JP4884592B2

JP4884592B2 - 発光装置の作製方法及び表示装置の作製方法

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Publication number: JP4884592B2
Application number: JP2001072959A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP2001331120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極間に発光性材料を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する装置（以下、発光装置という）もしくは電極間に液晶を挟んだ素子（以下、液晶素子という）を有する装置（以下、液晶表示装置という）の作製方法に関する。なお、有機ＥＬディスプレイや有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）は本発明の発光装置に含まれる。
【０００２】
また、本明細書中では、発光装置及び液晶表示装置を総称して表示装置（電気光学装置）と呼ぶ。
【０００３】
また、本発明に用いることのできる発光性材料は、一重項励起もしくは三重項励起または両者の励起を経由して発光（燐光および／または蛍光）するすべての発光性材料を含む。
【０００４】
【従来の技術】
近年、ＥＬ（Electro Luminescence）が得られる発光性材料（以下、ＥＬ材料という）を利用した発光素子（以下、ＥＬ素子という）を用いた発光装置（以下、ＥＬ発光装置という）の開発が進んでいる。ＥＬ発光装置は、陽極と陰極との間にＥＬ材料を挟んだ構造のＥＬ素子を有した構造からなる。この陽極と陰極との間に電圧を加えてＥＬ材料中に電流を流することによりキャリアを再結合させて発光させる。即ち、ＥＬ発光装置は発光素子自体に発光能力があるため、液晶表示装置に用いるようなバックライトが不要である。さらに視野角が広く、軽量であり、且つ、低消費電力という利点をもつ。
【０００５】
このようなＥＬ発光装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待されているが、特にＥＬ発光装置の厚みが薄いこと、従って軽量化が可能であることにより携帯機器への利用が注目されている。そのため、フレキシブルなプラスチックフィルムの上に発光素子を形成することが試みられている。
【０００６】
しかしながら、プラスチックフィルムの耐熱性が低いためプロセスの最高温度を低くせざるを得ず、結果的にガラス基板上に形成する時ほど良好な電気特性のＴＦＴを形成できないのが現状である。そのため、プラスチックフィルムを用いた高性能な表示装置は実現されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明はプラスチック支持体（可撓性のプラスチックフィルムもしくはプラスチック基板を含む。）を用いて高性能な表示装置を作製するための技術を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プラスチックに比べて耐熱性のある基板（ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板もしくはセラミックス基板）の上に必要な素子を形成し、後にそれらの素子を室温の処理によりプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）に移すことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記必要な素子とは、アクティブマトリクス型の表示装置ならば画素のスイッチング素子として用いる半導体素子（典型的にはＴＦＴ）もしくはＭＩＭ素子並びに発光素子もしくは液晶素子を指す。また、パッシブ型の表示装置ならば発光素子もしくは液晶素子を指す。なお、本明細書中では半導体素子やＭＩＭ素子を能動素子と呼び、発光素子や液晶素子を受動素子と呼ぶ。
【００１０】
また、プラスチック基板としてはポリイミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＳ（ポリエチレンサルファイル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）からなる基板もしくはフィルムを用いることができる。
【００１１】
本発明では上記素子を剥離層の上に形成しておき、後にその剥離層に向けて流体を吹きつけることにより素子が形成された基板を分離し、新たにプラスチック基板を貼り付けることを特徴としている。剥離層としては、多孔質シリコン層又は水素、酸素、窒素もしくは希ガスを添加したシリコン層を用いる。
【００１２】
また、流体の吹きつけ方法としては、高圧の水流をノズルから噴射して吹きつける方法（ウォータージェット法と呼ばれる）や高圧のガス流を噴射して吹きつける方法を用いることができる。このとき、水の代わりに有機溶媒、酸性溶液もしくはアルカリ性溶液を用いても良い。また、ガスとしては空気、窒素ガス、炭酸ガスもしくは希ガスを用いても良いし、これらのガスをプラズマ化したものであっても良い。
【００１３】
これらの流体を剥離層に吹きつけると、剥離層が脆性により崩壊するか化学的に除去される。これにより素子が形成された基板と、その素子の下地として設けられていた絶縁膜とが分離されることになる。剥離層の崩壊により分離させた場合、残存した剥離層は改めてエッチングにより除去すれば良い。
【００１４】
こうして素子の下地となる絶縁膜を露出させ、新しくプラスチックからなる基板もしくはフィルムを貼り付ける。貼り付ける際には、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂もしくはエポキシ系樹脂を接着剤として用いることができる。
【００１５】
以上のように、本発明ではまずプラスチックよりも耐熱性の高い基板（素子形成基板）上に半導体素子やＭＩＭ素子といった能動素子もしくは発光素子や液晶素子といった受動素子を形成し、最後に前記素子形成基板をプラスチックからなる基板に貼り替える。その貼り替えの際に高圧水もしくは高圧ガスを用いて基板の分離を行う点に特徴がある。
【００１６】
また、高圧の流体を複合部材の側面に吹きつけて該複合部材を分離する手段およびそのための装置として、特開平１１−４５８４０号公報、特開平１１−５０６４号公報、特開平１１−１９５５６３号公報、特開平１１−１９５５６８号公報、特開平１１−１９５５６９号公報、特開平１１−１９５５７０号公報を本発明に引用することは可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の概略図であり、１０１はガラス基板、１０２は剥離層、１０３は下地となる絶縁膜、１０４は絶縁膜１０３上に形成された素子、１０５は樹脂からなる絶縁膜、１０６はプラスチックフィルムである。
【００１８】
ガラス基板１０１は石英基板、金属基板もしくはセラミックス基板であっても良い。また、剥離層１０２はここでは多孔質シリコン膜を用いるが、水素、酸素、窒素もしくは希ガスを添加したシリコン層であっても良い。多孔質シリコン膜を用いる場合、非晶質シリコン膜もしくは多結晶シリコン膜を陽極化成処理により多孔質化して用いれば良い。なお、剥離層１０２の膜厚は０．１〜９００μm（好ましくは０．５〜１０μm）で良い。
【００１９】
また、絶縁膜１０３は珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。珪素を含む絶縁膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜もしくは炭化シリコン膜を用いることができる。さらにその上に形成される素子１０４は半導体素子やＭＩＭ素子などの能動素子と発光素子や液晶素子などの受動素子を組み合わせたものであっても良いし、発光素子や液晶素子であっても良い。
【００２０】
樹脂からなる絶縁膜１０５は素子１０４を外気から保護するための封止材としての役割とプラスチックフィルム１０６を貼り付ける接着材としての役割の両方を持つ。代表的には紫外線硬化樹脂を用いれば良い。また、プラスチックフィルム１０６の代わりにガラス基板を用いても良い。
【００２１】
以上のような構造を含む表示装置を、中心を軸にして矢印のように回転させ、さらにノズル１０７から流体１０８を噴射させる。ノズル１０７からは１×１０⁷〜１×１０⁹Ｐａ（好ましくは３×１０⁷〜５×１０⁸Ｐａ）の圧力が加わった流体が噴射されて剥離層１０２の側面に吹きつけられる。流体１０８は試料が回転しているため剥離層１０２の露出面に沿って吹きつけられていく。その衝撃により剥離層１０２は崩壊もしくは除去され、ガラス基板１０１と絶縁膜１０３とが分離される。
【００２２】
なお、流体１０８は水、有機溶媒、酸性溶液もしくはアルカリ性溶液といった液体を用いても良い、空気、窒素ガス、炭酸ガスもしくは希ガスといった気体を用いても良い。さらにこれらのガスをプラズマ化したものでも良い。
【００２３】
図１の状態を上面から見ると図２に示すようになる。なお、図２（Ａ）は素子を形成する母体基板として丸い基板を用いた試料２０１であり、試料２０１には２０２で示される単位で表示装置が形成されている。これは一枚の基板から複数の表示装置を作製する場合の例である。また、同様に図２（Ｂ）は四角い基板を用いた試料２０３であり、試料２０３には２０４で示される単位で表示装置が形成されている。
【００２４】
このとき、ノズル１０７の噴出口は長楕円形状もしくは長方形状となっており、流体１０８の断面形状はノズルの形状とほぼ一致している。円形状や四角形状としても構わないが、長楕円形状もしくは長方形状とした方が処理効率は高い。
【００２５】
また、ここではノズルを一つしか図示していないが、二つ以上のノズルを設けても良い。その際、基板の一辺に対して複数並べて設けても良いし、基板の各辺ごとに一つ乃至複数のノズルを設けても良い。
【００２６】
次に、本発明において流体１０８を噴射する装置（以下、分離装置という）の概略の構造を図３に示す。図３に示す分離装置では図１に示すような構造を含む試料３０１が基板保持体３０２、３０３により保持されている。基板保持体３０２、３０３は各々真空吸着により試料３０１を保持している。
【００２７】
また、基板保持体３０２、３０３は互いに同一回転軸上に配置され、回転しうるように設けられている。また、基板保持体３０２はベアリング３０４、３０５に嵌合されて支持台３０６に支持される。さらに、基板保持体３０２はモータ３０７に連結されており、回転スピードの調節が行えるようになっている。
【００２８】
一方、基板保持体３０３はベアリング３０８、３０９に嵌合されて支持台３１０に支持される。また、基板保持体３０３は圧縮バネ３１１により右方向に引っ張られた状態となっており、その力と基板保持体３０３の吸着力とを釣り合わせることにより試料３０１を保持している。
【００２９】
この状態でポンプ３１５からノズル３１６へと高圧の流体が送り込まれ、この流体３１７が試料３０１の内部に設けられた剥離層１０２に向けて噴射される構成となっている。流体３１７が噴射されている間、基板保持体３０２、３０３は試料３０１を挟んだまま回転する。
【００３０】
こうして剥離層１０２に流体３１７が吹きつけられると剥離層１０２の崩壊が始まり、ガラス基板１０１とプラスチック基板１０６との間が徐々に押し広げられていく。さらに、圧縮バネ３１１により基板保持体３０３には右方向への力が加わっているため、剥離層１０２の崩壊が進むと最終的にはガラス基板１０１とプラスチック基板１０６とが分離される。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態では、試料３０１を回転させる例を示しているが、ノズル３１６が試料３０１の側面に沿って回転し、高圧の流体を噴射する構成とすることも可能である。
【００３２】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例ではＥＬ発光装置の画素部の作製工程について図４、５を用いて説明する。また、本実施の形態によって作製される画素の上面図を図６に示す。なお、図６に用いた符号は図４、５で用いた符号に対応している。
【００３３】
まずガラス基板４０１上に多孔質シリコン膜からなる剥離層４０２を１μmの厚さに形成する。多孔質シリコン膜は非晶質シリコン膜を成膜して、該非晶質シリコン膜を、フッ酸：水：エタノールを１：１：１の割合で混合した溶液中で陽極化成処理を行って形成すれば良い。
【００３４】
次に、剥離層４０２の上に下地膜４０３として窒化酸化シリコン膜を２００ｎｍの厚さに形成する。下地膜４０３の形成は減圧熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法もしくは蒸着法を用いれば良い。
【００３５】
次に、下地膜１０３の上に後に結晶質シリコン膜４０４を５０ｎｍの厚さに形成する。結晶質シリコン膜４０４の形成方法としては公知の手段を用いることが可能である。固体レーザーもしくはエキシマレーザーを用いて非晶質シリコン膜をレーザー結晶化させても良いし、非晶質シリコン膜を加熱処理（ファーネスアニール）により結晶化させても良い。
【００３６】
次に、図４（Ｂ）に示すように、結晶質シリコン膜４０４をパターニングしてパターン化した結晶質シリコン膜４０５、４０６を形成する。そしてパターン化した結晶質シリコン膜を覆って酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜４０７を８０ｎｍの厚さに形成する。さらに、ゲート絶縁膜４０７の上にゲート電極４０８、４０９を形成する。本実施例ではゲート電極４０８、４０９の材料として、３５０ｎｍ厚のタングステン膜もしくはタングステン合金膜を用いる。勿論、ゲート電極の材料としては他の公知の材料を用いることができる。
【００３７】
そして、ゲート電極４０８、４０９をマスクとして周期表の１３族に属する元素（代表的にはボロン）を添加する。添加方法は公知の手段を用いれば良い。こうしてｐ型の導電型を示す不純物領域（以下、ｐ型不純物領域という）４１０〜４１４が形成される。また、ゲート電極の直下にはチャネル形成領域４１５〜４１７が画定する。なお、ｐ型不純物領域４１０〜４１４はＴＦＴのソース領域もしくはドレイン領域となる。
【００３８】
次に、図４（Ｃ）に示すように、窒化シリコン膜４１８を５０ｎｍの厚さに形成し、その後、加熱処理を行って添加された周期表の１３族に属する元素の活性化を行う。この活性化はファーネスアニール、レーザーアニールもしくはランプアニールにより行うか、又はそれらを組み合わせて行えば良い。本実施例では５００℃４時間の加熱処理を窒素雰囲気で行う。
【００３９】
活性化が終了したら、水素化処理を行うと効果的である。水素化処理は公知の水素アニール技術もしくはプラズマ水素化技術を用いれば良い。
【００４０】
次に、図４（Ｄ）に示すように、酸化シリコン膜からなる第１層間絶縁膜４１９を８００ｎｍの厚さに形成し、コンタクトホールを形成して配線４２０〜４２３を形成する。第１層間絶縁膜４１９としては他の無機絶縁膜を用いても良いし、樹脂（有機絶縁膜）を用いても良い。本実施の形態では配線４２０〜４２３としてチタン／アルミニウム／チタンの三層構造からなる金属配線を用いる。勿論、導電膜であれば如何なる材料を用いても良い。配線４２０〜４２３はＴＦＴのソース配線もしくはドレイン配線となる。
【００４１】
この状態でスイッチング用ＴＦＴ５０１及び電流制御用ＴＦＴ（駆動用ＴＦＴ）５０２が完成する。本実施の形態ではどちらのＴＦＴもｐチャネル型ＴＦＴで形成される。但し、スイッチング用ＴＦＴ５０１はゲート電極がパターン化された結晶質シリコン膜を二カ所で横切るように形成されており、二つのチャネル形成領域が直列に接続された構造となっている。このような構造とすることでオフ電流値（ＴＦＴがオフされた時に流れる電流）を抑制することができる。
【００４２】
また、同時に図６（Ｂ）に示すように保持容量６０１が形成される。保持容量６０１は活性層と同時に形成された半導体層６０２、ゲート絶縁膜４０７及びゲート電極４０９で形成される下側保持容量と、ゲート電極４０９、第１層間絶縁膜４１９及び配線４２３で形成される上側保持容量とで形成される。また、半導体層６０２は配線４２３と電気的に接続されている。
【００４３】
次に、図４（Ｅ）に示すように、酸化物導電膜（本実施例では酸化亜鉛に酸化ガリウムを添加した導電膜）を１００ｎｍの厚さに形成し、パターニングにより画素電極４２４を形成する。このとき、配線４２２と画素電極４２４とはオーミック接触をする。従って、画素電極４２４と電流制御用ＴＦＴ５０２とは電気的に接続される。また、画素電極４２４はＥＬ素子の陽極として機能する。
【００４４】
画素電極４２４を形成したら、酸化シリコン膜からなる第２層間絶縁膜４２５を３００ｎｍの厚さに形成する。そして、開口部４２６を形成し、７０ｎｍ厚の有機ＥＬ層４２７及び３００ｎｍ厚の陰極４２８を蒸着法により形成する。本実施例では有機ＥＬ層４２７として２０ｎｍ厚の正孔注入層及び５０ｎｍ厚の発光層を積層した構造を用いる。勿論、発光層に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層もしくは電子阻止層を組み合わせた公知の他の構造を用いても良い。
【００４５】
本実施例では、正孔注入層としてＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）を用いる。この場合、まず全ての画素電極を覆うように銅フタロシアニンを形成し、その後、赤色、緑色及び青色に対応する画素ごとに各々赤色の発光層、緑色の発光層及び青色の発光層を形成する。形成する領域の区別は蒸着時にシャドーマスクを用いて行えば良い。このようにすることでカラー表示が可能となる。
【００４６】
なお、本実施例では緑色の発光層の母体材料としてＡｌｑ₃（トリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体）を用い、キナクリドンもしくはクマリン６をドーパントとして添加する。また、赤色の発光層の母体材料としてＡｌｑ₃を用い、ＤＣＪＴ、ＤＣＭ１もしくはＤＣＭ２をドーパントとして添加する。また、青色の発光層の母体材料としてＢＡｌｑ₃（２−メチル−８−キノリノールとフェノール誘導体の混合配位子を持つ５配位の錯体）を用い、ペリレンをドーパントとして添加する。
【００４７】
勿論、本願発明では上記有機材料に限定する必要はなく、公知の低分子系有機ＥＬ材料、高分子系有機ＥＬ材料もしくは無機ＥＬ材料を用いることが可能である。高分子系有機ＥＬ材料を用いる場合は塗布法を用いることもできる。
【００４８】
以上のようにして、画素電極（陽極）４２４、有機ＥＬ層４２７及び陰極４２８からなるＥＬ素子（図６（Ｂ）において６０２で示される）が形成される。本実施例ではこのＥＬ素子が発光素子として機能する。
【００４９】
次に、図５（Ａ）に示すように、封止材４２９によりプラスチック基板４３０を貼り合わせる。本実施例ではプラスチック基板４３０として可撓性のプラスチックフィルムを用いる。また、封止材４２９としては、樹脂からなる絶縁膜を用いることができ、本実施例ではポリイミドを用いる。そのほかにもアクリル樹脂、ポリアミドもしくはエポキシ樹脂を用いても良い。
【００５０】
図５（Ａ）のプロセスを行うことによりＥＬ素子を完全に大気から遮断することができる。これにより酸化による有機ＥＬ材料の劣化をほぼ完全に抑制することができ、ＥＬ素子の信頼性を大幅に向上させることができる。
【００５１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、ＥＬ素子の形成された基板からガラス基板１０１を分離する。この分離工程は、図１〜３に説明した本発明の分離装置を用いて行えば良い。本実施例では、長楕円形状のノズルから３×１０⁷Ｐａの圧力で水流を噴射し、剥離層４０２を崩壊させる。その後、下地膜４０３に残存した剥離層４０２をフッ酸と過酸化水素水との混合溶液で除去する。この溶液は多孔質シリコン膜からなる剥離層４０２を選択的に除去することが可能である。
【００５２】
こうしてプラスチック基板４３０にＴＦＴ及びＥＬ素子を移したら、図５（Ｃ）に示すように、接着剤４３１を形成し、プラスチックフィルム４３２を貼り合わせる。接着剤４３１としては樹脂からなる絶縁膜（代表的にはポリイミド、アクリル、ポリアミドもしくはエポキシ樹脂）を用いても良いし、無機絶縁膜（代表的には酸化シリコン膜）を用いても良い。
【００５３】
こうしてガラス基板４０１からプラスチックフィルム４３２へとＴＦＴ及びＥＬ素子が移される。その結果、二枚のプラスチックフィルム４３０、４３２によって挟まれたフレキシブルなＥＬ発光装置を得ることができる。
【００５４】
なお、本実施例において、このように発光素子の上に設けた支持用のプラスチックフィルム４３０と貼り合わせ用のプラスチックフィルム４３２を同一材料した理由は熱膨張係数を揃えるためである。熱膨張係数が等しいと、温度変化による基板の応力歪みのバランスがとれ、発光素子に与える影響を抑制することができるので好ましい。
【００５５】
また、本実施例により作製されたＥＬ発光装置は、フォトリソグラフィに必要なマスク枚数がトータルで６枚と非常に少なく、高い歩留まりと低い製造コストを達成することができる。また、こうして形成されたＥＬ発光装置は、プラスチック基板の耐熱性に制限されることなく形成されたＴＦＴを能動素子として用いることができるので高性能なものとすることができる。
【００５６】
なお、本実施例では、ＴＦＴの例としてトップゲート構造のＴＦＴ（具体的にはプレーナ型ＴＦＴ）を示したが、ボトムゲート構造のＴＦＴ（典型的には逆スタガ型ＴＦＴ）としても良い。
【００５７】
〔実施例２〕
実施例１において、ゲート電極を形成するところまでの作製工程として本出願人による特開平９−３１２２６０号公報、特開平１０−２４７７３５号公報、特開平１０−２７０３６３号公報もしくは特開平１１−１９１６２８号公報のいずれかに記載の発明を用いることは有効である。
【００５８】
上記公報に記載された技術はいずれも非常に高い結晶性を有する結晶質シリコン膜を形成するための技術であり、これらの技術を用いることで高性能なＴＦＴを形成することが可能である。これらの技術はいずれも５５０℃以上の加熱処理を含むが、本発明の技術を用いることで、素子形成基板として耐熱性の低いプラスチック基板を用いることが可能となる。
【００５９】
なお、本実施例の構成は、実施例１の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。
【００６０】
〔実施例３〕
本実施例では本発明を液晶表示装置に用いた場合の例について説明する。説明には図７を用いる。
【００６１】
図７（Ａ）において、７０１はガラス基板、７０２は非晶質シリコン層に１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷atoms/cm³の濃度で水素を含む剥離層、７０３は窒化酸化シリコン膜からなる下地膜、７０４は画素ＴＦＴである。画素ＴＦＴ７０４は実施例１に説明した工程に従って作製されたｐチャネル型ＴＦＴであり、本実施例では液晶に加えられる電圧を制御するためのスイッチング素子として用いる。また、７０５は画素ＴＦＴ７０４に電気的に接続された酸化物導電膜からなる画素電極である。
【００６２】
以上に説明した構造までは実施例１で説明した作製工程に従えば良い。勿論、ＴＦＴの構造はボトムゲート型（代表的には逆スタガ型）とすることも可能であり、ＴＦＴの作製工程を実施例１の工程に限定する必要はない。
【００６３】
画素ＴＦＴ７０４及び画素電極７０５を形成したら、樹脂からなる配向膜７０６を形成する。配向膜７０６は印刷法により形成すれば良い。また、膜厚は６０ｎｍとする。
【００６４】
次に、プラスチックフィルムからなる対向基板７０７を用意し、その上にスパッタ法によりチタンからなる遮光膜７０８を１２０ｎｍの厚さに、酸化物導電膜からなる対向電極７０９を１１０ｎｍの厚さに形成する。その上には配向膜７１０を６０ｎｍの厚さに形成する。
【００６５】
次に、ＴＦＴの形成された基板側の配向膜７０６の上にシール材（図示せず）をディスペンサー等の手段により形成し、配向膜７０６と対向基板側の配向膜７１０とを向かい合わせて貼り合わせ、加圧プレスして接着する。さらに、シール材に囲まれた領域に真空注入法を用いて液晶７１１を注入し、シール材の注入口を樹脂で塞いで液晶素子（液晶セルと言っても良い）を完成させる。これらの工程は公知の液晶セルの作製工程を実施すれば良い。このとき、シール材としてはポリイミド、アクリルもしくはエポキシ樹脂を用いる。このシール剤は図５（Ａ）の封止材４２９と同様に接着剤としての役割を果たす。
【００６６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、液晶素子の形成された基板からガラス基板７０１を分離する。この分離工程は、図１〜３に説明した本発明の分離装置を用いて行えば良い。本実施例では、長楕円形状のノズルから５×１０⁷Ｐａの圧力で水流を噴射し、剥離層７０２を崩壊させる。
【００６７】
その後、下地膜７０３に残存した剥離層７０２を、フッ化ハロゲンを含むガス中で除去する。フッ化ハロゲンを含むガスとしては、窒素ガスと三フッ化塩素ガスを混合させたガスを用いる。この処理は室温で行うことができる。
【００６８】
こうして最終的には剥離層７０２が完全に除去され、窒化酸化シリコン膜からなる下地膜７０３が露呈する。そして最後に、アクリル膜からなる接着剤７１２を用いてプラスチックフィルム７１３を接着する。
【００６９】
以上のように、本発明を液晶表示装置に用いる場合は液晶の注入工程までを完了させて一旦液晶表示装置を完成させ、その後に対向基板で素子を固定しつつ剥離層の除去工程を行うことができる。そのため、特に煩雑な工程を増やすことなく、高性能なＴＦＴをプラスチック基板の上に形成できる。なお、本実施例の構成に実施例２の構成を組み合わせて実施することは可能である。
【００７０】
〔実施例４〕
本実施例では本発明を単純マトリクス型ＥＬ発光装置に用いた場合の例について説明する。説明には図８を用いる。
【００７１】
図８（Ａ）において、８０１はガラス基板、８０２は多孔質シリコン膜からなる剥離層、８０３は酸化シリコン膜からなる下地膜、８０４は第１のストライプ電極であり、本実施例では酸化物導電膜からなる陽極である。この陽極８０４は紙面と平行な方向にストライプ状に複数本形成されている。
【００７２】
陽極８０４上には素子分離用絶縁膜８０５及び樹脂膜からなるバンク８０６がストライプ状に複数本形成される。なお、このバンプ８０６は二層の樹脂膜を積層して形成されており、上層側よりも下層側の方が内側に狭い形状となっている。このような構造は二層の樹脂膜のエッチングレートの差を利用して形成することができる。
【００７３】
これらは前述の陽極８０４と直交するように形成される。こうして素子分離用絶縁膜８０５及び樹脂膜からなるバンク８０６を形成したら、有機ＥＬ層８０７、第２のストライプ電極（本実施例では金属膜からなる陰極）８０８を蒸着法により形成する。陰極８０８はバンク８０６によってストライプ状に分離されて形成されるため、陽極８０４と直交するように形成される。
【００７４】
この時、陽極８０４、有機ＥＬ層８０７及び陰極８０８で形成されるコンデンサがＥＬ素子となる。勿論、陽極８０４、有機ＥＬ層８０７及び陰極８０８の形成方法もしくは形成材料は公知のものを用いることができる。
【００７５】
ＥＬ素子が形成されたら、封止材（本実施例ではアクリル樹脂）８０９を用いてプラスチックフィルム８１０を接着する。こうしてＥＬ素子が完全に大気から遮断された状態とすることができる。
【００７６】
次に、ＥＬ素子の形成された基板を、三フッ化塩素ガスを含む窒素雰囲気に晒し、剥離層８０２をエッチングして除去する。そして、ＥＬ素子と素子形成基板８０１とを分離させる。次に、接着剤８１１を用いてプラスチックフィルム８１２を接着する。本実施例では接着剤８１１としてポリイミド膜を用いる。
【００７７】
本実施例により作製されたＥＬ発光装置は、フォトリソグラフィに必要なマスク枚数がトータルで２枚と非常に少なく、高い歩留まりと低い製造コストを達成することができる。また、陽極および陰極に信号を入力する駆動回路として外付けのＩＣチップや特開平８−２６２４７４号公報に記載された駆動回路（スティックドライバ）を用いても構わない。また、本実施例の構成は実施例２と組み合わせて実施することも可能である。
【００７８】
〔実施例５〕
本実施例では最後に貼り合わせるプラスチック基板に予めカラーフィルタを設けておく例を示す。なお、本実施例ではパッシブマトリクス型ＥＬ発光装置を例に挙げているが、アクティブマトリクス型ＥＬ発光装置に対して実施することも可能である。
【００７９】
まず実施例４に従って図８（Ｂ）の状態を得る。但し、本実施例では有機ＥＬ層８０７の代わりに白色発光の有機ＥＬ層９００を形成する。具体的には、発光層として、特開平８−９６９５９号公報または特開平９−６３７７０号公報に記載された材料を用いれば良い。また、ガラス基板の分離には図３で説明した構成の分離装置を用いれば良い。（図９（Ａ））
【００８０】
そして、予めカラーフィルタ（Ｒ）（赤色光を抽出するカラーフィルタ）９０１、カラーフィルタ（Ｇ）（緑色光を抽出するカラーフィルタ）９０２及びカラーフィルタ（Ｂ）（青色光を抽出するカラーフィルタ）９０３を設けたプラスチックフィルム９０４を、樹脂からなる接着剤９０５を用いて貼り合わせる。
【００８１】
このとき、各カラーフィルタ９０１〜９０３はスピンコート法もしくはインクジェット法とフォトリソグラフィ技術との組み合わせまたは印刷法を用いて形成することができるため、問題なくプラスチックフィルム９０４上に形成することができる。（図９（Ｂ））
【００８２】
本実施例の場合、有機ＥＬ層９００から発した白色光をカラーフィルタ９０１〜９０３に通すことで、赤色光、緑色光もしくは青色光を抽出する。この方式では有機ＥＬ層を１回形成すれば良いので製造プロセスが簡単になるという利点が得られる。なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例３の構成と組み合わせて実施することも可能である。
【００８３】
〔実施例６〕
本発明において、素子を固定するための基板及び／又は貼り合わせのためのプラスチック基板の片面もしくは両面に炭素膜、好ましくはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を形成しておくことは有効である。但し、膜厚が厚すぎると透過率が落ちるので、膜厚は５０ｎｍ以下（好ましくは１０〜２０ｎｍ）とすることが好ましい。
【００８４】
ＤＬＣ膜の特徴としては、１５５０ｃｍ^-1くらいに非対称のピークを有し、１３００ｃｍ^-1くらいに肩をもつラマンスペクトル分布を有する。また、微小硬度計で測定した時に１５〜２５ＧＰａの硬度を示すという特徴をもつ。このようなＤＬＣ膜はプラスチック支持体に比べて硬度が大きく、表面保護のための保護膜として設けておくことが有効である。
【００８５】
また、ＤＬＣ膜は水分や酸素に対するパッシベーション効果が高く、これらを透過しない性質を持っている。そのため、水分や酸素に弱い有機ＥＬ層を用いた発光素子を形成する場合には、特に有効である。
【００８６】
ＤＬＣ膜は、プラスチック基板を貼り付ける前に予め成膜しておくこともできるし、プラスチック基板を貼り付けた後に成膜することも可能である。いずれにしてもＤＬＣ膜の成膜はスパッタ法もしくはＥＣＲプラズマＣＶＤ法を用いれば良い。
【００８７】
なお、本実施例の構成は実施例１〜５のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【００８８】
〔実施例７〕
実施例１、２、４〜６では発光素子としてＥＬ素子を用いた表示装置を例にして説明してきたが、本発明はＥＣ（エレクトロクロミクス）表示装置、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）または半導体を用いた発光ダイオードを有する表示装置に用いることも可能である。
【００８９】
〔実施例８〕
本実施例では、図１、図２に示した構成とは異なる構成により素子が形成された基板を分離する方法について説明する。説明には図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を用いることとする。
【００９０】
まず、図１０（Ａ）は角基板を２枚貼り合わせた試料１１から素子を形成する際に母体基板として用いたガラス基板を分離する例を示す。なお、試料１１には１２で示される単位でＥＬ発光装置が形成されている。このＥＬ発光装置の作製方法に関しては実施例１、実施例４を参考にすれば良い。
【００９１】
図１０（Ａ）の場合、ノズル１３が試料１１の一辺に沿って平行に移動し、その動きに従って流体１４も平行に移動する。即ち、試料１１の一辺に沿って流体１４が移動することにより剥離層を崩壊させることができる。
【００９２】
次に、図１０（Ｂ）の場合、ノズル１３が試料１１の一辺に沿って平行に移動し、かつ、ノズル１５がノズル１３に対向する一辺に沿って平行に移動するように設けられている。そして、各々のノズルの動きに従って流体１４、１６も平行に移動する。即ち、試料１１を挟むように、二辺に沿って流体１４、１６が移動することにより剥離層を崩壊させることができる。このことはスループットの向上に寄与する。
【００９３】
なお、図１０（Ｂ）の場合において、ノズルは二辺だけでなく、三辺もしくは四辺に設けられても良いし、二辺に設ける場合においても、隣接する辺に設ける構成としても良い。
【００９４】
次に、図１０（Ｃ）の場合、ノズル１７が試料１１の一辺とほぼ同じ長さの噴射口を有している。即ち、ノズルを移動させることなく試料１１の一辺全体に流体１８を噴射させることができるため、ノズルの移動機構を設ける必要がなくなる。このことは分離装置の小型化に寄与する。
【００９５】
なお、図１０（Ａ）〜（Ｃ）の図面では、各辺に対応して一つのノズルが設けられた構成を示しているが、一辺につき二つ以上の噴射口を有するノズルを用いることも可能である。
【００９６】
〔実施例９〕
本発明を実施して形成された表示装置は様々な電気器具の表示部として用いることができる。そのような本発明の電気器具としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、カーナビゲーション、カーオーディオ、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それら電気器具の具体例を図１１に示す。
【００９７】
図１１（Ａ）はデジタルカメラであり、本体２００１、表示部２００２、接眼部部２００３、操作スイッチ２００４を含む。本発明の表示装置は表示部２００２に用いることができる。
【００９８】
図１１（Ｂ）は頭部取り付け型のＥＬディスプレイの一部（右片側）であり、本体２１０１、信号ケーブル２１０２、頭部固定バンド２１０３、表示部２１０４、光学系２１０５、表示装置２１０６を含む。本発明は表示装置２１０６に用いることができる。
【００９９】
図１１（Ｃ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、受像部２３０３、操作スイッチ２３０４、メモリスロット２３０５を含む。本発明の表示装置は表示部２３０２に用いることができる。この携帯型コンピュータはフラッシュメモリや不揮発性メモリを集積化した記録媒体に情報を記録したり、それを再生したりすることができる。
【０１００】
図１１（Ｄ）は電子書籍（携帯書籍）であり、本体２４０１、表示部２４０２、操作スイッチ２４０３を含む。本発明の表示装置は表示部２４０２に用いることができる。また、この電子書籍に記録媒体を挿入するためのスロットを設けることも可能である。
【０１０１】
ところで、表示部に対してＥＬ発光装置を用いる場合、ＥＬ発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や電子書籍のような文字情報を主とする表示部にＥＬ発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０１０２】
ここで図１１（Ｅ）は携帯電話であり、本体２５０１、音声出力部２５０２、音声入力部２５０３、表示部２５０４、操作スイッチ２５０５、アンテナ２５０６を含む。本発明の表示装置は表示部２５０４に用いることができる。なお、表示部２５０４にＥＬ発光装置を用いる場合は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０１０３】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜７の構成を自由に組み合わせた表示装置を用いることで得ることができる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明では、半導体素子もしくはＭＩＭ素子といった能動素子の作製過程において、母体基板としてプラスチックよりも耐熱性の高い基板を用いるため、電気特性の良好な能動素子を作製することができる。さらに、能動素子並びに発光素子もしくは液晶素子を形成した後で前記母体基板を剥離し、プラスチック基板を支持基板として貼り合わせる。
【０１０５】
そのため、プラスチック基板を支持基板とし、且つ、高性能な表示装置を作製することが可能となる。また、支持基板がプラスチックであるため、フレキシブルな表示装置にすることもでき、且つ、薄型で軽量な表示装置とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板を分離する過程を断面から見た図。
【図２】基板を分離する過程を上面から見た図。
【図３】本発明に用いる分離装置の概略図。
【図４】ＥＬ発光装置の作製工程を示す図。
【図５】ＥＬ発光装置の作製工程を示す図。
【図６】ＥＬ発光装置の上面構造および回路構成を示す図。
【図７】液晶表示装置の作製工程を示す図。
【図８】ＥＬ発光装置の作製工程を示す図。
【図９】ＥＬ発光装置の作製工程を示す図。
【図１０】基板を分離する過程を上面から見た図。
【図１１】電気器具の一例を示す図。

Claims

第１の基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜の上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記第２の電極の上方に第２の基板を貼り合わせ、
前記第２の基板を貼り合わせた後に前記剥離層に対して流体を噴射し、前記第１の基板と前記絶縁膜とを分離し、
前記絶縁膜にプラスチックからなる第３の基板を貼り合わせることを特徴とする発光装置の作製方法。
第１の基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜の上にＴＦＴを形成し、
前記ＴＦＴの上に前記ＴＦＴと電気的に接続されている第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記第２の電極の上方に第２の基板を貼り合わせ、
前記第２の基板を貼り合わせた後に前記剥離層に対して流体を噴射し、前記第１の基板と前記絶縁膜とを分離し、
前記絶縁膜にプラスチックからなる第３の基板を貼り合わせることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１または請求項２において、
前記剥離層は多孔質シリコン膜であることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記流体は圧力が加えられた液体もしくは気体であること特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第２の基板はプラスチックであることを特徴とする発光装置の作製方法。
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２の基板及び前記第３の基板はプラスチックフィルムであることを特徴とする発光装置の作製方法。
第１の基板上に剥離層を形成し、
前記剥離層の上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜の上方にＴＦＴを形成し、
前記ＴＦＴの上に前記ＴＦＴと電気的に接続されている第１の電極を形成し、
第２の電極を有する第２の基板を前記第１の電極に向かい合わせるように貼り合わせ、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に液晶を注入し、
前記液晶を注入後に前記剥離層に対して流体を噴射し、前記第１の基板と前記絶縁膜とを分離し、
前記絶縁膜にプラスチックからなる第３の基板を貼り合わせることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項７において、
前記剥離層は非晶質シリコン膜を陽極化成することにより形成されることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項７または請求項８において、
前記剥離層は多孔質シリコン膜であることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
前記流体は圧力が加えられた液体もしくは気体であること特徴とする表示装置の作製方法。
請求項７乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第２の基板はプラスチックであることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項７乃至請求項１１のいずれか一において、
前記第２の基板及び前記第３の基板はプラスチックフィルムであることを特徴とする表示装置の作製方法。