JP6965010B2 - フレキシブルデバイスの作製方法 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、剥離方法及びフレキシブルデバイスの作製方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記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、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、大判基板を用いて剥離を行うことを課題の一つとする。
本発明の一態様は、新規なフレキシブルデバイス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、信頼性の高いフレキシブルデバイスを提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、フレキシブルデバイス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、作製工程が簡略化されたフレキシブルデバイス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フレキシブルデバイス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、大判基板を用いてフレキシブルデバイスを作製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。
（１）本発明の一態様は、作製基板上に酸化物層を形成し、酸化物層上に、感光性を有する材料を用いて、第１の層を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、第１の層の酸化物層と重なる部分に、開口を形成することで、開口を有する樹脂層を形成し、樹脂層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成し、樹脂層の開口及び酸化物層と重なるように、導電層を形成し、レーザを用いて、酸化物層に光を照射し、トランジスタと作製基板とを分離する、剥離方法である。
（２）本発明の一態様は、作製基板上に島状の酸化物層を形成し、作製基板上及び酸化物層上に、感光性を有する材料を用いて、第１の層を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、第１の層の酸化物層と重なる部分に開口を形成することで、開口を有する樹脂層を形成し、樹脂層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成し、樹脂層の開口及び酸化物層と重なるように、導電層を形成し、レーザを用いて、酸化物層及び樹脂層に光を照射し、トランジスタと作製基板とを分離する、剥離方法である。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、酸化物層は、酸化物半導体層または酸化物導電層を有することが好ましい。当該酸化物層は、酸素を放出する機能を有することが好ましい。具体的には、当該酸化物層は、光が照射されることで酸素を放出する機能を有することが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、第１の層は、熱硬化性の材料を用いて形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、第１の層は、厚さが０．１μｍ以上３μｍ以下となるように形成されることが好ましい。上記（２）において、樹脂層は、厚さが酸化物層よりも厚く、かつ３μｍ以下となるように形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、酸化物半導体層または酸化物導電層として、インジウムと、亜鉛と、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、またはスズと、を有する酸化物層を形成することが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、レーザとして、線状レーザを用いることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、導電層は、トランジスタが有する電極と同一の材料及び同一の工程で形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、第１の層は、粘度が５ｃＰ以上１００ｃＰ未満の溶液を用いて形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、第１の層は、スピンコータを用いて形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、樹脂層は、第１の層を第１の温度で加熱することで形成され、トランジスタは、第１の温度よりも低い温度で形成されることが好ましい。
上記（１）、（２）のそれぞれにおいて、レーザを用いて、作製基板側から、酸化物層に光を照射することが好ましい。
上記（２）において、酸化物層を形成した後に、希ガス、水素、ボロン、リン、及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて、酸化物層に対してプラズマ処理を行うことが好ましい。
本発明の一態様は、上記（１）または（２）の剥離方法を用いて、トランジスタと作製基板とを分離することで、導電層を露出し、樹脂層の開口を介して、導電層と回路基板と、を電気的に接続する、フレキシブルデバイスの作製方法である。
本発明の一態様は、上記（１）の剥離方法を用いて、トランジスタと作製基板とを分離することで、酸化物層を露出し、酸化物層をエッチングにより除去することで、導電層を露出し、樹脂層の開口を介して、導電層と回路基板と、を電気的に接続する、フレキシブルデバイスの作製方法である。
本発明の一態様は、上記（２）の剥離方法を用いて、トランジスタと作製基板とを分離することで、酸化物層を露出し、酸化物層と回路基板と、を電気的に接続する、フレキシブルデバイスの作製方法である。
本発明の一態様により、新規な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、低コストで量産性が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、大判基板を用いて剥離を行うことができる。
本発明の一態様により、新規なフレキシブルデバイス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、信頼性の高いフレキシブルデバイスを提供することができる。本発明の一態様により、フレキシブルデバイスを低温で作製することができる。本発明の一態様により、作製工程が簡略化されたフレキシブルデバイス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フレキシブルデバイス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、大判基板を用いてフレキシブルデバイスを作製することができる。
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。
フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの作製方法の一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 フレキシブルデバイスの一例を示す図。 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。
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。
（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フレキシブルデバイスの作製方法について説明する。
本発明の一態様は、作製基板上に酸化物層を形成し、酸化物層上に、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いて、厚さ０．１μｍ以上３μｍ以下の第１の層を形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、第１の層の酸化物層と重なる部分に開口を形成し、第１の層を加熱して開口を有する樹脂層を形成し、樹脂層上にチャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成し、樹脂層の開口及び酸化物層と重なるように導電層を形成し、レーザを用いて酸化物層に光を照射し、トランジスタと作製基板とを分離する、剥離方法である。
本発明の一態様では、レーザを用いて酸化物層に光を照射する。酸化物層は、光を吸収して加熱されることで、酸素を放出する場合がある。例えば、酸素はガス状に放出されることがある。ガス状の酸素は、酸化物層中または酸化物層表面にバブル状の領域（または、脆弱領域もしくは空洞を有する領域）を形成することがある。
酸化物層に光を照射し、酸化物層から酸素を放出させることで、酸化物層と当該酸化物層と接する層との密着性が低下し、当該２つの層の界面で分離を生じさせることができる。または、酸化物層から酸素を放出させることで、酸化物層自体が破断し、酸化物層中で分離を生じさせることができる。
本発明の一態様では、トランジスタのチャネル形成領域には、酸化物半導体を用いる。酸化物半導体を用いることで、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合よりも、プロセスの最高温度を低くすることができる。
トランジスタのチャネル形成領域にＬＴＰＳを用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、樹脂層に耐熱性が求められる。また、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和するため、樹脂層の厚膜化が必要となる。
一方、酸化物半導体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、酸化物半導体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。
本発明の一態様では、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。ここで、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。樹脂層の５％重量減少温度は、例えば、４５０℃以下、４００℃以下、４００℃未満、３５０℃未満とすることができる。例えば、トランジスタは、３５０℃以下、さらには３００℃以下の温度で作製する。
本発明の一態様では、線状レーザを用いてレーザ光を照射する。ＬＴＰＳ等の製造ラインのレーザ装置を使用することができるため、これらの装置の有効利用が可能である。線状レーザは、矩形長尺状に集光（線状レーザビームに成形）して、酸化物層に光を照射する。
本発明の一態様では、感光性の材料を用いて樹脂層を作製する。感光性の材料を用いることで、所望の形状の樹脂層を容易に形成することができる。例えば、樹脂層に、開口を形成することが容易である。
例えば、樹脂層に開口を形成し、開口を覆うように導電層を配置することで、導電層を作製基板から分離させて、一部が露出した電極（裏面電極、貫通電極ともいう）を形成することができる。当該電極は、外部接続端子として用いることもできる。
本実施の形態では、樹脂層に形成された開口を介して、外部接続端子とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の回路基板とを電気的に接続する例を示す。
本発明の一態様の剥離方法を用いて、フレキシブルデバイスを作製することができる。以下では、図１〜図６を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイス及びその作製方法について、具体的に説明する。ここでは、フレキシブルデバイスとして、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）を作製する場合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、折り曲げ可能な（Ｆｏｌｄａｂｌｅ）有機ＥＬ表示装置とすることができる。
なお、表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
表示装置を構成する薄膜を加工する際には、リソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
リソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
［作製方法例１Ａ］
まず、作製基板１４上に、酸化物層２１を形成する（図１（Ａ））。
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。
酸化物層２１は、光を吸収し発熱することにより、酸素を放出する機能を有することが好ましい。
酸化物層２１としては、例えば加熱により酸素が放出される酸化物層を用いることができる。酸化物層としては、酸化物絶縁膜、酸化物導電膜（不純物準位を有する酸化物半導体膜を含む）、及び酸化物半導体膜が挙げられる。特に、酸化物半導体膜及び酸化物導電体膜は、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜に比べてバンドギャップが狭く、光を吸収しやすいため好ましい。
酸化物層２１としては、例えば、トランジスタの半導体層に用いることができる酸化物半導体、トランジスタの導電層に用いることができる酸化物導電体、トランジスタの絶縁層に用いることができる酸化物絶縁体等を適用できる。
酸化物層２１には、例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物膜（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）を適用することができる。特に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物膜を用いることが好ましい。
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）、ガリウムを添加したＺｎＯ、またはシリコンを含むＩＴＯ等の酸化物導電体膜を用いてもよい。
酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、または酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物半導体層の有する抵抗率を制御することができる。
なお、このように、酸化物半導体層を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、または導電性の高い酸化物半導体層ということもできる。
酸化物層２１は、例えば酸素を含む雰囲気下で、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法等により成膜することができる。または、成膜後に、酸素イオンを注入してもよい。特に酸化物半導体膜を用いる場合には、酸素を含む雰囲気下でスパッタリング法により成膜することが好ましい。酸化物層２１に酸素を含有させるため、酸化物層２１の成膜後に酸素を含む雰囲気下で加熱処理をしてもよい。
酸化物層２１の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
次に、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（図１（Ａ））。
具体的には、感光性及び熱硬化性を有する材料を、厚さ０．１μｍ以上３μｍ以下となるよう成膜する。
本発明の一態様では、感光性を有する材料を用いて第１の層２４を形成するため、光を用いたリソグラフィ法により、第１の層２４の一部を除去することができる。具体的には、材料を成膜した後に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。そして、所望の形状に加工された第１の層２４を加熱し（ポストベーク処理ともいう）、樹脂層２３を形成する（図１（Ｂ））。図１（Ｂ）では、樹脂層２３に酸化物層２１に達する開口を設ける例を示す。
加熱により、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と同じ温度またはそれよりも高い温度で加熱することが好ましい。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、３５０℃以上４００℃以下がより好ましく、３５０℃以上４００℃未満がさらに好ましく、３５０℃以上３７５℃未満がさらに好ましい。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。
また、ポストベーク処理では、酸化物層２１から酸素が放出されにくい温度で加熱することが好ましい。これにより、レーザ光を照射する前に酸化物層２１が剥離される等の不具合を防止し、歩留まりの低下を抑制できる。なお、以降で説明する、酸化物層２１にレーザ光を照射する前に行われる各工程についても、酸化物層２１から酸素が放出されにくい温度で行われることが好ましい。
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（第１の層２４）は、感光性のポリイミド樹脂（ｐｈｏｔｏ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＳＰＩともいう）を用いて形成されることが好ましい。
そのほか、樹脂層２３（第１の層２４）の形成に用いることができる感光性及び熱硬化性を有する材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
樹脂層２３（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。
樹脂層２３（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。
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、０．１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上１μｍ以下であることがさらに好ましい。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。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。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。
そのほか、樹脂層２３（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。
樹脂層２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。樹脂層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
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は、可視光に対する透光性が高いことが好ましい。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図１（Ｃ））。
絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。また、絶縁層３１は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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及び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及び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に無機絶縁膜を用いる場合、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。
樹脂層２３の表面に凹凸がある場合、絶縁層３１は当該凹凸を被覆することが好ましい。絶縁層３１は、当該凹凸を平坦化する平坦化層としての機能を有していてもよい。例えば、絶縁層３１として、有機絶縁材料と無機絶縁材料を積層して用いることが好ましい。有機絶縁材料としては、樹脂層２３に用いることができる樹脂が挙げられる。
絶縁層３１に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３１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。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図１（Ｃ）〜（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、酸化物半導体層４４を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。
本発明の一態様において、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。また、トランジスタ４０は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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（図１（Ｃ））。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）、ガリウムを添加したＺｎＯ、またはシリコンを含むインジウム錫酸化物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、例えば膜状に形成された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（図１（Ｃ））。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、絶縁層３１及び絶縁層３２の、樹脂層２３の開口と重なる部分に、それぞれ開口を設ける（図１（Ｄ））。ここでは、絶縁層３１及び絶縁層３２に、一括で開口を形成する例を示す。絶縁層３１及び絶縁層３２には、それぞれ別の工程で、開口を形成してもよい。例えば、導電層４１を形成する前に、絶縁層３１に開口を形成してもよい。開口を設けることで、酸化物層２１が露出する。
続いて、酸化物半導体層４４を形成する（図１（Ｅ））。酸化物半導体層４４は、酸化物半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該酸化物半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
酸化物半導体膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。
また、酸化物半導体膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方又は双方を用いて成膜することができる。なお、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）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、酸化物半導体膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
酸化物半導体膜は、例えば少なくともインジウム、亜鉛及びＭ（アルミニウム、チタン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。
スタビライザーとしては、上記Ｍで記載の金属のほかに、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム等が挙げられる。
酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
また、半導体層と導電層は、上記酸化物のうち同一の金属元素を有していてもよい。半導体層と導電層を同一の金属元素とすることで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで、製造コストを低減させることができる。また半導体層と導電層を加工する際のエッチングガスまたはエッチング液を共通して用いることができる。ただし、半導体層と導電層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、トランジスタ及び容量素子の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。
酸化物半導体のエネルギーギャップは、２ｅＶ以上であると好ましく、２．５ｅＶ以上であるとより好ましく、３ｅＶ以上であるとさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
酸化物半導体がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
酸化物半導体膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、例えば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、導電層４３ｂ、及び導電層４３ｃを形成する（図１（Ｅ））。導電層４３ａ、導電層４３ｂ、及び導電層４３ｃ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、酸化物半導体層４４と接続される。導電層４３ｃは、樹脂層２３、絶縁層３１、及び絶縁層３２にそれぞれ設けられた開口を介して酸化物層２１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酸化物半導体層４４の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
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１（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２（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上述のような低温で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン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、低温で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化物絶縁膜と、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、酸化物半導体層４４に酸素を供給することができる。その結果、酸化物半導体層４４中の酸素欠損、及び酸化物半導体層４４と絶縁層３３の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高いフレキシブルデバイスを実現できる。
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２（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フレキシブルデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、及び配線などを形成し、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、半導体回路を有するフレキシブルデバイスを作製することができる。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する（図２（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。また、絶縁層３４は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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（図２（Ｂ））。導電層６１は、その一部が表示素子６０の画素電極として機能する。導電層６１は、導電膜を成膜した後、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。また、導電層６１は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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（図２（Ｂ））。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。また、絶縁層３５は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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（図２（Ｃ））。導電層６３は、その一部が表示素子６０の共通電極として機能する。
ＥＬ層６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどの遮蔽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。
ＥＬ層６２及び導電層６３は、それぞれ、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。また、ＥＬ層６２及び導電層６３は、それぞれ、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれより低い温度で形成することが好ましい。導電層６３は、ＥＬ層６２の耐熱温度以下の温度で形成する。
具体的には、ＥＬ層６２及び導電層６３の形成時の温度は、それぞれ、室温以上３５０℃以下で形成することが好ましく、室温以上３００℃以下で形成することがさらに好ましい。
以上のようにして、表示素子６０を形成することができる（図２（Ｃ））。表示素子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、表示素子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２（Ｄ））。絶縁層７４は、表示素子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。表示素子６０は、絶縁層７４によって封止される。
絶縁層７４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度かつ表示素子６０の耐熱温度以下の温度で形成する。また、絶縁層７４は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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。
次に、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図３（Ａ））。保護層７５は、表示装置１０の最表面に位置する層として用いることができる。保護層７５は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。
保護層７５として、上述した絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜を用いると、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。また、保護層７５は、当該有機絶縁膜と、表面を傷などから保護するハードコート層（例えば、窒化シリコン層など）や、押圧を分散可能な材質の層（例えば、アラミド樹脂層など）等とが積層された構成であってもよい。
図３（Ｂ）には、接着層７５ｂを用いて絶縁層７４上に基板７５ａを貼り合わせた例を示す。基板７５ａとしては、樹脂等が挙げられる。基板７５ａは、可撓性を有することが好ましい。
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。
次に、作製基板１４を介して酸化物層２１にレーザ光６５を照射する（図４（Ａ））。レーザ光６５は、例えば、図４（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（下から上）に垂直である。
レーザ光６５の照射により、酸化物層２１が加熱され、酸化物層２１から酸素が放出されることがある。このとき放出される酸素は、例えば、ガス状となって放出される。放出されたガスは酸化物層２１と樹脂層２３（樹脂層２３の開口部では、導電層４３ｃ）の界面近傍、または酸化物層２１と作製基板１４の界面近傍に留まり、これらを引き剥がす力が生じる。その結果、酸化物層２１と樹脂層２３（樹脂層２３の開口部では、導電層４３ｃ）の密着性、または酸化物層２１と作製基板１４の密着性が低下し、容易に剥離可能な状態とすることができる。
また、酸化物層２１から放出される酸素の一部が、酸化物層２１中に留まる場合もある。そのため、酸化物層２１が脆弱化し、酸化物層２１の内部で分離しやすい状態となる場合がある。
レーザ光６５としては、少なくともその一部が作製基板１４を透過し、かつ酸化物層２１に吸収される波長の光を選択して用いる。また、レーザ光６５は、樹脂層２３に吸収される波長の光であることが好ましい。レーザ光６５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２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光、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。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。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約１／３にでき、好ましい。また、ピコ秒レーザ等のパルスレーザーを用いてもよい。
レーザ光６５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６５を走査し、剥離したい領域に亘ってレーザ光６５を照射する。
なお、樹脂層２３がレーザ光６５を一部吸収することがある。これにより、酸化物層２１を透過したレーザ光６５がトランジスタ等の素子に照射され、素子の特性に影響を及ぼすことを抑制できる。
次に、作製基板１４とトランジスタ４０とを分離する（図４（Ｂ）または図４（Ｃ））。
図４（Ｂ）では、酸化物層２１と樹脂層２３との界面及び酸化物層２１と導電層４３ｃとの界面で分離が生じる例を示す。
図４（Ｃ）では、酸化物層２１中で分離が生じる例を示す。作製基板１４上には酸化物層の一部（酸化物層２１ａ）が残存する。樹脂層２３及び導電層４３ｃ側に残存する酸化物層２１は図４（Ａ）に比べて薄膜化されている。
樹脂層２３及び導電層４３ｃ側に酸化物層２１が残存した場合、除去することが好ましい。例えば、プラズマエッチング、ウエットエッチング等のエッチングにより酸化物層２１を除去することができる。
作製基板１４側に残存した酸化物層２１ａを除去することで、作製基板１４は再利用が可能である。
例えば、酸化物層２１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を剥離することができる。具体的には、保護層７５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を引き剥がすことができる。
作製基板１４と絶縁層３１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することが好ましい。
作製基板１４とトランジスタ４０とを分離することにより、表示装置１０を作製することができる（図５）。表示装置１０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。
図５に示すように、分離により露出した樹脂層２３の表面に、接着層２８を用いて基板２９を貼り合わせてもよい。なお、基板２９及び接着層２８は、導電層４３ｃと重ならないように配置する。基板２９は、フレキシブルデバイスの支持基板として機能することができる。図５は、樹脂層２３と基板２９が接着層２８によって貼り合わされている例である。
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。
そして、接続体７６を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ７７を電気的に接続する（図５）。
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。
本実施の形態では、トップエミッション型の発光素子を用いる例を示した。保護層７５側は表示面側であるため、保護層７５側から導電層４３ｃを露出し、ＦＰＣ７７と電気的に接続する場合は、表示領域とＦＰＣ７７を重ねることができず、ＦＰＣ７７を表示装置と重ねる領域に制限がある。一方、本発明の一態様では、樹脂層２３に感光性の材料を用いることで、表示面とは反対側の面から導電層４３ｃを露出することができる。そのため、樹脂層２３に設けた開口を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ７７とを電気的に接続することができる。このような構成とすることで、ＦＰＣ７７を、表示面とは反対側に配置することができる。そのため、表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ７７を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
以上の工程により、トランジスタに酸化物半導体が適用され、ＥＬ素子に塗り分け方式が適用された表示装置を作製することができる（図５）。
［作製方法例２Ａ］
まず、作製方法例１Ａと同様に、作製基板１４上に、酸化物層２１から絶縁層３５までを順に形成する（図６（Ａ））。
次に、図６（Ｂ）に示すように、保護層７１を形成する。
保護層７１は、剥離工程において、絶縁層３５や導電層６１の表面を保護する機能を有する。保護層７１には、容易に除去することのできる材料を用いることができる。
除去可能な保護層７１としては、例えば水溶性樹脂をその例に挙げることができる。塗布した水溶性樹脂は表面の凹凸を被覆し、その表面の保護を容易にする。また、除去可能な保護層７１として、光または熱により剥離可能な粘着剤を水溶性樹脂に積層したものを用いてもよい。
除去可能な保護層７１として、通常の状態ではその接着力が強く、熱を加える、または光を照射することによりその接着力が弱くなる性質を有する基材を用いてもよい。例えば、加熱することにより接着力が弱くなる熱剥離テープや、紫外光を照射することにより接着力が弱くなるＵＶ剥離テープ等を用いてもよい。また、通常の状態で接着力が弱い弱粘性テープ等を用いることができる。
続いて、作製方法例１Ａと同様の方法により、作製基板１４とトランジスタ４０とを分離する（図６（Ｃ））。図６（Ｃ）では、酸化物層２１と樹脂層２３との界面及び酸化物層２１と導電層４３ｃとの界面で分離が生じる例を示す。分離により、樹脂層２３及び導電層４３ｃが露出する。
作製基板１４とトランジスタ４０とを分離した後、保護層７１を除去する。
その後、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成することで表示素子６０を作製し、表示素子６０を封止することで、表示装置１０を作製することができる。表示素子６０の封止には、絶縁層７４、保護層７５、並びに、基板７５ａ及び接着層７５ｂ等のうち、一種以上を用いることができる。
ＥＬ層６２及び導電層６３は、樹脂層２３及び導電層４３ｃをステージに固定した状態で成膜してもよいが、樹脂層２３及び導電層４３ｃを、支持基板にテープ等を用いて固定し、支持基板を成膜装置のステージに配置した状態で成膜することが好ましい。支持基板に樹脂層２３及び導電層４３ｃを固定することにより、樹脂層２３を含む積層構造の搬送を容易とすることができる。
作製方法例２Ａでは、作製基板１４から被剥離層を剥離した後に、当該被剥離層上にＥＬ層６２及び導電層６３を形成することができる。ＥＬ層６２等の積層構造に密着性の低い部分がある場合、剥離後にこれらの層を形成することで、剥離の歩留まりの低下を抑制できる。作製方法例２Ａを用いることで、材料の選択の自由度がより高まり、より低コストで信頼性の高い表示装置を実現することができる。
［作製方法例３Ａ］
次に、トランジスタに酸化物半導体が適用され、カラーフィルタ方式が適用された表示装置を作製する場合を例に挙げて説明する。以下では、図７〜図１３を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイス及びその作製方法について、具体的に説明する。
まず、作製方法例１Ａと同様に、作製基板１４上に、酸化物層２１を形成する（図７（Ａ））。
次に、作製方法例１Ａと同様に、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（図７（Ａ））。
次に、作製方法例１Ａと同様に、所望の形状に加工された膜を加熱し、樹脂層２３を形成する（図７（Ｂ））。図７（Ｂ）では、樹脂層２３が、酸化物層２１に達する開口を有する例を示す。
次に、作製方法例１Ａと同様に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図７（Ｃ））。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ８０を形成する（図７（Ｃ）〜（Ｅ））。
ここではトランジスタ８０として、酸化物半導体層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。また、トランジスタ８０は、前述のポストベーク処理における加熱温度と同じ温度またはそれ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（図７（Ｃ））。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（図７（Ｃ））。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、酸化物半導体層８３を形成する（図７（Ｃ））。酸化物半導体層８３は、酸化物半導体膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該酸化物半導体膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。酸化物半導体層８３は、酸化物半導体層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（図７（Ｃ））。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、酸化物半導体層８３、絶縁層８４、及び導電層８５を覆う絶縁層３３を形成する（図７（Ｃ））。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３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３の、樹脂層２３の開口と重なる部分には、それぞれ開口を設ける（図７（Ｄ））。開口を設けることで、酸化物層２１が露出する。ここでは、絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３に、一括で開口を形成する例を示す。絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３には、それぞれ別の工程で開口を形成してもよい。また、２以上の絶縁層に同時に開口を形成してもよい。例えば、導電層８１を形成する前に、絶縁層３１に開口を形成してもよい。例えば、酸化物半導体層８３を形成する前に、絶縁層８２に開口を形成してもよい。例えば、絶縁層３３に、酸化物半導体層８３に達する開口を形成する工程で、樹脂層２３の開口と重なる部分にも開口を形成してもよい。
続いて、導電層８６ａ、導電層８６ｂ、及び導電層８６ｃを形成する（図７（Ｅ））。導電層８６ａ、導電層８６ｂ、及び導電層８６ｃ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の開口を介して酸化物半導体層８３と電気的に接続される。導電層８６ｃは、樹脂層２３、絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３にそれぞれ設けられた開口を介して酸化物層２１と接続される。
以上のようにして、トランジスタ８０を作製できる（図７（Ｅ））。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。酸化物半導体層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から表示素子６０までを形成する（図８（Ａ））。これらの工程は作製方法例１Ａを参照できる。
また、作製基板９１上に、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いて、樹脂層９３を形成する（図８（Ｂ））。
樹脂層９３は、可撓性を有する。作製基板９１は、樹脂層９３よりも可撓性が低い。作製基板９１上に樹脂層９３を形成することで、樹脂層９３の搬送を容易にすることができる。
樹脂層９３には、ポリイミド樹脂を用いることが好ましい。そのほか、樹脂層９３の材料及び形成方法については、樹脂層２３の記載を援用できる。
樹脂層９３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、０．１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上１μｍ以下であることがさらに好ましい。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層９３を薄く形成することが容易となる。樹脂層９３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。ただし、これに限定されず、樹脂層９３の厚さは、１０μｍ以上としてもよい。例えば、樹脂層９３の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。樹脂層９３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。
表示装置の表示面側に樹脂層９３が位置する場合、樹脂層９３は、可視光に対する透光性が高いことが好ましい。
作製基板９１については、作製基板１４の記載を援用できる。
次に、樹脂層９３上に絶縁層９５を形成する。次に、絶縁層９５上に、着色層９７及び遮光層９８を形成する（図８（Ｂ））。
絶縁層９５については、絶縁層３１の記載を援用できる。
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は表示素子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の酸化物層２１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、接着層９９を用いて貼り合わせる（図８（Ｃ））。
次に、作製基板９１を介して樹脂層９３にレーザ光６５を照射する（図９（Ａ））。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１４よりも先に作製基板９１を分離する例を示す。
次に、作製基板９１と絶縁層９５とを分離する（図９（Ｂ））。図９（Ｂ）では、作製基板９１と樹脂層９３の界面で分離が生じる例を示す。
なお、樹脂層９３中で分離が生じる場合もある。そのとき、作製基板９１上には樹脂層の一部が残存し、絶縁層９５側に残存する樹脂層９３は図９（Ａ）に比べて薄膜化される。
そして、露出した樹脂層９３（または絶縁層９５）と基板２２とを接着層１３を用いて貼り合わせる（図１０（Ａ））。
図１０（Ａ）において、表示素子６０の発光は、着色層９７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。本発明の一態様の剥離方法では、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ることができる。
また、樹脂層９３を除去し、接着層１３を用いて絶縁層９５に基板２２を貼り合わせてもよい。樹脂層９３を除去する方法としては、アッシング等が挙げられる。
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。
次に、作製基板１４を介して酸化物層２１にレーザ光６５を照射する（図１０（Ｂ））。
レーザ光６５の照射により、酸化物層２１が加熱され、酸化物層２１から酸素が放出される。
次に、作製基板１４と絶縁層３１とを分離する（図１１（Ａ）または図１１（Ｂ））。
図１１（Ａ）では、酸化物層２１と樹脂層２３との界面及び酸化物層２１と導電層８６ｃとの界面で分離が生じる例を示す。
図１１（Ｂ）では、酸化物層２１中で分離が生じる例を示す。作製基板１４上には酸化物層の一部（酸化物層２１ａ）が残存する。樹脂層２３及び導電層８６ｃ側に残存する酸化物層２１は図１０（Ｂ）に比べて薄膜化されている。
樹脂層２３及び導電層８６ｃ側に酸化物層２１が残存した場合、除去することが好ましい。
作製基板１４とトランジスタ８０とを分離することにより、表示装置１０を作製することができる（図１２（Ａ）、（Ｂ））。表示装置１０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。
図１２（Ａ）は、表示装置１０の上面図である。図１２（Ｂ）は、表示装置１０の表示部３８１の断面図及びＦＰＣ７７との接続部の断面図である。
図１２（Ａ）、（Ｂ）に示す表示装置１０は、一対の基板（基板２２及び基板２９）を有する。基板２２側が表示装置の表示面側である。表示装置は、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置にはＦＰＣ７７が貼り付けられている。
図１２（Ｂ）に示すように、分離により露出した樹脂層２３の表面に、接着層２８を用いて基板２９を貼り合わせてもよい。なお、基板２９及び接着層２８は、導電層８６ｃと重ならないように配置する。
そして、接続体７６を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ７７を電気的に接続する（図１２（Ｂ））。
本実施の形態では、トップエミッション型の発光素子を用いる例を示した。基板２２側は表示面側であるため、基板２２側から導電層８６ｃを露出し、ＦＰＣ７７と電気的に接続する場合は、表示領域とＦＰＣ７７を重ねることができず、ＦＰＣ７７を表示装置と重ねる領域に制限がある。一方、本発明の一態様では、樹脂層２３に感光性の材料を用いることで、表示面とは反対側の面から導電層８６ｃを露出することができる。そのため、樹脂層２３に設けた開口を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ７７とを電気的に接続することができる。このような構成とすることで、ＦＰＣ７７を、表示面とは反対側に配置することができる。そのため、表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ７７を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
作製方法例３Ａは、本発明の一態様の剥離方法を２回行ってフレキシブルデバイスを作製する例である。本発明の一態様では、フレキシブルデバイス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１Ａ］
本発明の一態様を適用して、ボトムエミッション型の表示装置を作製することができる。
図１３（Ａ）に示す表示装置は、カラーフィルタ方式が適用されたボトムエミッション構造の表示装置である。図１３（Ａ）には、表示装置の表示部３８１の断面図、駆動回路部３８２の断面図、及びＦＰＣ７７との接続部の断面図を示す。
図１３（Ａ）に示す表示装置は、基板２９、接着層２８、樹脂層２３、絶縁層３１、トランジスタ４０、トランジスタ５０、導電層４３ｃ、絶縁層３３、絶縁層３４、絶縁層３５、表示素子６０、接着層７５ｂ、基板７５ａ、及び着色層９７を有する。
図１３（Ａ）では、トランジスタ４０及びトランジスタ５０が、図５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を有する例を示す。
表示素子６０は、着色層９７側に光を射出する。
接続体７６を介してＦＰＣ７７と導電層４３ｃは電気的に接続する。ＦＰＣ７７との接続部の断面図において、絶縁層３５の端部が、表示装置の端部に露出しない例を示す。
［変形例２Ａ］
図１３（Ｂ）に示す表示装置は、トランジスタ８０が、導電層８１及び絶縁層８２を有さない点で、図１２（Ｂ）に示す表示装置と異なる。
以上のように、本発明の一態様では、酸素を放出する機能を有する酸化物層を用いて、作製基板からトランジスタ等を分離することで、フレキシブルデバイスを作製することができる。
本発明の一態様では、感光性の材料を用いて樹脂層を作製することで、所望の形状の樹脂層を容易に形成することができる。したがって、表示面とは反対側の面で、外部接続端子と回路基板とを電気的に接続できる。表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ等を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
本発明の一態様では、トランジスタのチャネル形成領域に酸化物半導体を用いることで、トランジスタの作製工程を低温で行うことができる。また、樹脂層を薄膜で耐熱性が低い層とすることができる。したがって、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて剥離及びフレキシブルデバイスの作製を行うことができる等のメリットを有する。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法及びフレキシブルデバイスの作製方法について説明する。
本発明の一態様の剥離方法では、まず、作製基板上に、島状の酸化物層を形成する。次に、作製基板上及び酸化物層上に、感光性を有する材料を用いて第１の層を形成し、その後、フォトリソグラフィ法を用いて、第１の層の酸化物層と重なる部分に開口を形成することで、開口を有する樹脂層を形成する。次に、樹脂層上に、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタを形成する。次に、樹脂層の開口及び酸化物層と重なるように、導電層を形成する。そして、レーザを用いて、酸化物層及び樹脂層に光を照射した後、トランジスタと作製基板とを分離する。
本発明の一態様では、感光性の材料を用いて樹脂層を作製する。感光性の材料を用いることで、所望の形状の樹脂層を容易に形成することができる。例えば、樹脂層に、開口を形成することが容易である。
しかし、樹脂層と作製基板との界面、または樹脂層中で分離させる場合、樹脂層に開口部を形成することで、作製基板の分離が困難なことがある。
そこで、本発明の一態様では、島状の酸化物層を形成し、酸化物層と重なる位置に、樹脂層の開口部を形成する。そして、レーザを用いて樹脂層及び酸化物層に光を照射する。
酸化物層は、光を吸収して加熱されることで、酸素を放出する場合がある。例えば、酸素はガス状に放出されることがある。ガス状の酸素は、酸化物層中または酸化物層表面にバブル状の領域を形成することがある。
酸化物層に光を照射し、酸化物層から酸素を放出させることで、酸化物層と当該酸化物層と接する層との密着性が低下し、当該２つの層の界面で分離を生じさせることができる。または、酸化物層から酸素を放出させることで、酸化物層自体が破断し、酸化物層中で分離を生じさせることができる。
これによって、作製基板を容易に分離することができ、樹脂層が設けられている部分では、樹脂層を露出させることができ、樹脂層の開口部では、酸化物層または酸化物層と接していた層を露出させることができる。
作製基板から分離し露出した酸化物層は、裏面電極もしくは貫通電極として用いることができる。酸化物層は、例えば、外部接続端子として用いることができる。露出した酸化物層は、ＦＰＣ等の回路基板と電気的に接続させることができる。樹脂層の開口部を介して、酸化物層と電気的に接続される導電層を配置することで、当該導電層を、酸化物層を介して、回路基板と電気的に接続させることができる。
本発明の一態様では、酸化物層を電極として用いるため、酸化物層の抵抗率が低いことが好ましい。具体的には、酸化物層として、酸化物導電層を形成することが好ましい。または、酸化物層として、酸化物半導体層を形成し、当該酸化物半導体層を低抵抗化させる（酸化物導電層にする、ともいえる）ことが好ましい。
酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、または酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物半導体層または酸化物導電層の有する抵抗率を制御することができる。
具体的には、プラズマ処理を用いて、酸化物半導体の抵抗率を制御することができる。例えば、希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ）、水素、ボロン、リン、及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いて行うプラズマ処理を適用できる。プラズマ処理は、例えば、Ａｒ雰囲気下、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気下、Ａｒと水素の混合ガス雰囲気下、アンモニア雰囲気下、Ａｒとアンモニアの混合ガス雰囲気下、または窒素雰囲気下等で行うことができる。これにより、酸化物半導体層のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
または、イオン注入法、イオンドーピング法、もしくはプラズマイマージョンイオンインプランテーション法などを用いて、水素、ボロン、リン、または窒素を酸化物半導体層に注入して、酸化物半導体層の抵抗率を低くすることができる。
または、水素及び窒素のうち少なくとも一方を含む膜を酸化物半導体層に接して形成し、当該膜から酸化物半導体層に水素及び窒素のうち少なくとも一方を拡散させる方法を用いることができる。これにより、酸化物半導体層のキャリア密度を高め、抵抗率を低くすることができる。
フレキシブルデバイスの作製工程で加熱処理を行う場合、酸化物半導体層が加熱されることで、酸化物半導体層から酸素が放出され、酸素欠損が増えることがある。これにより、酸化物半導体層の抵抗率を低くすることができる。
また、作製基板から酸化物半導体層を剥離するために、酸化物半導体層にレーザを照射することで、酸化物半導体層から酸素が放出され、酸素欠損が増えることがある。これにより、酸化物半導体層の抵抗率を低くすることができる。
なお、このように、酸化物半導体層を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、または導電性の高い酸化物半導体層ということもできる。
本発明の一態様では、トランジスタのチャネル形成領域には、酸化物半導体を用いる。実施の形態１で説明した通り、酸化物半導体を用いることで、ＬＴＰＳを用いる場合よりも、表示装置の作製プロセスの最高温度を下げること、表示装置の作製コストを下げること、及び、表示装置の作製工程を簡略化することができる。また、酸化物半導体を用いることで、ＬＴＰＳを用いる場合よりも、樹脂層の耐熱性を低くすること、樹脂層の材料の選択の幅を広げること、及び、樹脂層の厚さを薄くすることができる。
本発明の一態様では、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。
本発明の一態様では、線状レーザを用いてレーザ光を照射する。ＬＴＰＳ等の製造ラインのレーザ装置を使用することができるため、これらの装置の有効利用が可能である。線状レーザは、矩形長尺状に集光（線状レーザビームに成形）して、酸化物層及び樹脂層に光を照射する。
本発明の一態様の剥離方法を用いて、フレキシブルデバイスを作製することができる。以下では、図１４〜図１８を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイス及びその作製方法について、具体的に説明する。ここでは、フレキシブルデバイスとして、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置を作製する場合を例に挙げて説明する。なお、実施の形態１と同様の部分については記載を省略することがある。
［作製方法例１Ｂ］
まず、作製基板１４上に、島状の酸化物層２１を形成する（図１４（Ａ））。
作製基板１４に用いることができる材料は、実施の形態１の作製方法例１Ａを参照できる。
酸化物層２１は、光を吸収し発熱することにより、酸素を放出する機能を有することが好ましい。
酸化物層２１としては、例えば加熱により酸素が放出される酸化物層を用いることができる。酸化物層２１としては、酸化物導電層（欠陥準位密度または不純物準位密度が高められた酸化物半導体層を含む）及び酸化物半導体層が挙げられる。なお、フレキシブルデバイスに酸化物層２１が残らない場合などには、酸化物層２１に酸化物絶縁層を用いることができる。
酸化物層２１としては、例えば、トランジスタの半導体層に用いることができる酸化物半導体、トランジスタの導電層に用いることができる酸化物導電体、トランジスタの絶縁層に用いることができる酸化物絶縁体等を適用できる。
酸化物層２１には、例えば、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物層（Ｍは、Ａｌ、Ｇａ、Ｙ、またはＳｎ）を適用することができる。特に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物層を用いることが好ましい。
酸化物層２１がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。Ｉｎの割合が高い材料を用いることで、酸化物層２１のエネルギーギャップを狭くでき、後の光照射工程で、酸化物層２１に十分に光を吸収させることができる。これにより、剥離の歩留まりを高めることができる。また、上述のＩｎの割合が高い材料を用いることで、酸化物層２１の導電性を高めることができる。なお、成膜される酸化物層２１の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
また、酸化物層２１に用いることができる材料及び形成方法は、実施の形態１の作製方法例１Ａの記載も参照できる。
酸化物層２１の形成後に、プラズマ処理等を行い、酸化物層２１の抵抗率を低下させてもよい。図１４（Ａ）では、島状の酸化物層２１にプラズマ２０を照射する例を示す。プラズマ処理は、酸化物層２１を島状に加工する前に行ってもよい。
なお、以降の工程において加熱処理を行うことで、酸化物層２１から酸素及び水分のうちの少なくとも一方が放出されて、酸素欠損が生じ、酸化物層２１の抵抗率が低下することがある。
酸化物層２１とトランジスタの半導体層とを同一の金属元素で形成することで、製造コストを低減させることができる。例えば、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることで製造コストを低減させることができる。また、同一の金属組成の金属酸化物ターゲットを用いることによって、酸化物半導体層を加工する際のエッチングガスまたはエッチング液を共通して用いることができる。ただし、酸化物層２１とトランジスタの半導体層は、同一の金属元素を有していても、組成が異なる場合がある。例えば、装置の作製工程中に、膜中の金属元素が脱離し、異なる金属組成となる場合がある。
次に、感光性を有する材料を用いて、第１の層２４を形成する（図１４（Ｂ））。
特に、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いることが好ましい。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る例を示す。
本発明の一態様では、感光性を有する材料を用いて第１の層２４を形成するため、光を用いたリソグラフィ法により、第１の層２４の一部を除去することができる。具体的には、材料を成膜した後に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。そして、所望の形状に加工された第１の層２４に対してポストベーク処理を行い、樹脂層２３を形成する（図１４（Ｃ））。図１４（Ｃ）では、樹脂層２３に、酸化物層２１に達する開口を設ける例を示す。
ポストベーク処理により、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と同じ温度またはそれよりも高い温度で加熱することが好ましい。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、３５０℃以上４００℃以下がより好ましく、３５０℃以上４００℃未満がさらに好ましく、３５０℃以上３７５℃未満がさらに好ましい。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。
また、ポストベーク処理では、酸化物層２１から酸素が放出されにくい温度で加熱することが好ましい。これにより、レーザ光を照射する前に酸化物層２１が剥離される等の不具合を防止し、歩留まりの低下を抑制できる。なお、以降で説明する、酸化物層２１にレーザ光を照射する前に行われる各工程についても、酸化物層２１から酸素が放出されにくい温度で行われることが好ましい。
樹脂層２３（第１の層２４）に用いることができる材料及び形成方法は、作製方法例１Ａを参照できる。
樹脂層２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上１μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層２３は、酸化物層２１よりも厚く形成されることが好ましい。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図１４（Ｄ））。絶縁層３１の材料及び形成方法は、作製方法例１Ａを参照できる。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図１４（Ｄ）〜（Ｆ））。トランジスタ４０の材料及び形成方法は、作製方法例１Ａを参照できる。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層４１を形成する（図１４（Ｄ））。
続いて、絶縁層３２を形成する（図１４（Ｄ））。
続いて、絶縁層３１及び絶縁層３２の、樹脂層２３の開口と重なる部分に、それぞれ開口を設ける（図１４（Ｅ））。ここでは、絶縁層３１及び絶縁層３２に、一括で開口を形成する例を示す。開口を設けることで、酸化物層２１が露出する。
続いて、酸化物半導体層４４を形成する（図１４（Ｆ））。
続いて、導電層４３ａ、導電層４３ｂ、及び導電層４３ｃを形成する（図１４（Ｆ））。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれ、酸化物半導体層４４と接続される。導電層４３ｃは、樹脂層２３、絶縁層３１、及び絶縁層３２にそれぞれ設けられた開口を介して酸化物層２１と接続される。
導電層４３ｃを形成する際に、酸化物層２１に水素及び窒素のうち少なくとも一方が供給され、酸化物層２１の抵抗率が低下することがある。また、導電層４３ｃによって酸化物層２１中の酸素が引き抜かれることで、酸化物層２１の抵抗率が低下することがある。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる（図１４（Ｆ））。
次に、作製方法例１Ａと同様に、絶縁層３３から保護層７５までを順に形成する（図１５（Ａ））。
次に、作製基板１４を介して樹脂層２３及び酸化物層２１にレーザ光６５を照射する（図１５（Ａ））。レーザ光６５は、例えば、図１５（Ａ）においては、左側から右側に走査される線状レーザビームで、その長軸は、その走査方向及びその入射方向（下から上）に垂直である。
樹脂層２３及び酸化物層２１は、レーザ光６５を吸収する。
レーザ光６５の照射により、樹脂層２３は脆弱化される。または、レーザ光６５の照射により、樹脂層２３と作製基板１４の密着性が低下する。
レーザ光６５の照射により、酸化物層２１は脆弱化される。または、レーザ光６５の照射により、酸化物層２１と導電層４３ｃとの密着性もしくは酸化物層２１と作製基板１４との密着性が低下する。
また、レーザ光６５の照射により、酸化物層２１が加熱され、酸化物層２１から酸素が放出されることがある。このとき放出される酸素は、例えば、ガス状となって放出される。放出されたガスは酸化物層２１と導電層４３ｃの界面近傍、または酸化物層２１と作製基板１４の界面近傍に留まり、これらを引き剥がす力が生じる。その結果、酸化物層２１と導電層４３ｃの密着性、または酸化物層２１と作製基板１４の密着性が低下し、容易に剥離可能な状態とすることができる。
また、酸化物層２１から放出される酸素の一部が、酸化物層２１中に留まる場合もある。そのため、酸化物層２１が脆弱化し、酸化物層２１の内部で分離しやすい状態となる場合がある。
レーザ光６５としては、少なくともその一部が作製基板１４を透過し、かつ樹脂層２３及び酸化物層２１に吸収される波長の光を選択して用いる。また、レーザ光６５は、樹脂層２３に吸収される波長であることが好ましい。レーザ光６５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２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の光、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。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。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約１／３にでき、好ましい。また、ピコ秒レーザ等のパルスレーザーを用いてもよい。
レーザ光６５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６５を走査し、剥離したい領域に亘ってレーザ光６５を照射する。
なお、酸化物層２１にレーザ光６５が照射されることで、酸化物層２１から酸素及び水分のうちの少なくとも一方が放出されて、酸素欠損が生じ、酸化物層２１の抵抗率が低下することがある。
次に、作製基板１４とトランジスタ４０とを分離する（図１５（Ｂ）、図１５（Ｃ）、図１６（Ａ）、または図１６（Ｂ））。
分離面は、酸化物層２１、樹脂層２３、導電層４３ｃ、及び作製基板１４等の各層の材料及び形成方法、並びに、光照射の条件等によって、様々な位置となり得る。
図１５（Ｂ）では、作製基板１４と酸化物層２１との界面及び作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離が生じる例を示す。分離により、樹脂層２３及び酸化物層２１が露出する。
図１５（Ｃ）では、樹脂層２３中及び酸化物層２１中で分離が生じる例を示す。作製基板１４上には樹脂層の一部（樹脂層２３ａ）及び酸化物層の一部（酸化物層２１ａ）が残存する。絶縁層３１側に残存する樹脂層２３及び酸化物層２１は図１５（Ａ）に比べて薄膜化されている。
図１６（Ａ）、（Ｂ）では、酸化物層２１と導電層４３ｃとの界面と、で分離が生じる例を示す。このとき、絶縁層３１側では導電層４３ｃが露出し、作製基板１４には酸化物層２１が残存する。図１６（Ａ）では、作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離が生じる例を示す。図１６（Ｂ）では、樹脂層２３中で分離が生じる例を示す。
なお、作製基板１４側に残存した樹脂層２３ａ及び酸化物層２１ａを除去することで、作製基板１４は再利用が可能である。
例えば、樹脂層２３及び酸化物層２１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を剥離することができる。具体的には、保護層７５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を引き剥がすことができる。
作製基板１４と絶縁層３１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することが好ましい。
作製基板１４とトランジスタ４０とを分離することにより、表示装置１０を作製することができる。図１５（Ｂ）に示す界面で分離が生じた場合に作製できる表示装置１０を、図１７（Ａ）に示す。図１５（Ｃ）に示す界面で分離が生じた場合に作製できる表示装置１０を、図１７（Ｂ）に示す。図１６（Ａ）に示す界面で分離が生じた場合に作製できる表示装置１０を、図１７（Ｃ）に示す。表示装置１０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。
図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、分離により露出した樹脂層２３の表面に、接着層２８を用いて基板２９を貼り合わせてもよい。なお、基板２９及び接着層２８は、酸化物層２１と重ならないように配置する。基板２９は、フレキシブルデバイスの支持基板として機能することができる。
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。
そして、接続体７６を介して、酸化物層２１とＦＰＣ７７を電気的に接続する（図１７（Ａ）、（Ｂ））。これにより、導電層４３ｃとＦＰＣ７７とを電気的に接続することができる。または、図１７（Ｃ）に示すように、接続体７６を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ７７を電気的に接続する。
本実施の形態では、トップエミッション型の発光素子を用いる例を示した。保護層７５側は表示面側であるため、保護層７５側から外部接続端子を露出し、ＦＰＣ７７と電気的に接続する場合は、表示領域とＦＰＣ７７を重ねることができず、ＦＰＣ７７を表示装置と重ねる領域に制限がある。一方、本発明の一態様では、樹脂層２３に感光性の材料を用いることで、樹脂層２３の開口を介して、導電層４３ｃと酸化物層２１とを接続させることができる。そして、作製基板１４を剥離することで、表示面とは反対側の面から酸化物層２１または導電層４３ｃを露出させ、その後、ＦＰＣ７７と酸化物層２１または導電層４３ｃとを電気的に接続させることができる。前述の通り、本発明の一態様では、酸化物層２１として酸化物半導体層または酸化物導電層を形成する。本発明の一態様では、酸化物層２１として酸化物半導体層を用いる場合であっても、プラズマ処理工程、加熱処理工程、酸化物層２１上に形成する層の成膜工程、及びレーザ光照射工程等のうち少なくとも一つの工程を行うことによって、酸化物層２１の抵抗率を十分に低下させることができる。これにより、酸化物層２１を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ７７とを確実に電気的に接続させることができる。このような構成とすることで、ＦＰＣ７７を、表示面とは反対側に配置することができる。そのため、表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ７７を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
以上の工程により、トランジスタに酸化物半導体が適用され、ＥＬ素子に塗り分け方式が適用された表示装置を作製することができる（図１７）。
［作製方法例２Ｂ］
まず、作製方法例１Ｂと同様に、作製基板１４上に、酸化物層２１から絶縁層３５までを順に形成する（図１８（Ａ））。
次に、図１８（Ｂ）に示すように、保護層７１を形成する。保護層７１の材料及び形成方法は、実施の形態１の作製方法例１Ｂを参照できる。
続いて、作製方法例１Ｂと同様の方法により、作製基板１４とトランジスタ４０とを分離する（図１８（Ｃ））。図１８（Ｃ）では、作製基板１４と酸化物層２１との界面及び作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離が生じる例を示す。分離により、樹脂層２３及び酸化物層２１が露出する。
作製基板１４とトランジスタ４０とを分離した後、保護層７１を除去する。
その後、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成することで表示素子６０を作製し、表示素子６０を封止することで、表示装置１０を作製することができる。表示素子６０の封止には、絶縁層７４、保護層７５、並びに、基板７５ａ及び接着層７５ｂ等のうち、一種以上を用いることができる。
ＥＬ層６２及び導電層６３は、樹脂層２３及び導電層４３ｃをステージに固定した状態で成膜してもよいが、樹脂層２３及び導電層４３ｃを、支持基板にテープ等を用いて固定し、支持基板を成膜装置のステージに配置した状態で成膜することが好ましい。支持基板に樹脂層２３及び導電層４３ｃを固定することにより、樹脂層２３を含む積層構造の搬送を容易とすることができる。
作製方法例２Ｂでは、作製基板１４を剥離した後にＥＬ層６２及び導電層６３を形成することができる。ＥＬ層６２等の積層構造に密着性の低い部分がある場合、剥離後にこれらの層を形成することで、剥離の歩留まりの低下を抑制できる。作製方法例２Ｂを用いることで、材料の選択の自由度がより高まり、より低コストで信頼性の高い表示装置を実現することができる。
［作製方法例３Ｂ］
次に、トランジスタに酸化物半導体が適用され、カラーフィルタ方式が適用された表示装置を作製する場合を例に挙げて説明する。以下では、図１９〜図２５を用いて、本発明の一態様のフレキシブルデバイス及びその作製方法について、具体的に説明する。
まず、作製方法例１Ｂと同様に、作製基板１４上に、島状の酸化物層２１を形成する（図１９（Ａ））。なお、酸化物層２１を形成した後に、プラズマ処理等を行い、酸化物層２１の抵抗率を低下させてもよい。
次に、作製方法例１Ｂと同様に、感光性を有する材料を用いて、第１の層２４を形成する（図１９（Ａ））。
次に、作製方法例１Ｂと同様に、所望の形状に加工された第１の層２４を加熱し、樹脂層２３を形成する（図１９（Ｂ））。図１９（Ｂ）では、樹脂層２３に、酸化物層２１に達する開口を設ける例を示す。
次に、作製方法例１Ｂと同様に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図１９（Ｃ））。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ８０を形成する（図１９（Ｃ）〜（Ｅ））。トランジスタ８０の材料及び形成方法は、実施の形態１の作製方法例３Ａを参照できる。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層８１を形成する（図１９（Ｃ））。
続いて、絶縁層８２を形成する（図１９（Ｃ））。
続いて、酸化物半導体層８３を形成する（図１９（Ｃ））。
続いて、絶縁層８４及び導電層８５を形成する（図１９（Ｃ））。
次に、酸化物半導体層８３、絶縁層８４、及び導電層８５を覆う絶縁層３３を形成する（図１９（Ｃ））。
絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３の、樹脂層２３の開口と重なる部分には、それぞれ開口を設ける（図１９（Ｄ））。開口を設けることで、酸化物層２１が露出する。ここでは、絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３に、一括で開口を形成する例を示す。
続いて、導電層８６ａ、導電層８６ｂ、及び導電層８６ｃを形成する（図１９（Ｅ））。導電層８６ａ及び導電層８６ｂは、それぞれ、絶縁層３３の開口を介して酸化物半導体層８３と電気的に接続される。導電層８６ｃは、樹脂層２３、絶縁層３１、絶縁層８２、及び絶縁層３３にそれぞれ設けられた開口を介して酸化物層２１と接続される。
以上のようにして、トランジスタ８０を作製できる（図１９（Ｅ））。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４から表示素子６０までを形成する（図２０（Ａ））。これらの工程は作製方法例１Ａを参照できる。
また、作製方法例３Ａと同様に、作製基板９１上に、樹脂層９３、絶縁層９５、着色層９７、及び遮光層９８を形成する（図２０（Ｂ））。
次に、作製基板１４の酸化物層２１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、接着層９９を用いて貼り合わせる（図２０（Ｃ））。
次に、作製基板９１を介して樹脂層９３にレーザ光を照射する（図２１（Ａ））。ここでは、作製基板１４よりも先に作製基板９１を分離する例を示す。
レーザ光６５の照射により、樹脂層９３は脆弱化される。または、レーザ光６５の照射により、樹脂層９３と作製基板９１の密着性が低下する。
次に、作製基板９１と絶縁層９５とを分離する（図２１（Ｂ））。図２１（Ｂ）では、作製基板９１と樹脂層９３の界面で分離が生じる例を示す。
なお、樹脂層９３中で分離が生じる場合もある。そのとき、作製基板９１上には樹脂層の一部が残存し、絶縁層９５側に残存する樹脂層９３は図２１（Ａ）に比べて薄膜化される。
そして、露出した樹脂層９３（または絶縁層９５）と基板２２とを接着層１３を用いて貼り合わせる（図２２（Ａ））。
図２２（Ａ）において、表示素子６０の発光は、着色層９７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。本発明の一態様の剥離方法では、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ることができる。
また、樹脂層９３を除去し、接着層１３を用いて絶縁層９５に基板２２を貼り合わせてもよい。
次に、作製基板１４を介して樹脂層２３及び酸化物層２１にレーザ光６５を照射する（図２２（Ｂ））。
レーザ光６５の照射により、樹脂層２３は脆弱化される。または、レーザ光６５の照射により、樹脂層２３と作製基板１４の密着性が低下する。
レーザ光６５の照射により、酸化物層２１は脆弱化される。または、レーザ光６５の照射により、酸化物層２１と導電層８６ｃとの密着性もしくは酸化物層２１と作製基板１４との密着性が低下する。
次に、作製基板１４と絶縁層３１とを分離する（図２３（Ａ）または図２３（Ｂ））。
図２３（Ａ）では、作製基板１４と酸化物層２１との界面及び作製基板１４と樹脂層２３との界面で分離が生じる例を示す。分離により、樹脂層２３及び酸化物層２１が露出する。
図２３（Ｂ）では、樹脂層２３中及び酸化物層２１中で分離が生じる例を示す。作製基板１４上には樹脂層の一部（樹脂層２３ａ）及び酸化物層の一部（酸化物層２１ａ）が残存する。絶縁層３１側に残存する樹脂層２３及び酸化物層２１は図２２（Ｂ）に比べて薄膜化されている。
なお、作製方法例１Ｂで示した例（図１６（Ａ）、（Ｂ）参照）と同様に、酸化物層２１と導電層８６ｃとの界面と、で分離が生じる場合もある。
作製基板１４とトランジスタ８０とを分離することにより、表示装置１０を作製することができる（図２４（Ａ）〜（Ｃ））。表示装置１０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。
図２４（Ａ）は、表示装置１０の上面図である。図２４（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、表示装置１０の表示部３８１の断面図及びＦＰＣ７７との接続部の断面図である。図２３（Ａ）に示す界面で分離が生じた場合に作製できる表示装置１０を、図２４（Ｂ）に示す。図２３（Ｂ）に示す界面で分離が生じた場合に作製できる表示装置１０を、図２４（Ｃ）に示す。
表示装置１０は、一対の基板（基板２２及び基板２９）を有する。基板２２側が表示装置の表示面側である。表示装置は、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置にはＦＰＣ７７が貼り付けられている。
図２４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、分離により露出した樹脂層２３の表面に、接着層２８を用いて基板２９を貼り合わせてもよい。なお、基板２９及び接着層２８は、酸化物層２１と重ならないように配置する。
そして、接続体７６を介して酸化物層２１とＦＰＣ７７を電気的に接続する（図２４（Ｂ）、（Ｃ））。これにより、導電層８６ｃとＦＰＣ７７とを電気的に接続することができる。
本実施の形態では、トップエミッション型の発光素子を用いる例を示した。基板２２側は表示面側であるため、基板２２側から外部接続端子を露出し、ＦＰＣ７７と電気的に接続する場合は、表示領域とＦＰＣ７７を重ねることができず、ＦＰＣ７７を表示装置と重ねる領域に制限がある。一方、本発明の一態様では、樹脂層２３に感光性の材料を用いることで、樹脂層２３の開口を介して、導電層８６ｃと酸化物層２１とを接続させることができる。そして、作製基板１４を剥離することで、表示面とは反対側の面から酸化物層２１または導電層８６ｃを露出させ、その後、ＦＰＣ７７と酸化物層２１または導電層８６ｃとを電気的に接続させることができる。そのため、樹脂層２３に設けた開口を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ７７とを電気的に接続することができる。このような構成とすることで、ＦＰＣ７７を、表示面とは反対側に配置することができる。そのため、表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ７７を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
作製方法例３Ｂは、本発明の一態様の剥離方法を２回行ってフレキシブルデバイスを作製する例である。本発明の一態様では、フレキシブルデバイス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１Ｂ］
本発明の一態様を適用して、ボトムエミッション型の表示装置を作製することができる。
図２５（Ａ）に示す表示装置は、カラーフィルタ方式が適用されたボトムエミッション構造の表示装置である。図２５（Ａ）には、表示装置の表示部３８１の断面図、駆動回路部３８２の断面図、及びＦＰＣ７７との接続部の断面図を示す。
図２５（Ａ）に示す表示装置は、基板２９、接着層２８、樹脂層２３、酸化物層２１、絶縁層３１、トランジスタ４０、トランジスタ５０、導電層４３ｃ、絶縁層３３、絶縁層３４、絶縁層３５、表示素子６０、接着層７５ｂ、基板７５ａ、及び着色層９７を有する。
図２５（Ａ）では、トランジスタ４０及びトランジスタ５０が、図１７（Ａ）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を有する例を示す。
表示素子６０は、着色層９７側に光を射出する。
接続体７６を介してＦＰＣ７７と酸化物層２１は電気的に接続する。ＦＰＣ７７との接続部の断面図において、絶縁層３５の端部が、表示装置の端部に露出しない例を示す。
［変形例２Ｂ］
図２５（Ｂ）に示す表示装置は、トランジスタ８０が、導電層８１及び絶縁層８２を有さない点で、図２４（Ｂ）に示す表示装置と異なる。
以上のように、本発明の一態様では、樹脂層と、酸化物層と、を用いて、作製基板からトランジスタ等を分離することで、フレキシブルデバイスを作製することができる。
本発明の一態様では、感光性の材料を用いて樹脂層を作製することで、所望の形状の樹脂層を容易に形成することができる。樹脂層の開口部を介して酸化物層と接続される導電層を配置することで、当該導電層を回路基板と電気的に接続させることができる。表示面とは反対側の面で、外部接続端子と回路基板とを電気的に接続できる。表示装置を電子機器に組み込む際に、ＦＰＣ等を折り曲げるためのスペースを省くことができ、より小型化した電子機器を実現できる。
本発明の一態様では、トランジスタのチャネル形成領域に酸化物半導体を用いることで、トランジスタの作製工程を低温で行うことができる。また、樹脂層を薄膜で耐熱性が低い層とすることができる。したがって、樹脂層の材料の選択の幅が広い、低コストで量産性が高い、大判基板を用いて剥離及びフレキシブルデバイスの作製を行うことができる等のメリットを有する。
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、本発明の一態様を用いて作製することができる表示モジュール及び電子機器について、図２６及び図２７を用いて説明する。
図２６に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。
本発明の一態様を用いて作製された表示装置は、例えば、表示パネル８００６に用いることができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル８００４としては、抵抗膜方式又は静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネル８００４を設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
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。
本発明の一態様の電子機器は、家屋もしくはビルの内壁もしくは外壁、または、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことができる。
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池などが挙げられる。
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを非接触電力伝送に用いてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、または複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画または動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部または電子機器に内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能等を有することができる。なお、本発明の一態様の電子機器が有する機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
図２７（Ａ）〜（Ｃ）に、湾曲した表示部７０００を有する電子機器の一例を示す。表示部７０００はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。なお、表示部７０００は可撓性を有していてもよい。
表示部７０００は、本発明の一態様の表示装置を用いて作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図２７（Ａ）に携帯電話機の一例を示す。図２７（Ａ）に示す携帯電話機７１１０は、筐体７１０１、表示部７０００、操作ボタン７１０３、外部接続ポート７１０４、スピーカ７１０５、マイク７１０６、カメラ７１０７等を有する。
携帯電話機７１１０は、表示部７０００にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン７１０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部７０００に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯電話機内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦か横か）を判断して、表示部７０００の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部７０００を触れること、操作ボタン７１０３の操作、またはマイク７１０６を用いた音声入力等により行うこともできる。
図２７（Ｂ）に携帯情報端末の一例を示す。図２７（Ｂ）に示す携帯情報端末７２１０は、筐体７２０１及び表示部７０００を有する。さらに、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、カメラ、またはバッテリ等を有していてもよい。表示部７０００にはタッチセンサを備える。携帯情報端末の操作は、指やスタイラスなどで表示部７０００に触れることで行うことができる。
本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。本実施の形態で例示する携帯情報端末は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
携帯情報端末７２１０は、文字及び画像情報等をその複数の面に表示することができる。例えば、３つの操作ボタン７２０２を一の面に表示し、矩形で示す情報７２０３を他の面に表示することができる。図２７（Ｂ）では、携帯情報端末７２１０の上側に操作ボタン７２０２が表示され、携帯情報端末７２１０の横側に情報７２０３が表示される例を示す。なお、例えば携帯情報端末７２１０の横側に操作ボタン７２０２を表示し、例えば携帯情報端末７２１０の上側に情報７２０３を表示してもよい。また、携帯情報端末７２１０の３面以上に情報を表示してもよい。
情報７２０３の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名もしくは送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報７２０３が表示されている位置に、情報の代わりに、操作ボタン、アイコンなどを表示してもよい。
図２７（Ｃ）にテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置７３００は、筐体７３０１に表示部７０００が組み込まれている。ここでは、スタンド７３０３により筐体７３０１を支持した構成を示している。
図２７（Ｃ）に示すテレビジョン装置７３００の操作は、筐体７３０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機７３１１により行うことができる。または、表示部７０００にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７０００に触れることで操作してもよい。リモコン操作機７３１１は、当該リモコン操作機７３１１から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機７３１１が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部７０００に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置７３００は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
図２７（Ｄ）〜（Ｆ）に、可撓性を有し、曲げることのできる表示部７００１を有する携帯情報端末の一例を示す。
表示部７００１は、本発明の一態様の表示装置等を用いて作製される。例えば、曲率半径０．０１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる表示装置等を適用できる。また、表示部７００１はタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部７００１に触れることで携帯情報端末を操作することができる。本発明の一態様により、可撓性を有する表示部を備え、且つ信頼性の高い電子機器を提供できる。
図２７（Ｄ）に腕時計型の携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末７８００は、バンド７８０１、表示部７００１、入出力端子７８０２、操作ボタン７８０３等を有する。バンド７８０１は、筐体としての機能を有する。また、携帯情報端末７８００は、可撓性を有するバッテリ７８０５を搭載することができる。バッテリ７８０５は例えば表示部７００１またはバンド７８０１等と重ねて配置してもよい。
バンド７８０１、表示部７００１、及びバッテリ７８０５は可撓性を有する。そのため、携帯情報端末７８００を所望の形状に湾曲させることが容易である。
操作ボタン７８０３は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７８００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７８０３の機能を自由に設定することもできる。
また、表示部７００１に表示されたアイコン７８０４に指等で触れることで、アプリケーションを起動することができる。
また、携帯情報端末７８００は、通信規格に準拠した近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末７８００は入出力端子７８０２を有していてもよい。入出力端子７８０２を有する場合、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７８０２を介して充電を行うこともできる。なお、本実施の形態で例示する携帯情報端末の充電動作は、入出力端子を介さずに非接触電力伝送により行ってもよい。
図２７（Ｅ）、（Ｆ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末の一例を示す。図２７（Ｅ）では、表示部７００１が内側になるように折りたたんだ状態、図２７（Ｆ）では、表示部７００１が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末７６５０を示す。携帯情報端末７６５０は表示部７００１及び非表示部７６５１を有する。携帯情報端末７６５０を使用しない際に、表示部７００１が内側になるように折りたたむことで、表示部７００１の汚れ及び傷つきを抑制できる。なお、図２７（Ｅ）、（Ｆ）では携帯情報端末７６５０を２つ折りにした構成を示しているが、携帯情報端末７６５０は３つ折りにしてもよいし、４つ折り以上にしてもよい。また、携帯情報端末７６５０は、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク、アンテナ、カメラ、またはバッテリ等を有していてもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
１０ 表示装置
１３ 接着層
１４ 作製基板
２１ 酸化物層
２１ａ 酸化物層
２２ 基板
２３ 樹脂層
２３ａ 樹脂層
２４ 第１の層
２８ 接着層
２９ 基板
３１ 絶縁層
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４ 絶縁層
３５ 絶縁層
４０ トランジスタ
４１ 導電層
４３ａ 導電層
４３ｂ 導電層
４３ｃ 導電層
４４ 酸化物半導体層
４５ 導電層
５０ トランジスタ
６０ 表示素子
６１ 導電層
６２ ＥＬ層
６３ 導電層
６５ レーザ光
７１ 保護層
７４ 絶縁層
７５ 保護層
７５ａ 基板
７５ｂ 接着層
７６ 接続体
７７ ＦＰＣ
８０ トランジスタ
８１ 導電層
８２ 絶縁層
８３ 酸化物半導体層
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
９３ 樹脂層
９５ 絶縁層
９７ 着色層
９８ 遮光層
９９ 接着層
３８１ 表示部
３８２ 駆動回路部
７０００ 表示部
７００１ 表示部
７１０１ 筐体
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 外部接続ポート
７１０５ スピーカ
７１０６ マイク
７１０７ カメラ
７１１０ 携帯電話機
７２０１ 筐体
７２０２ 操作ボタン
７２０３ 情報
７２１０ 携帯情報端末
７３００ テレビジョン装置
７３０１ 筐体
７３０３ スタンド
７３１１ リモコン操作機
７６５０ 携帯情報端末
７６５１ 非表示部
７８００ 携帯情報端末
７８０１ バンド
７８０２ 入出力端子
７８０３ 操作ボタン
７８０４ アイコン
７８０５ バッテリ
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ

Claims (3)

  1. 基板上に、酸化物半導体層または酸化物導電層からなる島状の酸化物層を形成し、
    前記島状の酸化物層上に、前記島状の酸化物層と重なる開口を有する樹脂層を形成し、
    前記樹脂層上に、トランジスタと、前記樹脂層の開口内において前記島状の酸化物層と接する導電層と、を形成し、
    レーザを用いて、前記島状の酸化物層に光を照射し、
    前記トランジスタと前記基板とを分離することで、前記導電層を露出させ、
    前記導電層の露出した領域において、前記導電層と回路基板とを電気的に接続する、フレキシブルデバイスの作製方法。
  2. 請求項１において、
    前記島状の酸化物層が除去されることによって、前記樹脂層中の前記回路基板が配置される側から前記導電層に達する開口部が形成される、フレキシブルデバイスの作製方法。
  3. 請求項１または請求項２において、
    膜状の酸化物層を形成した後、
    前記膜状の酸化物層に、希ガス、水素、ボロン、リン、及び窒素の中から選ばれた一種以上を含むガスを用いてプラズマ処理を行い、
    前記プラズマ処理を行った前記膜状の酸化物層を加工して、前記島状の酸化物層を形成する、フレキシブルデバイスの作製方法。
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