッシブガラス担体板が清浄化され、パッシブ板から、全ての残留トレースが除去される。
図5Kに示すように、次に、偏光板110が取り付けられる。ディスプレイの最終取り外しの前のこの段階では、これは、容易に行われる。ディスプレイは、ガラスに結合されており、未だ剛性を有するためである。また偏光板は、プラスチック層の上部に、追加の強度を提供する。また、チップオンガラス処理は、この段階でなされても良く、あるいは、相互接続薄膜が追加されても良い。この段階でこれを行う利点は、未だプラスチックシートは、ガラスに強固に積層されており、位置合わせおよび固定が容易になるためである。
また、図5Lに示すように、アクティブ板のプラスチック基板は、アクティブ板ガラス基板12から、前述の方法と同様の方法で取り外されても良い。この場合、アクティブ板ガラス基板12も、清浄化され、再利用される。
各アクティブ板のプラスチック基板22には、偏光膜が設置される。図6Ｍには、第2の偏光器112を示す。この図には、完成後のディスプレイが示されている。
この場合、偏光器は、ディスプレイ毎に設置される必要がある。VALCを使用しない場合、次に、相互接続部が、図5Mに示す完成セルの形成後に製作される。
ガラス基板に直接接触しているプラスチックからのレーザ取り外し処理により、プラスチック基板がガラス基板から取り外される。
ガラス基板を介して、レーザ照射（XeCl）を使用しても良い。厚さが1μｍ未満の薄膜層は、光アブレーション処理され、良好な機械的一体性を有する自立式の高分子膜が残される。
ガラス基板は、湿式成形成膜処理プロセスの前に清浄化されても良く、油およびイオンのような表面汚染物質は、コーティング処理プロセスの前に除去される。従来の溶媒を用いて、清浄化処理を行っても良い。
前述の例は、アクティブマトリクス表示装置の製造に関するものである。別の態様では、本発明は、より一般的な、プラスチック基板上に薄膜回路を有する電子装置の製造に関する。従って、本発明は、より一般的には、剛性担持基板によって支持されたプラスチック基板上に、薄膜電子素子を形成することにも関し、その後、剛性担持基板は、プラスチック基板から取り外される。これらの装置は、例えば、太陽電池、大面積ライティングパネル、および着用可能なもしくは医療用のシステムに使用される、可撓性薄膜電子装置を有しても良い。また、プラスチック基板上に、薄膜電子装置（例えばTFTを有する）の処理を行う際に、実質的に従来の基板ハンドリング操作を用いても良い。湿式成形（例えばスピンオン）処理を用いて、平坦で高品質な表面を提供しても良い。
湿式成形（例えばスピンオン）処理では、極めて薄い基板を形成することができる。例えば、基板は、3μｍの厚さで形成されても良い。
前述の詳細な製造方法の一例は、LCDディスプレイに関係するものである。しかしながら、示された各ステップに対して、多くの変更例が存在することは、当業者には明らかである。
より一般的には、本発明では、まず、基板にプラスチックが設置される。プラスチック層の厚さは、通常、2μmから50μmの範囲である。このプラスチックは、最終的には、ディスプレイのプラスチック基板となり、ディスプレイ用途に使用される。適当な湿式成形処理プロセスは、スピンコーティング法、印刷法、および塗布法である。
基板は、標準的なガラス基板であっても、青色光吸収層がコーティングされたガラス基板であっても良い。この選択は、使用されるプラスチックおよびレーザ取り外し特性に依存する。
通常、プラスチック層の上部には、不動態化層を設置することが望ましい。適当な層の種類は、プラズマ加速化学蒸気成膜（PECVD）法またはスパッタ法によって成膜された、窒化珪素または酸化珪素である。
次に、プラスチック／不動態化層の上に、TFTが形成される。TFT配列の製造は、a−Siまたは低温ポリ−Si（LTPS）TFT用の、ほぼ標準的な配列処理プロセス条件下で実施することができる。いくつかの細部の処理プロセスの変更を行うことにより、成膜された層の機械適応力を抑制することができる。極めて薄いプラスチック層がコーティングされた、標準的なガラス基板、および標準的な配列処理プロセスの使用は、この処理プロセスが既存のTFT製作プラントで行われ得ることを意味する。
TFTは、前述の例のようなLCDのみならず、いくつかの異なるディスプレイタイプの多重化用のアクティブ装置素子として使用しても良い。ディスプレイタイプに関わらず、TFT配列が未だガラス上に積層された状態のまま、ディスプレイが製作される。これは、標準的なディスプレイ製造ツールおよび技術が利用できること、ならびにプラスチックの薄膜層の存在によって、いかなる有意な差異も生じないことを意味する。また、この時点では、ディスプレイドライバがディスプレイに結合されても良い。
担体からプラスチック基板を取り外す際に使用されるレーザは、ガラス基板を介して印加され、プラスチックの底部に照射される。このためレーザは、通常の場合、ディスプレイの全面積を網羅するように走査される必要がある。波長が308nmおよび351nmのパルス化エキシマレーザを使用しても良い。
本発明では、透明プラスチック基板の直接レーザ分離が可能となり、そのような基板は、透明および半透明LCD、ならびに高分子LEDのような、下方放射有機LED（OLED）を含む、全てのタイプのディスプレイに使用することができる。
前述のように、液晶ディスプレイは、本発明による利点が得られる表示技術の一例に過ぎない。
ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）は、本発明の一実施例における好適な材料の例として示されている。また、熱膨張係数の異方性が大きく、同様の特徴を有する材料が、同様の結果を得るために使用され得ることは、当業者には認識される。
別の表示技術の例として、図6には、電気泳動表示材料を使用した、反射性表示装置200を示す。このタイプのディスプレイの一例は、Eインクディスプレイとして知られている。ガラス上のプラスチック層204上には、薄膜トランジスタ202の配列が形成されている。TFT配列は、窒化珪素不動態化層206および窒化珪素ゲート絶縁層208の上に提供され、高分子不動態化層212の上には、ITO画素210が形成される。ガラス基板は、図6には示されておらず、この図には、最終取り外し後の表示装置が示されている。
電気泳動材料の層は、カプセル214を有し、TFT配列上に積層される。カプセルは、インク薄膜層を横断する局部的な電場に応答する。この層は、本質的に粘着性があり、TFT配列の上に配置され、約100℃に加熱され、回転される。表示モジュールは、ITO層216およびプラスチック保護層218を設置することにより完成する。
次に、薄膜に取り付けられたドライバチップが、リードイン領域に接続され、その後レーザにより、取り外しステップが実施される。
図7には、高分子LED下側放射表示装置300の一例を示す。透明プラスチック（シリコーン、BCBまたはパリレンなどの）基板304上に、包囲された薄膜トランジスタ回路302の配列が形成され、窒化珪素不動態化層308の上部には、透明ITO画素電極306が形成される。
親水性高分子壁310は、画素を取り囲み（これは有機LEDでは不要である）、該画素は、高分子（または有機）LED材料312によって定形されている。Caのような金属カソード314が構造部を覆っており、この金属電極314は、高分子不動態化層316によって被覆される。
図6および図7の例は、本発明により製造されるが、多くの他の特定のディスプレイ構造、および他の電子部材構造を、前述の方法を用いて製作しても良いことは、明らかであろう。例えば、適当なディスプレイタイプは、OLED（有機LED）、PLED（高分子LED）、EL（エレクトロルミネッセント）およびPDLC（高分子−分散液晶）ディスプレイ、ならびにLCDを含む。
ポリイミドのいくつかの例は、前述の通りである。他の例は、PMDA−PDA、およびBPDA−PDAである。また、高異方性ポリイミドをフッ素処理することにより、透明性を向上させることも可能である。スピンコート可能な材料の他の例は、BCB（ベンゾシクロブタン）系のもの、またはポリベンゾオキサゾール（polybenzoxozole）であっても良い。本発明は、ポリイミドに限られるものではない。
多くの他の修正は、当業者には明らかである。

Claims (21)

  1. 薄膜電子装置を製造する方法であって、
    湿式成形処理を用いて、剛性担持基板に、プラスチックコーティングを設置するステップであって、前記プラスチックコーティングは、プラスチック基板を形成し、基板面に対して垂直な第1の方向では、前記基板面に平行な第2の方向に比べて、少なくとも3倍大きな熱膨張係数を有する透明プラスチック材料を有するステップと、
    前記プラスチック基板上に、薄膜電子素子を形成するステップと、
    加熱処理により、前記プラスチック基板は、前記基板面に対して垂直な方向に優先的に延び、これにより、前記プラスチック基板から、前記剛性担持基板を取り外すステップと、
    を有する方法。
  2. 前記プラスチック材料は、前記剛性担持基板に対して実質的に垂直な方向に、最大の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記プラスチック材料は、前記剛性担持基板と実質的に平行な方向に、最も小さな熱膨張係数を有することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記プラスチック材料の、前記剛性担持基板に対して垂直な熱膨張係数は、前記剛性担持基板に平行な熱膨張係数の少なくとも5倍であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の方法。
  5. 前記プラスチック材料の、前記剛性担持基板に対して垂直な熱膨張係数は、前記剛性担持基板に平行な熱膨張係数の少なくとも10倍であることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記プラスチック材料の、前記剛性担持基板に平行な熱膨張係数は、30×10-6／℃であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載の方法。
  7. 前記プラスチック材料は、ポリイミドを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 前記プラスチック材料は、ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）を有することを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記取り外すステップは、前記プラスチック基板を、前記剛性担持基板から熱的に剥離することにより行われることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の方法。
  10. 前記熱的に剥離することは、紫外レーザ光に暴露することにより実施されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記紫外レーザ光は、200nmよりも大きな波長を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記剛性担持基板は、ガラス基板を有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一つに記載の方法。
  13. 前記湿式成形処理は、スピンオン処理を有することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一つに記載の方法。
  14. アクティブマトリクス表示装置を製造するための、請求項1乃至13のいずれか一つに記載の方法であって、
    前記プラスチック基板上に、薄膜電子素子を形成するステップは、前記プラスチック基板上に、画素回路の配列を形成するステップを有し、
    当該方法は、さらに、前記プラスチック基板から前記剛性担持基板を取り外す前に、前記画素回路の配列の上に、表示層を形成するステップを有することを特徴とする方法。
  15. さらに、第2の基板配置を製造するステップを有し、
    前記画素回路の配列の上に、表示層を形成するステップは、前記第1および第2の基板配置を、両者の間に設置された光電子材料で取り付けるステップを有し、
    これにより、前記アクティブマトリクス表示装置は、前記光電気材料が間に挟まれた第1および第2の基板を有することを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 透明プラスチック材料を有するプラスチック基板であって、基板面に対して垂直な方向では、前記基板面に平行な方向に比べて、少なくとも3倍大きな熱膨張係数を有するプラスチック基板と、
    前記プラスチック基板上の薄膜電子素子と、
    を有する薄膜電子装置。
  17. 前記プラスチック基板は、前記基板面に対して実質的に垂直な方向に、最大の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項16に記載の薄膜電子装置。
  18. 前記プラスチック基板の、前記基板面に対して垂直な熱膨張係数は、前記基板面に平行な熱膨張係数の少なくとも5倍であることを特徴とする請求項16または17に記載の薄膜電子装置。
  19. 前記プラスチック材料の、前記基板面に対して垂直な熱膨張係数は、前記基板面に平行な熱膨張係数の少なくとも10倍であることを特徴とする請求項18に記載の薄膜電子装置。
  20. 前記プラスチック材料は、ポリイミドを有することを特徴とする請求項16乃至19のいずれか一つに記載の薄膜電子装置。
  21. 前記プラスチック材料は、ポリ（p−フェニレンビフェニルテトラカルボキシイミド）を有することを特徴とする請求項20に記載の薄膜電子装置。
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