JP2017188395A

JP2017188395A - 積層体の加工装置および加工方法

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Publication number: JP2017188395A
Application number: JP2016078310A
Authority: JP
Inventors: 山崎　舜平; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; 広樹安達; Hiroki Adachi; 悟井戸尻; Satoru Idojiri; 正勝大野; Masakatsu Ono
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2017-10-12

Abstract

【課題】積層体の加工装置を提供する。【解決手段】基板を固定する固定機構を有し、可撓性基板の一部を保持する複数のクランプ治具を有し、積層体を可撓性基板側から押圧するローラを有し、クランプ治具は、上下方向に移動することができる機構および水平方向に移動することができる機構を有し、ローラは水平方向に回転を伴って移動する機構を有し、ローラは加熱機構を有している。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、積層体の加工装置、または積層体を加工する方法に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置、入出力装置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。

なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、および電子機器は半導体装置を有している場合がある。

有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。そのほか、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。

有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。

特許文献１には、有機ＥＬ素子が適用された可撓性を有する発光装置が開示されている。

また、特許文献２には、可撓性を有する発光装置等の作製に用いることができる加工装置が開示されている。

特開２０１４−１９７５２２号公報特開２０１５−１７３０８８号公報

フレキシブルディスプレイに代表されるフレキシブルデバイスは、可撓性を有する基板（フィルム）上に、トランジスタなどの半導体素子や、そのほかの素子を形成することにより実現できる。しかしながら、可撓性を有する基板はガラス基板などに比べて耐熱性が乏しいため、可撓性を有する基板上に直接トランジスタ等を形成する方法では、トランジスタの電気特性および信頼性を高められない場合がある。

そこで特許文献１に記載されているように、剥離層を形成したガラス基板上に形成した半導体素子や発光素子などを剥離し、フレキシブル基板に転置する方法が検討されている。この方法では、半導体素子の形成温度を高めることが可能で、極めて信頼性の高いフレキシブルデバイスを作製することが可能である。

また、剥離工程は材料コスト、製品歩留り、および信頼性などに大きく影響する。したがって、剥離方法は簡易であり、安価に装置を構成できることが好ましい。

本発明の一態様は、基板上に形成された構造物および可撓性基板を剥離する積層体の加工装置を提供することを目的の一つとする。または、基板上に形成された構造物および可撓性基板を加熱機構を用いて剥離する積層体の加工装置を提供することを目的の一つとする。または、基板上に形成された構造物および可撓性基板をローラを用いて剥離する積層体の加工装置を提供することを目的の一つとする。または、基板上に形成された構造物および第１の可撓性基板の積層体を剥離し、当該構造物に第２の可撓性基板を接着させる加工装置を提供することを目的の一つとする。または、新規な積層体の加工装置を提供することを目的の一つとする。または、低コストで量産性の高い積層体の加工装置を提供することを目的の一つとする。または、上記積層体の加工装置を用いた積層体の加工方法を提供することを目的の一つとする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、積層体の加工装置に関する。

本発明の一態様は、基板上に可撓性基板を備えた積層体の加工装置であって、基板を固定する固定機構を有し、可撓性基板の一部を保持する複数のクランプ治具を有し、積層体を可撓性基板側から押圧するローラを有し、クランプ治具は、上下方向に移動することができる機構および水平方向に移動することができる機構を有し、ローラは水平方向に回転を伴って移動する機構を有し、ローラは加熱機構を有していることを特徴とする積層体の加工装置である。

クランプ治具は、保持した可撓性基板に張力をかける機構を有する。

クランプ治具は、前記ローラの回転に伴って上方に移動することができる。

ローラは、表面が弾性材料で構成されていることが好ましい。

ローラは、表面が導電性を有することが好ましい。

固定機構は、真空吸着機構であり、加熱機構を有することが好ましい。

また、本発明の他の一態様は、基板と、第１の層と、第２の層と、可撓性基板と、が当該順序で設けられた積層体の加工方法であって、基板を固定し、可撓性基板の一端部をクランプ治具で保持して、可撓性基板に張力をかけ、積層体上の可撓性基板に加熱したローラを押圧して第１の層が可塑性を出現させる温度または第１の層の融点まで加熱し、ローラを回転させながら基板と第１の層との間で剥離を連続して進行させることを特徴とする積層体の加工方法である。

本発明の一態様により、基板上に形成された構造物および可撓性基板を剥離する積層体の加工装置を提供することができる。または、基板上に形成された構造物および可撓性基板を加熱機構を用いて剥離する積層体の加工装置を提供することができる。または、基板上に形成された構造物および可撓性基板をローラを用いて剥離する積層体の加工装置を提供することができる。または、基板上に形成された構造物および第１の可撓性基板の積層体を剥離し、当該構造物に第２の可撓性基板を接着させる加工装置を提供することができる。または、新規な積層体の加工装置を提供することができる。または、低コストで量産性の高い積層体の加工装置を提供することができる。または、上記積層体の加工装置を用いた積層体の加工方法を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

積層体の加工装置を説明する図。積層体の構成および加工法を説明する図。積層体の加工装置を説明する図。積層体の加工装置を説明する図。積層体の加工装置を説明する図。積層体の加工装置を説明する図。フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。フレキシブルデバイスの作製方法を説明する図。表示装置を説明する斜視図。表示装置を説明する断面図。電子機器を説明する図。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。

また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、数的に限定するものではない。

トランジスタは半導体素子の一種であり、電流や電圧の増幅や、導通または非導通を制御するスイッチング動作などを実現することができる。本明細書におけるトランジスタは、ＩＧＦＥＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を含む。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の積層体の加工装置について説明する。なお、当該加工装置の用途は限定されないが、特に可撓性基板を有する表示装置、発光装置、蓄電装置、発電装置等または半導体装置等の製造工程に用いることが有用である。

本発明の一態様は、基板上に形成した構造物を可撓性基板上に転置する際の一工程に使用することができる。例えば、基板上に構造物および可撓性基板が順に積まれた積層体において、基板から当該構造物および当該可撓性基板を剥離することができる。

図１は、本発明の一態様である積層体の加工装置を説明する斜視図である。当該加工装置は、基板１４を固定する固定ステージ２２０、複数のクランプ治具２３０およびローラ２１１を備える。なお、図１では、各要素が有する動力機構などの詳細は図示していない。また、各工程を制御または監視するためのカメラ等が設けられていてもよい。

当該加工装置によって加工される積層体１５は、基板１４、樹脂層２３、素子層１３および可撓性基板２２が順に積層された構成を対象とすることができる。例えば、素子層１３は発光装置の構成要素等を有することができる。

基板１４を固定する固定ステージ２２０には、例えば真空吸着ステージや静電吸着ステージを用いることができる。または、ネジ止め用治具などを用いてステージに基板１４を固定してもよい。このとき、積層体１５は所定の位置にアライメントされて固定される。また、固定ステージは加熱機構を有していてもよい。

クランプ治具２３０は、可撓性基板２２の一部を保持し、上下方向および水平方向に移動させることができる。複数のクランプ治具２３０で可撓性基板２２の一部を保持し、クランプ治具２３０を上方向および水平方向に移動させて可撓性基板２２に張力を掛けることで、安定して積層体１５から基板１４の分離を行うことができる。なお、図１では二つのクランプ治具２３０を例示しているが、積層体１５のサイズに合わせてさらに多くのクランプ治具２３０を用いることができる。

ローラ２１１は、積層体１５を可撓性基板２２側から押圧できるように上下方向に移動できる機構を有する。また、可撓性基板２２と接した状態で回転しながら水平方向に移動できる機構を有する。また、ローラは加熱機構を有し、当該加熱機構で積層体１５が有する樹脂層を加熱することで基板１４の分離を容易にする。

また、ローラの表面は、加工物の静電破壊を防止するために導電性であることが好ましい。または、帯電防止処理が施されていることが好ましい。また、ローラ２１１の表面は、加工物のゴムなどの弾性材料で構成されていることが好ましい。男性材料を用いることにより、押圧する加工物に均質な圧力をかけやすくなる。また、加工部へのキズの発生を防止することができる。

ここで、本発明の一態様である積層体の加工装置の加工対象である積層体１５および加工の原理について説明する。

図２（Ａ）は、積層体１５の断面図の一例ある。基板１４上に樹脂層２３、素子層１３および可撓性基板２２が設けられている。なお、ここでは簡単に説明するために積層体１５を上記の構成要素で説明するが、積層体１５には他の構成要素が含まれていてもよい。

基板１４は、装置内での搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有することが好ましい。基板１４に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。

樹脂層２３には、熱可塑性の樹脂を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、アクリル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂などが挙げられる。また、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルなどのフッ素樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂などのフッ素樹脂共重合体、液晶ポリマー等を用いてもよい。またこのような材料を含み、耐熱性や化学的安定性を向上させた材料を用いることが好ましい。

素子層１３は、樹脂層２３上に形成された要素であり、例えば発光装置などとすることができる。発光装置には、例えばトランジスタ、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層、各種配線のほか、無機絶縁層、有機絶縁層、接着層などが含まれる。

可撓性基板２２には、例えば、可撓性を有する程度の厚さのガラスや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＴ等を好適に用いることができる。また、ガラス繊維に樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを樹脂に混ぜて熱膨張係数を下げた基板を使用することもできる。なお、樹脂層２３が発光装置や表示装置などの場合は、可視光に対する透過性を有する材料を用いる。

なお、可撓性基板２２は、縦横のサイズが基板１４の上面より大きくすることが好ましい。可撓性基板２２を基板１４より大きくすることで、クランプ治具２３０で保持する領域が確保しやすくなる。また、ローラ２１１表面のクリーニングの手間を省くことができる。樹脂層２３が加熱したローラ２１１に触れると溶融した樹脂層２３がローラ２１１の表面に汚れとして付着し、工程を繰り返すと当該汚れが可撓性基板２２に転移することがある。

なお、可撓性基板２２のクランプ治具２３０で保持する領域は、図２（Ｂ）に示すように上向きに撓むように設けることが好ましい。このような形態にすることで、クランプ治具２３０で保持しやすくなる。

積層体１５から樹脂層２３、素子層１３および可撓性基板２２を分離加工するには、図２（Ｂ）に示すように、可撓性基板２２の一端をクランプ治具で保持し、可撓性基板２２に張力をかけた状態とする。そして、可撓性基板２２に加熱したローラ２１１を密着させ、押圧しながら回転させる。

ローラ２１１を樹脂層２３と基板１４との密着性を低下させる程度の温度、または樹脂層２３を溶融させる程度の温度とすることにより、樹脂層２３と基板１４との間で剥離が進行する。または、溶融した樹脂層２３の内部を境に基板１４と素子層１３の分離が進行する。

上記剥離の進行とクランプ治具２３０が可撓性基板２２に張力を与えていることから、剥離は連続的に進行し、ローラ２１１が基板端部まで移動することで、基板１４から樹脂層２３、素子層１３および可撓性基板２２を分離加工することができる。

なお、樹脂層２３を加熱するための手段は、ローラ２１１を加熱することに限らず、固定ステージ２２０に設けた加熱機構２２２を用いてもよい。加熱機構２２２には、例えば抵抗加熱の手段を用いることができるが、固定ステージの上面を石英などを用いて透光性としれば、ランプ加熱などの手段を用いることもできる。なお、これらの加熱機構２２２とローラ２１１の加熱機構は併用してもよい。また、図示はしないが、ローラ２１１と可撓性基板２２との接点およびその近傍を温風加熱できる手段などを設けてもよい。

クランプ治具２８１の構成は問わないが、例えば、一方の部位２３１および他方の部位２３２が支軸と接しており、当該二つの部位または一方の部位が移動することにより当該二つの部位で物を挟む動作が行える機構などを用いることができる。または、一方の部位および他方の部位が平行状態を維持したまま移動することにより、当該二つの部位で物を挟む動作が行える機構などを用いてもよい。

次に、図２（Ａ）に示した積層体１５を本発明の一態様の積層体の加工装置を用いて剥離する工程を説明する。

まず、基板１４を固定ステージ２２０に固定する（図３（Ａ）参照）。このとき、固定ステージが有する加熱機構２２２を用いて積層体１５の加熱を行ってもよい。また、ローラ２１１は加熱しておく。

次に、クランプ治具２３０を移動させ、可撓性基板２２の一端部を保持する（図３（Ｂ）参照）。なお、可撓性基板２２の端部およびその近傍が撓んでおり、クランプ治具２３０で挟み込む動作が困難な場合は、図６（Ａ）に示す吸着機構２４０などを利用して可撓性基板２２の一端部を持ち上げる動作を行ってもよい。

次に、ローラ２１１を基板１４の端部に下降させ、可撓性基板２２を接触させる（図４（Ａ）参照）。すなわち、積層体１５を押圧し、ローラ２１１の熱を樹脂層２３に伝導させる。

そして、ローラ２１１の少なくとも直下の樹脂層２３が基板１４との剥離が可能な温度まで昇温するように、ローラ２１１を回転させながら水平方向に移動させる。また、同時にクランプ治具２３０を可撓性基板２２にかけている張力が維持できるように移動させる（図４（Ｂ）参照）。このとき、素子層１３にかかるストレスを一定とするため、分離した基板１４と可撓性基板２２が成す角度が一定となるようにクランプ治具を移動させることが好ましい。

さらにローラ２１１を基板１４の剥離を始めた一端部と対向する端部まで移動さることで、基板１４から樹脂層２３、素子層１３および可撓性基板２２を分離することができる。なお、樹脂層２３の一部が基板側に残ることもある。

また、図４（Ｂ）および図５（Ａ）では可撓性基板２２の一端部に対して垂直方向にクランプ治具２３０を移動させる形態を図示したが、図５（Ｂ）に示すようにクランプ治具２３０を可撓性基板２２の一端部に対して傾けて固定し、その傾けた方向に張力をかけてもよい。このようにすることで、剥離された可撓性基板２２全体に均一な張力が掛りやすくなり、剥離の進行部において素子層１３等が断切することなく、さらに安定して剥離工程を行うことができる。

以上により、本発明の一態様の積層体の加工装置による工程が完了する。なお、剥離した加工品は加工装置から搬出し、例えば樹脂層２３側に別の可撓性基板を貼り合わせるなどの加工を行うことができる。また、本発明の加工装置は、様々な機能を有する装置の一部とすることもできる。たとえば、一つの装置が、図２（Ａ）の積層体１５を作製する機能、加工装置の機能、および樹脂層２３側に別の可撓性基板を貼り合わせる機能を有していてもよい。

なお、上記説明においては、樹脂層２３の加熱する手段として、ローラ２１１を用いる形態について説明したが、図６（Ｂ）に示すようにローラとは異なる加熱機構２２３を用いてもよい。加熱機構２２３は可撓性基板２２と接触しない高さで水平方向に移動できることが好ましい。加熱機構２２３には、抵抗加熱、ランプ加熱、または温風加熱の手段を用いることができる。なお、加熱機構２２２と加熱機構２２３を併用してもよい。

上述した構成の積層体の加工装置および積層体の加工方法によって、基板上に形成した構造物を可撓性基板上に転置することが容易になる。したがって、可撓性基板を有する表示装置、発光装置、蓄電装置、発電装置等または半導体装置等の生産性を向上させることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、フレキシブルデバイスの作製方法の一例について説明する。当該フレキシブルデバイスの製造には、本発明の一態様の積層体の加工装置を用いることができる。

本実施の形態では、基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成し、当該樹脂層上に３５０℃以下の温度でトランジスタを形成し、樹脂層を３５０℃より高く５００℃以下の温度で加熱し、基板とトランジスタとを分離する方法を説明する。

トランジスタの半導体層には、酸化物半導体を用いることが好ましい。酸化物半導体を用いることで、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合よりも、製造プロセスの最高温度を低くすることができる。

トランジスタの半導体層にＬＴＰＳを用いてフレキシブルデバイスを作製する場合、プロセス温度が５００℃から５５０℃程度の温度になる。そのため、耐熱性の高い樹脂層上にトランジスタを作製し、当該樹脂層にレーザ光などを照射することにより当該樹脂層を脆弱化させ、基板との分離を行う。

上記工程に用いる耐熱性の高い樹脂は高価であること、またレーザ照射プロセスが必要であることなどから、フレキシブルデバイスの製造コストは増大してしまう。

一方、酸化物半導体を用いたトランジスタは、ＬＴＰＳと異なり、高温での熱処理は必要とせず、３５０℃以下、さらには３００℃以下で形成することができる。そのため、樹脂層上にトランジスタを形成する場合においても、当該樹脂に高い耐熱性は求められない。
また、熱可塑性材料を当該樹脂層に用いることでレーザ照射プロセスも不要になることから、大幅に製造コストを下げることができる。

本発明の一態様では、樹脂層の耐熱温度よりも高い温度で樹脂層を加熱する。ここで、樹脂層の耐熱温度とは、ガラス転移点、軟化点、および融点のうち、最も低い温度である。例えば、樹脂層を３５０℃より高く５００℃以下の温度で加熱することで、基板からトランジスタを剥離する。

樹脂層は、耐熱温度以下で熱膨張係数が小さく、膨潤しないことが好ましい。これにより、剥離工程において、樹脂層が加熱されても、トランジスタ等の素子が破壊されることを抑制できる。例えば、樹脂層の熱膨張係数は、耐熱温度以下で０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。

樹脂層は、有機溶剤で溶解できることが好ましい。例えば、剥離界面に有機溶剤を供給することで、樹脂層を溶解し、剥離を促進させてもよい。または、基板から剥離した後に、残存した樹脂層を溶解し、除去してもよい。有機溶剤としては、樹脂層を溶解する機能を有する材料を用いることができる。例えば、シンナーを用いてもよい。

本発明の一態様では、樹脂層を加熱しながら、または樹脂層を加熱した後に、基板と樹脂層とを分離する。樹脂層を加熱する加熱機構をしては、例えば、抵抗加熱、温風加熱、ランプ加熱、および加熱機構を有するローラ等のうち少なくとも一つを用いことができる。

具体的には、本発明の一態様の剥離方法は、以下の５つの工程を有する。第１の工程では、基板上に熱可塑性材料を用いて樹脂層を形成する。第２の工程では、樹脂層上に第１の絶縁層を形成する。第３の工程では、第１の絶縁層上にトランジスタを形成する。第４の工程では、トランジスタを覆う第２の絶縁層を形成する。第５の工程では、樹脂層を、樹脂層の耐熱温度よりも高い温度で加熱し、基板と第１の絶縁層とを分離する。

第５の工程の前に、樹脂層上に形成される絶縁層およびトランジスタ等は、全て樹脂層の耐熱温度以下の温度で作製することが好ましい。これにより、第５の工程よりも前に、作製基板から樹脂層が剥離されることを抑制できる。第５の工程の前に、第２の絶縁層上に表示素子等を形成してもよい。樹脂層よりも耐熱性の低い素子は、第５の工程の後に作製することが好ましい。

第１の絶縁層は、樹脂層が加熱されることで放出される水分等が、トランジスタに侵入することを抑制することができる。第２の絶縁層は、外部からトランジスタに不純物が侵入することを抑制することができる。第１の絶縁層および第２の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、および酸化アルミニウム膜のうち少なくとも一つを有することが好ましい。第１の絶縁層および第２の絶縁層は、それぞれ、窒化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜を積層して有することが好ましい。このとき、酸化窒化シリコン膜と酸化窒化シリコン膜のうち、酸化窒化シリコン膜が、よりトランジスタ側に位置することが好ましい。

本発明の一態様の剥離方法を用いて、樹脂層を加熱することで、基板からトランジスタ等の素子を剥離することができる。本発明の一態様の剥離方法は、比較的低温で行えるため、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて行うことができる等のメリットを有する。

剥離により露出した表面には、接着剤を用いて可撓性基板を貼り合わせてもよい。可撓性基板は、フレキシブルデバイスの支持基板として機能することができる。また、樹脂層自体をフレキシブルデバイスの支持基板として用いてもよい。

また、溶融している樹脂層を接着剤とすることができる。基板から剥離後、溶融している樹脂層と可撓性基板を重ねて押圧することで、樹脂層に可撓性基板を貼り合わせることができる。樹脂層に貼り合わせる部材に特に限定は無く、可撓性基板のほかに、偏光板、光学部材、タッチパネル等であってもよい。

以下では、図７乃至図９を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製方法について説明する。ここでは、フレキシブルデバイスとして、ＥＬ素子を有する表示装置を作製する場合を例に挙げて説明する。

まず、基板１４上に、熱可塑性材料を用いて樹脂層２３を形成する（図７（Ａ）参照）。

基板１４には、例えば、ガラス基板を用いることができる。そのほか、実施の形態１で示した材料を用いることができる。

樹脂層２３には、例えば、ポリイミド樹脂を用いることができる。そのほか、実施の形態１で示した材料を用いることができる。樹脂層２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．０１μｍ以上２μｍ未満であることがより好ましく、０．１μｍ以上１μｍ未満であることがさらに好ましい。

次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図７（Ｂ）参照）。

絶縁層３１は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３１は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

絶縁層３１は、樹脂層２３に含まれる不純物が、後に形成するトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。例えば、絶縁層３１は、樹脂層２３を加熱した際に、樹脂層２３に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐことができる。

絶縁層３１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。特に、樹脂層２３上に窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することが好ましい。無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。

絶縁層３１に無機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。

樹脂層２３の表面に凹凸がある場合、絶縁層３１は当該凹凸を平坦化する平坦化層としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁層３１として、有機絶縁材料と無機絶縁材料の積層を用いることができる。有機絶縁材料としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）樹脂、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）樹脂等の有機樹脂を用いることができる。

絶縁層３１に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。

次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図７（Ｃ）参照）。ここではトランジスタ４０の一例として、酸化物半導体層４４を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する例を示す。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料をトランジスタの半導体膜に用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減することができる。

トランジスタ４０は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。トランジスタ４０は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、トランジスタ４０は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層４１を形成する。導電層４１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。

導電膜の形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。

続いて、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。

続いて、酸化物半導体層４４を形成する。酸化物半導体層４４は、酸化物半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該酸化物半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。

酸化物半導体膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。

酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。

酸化物半導体膜の成膜に用いることができる酸化物ターゲットは、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）を用いることができる。特に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を好適に用いることができる。

酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えばパルスレーザー堆積（ＰＬＤ）法、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法、熱ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法などを用いてもよい。熱ＣＶＤ法の例としては、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が挙げられる。

続いて、導電層４３ａおよび導電層４３ｂを形成する。導電層４３ａおよび導電層４３ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。

なお、導電層４３ａおよび導電層４３ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない酸化物半導体層４４の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。

以上の工程で、トランジスタ４０を作製することができる。トランジスタ４０において、導電層４１の一部はゲートとして機能し、絶縁層３２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層４３ａおよび導電層４３ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。

次に、トランジスタ４０を覆う絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、絶縁層３２と同様の方法により形成することができる。

また、絶縁層３３として、酸素を含む雰囲気下で上述のような低温で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコンや酸化窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で、低温で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を有する酸化絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、酸化物半導体層４４に酸素を供給することができる。その結果、酸化物半導体層４４中の酸素欠損、および酸化物半導体層４４と絶縁層３３の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い半導体装置を実現できる。

以上の工程により、樹脂層２３上に絶縁層３１、トランジスタ４０、および絶縁層３３を形成することができる（図７（Ｄ）参照）。

この段階において、後述する方法を用いて基板１４と絶縁層３１とを分離することで、表示素子を有さないフレキシブルデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、および配線などを形成することで、半導体回路を有するフレキシブルデバイスを作製することができる。

次に、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する（図７（Ｅ）参照）。絶縁層３４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層３４は、絶縁層３１に適用できる有機絶縁膜または無機絶縁膜を用いることができる。

絶縁層３４は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３４は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。

絶縁層３４に無機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。

次に、絶縁層３４および絶縁層３３に、導電層４３ｂ等に達する開口を形成する。

その後、導電層６１を形成する。導電層６１は、その一部が表示素子６０の画素電極として機能する。導電層６１は、導電層４１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。

導電層６１は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。導電層６１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、導電層６１は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

次に、導電層６１の端部を覆う絶縁層３５を形成する（図８（Ａ）参照）。絶縁層３５は、絶縁層３１に適用できる有機絶縁膜または無機絶縁膜を用いることができる。

絶縁層３５は、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。絶縁層３５は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、絶縁層３５は、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。

絶縁層３５に無機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。

次に、ＥＬ層６２および導電層６３を形成する（図８（Ｂ）参照）。導電層６３は、その一部が表示素子６０の共通電極として機能する。

ＥＬ層６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。

導電層６３は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。

ＥＬ層６２および導電層６３は、それぞれ、剥離工程における加熱温度よりも低い温度で形成する。ＥＬ層６２および導電層６３は、それぞれ、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。例えば、ＥＬ層６２および導電層６３は、それぞれ、樹脂層２３のガラス転移温度より低い温度で形成する。

具体的には、ＥＬ層６２および導電層６３の形成時の温度は、それぞれ、室温以上３５０℃以下で形成することが好ましく、１００℃以上３００℃以下で形成することがさらに好ましい。

以上の工程で表示素子６０を形成することができる。表示素子６０は、一部が画素電極として機能する導電層６１と、ＥＬ層６２と、一部が共通電極として機能する導電層６３が積層された構成を有する。

次に、接着層１３ｂを用いて、表示素子６０上に、可撓性基板２２を貼り合わせる（図８（Ｃ））。これにより、表示素子６０を接着層１３ｂおよび可撓性基板２２で封止することができる。

可撓性基板２２および接着層１３ｂには、それぞれ、樹脂層２３よりも耐熱性が高い（例えば、ガラス転移温度が高い）材料を用いる。これにより、後の剥離工程において、封止が破れることを抑制できる。

可撓性基板２２は、例えば、樹脂フィルムを用いることができる。そのほか、実施の形態１で示した材料を用いることができる。

接着層１３ｂには、紫外線硬化型等の光硬化型樹脂、反応硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、嫌気性効果型樹脂などの各種硬化型樹脂を用いることが好ましい。

なお、実施の形態１で説明した素子層１３は、図８（Ｃ）に示す構成において、絶縁層３１、接着層１３ｂ、および絶縁層３１と接着層１３ｂで挟まれた要素に相当する。

次に、樹脂層２３を第１の温度で加熱し、基板１４と絶縁層３１とを分離する（図９（Ａ）参照）。ここでは、基板１４と樹脂層２３の界面で剥離が生じ、絶縁層３１の表面に樹脂層２３が残存する例を示す。

第１の温度は、樹脂層２３の耐熱温度より高く、例えば、樹脂層２３のガラス転移温度より高い温度とする。具体的には、樹脂層２３を３００℃より高く５００℃以下、好ましくは３５０℃より高く４５０℃以下の温度とすればよい。

そして、剥離により露出した樹脂層２３に可撓性基板２９を貼り合わせる（図９（Ｂ）参照）。例えば、加熱により樹脂層２３が溶融している状態で、樹脂層２３と可撓性基板２９を重ねて押圧することで接着剤を用いることなく、樹脂層２３と可撓性基板２９とを貼り合わせることができる。

また、剥離により露出した樹脂層２３表面に接着層２８を介して可撓性基板２９を貼り合わせてもよい（図９（Ｃ）参照）。接着層２８は、例えば、可撓性基板２９に予め塗布しておけばよい。

以上により、フレキシブルデバイスの一態様である表示装置１０を作製することができる（図９（Ａ）、（Ｂ））。表示装置１０は、可撓性を有しているため、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能な表示装置である。

上述した、図９（Ａ）の工程は、本発明の一態様の積層体の加工装置を用いて行うことができる。

以上のように、本発明の一態様の剥離方法では、トランジスタの作製工程、および加熱による剥離工程を、それぞれ低温で行うことができる。したがって、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて行うことができる等のメリットを有する。

（実施の形態３）
本実施の形態では、フレキシブルデバイスについて図面を用いて説明する。本実施の形態では、表示装置の一例を説明する。

表示装置が有する表示素子には、例えば、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）を利用した光学素子、ＥＬ素子、ＬＥＤ等の発光素子、電気泳動素子などを適用することができる。

本発明の一態様が適用された表示装置の厚さは、例えば３０μｍ以上３００μｍ以下とすることができ、５０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下がさらに好ましい。表示装置の機械的強度を高めるために、表示装置の厚さは５０μｍ以上とすることが好ましい。表示装置の可撓性を高めるために、表示装置の厚さは、２００μｍ以下、さらには１００μｍ以下とすることが好ましい。例えば、厚さが１００μｍ以下であると、曲率半径１ｍｍでの曲げ、または曲率半径５ｍｍでの繰り返し（例えば１０万回以上）の曲げが可能な表示装置を実現できる。

図１０は、表示装置４００Ａの斜視概略図である。表示装置４００Ａは、基板４７１と基板４７２とが貼り合わされた構成を有する。図１０では、基板４７２を破線で明示している。

表示装置４００Ａは、表示部４８１および駆動回路部４８２を有する。表示装置４００Ａには、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）４７３およびＩＣ４７４が実装されている。

表示部４８１は、複数の画素を有し、画像を表示する機能を有する。

画素は、複数の副画素を有する。例えば、赤色を呈する副画素、緑色を呈する副画素、および青色を呈する副画素によって１つの画素が構成されることで、表示部４８１ではフルカラーの表示を行うことができる。なお、副画素が呈する色は、赤、緑、および青に限られない。画素には、例えば、白、黄、マゼンタ、またはシアン等の色を呈する副画素を用いてもよい。なお、本明細書等において、副画素を単に画素と記す場合がある。

表示装置４００Ａは、走査線駆動回路および信号線駆動回路のうち、一方または双方を有していてもよい。または、走査線駆動回路および信号線駆動回路の双方を有していなくてもよい。表示装置４００Ａが、タッチセンサ等のセンサを有する場合、表示装置４００Ａは、センサ駆動回路を有していてもよい。本実施の形態では、駆動回路部４８２として、走査線駆動回路を有する例を示す。走査線駆動回路は、表示部４８１が有する走査線に、走査信号を出力する機能を有する。

表示装置４００Ａでは、ＩＣ４７４が、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）方式などの実装方式により、基板４７１に実装されている。ＩＣ４７４は、例えば、信号線駆動回路、走査線駆動回路、およびセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有する。

表示装置４００Ａには、ＦＰＣ４７３が電気的に接続されている。ＦＰＣ４７３を介して、ＩＣ４７４および駆動回路部４８２には外部から信号および電力が供給される。また、ＦＰＣ４７３を介して、ＩＣ４７４から外部に信号を出力することができる。

ＦＰＣ４７３には、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）方式等により、ＩＣが実装されていてもよい。例えば、ＦＰＣ４７３には、信号線駆動回路、走査線駆動回路、およびセンサ駆動回路のうち、いずれか一以上を有するＩＣが実装されていてもよい。

表示部４８１および駆動回路部４８２には、配線４０７から、信号および電力が供給される。当該信号および電力は、ＩＣ４７４から、またはＦＰＣ４７３を介して外部から、配線４０７に入力される。

図１１（Ａ）は、表示装置４００Ａの表示部４８１、駆動回路部４８２、および配線４０７を含む断面図である。表示装置４００Ａは、カラーフィルタ方式が適用されたトップエミッション構造の表示装置である。

表示装置４００Ａは、基板４７１、絶縁層４７８、複数のトランジスタ、容量素子４０５、配線４０７、絶縁層４１２、絶縁層４１３、絶縁層４１４、絶縁層４１５、発光素子４０４、導電層４５５、スペーサ４１６、接着層４１７、着色層４２５、遮光層４２６、絶縁層４７６、および基板４７２を有する。

基板４７１および基板４７２は、それぞれ、本発明の一態様の剥離方法によって作製基板から剥離された樹脂層を含んでいてもよい。または、基板４７１および基板４７２は、それぞれ、フィルムを含んでいてもよい。フィルムは、本発明の一態様の剥離方法によって作製基板から剥離された表面に、接着剤等を用いて貼り付けられている。

駆動回路部４８２はトランジスタ４０１を有する。表示部４８１は、トランジスタ４０２およびトランジスタ４０３を有する。

各トランジスタは、ゲート、絶縁層４１１、半導体層、ソース、およびドレインを有する。ゲートと半導体層は、絶縁層４１１を介して重なる。絶縁層４１１の一部は、ゲート絶縁層としての機能を有し、他の一部は、容量素子４０５の誘電体としての機能を有する。トランジスタ４０２のソースまたはドレインとして機能する導電層は、容量素子４０５の一方の電極を兼ねる。

図１１（Ａ）では、ボトムゲート構造のトランジスタを示す。駆動回路部４８２と表示部４８１とで、トランジスタの構造が異なっていてもよい。駆動回路部４８２および表示部４８１は、それぞれ、複数の種類のトランジスタを有していてもよい。

容量素子４０５は、一対の電極と、その間の誘電体とを有する。容量素子４０５は、トランジスタのゲートと同一の材料、および同一の工程で形成した導電層と、トランジスタのソースおよびドレインと同一の材料、および同一の工程で形成した導電層と、を有する。

絶縁層４１２、絶縁層４１３、および絶縁層４１４は、それぞれ、トランジスタ等を覆って設けられる。トランジスタ等を覆う絶縁層の数は特に限定されない。絶縁層４１４は、平坦化層としての機能を有する。絶縁層４１２、絶縁層４１３、および絶縁層４１４のうち、少なくとも一層には、水または水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。外部から不純物がトランジスタに拡散することを効果的に抑制することが可能となり、表示装置の信頼性を高めることができる。

図１１（Ａ）では、絶縁層４１４が表示装置の一面全体にわたって設けられている。図１１（Ａ）の構成では、本発明の一態様のフレキシブルデバイスの作製工程の歩留まりを高めることができるため、好ましい。

絶縁層４１４として有機材料を用いる場合、表示装置の端部に露出した絶縁層４１４を通って発光素子４０４等に表示装置の外部から水分等の不純物が侵入する恐れがある。不純物の侵入により、発光素子４０４が劣化すると、表示装置の劣化につながる。そのため、図１１（Ｂ）に示すように、絶縁層４１４が、表示装置の端部に位置しないことが好ましい。図１１（Ｂ）の構成では、有機材料を用いた絶縁層が表示装置の端部に位置しないため、発光素子４０４に不純物が侵入することを抑制できる。

発光素子４０４は、電極４２１、ＥＬ層４２２、および電極４２３を有する。発光素子４０４は、光学調整層４２４を有していてもよい。発光素子４０４は、着色層４２５側に光を射出する、トップエミッション構造である。

トランジスタ、容量素子、および配線等を、発光素子４０４の発光領域と重ねて配置することで、表示部４８１の開口率を高めることができる。

電極４２１および電極４２３のうち、一方は、陽極として機能し、他方は、陰極として機能する。電極４２１および電極４２３の間に、発光素子４０４の閾値電圧より高い電圧を印加すると、ＥＬ層４２２に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はＥＬ層４２２において再結合し、ＥＬ層４２２に含まれる発光物質が発光する。

電極４２１は、トランジスタ４０３のソースまたはドレインと電気的に接続される。これらは、直接接続されてもよいし、他の導電層を介して接続されてもよい。電極４２１は、画素電極として機能し、発光素子４０４ごとに設けられている。隣り合う２つの電極４２１は、絶縁層４１５によって電気的に絶縁されている。

ＥＬ層４２２は、発光性の物質を含む層である。

電極４２３は、共通電極として機能し、複数の発光素子４０４にわたって設けられている。電極４２３には、定電位が供給される。

発光素子４０４は、接着層４１７を介して着色層４２５と重なる。スペーサ４１６は、接着層４１７を介して遮光層４２６と重なる。図１１（Ａ）では、電極４２３と遮光層４２６との間に隙間がある場合を示しているが、これらが接していてもよい。図１１（Ａ）では、スペーサ４１６を基板４７１側に設ける構成を示したが、基板４７２側（例えば遮光層４２６よりも基板４７１側）に設けてもよい。

カラーフィルタ（着色層４２５）とマイクロキャビティ構造（光学調整層４２４）との組み合わせにより、表示装置からは、色純度の高い光を取り出すことができる。光学調整層４２４の厚さは、各画素の色に応じて変化させる。

着色層４２５は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色、緑色、青色、または黄色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタなどを用いることができる。

なお、本発明の一態様は、カラーフィルタ方式に限られず、塗り分け方式、色変換方式、または量子ドット方式等を適用してもよい。

遮光層４２６は、隣接する着色層４２５の間に設けられている。遮光層４２６は隣接する発光素子４０４からの光を遮光し、隣接する発光素子４０４間における混色を抑制する。ここで、着色層４２５の端部を、遮光層４２６と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層４２６としては、発光素子が発する光を遮る材料を用いることができる。なお、遮光層４２６は、駆動回路部４８２などの表示部４８１以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。

図１１（Ｂ）に示すように、表示装置は、着色層４２５および遮光層４２６を覆うオーバーコート４３６を有していてもよい。オーバーコート４３６は、着色層４２５に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オーバーコート４３６は、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜、または、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用いることができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。

また、接着層４１７の材料を着色層４２５および遮光層４２６上に塗布する場合、オーバーコートの材料として接着層４１７の材料に対して濡れ性の高い材料を用いることが好ましい。例えば、オーバーコート４３６として、ＩＴＯ膜などの酸化物導電膜、または透光性を有する程度に薄いＡｇ膜等の金属膜を用いることが好ましい。

オーバーコート４３６の材料に、接着層４１７の材料に対して濡れ性の高い材料を用いることで、接着層４１７の材料を均一に塗布することができる。これにより、一対の基板を貼り合わせた際に気泡が混入することを抑制でき、表示不良を抑制できることができる。

基板４７１の一方の表面には絶縁層４７８が形成されている。また、基板４７２の一方の表面には絶縁層４７６が形成されている。絶縁層４７６および絶縁層４７８に防湿性の高い膜を用いることが好ましい。一対の防湿性の高い絶縁層の間に発光素子４０４およびトランジスタ等を配置することで、これらの素子に水等の不純物が侵入することを抑制でき、表示装置の信頼性が高くなるため好ましい。

防湿性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜、および、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。

例えば、防湿性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、１×１０^−５［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、好ましくは１×１０^−６［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、より好ましくは１×１０^−７［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下、さらに好ましくは１×１０^−８［ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）］以下とする。

接続部４０６は、配線４０７および導電層４５５を有する。配線４０７と導電層４５５は、電気的に接続されている。配線４０７は、トランジスタのソースおよびドレインと同一の材料、および同一の工程で形成することができる。導電層４５５は、駆動回路部４８２に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてＦＰＣ４７３を設ける例を示している。接続層４１９を介してＦＰＣ４７３と導電層４５５は電気的に接続する。

接続層４１９としては、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）および異方性導電ペースト（ＡＣＰ：ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）などを用いることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の加工装置を用いて作製することのできるフレキシブルデバイスを利用した電子機器について、図面を用いて説明する。

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

当該電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。

さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画または動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部または電子機器に内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能等を有することができる。なお、本発明の一態様の電子機器が有する機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。

図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、湾曲した表示部７０００を有する電子機器の一例を示す。表示部７０００はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。なお、表示部７０００は可撓性を有していてもよい。

図１２（Ａ）に携帯電話機の一例を示す。図１２（Ａ）に示す携帯電話機７１１０は、筐体７１０１、表示部７０００、操作ボタン７１０３、外部接続ポート７１０４、スピーカ７１０５、マイク７１０６、カメラ７１０７等を有する。

携帯電話機７１１０は、表示部７０００にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。

また、操作ボタン７１０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部７０００に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。

また、携帯電話機内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７０００の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部７０００を触れること、操作ボタン７１０３の操作、またはマイク７１０６を用いた音声入力等により行うこともできる。

図１２（Ｂ）に携帯情報端末の一例を示す。図１２（Ｂ）に示す携帯情報端末７２１０は、筐体７２０１および表示部７０００を有する。さらに、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、カメラ、またはバッテリ等を有していてもよい。表示部７０００にはタッチセンサを備える。携帯情報端末の操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。

本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。

携帯情報端末７２１０は、文字および画像情報等をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン７２０２を一の面に表示し、矩形で示す情報７２０３を他の面に表示することができる。図１２（Ｂ）では、携帯情報端末７２１０の上側に操作ボタン７２０２が表示され、携帯情報端末７２１０の横側に情報７２０３が表示される例を示す。なお、例えば携帯情報端末７２１０の横側に操作ボタン７２０２を表示し、例えば携帯情報端末７２１０の上側に情報７２０３を表示してもよい。また、携帯情報端末７２１０の３面以上に情報を表示してもよい。

情報７２０３の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報７２０３が表示されている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。

図１２（Ｃ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７３００は、筐体７３０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７３０３により筐体７３０１を支持した構成を示している。

図１２（Ｃ）に示すテレビジョン装置７３００の操作は、筐体７３０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７３１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７３１１は、当該リモコン操作機７３１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７３１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。

なお、テレビジョン装置７３００は、受信機およびモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。

図１２（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）に、可撓性を有し、曲げることのできる表示部７００１を有する携帯情報端末の一例を示す。

表示部７００１は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。例えば、曲率半径０．０１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる表示装置等を適用できる。また、表示部７００１はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７００１に触れることで携帯情報端末を操作することができる。表示部７００１は、本発明の一態様の加工装置を用いて作製した表示装置等を用いて作製することができる。

図１２（Ｄ）に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末７８００は、バンド７８０１、表示部７００１、入出力端子７８０２、操作ボタン７８０３等を有する。バンド７８０１は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末７８００は、可撓性を有するバッテリ７８０５を搭載することができる。バッテリ７８０５は例えば表示部７００１またはバンド７８０１等と重ねて配置してもよい。

バンド７８０１、表示部７００１、およびバッテリ７８０５は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末７８００を所望の形状に湾曲させることが容易である。

操作ボタン７８０３は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行および解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７８００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７８０３の機能を自由に設定することもできる。

また、表示部７００１に表示されたアイコン７８０４に指等で触れることで、アプリケーションを起動することができる。

また、携帯情報端末７８００は、通信規格に準拠した近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。

また、携帯情報端末７８００は入出力端子７８０２を有していてもよい。入出力端子７８０２を有する場合、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７８０２を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の形態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により行ってもよい。

図１２（Ｅ）、（Ｆ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図１２（Ｅ）では、表示部７００１が内側になるように折りたたんだ状態、図１２（Ｆ）では、表示部７００１が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末７６５０を示す。携帯情報端末７６５０は表示部７００１および非表示部７６５１を有する。携帯情報端末７６５０を使用しない際に、表示部７００１が内側になるように折りたたむことで、表示部７００１の汚れ及び傷つきを抑制できる。なお、図１２（Ｅ）、（Ｆ）では携帯情報端末７６５０を２つ折りにした構成を示しているが、携帯情報端末７６５０は３つ折りにしてもよいし、４つ折り以上にしてもよい。また、携帯情報端末７６５０は、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、カメラ、またはバッテリ等を有していてもよい。

１０表示装置
１３素子層
１３ｂ接着層
１４基板
１５積層体
２２可撓性基板
２３樹脂層
２８接着層
２９可撓性基板
３１絶縁層
３２絶縁層
３３絶縁層
３４絶縁層
３５絶縁層
４０トランジスタ
４１導電層
４３ａ導電層
４３ｂ導電層
４４酸化物半導体層
６０表示素子
６１導電層
６２ＥＬ層
６３導電層
２１１ローラ
２２０固定ステージ
２２２加熱機構
２２３加熱機構
２３０クランプ治具
２３１部位
２３２部位
２４０吸着機構
２８１クランプ治具
４００Ａ表示装置
４０１トランジスタ
４０２トランジスタ
４０３トランジスタ
４０４発光素子
４０５容量素子
４０６接続部
４０７配線
４１１絶縁層
４１２絶縁層
４１３絶縁層
４１４絶縁層
４１５絶縁層
４１６スペーサ
４１７接着層
４１９接続層
４２１電極
４２２ＥＬ層
４２３電極
４２４光学調整層
４２５着色層
４２６遮光層
４３６オーバーコート
４５５導電層
４７１基板
４７２基板
４７３ＦＰＣ
４７４ＩＣ
４７６絶縁層
４７８絶縁層
４８１表示部
４８２駆動回路部
７０００表示部
７００１表示部
７１０１筐体
７１０３操作ボタン
７１０４外部接続ポート
７１０５スピーカ
７１０６マイク
７１０７カメラ
７１１０携帯電話機
７２０１筐体
７２０２操作ボタン
７２０３情報
７２１０携帯情報端末
７３００テレビジョン装置
７３０１筐体
７３０３スタンド
７３１１リモコン操作機
７６５０携帯情報端末
７６５１非表示部
７８００携帯情報端末
７８０１バンド
７８０２入出力端子
７８０３操作ボタン
７８０４アイコン
７８０５バッテリ

Claims

基板上に可撓性基板を備えた積層体の加工装置であって、
前記基板を固定する固定機構を有し、
前記可撓性基板の一部を保持する複数のクランプ治具を有し、
前記積層体を可撓性基板側から押圧するローラを有し、
前記クランプ治具は、上下方向に移動することができる機構および水平方向に移動することができる機構を有し、
前記ローラは水平方向に回転を伴って移動する機構を有し、
前記ローラは加熱機構を有していることを特徴とする積層体の加工装置。
請求項１において、
前記クランプ治具は、保持した可撓性基板に張力をかける機構を有していることを特徴とする積層体の加工装置。
請求項１または２において、
前記クランプ治具は、前記ローラの回転に伴って上方に移動することを特徴とする積層体の加工装置。
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記ローラは、表面が弾性材料で構成されていることを特徴とする積層体の加工装置。
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記ローラは、表面が導電性を有すること特徴とする積層体の加工装置。
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記固定機構は、真空吸着機構であること特徴とする積層体の加工装置。
請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記固定機構は、加熱機構を有すること特徴とする積層体の加工装置。
基板と、第１の層と、第２の層と、可撓性基板と、が当該順序で設けられた積層体の加工方法であって、
前記基板を固定し、
前記可撓性基板の一端部をクランプ治具で保持して、前記可撓性基板に張力をかけ、
前記積層体上の前記可撓性基板に加熱したローラを押圧して前記第１の層が可塑性を出現させる温度または前記第１の層の融点まで加熱し、
ローラを回転させながら前記基板と前記第１の層との間で剥離を連続して進行させることを特徴とする積層体の加工方法。