JP2018093169A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置の作製工程の歩留まりを高める。半導体装置の量産性を高める。
【解決手段】基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を行い、半導体装置を作製する。加えて、分離前に、第１の材料層と第２の材料層とを積層した状態で加熱することが好ましい。第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有する。第１の材料層は、例えば、金属酸化物を有する。第２の材料層は、樹脂（例えば、ポリイミド、アクリル）を有する。第１の材料層と第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより分離する。また、加熱により、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に析出した水に光が照射されることで、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。
【選択図】図２

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、またはそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、表示装置、発光装置、入力装置、入出力装置、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。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。
本発明の一態様は、基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する、半導体装置の作製方法である。第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有する。第２の材料層は、樹脂を有する。第１の材料層と第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより分離する。水素結合の切断は、光が照射されることにより行われる。また、第１の材料層と第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより、第１の材料層と第２の材料層との界面またはその近傍で分離することが好ましい。
または、本発明の一態様は、基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを光を用いて分離する工程を有する、半導体装置の作製方法である。第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有する。第２の材料層は、樹脂を有する。第１の材料層と第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより分離する。光としてレーザ光を用いる。水素結合の切断は、レーザ光が、第１の材料層と第２の材料層との界面またはその近傍に照射されることにより行われる。
または、本発明の一態様は、基板上に第１の材料層を形成する工程、第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、第１の材料層と第２の材料層とが積層された状態で加熱される工程、及び、第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程を有する、半導体装置の作製方法である。第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有する。第２の材料層は、樹脂を有する。加熱される工程では、第１の材料層と第２の材料層との界面または界面近傍に水が析出する。分離する工程では、該界面または該界面近傍に存在する水に光が照射されることにより、第１の材料層と第２の材料層とが分離する。
第２の材料層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であるように形成されることが好ましい。第２の材料層は、波長４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であるように形成されることが好ましく、８０％以上であるように形成されることがより好ましい。例えば、第２の材料層は、アクリルを有することが好ましい。または、第２の材料層は、ポリイミドを有することが好ましい。
分離する工程で照射される光は、波長領域が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下を有するように照射されることが好ましい。当該光は、波長領域が３０８ｎｍ又はその近傍を有するように照射されることが好ましい。基板、第１の材料層、及び第２の材料層の積層構造の、分離する工程で照射される光（例えば波長３０８ｎｍの光）の吸収率は、８０％以上１００％以下であることが好ましく、８５％以上１００％以下であることがより好ましい。
光は、レーザ装置を用いて照射されることが好ましい。光は、線状レーザ装置を用いて照射されることが好ましい。
光は、３００ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射されることが好ましい。
第１の材料層は、第２の材料層との密着性が基板よりも低いように形成されることが好ましい。
第１の材料層は、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ることが好ましい。第１の材料層は、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ることが好ましい。第１の材料層は、チタンと酸化チタンとの積層構造を有するように形成されることが好ましい。
第２の材料層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有するように形成されることが好ましい。
第２の材料層は、構造式（１００）で表される化合物の残基を有するように形成されることが好ましい。
第１の材料層を形成する工程では、基板上に金属層を形成し、金属層の表面にプラズマ処理を行うことで、金属酸化物層を形成してもよい。プラズマ処理では、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に、金属層の表面を曝すことが好ましい。
第１の材料層と第２の材料層とを分離する工程は、分離界面に液体を供給しながら行うことが好ましい。液体は水を含むことが好ましい。
本発明の一態様は、基板上に金属酸化物層を形成し、金属酸化物層上に、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有するように樹脂層を形成し、樹脂層上に、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを形成し、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、半導体装置の作製方法である。
基板上に、金属層を形成し、金属層の表面にプラズマ処理を行うことで、金属酸化物層を形成することが好ましい。プラズマ処理では、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に、金属層の表面を曝すことが好ましい。
樹脂層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であるように形成されることが好ましい。
線状レーザを用いて、基板側から、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が好ましい。
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。
剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 剥離方法の一例を示す模式図。 金属酸化物層と樹脂層との界面の一例を示す模式図。 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。 積層体の作製装置の一例を示す図。 レーザ照射ユニットの一例を示す図。 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。 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。 表示モジュールの一例を示す図。 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１の剥離結果を示す図。 実施例１の試料の断面ＳＴＥＭ観察写真。 レーザ処理条件の一例を示す図。 実施例２の剥離結果を示す図。 実施例２の試料の作製方法及び剥離方法を示す図。 実施例２で形成した遮光層の形状を示す顕微鏡観察写真。 実施例２のガラス基板側の剥離面の顕微鏡観察写真。 実施例２のガラス基板側の剥離面の顕微鏡観察写真。 実施例２のフィルム基板側の剥離面の顕微鏡観察写真。 実施例２の剥離結果を示す図。 実施例４の光の透過率を示す図。 実施例４の剥離結果を示す写真。 実施例４の試料の剥離後の断面観察写真。 実施例５のトランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性を示す図。 実施例５のフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの表示写真。
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２３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、基板上に第１の材料層、ここでは金属酸化物層を形成する。次に、金属酸化物層上に、第２の材料層、ここでは樹脂層を形成する。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。この下地層は、樹脂層との密着性（接着性）が、基板よりも低い層である。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。
図１〜図３を用いて、金属酸化物層と樹脂層とを分離する原理の一例を説明する。
まず、図１及び図２を用いて、Ｈ２Ｏが、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性を阻害する作用（以下、阻害作用）について説明する。
図１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上に樹脂層２３が設けられている。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中のうち一方または双方には、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数が存在する。これらは、金属酸化物層２０の成膜工程、金属酸化物層２０成膜後の添加（ｄｏｐｅ）工程等によって供給することができる。図１のステップ（ｉ）では、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中に、それぞれ、Ｈ２Ｏ、Ｈ、Ｏ等を有する例を示す。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面、及び、金属酸化物層２０中に供給されたＨ、Ｏ、Ｈ２Ｏなどは、樹脂層２３（例えば、ポリイミド、アクリルなど）を固体化（固化、硬化）させる工程（例えば、３５０℃での加熱）で当該界面にＨ２Ｏとして析出する場合がある。この場合、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏが、金属酸化物層２０と、樹脂層２３との密着性を阻害する可能性がある。つまり、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出したＨ２Ｏは、密着性を阻害する作用（阻害作用）を有する。図１のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０中のＨ２Ｏが金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に析出する例を示す。また、図１のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０中の水素と水酸基（ＯＨ）とが、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面にＨ２Ｏとして析出する例を示す。
次に、作製基板１４、金属酸化物層２０、及び樹脂層２３を有する積層体に光を照射する。図２のステップ（ｉｉｉ）では、作製基板１４が上側に位置する状態で積層体を配置する例を示す。図２のステップ（ｉｉｉ）では、搬送機構（図示しない）を用いて、図中の矢印方向に積層体を移動させることで、図の右側から左側に向かって光が照射される。光は、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。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。図２のステップ（ｉｉｉ）、（ｉｖ）では、線状ビーム２６が、作製基板１４を介して、加工領域２７に照射される例を示す。光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属酸化物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱される。また、光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面に存在するＨ２Ｏが、高エネルギーで瞬間的に気化（蒸発）してアブレーションする（爆発する、ともいう）。
図２のステップ（ｖ）では、積層体の上下を反転する例を示す。図２のステップ（ｖｉ）では、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。光照射により、Ｈ２Ｏが水蒸気となり、体積が膨張する。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性が弱くなり、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間を分離することができる。
次に、図３を用いて、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間の結合について説明する。
図３において、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが積層されている。
金属酸化物層２０と樹脂層２３との間には、結合が生じていると考えられる。具体的には共有結合、イオン結合、水素結合等の化学結合が、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間に生じている。
図３のステップ（ｉ）では、金属酸化物層２０が有する金属Ｍと、樹脂層２３が有する炭素Ｃとが、酸素Ｏによって結合されている例を示す。
金属酸化物層２０と樹脂層２３の積層構造に光を照射する（図３のレーザ光５５参照）。ここでは、線状のレーザ光を用いる例を示す。基板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。
光照射により、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面（さらには金属酸化物層２０中及び樹脂層２３中）が加熱され、式（１）（下記及び図３参照）の反応が生じる。光を照射することで、Ｈ２Ｏ（水蒸気）が、金属Ｍ−酸素Ｏ−炭素Ｃの結合を切断する。そして、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間の結合を、水素結合にする。
Ｍ−Ｏ−Ｃ＋Ｈ２Ｏ→Ｍ−ＯＨ＋Ｃ−ＯＨ・・・（１）
図３のステップ（ｉｉ）では、金属酸化物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している例を示す。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。また、２つの酸素は、それぞれ、他方の酸素と結合している水素と水素結合を形成している。
水素結合は、共有結合に比べて極めて弱い結合であるため、容易に切断することができる。また、光照射のエネルギーにより、水は蒸発して水蒸気になる。このとき膨張する力によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の水素結合を切断することができる場合がある。したがって、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを容易に分離することができる。
図３のステップ（ｉｉｉ）では、水素結合で結合されていた酸素と水素が離れ、金属酸化物層２０と樹脂層２３とが分離されている例を示す。金属酸化物層２０が有する金属Ｍと酸素Ｏが結合し、樹脂層２３が有する炭素Ｃと別の酸素Ｏが結合している。２つの酸素は、それぞれ、別の水素と共有結合を形成している。
以上のように、金属酸化物層２０と樹脂層２３の積層構造に光を照射することで、Ｈ２Ｏが、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の強固な結合を、弱い結合である水素結合に変える。これにより、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の分離に要する力を低減させることができる。また、光照射のエネルギーにより、Ｈ２Ｏが膨張することで、金属酸化物層２０と樹脂層２３とを分離することができる。
次に、上記阻害作用及び上記式（１）に示す反応に係るＨ２Ｏについて説明する。
Ｈ２Ｏは、金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに存在する場合がある。
また、金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに存在していた水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等は、加熱されてＨ２Ｏとなる場合がある。
金属酸化物層２０の内部、金属酸化物層２０の表面（樹脂層２３と接する面）、または金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面に、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）のうち一つまたは複数を添加することが好ましい。
なお、本実施の形態の剥離方法では、上記の阻害作用と、先に示す式（１）の反応と、が同時に生じる場合がある。この場合、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性をさらに低下させる、別言すると金属酸化物層２０と樹脂層２３との剥離性をさらに高めることができると推定される。
金属酸化物層２０中、樹脂層２３中、及び金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面などに、Ｈ２Ｏ、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、水酸基（ＯＨ）、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く有することが好ましい。反応に寄与するＨ２Ｏを多くすることで、反応を促進し、分離に要する力をより低減させることができる。
例えば、金属酸化物層２０を形成する際に、金属酸化物層２０中、または金属酸化物層２０表面に、Ｈ２Ｏ、水素、酸素、水酸基、水素ラジカル（Ｈ＊）、酸素ラジカル（Ｏ＊）、ヒドロキシラジカル（ＯＨ＊）等を多く含ませることが好ましい。
具体的には、金属層を形成し、金属層の表面にラジカル処理を行うことで金属酸化物層２０を形成することが好ましい。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。
または、金属酸化物層２０を形成し、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。
これにより、図４に示すように、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＊）等を含ませることができる。また、図４では、樹脂層２３に、炭素Ｃと結合した水素Ｈ、水酸基ＯＨが含まれる例を示す。これらが、加熱処理や光照射により加熱され、Ｈ２Ｏとなることが考えられる。
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。例えば、ＬＴＰＳの結晶化工程に用いる線状レーザ装置は、基板の向きを表裏逆にし、作製基板１４側を表面としてレーザ光を真上から照射することで、本発明の一態様におけるレーザ光照射工程に、転用可能である。また、既存のＬＴＰＳの製造ラインは、酸化物半導体（ＯＳ）を用いるトップゲート型のセルフアライン構造のトランジスタの製造ラインに適用できる。このように、既存のＬＴＰＳの製造設備は、本発明の一態様の分離工程と、ＯＳトランジスタの製造工程を有する製造設備として容易に切り替え可能である。
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。
光は、波長領域が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下を有するように照射されることが好ましい。光は、波長領域が３０８ｎｍ又はその近傍を有するように照射されることがより好ましい。
本発明の一態様において、作製基板１４、金属酸化物層２０、及び樹脂層２３の積層構造の、レーザ光の吸収率は高いことが好ましい。例えば、当該積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、８０％以上１００％以下であることが好ましく、８５％以上１００％以下であることが好ましい。レーザ光の大部分が当該積層構造で吸収されることで、分離の歩留まりを高めることができる。また、機能素子にレーザ光が照射されることが抑制され、機能素子の信頼性の低下を抑制できる。
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。
または、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。次に、基板上及び樹脂層上に、樹脂層の端部を覆う絶縁層を形成する。次に、樹脂層上に、絶縁層を介して、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを形成する。次に、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。次に、樹脂層の少なくとも一部を金属酸化物層から分離することで、分離の起点を形成する。そして、金属酸化物層と樹脂層とを分離する。
基板上には、樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分と、が設けられる。絶縁層は、樹脂層の端部を覆って設けられる。絶縁層は、樹脂層に比べて、金属酸化物層に対する密着性もしくは接着性が高い。樹脂層の端部を覆って絶縁層を設けることで、光を照射した後に、樹脂層が基板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基板を搬送する時などに樹脂層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、金属酸化物層と樹脂層とを分離することができる。つまり、本実施の形態では、金属酸化物層と樹脂層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、金属酸化物層と樹脂層の分離工程、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。
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低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））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、シャドウ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））。
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。下地層は、樹脂層２３との密着性（接着性）が、作製基板１４よりも低い層である。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。
また、下地層の材料は、無機材料に限られず、有機材料を用いてもよい。例えば、有機ＥＬ素子のＥＬ層に用いることができる各種有機材料を用いてもよい。下地層として、これら有機材料の蒸着膜を用いることができる。これにより、密着性の低い膜を形成できる。
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。
上述の通り、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。
ラジカル処理の詳細については、先に記した内容を参照できる。
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。
金属酸化物層２０は光触媒機能を有してもよい。光触媒機能を有する金属酸化物層に光を照射することで、光触媒反応を生じさせることができる。これにより、金属酸化物層と樹脂層との結合力を弱め、容易に分離できる場合がある。金属酸化物層２０には、金属酸化物層２０を活性化させる波長の光を適宜照射することができる。例えば、金属酸化物層２０に紫外光を照射する。例えば、金属酸化物層２０の成膜後、他の層を介することなく、金属酸化物層２０に直接、紫外光を照射してもよい。紫外光の照射には、紫外光ランプを好適に用いることができる。紫外光ランプとしては、水銀ランプ、水銀キセノンランプ、メタルハライドランプ等が挙げられる。または、分離前に行うレーザ照射工程によって、金属酸化物層２０を活性化させてもよい。
金属もしくは窒素を添加した酸化チタンを用いてもよい。これらの元素を添加した酸化チタンを用いて金属酸化物層２０を形成すると、紫外光でなく、可視光によって活性化させることができる。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成する（図５（Ｂ））。
図５（Ｂ）では塗布法を用いて金属酸化物層２０の一面全体に第１の層２４を形成する例を示す。これに限られず、印刷法等を用いて第１の層２４を形成してもよい。金属酸化物層２０上に、島状の第１の層２４、開口または凹凸形状を有する第１の層２４等を形成してもよい。
第１の層２４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。
第１の層２４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。
第１の層２４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、第１の層２４の一部を除去し、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。
第１の層２４は、ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂前駆体、またはアクリル樹脂を含む材料を用いて形成されることが好ましい。第１の層２４は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、ポリアミック酸と溶媒を含む材料、またはアクリル樹脂と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。なお、第１の層２４として、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ると、比較的耐熱性を高められるため好適である。一方で、第１の層２４として、アクリル樹脂を含む材料を用いると、可視光における透光性を高められるため好適である。ポリイミド樹脂及びアクリル樹脂は、それぞれ、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。このように、第１の層２４は、特別な材料は必要でなく、表示装置に用いる樹脂材料を用いて形成できるため、コストを削減することができる。
具体的には、樹脂層２３は、構造式（１００）で表される化合物（オキシジフタル酸）の残基を有することが好ましい。
樹脂層２３には、オキシジフタル酸またはオキシジフタル酸誘導体を含む酸成分と、芳香族アミンまたは芳香族アミン誘導体を含むアミン成分と、を用いて得られるポリイミド樹脂が好適である。オキシジフタル酸誘導体としては、例えば、オキシジフタル酸無水物が挙げられる。また、樹脂層２３は、フッ素を含んでいてもよい。樹脂層２３中にフッ素を含む場合、当該フッ素を用いて、金属酸化物層２０と樹脂層２３の間の水素結合が形成されることがある。
また、第１の層２４に好適に用いることができる、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の物性値について、表１に示す。
表１に示す材料Ａ〜材料Ｅを用いて樹脂層２３を形成することができる。樹脂層２３の信頼性を高めることができるため、材料のガラス転移温度（Ｔｇ）及び５％重量減少温度は、それぞれ高い方が好ましい。
そのほか、第１の層２４の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、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。
第１の層２４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。
第１の層２４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、第１の層２４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、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。
次に、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５（Ｃ））。
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。
なお、加熱処理により、樹脂層２３の厚さは、第１の層２４の厚さから変化する場合がある。例えば、第１の層２４に含まれていた溶媒が除去されることや、硬化が進行し密度が増大することにより、体積が減少し、第１の層２４よりも樹脂層２３が薄くなる場合がある。
加熱処理を行う前に、第１の層２４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、第１の層２４に含まれる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、被剥離層２５を形成する（図５（Ｄ））。
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。
被剥離層２５は、絶縁層を有することが好ましい。当該絶縁層は、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。
被剥離層は、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。
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（Ｄ）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。
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））。レーザ光５５は、例えば、図６（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）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。
ここで、作製基板１４の光照射面にゴミなどの異物１８が付着していると、光の照射ムラが生じることがある。図７（Ａ）では、作製基板１４上に接して樹脂層２３が形成されている比較例である。図７（Ａ）では、作製基板１４と樹脂層２３の界面またはその近傍において、異物１８の真下に、光の照射された領域１６が途切れている部分を有する。この部分は、他の部分に比べて剥離性が低く、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する工程の歩留まりが低下することが懸念される。
一方、本実施の形態では、作製基板１４と樹脂層２３との間に下地層を形成する。下地層としては、金属層１９、金属酸化物層２０、または、図７（Ｂ）に示すように、金属層１９と金属酸化物層２０の積層等が挙げられる。下地層は熱伝導性が高い層を有することが好ましい。例えば、図７（Ｂ）に示す金属層１９の熱伝導性が高いと、作製基板１４の光照射面に異物１８が付着していても、異物１８の周辺の金属層１９が加熱されることで、金属層１９全体にムラなく熱が伝導する。金属層１９の異物１８の陰になる部分にも熱が伝わることで、剥離性の低い部分が生じることを抑制できる。図７（Ｂ）に示すように、金属層１９と金属酸化物層２０の界面またはその近傍において、異物１８の真下を含んで一面全体に、加熱された領域１７が形成される。
金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面またはその近傍において、光が当たらない領域は、一箇所または複数箇所設けられていてもよい。光が当たらない領域の面積は、特に限定は無く、例えば、それぞれ、１μｍ２以上１ｃｍ２以下である。場合によっては、光が当たらない領域の面積は、１μｍ２以下、または１ｃｍ２以上であってもよい。
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（図６（Ｂ１））。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。
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。図６（Ｂ２）では、液体供給機構２１を用いて、分離界面に液体を供給する例を示す。
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。
分離前に、樹脂層２３の一部を作製基板１４から分離することで、分離の起点を形成してもよい。例えば、作製基板１４と樹脂層２３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。
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。
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、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））。第１の層２４については、上記剥離方法における記載を参照できる。
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、島状の樹脂層２３を形成する例を示す。
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上には、樹脂層２３が設けられていない部分が存在する。そのため、金属酸化物層２０上に接して絶縁層３１を形成することができる。
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（Ｄ）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、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性（接着性）は、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性（接着性）よりも高い。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から剥離し、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。
［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））。
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）〜（Ｃ）の工程を行う。まず、作製基板１４上に金属酸化物層２０を形成する工程と同様に、作製基板９１上に、金属酸化物層９２を形成する（図１４（Ａ））。次に、金属酸化物層２０上に樹脂層２３を形成する工程と同様に、金属酸化物層９２上に第１の層を形成し、加熱処理を行うことで、樹脂層９３を形成する（図１４（Ｂ））。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、樹脂層９３の端部を覆う絶縁層９５を形成する（図１４（Ｂ））。
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（Ｃ））。
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（Ｄ））。
次に、レーザ光５５を照射する（図１５）。レーザ光５５は、例えば、図１５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５５の大部分は、レーザ光５５が照射される側の作製基板、金属酸化物層、及び樹脂層の３層で吸収される。そのため、１度のレーザ光５５の照射によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性または金属酸化物層９２と樹脂層９３の密着性の一方のみを低下させることができる。作製基板１４と作製基板９１とで、分離のタイミングを変えることができるため、作製基板１４と作製基板９１をそれぞれ別工程で分離することができる。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。
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２３に分離の起点を形成することが好ましい。例えば、作製基板１４と作製基板９１の間に鋭利な刃物等を差し込み、作製基板１４と作製基板９１とが接着層９９によって接着されている部分を分離することが好ましい。
作製方法例２では、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性（接着性）は、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性（接着性）よりも高い。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。同様に、金属酸化物層９２上には、樹脂層９３が接する部分と、絶縁層９５が接する部分と、を設ける。金属酸化物層９２と絶縁層９５との密着性（接着性）は、金属酸化物層９２と樹脂層９３との密着性（接着性）よりも高い。そのため、樹脂層９３が金属酸化物層９２から意図せず剥がれることを抑制できる。
次に、作製基板１４とトランジスタ８０とを分離する（図１６（Ａ））。図１６（Ａ）では、樹脂層２３の端部よりも外側の部分において、接着層９９中で分離が生じる（接着層９９が凝集破壊する）例を示すが、これに限られない。例えば、接着層９９と、絶縁層９５または絶縁層３３と、の間で分離が生じる（界面破壊または接着破壊が生じるともいう）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（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。
次に、レーザ光５５を照射する（図１７）。レーザ光５５は、例えば、図１７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１８（Ａ））。
図１８（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、樹脂層２３に分離の起点を形成した際と同様に、作製基板９１側から、樹脂層９３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１８（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１９（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１９（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１９（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。
［変形例］
作製方法例２（図１４（Ｄ））では、接着層９９が、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分の双方と重ねて設けられる場合を示した。
金属酸化物層２０と絶縁層３１の密着性（接着性）、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５の密着性（接着性）は、それぞれ、金属酸化物層２０と樹脂層２３の密着性（接着性）、及び金属酸化物層９２と樹脂層９３の密着性（接着性）よりも高い。
金属酸化物層２０と絶縁層３１の界面または金属酸化物層９２と絶縁層９５の界面で剥離を行うと、剥離不良が生じるなど、剥離の歩留まりが低下することがある。そのため、樹脂層に分離の起点を枠状に形成した後、樹脂層と重なる部分のみを作製基板と分離する工程が好適である。
一方、図２０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接着層９９を、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分とは重ねない構成とすることができる。これにより、剥離不良を低減させることができる。
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２０（Ａ））。
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２０（Ｂ））。
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と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分とは重ねないことが好ましい。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いない場合、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。このとき、隔壁９６を金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分の一方または双方と重ねてもよい。
本実施の形態では、隔壁９６に未硬化の樹脂を用い、隔壁９６が、金属酸化物層２０と絶縁層３１とが接している部分、及び金属酸化物層９２と絶縁層９５とが接している部分と重ならない例を示す。
［表示装置の構成例２］
図２１（Ａ）は、表示装置１０Ｂの上面図である。図２１（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２１（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。
［積層体の作製装置の例］
次に、図２２を用いて、積層体の作製装置の一例を説明する。図２２に示す積層体の作製装置は、本実施の形態の剥離方法を用いて作製基板から被剥離層を剥離し、被剥離層を別の基板に転置することができる。図２２に示す積層体の作製装置を用いて、半導体装置、表示装置等の積層体を作製することができる。
図２２に示す積層体の作製装置は、レーザ照射ユニット６１０、基板反転ユニット６３０、複数の搬送ローラ（搬送ローラ６４３、６４４、６４５、６４６等）、テープリール６０２、巻き取りリール６８３、方向転換ローラ６０４、及び押圧ローラ６０６を有する。
図２２に示す積層体の作製装置で処理できる積層体５６は、例えば被剥離体５６ａと支持体５６ｂが積層された構成を有する。積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂとの間で剥離が生じる。被剥離体５６ａは例えば樹脂層を有し、支持体５６ｂは例えば作製基板を有する。
図２２に示す積層体の作製装置は、積層体５６に支持体６０１を貼り付け、支持体６０１を引っ張ることで被剥離体５６ａを積層体５６から剥離する。支持体６０１を用いて、積層体５６を自動的に分離することができ、作業時間の短縮及び製品の製造歩留まりを向上させることができる。
支持体５６ｂと分離された被剥離体５６ａは、接着剤を用いて支持体６７１と貼り合わされる。これにより、支持体６０１、被剥離体５６ａ、及び支持体６７１がこの順で積層された積層体５９を作製することができる。
複数の搬送ローラは、積層体５６を搬送することができる。積層体５６を搬送する搬送機構は、搬送ローラに限られず、ベルトコンベア、または搬送ロボット等を用いてもよい。また、搬送機構上のステージに、積層体５６を配置してもよい。
搬送ローラ６４３、搬送ローラ６４４、搬送ローラ６４５、搬送ローラ６４６は、複数に並べられた搬送ローラの１つであり、所定の間隔で設けられ、積層体５６、被剥離体５６ａ、または支持体５６ｂの送出方向（実線矢印で示す右回転する方向）に回転駆動される。複数に並べられた搬送ローラは、それぞれ図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。
レーザ照射ユニット６１０は、積層体５６にレーザを照射するユニットである。レーザとしては、例えば波長３０８ｎｍの紫外光を出力するエキシマレーザなどを用いることができる。また、高圧水銀ランプやＵＶ−ＬＥＤなどを用いてもよい。
図２２に示すように、積層体５６は、上側に支持体５６ｂが位置する状態で、レーザ照射ユニット６１０に搬送される。
エキシマレーザは高出力のパルスレーザであり、光学系にてビームを線状に整形することができる。線状ビームのレーザ光の照射位置において基板を移動させることで基板全体または必要箇所にレーザ光を照射することができる。なお、線状ビームは、用いる基板の一辺と同等以上の長さとすれば、基板を一方向に移動するのみで基板全体にレーザ光を照射することができる。パルスレーザの発振周波数は、１Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下が好ましく、６０Ｈｚ近傍がより好ましい。
エキシマレーザ装置には、レーザ発振器を一つ搭載した装置の他、二つ以上のレーザ発振器を搭載する装置を用いることもできる。複数のレーザ発振器を搭載する装置においては、それぞれのレーザ発振器から同期されて出力されたレーザ光を光学系にて合成する（重ね合わす）ことで高エネルギー密度のレーザ光を得ることができる。したがって、本実施の形態の用途においては、第３．５世代（６００ｍｍ×７２０ｍｍ）以上、第６世代（１５００ｍｍ×１８５０ｍｍ）以上、第７世代（１８７０ｍｍ×２２００ｍｍ）以上、または第８世代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）以上のサイズのガラス基板の処理を行うこともできる。また、複数のレーザ発振器を搭載する装置では、それぞれのレーザ発振器から出力されるレーザ光が互いに出力ばらつきを補完するため、１パルス毎の強度ばらつきが少なくなり、歩留りの高い処理を行うことができる。なお、複数の発振器に替えて、複数のエキシマレーザ装置を用いてもよい。
図２３（Ａ）にエキシマレーザを用いたレーザ照射ユニット６１０の一例を示す。二つのレーザ発振器を有するエキシマレーザ装置６６０から出力されたレーザ光６１０ａ、６１０ｂは光学系６３５にて合成される。さらに光学系６３５にて横長に伸張されたレーザ光６１０ｃは、ミラー６５０を介してレンズ６８０に入射する。レンズ６８０を透過したレーザ光６１０ｄはレーザ光６１０ｃに比べて縮小される。このとき、レーザ光６１０ｄが、積層体５６が有する加工領域６４０に支持体５６ｂ（例えばガラス基板）を介して照射されるようにする。以下では、レーザ光６１０ｄのうち、加工領域６４０に照射される部分を、線状ビーム６１０ｅと記す。
なお、ここでは二つのレーザ発振器を有する例を示したが、一つのレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより、装置を簡略化できる。また、三つ以上のレーザ発振器を有する構成としてもよく、これにより線状ビーム６１０ｅの強度を高めることができる。
そして、搬送ローラ６４４により図中の矢印方向に積層体５６を移動させることで、加工領域６４０に線状ビーム６１０ｅを照射することができる。
図２３（Ａ）に示すように、積層体５６を搬送ローラ６４４により一定の速度で搬送しながら線状ビーム６１０ｅを照射することにより、プロセス時間を短縮することが可能となる。なお、積層体５６を少なくとも一方向に移動可能なステージに配置し、ステージを動かしながら線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。なお、ステージを用いる場合には、進行方向に対して横方向、及び高さ方向に移動可能なステージを用い、線状ビーム６１０ｅの焦点の位置や深さを調整できる構成とすることが好ましい。なお、図２３（Ａ）では、積層体５６を移動させることで、線状ビーム６１０ｅを照射する構成について例示したがこれに限定されない。例えば、積層体５６を固定し、エキシマレーザ装置６６０などを移動させて、積層体５６に線状ビーム６１０ｅを照射してもよい。
図２３（Ａ）では、線状ビーム６１０ｅが照射される加工領域６４０が、積層体５６の端部よりも内側に位置する例を示している。これにより、加工領域６４０の外側の領域は密着性が高い状態を維持するため、搬送時に剥離が生じてしまうことを抑制できる。なお、線状ビーム６１０ｅの幅が積層体５６の幅と等しい、または積層体５６の幅よりも大きくてもよい。その場合、積層体５６全体に線状ビーム６１０ｅが照射することができる。
図２３（Ｂ）に、線状ビーム６１０ｅが積層体５６の加工領域６４０に照射される様子を示す。積層体５６は、作製基板５８と、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとを有する。ここで、作製基板５８と第２の層５７ｂを含む部分が支持体５６ｂに相当し、第１の層５７ａを含む部分が被剥離体５６ａに相当する。
例えば、第１の層５７ａが上記樹脂層２３に相当し、第２の層５７ｂが上記金属酸化物層２０に相当する。
レーザ光６１０ｄは、作製基板５８を透過し、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に照射されることが好ましい。特に、線状ビーム６１０ｅは、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面、またはその近傍に焦点が位置することが好ましい。
また、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に線状ビーム６１０ｅの焦点が位置することで、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面に存在しうる水が気化し、水の体積が急激に膨張する場合がある。この場合、水の体積の膨張に伴い、第１の層５７ａと第２の層５７ｂとの界面、またはその近傍で剥離現象が生じると推定される。
なお、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して、アモルファスシリコン膜を結晶化させる技術がある。当該技術の場合、アモルファスシリコン膜の内部にレーザ光の焦点を合わせる。しかしながら、本発明の一態様においては、図２３（Ｂ）に示すように、レーザ光（ここでは、線状ビーム６１０ｅ）の焦点は、第１の層５７ａと、第２の層５７ｂとの界面またはその近傍である。このように本発明の一態様は、レーザ光の焦点位置がアモルファスシリコン膜を結晶化させる技術と相違している。
また、線状ビーム６１０ｅの焦点深度が十分に大きい（深い）場合、第１の層５７ａと第２の層５７ｂの界面またはその近傍だけでなく、第１の層５７ａの厚さ方向全体、第２の層５７ｂの厚さ方向全体、または第１の層５７ａと第２の層５７ｂの両方の厚さ方向全体に亘って、線状ビーム６１０ｅの焦点が位置する場合がある。
なお、エキシマレーザとしては、波長３０８ｎｍまたはそれよりも波長が長いものを用いることが好ましい。波長３０８ｎｍ以上であれば、支持体５６ｂにガラス基板を用いた場合においても加工に必要なレーザ光を十分に透過させることができる。
図２２に示す基板反転ユニット６３０は、積層体５６の上下を入れ替えるユニットである。例えば積層体５６の上下を挟む搬送ローラを有し、当該搬送ローラが回転する機構を有する構成とすることができる。なお、基板反転ユニット６３０の構成はこれに限られず、積層体５６の上下を挟む搬送ローラが、らせん状に配置された構成としてもよいし、反転可能な搬送アームを有する構成としてもよい。
基板反転ユニット６３０を通過した積層体５６は、図２２に示すように、被剥離体５６ａが上側に位置する状態となる。
テープリール６０２は、ロールシート状の支持体６０１を繰り出すことができる。支持体６０１を繰り出す速度は可変であることが好ましい。例えば、該速度を比較的遅くすることで、積層体の剥離不良、または剥離した部材におけるクラックの発生を抑制できる。
巻き取りリール６８３は、積層体５９を巻き取ることができる。
テープリール６０２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６０１に張力を加えることができる。
支持体６０１は、連続的または間欠的に繰り出される。支持体６０１を連続的に繰り出すと、均一な速度、均一な力で剥離を行うことができるため、好ましい。剥離工程においては、剥離の進行が途中で停止することなく連続することが好ましく、等速で剥離を進行させることがより好ましい。剥離の進行を途中で停止し再び当該領域から剥離を始めると、剥離の進行が連続した場合とは異なり、当該領域に歪等がかかる。そのため、当該領域の微細構造の変化、または当該領域にある電子デバイス等の特性変化が起こり、例えば表示装置などでは、その影響が表示に現れることがある。
支持体６０１として、有機樹脂、金属、合金、またはガラス等を用いたロールシート状のフィルムを用いることができる。
図２２では、支持体６０１に、可撓性基板など、作製する装置（例えばフレキシブルデバイス）を被剥離体５６ａとともに構成する部材を用いる。支持体６０１は、キャリアテープなど、作製する装置を構成しない部材であってもよい。
方向転換ローラ６０４によって、支持体６０１の送り方向を変えることができる。図２２では、方向転換ローラ６０４は、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。
支持体６０１は、押圧ローラ６０６及び搬送ローラ６４５によって、積層体５６（被剥離体５６ａ）に貼り付けられる。
図２２の構成では、支持体６０１が、押圧ローラ６０６に届く手前で、積層体５６と接触することを抑制できる。そのため、支持体６０１と積層体５６の間に気泡が混入することを抑制できる。
押圧ローラ６０６は、図示しない駆動部（モータ等）により回転駆動される。押圧ローラ６０６が回転することで、積層体５６に被剥離体５６ａを引き剥がす力がかかり、被剥離体５６ａが剥がれる。このとき、積層体５６に剥離の起点が形成されていることが好ましい。被剥離体５６ａは、剥離の起点から剥がれ始める。そして、積層体５６は、被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離される。
積層体５６から被剥離体５６ａを引き剥がす機構は、押圧ローラ６０６に限られず、凸面（凸曲面、凸状の曲面ともいえる）を有する構造体を適用することができる。例えば、円筒状（円柱状、直円柱状、楕円柱状、放物柱状、なども含む）、球状等の構造物を用いることができる。例えば、ドラム状のローラ等のローラを用いることができる。構造体の形状の一例として、底面が曲線で構成される柱体（底面が正円である円柱や、底面が楕円である楕円柱など）や、底面が直線及び曲線で構成される柱体（底面が半円、半楕円である柱体など）が挙げられる。構造体の形状がこれらの柱体のいずれかであるとき、凸面は、該柱体の曲面の部分にあたる。
構造体の材質としては、金属、合金、有機樹脂、ゴム等が挙げられる。構造体は内部に空間または空洞を有してもよい。ゴムとしては、天然ゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、ネオプレンゴム等が挙げられる。ゴムを用いる場合には、摩擦または剥離による帯電が生じにくい材料を用いる、または静電気を防止する対策を行うことが好ましい。例えば、図２２に示す押圧ローラ６０６は、ゴムまたは有機樹脂を用いた中空の円筒６０６ａと、円筒６０６ａの内側に位置する、金属または合金を用いた円柱６０６ｂと、を有する。
押圧ローラ６０６の回転速度は可変であることが好ましい。押圧ローラ６０６の回転速度を制御することで、剥離の歩留まりをより高めることができる。
押圧ローラ６０６や複数の搬送ローラは、少なくとも一方向（例えば、上下、左右、または前後等）に移動可能であってもよい。押圧ローラ６０６の凸面と搬送ローラの支持面の間の距離が可変であると、様々な厚みの積層体の剥離が行えるため好ましい。
押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度に特に限定はない。図２２では、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度が鈍角である例を示す。
図２２に示す積層体の作製装置は、さらに、ローラ６１７を有する。ローラ６１７は、凸面に沿って、支持体６０１を押圧ローラ６０６から巻き取りリール６８３に送ることができる。
ローラ６１７は、一以上の方向に移動可能である。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、支持体６０１に張力を加えることができる。つまり、ローラ６１７は、テンションローラということができる。具体的には、支持体６０１を、押圧ローラ６０６によって変えられた送り方向に引っ張ることができる。
ローラ６１７の軸が移動することで、ローラ６１７は、押圧ローラ６０６が支持体６０１を折り返す角度を制御することができる。
ローラ６１７は、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えることができる。例えば、支持体６０１の送り方向を水平方向に変えてもよい。または、ローラ６１７が、支持体６０１を折り返し、支持体６０１の送り方向を変えた後、ローラ６１７と巻き取りリール６８３の間に位置する方向転換ローラ６０７によって、さらに支持体６０１の送り方向を変え、支持体６０１の送り方向を水平方向にしてもよい。
図２２に示す積層体の作製装置は、さらに、ガイドローラ（ガイドローラ６３１、６３２、６３３等）、巻き取りリール６１３、液体供給機構６５９、乾燥機構６１４、及び、イオナイザ（イオナイザ６３９、６２０）を有する。
積層体の作製装置は、支持体６０１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラを有していてもよい。ガイドローラは単数であっても複数であってもよい。ガイドローラ６３２のように、ガイドローラは、支持体６０１に張力を加えることができてもよい。
支持体６０１の少なくとも一方の面にテープ６００（セパレートフィルムともよぶ）が貼り合わされていてもよい。このとき、積層体の作製装置は、支持体６０１の一方の面に貼り合わされたテープ６００を巻き取ることができるリールを有していることが好ましい。図２２では、巻き取りリール６１３が、テープリール６０２と押圧ローラ６０６の間に位置する例を示す。さらに、積層体の作製装置は、ガイドローラ６３４を有していてもよい。ガイドローラ６３４は、テープ６００を巻き取りリール６１３まで案内することができる。
積層体の作製装置は、乾燥機構６１４を有していてもよい。被剥離体５６ａに含まれる機能素子（例えば、トランジスタや薄膜集積回路）は静電気に弱いため、剥離を行う前に被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面に液体を供給するか、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことが好ましい。また、剥離の進行部に液体が存在することで剥離に要する力を低下させることができる。液体供給機構６５９を用いて、当該界面に液体を供給しながら剥離を行うことができる。被剥離体５６ａに付着したまま液体が揮発するとウォーターマークが形成されることがあるため、剥離直後に液体を除去することが好ましい。したがって、機能素子を含む被剥離体５６ａに対してブローを行い、被剥離体５６ａ上に残った液滴を除去することが好ましい。これにより、ウォーターマークの発生を抑えることができる。また、支持体６０１の撓みを防止するためにキャリアプレート６０９を有していてもよい。
水平面に対して斜め方向に支持体６０１を搬送しながら、支持体６０１の傾きに沿って下方向に気流を流し、液滴を下に落とすことが好ましい。
支持体６０１の搬送方向は、水平面に対して垂直とすることもできるが、水平面に対して斜め方向である方が、搬送中の支持体６０１が安定となり、振動を抑制できる。
工程中、静電気が発生する恐れのある位置では、積層体の作製装置が有する静電気除去器を用いることが好ましい。静電気除去器としては、特に限定はないが、例えば、コロナ放電方式、軟Ｘ線方式、紫外線方式等のイオナイザを用いることができる。
例えば、積層体の作製装置にイオナイザを設け、イオナイザからエアまたは窒素ガス等を、被剥離体５６ａに吹き付けて除電処理を行い、静電気による機能素子への影響を低減することが好ましい。特に、２つの部材を貼り合わせる工程及び１つの部材を分離する工程では、それぞれ、イオナイザを用いることが好ましい。
例えば、イオナイザ６３９を用いて、被剥離体５６ａと支持体５６ｂの界面近傍にイオンを照射し、静電気を取り除きながら、積層体５６を被剥離体５６ａと支持体５６ｂに分離することが好ましい。
積層体の作製装置は、基板ロードカセット６４１及び基板アンロードカセット６４２を有していてもよい。例えば、積層体５６を基板ロードカセット６４１に供給することができる。基板ロードカセット６４１は、積層体５６を搬送機構等に供給することができる。また、支持体５６ｂを基板アンロードカセット６４２に供給することができる。
テープリール６７２は、ロールシート状の支持体６７１を繰り出すことができる。支持体６７１には、支持体６０１と同様の材料を用いることができる。
テープリール６７２及び巻き取りリール６８３を用いて、支持体６７１に張力を加えることができる。
積層体の作製装置は、支持体６７１を巻き取りリール６８３まで案内するガイドローラ６７７、６７８、６７９を有していてもよい。
方向転換ローラ６７６によって、支持体６７１の送り方向を変えることができる。
押圧ローラ６７５は、被剥離体５６ａと、テープリール６７２が繰り出す支持体６７１を加圧しながら貼り合わせることができる。これにより、支持体６７１と被剥離体５６ａの間に気泡が混入することを抑制できる。
支持体６７１の少なくとも一方の面に分離テープ６７０が貼り合わされていてもよい。リール６７３は、分離テープ６７０を巻き取ることができる。ガイドローラ６７４は、分離テープ６７０をリール６７３まで案内することができる。
作製された積層体５９は、巻き取られてもよいし、分断されてもよい。図２２では、巻き取りリール６８３が積層体５９を巻き取る例を示す。ガイドローラ６６５、６６６のように、積層体５９を巻き取りリール６８３に案内するガイドローラを有していてもよい。
図２２に示す積層体の作製装置では、押圧ローラ６０６を用いて、積層体５６から被剥離体５６ａを剥離し、押圧ローラ６７５を用いて被剥離体５６ａを支持体６７１に転置することができる。
以上のように、本実施の形態の剥離方法では、作製基板上に、金属酸化物層と樹脂層とを積層し、光を照射することによって樹脂層の金属酸化物層に対する剥離性を制御する。また、金属酸化物層上に樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分とを設けることで、所望のタイミングで、作製基板から樹脂層を剥離することができる。したがって、本実施の形態の剥離方法を用いて、高い歩留まりで表示装置等を作製できる。
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、本発明の一態様の表示装置の作製方法について図２４〜図２８を用いて説明する。
本実施の形態では、トランジスタのチャネル形成領域に、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）を用いる場合について説明する。
ＬＴＰＳを用いる場合、樹脂層は、耐熱性の高い材料を用いて形成することが好ましい。さらに、樹脂層は、厚膜で形成することが好ましい。これにより、高温プロセスが可能となり、かつ、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和することができる。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成する（図２４（Ａ））。金属酸化物層２０の材料及び形成方法は、実施の形態１を参照することができる。
次に、金属酸化物層２０上に第１の層２４を形成する（図２４（Ｂ））。
第１の層２４の材料及び形成方法は、実施の形態１を参照することができる。本実施の形態で用いる第１の層２４の材料の耐熱性は、十分に高いことが好ましい。
次に、所望の形状の第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２４（Ｃ））。ここでは、島状の樹脂層２３を形成する。
加熱処理の条件は、実施の形態１を参照することができる。
本実施の形態では、第１の層２４の材料に耐熱性の高い材料を用いるため、耐熱性の高い樹脂層２３を形成することができる。
本実施の形態では、第１の層２４の材料に耐熱性の高い材料を用いるため、実施の形態１に示した加熱温度よりも高い温度で、加熱処理を行うことができる。例えば、加熱処理の温度は、４００℃以上６００℃以下が好ましく、４５０℃以上５５０℃以下がより好ましい。
樹脂層２３の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層２３が十分に厚いことで、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和することができる。また、表示装置の剛性を高めることができる。
樹脂層２３の５％重量減少温度は、４００℃以上６００℃以下が好ましく、４５０℃以上６００℃以下がより好ましく、５００℃以上６００℃以下がさらに好ましい。
次に、作製基板１４上及び樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図２４（Ｄ））。
絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３１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には、実施の形態１で例示した材料を用いることができる。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ１４０を形成する（図２４（Ｅ）、図２５（Ａ）〜図２５（Ｅ））。
ここではトランジスタ１４０として、チャネル形成領域にＬＴＰＳを有する、トップゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。
まず、絶縁層３１上に、スパッタリング法、またはＣＶＤ法などを用いて、半導体膜を形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ装置を用いて、厚さ５０ｎｍの非晶質シリコン膜１６１を成膜する。
次に、非晶質シリコン膜１６１に対して加熱処理を行うことが好ましい。これにより、非晶質シリコン膜１６１中から、水素を脱離させることができる。具体的には、４００℃以上５５０℃以下の温度で加熱することが好ましい。例えば、非晶質シリコン膜１６１の含有水素量を５ａｔｏｍ％以下とすることで、結晶化工程での製造歩留まりを高めることができる。なお、非晶質シリコン膜１６１の含有水素量が低い場合、加熱処理を省略してもよい。
本実施の形態では、樹脂層２３の耐熱性が高いため、非晶質シリコン膜１６１を高温で加熱することができる。これにより、非晶質シリコン膜１６１中の水素を十分に脱離し、結晶化工程での製造歩留まりを高めることができる。
次に、半導体膜を結晶化させることで、結晶構造を有する半導体膜１６２を形成する（図２５（Ａ））。
半導体膜の上方よりレーザ光を照射することで半導体膜を結晶化させることができる。レーザ光としては、例えば、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３０８ｎｍ、または３５１ｎｍの波長を用いることができる。または、金属の触媒元素を用いて、半導体膜を結晶化させてもよい。
本実施の形態では、樹脂層２３の耐熱性が高く、かつ樹脂層２３を厚膜で形成するため、結晶化の際のダメージを緩和することができる。
次に、結晶構造を有する半導体膜１６２にチャネルドープを行ってもよい。
次に、結晶構造を有する半導体膜１６２を加工し、島状の半導体膜を形成する。
半導体膜の加工方法としては、ウエットエッチング法及びドライエッチング法のいずれか一方または双方を用いることができる。
次に、絶縁層３１及び半導体膜上に絶縁層１６３及び導電層１６４を形成する。絶縁層１６３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１６３及び導電層１６４は、絶縁層１６３となる絶縁膜と、導電層１６４となる導電膜とを成膜した後、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マスクを除去することにより形成できる。
半導体膜の一部に不純物元素を添加することで、チャネル領域１６２ａ及び低抵抗領域１６２ｂ（ソース領域及びドレイン領域ともいえる）を形成する。不純物元素を複数回添加する（ライトドープとヘビードープを行う）ことで、チャネル領域１６２ａと低抵抗領域１６２ｂの間にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域を形成してもよい。絶縁層１６３及び導電層１６４、さらにはこれらを作製するために用いたマスクは、不純物元素の添加の際のマスクとして機能することができる。
ｎチャネル型のトランジスタを作製する場合、不純物元素としては、半導体膜にｎ型の導電性を付与する不純物を用いる。例えば、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓ、Ｔｅ、Ｓｅ等の元素を用いることができる。
ｐチャネル型のトランジスタを作製する場合、不純物元素としては、半導体膜にｐ型の導電性を付与する不純物を用いる。例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ等の元素を用いることができる。
次に、半導体層、絶縁層１６３、及び導電層１６４を覆う絶縁層１６５を形成する（図２５（Ｃ））。絶縁層１６５は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
次に、加熱処理を行う。これにより、半導体膜に添加した不純物を活性化させる。当該加熱処理は、導電層１６４の酸化を防ぐため、絶縁層１６５を形成した後に行うことが好ましい。
本実施の形態では、樹脂層２３の耐熱性が高いため、不純物の活性化のための加熱処理を高温で行うことができる。これにより、トランジスタの特性を高めることができる。
次に、絶縁層１６５上に絶縁層１６６を形成する（図２５（Ｄ））。絶縁層１６６は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができ、特に、水素を含む絶縁膜を形成する。
次に、加熱処理を行う。これにより、水素を含む絶縁層１６６から半導体膜中（特にチャネル領域１６２ａ中）に水素を供給し、半導体膜中の欠陥を水素で終端することができる。当該加熱処理は、水素を含む絶縁層１６６を形成した後に行うことが好ましい。当該加熱処理は、水素を脱離させるために非晶質シリコン膜１６１に対して行った加熱処理よりも低い温度で行う。
本実施の形態では、樹脂層２３の耐熱性が高いため、水素化のための加熱処理を高温で行うことができる。これにより、トランジスタの特性を高めることができる。
次に、絶縁層１６５及び絶縁層１６６に、半導体層の低抵抗領域１６２ｂに達する開口を形成する。
続いて、導電層１６７ａ及び導電層１６７ｂを形成する。導電層１６７ａ及び導電層１６７ｂ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１６７ａ及び導電層１６７ｂは、それぞれ、絶縁層１６５及び絶縁層１６６の開口を介して低抵抗領域１６２ｂと電気的に接続される。
以上のようにして、トランジスタ１４０を作製できる（図２５（Ｅ））。トランジスタ１４０において、導電層１６４の一部はゲートとして機能し、絶縁層１６３の一部はゲート絶縁層として機能する。半導体層はチャネル領域１６２ａ及び低抵抗領域１６２ｂを有する。チャネル領域１６２ａは絶縁層１６３を介して導電層１６４と重なる。低抵抗領域１６２ｂは導電層１６７ａと接続される部分と、導電層１６７ｂと接続される部分と、を有する。
次に、絶縁層１６６上に絶縁層３４から保護層７５までを形成する（図２６（Ａ））。これらの工程は実施の形態１を参照できる。
次に、レーザ光５５を照射する（図２６（Ｂ））。レーザ光５５の照射の方法は、実施の形態１を参照できる。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図２６（Ｃ））。分離の起点の形成方法は、実施の形態１を参照できる。
本実施の形態では、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。金属酸化物層２０と絶縁層３１との密着性（接着性）は、金属酸化物層２０と樹脂層２３との密着性（接着性）よりも高い。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２７（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２７（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。
以上のように、耐熱性の高い材料を用い、樹脂層を厚膜で形成することで、トランジスタにＬＴＰＳが適用された表示装置を作製することができる。
［表示装置の構成例３］
図２８（Ａ）は、表示装置１０Ｃの上面図である。図２８（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、表示装置１０Ｃ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１０Ｃ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１０Ｃ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１０Ｃは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０Ｃ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２８（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。
図２８（Ｃ）に示す表示装置は、樹脂層２３及び絶縁層３１を有さず、樹脂層２３ａ、絶縁層３１ａ、樹脂層２３ｂ、及び絶縁層３１ｂの積層構造を有する。このような積層構造を有することで、表示装置の信頼性を高めることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
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及び入出力装置について図２９〜図３８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の画素と第２の画素のどちらでも、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２９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２９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２９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２９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２９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２９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２９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３０に、図２９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３０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３０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３０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、光学的等方性である。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３１及び図３５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３２及び図３３（Ａ）、（Ｂ）に作製中の表示装置の断面図を示す。図３２は、図３１に示すステップＳ６に対応する。同様に、図３３（Ａ）は、ステップＳ７、図３３（Ｂ）は、ステップＳ８に対応する。また、図３６及び図３７に作製中の表示装置の断面図を示す。図３６は、図３５に示すステップＳ２６に対応する。同様に、図３７は、ステップＳ２７に対応する。
図３１に示すように、まず、作製基板１４上に金属層１９を形成する（ステップＳ１）。そして、金属層１９を酸化させて、金属酸化物層２０を形成する（ステップＳ２）。ここでは、Ｈ２Ｏプラズマ処理を行うことで、金属層１９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上に第１の層２４を形成する（ステップＳ３）。そして、第１の層２４を硬化させて、樹脂層２３を形成する（ステップＳ４）。ここでは、第１の層２４を塗布し、ベークすることで、樹脂層２３を形成する。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。
次に、樹脂層２３上に、トランジスタ等を形成する（ステップＳ５）。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、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３２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３２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３２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。
絶縁層２１４及び絶縁層２１５の一方または双方の材料としては、屈折率が１．５５またはその近傍の材料、屈折率が１．６６またはその近傍の材料、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。
被覆膜２２６の材料としては、金属を用いることができる。具体的には、銀を含む材料、銀及びパラジウムを含む材料、銀及び銅を含む材料等を用いて、被覆膜２２６を形成できる。
レンズ２２７の屈折率は、１．３以上２．５以下であることが好ましい。レンズ２２７は、無機材料及び有機材料の一方又は双方を用いて形成できる。
レンズ２２７の材料としては、例えば、酸化物または硫化物を含む材料、及び樹脂を含む材料等が挙げられる。酸化物または硫化物を含む材料として、具体的には、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、インジウムとスズを含む酸化物、インジウムとガリウムと亜鉛を含む酸化物、硫化亜鉛等が挙げられる。樹脂を含む材料として、具体的には、塩素、臭素またはヨウ素が導入された樹脂、重金属原子が導入された樹脂、芳香環が導入された樹脂、硫黄が導入された樹脂などが挙げられる。または、樹脂と当該樹脂より屈折率の高い材料のナノ粒子を含む材料をレンズ２２７に用いることができる。酸化チタンまたは酸化ジルコニウムなどをナノ粒子に用いることができる。
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３３（Ａ））。
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）。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３３（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３４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３４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３４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などを実装し（ステップＳ１０）、表示確認を行うことができる（ステップＳ１１）。
図３１に示すフローは、作製基板１４から剥離した樹脂層２３を除去する工程を有する。一方、図３５は、当該工程を有さない場合のフローである。
図３５に示すように、まず、作製基板１４上に金属層１９を形成する（ステップＳ２１）。そして、金属層１９を酸化させて、金属酸化物層２０を形成する（ステップＳ２２）。ここでは、Ｈ２Ｏプラズマ処理を行うことで、金属層１９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上に第１の層２４を形成する（ステップＳ２３）。そして、第１の層２４を硬化させて、樹脂層２３を形成する（ステップＳ２４）。ここでは、第１の層２４を塗布し、ベークすることで、樹脂層２３を形成する。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。なお、ここでは、開口を有する樹脂層２３を形成する。例えば、導電層を露出させたい部分で、樹脂層２３を開口しておくことで、剥離後に、樹脂層２３を除去することなく、導電層を露出させることができる。また、樹脂層２３の可視光に対する透過率が低い場合、光を取り出す部分で、樹脂層２３を開口しておくことで、剥離後に、樹脂層２３を除去することなく、光取り出し効率の低下を抑制できる。
次に、金属酸化物層２０上及び樹脂層２３上に、トランジスタ等を形成する（ステップＳ２５）。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、封止する（ステップＳ２６）。各構成について、図３６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３６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には、開口が設けられている。樹脂層２３が設けられていない部分には、金属酸化物層２０と電極３１１ａとが接する領域、及び金属酸化物層２０と絶縁層２１３とが接する領域が存在する。金属酸化物層２０上及び樹脂層２３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。これら電極とは重ならない部分に、発光素子１７０の発光領域が設けられている。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３６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、図面下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Ｓ２７）。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３７）。また、樹脂層２３が設けられていない部分では、金属酸化物層２０と電極３１１ａとの界面で分離が生じることで、電極３１１ａが露出する（図３７）。なお、電極３１１ａは、金属酸化物層２０との密着性が低い材料を用いることが好ましい。また、電極３１１ａと金属酸化物層２０との接触面積が小さいほど、界面での分離が容易となり好ましい。
そして、液晶素子１８０を形成する（ステップＳ２８）。樹脂層２３上及び電極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。これらの構成は、図３４と同様であるため、説明を省略する。
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。これらの構成は、図３４と同様であるため、説明を省略する。
以上により、図３８に示す入出力装置３１０Ｂを形成することができる。その後、ＦＰＣ、ＩＣなどを実装し（ステップＳ２９）、表示確認を行うことができる（ステップＳ３０）。
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４）
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５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。
図３９（Ａ）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、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。
例えば、本発明の一態様を用いて作製された表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、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。
また、表示パネル８００６に重ねてタッチパネルを設けてもよい。タッチパネルとしては、抵抗膜方式また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。
図３９（Ｂ）は、光学式のタッチセンサを備える表示モジュール８０００の断面概略図である。
表示モジュール８０００は、プリント基板８０１０に設けられた発光部８０１５及び受光部８０１６を有する。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２により囲まれた領域に一対の導光部（導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂ）を有する。
上部カバー８００１と下部カバー８００２には、例えばプラスチック等を用いることができる。また、上部カバー８００１と下部カバー８００２とは、それぞれ薄くすることができる。例えば各カバーの厚さを０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。そのため、表示モジュール８０００を極めて軽量にすることができる。少ない材料で上部カバー８００１と下部カバー８００２を作製できるため、作製コストを低減できる。
表示パネル８００６は、フレーム８００９を間に介してプリント基板８０１０やバッテリ８０１１と重ねて設けられている。表示パネル８００６とフレーム８００９は、導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂに固定されている。
発光部８０１５から発せられた光８０１８は、導光部８０１７ａにより表示パネル８００６の上部を経由し、導光部８０１７ｂを通って受光部８０１６に達する。例えば指やスタイラスなどの被検知体により、光８０１８が遮られることにより、タッチ操作を検出することができる。
発光部８０１５は、例えば表示パネル８００６の隣接する２辺に沿って複数設けられる。受光部８０１６は、発光部８０１５と対向する位置に複数設けられる。これにより、タッチ操作がなされた位置の情報を取得することができる。
発光部８０１５は、例えばＬＥＤ素子などの光源を用いることができる。特に、発光部８０１５として、使用者に視認されず、且つ使用者にとって無害である赤外線を発する光源を用いることが好ましい。
受光部８０１６は、発光部８０１５が発する光を受光し、電気信号に変換する光電素子を用いることができる。好適には、赤外線を受光可能なフォトダイオードを用いることができる。
導光部８０１７ａ、導光部８０１７ｂとしては、少なくとも光８０１８を透過する部材を用いることができる。導光部８０１７ａ及び導光部８０１７ｂを用いることで、発光部８０１５と受光部８０１６とを表示パネル８００６の下側に配置することができ、外光が受光部８０１６に到達してタッチセンサが誤動作することを抑制できる。特に、可視光を吸収し、赤外線を透過する樹脂を用いることが好ましい。これにより、タッチセンサの誤動作をより効果的に抑制できる。
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４０（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４０（Ａ））から、図４０（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４０（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４０（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４１（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４１（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４１（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４１（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図４１（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４１（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４１（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図４１（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４１（Ｂ）においては円形状）である。
図４１（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４１（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図４１（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４１（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、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
図５及び図６を用いて、本実施例の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図５（Ａ１））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約５ｎｍのチタン膜を成膜した。その後、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス（５８０ＮＬ／ｍｉｎ、酸素濃度２０％）を流しながら、４５０℃で１時間のベークを行うことで、酸化チタン膜を形成した。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成した（図５（Ｂ））。第１の層２４は、非感光性の可溶性ポリイミド樹脂を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２．０μｍであった。
次に、第１の層２４に加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成した（図５（Ｃ））。加熱処理としては、Ｎ２雰囲気下、３５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３にＵＶ剥離テープを貼り付けた（図５（Ｄ）の接着層７５ｂ及び基板７５ａに相当）。
本実施例の試料について、作製基板１４側からレーザ光を照射した（図６（Ａ））。レーザ光は上面視において試料の全面に照射した。なお、照射時には試料の外周部に遮光用のマスク（図示しない）を設けた。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、エネルギー密度は約４４０ｍＪ／ｃｍ２とした。なお、試料を、レーザ光の照射条件が異なる４つの領域に分けた。４つの領域のショット数は、それぞれ１０ショット、２０ショット、３０ショット、４０ショットとした。繰り返し周波数は６０Ｈｚとした。スキャン速度はショット数によって異なる。１０ショットの領域は３．７５ｍｍ／秒、２０ショットの領域は１．９０ｍｍ／秒、３０ショットの領域は１．２５ｍｍ／秒、４０ショットの領域は０．９３ｍｍ／秒とした。
作製基板１４と金属酸化物層２０の積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約７５％であり、透過率は約１３％であった。このことから、金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面、金属酸化物層２０中、及び樹脂層２３中のいずれにも、レーザ光が照射されたと考えられる。
レーザ光の照射後、試料の基板７５ａ側から、上記外周部より内側にカッターで切れ目を入れることで、試料から作製基板１４を剥離した（図６（Ｂ１））。
図４２に示すように、ショット数が１０ショットから４０ショットのいずれの領域においても、作製基板１４から基板７５ａを剥離することができた。
図４３に、ショット数が１０ショットの条件の試料の断面ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った結果を示す。
図４３（Ａ）に、剥離前の試料の断面ＳＴＥＭ写真を示す。金属酸化物層２０の厚さは、約１４ｎｍであった。図４３（Ｂ）に剥離した基板７５ａ側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。樹脂層２３と観察用に形成したコート層との間に金属酸化物層２０は観察されなかった。また、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析では、樹脂層２３側にチタンが検出されなかった。図４３（Ｃ）に剥離した作製基板１４側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。金属酸化物層２０の厚さは、約１１ｎｍであった。以上の結果から、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離させることができたと考えられる。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた。
さらに、エネルギー密度が約３０６ｍＪ／ｃｍ２の条件、約３２４ｍＪ／ｃｍ２の条件、約３４２ｍＪ／ｃｍ２の条件、及び約３６０ｍＪ／ｃｍ２の条件であっても、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた（ショット数はそれぞれ１０ショット）。このことから、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で処理が可能であることがわかった。このことから、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、レーザ装置の長期使用が可能になり、レーザ装置のランニングコストが低減できる。
本実施例で用いた樹脂層は、透光性が高く（特に可視光の透過率が高い。）、光の吸収率が、着色された樹脂層に比べて低い。一方、本実施例で用いた作製基板（ガラス基板）、金属酸化物層（酸化チタン膜）、及び樹脂層（ポリイミド膜）の積層構造の、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約８７％であった。金属酸化物層（酸化チタン膜）を設けない場合の波長３０８ｎｍの光の吸収率（約８１％）に比べて、高い吸収率が得られた。作製基板と樹脂層との間に金属酸化物層を設けることで、レーザ光の吸収率を高めることができた。
図４４に、本発明の一態様の剥離方法で用いることができるレーザ処理条件の一例を示す。領域Ａは、本実施例で用いた作製基板（ガラス基板）、金属酸化物層（酸化チタン膜）、及び樹脂層（ポリイミド膜）の積層構造を用いた剥離方法で適用できる条件である。領域Ｂは、作製基板（ガラス基板）に接して本実施例で用いた樹脂層（可視光の透過率が高いポリイミド膜）を形成した構造を用いた剥離方法で適用できる条件である。金属酸化物層を設けることで、レーザ光のエネルギー密度及びショット数を低減させることができるとわかる。具体的には、本発明の一態様を適用することで、着色された樹脂層を用いる場合のレーザ光のエネルギー密度やショット数と同等の条件を用いることができた。
以上のことから、本発明の一態様では、特別なレーザ処理条件が不要であり、作製コストの上昇を抑えることができるとわかった。また、可視光の透過率が高い樹脂層を採用することができるため、表示装置の表示面側に樹脂層が位置していても、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）樹脂層を除去する工程を削減できる。また、樹脂層の材料の選択の幅が広がる。
本実施例では、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
はじめに、比較例の表示装置を作製し表示状態を確認した。まず、作製基板（ガラス基板）上に接して樹脂層（ポリイミド膜）を形成し、樹脂層上に被剥離層（トランジスタ及び表示素子を含む）を形成した。そして、作製基板を介して、樹脂層にレーザ光を照射することで、作製基板から被剥離層を剥離する工程を経て、表示装置を作製した。
その結果、レーザ光のエネルギー密度が高すぎると、スス（樹脂が炭化した粉のようなもの）が発生しやすいことがわかった。
また、エネルギー密度が低いと、ススの発生は抑制できるが、作製基板（ガラス基板）上に樹脂層（ポリイミド膜）の膜残りが発生し、剥離の歩留まりが低下しやすいことがわかった。
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たために、光の照射ムラが生じ、剥離が所望の位置で行われなかったと考えられる。
このように、作製基板上に接して樹脂層を形成する場合、好適なレーザ光の照射条件の範囲が狭く、制御が難しいことがある。
そこで、本実施例では、本発明の一態様が適用された積層構造を作製し、３種類の評価を行った。１つ目の評価では、レーザのエネルギー密度が、試料の剥離性に与える影響について調査した。残りの２つの評価では、作製基板のレーザ光を照射する面に存在するゴミ等の異物が、試料の剥離性に与える影響について調査した。
＜評価１＞
図５及び図６を用いて、評価１の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図５（Ａ１））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約１０ｎｍのチタン膜を成膜した。次に、チタン膜の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物層２０である酸化チタン膜を形成した。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。酸化チタン膜の厚さは、約２６ｎｍであった。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成した（図５（Ｂ））。第１の層２４は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２．０μｍであった。
次に、第１の層２４に加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成した（図５（Ｃ））。加熱処理としては、Ｎ２雰囲気下、４５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３に接着層７５ｂを用いて基板７５ａを貼り付けた（図５（Ｄ））。
本実施例の試料について、作製基板１４側からレーザ光を照射した（図６（Ａ））。レーザ光は上面視において試料の全面に照射した。なお、照射時には試料の外周部に遮光用のマスク（図示しない）を設けた。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒とした。なお、試料を、レーザ光の照射条件が異なる５つの領域に分けた。５つの領域のエネルギー密度は、それぞれ約２６３ｍＪ／ｃｍ２、約３０６ｍＪ／ｃｍ２、約３５０ｍＪ／ｃｍ２、約３９４ｍＪ／ｃｍ２、約４３８ｍＪ／ｃｍ２とした。
レーザ光の照射後、試料の基板７５ａ側から、上記外周部より内側にカッターで切れ目を入れることで、試料から作製基板１４を剥離した（図６（Ｂ１））。
図４５に示すように、エネルギー密度が約２６３ｍＪ／ｃｍ２から約４３８ｍＪ／ｃｍ２のいずれの領域においても、作製基板１４から基板７５ａを剥離することができた。また、エネルギー密度が高くてもススの発生は確認されなかった。
＜評価２＞
次に、本発明の一態様が適用された積層構造（試料Ａ）と、比較の積層構造（比較試料Ｂ）とを作製し、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
試料Ａ及び比較試料Ｂの作製方法及び剥離方法について図４６を用いて説明する。試料Ａは、金属酸化物層２０を有するのに対し、比較試料Ｂは、金属酸化物層２０を有さない。
まず、試料Ａの作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図４６（Ａ１））。比較試料Ｂの作製基板１４上には、金属酸化物層２０を形成しなかった（図４６（Ａ２））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約１０ｎｍのチタン膜を成膜した。次に、チタン膜の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物層２０である酸化チタン膜を形成した。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。酸化チタン膜の厚さは、約２６ｎｍであった。
次に、試料Ａでは、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３を形成した（図４６（Ａ１））。比較試料Ｂでは、作製基板１４上に、樹脂層２３を形成した（図４６（Ａ２））。樹脂層２３は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２．０μｍであった。当該材料を塗布後、窒素を含む雰囲気下、４５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３に接着層７５ｂを用いて基板７５ａを貼り付けた（図４６（Ａ１）、（Ａ２））。接着層７５ｂには、エポキシ樹脂を用いた。基板７５ａには、ＰＥＴフィルムを用いた。
次に、作製基板１４の樹脂層２３等が形成されていない面に、遮光層１５を複数形成した（図４６（Ｂ１）、（Ｂ２））。遮光層１５は、スパッタリング法を用いて、厚さ約３００ｎｍのチタン膜を成膜することで形成した。遮光層１５は、メタルマスクを用いて、島状に形成した。遮光層１５のサイズは、２２０μｍ×２２０μｍ、５２０μｍ×５２０μｍ、３００μｍ×１１００μｍ、８２０μｍ×１０００μｍ、１０００μｍ×２０００μｍの５種類である。作製基板１４には、各サイズの遮光層１５を複数形成した。
図４７（Ａ）〜（Ｆ）に、遮光層１５の顕微鏡観察写真を示す。観察には、キーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１００を用いた。
図４７（Ａ）〜（Ｃ）は、試料Ａに形成した遮光層１５のパターン形状を示す。図４７（Ａ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターン、図４７（Ｂ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図４７（Ｃ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターンである。
図４７（Ｄ）〜（Ｆ）は、比較試料Ｂに形成した遮光層１５のパターン形状を示す。図４７（Ｄ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターン、図４７（Ｅ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図４７（Ｆ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターンである。
次に、試料Ａ及び比較試料Ｂについて、作製基板１４側（遮光層１５側）からレーザ光を照射した（図４６（Ｃ１）、（Ｃ２））。レーザ光は上面視において試料の全面に照射した。なお、照射時には試料の外周部に遮光用のマスク（図示しない）を設けた。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒とした。
なお、作製基板１４と金属酸化物層２０との積層構造の、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約８２％であった。一方、作製基板１４単体の、波長３０８ｎｍの光の吸収率は約５１％であった。
レーザ光の照射後、基板７５ａ側から、上記外周部より内側にカッターで切れ目を入れることで、各試料から作製基板１４を剥離した（図４６（Ｄ１）、（Ｄ２））。
図４８（Ａ）〜（Ｆ）及び図４９（Ａ）〜（Ｄ）に、作製基板１４側の剥離面の顕微鏡観察写真を示す。図４８（Ａ）〜（Ｆ）に、株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１００を用いた観察結果を示す。図４９（Ａ）〜（Ｄ）に、オリンパス株式会社製半導体／ＦＰＤ検査顕微鏡を用いた観察結果を示す。
図４８（Ａ）〜（Ｃ）及び図４９（Ａ）、（Ｂ）は、試料Ａの作製基板１４側の剥離面の観察写真である。図４８（Ａ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターンの遮光層１５が設けられていた部分に対応する。同様に、図４８（Ｂ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図４８（Ｃ）及び図４９（Ａ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターン、図４９（Ｂ）は、２２０μｍ×２２０μｍのパターンに対応する。
図４８（Ａ）〜（Ｃ）及び図４９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、試料Ａでは、作製基板１４側の剥離面に、樹脂層２３の膜残りは観察されなかった。なお、試料Ａでは、レーザ光の照射時に、遮光層１５が除去される場合と残存する場合とがあった。図４８（Ａ）〜（Ｃ）及び図４９（Ｂ）では、作製基板１４側の剥離面とは反対側の面に残存する遮光層１５のパターンが観察された。
図４８（Ｄ）〜（Ｆ）及び図４９（Ｃ）、（Ｄ）は、比較試料Ｂの作製基板１４側の剥離面の観察写真である。図４８（Ｄ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターンの遮光層１５が設けられていた部分に対応する。同様に、図４８（Ｅ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図４８（Ｆ）及び図４９（Ｃ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターン、図４９（Ｄ）は、２２０μｍ×２２０μｍのパターンに対応する。
図４８（Ｄ）〜（Ｆ）及び図４９（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、比較試料Ｂでは、作製基板１４側の剥離面に、樹脂層２３の膜残りが観察された。樹脂層２３は、遮光層１５とおおむね重なる位置に残存していた。
図５０（Ａ）〜（Ｆ）に、基板７５ａ側の剥離面の顕微鏡観察写真を示す。観察には、キーエンス社製デジタルマイクロスコープＶＨＸ−１００を用いた。
図５０（Ａ）〜（Ｃ）は、試料Ａの基板７５ａ側の剥離面の観察写真である。図５０（Ａ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターンの遮光層１５が設けられていた部分に対応する。同様に、図５０（Ｂ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図５０（Ｃ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターンに対応する。
図５０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料Ａでは、樹脂層２３が剥離面全体にわたって残存しており、樹脂層２３の欠損は観察されなかった。
図５０（Ｄ）〜（Ｆ）は、比較試料Ｂの基板７５ａ側の剥離面の観察写真である。図５０（Ｄ）は、３００μｍ×１１００μｍのパターンの遮光層１５が設けられていた部分に対応する。同様に、図５０（Ｅ）は、８２０μｍ×１０００μｍのパターン、図５０（Ｆ）は、１０００μｍ×２０００μｍのパターンに対応する。
図５０（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、比較試料Ｂでは、遮光層１５が設けられていた部分とおおむね重なる位置に、樹脂層２３の欠損が観察された。
遮光層１５と重なる部分に、樹脂層２３の膜残りが存在するか、作製基板１４側の剥離面の検査を行った。１種類のサイズの遮光層につき１０個、検査を行った。検査の結果を表２に示す。
比較試料Ｂでは、５種類のサイズの遮光層それぞれについて、１０個中１０個、樹脂層２３の膜残りが確認された。比較試料Ｂでは、作製基板１４を介して光を照射する際、作製基板１４の光照射面に遮光層１５が付着していたために、光の照射ムラが生じ、剥離が所望の位置で行われなかったと考えられる。
本発明の一態様が適用された試料Ａでも同様に、作製基板１４側の剥離面の検査を行った。その結果、５種類のサイズの遮光層それぞれについて、１０個中１個も、樹脂層２３の膜残りが確認されなかった。本発明の一態様が適用された試料Ａでは、作製基板１４の光照射面に遮光層１５が付着していても剥離性の低い部分が生じることを抑制できた。
＜評価３＞
次に、本発明の一態様が適用された積層構造（試料Ｃ）と、比較の積層構造（比較試料Ｄ）とを作製し、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
試料Ｃ及び比較試料Ｄの作製方法及び剥離方法について図４６を用いて説明する。試料Ｃは、金属酸化物層２０を有するのに対し、比較試料Ｄは、金属酸化物層２０を有さない。
まず、試料Ｃの作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図４６（Ａ１））。比較試料Ｄの作製基板１４上には、金属酸化物層２０を形成しなかった（図４６（Ａ２））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約２０ｎｍのチタン膜を成膜した。次に、チタン膜の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物層２０である酸化チタン膜を形成した。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。酸化チタン膜の厚さは、約３０ｎｍであった。
次に、試料Ｃでは、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３を形成した（図４６（Ａ１））。比較試料Ｄでは、作製基板１４上に、樹脂層２３を形成した（図４６（Ａ２））。樹脂層２３は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２．０μｍであった。当該材料を塗布後、窒素を含む雰囲気下、４５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３に接着層７５ｂを用いて基板７５ａを貼り付けた（図４６（Ａ１）、（Ａ２））。
また、作製基板１４の光照射面に、黒色の油性マーカーペンで、肉眼で視認可能な大きさ（直径約１ｍｍ）の光を遮る領域（以下、遮光領域）を５か所形成した。そして、作製基板１４を介して、樹脂層２３にレーザ光を照射した。その後、作製基板１４から樹脂層２３を剥離し、作製基板１４の剥離面上に樹脂層２３が残っているかを確認した。
図５１（Ｂ）に示すように、比較試料Ｄでは、作製基板１４の剥離面に、樹脂層２３の膜残りが５か所発生していた（点線で囲った部分）。当該膜残りは、遮光領域と重なっていた。一方、図５１（Ａ）に示すように、試料Ｃでは、樹脂層２３の膜残りが確認されなかった。図５１（Ａ）では、作製基板１４の裏面（剥離面とは反対側の面）の遮光領域が薄く見えているが、作製基板１４の剥離面に樹脂層２３は残存していなかった。
評価１の結果から、本発明の一態様を適用することで、レーザ光のエネルギー密度が高くても、ススの発生を抑制できることがわかった。また、評価２及び評価３の結果から、本発明の一態様を適用することで、光照射面に異物が存在する場合に、レーザ光のエネルギー密度を過度に高くしなくても、樹脂層の膜残りを抑制できることがわかった。以上のように、本発明の一態様の剥離方法は、レーザ光の照射条件の範囲が広く、制御しやすいと考えられる。また、本発明の一態様の剥離方法を用いることで、剥離の歩留まりを高めることができる。
以下では、本発明の一態様の剥離方法における表３に示す項目について詳述する。
実施例１等に示すように、下地層への処理としては、Ｈ２Ｏプラズマ処理が好適である。樹脂層の材料としては、感光性を有し、ポリイミド樹脂前駆体を含む材料が好適である。または、樹脂層の材料としては、非感光性の、可溶性ポリイミド樹脂を含む材料が好適である。
ここで、樹脂層の材料を塗布すると、基板の外周部などに不均一に塗布された部分が生じることがある。樹脂層の硬化前に、このような不要な部分を容易に除去できることが好ましい。例えば、シンナーなどの有機溶剤を用いて除去することができる。樹脂層の材料によっては、シンナーと反応して白濁、ゲル化、または凝固などが生じることがある。実施例１等で使用した樹脂層の材料は、シンナーなどの有機溶剤に溶解するため、樹脂層の硬化前に不要な部分を容易に除去できる。
感光性を有する材料を用いると、樹脂層の加工が容易となり好ましい。材料を塗布した後、露光、現像を行うことで、樹脂層を加工することができる。レジストマスクの形成が不要であるため、作製工程を短縮することができる。
非感光性の材料を用いる場合、材料を塗布し加熱により硬化させた後、樹脂層上にレジストを塗布し、露光、現像を行うことで、レジストマスクを形成する。その後、ドライエッチングを行うことで樹脂層を加工することができる。
樹脂層上に被剥離層（トランジスタ、表示素子等）を形成する工程、及び基板との貼り合わせ工程時に、作製装置が位置合わせ用のマーカを読み取りやすいことが好ましい。感光性を有する材料は、非感光性の材料に比べて着色していることがある。有色の樹脂層に比べて可視光の透過性が高い樹脂層は、マーカ認識が容易となり、設計時のレイアウトの自由度が高まり好ましい。
作製基板を介して樹脂層の一面全体にレーザ光を照射する工程では、作製基板の裏側（樹脂層を形成する面とは反対側の面）にゴミがあると、光が適切に照射されず、剥離不良につながることがある。また、樹脂層に対しレーザのパワーが強すぎると、樹脂層が変質してしまうことがある。例えば、ススが発生することがある。本発明の一態様の剥離方法では、作製基板と樹脂層との間に下地層を形成する。作製基板の光照射面に異物が付着していても、異物の周辺の下地層が加熱されることで、下地層全体にムラなく熱が伝導する場合がある。そのため、レーザのパワーを過度に強めなくてもよいため、レーザ光が樹脂層に与えるダメージを抑制できる。よって、本発明の一態様の剥離方法は、作製基板の裏面のゴミの影響を受けにくく、ススが発生しにくいといえる。なお、表２に示す通り、酸化チタンの熱伝導率は、約６．３Ｗ／ｍ・Ｋであり、ポリイミドの熱伝導率は、約０．１８Ｗ／ｍ・Ｋである。
実施例１等に示すように、金属酸化物層と樹脂層との界面で剥離が生じると、剥離後の作製基板上に、樹脂層は残存しない。また、金属酸化物層の厚さ等によっては、樹脂層中で剥離が生じることがある。このように、剥離後の作製基板上に、樹脂層が残存することもある。
剥離後に樹脂層を除去する場合、貫通電極を露出することができる。樹脂層は、アッシングにより除去することが好ましい。樹脂層を除去するため、出来上がりの装置は、樹脂層の色味の影響を受けない。
剥離後に樹脂層を除去しない場合、剥離により貫通電極を露出することが好ましい。樹脂層の形成時に、樹脂層に開口を設け、開口内に貫通電極を形成する。感光性を有する材料を用いる場合は、露光技術により樹脂層に開口を形成することができる。このとき、開口の形状は、テーパー形状となる。非感光性の材料を用いる場合は、レジストマスクを用いて樹脂層に開口を形成することができる。このとき、開口の形状は、垂直に近い形状となる。そして、剥離によって、樹脂層及び貫通電極が露出する。なお、貫通電極には、作製基板との密着性が低い材料を用いることが好ましい。また、貫通電極と作製基板との接触面積は小さいほど好ましい。樹脂層を除去しないため、出来上がりの装置は、樹脂層の色味の影響を受ける。有色の樹脂を用いる場合には、光取り出し効率の低下を抑制するため、不要な部分に樹脂層を設けないことが好ましい。可視光に対する透過性が高い樹脂層を用いると、樹脂層が残存していても光取り出し効率が低下しにくく好ましい。
本実施例では、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
図５及び図６を用いて、本実施例の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、金属酸化物層２０を形成した（図５（Ａ１））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属酸化物層２０として、酸化チタン膜を形成した。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、厚さ約２０ｎｍのチタン膜を成膜した。次に、チタン膜の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、金属酸化物層２０である酸化チタン膜を形成した。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。
次に、金属酸化物層２０上に、第１の層２４を形成した（図５（Ｂ））。第１の層２４は、感光性のアクリル樹脂を含む材料を用いて形成した。当該材料を塗布した際の膜厚は約２μｍであった。
次に、第１の層２４に加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成した（図５（Ｃ））。加熱処理としては、Ｎ２雰囲気下、３００℃で１時間のベークを行った。
ここで、図５２に、アクリル樹脂の光の透過率を示す。試料は、ガラス基板上に、感光性のアクリル樹脂を含む材料を、膜厚が約２μｍとなるように塗布し、Ｎ２雰囲気下で１時間のベークを行うことで作製した。ベーク温度は、２５０℃、３００℃、３５０℃の３通りとした。図５２に示すように、アクリル樹脂は可視光に対する透過性が高い。本実施例で用いた、３００℃ベークで形成したアクリル樹脂は、可視光に対する透過性が高いため、剥離後に残存していても、可視光の透過性に悪影響を与えにくいことがわかった。
そして、樹脂層２３に接着層７５ｂを用いて基板７５ａ（フィルム）を貼り付けた（図５（Ｄ））。
本実施例の試料について、作製基板１４側からレーザ光を照射した（図６（Ａ））。レーザ光は上面視において試料の全面に照射した。なお、照射時には試料の外周部に遮光用のマスク（図示しない）を設けた。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒とした。エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２と、約３９６ｍＪ／ｃｍ２の２通りとした。
本実施例で作製した作製基板１４、金属酸化物層２０、及び樹脂層２３の積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約９２％であった。このことから、金属酸化物層２０と樹脂層２３の界面、金属酸化物層２０中、及び樹脂層２３中のいずれにも、レーザ光が照射されたと考えられる。
また、その他の構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率について説明する。作製基板１４に用いたガラス基板における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約５１％であった。作製基板１４と金属酸化物層２０（酸化チタン膜）の積層構造における、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、金属酸化物層２０の厚さが約１０ｎｍの場合、約７６％であり、金属酸化物層２０の厚さが約３０ｎｍの場合、約８５％であった。金属酸化物層２０が厚いほど剥離性が高いことが確認されているが、これは、レーザ光の吸収率が高いためと考えられる。
レーザ光の照射後、試料の基板７５ａ側から、上記外周部より内側にカッターで切れ目を入れることで、試料から作製基板１４を剥離した（図６（Ｂ１））。
本実施例では、レーザ光のエネルギー密度が約３５２ｍＪ／ｃｍ２と約３９６ｍＪ／ｃｍ２のいずれの条件においても、作製基板１４から基板７５ａを剥離することができた。
図５３は、レーザ光のエネルギー密度が約３５２ｍＪ／ｃｍ２の条件の試料の写真である。
図５４（Ａ）、（Ｂ）に、レーザ光のエネルギー密度が約３５２ｍＪ／ｃｍ２の条件の試料の断面ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った結果を示す。
図５４（Ａ）に、剥離した基板７５ａ側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。樹脂層２３と観察用に形成したコート層３０ａとの間に金属酸化物層２０は観察されなかった。なお、図５４（Ａ）では、樹脂層２３とコート層３０ａの界面とその近傍を枠で囲っている。また、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析でも、樹脂層２３側に、ノイズレベルのピークしか検出されなかったため、チタンは残存していないと考えられる。図５４（Ｂ）に剥離した作製基板１４側の断面ＳＴＥＭ写真を示す。金属酸化物層２０と観察用に形成したコート層３０ｂとの間に樹脂層２３は観察されなかった。以上の結果から、金属酸化物層２０と樹脂層２３との界面で分離させることができたと考えられる。
本実施例の結果より、本発明の一態様の剥離方法によって、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた。
さらに、エネルギー密度が約３９６ｍＪ／ｃｍ２の条件だけでなく、約３５２ｍＪ／ｃｍ２の条件であっても、金属酸化物層２０と樹脂層２３との間を界面として作製基板１４を剥離できることが確認できた（ショット数はそれぞれ１０ショット）。このことから、レーザ結晶化の工程で用いる条件と同等またはそれよりも低いエネルギー密度で処理が可能であることがわかった。また、レーザ結晶化の工程で用いる条件と同等またはそれよりも少ないショット数（オーバーラップ率）で処理が可能であることがわかった。
本実施例で用いた樹脂層は、透光性が高く（特に可視光の透過率が高い。）、光の吸収率が、着色された樹脂層に比べて低い。一方、本実施例で用いた作製基板（ガラス基板）、金属酸化物層（酸化チタン膜）、及び樹脂層（アクリル膜）の積層構造の、波長３０８ｎｍの光の吸収率は、約９２％であった。金属酸化物層（酸化チタン膜）を設けない場合の波長３０８ｎｍの光の吸収率（約７７％）に比べて、高い吸収率が得られた。作製基板と樹脂層との間に金属酸化物層を設けることで、レーザ光の吸収率を高めることができた。
なお、実施の形態１で図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明したように、作製基板１４の光照射面にゴミなどの異物１８が付着していると、光の照射ムラが生じることがある。そこで、本実施例の構成において、作製基板のレーザ光を照射する面に存在するゴミ等の異物が、試料の剥離性に与える影響について調査した。
作製基板１４の光照射面に、黒色のマーカーペンで、肉眼で視認可能な大きさ（直径約１ｍｍ）の、光を遮る領域を１０か所形成した。それ以外は、上記と同様に試料を作製した。そして、作製基板１４及び金属酸化物層２０を介して、樹脂層２３にレーザ光を照射した。レーザ光の照射条件も上記と同様であり、エネルギー密度は約３５２ｍＪ／ｃｍ２とした。その後、作製基板１４から樹脂層２３を剥離し、作製基板１４の剥離面上に膜が残っているかを確認した。その結果、本実施例の構成の試料で、膜残りは確認されなかった。
この結果から、本発明の一態様を適用することで、光照射面に異物が存在する場合に、レーザ光のエネルギー密度を過度に高くしなくても、樹脂層２３の膜残りを抑制できることがわかった。
作製基板１４の光照射面に異物が付着していても、異物の周辺の下地層が加熱されることで、下地層全体にムラなく熱が伝導する場合がある。したがって、下地層の異物の陰になる部分にも熱が伝わることで、剥離性の低い部分が生じることを抑制できたと考えられる。そのため、作製基板１４と樹脂層２３との間に形成する下地層として、作製基板１４よりも熱伝導性が高い層を用いることが好適であると考えられる。
本実施例の結果から、本発明の一態様の剥離方法を用いることで、膜残りを抑制し、剥離の歩留まりを高められることがわかった。
以上のことから、本発明の一態様では、特別なレーザ処理条件及び特別な樹脂材料が不要であり、作製コストの上昇を抑えることができるとわかった。また、可視光の透過率が高い樹脂層を採用することができるため、表示装置の表示面側に樹脂層が位置していても、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）樹脂層を除去する工程を削減できる。また、樹脂層の材料の選択の幅が広がる。
本実施例では、本発明の一態様を適用してトランジスタ及びフレキシブルＯＬＥＤディスプレイをそれぞれ作製した結果について説明する。
＜トランジスタの作製結果＞
図５及び図６を用いて、本実施例の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、金属層１９及び金属酸化物層２０を形成した（図５（Ａ２））。
作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。金属層１９及び金属酸化物層２０の形成方法を説明する。まず、作製基板１４上に、スパッタリング法を用いて、厚さ約３５ｎｍのチタン膜を成膜した。次に、チタン膜の表面に対してＨ２Ｏプラズマ処理を行い、チタン膜の一部を酸化させ、酸化チタン膜を形成した。これにより、金属層１９であるチタン膜と金属酸化物層２０である酸化チタン膜の積層構造を形成することができた。Ｈ２Ｏプラズマ処理のバイアスパワーは４５００Ｗ、ＩＣＰパワーは０Ｗ、圧力は１５Ｐａ、処理時間は６００ｓｅｃであり、プロセスガスに流量２５０ｓｃｃｍの水蒸気を用いた。
次に、金属酸化物層２０上に、樹脂層２３を形成した（図５（Ｃ））。樹脂層２３は、感光性を有し、かつポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成した。当該材料の膜厚が合計約４．０μｍとなるよう、２回に分けて材料を塗布した。１回の塗布ごとに、加熱処理を行った（合計２回）。各回の加熱処理では、Ｎ２雰囲気下、４５０℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層２３上に、ボトムゲート型チャネルエッチ構造のトランジスタを形成した（図５（Ｄ）の被剥離層２５に対応）。半導体層には、ＣＡＣ−ＯＳを用いた。チャネル長は４μｍ、チャネル幅は３μｍとした。
そして、被剥離層２５に接着層７５ｂを用いて基板７５ａを貼り付けた（図５（Ｄ））。
本実施例の試料について、作製基板１４側からレーザ光を照射した（図６（Ａ））。そして、作製基板１４から被剥離層２５を剥離した。なお、剥離の際には、剥離界面に水を供給した。
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用いた。ビーム短軸集光幅は６２５μｍ、ショット数は１０ショット、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は３．７５ｍｍ／秒、エネルギー密度は約４４０ｍＪ／ｃｍ２とした。
レーザ光照射による剥離前後のトランジスタのＩｄ−Ｖｇ特性及び電界効果移動度（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）μＦＥを図５５に示す。図５５には、Ｖｄ＝０．１Ｖの結果とＶｄ＝２０Ｖの結果を示す。図５５において、剥離前のＩｄ−Ｖｇ特性は、太い実線、剥離後のＩｄ−Ｖｇ特性は、細い実線、剥離前のμＦＥは、太い点線、剥離後のμＦＥは、細い点線で示している。なお、図５５において、太い実線と細い実線は、概略重なっており、太い点線と細い点線は概略重なって示されている。図５５に示すように、剥離前後で特性に大きな変化は見られず、チャネル長４μｍであっても、ノーマリーオフ特性を示していることがわかった。
＜フレキシブルＯＬＥＤディスプレイの作製結果＞
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイは、表示領域が対角８．６７インチ、有効画素数が１０８０×１９２０、精細度が２５４ｐｐｉ、開口率が４６．０％である、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイである。フレキシブルＯＬＥＤディスプレイには、スキャンドライバが内蔵されており、ＣＯＦを用いてソースドライバが外付けされている。
トランジスタには、ＣＡＣ−ＯＳを用いたチャネルエッチ型のトランジスタを適用した。
発光素子には、白色の光を呈するタンデム（積層）型の有機ＥＬ素子を用いた。発光素子は、トップエミッション構造であり、発光素子の光は、カラーフィルタを通してディスプレイの外部に取り出される。
本実施例のフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの作製方法では、トランジスタ等が形成された作製基板とカラーフィルタ等が形成された作製基板とを貼り合わせ、２回の剥離工程を行うことで、フィルム基板にトランジスタ及びカラーフィルタ等を転置する。本実施例では、トランジスタ等が形成された作製基板の剥離工程に、本発明の一態様を適用した。具体的には、作製基板上に金属酸化物層及び樹脂層を介して、トランジスタ、発光素子等を形成した。金属酸化物層及び樹脂層の構成は、上記トランジスタの作製時と同様である。一方、カラーフィルタ等が形成された作製基板の剥離工程には、無機剥離層（酸化タングステン膜）を用いた。
本実施例で作製したフレキシブルＯＬＥＤディスプレイの表示結果を図５６に示す。図５６に示すように、レーザ照射による剥離に起因した表示不具合は認められず、正常に発光していることが確認できた。
１０Ａ 表示装置
１０Ｂ 表示装置
１０Ｃ 表示装置
１３ 接着層
１４ 作製基板
１５ 遮光層
１６ 領域
１７ 領域
１８ 異物
１９ 金属層
２０ 金属酸化物層
２１ 液体供給機構
２２ 基板
２３ 樹脂層
２３ａ 樹脂層
２３ｂ 樹脂層
２４ 第１の層
２５ 被剥離層
２６ 線状ビーム
２７ 加工領域
２８ 接着層
２９ 基板
３１ 絶縁層
３１ａ 絶縁層
３１ｂ 絶縁層
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４ 絶縁層
３５ 絶縁層
４０ トランジスタ
４１ 導電層
４３ａ 導電層
４３ｂ 導電層
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
５６ 積層体
５６ａ 被剥離体
５６ｂ 支持体
５７ａ 第１の層
５７ｂ 第２の層
５８ 作製基板
５９ 積層体
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
１６２ａ チャネル領域
１６２ｂ 低抵抗領域
１６３ 絶縁層
１６４ 導電層
１６５ 絶縁層
１６６ 絶縁層
１６７ａ 導電層
１６７ｂ 導電層
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
３１０Ｂ 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
６００ テープ
６０１ 支持体
６０２ テープリール
６０４ 方向転換ローラ
６０６ 押圧ローラ
６０６ａ 円筒
６０６ｂ 円柱
６０７ 方向転換ローラ
６０９ キャリアプレート
６１０ レーザ照射ユニット
６１０ａ レーザ光
６１０ｂ レーザ光
６１０ｃ レーザ光
６１０ｄ レーザ光
６１０ｅ 線状ビーム
６１３ リール
６１４ 乾燥機構
６１７ ローラ
６２０ イオナイザ
６３０ 基板反転ユニット
６３１ ガイドローラ
６３２ ガイドローラ
６３３ ガイドローラ
６３４ ガイドローラ
６３５ 光学系
６３９ イオナイザ
６４０ 加工領域
６４１ 基板ロードカセット
６４２ 基板アンロードカセット
６４３ 搬送ローラ
６４４ 搬送ローラ
６４５ 搬送ローラ
６４６ 搬送ローラ
６５０ ミラー
６５９ 液体供給機構
６６０ エキシマレーザ装置
６６５ ガイドローラ
６６６ ガイドローラ
６７０ 分離テープ
６７１ 支持体
６７２ テープリール
６７３ リール
６７４ ガイドローラ
６７５ 押圧ローラ
６７６ 方向転換ローラ
６７７ ガイドローラ
６７８ ガイドローラ
６７９ ガイドローラ
６８０ レンズ
６８３ リール
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
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
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
８０１５ 発光部
８０１６ 受光部
８０１７ａ 導光部
８０１７ｂ 導光部
８０１８ 光
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 (28)

  1. 基板上に第１の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程を有し、
    前記第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有し、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより分離し、
    前記水素結合の切断は、光が照射されることにより行われる、半導体装置の作製方法。
  2. 請求項１において、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより、第１の材料層と第２の材料層との界面またはその近傍で分離する、半導体装置の作製方法。
  3. 基板上に第１の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを光を用いて分離する工程を有し、
    前記第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有し、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とは、水素結合が切断されることにより分離し、
    前記光として、レーザ光を用い、
    前記水素結合の切断は、前記レーザ光が、前記第１の材料層と前記第２の材料層との界面またはその近傍に照射されることにより行われる、半導体装置の作製方法。
  4. 基板上に第１の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層上に第２の材料層を形成する工程、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とが積層された状態で加熱される工程、及び、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程を有し、
    前記第１の材料層は、水素、酸素、及び水のうち一つまたは複数を有し、
    前記第２の材料層は、樹脂を有し、
    前記加熱される工程では、前記第１の材料層と前記第２の材料層との界面または界面近傍に水が析出し、
    前記分離する工程では、前記界面または前記界面近傍に存在する水に光が照射されることにより、前記第１の材料層と前記第２の材料層とが分離する、半導体装置の作製方法。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一において、
    前記光は、波長領域が１８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下を有するように照射される、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、
    前記光は、波長領域が３０８ｎｍ又はその近傍を有するように照射される、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、
    前記光は、レーザ装置を用いて照射される、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、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。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一において、
    前記光は、３００ｍＪ／ｃｍ２以上３６０ｍＪ／ｃｍ２以下のエネルギー密度で照射される、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、
    前記第１の材料層は、前記第２の材料層との密着性が前記基板よりも低いように形成される、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、
    前記第１の材料層は、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、
    前記第１の材料層は、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、
    前記第１の材料層は、チタンと酸化チタンとの積層構造を有するように形成される、半導体装置の作製方法。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有するように形成される、半導体装置の作製方法。
  15. 請求項１乃至１４のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、構造式（１００）で表される化合物の残基を有するように形成される、半導体装置の作製方法。
  16. 請求項１乃至１５のいずれか一において、
    前記第１の材料層を形成する工程では、
    前記基板上に金属層を形成し、
    前記金属層の表面にプラズマ処理を行うことで、金属酸化物層を形成する、半導体装置の作製方法。
  17. 請求項１６において、
    前記プラズマ処理では、酸素または水蒸気のうち一方または双方を含む雰囲気に、前記金属層の表面を曝す、半導体装置の作製方法。
  18. 請求項１乃至１７のいずれか一において、
    前記第１の材料層と前記第２の材料層とを分離する工程は、分離界面に液体を供給しながら行う、半導体装置の作製方法。
  19. 請求項１８において、
    前記液体は水を含む、半導体装置の作製方法。
  20. 請求項１乃至１９のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であるように形成される、半導体装置の作製方法。
  21. 請求項１乃至２０のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、アクリルを有する、半導体装置の作製方法。
  22. 請求項１乃至２０のいずれか一において、
    前記第２の材料層は、ポリイミドを有する、半導体装置の作製方法。
  23. 請求項１乃至１２のいずれか一において、
    前記基板、前記第１の材料層、及び前記第２の材料層の積層構造の、前記光の吸収率は、８０％以上１００％以下である、半導体装置の作製方法。
  24. 基板上に、金属酸化物層を形成し、
    前記金属酸化物層上に、厚さが０．１μｍ以上５μｍ以下の領域を有するように樹脂層を形成し、
    前記樹脂層上に、チャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタを形成し、
    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、半導体装置の作製方法。
  25. 請求項２４において、
    前記基板上に、金属層を形成し、
    前記金属層の表面にプラズマ処理を行うことで、前記金属酸化物層を形成する、半導体装置の作製方法。
  26. 請求項２５において、
    前記プラズマ処理では、酸素または水蒸気のうち一方または双方を含む雰囲気に、前記金属層の表面を曝す、半導体装置の作製方法。
  27. 請求項２４乃至２６のいずれか一において、
    前記樹脂層は、波長４５０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲の光の透過率の平均値が７０％以上であるように形成される、半導体装置の作製方法。
  28. 請求項２４乃至２７のいずれか一において、
    線状レーザを用いて、前記基板側から、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光を照射する、半導体装置の作製方法。
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