JP2018078292A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストで量産性高く半導体装置を作製する。半導体装置の作製工程における歩留まりを高める。
【解決手段】基板上に島状の金属酸化物層を形成し、金属酸化物層の端部を覆うように、金属酸化物層上に樹脂層を形成し、光を照射することで金属酸化物層と樹脂層とを分離する。樹脂層を形成した後、かつ、光を照射する前に、樹脂層上に絶縁層を形成してもよい。例えば、樹脂層は島状に形成され、絶縁層は樹脂層の端部を覆うように形成される。樹脂層上に接着層を形成する場合、金属酸化物層の端部よりも内側に接着層の端部が位置するように、接着層を形成することが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、剥離方法、半導体装置の作製方法、及び表示装置の作製方法に関する。
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（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
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。そのほか、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（ガラス基板）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、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い剥離方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することを課題の一つとする。本発明の一態様は、半導体装置または表示装置を低温で作製することを課題の一つとする。
本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一つとする。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つとする。本発明の一態様は、表示装置の薄型化または軽量化を課題の一つとする。本発明の一態様は、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、破損しにくい表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することを課題の一つとする。
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。
本発明の一態様の半導体装置の作製方法は、基板上に島状の金属酸化物層を形成する工程、金属酸化物層の端部を覆うように、金属酸化物層上に樹脂層を形成する工程、及び、光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層とを分離する工程を有する。さらに、樹脂層を形成した後、かつ、光を照射する前に、樹脂層上に絶縁層を形成する工程を有してもよい。樹脂層は、島状に形成される。絶縁層は、樹脂層の端部を覆うように形成される。
本発明の一態様の半導体装置の作製方法は、基板上に島状の金属酸化物層を形成する工程、金属酸化物層の端部を覆うように、金属酸化物層上に樹脂層を形成する工程、金属酸化物層及び樹脂層と重ねて、接着層を形成する工程、及び、光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層とを分離する工程を有する。接着層は、金属酸化物層の端部よりも内側に接着層の端部が位置するように形成される。さらに、樹脂層を形成した後、かつ、接着層を形成する前に、樹脂層上に絶縁層を形成する工程を有してもよい。樹脂層は、島状に形成される。絶縁層は、樹脂層の端部を覆うように形成される。さらに、接着層を形成する工程の前に、樹脂層上に枠状の隔壁を形成する工程を有してもよい。このとき、接着層は、隔壁の内側に形成される。
樹脂層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有するように形成されてもよい。
光として、レーザ光を用いてもよい。レーザ光が、金属酸化物層と樹脂層との界面またはその近傍に照射されることにより、金属酸化物層と樹脂層とが分離する。
照射する光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有していてもよい。照射する光は、３０８ｎｍ又はその近傍の波長を有してもよい。光は、線状レーザ装置を用いて照射されてもよい。光のエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下であってもよい。
金属酸化物層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有するように形成されてもよい。金属酸化物層は、チタン及び酸化チタンのうち一方または双方を有するように形成されてもよい。
本発明の一態様により、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、歩留まりの高い剥離方法を提供することができる。本発明の一態様により、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することができる。本発明の一態様により、半導体装置または表示装置を低温で作製することができる。
本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、破損しにくい表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器など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。
金属酸化物層と樹脂層を含む積層構造を説明する上面図及び断面図。 金属酸化物層と樹脂層を含む積層構造を説明する上面図及び断面図。 金属酸化物層と樹脂層を含む積層構造を説明する上面図及び断面図。 金属酸化物層と樹脂層を含む積層構造を説明する上面図及び断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 表示装置の一例を示す斜視図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示すフロー図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 入出力装置の一例を示す断面図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例で作製した装置の外観写真及び断面観察写真。 実施例で作製した装置の断面観察写真。
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。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。
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、又は、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。
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法及び表示装置の作製方法について図１〜図１９を用いて説明する。
本実施の形態では、トランジスタ及び有機ＥＬ素子を有する表示装置（アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置ともいう）を例に挙げて説明する。当該表示装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。なお、本発明の一態様は、有機ＥＬ素子を用いた発光装置、表示装置、及び入出力装置（タッチパネルなど）に限られず、他の機能素子を用いた半導体装置、発光装置、表示装置、及び入出力装置等の各種装置に適用することができる。
本実施の形態では、まず、基板上に金属酸化物層を形成する。次に、金属酸化物層上に樹脂層を形成する。そして、光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層とを分離する。
本実施の形態では、基板と樹脂層の間に下地となる層（下地層ともいう）を形成する。本実施の形態では、下地層として金属酸化物層を用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限られない。
金属酸化物層と樹脂層とを分離する際に、光を用いると好ましい。光は、金属酸化物層と樹脂層との界面またはその近傍（界面または界面近傍とも記す）に照射されることが好ましい。また、光は、金属酸化物層中に照射されてもよい。また、光は、樹脂層中に照射されてもよい。なお、本明細書等において、「ＡとＢとの界面またはその近傍」、「ＡとＢとの界面または界面近傍」とは、少なくともＡとＢとの界面を含み、ＡとＢとの界面から、ＡまたはＢのいずれか一方の厚さの２０％以内の範囲を含むものとする。
光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層との界面（さらには金属酸化物層中及び樹脂層中）を加熱し、金属酸化物層と樹脂層との密着性（接着性）を低くすることができる。さらには金属酸化物層と樹脂層とを分離することができる。
ここで、図１〜図４に、本発明の一態様に係る、金属酸化物層と樹脂層を含む積層構造を示す。
図１（Ａ）、図２（Ａ）、図３（Ａ）、及び図４（Ａ）は、それぞれ、本発明の一態様に係る積層構造の上面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す上面図における一点鎖線Ｘ１−Ｙ１間の断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す上面図における一点鎖線Ｘ２−Ｙ２間の断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す上面図における一点鎖線Ｘ３−Ｙ３間の断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す上面図における一点鎖線Ｘ４−Ｙ４間の断面図である。なお、各上面図において、後述する絶縁層３１は省略している。
図１（Ａ）、（Ｂ）において、作製基板１４上には、島状の金属酸化物層２０が１つ設けられている。金属酸化物層２０上には、島状の樹脂層２３が設けられている。樹脂層２３は、金属酸化物層２０の端部を覆っている。金属酸化物層２０の四辺いずれにおいても、金属酸化物層２０の端部よりも外側に樹脂層２３の端部が位置する。言い換えると、樹脂層２３の四辺いずれにおいても、樹脂層２３の端部よりも内側に金属酸化物層２０の端部が位置する。図１（Ｂ）に示すように、樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１は、作製基板１４と接する部分と、樹脂層２３と接する部分とを有する。
図２（Ａ）において、作製基板１４上には、島状の金属酸化物層２０が４つ設けられている。金属酸化物層２０上には、島状の樹脂層２３が設けられている。１つの金属酸化物層２０に対して、１つの樹脂層２３が設けられている。樹脂層２３は、金属酸化物層２０の端部を覆っている。金属酸化物層２０の四辺いずれにおいても、金属酸化物層２０の端部よりも樹脂層２３の端部は外側に位置する。図２（Ｂ）に示すように、樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１は、作製基板１４と接する部分と、樹脂層２３と接する部分とを有する。
図３（Ａ）において、作製基板１４上には、島状の金属酸化物層２０が４つ設けられている。４つの金属酸化物層２０上には、１つの島状の樹脂層２３が設けられている。すなわち、１つの島状の樹脂層２３が複数の島状の金属酸化物層２０の上に設けられている。樹脂層２３は、４つの金属酸化物層２０の端部を覆っている。樹脂層２３の端部よりも内側に、４つの金属酸化物層２０の端部が位置する。図３（Ｂ）に示すように、樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１は、作製基板１４と接する部分と、樹脂層２３と接する部分とを有する。
図４（Ａ）において、作製基板１４上には、４つの島状の金属酸化物層２０が設けられている。金属酸化物層２０上には、島状の樹脂層２３が設けられている。１つの金属酸化物層２０に対して、１つの樹脂層２３が設けられている。樹脂層２３の端部は、金属酸化物層２０の端部よりも内側に位置する。図４（Ｂ）に示すように、樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１は、作製基板１４と接する部分と、金属酸化物層２０と接する部分と、樹脂層２３と接する部分とを有する。
図４（Ｂ）では、絶縁層３１が、金属酸化物層２０と接する部分を有する。ここで、金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性が低いと、装置の作製工程中に意図せず膜剥がれ（ピーリングともいう）が生じ、歩留まりが低下するという問題が生じる。例えば、金属酸化物層２０に酸化チタン膜を用い、絶縁層３１に酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等の無機絶縁膜を用いる際に、膜剥がれが確認されることがある。
なお、本明細書等において「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものをいう。また、本明細書等において、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものをいう。
そのため、図４に示す積層構造において、絶縁層３１が金属酸化物層２０と接する領域を極力狭くすることが好ましい。これにより、積層構造に密着性の低い部分が生じることを抑制し、意図しない膜剥がれを低減することができる。
また、図１〜図３に示す積層構造では、金属酸化物層２０の端部を覆うように樹脂層２３が設けられる。金属酸化物層２０が樹脂層２３から露出する部分を低減する、さらにはなくすことで、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減する、さらにはなくすことができる。これにより、積層構造に密着性の低い部分が生じることを抑制し、意図しない膜剥がれを防止することができる。したがって、装置の作製工程における歩留まりを高めることができる。また、金属酸化物層２０と絶縁層３１の密着性等を考慮する必要が無いため、金属酸化物層２０及び絶縁層３１それぞれに用いる材料の選択の幅が広がる。
なお、本発明の一態様に係る積層構造では、作製基板１４上に形成する金属酸化物層２０の数及び樹脂層２３の数はそれぞれ限定されない。
図１（Ａ）に示すように、作製基板１４上に、金属酸化物層２０及び樹脂層２３の双方を１つ形成してもよい。例えば、１つの金属酸化物層２０上に、１つまたは複数の装置を作製することができる。このような構成とすることで、複数の装置を作製する場合であっても、１度の分離工程で、複数の装置を作製基板１４と分離することができる。そして、作製基板１４から分離した後に、分断により１つ１つの装置に分けることができる。分離工程を行ってから、装置毎に分断する場合、作製基板１４を分断する必要がないため、作製基板１４の再利用が容易となることがある。
また、図２（Ａ）、図３（Ａ）、及び図４（Ａ）に示すように、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を複数形成してもよい。例えば、１つの金属酸化物層２０上に、１つの装置を作製することができる。１つの金属酸化物層２０上に複数の装置を作製すると、分離工程で不良が生じた際、一度に複数の装置が不良となり、歩留まりが低下してしまうことがある。装置毎に金属酸化物層２０を形成すると、装置毎に作製基板１４から分離することができるため、分離工程における歩留まりを高めることができる。また、各装置をそれぞれ異なるタイミングで作製基板１４から分離することができる。また、作製基板１４を分断し、１つ１つの装置に分けてから分離工程を行うことで、分離装置を小型化できることがある。
作製基板１４上に、金属酸化物層２０を複数形成する場合、樹脂層２３は、１つまたは複数形成することができる。図２（Ａ）及び図４（Ａ）では、樹脂層２３を金属酸化物層２０と同じ数設ける例を示す。図３（Ａ）では、樹脂層２３を１つ設ける例を示す。
樹脂層２３が分断ラインや各種マーカを覆ってしまうと、分断不良やアライメントの不具合が生じることがある。そのため、樹脂層２３を複数設け、樹脂層２３が分断ラインや各種マーカと重ならないようにすることが好ましい。これにより、各種工程の歩留まりを高めることができる。具体的には、１つの金属酸化物層２０に対して１つの樹脂層２３を設けることが好ましい。なお、レイアウト等によっては、樹脂層２３を１つ設けても構わない。
以上のように、本発明の一態様では、密着性の低い界面が形成されることを抑制し、所望のタイミングで金属酸化物層と樹脂層とを分離することができる。これにより、工程中の意図しない膜剥がれを抑制し、歩留まりを高めることができる。
次に、光の照射について説明する。
ランプ、レーザ装置等を用いて光を照射することができる。
線状レーザ装置を用いてレーザ光を照射することが好ましい。低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））等の製造ラインのレーザ装置を使用することができるため、これらの装置の有効利用が可能である。線状レーザは、矩形長尺状に集光（線状レーザビームに成形）して、金属酸化物層と樹脂層との界面に光を照射する。
照射する光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有することが好ましい。光は、３０８ｎｍ又はその近傍の波長を有することがより好ましい。
光のエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が好ましく、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下がより好ましい。
レーザ装置を用いて光を照射する場合、同一箇所に照射されるレーザ光のショット数は、１ショット以上５０ショット以下とすることができ、１ショットより多く１０ショット以下が好ましく、１ショットより多く５ショット以下がより好ましい。
ビームの短軸方向の両端には、光の強度が低い部分が存在する。そのため、当該光の強度が低い部分の幅以上、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分を設けることが好ましい。そのため、レーザ光のショット数は、１．１ショット以上とすることが好ましく、１．２５ショット以上とすることがより好ましい。
なお、本明細書中、レーザ光のショット数とは、ある点（領域）に照射されるレーザ光の照射回数を指し、ビーム幅、スキャン速度、周波数、またはオーバーラップ率などで決定される。また、線状のビームをあるスキャン方向に移動させているパルスとパルスの間、即ち、一つのショットと次のショットの間にオーバーラップする部分があり、その重なる比率がオーバーラップ率である。なお、オーバーラップ率が１００％に近ければ近いほどショット数は多く、離れれば離れるほどショット数は少なくなり、スキャン速度が速ければ速いほどショット数は少なくなる。
上記のレーザ光のショット数が１．１ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの１０分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率１０％といえる。同様に、１．２５ショットとは、連続する２つのショットの間にビームの４分の１程度の幅のオーバーラップを有することを示し、オーバーラップ率２５％といえる。
ここで、ＬＴＰＳのレーザ結晶化の工程で照射する光のエネルギー密度は高く、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ２以上４００ｍＪ／ｃｍ２以下が挙げられる。また、レーザのショット数も多く必要であり、例えば１０ショット以上１００ショット以下が挙げられる。
一方、本実施の形態において、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離するために行う光の照射は、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができる。そのため、レーザ装置での処理可能な基板枚数を増やすことができる。また、レーザ装置のメンテナンスの頻度の低減など、レーザ装置のランニングコストの低減が可能となる。したがって、表示装置などの作製コストを低減することができる。
また、光の照射が、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも低いエネルギー密度、または少ないショット数で行われることから、基板がレーザ光の照射により受けるダメージを低減できる。そのため、基板を一度使用しても、強度が低下しにくく、基板を再利用できる。したがって、コストを抑えることが可能となる。
また、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に金属酸化物層２０を配置する。金属酸化物層２０を用いることで、金属酸化物層２０を用いない場合に比べて、光の照射を、低いエネルギー密度、または少ないショット数で行うことができることがある。
作製基板を介して光を照射する際、作製基板の光照射面にゴミなどの異物が付着していると、光の照射ムラが生じ、剥離性が低い部分が形成され、金属酸化物層と樹脂層とを分離する工程の歩留まりが低下することがある。そのため、光を照射する前、または光を照射している間に、光照射面を洗浄することが好ましい。例えば、アセトンなどの有機溶剤、水等を用いて作製基板の光照射面を洗浄することができる。また、エアナイフを用いて気体を噴きつけながら光を照射してもよい。これにより、光の照射ムラを低減し、分離の歩留まりを向上させることができる。
本発明の一態様の剥離方法、表示装置の作製方法を用いて作製する表示装置に特に限定はない。以下では、本発明の一態様を用いて作製できる表示装置の一例について、説明する。
本実施の形態の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有することが好ましい。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタのチャネル形成領域にＬＴＰＳを用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、樹脂層に耐熱性が求められる。また、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和するため、樹脂層の厚膜化が必要となることがある。
一方、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、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、樹脂層に高い耐熱性は求められない。したがって、樹脂層の耐熱温度を低くすることができ、材料の選択の幅が広がる。
また、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、レーザ結晶化の工程が不要である。そして、本実施の形態では、レーザ結晶化の工程で用いる条件よりも、低いエネルギー密度または少ないショット数で光を照射することができる。また、レーザ結晶化の工程では、レーザ光が基板を介さずに樹脂層に照射されるが、本実施の形態では、作製基板と金属酸化物層とを介して樹脂層に照射される。このように、樹脂層が受けるダメージが少ないため、樹脂層の厚さを薄くすることができる。樹脂層に高耐熱性が要求されず、薄膜化できることで、デバイス作製の大幅なコストダウンが期待できる。また、ＬＴＰＳを用いる場合に比べて、工程が簡略化でき好ましい。
ただし、本発明の一態様の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有する構成に限定されない。例えば、本実施の形態の表示装置は、トランジスタのチャネル形成領域に、シリコンを用いることができる。シリコンとしては、アモルファスシリコンまたは結晶性シリコンを用いることができる。結晶性シリコンとしては、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン等が挙げられる。
チャネル形成領域には、ＬＴＰＳを用いることが好ましい。ＬＴＰＳなどの多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、かつアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
樹脂層２３の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下としてもよい。樹脂層２３を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。また、表示装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
樹脂層２３の可視光の透過性は特に限定されない。例えば、有色の層であってもよく、透明の層であってもよい。ここで、表示装置の表示面側に樹脂層２３が位置する場合、樹脂層２３が着色している（有色である）と、光取り出し効率が低下する、取り出される光の色味が変わる、表示品位が低下する等の不具合が生じることがある。
樹脂層２３は、ウエットエッチング装置、ドライエッチング装置、アッシング装置等を用いて除去することができる。特に、酸素プラズマを用いたアッシングを行って樹脂層２３を除去することが好適である。
本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に金属酸化物層２０を有する。金属酸化物層２０が光を吸収する機能を有するため、樹脂層２３の光の吸収率が低くても、光照射による効果が得られる。したがって、可視光の透過率が高い樹脂層２３を用いることができる。そのため、表示装置の表示面側に樹脂層２３が位置していても、高い表示品位を実現できる。また、表示品位を高めるために、着色している（有色の）樹脂層２３を除去する工程を削減できる。また、樹脂層２３の材料の選択の幅が広がる。
樹脂層２３の波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値は、７０％以上１００％以下が好ましく、８０％以上１００％以下が好ましく、９０％以上１００％以下がより好ましい。
本実施の形態では、樹脂層の耐熱温度以下の温度で、トランジスタ等を形成する。樹脂層の耐熱性は、例えば、加熱による重量減少率、具体的には５％重量減少温度等で評価できる。本実施の形態の剥離方法及び表示装置の作製方法では、工程中の最高温度を低くすることができる。例えば、本実施の形態では、樹脂層の５％重量減少温度を、２００℃以上６５０℃以下、２００℃以上５００℃以下、２００℃以上４００℃以下、または２００℃以上３５０℃以下とすることができる。そのため、材料の選択の幅が広がる。なお、樹脂層の５％重量減少温度は、６５０℃より高くてもよい。
分離前または分離中に、分離界面に水を含む液体を供給することが好ましい。分離界面に水が存在することで、樹脂層２３と金属酸化物層２０との密着性もしくは接着性をより低下させ、分離に要する力を低減させることができる。また、分離界面に水を含む液体を供給することで、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間の結合を弱めるもしくは切断する効果を奏することがある。液体との化学結合を利用して、樹脂層２３と金属酸化物層２０の間の結合を切って分離を進行させることができる。例えば、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間に水素結合が形成されている場合、水を含む液体が供給されることで、水と、樹脂層２３または金属酸化物層２０との間に水素結合が形成され、樹脂層２３と金属酸化物層２０との間の水素結合が切れることが考えられる。
金属酸化物層２０は、表面張力が小さく、水を含む液体に対する濡れ性が高いことが好ましい。これにより、金属酸化物層２０の表面全体に水を含む液体を行き渡らせ、分離界面に水を含む液体を容易に供給できる。金属酸化物層２０全体に水が広がることで、均一な剥離ができる。
金属酸化物層２０の水を含む液体との接触角は、０°より大きく６０°以下が好ましく、０°より大きく５０°以下がより好ましい。なお、水を含む液体に対する濡れ性が極めて高い場合（例えば接触角が約２０°以下の場合）には、接触角の正確な値の取得が困難なことがある。金属酸化物層２０は、水を含む液体に対する濡れ性が高いほど好適であるため、上記接触角の正確な値が取得できないほど、水を含む液体に対する濡れ性が高くてもよい。
分離界面に水を含む液体が存在することで、分離時に生じる静電気が、被剥離層に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。また、イオナイザなどを用いて、分離により露出した被剥離層の表面を除電してもよい。
分離界面に液体を供給した場合は、分離により露出した被剥離層の表面を乾燥してもよい。
以下では、本実施の形態の表示装置の作製方法について、具体的に説明する。
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、パルスレーザ堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ 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：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
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。
表示装置を構成する薄膜を加工する際には、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。
リソグラフィ法において光を用いる場合、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。
［剥離方法］
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成する（図５（Ａ１））。または、作製基板１４上に、金属層１９と金属酸化物層２０とを積層する（図５（Ａ２））。金属酸化物層２０（金属層１９及び金属酸化物層２０）は、島状に形成される。
作製基板１４は、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。作製基板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。
上述の通り、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３の間に下地層を形成する。本実施の形態では、金属酸化物層２０を用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限られない。
具体的には、下地層には、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、錫、ハフニウム、イットリウム、ジルコニウム、マグネシウム、ランタン、セリウム、ネオジム、ビスマス、及びニオブのうち一つまたは複数を有する層を用いることができる。下地層には、金属、合金、及びそれらの化合物（金属酸化物など）を含むことができる。下地層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有することが好ましい。
金属層１９には、各種金属や合金等を用いることができる。
金属酸化物層２０には、各種金属の酸化物を用いることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化モリブデン、酸化アルミニウム、酸化タングステン、シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、インジウム亜鉛酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
そのほか、金属酸化物としては、酸化インジウム、チタンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム酸化物、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタンを含むＩＴＯ、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム、酸化スズ、酸化ビスマス、チタン酸塩、タンタル酸塩、ニオブ酸塩等が挙げられる。
金属酸化物層２０の形成方法に特に限定は無い。例えば、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ゾルゲル法、電気泳動法、スプレー法等を用いて形成することができる。
金属層を成膜した後に、当該金属層に酸素を導入することで、金属酸化物層２０を形成することができる。このとき、金属層の表面のみ、または金属層全体を酸化させる。前者の場合、金属層に酸素を導入することで、金属層１９と金属酸化物層２０との積層構造が形成される（図５（Ａ２））。
例えば、酸素を含む雰囲気下で金属層を加熱することで、金属層を酸化させることができる。酸素を含むガスを流しながら金属層を加熱することが好ましい。金属層を加熱する温度は、１００℃以上５００℃以下が好ましく、１００℃以上４５０℃以下がより好ましく、１００℃以上４００℃以下がより好ましく、１００℃以上３５０℃以下がさらに好ましい。
金属層は、トランジスタの作製における最高温度以下の温度で加熱されることが好ましい。これにより、表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された表示装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
または、金属層の表面にラジカル処理を行うことで金属層を酸化させることができる。ラジカル処理では、酸素ラジカル及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも一方を含む雰囲気に、金属層の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一方または双方を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
金属酸化物層２０の表面または内部に、水素、酸素、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を含ませることで、金属酸化物層２０と樹脂層２３との分離に要する力を低減できる。このことからも、金属酸化物層２０の形成に、ラジカル処理もしくはプラズマ処理を行うことは好適である。
金属層の表面にラジカル処理もしくはプラズマ処理を行うことで金属層を酸化させる場合、金属層を高温で加熱する工程が不要となる。そのため、表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できる。
または、酸素雰囲気下で、金属酸化物層２０を形成することができる。例えば、酸素を含むガスを流しながら、スパッタリング法を用いて金属酸化物膜を成膜することで、金属酸化物層２０を形成できる。この場合も、金属酸化物層２０の表面にラジカル処理を行うことが好ましい。ラジカル処理では、酸素ラジカル、水素ラジカル、及びヒドロキシラジカルのうち少なくとも１種を含む雰囲気に、金属酸化物層２０の表面を曝すことが好ましい。例えば、酸素、水素、または水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち一つまたは複数を含む雰囲気でプラズマ処理を行うことが好ましい。
ラジカル処理は、プラズマ発生装置またはオゾン発生装置を用いて行うことができる。
例えば、酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、水プラズマ処理、オゾン処理等を行うことができる。酸素プラズマ処理は、酸素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水素プラズマ処理は、水素を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。水プラズマ処理は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を含む雰囲気下でプラズマを生成して行うことができる。特に水プラズマ処理を行うことで、金属酸化物層２０の表面または内部に水分を多く含ませることができ好ましい。
酸素、水素、水（水蒸気）、及び不活性ガス（代表的にはアルゴン）のうち２種以上を含む雰囲気下でのプラズマ処理を行ってもよい。当該プラズマ処理としては、例えば、酸素と水素とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素と水とを含む雰囲気下でのプラズマ処理、水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、酸素とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理、または酸素と水とアルゴンとを含む雰囲気下でのプラズマ処理などが挙げられる。プラズマ処理のガスの一つとして、アルゴンガスを用いることで金属層または金属酸化物層２０にダメージを与えながら、プラズマ処理を行うことが可能となるため好適である。
２種以上のプラズマ処理を大気に暴露することなく連続で行ってもよい。例えば、アルゴンプラズマ処理を行った後に、水プラズマ処理を行ってもよい。
そのほか、酸素、水素、水等の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法等を用いることができる。
金属層１９の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましく、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下がより好ましい。
金属酸化物層２０の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下がより好ましい。なお、金属層を用いて金属酸化物層２０を形成する場合、最終的に形成される金属酸化物層２０の厚さは、成膜した金属層の厚さよりも厚くなることがある。
分離前または分離中に、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に水を含む液体を供給することで、分離に要する力を低減させることができる。金属酸化物層２０と当該液体との接触角が小さいほど、液体供給による効果を高めることができる。具体的には、金属酸化物層２０の水を含む液体との接触角は、０°より大きく６０°以下が好ましく、０°より大きく５０°以下がより好ましい。
金属酸化物層２０には、酸化チタン、酸化タングステン等が好適である。酸化チタンを用いると、酸化タングステンよりもコストを低減でき、好ましい。
次に、島状の金属酸化物層２０を覆うように、島状の樹脂層２３を形成する（図５（Ｂ））。
樹脂層２３は、各種樹脂材料（樹脂前駆体を含む）を用いて形成することができる。
樹脂層２３は、熱硬化性を有する材料を用いて形成することが好ましい。
樹脂層２３は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料（非感光性の材料ともいう）を用いて形成してもよい。
感光性を有する材料を用いると、光を用いたリソグラフィ法により、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。例えば、樹脂層２３は、開口または凹凸形状を有していてもよい。
樹脂層２３は、ポリイミド樹脂またはポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成されることが好ましい。樹脂層２３は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、またはポリアミック酸と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。ポリイミドは、表示装置の平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、成膜装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。
そのほか、樹脂層２３の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
樹脂層２３は、スピンコータを用いて形成することが好ましい。スピンコート法を用いることで、大判基板に薄い膜を均一に形成することができる。
樹脂層２３は、粘度が５ｃＰ以上５００ｃＰ未満、好ましくは５ｃＰ以上１００ｃＰ未満、より好ましくは１０ｃＰ以上５０ｃＰ以下の溶液を用いて形成することが好ましい。溶液の粘度が低いほど、塗布が容易となる。また、溶液の粘度が低いほど、気泡の混入を抑制でき、良質な膜を形成できる。
そのほか、樹脂層２３の形成方法としては、ディップ、スプレー塗布、インクジェット印刷、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、ナイフコート等が挙げられる。
樹脂層２３となる膜（第１の層ともいう）を形成した後、当該膜に対して加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成することができる。
加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部に、酸素、窒素、及び希ガス（アルゴンなど）のうち一つまたは複数を含むガスを流しながら行うことができる。または、加熱処理は、大気雰囲気下で加熱装置のチャンバー、ホットプレート等を用いて行うことができる。
大気雰囲気下や酸素を含むガスを流しながら加熱を行うと、樹脂層２３が酸化により着色し、可視光に対する透過性が低下することがある。
そのため、窒素ガスを流しながら、加熱を行うことが好ましい。これにより、加熱雰囲気中に含まれる酸素を大気雰囲気よりも少なくすることができ、樹脂層２３の酸化を抑制し、樹脂層２３の可視光に対する透過性を高めることができる。
加熱処理により、樹脂層２３中の脱ガス成分（例えば、水素、水等）を低減することができる。特に、樹脂層２３上に形成する各層の作製温度以上の温度で加熱することが好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、樹脂層２３となる膜を３５０℃以上４５０℃以下で加熱することが好ましく、４００℃以下がより好ましく、３７５℃以下がさらに好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
加熱処理の温度は、トランジスタの作製における最高温度以下の温度とすることが好ましい。トランジスタの作製における最高温度以下とすることで、トランジスタの作製工程における製造装置などを流用することが可能となるため、追加の設備投資などを抑制することができる。したがって、生産コストが抑制された表示装置とすることができる。例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、加熱処理の温度は３５０℃以下とすることが好ましい。
トランジスタの作製における最高温度と、加熱処理の温度を等しくすると、加熱処理を行うことで表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止でき、かつ樹脂層２３の脱ガス成分を低減できるため、好ましい。
処理時間を長くすることで、加熱温度が比較的低い場合であっても、加熱温度がより高い条件の場合と同等の剥離性を実現できる場合がある。そのため、加熱装置の構成により加熱温度を高められない場合には、処理時間を長くすることが好ましい。
加熱処理の時間は、例えば、５分以上２４時間以下が好ましく、３０分以上１２時間以下がより好ましく、１時間以上６時間以下がさらに好ましい。なお、加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、加熱処理を、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法を用いて行う場合などは、５分未満としてもよい。
加熱装置としては、電気炉や、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって被処理物を加熱する装置等、様々な装置を用いることができる。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。ＲＴＡ装置を用いることによって、処理時間を短縮することができるので、量産する上で好ましい。また、加熱処理はインライン型の加熱装置を用いて行ってもよい。
加熱処理を行う前に、樹脂層２３となる膜に含まれる溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理ともいう）を行ってもよい。プリベーク処理の温度は用いる材料に応じて適宜決定することができる。例えば、５０℃以上１８０℃以下、８０℃以上１５０℃以下、または９０℃以上１２０℃以下で行うことができる。または、加熱処理がプリベーク処理を兼ねてもよく、加熱処理によって、当該溶媒を除去してもよい。
樹脂層２３は、可撓性を有する。作製基板１４は、樹脂層２３よりも可撓性が低い。
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、０．１μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。また、表示装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、表示装置の可撓性を高めることができる。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層２３を薄く形成することが容易となる。ただし、これに限定されず、樹脂層２３の厚さは、１０μｍ以上としてもよい。例えば、樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上とすることで、表示装置の剛性を高めることができるため好適である。
樹脂層２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。樹脂層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等を構成する層にクラックが生じることや、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
次に、樹脂層２３上に絶縁層３１を形成する（図５（Ｃ））。金属酸化物層２０は、樹脂層２３で覆われている。そのため、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減する、さらには無くすことができる。これにより、表示装置の作製工程中の膜剥がれを抑制することができる。本発明の一態様では、金属酸化物層２０が樹脂層２３に覆われているため、絶縁層３１と金属酸化物層２０との密着性は問わない。したがって、絶縁層３１の材料の選択の幅が広い。
絶縁層３１は、後の加熱工程において、金属酸化物層２０及び樹脂層２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有することが好ましい。
絶縁層３１は、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を有することが好ましい。例えば、窒化シリコン膜を、シランガス、水素ガス、及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを含む成膜ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜する。絶縁層３１の厚さは特に限定されない。例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
次に、樹脂層２３上に、被剥離層２５を形成する（図５（Ｄ１）または図５（Ｄ２））。
被剥離層２５として、例えば、絶縁層、機能素子（トランジスタ、表示素子など）を設けることができる。なお、絶縁層３１も被剥離層２５の一部とみなすことができる。
そして、被剥離層２５上に保護層を形成する。保護層は、表示装置の最表面に位置する層である。保護層は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。保護層が、有機絶縁膜を有すると、表示装置の表面に傷がつくことや、クラックが生じてしまうことを抑制できるため好ましい。
図５（Ｄ１）、（Ｄ２）には、接着層７５ｂを用いて被剥離層２５上に基板７５ａを貼り合わせた例を示す。
図５（Ｄ１）では、接着層７５ｂの端部が、金属酸化物層２０の端部よりも内側に位置する例を示す。
接着層７５ｂが金属酸化物層２０と重ならない領域を有すると、その領域の広さや、接着層７５ｂと接する層との密着性の程度によって、分離不良が生じやすくなる場合がある。したがって、接着層７５ｂは、金属酸化物層２０の端部よりも外側に位置しないように形成することが好ましい。これにより、後の工程で光を照射することで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを簡便に分離することができる。なお、接着層７５ｂの端部と金属酸化物層２０の端部が揃っていてもよい。
図５（Ｄ２）では、接着層７５ｂの端部が、金属酸化物層２０の端部よりも外側に位置する例を示す。
図５（Ｄ２）に示す積層構造は、接着層７５ｂによって、金属酸化物層２０を介さずに、作製基板１４と基板７５ａとが貼り合わされている領域を有する。当該領域には、金属酸化物層２０が設けられていないため、当該領域の密着性は、後の工程で光を照射しても、大きく低下しない。そのため、光を照射した後に、樹脂層２３が作製基板１４から意図せず剥がれることを抑制できる。例えば、レーザ装置から別の場所に作製基板１４を搬送する時などに樹脂層２３が剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。つまり、金属酸化物層２０と樹脂層２３の分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３の分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
接着層７５ｂには、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、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
基板７５ａには、例えば、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、アクリル樹脂、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（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、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、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板７５ａには、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
次に、レーザ光５５を照射する。図６（Ａ）には、図５（Ｄ１）の積層構造にレーザ光５５を照射する例を示す。図７（Ａ）には、図５（Ｄ２）の積層構造にレーザ光５５を照射する例を示す。
レーザ光５５は、例えば、図６（Ａ）及び図７（Ａ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光５５は、作製基板１４を介して金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい（図６（Ａ）及び図７（Ａ）の加工領域６４０参照）。また、レーザ光５５は、金属酸化物層２０中に照射されてもよく、樹脂層２３中に照射されてもよい。
金属酸化物層２０は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層２３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
作製基板１４と金属酸化物層２０の積層構造におけるレーザ光５５の吸収率は、５０％以上１００％以下が好ましく、７５％以上１００％以下がより好ましく、８０％以上１００％以下がさらに好ましい。当該積層構造が、レーザ光５５の大半を吸収することで、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で確実に分離することが可能となる。また、樹脂層２３が光から受けるダメージを低減できる。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層２３が脆弱化されることがある。
レーザ光５５としては、少なくともその一部が作製基板１４を透過し、かつ金属酸化物層２０に吸収される波長の光を選択して用いる。レーザ光５５は、可視光線から紫外線の波長領域の光であることが好ましい。例えば波長が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の光、好ましくは２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光、より好ましくは波長が２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下の光を用いることができる。
レーザ光５５は、金属酸化物層２０のエネルギーギャップよりも高いエネルギーを有することが好ましい。例えば、酸化チタンのエネルギーギャップは、約３．２ｅＶである。したがって、金属酸化物層２０に酸化チタンを用いる場合、光は、３．２ｅＶより高いエネルギーを有することが好ましい。
特に、波長３０８ｎｍのエキシマレーザを用いると、生産性に優れるため好ましい。エキシマレーザは、ＬＴＰＳにおけるレーザ結晶化にも用いるため、既存のＬＴＰＳ製造ラインの装置を流用することができ、新たな設備投資を必要としないため好ましい。波長３０８ｎｍの光のエネルギーは、約４．０ｅＶである。つまり、金属酸化物層２０に酸化チタンを用いる場合、波長３０８ｎｍのエキシマレーザは好適である。また、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのＵＶレーザなどの固体ＵＶレーザ（半導体ＵＶレーザともいう）を用いてもよい。固体レーザはガスを用いないため、エキシマレーザに比べて、ランニングコストを低減でき、好ましい。また、ピコ秒レーザ等のパルスレーザを用いてもよい。
レーザ光５５として、線状のレーザ光を用いる場合には、作製基板１４と光源とを相対的に移動させることでレーザ光５５を走査し、分離したい領域に亘ってレーザ光５５を照射する。
次に、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する。金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性が低いため、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離が生じる。また、脆弱化された樹脂層２３中で分離が生じる場合もある。
図６（Ｂ）には、図５（Ｄ１）の積層構造を分離する例を示す。当該積層構造では、接着層７５ｂの端部が、金属酸化物層２０の端部よりも内側に位置するため、金属酸化物層２０が設けられていない部分に、密着性の高い部分が生じにくい。そのため、レーザ光５５の照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを簡便に分離させることができる。なお、本実施の形態では、金属酸化物層２０が設けられていない部分の被剥離層２５等が、作製基板１４上に残る例を示すが、これに限られず、一部が基板７５ａ側に残存する場合がある。
なお、レーザ光５５の照射条件等によっては、分離の起点を形成してもよい。例えば、作製基板１４と基板７５ａとの間に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板７５ａ側から鋭利な形状の器具で樹脂層２３を切り込み、分離の起点を形成してもよい。または、レーザアブレーション法等のレーザを用いた方法で、分離の起点を形成してもよい。
図７（Ｂ）、（Ｃ）には、図５（Ｄ２）の積層構造を分離する例を示す。
図７（Ｂ）に示す積層構造における、金属酸化物層２０を介さずに、作製基板１４と基板７５ａとが貼り合わされている領域の密着性は、光を照射しても、大きく低下しない。そのため、レーザ光５５を照射した後に、樹脂層２３が作製基板１４から意図せず剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成する（図７（Ｂ））ことで、所望のタイミングで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる（図７（Ｃ））。
例えば、基板７５ａ側から、金属酸化物層２０の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目６４を入れる。または、基板７５ａに、枠状にレーザ光を照射してもよい。
例えば、樹脂層２３に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。具体的には、基板７５ａの上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、作製基板１４から樹脂層２３を引き剥がすことができる。
ここで、分離時に、分離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体が分離界面に浸透するように分離を行うことで、分離を容易に行うことができる。また、分離時に生じる静電気が、トランジスタなどの機能素子に悪影響を及ぼすこと（半導体素子が静電気により破壊されるなど）を抑制できる。
供給する液体としては、水（好ましくは純水）、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液が挙げられる。また、エタノール、アセトン等が挙げられる。また、各種有機溶剤を用いてもよい。
本実施の形態では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
また、金属酸化物層２０を樹脂層２３で覆い、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減することで、膜剥がれを抑制し、装置の作製工程における歩留まりを高めることができる。
また、金属酸化物層２０と接着層７５ｂとの配置を制御することにより、光の照射と同時に分離する構成と、光の照射後、所望のタイミングで分離する構成と、のいずれも簡便に作製することができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、低コストで量産性の高い剥離方法、または半導体装置の作製方法を提供することができる。例えば、本実施の形態の剥離方法では、作製基板１４（例えば、ガラス基板）、または作製基板１４と金属酸化物層２０との積層体を、複数回繰り返し使うことが可能となるため、生産コストを抑制することができる。
［作製方法例１］
次に、本実施の形態の表示装置の作製方法例について説明する。先に説明した剥離方法と同様の部分について、説明を省略することがある。
まず、作製基板１４上に、島状の金属酸化物層２０を形成する（図８（Ａ））。金属酸化物層２０については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成する（図８（Ｂ））。
本実施の形態では、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いて第１の層２４を形成する。なお、第１の層２４は、非感光性の材料を用いて形成してもよい。
第１の層２４を成膜した後、溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理）を行い、その後フォトマスクを用いて露光を行う。続いて、現像処理を施すことで、不要な部分を除去することができる。次に、所望の形状に加工された第１の層２４に対して加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成する（図８（Ｃ））。図８（Ｃ）では、島状の金属酸化物層２０を覆うように、島状の樹脂層２３を形成する。
なお、樹脂層２３の形状は１つの島状に限られず、例えば、複数の島状、開口を有する形状などでもよい。また、ハーフトーンマスクもしくはグレートーンマスクを用いた露光技術、または多重露光技術などを用い、樹脂層２３の表面に凹凸形状を形成してもよい。
第１の層２４または樹脂層２３上にレジストマスク、ハードマスク等のマスクを形成し、エッチングすることで、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。この方法は、非感光性の材料を用いる場合に特に好適である。
例えば、樹脂層２３上に無機膜を形成し、無機膜上にレジストマスクを形成する。レジストマスクを用いて、無機膜をエッチングした後、無機膜をハードマスクに用いて、樹脂層２３をエッチングすることができる。
ハードマスクとして用いることができる無機膜としては、各種無機絶縁膜や、導電層に用いることができる金属膜及び合金膜などが挙げられる。
マスクを極めて薄い厚さで形成し、エッチングと同時にマスクを除去することができると、マスクを除去する工程を削減でき、好ましい。
加熱処理の詳細は、上記剥離方法における加熱処理の記載を参照できる。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図８（Ｄ））。絶縁層３１は、樹脂層２３の端部を覆って形成される。金属酸化物層２０は、樹脂層２３で覆われている。そのため、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減する、さらには無くすことができる。これにより、表示装置の作製工程中の膜剥がれを抑制することができる。
絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
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好ましい。そのため、絶縁層３１は、バリア性が高いことが好ましい。
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、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。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の成膜時の基板温度は、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。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図８（Ｅ））。
表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
ここではトランジスタ４０として、金属酸化物層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場合を示す。金属酸化物層４４は、トランジスタ４０の半導体層として機能することができる。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
本実施の形態において、トランジスタの半導体には、酸化物半導体を用いる。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用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
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。トランジスタ４０は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
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。
導電膜の成膜時の基板温度は、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。
表示装置が有する導電層には、それぞれ、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、もしくはタングステン等の金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、タングステンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、チタンを含むインジウム酸化物、チタンを含むＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、またはシリコンを含むＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。また、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた、多結晶シリコンもしくは酸化物半導体等の半導体、またはニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。また、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。また、不純物元素を含有させた酸化物半導体等の半導体を用いてもよい。または、銀、カーボン、もしくは銅等の導電性ペースト、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを用いて形成してもよい。導電性ペーストは、安価であり、好ましい。導電性ポリマーは、塗布しやすく、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、金属酸化物層４４を形成する。金属酸化物層４４は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物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。
金属酸化物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。
金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物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。
金属酸化物膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物膜は、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、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
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。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれ、金属酸化物層４４と接続される。
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金属酸化物層４４の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
導電膜の成膜時の基板温度は、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。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる（図８（Ｅ））。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及び導電層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（図９（Ａ））。絶縁層３３は、絶縁層３１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、当該酸化シリコン膜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物絶縁膜と、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、金属酸化物層４４に酸素を供給することができる。その結果、金属酸化物層４４中の酸素欠損、及び金属酸化物層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表示装置を実現できる。
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、及び絶縁層３３を形成することができる（図９（Ａ））。
この段階において、後述する方法を用いて作製基板１４とトランジスタ４０とを分離することで、表示素子を有さない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、半導体装置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９（Ａ））。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３４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３４は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３４の形成時に樹脂層２３にかかる温度は、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、成膜時の基板温度は、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及び絶縁層３３に、導電層４３ｂ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、その一部が発光素子６０の画素電極として機能する。導電層６１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、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。導電層６１は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
導電膜の成膜時の基板温度は、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、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できる。
絶縁層３５は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３５は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３５の形成時に樹脂層２３にかかる温度は、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、成膜時の基板温度は、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及び導電層６３を形成する。導電層６３は、その一部が発光素子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。
ＥＬ層６２には、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。
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。
導電層６３は、樹脂層２３の耐熱温度以下かつＥＬ層６２の耐熱温度以下の温度で形成する。また、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
以上のようにして、発光素子６０を形成することができる（図９（Ａ））。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。
ここでは、発光素子６０として、トップエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
次に、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図９（Ａ））。絶縁層７４は、発光素子６０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子６０は、絶縁層７４によって封止される。導電層６３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層７４を形成することが好ましい。
絶縁層７４は、樹脂層２３の耐熱温度以下かつ発光素子６０の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層７４は、加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層７４は、例えば、上述した絶縁層３１に用いることのできるバリア性の高い無機絶縁膜が含まれる構成とすることが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
絶縁層７４は、ＡＬＤ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。ＡＬＤ法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ＡＬＤ法を用いると絶縁層７４のカバレッジが良好となり好ましい。
次に、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図９（Ａ））。保護層７５としては、図５（Ｄ１）等に示すように、接着層７５ｂ及び基板７５ａを用いてもよい。
次に、レーザ光５５を照射する（図９（Ｂ１））。レーザ光５５は、例えば、図９（Ｂ１）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
なお、１枚の作製基板で複数の表示装置を形成する（多面取りする）場合、１つの樹脂層２３を用いて、複数の表示装置を形成することができる。または、複数の樹脂層２３を用いて、表示装置ごとに樹脂層２３を作り分けてもよい。図９（Ｂ２）は作製基板に１つの樹脂層２３を有する例である。図９（Ｂ３）、（Ｂ４）は作製基板に４つの樹脂層２３を有する例である。
レーザ装置は、大判の基板の処理が困難であること、もしくは高価であることがある。そのため、作製基板のサイズによっては、図９（Ｂ４）に示すように、作製基板を分断した後に、分断した作製基板それぞれに対してレーザ光を照射してもよい。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図１０（Ａ）〜（Ｃ））。
例えば、保護層７５側から、樹脂層２３の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目６４を入れる。
または、樹脂層２３に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
上述の通り、多面取りにより、１つの樹脂層２３を用いて、複数の表示装置を形成することができる。例えば、図１０（Ｂ）の切れ目６４の内側に、複数の表示装置が配置される。これにより、複数の表示装置を一度にまとめて作製基板と分離することができる。
または、複数の樹脂層２３を用いて、表示装置ごとに樹脂層２３を作り分けてもよい。図１０（Ｃ）では、作製基板上に、４つの樹脂層２３を形成する例を示す。４つの樹脂層２３それぞれに、枠状に切れ目６４を入れることで、各表示装置を異なるタイミングで作製基板と分離することができる。
作製方法例１では、作製基板１４上に、金属酸化物層２０が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。作製基板１４と絶縁層３１が接する部分では、金属酸化物層２０を介さずに、作製基板１４と基板７５ａとが貼り合わされており、その密着性は、光を照射しても大きく低下しない。そのため、樹脂層２３が金属酸化物層２０から意図せず剥がれることを抑制できる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離する（図１１（Ａ））。
そして、露出した樹脂層２３に、接着層２８を用いて、基板２９を貼り合わせる（図１１（Ｂ））。
基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。基板２９にはフィルムを用いることが好ましく、特に樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより表示装置の軽量化、薄型化が可能となる。また、フィルム基板を用いた表示装置は、ガラスや金属などを用いる場合に比べて、破損しにくい。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、作製基板１４上に作製したトランジスタ４０及び発光素子６０等を、作製基板１４から基板２９に転置することができる。
接着層２８には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用することができる。基板２９には、基板７５ａに用いることができる材料を適用することができる。
作製方法例１では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
また、金属酸化物層２０を樹脂層２３で覆い、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減することで、膜剥がれを抑制し、装置の作製工程における歩留まりを高めることができる。
［表示装置の構成例１］
図１２（Ａ）は、表示装置１０Ａの上面図である。図１２（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、表示装置１０Ａの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ａは、上記の作製方法例１を用いて作製することができる。表示装置１０Ａは、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である。
表示装置１０Ａは、保護層７５及び基板２９を有する。保護層７５側が表示装置の表示面側である。表示装置１０Ａは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＡにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
接続体７６を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図１２（Ｂ）、（Ｃ））。導電層４３ｃ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。
接続体７６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）等を用いることができる。
図１２（Ｃ）に示す表示装置は、トランジスタ４０を有さず、トランジスタ４９を有している点、及び、絶縁層３３上に着色層９７を有する点で、図１２（Ｂ）の構成と異なる。ボトムエミッション型の発光素子６０を用いる場合、発光素子６０よりも基板２９側に着色層９７を有していてもよい。上記の作製方法例１では、樹脂層２３に可視光の透過率が高い材料を用いることができる。そのため、樹脂層２３を介して発光素子６０の光を取り出す表示装置であっても、高い表示品位を実現できる。
図１２（Ｃ）に示すトランジスタ４９は、図１２（Ｂ）に示すトランジスタ４０の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層４５を有する。
トランジスタ４９には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。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可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。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、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
または、２つのゲートのうち、一方に閾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、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
［作製方法例２］
まず、上記剥離方法と同様に、作製基板１４上に、金属酸化物層２０から絶縁層３１までを形成する（図１３（Ａ））。図１３（Ａ）に示すように、金属酸化物層２０は、樹脂層２３で覆われている。そのため、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する部分を低減する、さらには無くすことができる。これにより、表示装置の作製工程中の膜剥がれを抑制することができる。
次に、絶縁層３１上にトランジスタ８０を形成する（図１３（Ｂ））。
ここではトランジスタ８０として、金属酸化物層８３と２つのゲートを有するトランジスタを作製する場合を示す。
トランジスタ８０は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層８１を形成する。導電層８１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。
続いて、絶縁層８２を形成する。絶縁層８２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、金属酸化物層８３を形成する。金属酸化物層８３は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物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。金属酸化物層８３は、金属酸化物層４４に用いることのできる材料を援用できる。
続いて、絶縁層８４及び導電層８５を形成する。絶縁層８４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。絶縁層８４及び導電層８５は、絶縁層８４となる絶縁膜と、導電層８５となる導電膜とを成膜した後、レジストマスクを形成し、当該絶縁膜及び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。
次に、金属酸化物層８３、絶縁層８４、及び導電層８５を覆う絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
絶縁層３３は、水素を含むことが好ましい。絶縁層３３に含まれる水素が、絶縁層３３と接する金属酸化物層８３に拡散し、金属酸化物層８３の一部が低抵抗化する。金属酸化物層８３の一部が低抵抗領域として機能するため、トランジスタ８０のオン電流の増大及び電界効果移動度の向上が可能である。
次に、絶縁層３３に、金属酸化物層８３に達する開口を形成する。
続いて、導電層８６ａ及び導電層８６ｂを形成する。導電層８６ａ及び導電層８６ｂ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８６ａ及び導電層８６ｂは、それぞれ、絶縁層３３の開口を介して金属酸化物層８３と電気的に接続される。
以上のようにして、トランジスタ８０を作製できる（図１３（Ｂ））。トランジスタ８０において、導電層８１の一部はゲートとして機能し、絶縁層８４の一部はゲート絶縁層として機能し、絶縁層８２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層８５の一部はゲートとして機能する。金属酸化物層８３はチャネル領域と低抵抗領域とを有する。チャネル領域は絶縁層８４を介して導電層８５と重なる。低抵抗領域は導電層８６ａと接続される部分と、導電層８６ｂと接続される部分と、を有する。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４から発光素子６０までを形成する（図１３（Ｃ））。これらの工程は作製方法例１を参照できる。
また、図１３（Ａ）〜（Ｃ）までの工程とは独立して、図１４（Ａ）、（Ｂ）の工程を行う。まず、作製基板１４上に島状の金属酸化物層２０を形成する工程と同様に、作製基板９１上に、島状の金属酸化物層９２を形成する。次に、島状の金属酸化物層２０上に島状の樹脂層２３を形成する工程と同様に、島状の金属酸化物層９２上に、金属酸化物層９２の端部を覆う島状の樹脂層９３を形成する。そして、樹脂層２３上に絶縁層３１を形成する工程と同様に、樹脂層９３上に絶縁層９５を形成する（図１４（Ａ））。金属酸化物層９２は、樹脂層９３で覆われている。そのため、金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接する部分を低減する、さらには無くすことができる。これにより、表示装置の作製工程中の膜剥がれを抑制することができる。
次に、絶縁層９５上に、着色層９７及び遮光層９８を形成する（図１４（Ｂ））。
着色層９７として、カラーフィルタ等を用いることができる。着色層９７は発光素子６０の表示領域と重なるように配置する。
遮光層９８として、ブラックマトリクス等を用いることができる。遮光層９８は、絶縁層３５と重なるように配置する。
次に、作製基板１４のトランジスタ８０等が形成されている面と、作製基板９１の樹脂層９３等が形成されている面とを、接着層９９を用いて貼り合わせる（図１４（Ｃ１）、（Ｃ２））。
接着層９９が金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２と重ならない領域を有すると、その領域の広さや、接着層９９と接する層との密着性の程度によって、分離不良が生じやすくなる場合がある。
そのため、図１４（Ｃ１）、（Ｃ２）に示すように、接着層９９を、金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２の双方が設けられている部分にのみ重ねることが好ましい。つまり、金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２の双方が設けられていない部分には、接着層９９も設けられていない。
例えば、流動性の低い接着剤、または接着シートなどを接着層９９に用いると、接着層９９を島状に形成することが容易である（図１４（Ｃ１））。
または、枠状の隔壁９６を形成し、隔壁９６に囲まれた内側に接着層９９を充填し硬化してもよい（図１４（Ｃ２））。
隔壁９６が、金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２が設けられていない部分と重なる場合、隔壁９６には未硬化または半硬化の樹脂を用いることが好ましい。これにより、金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２が設けられていない部分の密着性が高くなることを抑制し、分離を容易にすることができる。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いる場合、隔壁９６には、硬化した樹脂を用いることが好ましい。このとき、隔壁９６も、金属酸化物層２０及び金属酸化物層９２が設けられている部分にのみ重ねることが好ましい。
なお、接着層９９が、金属酸化物層２０または金属酸化物層９２と重ならない領域を有する場合、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで分離を行うことができる。
以降の工程は、図１４（Ｃ１）に示す積層構造を用いて説明する。
次に、レーザ光５５を照射する（図１５（Ａ））。レーザ光５５は、例えば、図１５（Ａ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板１４が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板１４）の上側からレーザ光５５が照射される。
作製基板１４と作製基板９１はどちらを先に分離してもよい。ここでは、作製基板９１よりも先に作製基板１４を分離する例を示す。
レーザ光５５は、作製基板１４を介して金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光５５は、金属酸化物層２０中に照射されてもよく、樹脂層２３中に照射されてもよい。
金属酸化物層２０は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層２３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層２３が脆弱化されることがある。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
そして、作製基板１４とトランジスタ８０とを分離する（図１５（Ｂ））。接着層９９の端部が金属酸化物層２０の端部よりも内側に位置するため、分離工程の歩留まりを高めることができる。なお、本実施の形態では、金属酸化物層２０が設けられていない部分の被剥離層が、作製基板１４上に残る例を示すが、これに限られず、一部が作製基板９１側に残存する場合がある。
作製方法例２では、金属酸化物層２０及び樹脂層２３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
次に、作製基板１４から分離することで露出した樹脂層２３と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせる（図１６（Ａ））。基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。
次に、レーザ光５５を照射する（図１６（Ｂ））。レーザ光５５は、例えば、図１６（Ｂ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（上から下）に垂直である。レーザ装置において、作製基板９１が上側にくるように積層体を配置する。積層体には、積層体（作製基板９１）の上側からレーザ光５５が照射される。
レーザ光５５は、作製基板９１を介して金属酸化物層９２と樹脂層９３との界面またはその近傍に照射されることが好ましい。また、レーザ光５５は、金属酸化物層９２中に照射されてもよく、樹脂層９３中に照射されてもよい。
金属酸化物層９２は、レーザ光５５を吸収する。樹脂層９３は、レーザ光５５を吸収してもよい。
レーザ光５５の照射により、金属酸化物層９２と樹脂層９３の密着性もしくは接着性が低下する。レーザ光５５の照射により、樹脂層９３が脆弱化されることがある。
レーザ光の照射工程については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、樹脂層９３に分離の起点を形成する（図１７（Ａ））。
図１７（Ａ）では、基板２９側から、樹脂層９３の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目を入れる。基板２９に樹脂を用いる場合に好適である。
または、基板２９に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、作製基板９１と樹脂層９３とを分離することができる。したがって、分離のタイミングを制御でき、かつ、分離に要する力が小さい。これにより、分離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板９１とトランジスタ８０とを分離する（図１７（Ｂ））。ここでは、枠状に切れ目を入れた内側の部分と作製基板９１とを分離する例を示す。
作製方法例２では、金属酸化物層９２及び樹脂層９３を積層し、光を照射する。これにより、金属酸化物層９２と樹脂層９３との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、作製基板９１と樹脂層９３とを容易に分離することができる。
次に、作製基板９１から分離することで露出した樹脂層９３と、基板２２とを、接着層１３を用いて貼り合わせる（図１８（Ａ））。基板２２は、表示装置の支持基板として機能することができる。
図１８（Ａ）において、発光素子６０の発光は、着色層９７、絶縁層９５、及び樹脂層９３を通して、表示装置の外部に取り出される。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率は高いことが好ましい。本発明の一態様では、樹脂層９３の厚さを薄くすることができる。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率を高め、発光素子６０の光取り出し効率の低下を抑制できる。
また、本発明の一態様では、金属酸化物層９２と樹脂層９３との界面またはその近傍に光を照射し、金属酸化物層９２が光の一部を吸収する。そのため、樹脂層９３の光の吸収率が低くても、金属酸化物層９２と樹脂層９３とを容易に分離することができる。よって、樹脂層９３に可視光の透過率が高い材料を用いることができる。したがって、発光素子６０の光取り出し効率の低下を抑制できる。
樹脂層９３を除去してもよい。これにより、発光素子６０の光取り出し効率をさらに高めることができる。図１８（Ｂ）では、樹脂層９３を除去し、接着層１３を用いて絶縁層９５に基板２２を貼り合わせた例を示す。
接着層１３には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用できる。
基板２２には、基板７５ａに用いることができる材料を適用できる。
作製方法例２は、本発明の一態様の剥離方法を２回行って表示装置を作製する例である。本発明の一態様では、表示装置を構成する機能素子等は、全て作製基板上で形成するため、精細度の高い表示装置を作製する場合においても、可撓性を有する基板には、高い位置合わせ精度が要求されない。よって、簡便に可撓性を有する基板を貼り付けることができる。
［表示装置の構成例２］
図１９（Ａ）は、表示装置１０Ｂの上面図である。図１９（Ｂ）は、表示装置１０Ｂの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ｂは、上記の作製方法例２を用いて作製することができる。表示装置１０Ｂは、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である。
表示装置１０Ｂは、基板２２及び基板２９を有する。基板２２側が表示装置１０Ｂの表示面側である。表示装置１０Ｂは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＢにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
基板２２及び基板２９にはフィルムを用いることが好ましく、特に樹脂フィルムを用いることが好ましい。これにより表示装置の軽量化、薄型化が可能となる。また、フィルム基板を用いた表示装置は、ガラスや金属などを用いる場合に比べて、破損しにくい。また、表示装置の可撓性を高めることができる。
接続体７６を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図１９（Ｂ））。導電層８６ｃ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。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。例えば、図１９（Ｃ）に示すように、表示装置は、トップゲート構造のトランジスタ１４０を有していてもよい。
以上、本実施の形態では、作製基板上に島状の金属酸化物層を形成し、金属酸化物層を樹脂層で覆い、金属酸化物層と無機絶縁層とが接する部分を低減する。これにより、膜剥がれを抑制し、装置の作製工程における歩留まりを高めることができる。そして、金属酸化物層と樹脂層との界面またはその近傍に光を照射することで、金属酸化物層と樹脂層との密着性もしくは接着性を低下させることができる。そのため、所望のタイミングで、金属酸化物層と樹脂層とを容易に分離することができる。
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。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製することができる表示装置について図２０〜図２５を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子と、可視光を発する第２の表示素子とを有する。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。
第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は光源を持たない（人工光源を使用しない）ため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。
第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。
第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、第１の表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、文字を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず視認性が高く、利便性の高い表示装置を実現できる。具体的には、外光下でも、室内でも、視認性が高く利便性の高い表示装置を実現できる。
なお、第３のモードは、ハイブリッド表示方法を用いるモードということができる。
また、本実施の形態の表示装置及び入出力装置は、ハイブリッドディスプレイともいうことができる。
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字及び／または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において、複数の表示素子からそれぞれの光を用いて、文字及び／または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字及び／または画像を表示する機能を有する。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子を有する第１の画素と、第２の表示素子を有する第２の画素とをそれぞれ複数有する。第１の画素と第２の画素は、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。
第１の画素及び第２の画素は、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。
本実施の形態の表示装置は、第１の画素でフルカラー表示を行い、第２の画素で、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態の表示装置は、第１の画素では白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、第２の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第１の画素を用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。
図２０は、表示装置３００Ａの斜視概略図である。表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図２０では、基板３６１を破線で明示している。
表示装置３００Ａは、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図２０では表示装置３００ＡにＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図２０に示す構成は、表示装置３００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
図２０では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置３００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図２０には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の表示素子が有する電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。
また、図２０に示すように、電極３１１ｂは開口４５１を有する。さらに表示部３６２は、電極３１１ｂよりも基板３５１側に、発光素子１７０を有する。発光素子１７０からの光は、電極３１１ｂの開口４５１を介して基板３６１側に射出される。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積とは等しくてもよい。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口４５１の面積は、発光素子１７０の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口４５１が小さいと、発光素子１７０からの光の一部が電極３１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口４５１を十分に大きくすることで、発光素子１７０の発光が無駄になることを抑制できる。
図２１に、図２０で示した表示装置３００Ａの、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び表示部３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図２１に示す表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着されている。基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。
基板３６１には、着色層１３１、遮光層１３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、電極１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層１１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。
液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極１１３は可視光を透過する。液晶層１１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極１１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３５により偏光され、電極１１３、液晶層１１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層１１２及び電極１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極１１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板１３５を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層１３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
図２１に示すように、開口４５１には可視光を透過する電極３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層１１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
接続部２０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。
接着層１４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極１１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された電極１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図２１に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層１４１に、接続体２４３を分散させておけばよい。
発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ａと接続されている。トランジスタ２０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する材料を含み、電極１９１は可視光を透過する材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５１、電極３１１ａ等を介して、基板３６１側に射出される。
液晶素子１８０及び発光素子１７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置３００Ａは、液晶素子１８０を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置３００Ａは、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２０の基板３５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置する。
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６を適用した場合や、トランジスタ２０６と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
トランジスタ２０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ２０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。
絶縁層２２０の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２は、トランジスタ２０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ２０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や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。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０３及びトランジスタ２０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。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可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。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、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
または、２つのゲートのうち、一方に閾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、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
導電層２２３には、酸化物を含む導電性材料を用いることが好ましい。導電層２２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層２１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層２１２に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層２３１に供給され、半導体層２３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。
特に、導電層２２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層２１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層２１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層２２３中に水素が供給され、導電層２２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。
絶縁層２１３に接して着色層１３４が設けられている。着色層１３４は、絶縁層２１４に覆われている。
基板３５１と基板３６１とが重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにする。
なお、基板３６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板３６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。
基板３５１及び基板３６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板３５１及び基板３６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
液晶素子１８０としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
液晶素子１８０には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＴＢＡ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｂｅｎｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ゲストホストモード等が適用された液晶素子を用いることができる。
液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。
液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性を示す。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板１３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
偏光板１３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤを備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
発光素子、トランジスタ、絶縁層、導電層、接着層、接続層等に用いることができる材料については、それぞれ、実施の形態１の説明を参照できる。
＜応用例＞
本発明の一態様では、タッチセンサが搭載された表示装置（以下、入出力装置、タッチパネルとも記す）を作製することができる。
本発明の一態様の入出力装置が有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指またはスタイラス等の被検知体の近接または接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
例えばセンサの方式としては、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式等様々な方式を用いることができる。
本実施の形態では、静電容量方式の検知素子を有する入出力装置を例に挙げて説明する。
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。
本発明の一態様の入出力装置は、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示パネルが有する一対の基板の一方または双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
以下では、別々に作製した表示装置と検知素子とを貼り合わせた構成の入出力装置について説明する。図２２に、本発明の一態様の表示装置の作製方法のフロー図を示す。図２３及び図２４（Ａ）、（Ｂ）に作製中の表示装置の断面図を示す。図２３は、図２２に示すステップＳ６に対応する。同様に、図２４（Ａ）は、ステップＳ７、図２４（Ｂ）は、ステップＳ８−２に対応する。
図２２に示すように、まず、作製基板１４を準備する（ステップＳ１）。次に、作製基板１４上に金属酸化物層２０を形成する（ステップＳ２）。ここでは、金属膜を形成した後、Ｈ２Ｏプラズマ処理を行うことで金属膜を酸化させ、金属酸化物層２０を形成する。金属酸化物層２０の形成方法については、実施の形態１を参照できる。
次に、金属酸化物層２０上に樹脂層２３を形成する（ステップＳ３）。樹脂層２３の形成方法については、実施の形態１を参照できる。
本発明の一態様では、金属酸化物層２０の端部を覆うように樹脂層２３を形成する。これにより、樹脂層２３で金属酸化物層２０を覆い、金属酸化物層２０が露出する部分を減らす、またはなくす。したがって、樹脂層２３上に、金属酸化物層２０との密着性が低い膜を形成しても、当該膜が金属酸化物層２０と接する部分を減らす、またはなくすことができる。そのため、工程中に膜剥がれが生じることを抑制でき、表示装置の作製の歩留まりを高めることができる。
次に、樹脂層２３上に、トランジスタ等を形成する（ステップＳ４）。そして、トランジスタと電気的に接続される発光素子を形成し（ステップＳ５）、発光素子を封止する（ステップＳ６）。樹脂層２３上に形成する各構成について、図２３を用いて説明する。なお、既に述べた構成については先の記載を参照できる。
図２３に示すように、作製基板１４上に、金属酸化物層２０が形成され、金属酸化物層２０上に樹脂層２３が形成されている。樹脂層２３上には、絶縁層１１５が形成されている。絶縁層１１５は、バリア性が高いことが好ましい。絶縁層１１５には、窒化シリコン膜が好適である。絶縁層１１５上には、電極３１１ａ、電極３１１ｂ、及び電極３１１ｃがこの順で積層されている。電極３１１ａの端部と電極３１１ｃの端部は、電極３１１ｂの端部よりも外側に位置し、互いに接している。電極３１１ａ及び電極３１１ｃには、可視光を透過する導電膜を用いる。電極３１１ｂには、可視光を反射する導電膜を用いる。電極３１１ｂには、開口４５１が設けられている。開口４５１は発光素子１７０の発光領域と重なる。電極３１１ｃ上には、絶縁層２２０ａが設けられており、絶縁層２２０ａ上には導電層２２４が設けられており、導電層２２４上には、絶縁層２２０ｂが設けられている。導電層２２４は、容量素子の一方の電極として機能する。絶縁層２２０ｂ上には、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６が設けられている。トランジスタ２０６のソースまたはドレインは、接続部２０７において、電極３１１ｃと電気的に接続されている。トランジスタ２０５は、２つのゲートを有する。２つのゲートは、電気的に接続されている。トランジスタ２０５のソースまたはドレインは、導電層２２８を介して、発光素子１７０の電極１９１と電気的に接続される。各トランジスタは、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４、絶縁層２２５、及び絶縁層２１５で覆われている。これらのうち１つまたは複数の絶縁層のバリア性が高いことが好ましい。図２３では、絶縁層２１３及び絶縁層２２５にバリア性が高い材料を用いる例を示す。絶縁層２１３は、絶縁層２２０ａ、絶縁層２２０ｂ、絶縁層２１２等の端部を覆って設けられる。絶縁層２２５は、絶縁層２１４の端部を覆って設けられる。被覆膜２２６は、可視光を反射する膜である。被覆膜２２６は、発光素子１７０の発光の一部を反射して、開口４５１側に供給する機能を有する。レンズ２２７は、発光素子１７０の発光を透過する機能を有する。レンズ２２７は、発光素子１７０の発光領域と重なる。発光素子１７０は、電極１９１、ＥＬ層１９２、及び電極１９３を有する。ＥＬ層１９２は、副画素ごとに塗り分けられている。電極１９１の端部は、絶縁層２１６で覆われている。絶縁層２１７は、スペーサとしての機能を有する。接着層１４２によって、発光素子１７０と基板３５１とが貼り合わされている。
次に、作製基板１４からトランジスタ等を剥離し、基板３５１側に転置する（ステップＳ７）。ここでは、作製基板１４を介して金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面またはその近傍にレーザ光を照射する。金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離が生じることで、樹脂層２３が露出する（図２４（Ａ））。
ステップＳ８−１は、樹脂層２３を除去するか判断する工程である。分離後、樹脂層２３を除去する場合は、ステップＳ８−２に進む。樹脂層２３を除去しない場合は、ステップ９に進む。ここでは、樹脂層２３を除去する場合を説明する。
次に、樹脂層２３を除去することで、絶縁層１１５を露出する（ステップＳ８−２）。なお、絶縁層１１５の一部または全部を除去し、電極３１１ａを露出させてもよい。バリア性の高い絶縁層１１５を残存させることで、トランジスタや発光素子１７０に水分が入り込むことを抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。ここでは、アッシングにより樹脂層２３を除去する（図２４（Ｂ））。
そして、液晶素子１８０を形成する（ステップＳ９）。絶縁層１１５上（または電極３１１ａ上）に配向膜１３３ａを形成する。また、基板３６１の一方の面に、着色層１３１、絶縁層１２１、絶縁層２３２、電極１１３、絶縁層１１７、及び配向膜１３３ｂを順に形成する。図２５では、着色層１３１が、発光素子１７０の発光領域と重ならない例を示すが、着色層１３１は、発光素子１７０の発光領域に重ねて設けてもよい。絶縁層１２１は、オーバーコートとして機能する。絶縁層２３２には、バリア性の高い絶縁膜が好適である。電極１１３は、液晶素子１８０の共通電極として機能する。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７は、可視光を透過する。
配向膜１３３ａと配向膜１３３ｂの間に液晶層１１２が挟持されるように、基板３５１と基板３６１とを貼り合わせることで、液晶素子１８０を形成する。液晶素子１８０は、電極３１１ａ、電極３１１ｂ、電極３１１ｃ、液晶層１１２、電極１１３を有する。
さらに、基板３６１の他方の面に、拡散フィルム２３３、及び偏光板１３５を貼り合わせる。そして、一方の面にタッチセンサが設けられた基板２３５を偏光板１３５に貼り合わせる。なお、図２５では、接着層の図示を省略している箇所がある。基板２３５の他方の面には、反射防止加工が施されていることが好ましい。例えば、アンチグレア処理が施されていることが好ましい。表面の凹凸により、反射光を拡散し、映り込みを低減することができる。タッチセンサの導電層２３４ａと導電層２３４ｂとの間には、絶縁層２３４ｃが設けられている。導電層２３４ｂは、絶縁層２３４ｄで覆われている。
以上により、図２５に示す入出力装置３１０Ａを形成することができる。その後、ＦＰＣ、ＩＣなどを実装する（ステップＳ１０）。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、２種類の表示素子を有し、複数の表示モードを切り替えて使用することができるため、周囲の明るさによらず視認性が高く、利便性が高い。
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３）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの詳細について説明する。
ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
またＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
また例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
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４）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様により、平面を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。
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。
また、本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。
図２６（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、及びヒンジ部８０５等を有する。
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、折り畳んだ状態（図２６（Ａ））から、図２６（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末８００には、ヒンジ部８０５により連結された筐体８０１と筐体８０２に亘って、フレキシブルな表示部８０３が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８０３に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
表示部８０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末８００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末８００を展開すると、表示部８０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部８０３が保持される。表示部８０３の一部は、筐体８０１から筐体８０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部８０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部８０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体８０１と筐体８０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体８０１と筐体８０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部８０５は、携帯情報端末８００を展開したときに、筐体８０１と筐体８０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末８００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部８０５がロック機構を有すると、表示部８０３に無理な力がかかることなく、表示部８０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体８０１及び筐体８０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体８０１または筐体８０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図２６（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末８１０は、表示部８１２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８１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。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、携帯情報端末８１０の内部に、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、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末８１０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用いることができる。携帯情報端末８１０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、動画再生、インターネット通信、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。
図２６（Ｄ）に示すカメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部８２２に用いることができる。これにより、高い歩留まりでカメラを作製することができる。
ここではカメラ８２０を、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１とが一体となっていてもよい。
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
図２７（Ａ）〜（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（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）、マイクロフォン９００８等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
図２７（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器は、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）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、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して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図２７（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図２７（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図２７（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図２７（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、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。また、表示部９００１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。また、携帯情報端末９２００は、通信規格され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９２００は、接続端子９００６を有し、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。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図２７（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図２７（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図２７（Ｂ）においては円形状）である。
図２７（Ｃ）〜（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図２７（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図２７（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図２７（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
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。
本実施例では、本発明の一態様が適用された装置と、比較例の装置を、実際に作製した結果について説明する。
図２８（Ａ）に、比較例の装置の外観写真を示す。白枠で囲まれた領域３８は、金属酸化物層２０と樹脂層２３が接している領域である。領域３８の外側の領域は、金属酸化物層２０と絶縁層３１が接している領域である。比較例の装置は、金属酸化物層２０と絶縁層３１が接している領域が広く設けられているという特徴を有する。当該領域では、破線で囲った領域３７において、膜剥がれが生じてしまっている。
領域３８では膜剥がれが生じず、領域３７において膜剥がれが生じたことから、金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性が低く、膜剥がれが生じたことが考えられる。
図２８（Ｂ）に、比較例の装置の断面観察写真を示す。
図２８（Ｂ）に示す積層構造において、作製基板１４上に金属酸化物層２０が設けられ、金属酸化物層２０上に、島状の樹脂層２３が設けられている。そして、金属酸化物層２０上及び樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１上には、絶縁層３２及び絶縁層３３が設けられており、絶縁層３３上には、断面観察用の保護膜３９が設けられている。
図２８（Ｂ）から、金属酸化物層２０と絶縁層３１との界面で、絶縁層３１が剥がれていることが確認できた。また、絶縁層３１は、樹脂層２３と接する部分では剥がれていなかった。
ここで、金属酸化物層２０は、酸化チタン膜であり、樹脂層２３は、ポリイミド樹脂膜であり、絶縁層３１は、酸化窒化シリコン膜である。このことから、酸化チタン膜と酸化窒化シリコン膜の密着性は、ポリイミド樹脂膜と酸化窒化シリコン膜の密着性に比べて低いと考えられる。
以上の結果から、金属酸化物層２０と絶縁層３１が接している領域が広く設けられていると、金属酸化物層２０と絶縁層３１の密着性が低いために、工程中に膜剥がれが生じ、歩留まりが低下することがわかった。
次に、本発明の一態様の図２（Ａ）、（Ｂ）に示す積層構造を含む装置を作製した結果について説明する。当該装置は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す積層構造上に、トランジスタ等が設けられた構成である。
図２９に、本発明の一態様が適用された装置の断面観察写真を示す。
本発明の一態様が適用された装置では、比較例の装置と同様に、作製基板１４上に、島状の金属酸化物層と、島状の樹脂層２３とが設けられている。樹脂層２３は、金属酸化物層の端部を覆って設けられている。図２９は、樹脂層２３の端部とその近傍の断面観察写真である。樹脂層２３の端部は、金属酸化物層の端部よりも十分に外側に位置するため、図２９では当該金属酸化物層が確認されない。さらに、本発明の一態様が適用された装置では、比較例の装置と同様に、樹脂層２３上に絶縁層３１が設けられている。絶縁層３１上には、絶縁層３２及び絶縁層３３が設けられており、絶縁層３３上には、断面観察用の保護膜３９が設けられている。
本発明の一態様が適用された装置では、比較例の装置の作製において膜剥がれが生じた工程においても、膜剥がれが生じず、正常に工程を完了することができた。
本発明の一態様では、金属酸化物層２０の端部を樹脂層２３が覆うことで、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接する領域を低減させる。これにより、密着性の低い界面が生じることを防止し、膜剥がれを抑制できるとわかった。したがって、装置を歩留まり高く作製することができるとわかった。
１０Ａ 表示装置
１０Ｂ 表示装置
１３ 接着層
１４ 作製基板
１９ 金属層
２０ 金属酸化物層
２２ 基板
２３ 樹脂層
２４ 第１の層
２５ 被剥離層
２８ 接着層
２９ 基板
３１ 絶縁層
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４ 絶縁層
３５ 絶縁層
３７ 領域
３８ 領域
３９ 保護膜
４０ トランジスタ
４１ 導電層
４３ａ 導電層
４３ｂ 導電層
４３ｃ 導電層
４４ 金属酸化物層
４５ 導電層
４９ トランジスタ
５５ レーザ光
６０ 発光素子
６１ 導電層
６２ ＥＬ層
６３ 導電層
６４ 切れ目
６５ 器具
７４ 絶縁層
７５ 保護層
７５ａ 基板
７５ｂ 接着層
７６ 接続体
８０ トランジスタ
８１ 導電層
８２ 絶縁層
８３ 金属酸化物層
８４ 絶縁層
８５ 導電層
８６ａ 導電層
８６ｂ 導電層
８６ｃ 導電層
９１ 作製基板
９２ 金属酸化物層
９３ 樹脂層
９５ 絶縁層
９６ 隔壁
９７ 着色層
９８ 遮光層
９９ 接着層
１１２ 液晶層
１１３ 電極
１１５ 絶縁層
１１７ 絶縁層
１２１ 絶縁層
１３１ 着色層
１３２ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３４ 着色層
１３５ 偏光板
１４０ トランジスタ
１４１ 接着層
１４２ 接着層
１７０ 発光素子
１８０ 液晶素子
１９１ 電極
１９２ ＥＬ層
１９３ 電極
１９４ 絶縁層
２０１ トランジスタ
２０３ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ 接続部
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１５ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２１７ 絶縁層
２２０ 絶縁層
２２０ａ 絶縁層
２２０ｂ 絶縁層
２２１ａ 導電層
２２１ｂ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２２４ 導電層
２２５ 絶縁層
２２６ 被覆膜
２２７ レンズ
２２８ 導電層
２３１ 半導体層
２３２ 絶縁層
２３３ 拡散フィルム
２３４ａ 導電層
２３４ｂ 導電層
２３４ｃ 絶縁層
２３４ｄ 絶縁層
２３５ 基板
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
３００Ａ 表示装置
３１０Ａ 入出力装置
３１１ａ 電極
３１１ｂ 電極
３１１ｃ 電極
３５１ 基板
３６１ 基板
３６２ 表示部
３６４ 回路
３６５ 配線
３７２ ＦＰＣ
３７３ ＩＣ
３８１ 表示部
３８２ 駆動回路部
４５１ 開口
６４０ 加工領域
８００ 携帯情報端末
８０１ 筐体
８０２ 筐体
８０３ 表示部
８０５ ヒンジ部
８１０ 携帯情報端末
８１１ 筐体
８１２ 表示部
８１３ 操作ボタン
８１４ 外部接続ポート
８１５ スピーカ
８１６ マイク
８１７ カメラ
８２０ カメラ
８２１ 筐体
８２２ 表示部
８２３ 操作ボタン
８２４ シャッターボタン
８２６ レンズ
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５５ ヒンジ
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末
９２０２ 携帯情報端末

Claims (13)

  1. 基板上に島状の金属酸化物層を形成する工程、
    前記金属酸化物層の端部を覆うように、前記金属酸化物層上に樹脂層を形成する工程、及び、
    光を照射することで、前記金属酸化物層と前記樹脂層とを分離する工程を有する、半導体装置の作製方法。
  2. 請求項１において、
    前記樹脂層を形成した後、かつ、前記光を照射する前に、前記樹脂層上に絶縁層を形成する工程を有し、
    前記樹脂層は、島状であり、
    前記絶縁層は、前記樹脂層の端部を覆う、半導体装置の作製方法。
  3. 基板上に島状の金属酸化物層を形成する工程、
    前記金属酸化物層の端部を覆うように、前記金属酸化物層上に樹脂層を形成する工程、
    前記金属酸化物層及び前記樹脂層と重ねて、接着層を形成する工程、及び、
    光を照射することで、前記金属酸化物層と前記樹脂層とを分離する工程を有し、
    前記接着層は、前記金属酸化物層の端部よりも内側に前記接着層の端部が位置するように形成される、半導体装置の作製方法。
  4. 請求項３において、
    前記樹脂層を形成した後、かつ、前記接着層を形成する前に、前記樹脂層上に絶縁層を形成する工程を有し、
    前記樹脂層は、島状であり、
    前記絶縁層は、前記樹脂層の端部を覆う、半導体装置の作製方法。
  5. 請求項３または４において、
    前記接着層を形成する工程の前に、前記樹脂層上に枠状の隔壁を形成する工程を有し、
    前記接着層は、前記隔壁の内側に形成される、半導体装置の作製方法。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一において、
    前記樹脂層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有する、半導体装置の作製方法。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一において、
    前記光として、レーザ光を用い、
    前記レーザ光が、前記金属酸化物層と前記樹脂層との界面またはその近傍に照射されることにより、前記金属酸化物層と前記樹脂層とが分離する、半導体装置の作製方法。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一において、
    前記光は、１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長を有する、半導体装置の作製方法。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一において、
    前記光は、３０８ｎｍ又はその近傍の波長を有する、半導体装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至９のいずれか一において、
    前記光は、線状レーザ装置を用いて照射される、半導体装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一において、
    前記光のエネルギー密度は、２５０ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下である、半導体装置の作製方法。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか一において、
    前記金属酸化物層は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タングステン、シリコン、インジウム、亜鉛、ガリウム、タンタル、及び錫のうち一つまたは複数を有する、半導体装置の作製方法。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一において、
    前記金属酸化物層は、チタン及び酸化チタンのうち一方または双方を有する、半導体装置の作製方法。
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