JP2017188626A - 表示装置の作製方法 - Google Patents

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山崎 舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
広樹 安達
Hiroki Adachi
広樹 安達
悟 井戸尻
Satoru Idojiri
悟 井戸尻
正勝 大野
Masakatsu Ono
正勝 大野
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Abstract

【課題】表示装置を低コストで作製する。または表示装置の量産性を向上させる。【解決手段】第1の基板を加熱して、第1の基板上に熱可塑性材料を有する第1の樹脂層を形成する工程と、第1の樹脂層上に、第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する工程と、第1の基板を熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程と、接着層を介して第1の樹脂層と、可撓性を有する第2の基板とを接着する工程とを有し、第1の樹脂層を形成する工程における第1の基板の加熱温度を、熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度とし、トランジスタの作製工程における最高温度を、熱可塑性材料の耐熱温度以下とする。【選択図】図1

Description

本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。又は本発明の一態様は、フレキシブルデバイスの作製方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記技術分野に限定されない。本明細書等で開示する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あげることができる。
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)、及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(Electro Luminescence)素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。また、そのほかにも、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)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。
また、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、有機EL素子などの表示素子を形成することによりフレキシブルな表示装置が実現できる。
特許文献1では、犠牲層を介して耐熱性樹脂層及び電子素子が設けられた支持基板にレーザ光を照射して、耐熱性樹脂層をガラス基板から剥離することで、フレキシブルな表示装置を作製する方法が開示されている。
特開2015−223823号公報
本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一とする。又は、低温で形成可能な表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は作製工程が簡略化された表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は、量産性の高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。又は低コスト化された表示装置の作製方法を提供することを課題の一とする。
なお、これらの課題の記載は、ほかの課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、これらの課題のすべてを解決する必要はないものとする。また、上記以外の課題は、明細書等の記載から抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第1の基板を加熱して、第1の基板上に熱可塑性材料を有する第1の樹脂層を形成する工程と、第1の樹脂層上に、第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する工程と、第1の基板を熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程と、接着層を介して第1の樹脂層と、可撓性を有する第2の基板とを接着する工程とを有し、第1の樹脂層を形成する工程における第1の基板の加熱温度は、熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度であり、トランジスタの作製工程における最高温度は、熱可塑性材料の耐熱温度以下であることを特徴とする表示装置の作製方法である。
本発明の一態様は、第1の基板を加熱して、第1の基板上に第1の熱可塑性材料を有する第1の樹脂層を形成する工程と、第1の樹脂層上に、第1の絶縁層を形成する工程と、第1の絶縁層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する工程と、トランジスタ上に、トランジスタに電気的に接続する表示素子を形成する工程と、第2の基板を加熱して、第2の基板上に第2の熱可塑性材料を有する第2の樹脂層を形成する工程と、第2の樹脂層上に、第2の絶縁層を形成する工程と、第2の絶縁層上に、カラーフィルタを有する層を形成する工程と、トランジスタ、表示素子及びカラーフィルタを有する層を挟んで第1の基板と第2の基板とを貼りあわせる工程と、第1の基板を第1の熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程と、第1の接着層を介して第1の樹脂層と、可撓性を有する第3の基板とを接着する工程と、第2の基板を第2の熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、第2の樹脂層と第2の基板とを分離する工程と、第2の接着層を介して第2の樹脂層と、可撓性を有する第3の基板とを接着する工程とを有し、第1の樹脂層を形成する工程における第1の基板の加熱温度は、第1の熱可塑性材料の耐熱温度よりも高く、トランジスタの作製工程における最高温度は、第1の熱可塑性材料の耐熱温度以下であり、第2の樹脂層を形成する工程における第2の基板の加熱温度は、第2の熱可塑性材料の耐熱温度よりも高く、カラーフィルタを有する層の作製工程における最高温度は、第2の熱可塑性材料の耐熱温度以下であることを特徴とする表示装置の作製方法である。
上記の本発明の一態様の表示装置の作製方法において、第2の樹脂層と第2の基板とを分離する工程において、第2の基板の全面を加熱してもよい。
また、上記の本発明の一態様の表示装置の作製方法において、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程において、第1の基板の全面を加熱してもよい。
上記の本発明の一態様の表示装置の作製方法において、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程において、第1の基板を220℃より高く400℃よりも低い温度に加熱することが好ましい。
また、上記の本発明の一態様の表示装置の作製方法において、第1の樹脂層と第1の基板とを分離する工程において、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、または加熱機構を有するローラのいずれか一以上を用いて第1の基板を加熱することが好ましい。
また、上記の本発明の一態様の表示装置の作製方法において、トランジスタの作製工程における最高温度は、350℃以下であることが好ましい。
本発明の一態様によって、信頼性の高い表示装置を提供することができる。又は、低温で形成可能な表示装置の作製方法を提供することができる。又は、作製工程が簡略化された表示装置の作製方法を提供することができる。又は、量産性の高い表示装置の作製方法を提供することができる。
表示装置の作製方法を説明する概念図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示装置に適用可能なトランジスタを示す図。 表示装置を説明する図。 表示装置を説明する図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示装置の作製方法を説明する図。 表示モジュールを説明する図。 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。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。よって、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、同一部分又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。
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
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(Insulated Gate Field Effect Transistor)や薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を含む。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の作製方法について説明する。
図1に、本実施の形態の表示装置の作製方法の概念図を示す。図1(A)は、トランジスタを含む素子形成層110と、表示素子を含む素子形成層120とが設けられた支持基板100と、カラーフィルタ(着色層)を含む素子形成層130が設けられた支持基板150とが、接着層122によって貼りあわされた状態を示す。
図1(A)において、支持基板100上に接して、熱可塑性材料を含む樹脂層102が形成されている。支持基板100上に熱可塑性材料を含む樹脂層102が設けられていることで、加熱によって樹脂層102を溶融または軟化させて支持基板100と樹脂層102とを分離することができる。支持基板100としては、樹脂層102の耐熱温度よりも高い耐熱性を有している材質を適用する。
なお、本明細書等において、樹脂層の耐熱温度とは、樹脂層に含まれる熱可塑性材料の物理的形状が保持できる上限の温度を指す。例えば、熱可塑性材料として結晶性の高分子材料を含む材料を適用する場合には、耐熱温度は熱可塑性材料の融点とすることができる。又は熱可塑性材料として非晶質の高分子材料を含む材料を適用する場合には、耐熱温度は熱可塑性材料のガラス転移点とすることができる。
樹脂層102と素子形成層110との間には、絶縁層104が形成されている。絶縁層104は、トランジスタの作製工程において、樹脂層102に損傷(ダメージ)が与えられることを抑制する機能を有する。または、樹脂層102からトランジスタへ不純物が侵入し、トランジスタの特性が変動することを抑制する機能を有する。
素子形成層110は、トランジスタを有する。素子形成層110に設けられたトランジスタとしては、酸化物半導体を有するトランジスタを好ましく適用することができる。酸化物半導体を有するトランジスタは、低温ポリシリコンと異なり、高温での熱処理は必要とせず、作製工程の最高温度を350℃以下、さらには300℃以下とすることが可能である。樹脂層102は、耐熱温度が少なくともトランジスタの作製工程の最高温度より高い温度である必要があるため、トランジスタの作製工程の最高温度が低温であると、樹脂層102に適用可能な熱可塑性材料の選択の幅を広げることが可能となる。また、樹脂層102に耐熱性の低い材料を適用することが可能となるため、樹脂層102を低コストで作製することが可能となる。また、耐熱性の低い材料を樹脂層102に適用することで、支持基板100との分離工程における熱処理を低温で行うことが可能となる。
素子形成層120は、表示素子を有する。素子形成層120に設けられた表示素子としては、例えば有機EL素子、無機EL素子、発光ダイオード等の発光素子、または液晶素子等を適用することができる。なお、素子形成層120に設けられた表示素子と、素子形成層110に設けられたトランジスタとは電気的に接続されている。
素子形成層110、素子形成層120及び素子形成層130は、接着層122によって封止されている。また、素子形成層130と、支持基板150との間には、支持基板150に接する樹脂層152と、樹脂層152と素子形成層130との間に位置する絶縁層154とが設けられている。支持基板150は、支持基板100と同様の材料を適用することができる。また、樹脂層152は、樹脂層102と同様に熱可塑性材料を含む。支持基板150上に熱可塑性材料を含む樹脂層152が設けられていることで、加熱によって樹脂層152を溶融させて支持基板150と、素子形成層130とを分離することができる。絶縁層154は、カラーフィルタの作製工程において、樹脂層152に損傷(ダメージ)が与えられることを抑制する機能を有する。または、樹脂層152から表示素子へ不純物が侵入し、表示素子が劣化することを抑制する機能を有する。
素子形成層110と、支持基板100とを分離(剥離)するために、支持基板100を樹脂層102の耐熱温度より高い温度に加熱して樹脂層102を溶融させる(図1(B))。図1(B)では、樹脂層102における分離面を明示的に矢印162で示している。本実施の形態で示す表示装置の作製工程において、樹脂層102を溶融させるための支持基板100の加熱は、支持基板100の全面に対して行うことができる。当該加熱には、例えば、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、及び加熱機構を有するローラ等の加熱装置を用いることができ、レーザ装置等の局所加熱装置を要しない。レーザ装置は、その導入にかかるコストのみでなく、保守や管理に係るコストが高額である。よって、レーザ装置を用いない本発明の一態様の作製方法は極めて低コストな作製方法であるといえる。また、レーザ装置は出力の安定性等に課題がある一方で、前述の加熱装置は樹脂層102を安定して均一に加熱することが可能である。よって、本実施の形態に係る表示装置の作製方法は、簡便、且つ高信頼性化された作製方法であり、量産に適した作製方法ということもできる。
なお、溶融した樹脂層102は、一部が支持基板100に残存することがある。図1(C)では、支持基板100上に、樹脂層102bが残存し、絶縁層104に接して樹脂層102より膜厚の小さい樹脂層102aが得られた場合を例示している。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られるものではない。
次いで、分離によって露出した樹脂層102aに、可撓性を有する基板180を接着する(図1(D))。基板180の接着には、接着層を設けてもよいし、加熱及び加圧によって樹脂層102aを熱圧着してもよい。なお、支持基板100を分離した後、さらに樹脂層102aを除去し、露出した絶縁層104と基板180とを接着層によって接着してもよい。
次いで、支持基板100の分離と同様に、支持基板150を樹脂層152の耐熱温度よりも高い温度に加熱して、樹脂層152を溶融または軟化させる(図1(E))。図1(E)では、樹脂層152における分離面を明示的に矢印164で示している。
なお、溶融した樹脂層152は、一部が支持基板150に残存することがある。図1(F)では、支持基板100上に、樹脂層152bが残存し、絶縁層154に接して膜厚の小さい樹脂層152aが得られた場合を例示している。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られるものではない。
次いで、分離によって露出した樹脂層152aに、可撓性を有する基板182を接着する(図1(G))。基板182の接着には、接着層を設けてもよいし、加熱及び加圧によって樹脂層152aを熱圧着してもよい。なお、支持基板150を分離した後、さらに樹脂層152aを除去し、露出した絶縁層154と基板182とを接着層によって接着してもよい。
以上によって、本発明の一態様に係る表示装置を作製することができる。なお、上記の作製工程では、支持基板100と素子形成層110とを分離後に、支持基板150と素子形成層130とを分離する場合を例に示したが、本実施の形態はこれに限られるものではない。例えば、支持基板150と素子形成層130とを分離後に、支持基板100と素子形成層110とを分離してもよい。又は、支持基板100と支持基板150とを同時に加熱してもよい。
本発明の一態様の表示装置の作製方法を用いることで、支持基板上に形成された素子形成層と支持基板とを分離する際に、レーザ装置などの装置を必要としない。よって、簡便な方法で、または低コストな方法で、表示装置を形成することが可能となる。
また、素子形成層に設けられるトランジスタとして、酸化物半導体を有するトランジスタを適用することで、結晶性を高める、膜質を改善する、あるいは膜質の安定性を図るためといった、低温ポリシリコンで必要とされる高い温度でのアニール処理を施す必要が無く、低温プロセスで極めて良好な電気特性を実現することのできるトランジスタとすることが可能である。よって、素子形成層と支持基板との分離に用いる熱可塑性材料として耐熱性の低い材料を適用することが可能となり、材料選択の幅を広げ、低コストな材料を選択することが可能となる。
以下では、より具体的な作製方法例及び構成例について、図面を参照して説明する。
図2乃至図5を用いて本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例として、表示素子に発光素子を用いた表示装置の作製方法について説明する。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られるものではなく、表示素子に例えば液晶素子を適用することも可能である。
なお、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulse Laser Deposition)法、原子層成膜(ALD:Atomic Layer Deposition)法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法や、熱CVD法でもよい。熱CVD法の例として、有機金属化学堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法を使ってもよい。
また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やKrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光(EUV:Extreme Ultra−violet)やX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
まず、支持基板100を加熱して、支持基板100上に熱可塑性材料を含む樹脂層102を形成する(図2(A))。支持基板100の加熱温度は、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度以上、好ましくは熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度とする。
支持基板100は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、且つ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。支持基板100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、有機樹脂、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102に用いる熱可塑性材料としては、液状の材料、ペースト状の材料、またはシート状の材料を用いることができる。シート状の材料は、自由な形状にカットして用いることができるため好適である。
例えば、溶媒を含む熱可塑性の材料を、スクリーン印刷法、スピンコート法、スプレーコート法、ホットメルト法等により、熱可塑性材料の耐熱温度以上、好ましくは熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱された支持基板100に塗布し、溶媒を除去することにより樹脂層102を形成してもよい。
または、溶媒を含まない熱可塑性の材料(例えば、シート状の熱可塑性材料)を支持基板100上に配置し、その上にフィルム、基板等の押圧用部材を配置し、押圧用部材上から加熱及び加圧を行い、支持基板100を熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度とすることにより、熱圧着によって支持基板100上に樹脂層102を形成してもよい。
樹脂層102に用いることのできる熱可塑性材料としては、後の工程で用いるガスや薬液等に対して化学的に安定な材料を用いることが好ましい。
熱可塑性材料としては、例えば結晶性の高分子材料又は非晶質の高分子材料を含む材料を用いることができる。例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂、ABS樹脂などを含む材料を用いることができる。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などを含む材料を用いてもよい。また、液晶ポリマーを含む材料を用いてもよい。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。
なお、樹脂層102が後に形成される表示素子の視認側に位置する場合、樹脂層102(または分離後の樹脂層102a)は少なくとも該表示素子の表示領域と重なる領域において透光性を有する必要がある。この場合において、樹脂層102に適用する熱可塑性材料としては透光性を有する材料を用いることが好ましい。又は、この場合において、分離後の樹脂層102aの膜厚を透光性を有する膜厚とすることが好ましい。ただし、樹脂層102が後に形成される表示素子の視認側に位置しない場合、あるいは、分離後の樹脂層102aを除去する場合には、樹脂層102は透光性を有していなくてもよい。
樹脂層102は、例えば10nm以上500μm以下、好ましくは50nm以上300μm以下、より好ましくは100nm以上100μm以下、さらに好ましくは100nm以上10μm以下の厚さとすることが好ましい。樹脂層102を薄膜化することで、後述する剥離の工程において、樹脂層102と支持基板100を分離するのに要する力を低減することができ、容易に剥離することができる。また、支持基板100または絶縁層104に接着された樹脂層102を、剥離後に除去する場合には樹脂層102を薄膜化することで、除去が容易となるため好ましい。一方で、樹脂層102を厚膜化した場合、作製された表示装置の押圧に対する強度を強めることができる。
次いで、樹脂層102上に絶縁層104を形成する(図2(B))。絶縁層104は、少なくとも樹脂層102の耐熱温度以下の温度、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満の温度で形成する。
絶縁層104は、支持基板100や樹脂層102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。そのためバリア性の高い材料を用いることが好ましい。また、後に形成するトランジスタの作製工程において、樹脂層102へのダメージを抑制するバリア層として機能することもできる。
絶縁層104として、具体的には、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材料を用いることができる。また、上述の2以上の絶縁膜を積層して用いてもよい。特に、支持基板100側から窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜を用いることが好ましい。
絶縁層104に用いる無機絶縁膜は、成膜時の基板温度を室温以上樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは室温以上300度以下、より好ましくは80度以上250度以下、より好ましくは100度以上220度以下で成膜する。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
また、支持基板100の表面に凹凸がある場合、絶縁層104は当該凹凸を被覆することが好ましい。また、絶縁層104が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104として、有機絶縁材料と無機絶縁材料を積層して用いることが好ましい。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。当該有機絶縁材料は、耐熱性が樹脂層102よりも高い材料を用いることが好ましい。
また、絶縁層104に用いる有機絶縁膜は、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
次いで、図2(C)に示すように、絶縁層104上にトランジスタ40を形成する。ここでは、トランジスタ40の一例として、第1のゲート電極として機能する導電層41と、第2のゲート電極として機能する導電層21とを有するデュアルゲート構造のトランジスタを作製する場合の例を示す。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることができ、オン電流を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらには、回路の占有面積を縮小することができる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化又は高精細化し配線数が増大しても、各配線における信号遅延を低減することができ、表示の輝度のばらつきを低減することができる。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られるものではない。
絶縁層104上に導電層41を形成する。導電層41は、絶縁層104上に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。導電膜の成膜温度は室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
次いで、ゲート絶縁層として機能する絶縁層32を形成する。絶縁層32は、絶縁層104に用いることのできる無機絶縁膜を援用することができる。絶縁層32の成膜温度は、室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。なお、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁層とすることができる。
次いで、酸化物半導体層42を形成する。トランジスタ40の半導体層として、酸化物半導体層を用いると、低温ポリシリコンの作製工程で必要とされる高温(例えば500℃程度)での水素だし工程や、結晶化のためのレーザ工程を必要としない。従って、樹脂層102に適用される熱可塑性材料として、耐熱温度が例えば350℃程度の耐熱性の低い材料を選択することも可能となる。これによって、樹脂層102に適用可能な熱可塑性材料の選択の幅を広げ、耐熱性の低い低コストな材料を用いることが可能となる。また、酸化物半導体のバンドギャップは代表的には2.5eV以上であり、シリコンの1.1eVよりも広い。このようにバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい材料をトランジスタのチャネルに適用することで、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ため、好適である。
本実施の形態では、酸化物半導体層42として、例えばスパッタリング法によってInとGaとZnとを有する酸化物半導体層を形成する。
酸化物半導体層42の結晶性については特に限定されない。例えば、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界が観察されない酸化物半導体層を用いることができる。このような酸化物半導体は、結晶粒界を有さないために表示装置を湾曲させたときの応力によって酸化物半導体層にクラックが生じてしまうことが抑制される。したがって、可撓性を有し、湾曲させて用いる表示装置などに、このような酸化物半導体を好適に用いることができる。一方で、トランジスタ特性において、高い電界効果移動度が必要な場合には、酸化物半導体層の結晶性を低下させる、または結晶性を有さない酸化物半導体層としてもよい。
酸化物半導体層42は、酸化物半導体膜を成膜後、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により形成することができる。
なお、酸化物半導体層42は、単層構造又は積層構造とすることができる。酸化物半導体層42を積層構造とする場合には、同一の酸化物半導体材料を有し、組成の異なる層を積層させてもよいし、異なる酸化物半導体材料を有する層を積層させてもよい。また、積層構造の酸化物半導体層の各々の層の結晶性を同一のものとしてもよいし、異なるものとしてもよい。例えば、結晶性の低い又は結晶性を有さない酸化物半導体層上に、結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し概略垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界が観察されない酸化物半導体層を積層してもよい。
酸化物半導体膜の成膜は、成膜時の基板温度を室温以上樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは室温以上樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは室温以上300度以下、より好ましくは70度以上220度以下、より好ましくは70度以上150度以下とする。なお、成膜時の基板の温度を高めることにより、配向性を有する結晶部をより多く形成することができる。
また、酸化物半導体膜としては、不活性ガス(代表的にはArガス)及び酸素ガスのいずれか一方又は双方を用いて形成することができる。酸化物半導体膜の成膜時に酸素ガスを用いる場合、成膜時の酸素の流量比(酸素分圧)を、1%以上33%未満、好ましくは5%以上30%以下、より好ましくは5%以上20%以下、さらに好ましくは5%以上15%以下、代表的には10%とすることが好ましい。酸素流量を低減することにより、配向性を有さない結晶部をより多く膜中に含ませることができる。
酸化物半導体膜の成膜時の基板温度と、成膜時の酸素流量を上述の範囲とすることで、配向性を有する結晶部と、配向性を有さない結晶部とが混在した酸化物半導体膜を得ることができる。また、基板温度と酸素流量を上述の範囲内で最適化することにより、配向性を有する結晶部と配向性を有さない結晶部の存在割合を制御することが可能となる。
酸化物半導体膜の成膜に用いることの可能な酸化物ターゲットとしては、In−Ga−Zn系酸化物に限られず、例えば、In−M−Zn系酸化物(Mは、Al、Ga、Y、またはSn)を適用することができる。
なお、ここではスパッタリング法により形成する方法について説明したが、これに限定されない。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(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)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(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法が挙げられる。
続いて、導電層43a及び導電層43bを形成する。導電層43a及び導電層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。
導電膜は、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
なお、導電層43a及び導電層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42の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。酸化物半導体層42として配向性を有する結晶部を含む酸化物半導体層を用いると、この薄膜化を抑制できるため好ましい。
次いで、導電層43a及び導電層43b上に絶縁層33を形成する。絶縁層33は、第2のゲート絶縁層として機能する。絶縁層33は、絶縁層104及び絶縁層32と同様の方法により形成することができる。
絶縁層33は、成膜時の基板温度を室温以上樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは室温以上300度以下、より好ましくは80度以上250度以下、より好ましくは100度以上220度以下で成膜する。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
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。また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して形成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。このような酸素を放出する酸化絶縁膜と、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42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42中の酸素欠損、及び酸化物半導体層42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。
次いで、絶縁層33上に第2のゲート電極として機能する導電層21を形成する。導電層21は、絶縁層33上に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。導電膜の成膜温度は室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
導電層21には、導電性を有する材料を適宜適用することが可能である。なお、導電層21上に、例えば窒化シリコン膜等の窒化物絶縁膜(図示せず)を形成した場合、導電層21として、In−Ga−Zn酸化物に代表される酸化物半導体を用いることもできる。当該酸化物半導体は、導電層21上に設けられた窒化物絶縁膜から窒素または水素が供給されることで、キャリア密度が高くなる。別言すると、酸化物半導体は、酸化物導電体(OC:Oxide Conductor)として機能するため、このような酸化物半導体を、ゲート電極として用いることができる。
例えば、導電層21としては、酸化物導電体(OC)の単層構造、金属膜の単層構造、または酸化物導電体(OC)と、金属膜との積層構造等が挙げられる。
なお、導電層21として、遮光性を有する金属膜の単層構造、または酸化物導電体(OC)と遮光性を有する金属膜との積層構造を用いる場合、導電層21の下方に形成されるチャネル領域を遮光することができるため、好適である。また、導電層21として、酸化物半導体または酸化物導電体(OC)と、遮光性を有する金属膜との積層構造を用いる場合、酸化物半導体または酸化物導電体(OC)上に、金属膜(例えば、チタン膜、タングステン膜など)を形成することで、金属膜中の構成元素が酸化物半導体または酸化物導電体(OC)側に拡散し低抵抗化する、金属膜の成膜時のダメージ(例えば、スパッタリングダメージなど)により低抵抗化する、あるいは金属膜中に酸化物半導体または酸化物導電体(OC)中の酸素が拡散することで、酸素欠損が形成され低抵抗化する。
以上のようにして、トランジスタ40を作製できる。トランジスタ40において、導電層41、導電層21の一部はゲートとして機能し、絶縁層32、絶縁層33の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層43a及び導電層43bは、それぞれソース又はドレインのいずれか一方として機能する。
続いて、絶縁層33上に絶縁層34を形成する(図2(D))。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層であることが好ましい。絶縁層34は、絶縁層31に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用することができる。
絶縁層34に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
また絶縁層34に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度を室温以上樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは室温以上300度以下、より好ましくは80度以上250度以下、より好ましくは100度以上220度以下で成膜する。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
なお、絶縁層34を成膜した段階で、支持基板100と樹脂層102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、及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。
なお、絶縁層104上に形成されたトランジスタ40を含む積層構造が、図1におけるトランジスタ含む素子形成層110に相当する。ただし、素子形成層110の構成要素として絶縁層34を含めてもよい。
次いで、絶縁層34及び絶縁層33に、導電層43bに達する開口を形成した後、導電層61を形成する(図3(A))。導電層61は、その一部が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。導電膜は、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
続いて、図3(A)に示すように、導電層61の端部を覆う絶縁層35を形成する。絶縁層35は、絶縁層104に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層35に有機絶縁膜を用いる場合、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
また絶縁層35に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度を室温以上樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは室温以上樹脂層102の耐熱温度未満、好ましくは室温以上300度以下、より好ましくは80度以上250度以下、より好ましくは100度以上220度以下で成膜する。温度が高いほど緻密でバリア性の高い絶縁膜とすることができる。
続いて、図3(B)に示すように、EL層62及び導電層63を形成する。
EL層62としては、有機EL層又は無機EL層を適用することができる。または、発光ダイオード(LED)を適用してもよい。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及び導電層63は、形成時の温度を室温以上であり、且つ樹脂層102の耐熱温度以下、好ましくは300度以下、より好ましくは250度以下、より好ましくは220度以下とする。
以上のようにして、表示素子として発光素子60を形成することができる。発光素子60は、一部が画素電極として機能する導電層61、EL層62、及び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。
なお、絶縁層34上に形成された発光素子60を含む積層構造が、図1における表示素子を含む素子形成層120に相当する。
次いで、図3(C)に示すように、発光素子60上に、素子形成層130が設けられた支持基板150を接着層122により貼りあわせる。これにより、発光素子60を接着層122と支持基板150で封止することができる。
本実施の形態において、支持基板150上に設けられた素子形成層130を、支持基板100に貼りあわせることで、可撓性基板上に設けられた素子形成層を貼りあわせる場合と比較して、貼りあわせのアライメント制御が容易となる。また、素子形成層110、素子形成層120及び素子形成層130を、支持基板100及び支持基板150とで封止された構造とすることで、搬送性、ハンドリング性を向上させることができる。
支持基板100と支持基板150との貼りあわせに用いる接着層122としては、硬化型の材料を用いることが好ましい。これにより、後の分離工程において接着層122が熱により軟化、または溶解してしまい、封止が破れてしまうことを防ぐことができる。
より具体的には、接着層122として紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤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)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が素子に侵入することを抑制でき、表示装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
支持基板150上には、支持基板150に接する樹脂層152と、樹脂層152に接する絶縁層154と、絶縁層154上の素子形成層130とが設けられている。支持基板150としては、支持基板100と同様の材料を用いることができる。
樹脂層152としては、樹脂層102と同様の材料及び同様の作製工程を適用することができる。樹脂層152に含まれる熱可塑性材料は、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料と同一の材料であってもよいし、異なる材料を適用してもよい。ただし、樹脂層152に含まれる熱可塑性材料には、その耐熱温度が素子形成層130の作製工程における最高温度よりも高い材料を選択する。
なお、支持基板100と樹脂層102とを分離した後に、支持基板150と樹脂層152とを分離する場合には、樹脂層152として、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料より高い耐熱温度を有する熱可塑性材料を適用することが好ましい。このような材料を適用することで、支持基板100と樹脂層102との分離工程において、支持基板100を樹脂層102の耐熱温度より高く、樹脂層152の耐熱温度以下の温度に加熱することで、樹脂層152が溶融することを防ぐことができ、分離工程におけるハンドリング性を向上させることができる。または、支持基板150と樹脂層152とを分離した後に、支持基板100と樹脂層102とを分離する場合には、樹脂層152として、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料より低い耐熱温度を有する熱可塑性材料を適用することが好ましい。または、支持基板100と、支持基板150とを同時に加熱して、それぞれ樹脂層102と樹脂層152を分離する場合には、樹脂層152として、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料と同程度の耐熱温度を有する熱可塑性材料を適用することが好ましい。
なお、樹脂層152が表示素子の視認側に位置する場合、樹脂層152(または分離後の樹脂層152a)は少なくとも該表示素子の表示領域と重なる領域において透光性を有する必要がある。この場合において、樹脂層152に適用する熱可塑性材料としては透光性を有する材料を用いることが好ましい。又は、この場合において、分離後の樹脂層152aの膜厚を透光性を有する膜厚とすることが好ましい。ただし、樹脂層152が後に形成される表示素子の視認側に位置しない場合、あるいは、分離後の樹脂層152aを除去する場合には、樹脂層152は透光性を有していなくてもよい。
絶縁層154としては、絶縁層104と同様の材料を適用することができる。なお、絶縁層104及び絶縁層154として防湿性の高い膜を用いて、一対の防湿性の高い絶縁層の間に発光素子60及びトランジスタ40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、及び、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・day)]以下、好ましくは1×10−6[g/(m・day)]以下、より好ましくは1×10−7[g/(m・day)]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/(m・day)]以下とする。
素子形成層130は、着色層425及び遮光層426を有する。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、又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、又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60からの光を遮光し、隣接する発光素子60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、駆動回路部などの表示部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。
次いで、図4(A)に示すように、支持基板100を樹脂層102に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い温度に加熱して、樹脂層102を溶解させることで、支持基板100と樹脂層102とを分離する。
なお、図4(A)では、樹脂層102の層内で分離が生じ、絶縁層104に接する樹脂層102aと、支持基板100の表面に残存する樹脂層102bとに分かれる場合を例に図示している。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られず、例えば、支持基板100と樹脂層102の界面で分離が生じてもよいし、樹脂層102と絶縁層104との界面で分離が生じてもよい。
支持基板100の加熱には、例えばオーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、または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ることができる。また、支持基板100の加熱温度は、例えば220℃よりも高く400℃よりも低い温度、好ましくは240℃以上350℃以下、より好ましくは250℃以上350℃以下とすることができる。
上述したように、樹脂層102として熱可塑性材料を有する樹脂層を適用することで、熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に支持基板100を加熱して、樹脂層102と支持基板100とを分離することが可能となる。ここで、支持基板100の加熱は支持基板100の全面に対して行うことが可能であり、レーザ装置等の局所加熱装置を要しない。レーザ装置は管理コストが高額であり、且つ出力の安定性等に課題があるため、レーザ装置を用いない本実施の形態に係る表示装置の作製方法は、低コスト化、簡便化、且つ高信頼性化された作製方法であり、量産に適した作製方法である。
また、トランジスタ40として酸化物半導体を有するトランジスタを適用することで、樹脂層102に含まれる熱可塑性材料の材料選択の幅が広がり、且つ、分離時の加熱温度を低温とすることが可能である。分離時の支持基板100の加熱温度を低温(例えば400℃よりも低い温度)とすることで、加熱機構の昇温時間を短縮し、表示装置の作製工程におけるスループットを向上させることができる。
なお、分離後の支持基板100は、再利用することが可能である。支持基板100上に残存した樹脂層102bは、熱可塑性材料を溶解させる液体などを吹き付けて当該熱可塑性材料を洗い流すことや、吹き付けた後に液体ごと拭き取ることなどにより除去してもよい。または、樹脂層102bが残存した支持基板100を当該液体中に浸漬させて熱可塑性材料を除去してもよい。または、酸素を含む雰囲気下でのプラズマ処理、オゾンを含む雰囲気下での紫外線照射などにより、残存した樹脂層102bを除去してもよい。または、樹脂層102bと支持基板100との密着性が低い場合には、冷えて固化した樹脂層102bを引き剥がすことにより除去することができる。また、熱可塑性材料が分解する温度以上に支持基板100を保持することにより、これを除去してもよい。
次いで、支持基板100が分離され、露出した樹脂層102aに、接着層124を用いて可撓性を有する基板180を接着する(図4(B))。
接着層124は、接着層122、または樹脂層102と同様の材料を用いることができる。なお、図4(B)では基板180の接着に、接着層124を設ける場合を例に図示したが、本実施の形態はこれに限られず、例えば加熱及び加圧によって樹脂層102aと基板180とを熱圧着させてもよい。
基板180は、その耐熱温度が少なくとも樹脂層152に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い材料を用いることができる。これにより、後の樹脂層152と支持基板150との分離工程において、封止が破れることを抑制することができる。例えば、耐熱温度が250℃以上1000℃以下、好ましくは280℃以上800℃以下、より好ましくは、300℃以上500℃以下である材料を用いることができる。なお、樹脂層152と支持基板150の分離後に、樹脂層102と支持基板100とを分離する場合であって、樹脂層102aと基板180とを接着層によって接着する場合には、基板180には少なくとも可撓性を有する基板を用いればよく、耐熱温度はこの限りではない。
なお、樹脂層102aを除去した後、露出した絶縁層104と基板180とを接着層124によって接着してもよい。樹脂層102aを除去する場合には、支持基板100に残存した樹脂層102bの除去と同様の方法を適用することができる。
次いで、図5(A)に示すように、支持基板150を樹脂層152に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い温度に加熱して、樹脂層152を溶解させることで、支持基板150と樹脂層152とを分離する。
なお、図5(A)では、樹脂層152の層内で分離が生じ、絶縁層154に接する樹脂層152aと、支持基板150の表面に残存する樹脂層152bとに分かれる場合を例に図示している。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られない。
支持基板150の加熱には、支持基板100と同様の加熱装置を適用することができる。また、支持基板150の加熱温度は、例えば220℃よりも高く400℃よりも低い温度、好ましくは240℃以上350℃以下、より好ましくは250℃以上350℃以下とすることができる。
樹脂層102と同様に、樹脂層152として熱可塑性材料を有する樹脂層を適用することで、支持基板150への加熱によって、樹脂層152と支持基板150とを分離することが可能となる。また、支持基板150の加熱は支持基板150の全面に対して行うことが可能である。よって、表示装置の作製工程における信頼性、量産性を向上させることができる。
なお、分離後の支持基板150も、再利用することが可能である。支持基板150上に残存した樹脂層152bは、上述の方法を適用して除去してもよい。
次いで、支持基板150が分離され、露出した樹脂層152aに、接着層126を用いて可撓性を有する基板182を接着する(図5(B))。
接着層126は、接着層122、樹脂層102、接着層124と同様の材料を用いることができる。なお、図5(B)では基板182の接着に、接着層126を設ける場合を例に図示したが、本実施の形態はこれに限られず、例えば加熱及び加圧によって樹脂層152aと基板182とを熱圧着してもよい。
基板182としては、少なくとも発光素子60からの発光を取り出す領域において透光性を有し、且つ可撓性を有する基板を用いればよい。ただし、樹脂層152aと基板182との接着を熱圧着によって行う場合には、基板182として少なくとも樹脂層152に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度よりも高い耐熱性を有する材料を用いることができる。例えば、耐熱温度が250℃以上1000℃以下、好ましくは280℃以上800℃以下、より好ましくは、300℃以上500℃以下である材料を用いることができる。また、樹脂層152と支持基板150の分離後に、樹脂層102と支持基板100とを分離する場合には、基板182に樹脂層102の耐熱温度よりも高い耐熱性を有する材料を用いることで、樹脂層102と支持基板100との分離工程において封止が破れることを抑制することができるため、好ましい。
なお、樹脂層152aを除去した後、露出した絶縁層154と基板182とを接着層126によって接着してもよい。樹脂層152aを除去する場合には、支持基板100に残存した樹脂層102bの除去と同様の方法を適用することができる。
以上の工程によって、本発明の一態様の表示装置を作製することができる。本発明の一態様の表示装置の作製工程は、支持基板上に設けられた樹脂層に含まれる熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度で支持基板を加熱することによって、支持基板と樹脂層を分離することが可能である。支持基板の加熱には、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、及び加熱機構を有するローラ等の加熱装置を用いることができ、分離工程にレーザ装置等の局所加熱装置を要しない。従って、低コストで、且つ信頼性高く表示装置を作製することが可能である。
また、表示装置に含まれるトランジスタとして、酸化物半導体層を有するトランジスタを適用することで、樹脂層に用いる熱可塑性材料の材料選択の幅を広げることができ、耐熱性の低い低コストな材料を選択することも可能となる。よって、本発明の一態様の表示装置の作製方法を用いることで、量産性に優れた表示装置を低コストで作製することが可能となる。
なお、本実施の形態は、ほか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、本発明の一態様の表示装置に適用可能なトランジスタの他の構成例について図6を用いて説明する。図6では、接着層124、樹脂層102a、絶縁層104を介して基板180上に、実施の形態1で説明したトランジスタ40に変えて、トランジスタ70、トランジスタ80、またはトランジスタ90が設けられた構成を示している。なお、図6に示すトランジスタにおいて、実施の形態1と同様の機能を有する要素の材料、形成方法については、実施の形態1の説明を参酌することができる。
図6(A)に示すトランジスタ70は、ボトムゲート構造のトランジスタである。トランジスタ70はゲート電極として機能する導電層41と、導電層41上の絶縁層32と、絶縁層32上の酸化物半導体層42と、酸化物半導体層42と電気的に接続する導電層43a及び導電層43bとを有する。また、トランジスタ70上には、絶縁層33及び絶縁層34が形成されている。
なお、トランジスタ70は、導電層41よりも酸化物半導体層42の幅が大きい場合の例を示している。このような構成により、導電層41と導電層43aまたは導電層43bの間に酸化物半導体層42が配置されるため、導電層41と導電層43aまたは導電層41と導電層43bとの間の寄生容量を小さくすることができる。
トランジスタ70は、チャネルエッチ型のトランジスタであり、トランジスタの占有面積を縮小することが比較的容易であるため、高精細な表示装置に好適に用いることができる。
なお、トランジスタ70は、実施の形態1で示したトランジスタ40において、第2のゲート電極として機能する導電層21を削除した構成に相当する。このような構成とすることで、導電層21を作製するためのマスクを削減することができるため、表示装置をより低コストで作製することが可能となる。一方で、トランジスタ40のように酸化物半導体層42を挟むように導電層41と導電層21とを有する構成として、導電層41と導電層24に同じ電位を与えることで、トランジスタのオン電流を高めることができる。また導電層21及び導電層41の一方にしきい値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタのしきい値電圧を制御することができる。
図6(B)に示すトランジスタ80は、トップゲート型のトランジスタである。トランジスタ80は、酸化物半導体層42と、酸化物半導体層42上の絶縁層36と、絶縁層36上の導電層44と、導電層44上の絶縁層37及び絶縁層38と、絶縁層37及び絶縁層38に設けられた開口を介して酸化物半導体層42と電気的に接続する導電層43a及び導電層43bを有する。
トランジスタ80において、絶縁層36は一部がゲート絶縁層として機能する。絶縁層36は、絶縁層32と同様の構成を適用することができる。また、導電層44は、ゲート電極として機能する。導電層44は、導電層41又は導電層21と同様の構成を適用することができる。
導電層44上に形成された絶縁層37は、窒素又は水素を有する絶縁層とすることが好ましい。または、絶縁層37はフッ素を有していてもよい。絶縁層37として窒素又は水素を有する膜を適用し、導電層44としてIn−Ga−Zn酸化物に代表される酸化物半導体を適用することで、絶縁層37から導電層44へ窒素又は水素が供給され、導電層44を酸化物導電体とすることが可能となる。窒素又は水素を有する絶縁層として具体的には、例えば、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化フッ化シリコン層、フッ化窒化シリコン層等の窒化物絶縁層があげられる。
絶縁層37上に形成された絶縁層38としては、酸化物絶縁層を用いることができる。又は、絶縁層38として、酸化物絶縁層と窒化物絶縁層との積層を用いることができる。絶縁層38として具体的には、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウム、またはガリウム亜鉛酸化物などを単層でまたは積層させて適用することができる。なお、絶縁層37として、外部からの水素、水等の不純物へのバリア性を有する膜を適用することが好ましい。このようなバリア性を有する膜としては例えば、酸化アルミニウムを好ましく用いることができる。
図6(B)に示すトランジスタ80の構成では、導電層44と導電層43aまたは導電層44と導電層43bとの物理的な距離を離すことが容易なため、これらの間の寄生容量を低減することが可能である。
図6(C)に示すトランジスタ90は、酸化物半導体層42の下層に設けられた導電層41及び絶縁層32を有する点でトランジスタ80と相違している。導電層41は、ゲート電極として機能する領域を有する。また、絶縁層32はゲート絶縁層として機能する領域を有する。トランジスタ90は、酸化物半導体層42を挟んで第1のゲート電極と第2のゲート電極を有する。このような構成とすることで、オン電流を高めることや、しきい値電圧を制御することなどが可能である。
また、トランジスタ90は、酸化物半導体層42上に設けられた絶縁層36aが、導電層44をマスクとしてパターニングされ、絶縁層37が酸化物半導体層42と接する領域を有する点においても、トランジスタ80と相違している。絶縁層37は、水素又は窒素を含む絶縁層である。絶縁層37から水素又は窒素が供給されることで、酸化物半導体層42において絶縁層37と接する領域のキャリア密度を高めることができ、当該領域をソース領域またはドレイン領域として機能させることが可能となる。
以上、本実施の形態で示すトランジスタの構成は、それぞれを組み合わせることも可能である。例えば、図6(B)に示すトランジスタ80において絶縁層36をパターニングしてトランジスタ90に示す絶縁層36aの構成としてもよい。
本実施の形態は、ほか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3)
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置について図面を用いて説明する。本実施の形態では、表示装置の一例としてフレキシブルデバイスについて説明する。
本発明の一態様の表示装置が有する表示素子に限定は無い。液晶素子、MEMS(Micro Electro Mechanical System)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、様々な素子を、表示素子として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、又は曲率半径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。
<構成例1>
図7は、本発明の一態様の表示装置400Aの斜視概略図である。表示装置400Aは、基板180と基板182とが貼り合わされた構成を有する。図7では、基板182を破線で示している。
表示装置400Aは、表示部481及び駆動回路部482を有する。表示装置400Aには、FPC(Flexible Printed Circuit)473及び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、及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、及び青に限られない。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、走査線駆動回路及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、走査線駆動回路及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(Chip On Glass)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、及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及び駆動回路部482には外部から信号及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(Chip On Film)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、及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及び駆動回路部482には、配線407から、信号及び電力が供給される。当該信号及び電力は、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8(A)は、表示装置400Aの表示部481、駆動回路部482、及び配線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、接着層124、樹脂層102a、絶縁層104、トランジスタ40、トランジスタ50、配線407、絶縁層32、絶縁層33、絶縁層34、絶縁層35、発光素子60、導電層455、接着層122、着色層425、遮光層426、絶縁層154、樹脂層152a、接着層126及び基板182を有する。
駆動回路部482はトランジスタ50を有する。表示部481は、トランジスタ40を有する。
各トランジスタは、第1のゲート、絶縁層32、酸化物半導体層、ソース、及びドレイン、絶縁層33、第2のゲートを有する。第1のゲートと酸化物半導体層は、絶縁層32を介して重なる。絶縁層32の一部は、ゲート絶縁層としての機能を有する。なお、図示していないが、第1のゲート電極層と同層の導電層と絶縁層32の他の一部と、ソース又はドレインとして機能する導電層と同層の導電層とで、容量素子を形成してもよい。第2のゲートと酸化物半導体層は、絶縁層33を介して重なる。絶縁層33の一部は、ゲート絶縁層としての機能を有する。
図8(A)では、第1のゲートと第2のゲートを有するデュアルゲート構造のトランジスタを示す。ただし、表示装置に適用可能なトランジスタはこれに限られず、例えば、実施の形態2で示したトランジスタの構成を適用してもよい。また、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及び表示部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。
絶縁層34は、トランジスタ等を覆って設けられる。トランジスタを覆う絶縁層の層数は特に限定されない。絶縁層34は、平坦化層としての機能を有する。また、絶縁層34を平坦化層としての機能を有する層と、水又は水素などの不純物の拡散を防止する機能を有する層の積層構造としてもよい。水または水素などの不純物の拡散を防止する機能を有する層を設けることで、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。水または水素などの不純物の拡散を防止する機能を有する層としては、例えば、酸化アルミニウム膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などがある。
図8(A)では、絶縁層34が表示装置の一面全体にわたって設けられている。図8(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。
または、表示装置の端部において、絶縁層34を除去する構成としてもよい。絶縁層34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34を通って発光素子60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60が劣化すると、表示装置の劣化につながる。表示装置の端部において、絶縁層34を除去する構成とすることで、表示装置の端部において絶縁層34が露出しないため、発光素子60に不純物が侵入することを抑制できる。
発光素子60は、一部が画素電極として機能する導電層61、EL層62、及び一部が共通電極として機能する導電層63を有する。発光素子60は、光学調整層を有していてもよい。発光素子60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。
トップエミッション構造の発光素子60を有する表示装置の場合、トランジスタ、容量素子、及び配線等を、発光素子60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。
導電層61は、トランジスタ40のソース又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。導電層61は、画素電極として機能し、発光素子60ごとに設けられている。隣り合う2つの画素電極は、絶縁層35によって電気的に絶縁されている。また、導電層63は、共通電極として機能し、複数の発光素子60にわたって設けられている。導電層63には、定電位が供給される。
なお、図示しないが、着色層425及び遮光層426を覆うオーバーコートを有していてもよい。オーバーコートは、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、又は、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。
接続部406は、配線407及び導電層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及びドレインと同一の材料、及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:Anisotropic Conductive Film)及び異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
<構成例2>
図8(B)に、表示装置400Bの断面図を示す。表示装置400Bは、カラーフィルタ方式が適用されたボトムエミッション構造の表示装置である。なお、表示装置400Bの斜視図は、図7に示す表示装置400Aと同様である。
図8(B)に示す表示装置400Bは、基板180、接着層124、樹脂層102a、絶縁層104、トランジスタ40、トランジスタ50、配線407、絶縁層32、絶縁層33、絶縁層34、絶縁層35、発光素子60、絶縁層154、着色層425、接着層122、樹脂層152a、接着層126及び基板182を有する。
駆動回路部482はトランジスタ50を有する。表示部481は、トランジスタ40を有する。
図8(B)では、第1のゲートと第2のゲートを有するデュアルゲート構造のトランジスタを示す。ただし、表示装置に適用可能なトランジスタはこれに限られず、例えば、実施の形態2で示したトランジスタの構成を適用してもよい。また、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及び表示部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。
発光素子60は、着色層425側に光を射出する。発光素子60は、絶縁層34を介して着色層425と重なる。着色層425は、発光素子60と基板180の間に配置される。図8(B)では、着色層425を絶縁層33上に配置する例を示す。
本発明の一態様の表示装置の作製方法を、図8(B)に示すボトムエミッション構造の表示装置に適用する場合、図3(C)に示す支持基板100と支持基板150との貼りあわせ工程において、支持基板150側には、樹脂層152と絶縁層154のみが形成されており、素子形成層130が形成されている場合と比較して貼りあわせのアライメントマージンを拡大することができる。なお、ボトムエミッション構造の表示装置とする場合には樹脂層152に含まれる熱可塑性材料としては、絶縁層154の成膜温度より高い耐熱温度を有する材料を選択することが可能となる。
なお、ボトムエミッション構造の表示装置とする場合には、基板180として少なくとも発光素子60からの発光を取り出す領域において透光性を有する基板を適用する。また、基板182は必ずしも透光性を有していなくてもよいため、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などの材料に加えて、可撓性を有する金属基板等を用いることもできる。
本実施の形態で示す表示装置は、先の実施の形態で示す作製方法を適用して作製された表示装置である。よって、本実施の形態で示す表示装置は、信頼性の高い表示装置である。または、本実施の形態で示す表示装置は、低コストで作製可能な表示装置である。
以上、本実施の形態は、ほかの実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の作製工程における、支持基板と素子形成層の分離工程の具体例について図9及び図10を参照して説明する。
図9(A)には、支持基板100、樹脂層102、絶縁層104、素子形成層110、素子形成層120、素子形成層130、絶縁層154、樹脂層152及び支持基板150の積層体を、加熱機構を有するステージ55に配置した例を示している。
このように支持基板100を、加熱機構を有するステージ55に固定した状態で、支持基板100を加熱する。ステージ55は、支持基板100を固定できればどのような構成でもよい。例えば真空吸着、静電吸着などが可能な吸着機構を有していてもよいし、支持基板100を物理的に留める機構を有していてもよい。なお、支持基板100を加熱するための加熱装置はステージ55に備えられていてもよいし、ステージ55とは別途設けられていてもよい。
分離は、例えば支持基板100を加熱しながら、支持基板150を垂直方向に引っ張る力をかけることにより行うことができる。例えば支持基板150の上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、引き剥がすことができる。
図9(B)は、吸着機構を有する部材51を、支持基板150の端部の上面に吸着させ、これを上方に引っ張ることにより、支持基板100と樹脂層102とを分離する例を示している。
また、図9(C)には、表面に粘着性を有するドラム状の部材52を支持基板150の上面に押し当て、これを回転させることにより支持基板100と樹脂層102とを分離する例を示している。
なお、図9(B)、(C)では、支持基板100に接して、樹脂層102の一部が残存している例を示している。例えば、支持基板100と樹脂層102を分離する際に、樹脂層102の粘度が十分に低い状態で分離することで、このように樹脂層102が上下に分断され、支持基板100及び絶縁層104の両方に樹脂層102が残存する場合がある。
なお、樹脂層102の粘度が比較的高い場合には、支持基板100と樹脂層102の界面、または樹脂層102と絶縁層104の界面のうち、いずれか密着性の低い方で剥離が生じる場合がある。すなわち、樹脂層102を上下に分断するのに必要な力よりも、樹脂層102と支持基板100または絶縁層104の界面の密着力が小さい場合、当該界面で剥離が生じる場合がある。このとき、支持基板100または絶縁層104のいずれか一方に樹脂層102が残存し、他方には樹脂層102が残らない場合もある。
また、加熱された樹脂層102が十分に低い粘度である場合には、支持基板100と絶縁層104を相対的にスライドさせることにより、これらを分離することもできる。
図10(A)には、吸着機構を有する部材53を支持基板150の上面に吸着させ、これを横方向に引っ張ることにより、支持基板100と樹脂層102とを分離する例を示している。このとき、部材53が吸着可能な面積を大きくすることが好ましい。図10(A)では、部材53が複数の吸着機構を有する例を示している。
また、図10(B)には、支持基板100及び支持基板150を挟むことのできる部材54を用い、これを横方向に引っ張ることにより、支持基板100と樹脂層102を分離する例を示している。この時、部材54を斜め上方向、または上方向に引っ張ることで支持基板100と樹脂層102を分離してもよい。
以上示した方法によって、支持基板100と樹脂層102とを分離することが可能となる。ただし、本発明の実施の形態はこれに限られず、支持基板100を樹脂層102に含まれる熱可塑性樹脂の耐熱温度以上に加熱して樹脂層102と支持基板100とを分離することが可能であれば、ほかの方法を用いてもよい。
なお、本実施の形態では、支持基板100と樹脂層102とを分離する工程について説明したが、本実施の形態の説明は、支持基板150と樹脂層152とを分離する工程においても援用することができる。
本実施の形態は、ほか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5)
本実施の形態では、本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュール及び電子機器について、図11及び図12を用いて説明する。
図11に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002との間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続された表示パネル8006、フレーム8009、プリント基板8010、及びバッテリ8011を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置は、例えば、表示パネル8006に用いることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8004及び表示パネル8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル8004としては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル8006に重畳して用いることができる。また、タッチパネル8004を設けず、表示パネル8006に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ8011による電源であってもよい。バッテリ8011は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
次いで、本発明の一態様の電子機器について説明する。
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。
本発明の一態様の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池(リチウムイオンポリマー電池)等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを非接触電力伝送に用いてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、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。
表示部7000は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
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及び表示部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、文字及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、受信機及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。本発明の一態様により、可撓性を有する表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
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、及びバッテリ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及び解除、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及び非表示部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。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を用いることで、可撓性又は曲面を有する電子機器を信頼性高く作製することできる。または、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を用いることで、電子機器を低コストで作製することができる。
本実施の形態は、ほかの実施の形態と適宜組み合わせることができる。
21 導電層
24 導電層
31 絶縁層
32 絶縁層
33 絶縁層
34 絶縁層
35 絶縁層
36 絶縁層
36a 絶縁層
37 絶縁層
38 絶縁層
40 トランジスタ
41 導電層
42 酸化物半導体層
43a 導電層
43b 導電層
44 導電層
50 トランジスタ
51 部材
52 部材
53 部材
54 部材
55 ステージ
60 発光素子
61 導電層
62 EL層
63 導電層
70 トランジスタ
80 トランジスタ
90 トランジスタ
100 支持基板
102 樹脂層
102a 樹脂層
102b 樹脂層
104 絶縁層
110 素子形成層
120 素子形成層
122 接着層
124 接着層
126 接着層
130 素子形成層
150 支持基板
152 樹脂層
152a 樹脂層
152b 樹脂層
154 絶縁層
162 矢印
164 矢印
180 基板
182 基板
400A 表示装置
400B 表示装置
406 接続部
407 配線
419 接続層
425 着色層
426 遮光層
455 導電層
471 基板
473 FPC
474 IC
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
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ

Claims (7)

  1. 第1の基板を加熱して、前記第1の基板上に熱可塑性材料を有する第1の樹脂層を形成する工程と、
    前記第1の樹脂層上に、第1の絶縁層を形成する工程と、
    前記第1の絶縁層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する工程と、
    前記第1の基板を前記熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、前記第1の樹脂層と前記第1の基板とを分離する工程と、
    接着層を介して前記第1の樹脂層と、可撓性を有する第2の基板とを接着する工程とを有し、
    前記第1の樹脂層を形成する工程における前記第1の基板の加熱温度は、前記熱可塑性材料の耐熱温度よりも高く、
    前記トランジスタの作製工程における最高温度は、前記熱可塑性材料の耐熱温度以下であることを特徴とする表示装置の作製方法。
  2. 第1の基板を加熱して、前記第1の基板上に第1の熱可塑性材料を有する第1の樹脂層を形成する工程と、
    前記第1の樹脂層上に、第1の絶縁層を形成する工程と、
    前記第1の絶縁層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する工程と、
    前記トランジスタ上に、前記トランジスタに電気的に接続する表示素子を形成する工程と、
    第2の基板を加熱して、前記第2の基板上に第2の熱可塑性材料を有する第2の樹脂層を形成する工程と、
    前記第2の樹脂層上に、第2の絶縁層を形成する工程と、
    前記第2の絶縁層上に、カラーフィルタを有する層を形成する工程と、
    前記トランジスタ、前記表示素子及び前記カラーフィルタを有する層を挟んで前記第1の基板と前記第2の基板とを貼りあわせる工程と、
    前記第1の基板を前記第1の熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、前記第1の樹脂層と前記第1の基板とを分離する工程と、
    第1の接着層を介して前記第1の樹脂層と、可撓性を有する第3の基板とを接着する工程と、
    前記第2の基板を前記第2の熱可塑性材料の耐熱温度より高い温度に加熱して、前記第2の樹脂層と前記第2の基板とを分離する工程と、
    第2の接着層を介して前記第2の樹脂層と、可撓性を有する第3の基板とを接着する工程とを有し、
    前記第1の樹脂層を形成する工程における前記第1の基板の加熱温度は、前記第1の熱可塑性材料の耐熱温度よりも高く、
    前記トランジスタの作製工程における最高温度は、前記第1の熱可塑性材料の耐熱温度以下であり、
    前記第2の樹脂層を形成する工程における前記第2の基板の加熱温度は、前記第2の熱可塑性材料の耐熱温度よりも高く、
    前記カラーフィルタを有する層の作製工程における最高温度は、前記第2の熱可塑性材料の耐熱温度以下であることを特徴とする表示装置の作製方法。
  3. 請求項2において、前記第2の樹脂層と前記第2の基板とを分離する工程において、前記第2の基板の全面を加熱することを特徴とする表示装置の作製方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一において、
    前記第1の樹脂層と前記第1の基板とを分離する工程において、前記第1の基板の全面を加熱することを特徴とする表示装置の作製方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一において、
    前記第1の樹脂層と前記第1の基板とを分離する工程において、前記第1の基板を220℃より高く400℃よりも低い温度に加熱することを特徴とする表示装置の作製方法。
  6. 請求項1乃至5のいずれか一において、
    前記第1の樹脂層と前記第1の基板とを分離する工程において、オーブン、ホットプレート、加熱ブロー、加熱機構を有するステージ、または加熱機構を有するローラのいずれか一以上を用いて前記第1の基板を加熱することを特徴とする表示装置の作製方法。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一において、
    前記トランジスタの作製工程における最高温度は、350℃以下であることを特徴とする表示装置の作製方法。
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