KR102554691B1 - 유리 기판의 세정 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 및 유리 기판 - Google Patents

유리 기판의 세정 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 및 유리 기판 Download PDF

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마사타카 사토
사토루 이도지리
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

유리 기판을 재이용한다. 반도체 장치의 양산성을 높인다. 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 2 재료를 가지는 유리 기판이다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료는 수지 및 수지의 분해물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 2 재료를 가지는 유리 기판을 준비하는 공정과 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하여 상기 제 1 재료를 노출시키는 공정을 가지는, 유리 기판의 세정 방법이다.

Description

유리 기판의 세정 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 및 유리 기판 {GLASS SUBSTRATE CLEANING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND GLASS SUBSTRATE}
본 발명의 일 형태는, 기판의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는, 유리 기판 및 유리 기판의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는, 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 및 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어, 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어, 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서, 반도체 장치란, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다. 트랜지스터, 반도체 회로, 표시 장치, 발광 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 연산 장치, 기억 장치 등은 반도체 장치의 일 형태이다. 또한, 촬상 장치, 전기 광학 장치, 발전 장치(박막 태양 전지, 유기 박막 태양 전지 등을 포함함), 및 전자 기기는 반도체 장치를 가지는 경우가 있다.
유기 EL(Electro Luminescence) 소자나, 액정 소자가 적용된 표시 장치가 알려져 있다. 그 외에, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 구비하는 발광 장치, 전기 영동 방식 등에 의하여 표시를 수행하는 전자 페이퍼 등도 표시 장치의 일례로서 들 수 있다.
유기 EL 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다. 이와 같은 유기 EL 소자가 적용된 표시 장치는 박형이고, 경량이고, 콘트라스트가 높고, 소비전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 가요성을 가지는 기판(필름) 위에 트랜지스터 등의 반도체 소자나 유기 EL 소자 등의 표시 소자를 형성함으로써 플렉시블한 표시 장치를 실현할 수 있다.
특허문헌 1에서는, 희생층을 개재(介在)하여 내열성 수지층 및 전자 소자가 제공된 지지 기판(유리 기판)에 레이저광을 조사하고, 내열성 수지층을 유리 기판으로부터 박리함으로써, 플렉시블한 표시 장치를 제작하는 방법이 개시(開示)되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2015-223823호
본 발명의 일 형태는 신규 기판(대표적으로는 유리 기판)의 세정 방법, 유리 기판, 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 유리 기판의 재이용을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 낮은 비용으로 양산성이 높은 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 수율이 높은 박리 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 대형 기판을 사용하여 반도체 장치 또는 표시 장치를 제작하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 반도체 장치 또는 표시 장치를 저온에서 제작하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제의 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 한쪽 면에 제 1 재료를 가지는 유리 기판을 준비하는 공정과 제 1 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정을 가지는 유리 기판의 세정 방법이다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 1 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 2 재료를 가지는 유리 기판을 준비하는 공정과 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하여 제 1 재료를 노출시키는 공정을 가지는 유리 기판의 세정 방법이다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료는 수지 및 수지의 분해물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 1 재료를 노출시키는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 유리 기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 공정, 제 2 재료층 위에 제 1 피박리층을 형성하는 공정, 제 1 재료층과 제 2 재료층을 사용하여 유리 기판과 제 1 피박리층을 분리하는 공정, 및 유리 기판에 잔존한 제 1 재료층의 적어도 일부를 제거하는 공정을 가지는, 반도체 장치의 제작 방법이다. 제 1 재료층의 적어도 일부를 제거하는 공정 후에, 유리 기판 위에 제 3 재료층을 형성하는 공정, 제 3 재료층 위에 제 4 재료층을 형성하는 공정, 제 4 재료층 위에 제 2 피박리층을 형성하는 공정, 및 제 3 재료층과 제 4 재료층을 사용하여 유리 기판과 제 2 피박리층을 분리하는 공정을 더 가져도 좋다. 제 1 재료층 및 제 3 재료층은 각각 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료층 및 제 4 재료층은 각각 수지를 가진다. 제 1 재료층의 적어도 일부를 제거하는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 유리 기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 공정, 제 2 재료층 위에 제 1 피박리층을 형성하는 공정, 제 1 재료층과 제 2 재료층을 사용하여 유리 기판과 제 1 피박리층을 분리하는 공정, 및, 유리 기판에 잔존한 제 2 재료층의 적어도 일부를 제거하여 제 1 재료층을 노출시키는 공정을 가지는, 반도체 장치의 제작 방법이다. 제 1 재료층을 노출시키는 공정 후에, 제 1 재료층 위에 제 3 재료층을 형성하는 공정, 제 3 재료층 위에 제 2 피박리층을 형성하는 공정, 및 제 1 재료층과 제 3 재료층을 사용하여 유리 기판과 제 2 피박리층을 분리하는 공정을 더 가져도 좋다. 제 1 재료층은 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료층 및 제 3 재료층은 각각 수지를 가진다. 제 1 재료층을 노출시키는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
제 1 재료층과 유리 기판은 공통의 금속을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 2 재료를 가지는 유리 기판을 준비하는 공정, 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하여 제 1 재료를 노출시키는 공정, 노출된 제 1 재료 위에 제 3 재료를 형성하는 공정, 제 1 재료와 제 3 재료가 적층된 상태에서 가열되는 공정, 및 제 1 재료와 제 3 재료를 분리하는 공정을 가지는, 유리 기판의 세정 방법이다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 1 재료는 수소, 산소, 및 물 중 하나 또는 복수를 가진다. 제 2 재료 및 제 3 재료는 각각 수지를 가진다. 가열되는 공정에서는, 제 1 재료와 제 3 재료의 계면 또는 계면 근방에 물이 석출된다. 분리하는 공정에서는, 계면 또는 계면 근방에 존재하는 물에 광이 조사됨으로써, 제 1 재료와 제 3 재료가 분리된다. 제 1 재료를 노출시키는 공정 후에, 노출된 제 1 재료 위에 제 4 재료를 형성하는 공정을 가져도 좋다. 그 경우, 제 3 재료를 형성하는 공정에서는, 제 4 재료 위에 제 3 재료를 형성한다. 제 4 재료는 제 1 재료와 공통의 금속을 가진다.
제 1 재료를 노출시키는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
광은 파장 영역이 180nm 이상 450nm 이하를 가지도록 조사되는 것이 바람직하다.
광은 레이저 장치를 사용하여 조사되는 것이 바람직하다.
광은 250mJ/cm2 이상 360mJ/cm2 이하의 에너지 밀도로 조사되는 것이 바람직하다.
제 1 재료는 타이타늄 및 산화 타이타늄 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 1 재료 위의 제 2 재료를 가지는 유리 기판이다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 1 재료는 타이타늄 및 산화 타이타늄 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 제 2 재료는 수지를 가진다. 제 2 재료는 구조식(100)으로 나타내어지는 화합물의 잔기(殘基)를 가지는 것이 바람직하다.
[화학식 1]
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본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 기판의 세정 방법, 유리 기판, 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 유리 기판의 재이용이 가능하게 된다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 낮은 비용으로 양산성이 높은 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 수율이 높은 박리 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 대형 기판을 사용하여 반도체 장치 또는 표시 장치를 제작할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여, 반도체 장치 또는 표시 장치를 저온에서 제작할 수 있다.
또한, 이들의 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과의 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 박리 방법의 일례를 도시한 모식도.
도 2는 박리 방법의 일례를 도시한 모식도.
도 3은 박리 방법의 일례를 도시한 모식도.
도 4는 금속 산화물층과 수지층의 계면의 일례를 도시한 모식도.
도 5는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 6은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 7은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 8은 세정 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 9는 멀티 체임버 설비, 인라인 설비, 및 애싱 장치 각각의 일례를 도시한 도면.
도 10은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 11은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 12는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 13은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 14는 표시 장치의 일례를 도시한 상면도 및 단면도.
도 15는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 16은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 17은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 18은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 19는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 20은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 21은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 22는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 23은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 24는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 25는 표시 장치의 일례를 도시한 상면도 및 단면도.
도 26은 적층체의 제작 장치의 일례를 도시한 도면.
도 27은 레이저 조사 유닛의 일례를 도시한 도면.
도 28은 표시 장치의 일례를 도시한 사시도.
도 29는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 30은 표시 모듈의 일례를 도시한 도면.
도 31은 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 32는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 33은 실시예 1의 박리 결과를 도시한 도면.
도 34는 실시예 1의 시료의 단면 STEM 관찰 사진.
실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한, 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해의 간단화를 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한, '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있다.
본 명세서 등에서, 금속 산화물(metal oxide)이란 넓은 의미로 금속의 산화물이다. 금속 산화물은 산화물 절연체, 산화물 도전체(투명 산화물 도전체를 포함함), 산화물 반도체(Oxide Semiconductor 또는 단순히 OS라고도 함) 등으로 분류된다. 예를 들어 트랜지스터의 반도체층에 금속 산화물을 사용한 경우, 상기 금속 산화물을 산화물 반도체라고 부르는 경우가 있다. 즉 OS FET라고 기재하는 경우에는, 금속 산화물 또는 산화물 반도체를 가지는 트랜지스터라고 환언할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한, 질소를 함유하는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 박리 방법, 표시 장치의 제작 방법, 및 기판의 세정 방법에 대하여 도 1 내지 도 27을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 트랜지스터 및 유기 EL 소자를 가지는 표시 장치(액티브 매트릭스형 유기 EL 표시 장치라고도 함)를 예로 들어 설명한다. 상기 표시 장치는 기판에 가요성을 가지는 재료를 사용함으로써, 플렉시블 디바이스로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태는 유기 EL 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치, 및 입출력 장치(터치 패널 등)에 한정되지 않고, 다른 기능 소자를 사용한 반도체 장치, 발광 장치, 표시 장치, 및 입출력 장치 등의 각종 장치에 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 우선, 기판 위에 제 1 재료층, 여기서는 금속 산화물층을 형성한다. 다음으로, 금속 산화물층 위에 제 2 재료층, 여기서는 수지층을 형성한다. 그리고, 광을 조사함으로써 금속 산화물층과 수지층을 분리한다.
본 실시형태에서는, 기판과 수지층 사이에 하지가 되는 층(하지층이라고도 함)을 형성한다. 이 하지층은 수지층과의 밀착성(접착성)이 기판보다 낮은 층이다. 본 실시형태에서는, 하지층으로서 금속 산화물층을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하지만 이에 한정되지 않는다.
금속 산화물층과 수지층을 분리할 때 광을 사용하면 바람직하다. 광은 금속 산화물층과 수지층의 계면 또는 그 근방(계면 또는 계면 근방이라고도 기재함)에 조사되는 것이 바람직하다. 또한, 광은 금속 산화물층 내에 조사되어도 좋다. 또한, 광은 수지층 내에 조사되어도 좋다. 또한, 본 명세서 등에서, 'A와 B의 계면 또는 그 근방', 'A와 B의 계면 또는 계면 근방'이란, 적어도 A와 B의 계면을 포함하고, A와 B의 계면으로부터, A 또는 B 중 어느 한쪽의 두께의 20% 이내의 범위를 포함하는 것으로 한다.
광을 조사함으로써, 금속 산화물층과 수지층의 계면(또한 금속 산화물층 중 및 수지층 중)을 가열하고, 금속 산화물층과 수지층의 밀착성(접착성)을 낮출 수 있다. 또한 금속 산화물층과 수지층을 분리할 수 있다.
분리 후, 금속 산화물층이 잔존하는 기판(예를 들어 유리 기판)을 세정할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법은 한쪽 면에 제 1 재료를 가지는 기판을 준비하는 공정과 제 1 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정을 가진다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 1 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 분리 후, 기판에는 금속 산화물층뿐만 아니라 수지층이 잔존하는 경우도 있다.
본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법은 한쪽 면에 제 1 재료 및 제 2 재료를 가지는 기판을 준비하는 공정과 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정을 가진다. 제 1 재료는 금속 및 금속 산화물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료는 수지 및 수지의 분해물 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정에서는, 웨트 에칭, 드라이 에칭, 애싱, 세정, 및 연마 중 하나 이상이 수행되는 것이 바람직하다. 제 2 재료의 적어도 일부를 제거함으로써, 제 1 재료가 노출된다. 제 2 재료의 적어도 일부를 제거하는 공정에서 제 1 재료의 적어도 일부가 제거되는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법에 의하여 처리된 기판은 재이용이 가능하다. 상기 기판을 사용하여, 반도체 장치, 표시 장치 등의 각종 장치를 제작할 수 있다. 기판을 재이용함으로써, 비용의 큰 폭의 삭감을 도모할 수 있다.
예를 들어, 상기 기판을 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서 사용하는 기판에 채용할 수 있다.
일례로서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서 사용하는 기판에, 제 1 재료가 노출되어 있는 기판을 채용하는 경우에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법을 적용함으로써, 제 1 재료가 노출되어 있는 기판을 얻을 수 있다. 이와 같은 기판을 사용함으로써, 기판 위에 제 1 재료를 형성하는 공정을 생략할 수 있다. 제 1 재료가 한쪽 면에 형성된 기판을 준비하고, 제 1 재료 위에 제 2 재료를 형성할 수 있다. 또는, 제 1 재료 위에 제 1 재료(또는 제 1 재료와 같은 금속을 포함하는 제 4 재료)를 더 형성하여도 좋다. 예를 들어, 기판에 잔존하는 제 1 재료의 두께가 지나치게 얇은 경우 등에는 제 1 재료 위에 제 1 재료 또는 제 4 재료를 더 형성하여도 좋다.
제 1 재료와 유리 기판은 공통의 금속을 가지는 것이 바람직하다. 원래 유리 기판에 포함되는 금속이 유리 기판 위에 잔존하여도, 상기 금속은 각종 장치의 제작에 악영향을 미치기 어렵다(불순물이 되기 어렵다). 그러므로, 본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법에 의하여 처리된 기판에, 제 1 재료가 일부 잔존하여도, 상기 기판을 다양한 용도에서 재이용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법 이외(예를 들어, 제 1 재료를 사용하지 않는 방법)에서 사용하는 기판에 채용할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법에서는, 다양한 기판의 세정이 가능하다. 즉, 세정되는 기판은 본 실시형태에서 예시하는 박리 방법, 표시 장치의 제작 방법 등에서 사용한 기판에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법을 사용하여 처리된 기판은 다양한 용도로 이용할 수 있다. 즉, 세정된 기판의 용도는, 본 실시형태에서 예시하는 박리 방법, 표시 장치의 제작 방법 등에서 사용되는 것만에 한정되지 않는다.
도 1 내지 도 3을 사용하여, 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 원리의 일례를 설명한다.
우선, 도 1 및 도 2를 사용하여, H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 저해하는 작용(이하, 저해 작용)에 대하여 설명한다.
도 1에서, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)이 제공되어 있고, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 제공되어 있다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 및 금속 산화물층(20) 내 중 한쪽 또는 양쪽에는, H2O, 수소(H), 산소(O), 수산기(OH), 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 중 하나 또는 복수가 존재한다. 이들은 금속 산화물층(20)의 성막 공정, 금속 산화물층(20) 성막 후의 첨가(dope) 공정 등에 의하여 공급할 수 있다. 도 1의 단계(i)에서는, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 및 금속 산화물층(20) 내에 각각, H2O, H, O 등을 가지는 예를 도시하였다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 및 금속 산화물층(20) 내에 공급된 H, O, H2O 등은 수지층(23)(예를 들어, 폴리이미드 등)을 고체화(고화, 경화)시키는 공정(예를 들어, 350℃에서의 가열)에서 상기 계면에 H2O로서 석출되는 경우가 있다. 이 경우, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출된 H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 저해할 가능성이 있다. 즉, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출된 H2O는 밀착성을 저해하는 작용(저해 작용)을 가진다. 도 1의 단계(ii)에서는, 금속 산화물층(20) 내의 H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출되는 예를 나타낸다. 또한, 도 1의 단계(ii)에서는, 금속 산화물층(20) 내의 수소와 수산기(OH)가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 H2O로서 석출되는 예를 도시하였다.
다음으로, 제작 기판(14), 금속 산화물층(20), 및 수지층(23)을 가지는 적층체에 광을 조사한다. 도 2의 단계(iii)에서는, 제작 기판(14)이 위쪽에 위치하는 상태에서 적층체를 배치하는 예를 도시하였다. 도 2의 단계(iii)에서는, 반송 기구(도시되지 않았음)를 사용하여 도면 중의 화살표 방향으로 적층체를 이동시킴으로써, 도면의 오른쪽으로부터 왼쪽을 향하여 광이 조사된다. 광은 제작 기판(14)을 통하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 또는 그 근방에 조사된다. 여기서는 선상의 레이저광을 사용하는 예를 도시하였다. 도 2의 단계(iii), (iv)에서는, 선상 빔(26)이 제작 기판(14)을 통하여 가공 영역(27)에 조사되는 예를 도시하였다. 광 조사에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면(또한 금속 산화물층(20) 내 및 수지층(23) 내)이 가열된다. 또한, 광 조사에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 존재하는 H2O가 고에너지에 의하여 순간적으로 기화(증발)하여 어블레이션된다(폭발이라고도 한다).
도 2의 단계(v)에서는, 적층체의 위아래를 반전시키는 예를 도시하였다. 도 2의 단계(vi)에서는, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 분리되어 있는 예를 도시하였다. 광 조사에 의하여 H2O가 수증기가 되어 체적이 팽창한다. 이로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성이 약해지고, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이를 분리할 수 있다.
다음으로, 도 3을 사용하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 결합에 대하여 설명한다.
도 3에서 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 적층되어 있다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이에는 결합이 생기는 것으로 생각된다. 구체적으로는 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등의 화학 결합이 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이에 생긴다.
도 3의 단계(i)에서는 금속 산화물층(20)이 가지는 금속 M과, 수지층(23)이 가지는 탄소 C가 산소 O에 의하여 결합되어 있는 예를 도시하였다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 적층 구조에 광을 조사한다(도 3의 레이저광(55) 참조). 여기서는 선상의 레이저광을 사용하는 예를 도시하였다. 기판과 광원을 상대적으로 이동시킴으로써 레이저광(55)을 주사하고, 박리하려고 하는 영역에 걸쳐 레이저광(55)을 조사한다.
광 조사에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면(또한 금속 산화물층(20) 내 및 수지층(23) 내)이 가열되고, 식(1)(아래 및 도 3 참조)의 반응이 생긴다. 광을 조사함으로써 H2O(수증기)가 금속 M-산소 O-탄소 C의 결합을 절단한다. 그리고, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 결합을 수소 결합으로 한다.
M-O-C+H2O→M-OH+C-OH···(1)
도 3의 단계(ii)에서는 금속 산화물층(20)이 가지는 금속 M과 산소 O가 결합되어 있고, 수지층(23)이 가지는 탄소 C와 다른 산소 O가 결합되어 있는 예를 도시하였다. 2개의 산소는 각각, 다른 수소와 공유 결합을 형성한다. 또한, 2개의 산소는 각각, 다른 쪽의 산소와 결합되어 있는 수소와 수소 결합을 형성한다.
수소 결합은 공유 결합에 비하여 매우 약한 결합이기 때문에 용이하게 절단할 수 있다. 또한, 광 조사의 에너지에 의하여, 물은 증발되고 수증기가 된다. 이때 팽창하는 힘에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 수소 결합을 절단할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있다.
도 3의 단계(iii)에서는 수소 결합으로 결합된 산소와 수소가 떨어져, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 분리되어 있는 예를 도시하였다. 금속 산화물층(20)이 가지는 금속 M과 산소 O가 결합되고, 수지층(23)이 가지는 탄소 C와 다른 산소 O가 결합되어 있다. 2개의 산소는 각각, 다른 수소와 공유 결합을 형성한다.
이상과 같이, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 적층 구조에 광을 조사함으로써 H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 강력한 결합을 약한 결합인 수소 결합으로 변화시킨다. 이로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 분리에 필요한 힘을 저감시킬 수 있다. 또한, 광 조사의 에너지에 의하여 H2O가 팽창함으로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리할 수 있다.
다음으로, 상기 저해 작용 및 상기 식(1)에 나타내어지는 반응에 따른 H2O에 대하여 설명한다.
H2O는, 금속 산화물층(20) 내, 수지층(23) 내, 및 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 존재하는 경우가 있다.
또한, 금속 산화물층(20) 내, 수지층(23) 내, 및 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 존재한 수소(H), 산소(O), 수산기(OH), 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 등은 가열되어 H2O가 되는 경우가 있다.
금속 산화물층(20)의 내부, 금속 산화물층(20)의 표면(수지층(23)과 접하는 면), 또는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에, H2O, 수소(H), 산소(O), 수산기(OH), 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 중 하나 또는 복수를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 박리 방법에서는, 상기 저해 작용과 상술한 식(1)의 반응이 동시에 생기는 경우가 있다. 이 경우, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 더 저하시키는 것, 환언하면 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 박리성을 더 높이는 것이 가능하다고 추정된다.
금속 산화물층(20) 내, 수지층(23) 내, 및 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에, H2O, 수소(H), 산소(O), 수산기(OH), 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 등을 많이 가지는 것이 바람직하다. 반응에 기여하는 H2O를 많이 가짐으로써, 반응을 촉진하고, 분리에 필요한 힘을 더 저감시킬 수 있다.
예를 들어, 금속 산화물층(20)을 형성할 때, 금속 산화물층(20) 내 또는 금속 산화물층(20) 표면에, H2O, 수소, 산소, 수산기, 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 등을 많이 포함시키는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 금속층을 형성하고, 금속층의 표면에 라디칼 처리를 수행함으로써 금속 산화물층(20)을 형성하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는, 산소 라디칼 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 한쪽을 포함하는 분위기에 금속층의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산소 또는 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
또는, 금속 산화물층(20)을 형성하고, 금속 산화물층(20)의 표면에 라디칼 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는, 산소 라디칼, 수소 라디칼, 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 1종류를 포함하는 분위기에 금속 산화물층(20)의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산소, 수소, 또는 수증기(H2O) 중 하나 또는 복수를 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
라디칼 처리는 플라스마 발생 장치 또는 오존 발생 장치를 사용하여 수행할 수 있다.
예를 들어, 산소 플라스마 처리, 수소 플라스마 처리, 물 플라스마 처리, 오존 처리 등을 수행할 수 있다. 산소 플라스마 처리는 산소를 포함하는 분위기하에서 플라스마를 생성하여 수행할 수 있다. 수소 플라스마 처리는 수소를 포함하는 분위기하에서 플라스마를 생성하여 수행할 수 있다. 물 플라스마 처리는 수증기(H2O)를 포함하는 분위기하에서 플라스마를 생성하여 수행할 수 있다. 특히 물 플라스마 처리를 수행함으로써, 금속 산화물층(20)의 표면 또는 내부에 수분을 많이 포함시킬 수 있어 바람직하다.
산소, 수소, 물(수증기), 및 불활성 가스(대표적으로는 아르곤) 중 2종류 이상을 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리를 수행하여도 좋다. 상기 플라스마 처리로서는, 예를 들어, 산소와 수소를 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리, 산소와 물을 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리, 물과 아르곤을 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리, 산소와 아르곤을 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리, 또는 산소와 물과 아르곤을 포함하는 분위기하에서의 플라스마 처리 등을 들 수 있다. 플라스마 처리의 가스의 하나로서 아르곤 가스를 사용함으로써 금속층 또는 금속 산화물층(20)에 대미지를 가하면서 플라스마 처리를 수행할 수 있게 되기 때문에 적합하다.
2종류 이상의 플라스마 처리를 대기에 노출시키지 않고 연속으로 수행하여도 좋다. 예를 들어, 아르곤 플라스마 처리를 수행한 후에, 물 플라스마 처리를 수행하여도 좋다.
이로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 산화물층(20)의 표면 또는 내부에, 수소, 산소, 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 등을 포함시킬 수 있다. 또한 도 4에서는, 수지층(23)에, 탄소 C와 결합된 수소 H, 수산기 OH가 포함되는 예를 도시하였다. 이들이 가열 처리나 광 조사에 의하여 가열되고, H2O가 되는 것으로 생각된다.
램프, 레이저 장치 등을 사용하여 광을 조사할 수 있다.
선상 레이저 장치를 사용하여 레이저광을 조사하는 것이 바람직하다. 저온 폴리실리콘(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon)) 등의 제조 라인의 레이저 장치를 사용할 수 있기 때문에, 이들의 장치의 유효 이용이 가능하다. 선상 레이저는 직사각형으로 집광(선상 레이저 빔으로 성형)하고, 금속 산화물층과 수지층의 계면에 광을 조사한다.
광은 파장 영역이 180nm 이상 450nm 이하를 가지도록 조사되는 것이 바람직하다. 광은 파장 영역이 308nm 또는 그 근방을 가지도록 조사되는 것이 더 바람직하다.
광의 에너지 밀도는 250mJ/cm2 이상 400mJ/cm2 이하가 바람직하고, 250mJ/cm2 이상 360mJ/cm2 이하가 더 바람직하다.
레이저 장치를 사용하여 광을 조사하는 경우, 동일 부분에 조사되는 레이저광의 조사 횟수는, 1번 이상 50번 이하로 할 수 있고, 1번보다 많고 10번 이하가 바람직하고, 1번보다 많고 5번 이하가 더 바람직하다.
빔의 짧은 축 방향의 양단에는, 광의 강도가 낮은 부분이 존재한다. 그러므로, 상기 광의 강도가 낮은 부분의 폭 이상, 1번의 조사와 다음 조사 사이에 오버랩되는 부분을 제공하는 것이 바람직하다. 그러므로, 레이저광의 조사 횟수는, 1.1번 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.25번 이상으로 하는 것이 더 바람직하다.
또한, 본 명세서 중, 레이저광의 조사 횟수란, 어떤 점(영역)에 조사되는 레이저광의 조사 횟수를 가리키고, 빔 폭, 스캔 속도, 주파수, 또는 오버랩률 등으로 결정된다. 또한, 선상의 빔을 어떤 스캔 방향으로 이동시키는 펄스와 펄스 사이, 즉, 1번의 조사와 다음 조사 사이에 오버랩되는 부분이 있고, 그 중첩되는 비율이 오버랩률이다. 또한, 오버랩률이 100%에 가까우면 가까울수록 조사 횟수는 많고, 멀어지면 멀어질수록 조사 횟수는 적어지고, 스캔 속도가 빠르면 빠를수록 조사 횟수는 적어진다.
상기 레이저광의 조사 횟수가 1.1번이란, 연속하는 2번의 조사 사이에 빔의 10분의 1 정도의 폭의 오버랩을 가지는 것을 나타내고, 오버랩률 10%라고 할 수 있다. 마찬가지로, 1.25번이란, 연속하는 2개의 조사 사이에 빔의 4분의 1 정도의 폭의 오버랩을 가지는 것을 나타내고, 오버랩률 25%라고 할 수 있다.
여기서, LTPS의 레이저 결정화의 공정에서 조사되는 광의 에너지 밀도는 높고, 예를 들어 350mJ/cm2 이상 400mJ/cm2 이하를 들 수 있다. 또한, 레이저의 조사 횟수도 많이 필요하고, 예를 들어 10번 이상 100번 이하를 들 수 있다.
한편, 본 실시형태에서, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리하기 위하여 수행되는 광의 조사는 레이저 결정화의 공정에서 사용하는 조건보다 낮은 에너지 밀도 또는 적은 조사 횟수로 수행할 수 있다. 그러므로, 레이저 장치에서 처리 가능한 기판 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 레이저 장치의 유지 보수의 빈도의 저감 등, 레이저 장치의 러닝 코스트의 저감이 가능하게 된다. 따라서, 표시 장치 등의 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한, 광의 조사가 레이저 결정화의 공정에서 사용하는 조건보다 낮은 에너지 밀도 또는 적은 조사 횟수로 수행되기 때문에, 기판이 레이저광의 조사에 의하여 받는 대미지를 저감할 수 있다. 그러므로, 기판을 한 번 사용하여도 강도가 저하되기 어렵고 기판을 재이용할 수 있다. 따라서, 비용을 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에 금속 산화물층(20)을 배치한다. 금속 산화물층(20)을 사용함으로써, 금속 산화물층(20)을 사용하지 않는 경우에 비하여, 광의 조사를 낮은 에너지 밀도 또는 적은 조사 횟수로 수행할 수 있는 경우가 있다.
제작 기판을 통하여 광을 조사할 때, 제작 기판의 광 조사면에 먼지 등의 이물질이 부착되어 있으면, 광의 조사 불균일이 생겨 박리성이 낮은 부분이 형성되고, 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 공정의 수율이 저하하는 경우가 있다. 그러므로, 광을 조사하기 전 또는 광을 조사하는 동안에, 광 조사면을 세정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아세톤 등의 유기 용제, 물 등을 사용하여 제작 기판의 광 조사면을 세정할 수 있다. 또한, 에어 나이프를 사용하여 기체를 분사하면서 광을 조사하여도 좋다. 이로써, 광의 조사 불균일을 저감하고, 분리의 수율을 향상시킬 수 있다.
또는, 본 실시형태에서는, 우선 기판 위에 금속 산화물층을 형성한다. 다음으로, 금속 산화물층 위에 수지층을 형성한다. 다음으로, 기판 위 및 수지층 위에 수지층의 단부를 덮는 절연층을 형성한다. 다음으로, 수지층 위에 절연층을 개재하여, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 트랜지스터를 형성한다. 다음으로, 금속 산화물층과 수지층의 계면 또는 그 근방에 광을 조사한다. 다음으로, 수지층의 적어도 일부를 금속 산화물층으로부터 분리함으로써, 분리의 시작점을 형성한다. 그리고, 금속 산화물층과 수지층을 분리한다.
기판 위에는 수지층이 접하는 부분과 절연층이 접하는 부분이 제공된다. 절연층은 수지층의 단부를 덮어 제공된다. 절연층은 수지층에 비하여 금속 산화물층에 대한 밀착성 또는 접착성이 높다. 수지층의 단부를 덮어 절연층을 제공함으로써, 광을 조사한 후에, 수지층이 기판으로부터 의도치 않게 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 레이저 장치로부터 다른 장소로 기판을 반송할 때 등에 수지층이 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 분리의 시작점을 형성함으로써, 원하는 타이밍에서 금속 산화물층과 수지층을 분리할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 금속 산화물층과 수지층의 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이로써, 금속 산화물층과 수지층의 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정의 수율을 높일 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 트랜지스터의 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 것이 바람직하다. 금속 산화물은 산화물 반도체로서 기능할 수 있다.
트랜지스터의 채널 형성 영역에 저온 폴리실리콘(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon))을 사용하는 경우, 500℃부터 550℃ 정도의 온도를 가할 필요가 있기 때문에, 수지층에 내열성이 요구된다. 또한, 레이저 결정화의 공정에서의 대미지를 완화하기 위하여 수지층의 후막화가 필요한 경우가 있다.
한편, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 350℃ 이하, 또한 300℃ 이하에서 형성할 수 있다. 그러므로, 수지층에 높은 내열성은 요구되지 않는다. 따라서, 수지층의 내열 온도를 낮출 수 있어, 재료 선택의 폭이 넓어진다.
또한, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 레이저 결정화의 공정이 불필요하다. 그리고, 본 실시형태에서는, 레이저 결정화의 공정에서 사용하는 조건보다 낮은 에너지 밀도 또는 적은 조사 횟수로 광을 조사할 수 있다. 또한 레이저 결정화의 공정에서는, 레이저광이 기판을 통하지 않고 수지층에 조사되지만, 본 실시형태에서는 제작 기판과 금속 산화물층을 통하여 수지층에 조사된다. 이와 같이, 수지층이 받는 대미지가 적기 때문에, 수지층의 두께를 얇게 할 수 있다. 수지층에 고내열성이 요구되지 않고 박막화할 수 있으므로, 디바이스 제작의 큰 폭의 비용 삭감을 기대할 수 있다. 또한, LTPS를 사용하는 경우에 비하여, 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다.
다만, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 트랜지스터의 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시형태의 표시 장치는 트랜지스터의 채널 형성 영역에 실리콘을 사용할 수 있다. 실리콘으로서는, 비정질 실리콘 또는 결정성 실리콘을 사용할 수 있다. 결정성 실리콘으로서는, 미결정 실리콘, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘 등을 들 수 있다.
채널 형성 영역에는 LTPS를 사용하는 것이 바람직하다. LTPS 등의 다결정 실리콘은 단결정 실리콘에 비하여 저온에서 형성할 수 있고, 또한 비정질 실리콘에 비하여 높은 전계 효과 이동도와 높은 신뢰성을 구비한다.
수지층(23)의 두께는 0.1μm 이상 5μm 이하로 하여도 좋다. 수지층(23)을 얇게 형성함으로써, 낮은 비용으로 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 표시 장치의 경량화 및 박형화가 가능하게 된다. 또한, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
수지층(23)의 가시광의 투과성은 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 유색의 층이어도 좋고, 투명의 층이어도 좋다. 여기서, 표시 장치의 표시면 측에 수지층(23)이 위치하는 경우, 수지층(23)이 착색되어 있으면(유색이면), 광 추출 효율이 저하하거나, 추출되는 광의 색조가 변화되거나, 표시 품질이 저하하는 등의 문제가 생기는 경우가 있다.
수지층(23)은, 웨트 에칭 장치, 드라이 에칭 장치, 애싱 장치 등을 사용하여 제거할 수 있다. 특히, 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행하여 수지층(23)을 제거하는 것이 적합하다.
본 실시형태에서는, 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에 금속 산화물층(20)을 가진다. 금속 산화물층(20)이 광을 흡수하는 기능을 가지기 때문에, 수지층(23)의 광의 흡수율이 낮아도, 광 조사에 의한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 가시광의 투과율이 높은 수지층(23)을 사용할 수 있다. 그러므로, 표시 장치의 표시면 측에 수지층(23)이 위치되어도, 높은 표시 품질을 실현할 수 있다. 또한, 표시 품질을 높이기 위하여 착색되어 있는(유색의) 수지층(23)을 제거하는 공정을 삭감할 수 있다. 또한, 수지층(23)의 재료의 선택의 폭이 넓어진다.
수지층(23)의 파장 450nm 이상 700nm 이하인 범위의 광의 투과율의 평균값은 70% 이상 100% 이하가 바람직하고, 80% 이상 100% 이하가 바람직하고, 90% 이상 100% 이하가 더 바람직하다.
본 실시형태에서는, 수지층의 내열 온도 이하의 온도에서 트랜지스터 등을 형성한다. 수지층의 내열성은 예를 들어, 가열에 의한 중량 감소율, 구체적으로는 5% 중량 감소 온도 등으로 평가할 수 있다. 본 실시형태의 박리 방법 및 표시 장치의 제작 방법에서는, 공정 중의 최고 온도를 낮출 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에서는, 수지층의 5% 중량 감소 온도를, 200℃ 이상 650℃ 이하, 200℃ 이상 500℃ 이하, 200℃ 이상 400℃ 이하, 또는 200℃ 이상 350℃ 이하로 할 수 있다. 그러므로, 재료의 선택의 폭이 넓어진다. 또한, 수지층의 5% 중량 감소 온도는 650℃보다 높아도 좋다.
분리 전 또는 분리 중에, 분리 계면에 물을 포함하는 액체를 공급하는 것이 바람직하다. 분리 계면에 물이 존재함으로써, 수지층(23)과 금속 산화물층(20)의 밀착성 또는 접착성을 더 저하시키고, 분리에 필요한 힘을 저감시킬 수 있다. 또한, 분리 계면에 물을 포함하는 액체를 공급함으로써, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 결합을 약하게 하거나, 또는 절단하는 효과를 나타내는 경우가 있다. 액체와의 화학 결합을 이용하고, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 결합을 끊어 분리를 진행시킬 수 있다. 예를 들어, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이에 수소 결합이 형성되어 있는 경우, 물을 포함하는 액체가 공급됨으로써, 물과, 수지층(23) 또는 금속 산화물층(20) 사이에 수소 결합이 형성되고, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 수소 결합이 끊어지는 것으로 생각된다.
금속 산화물층(20)은, 표면 장력이 작고, 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 높은 것이 바람직하다. 이로써, 금속 산화물층(20)의 표면 전체에 물을 포함하는 액체를 퍼지게 하고, 분리 계면에 물을 포함하는 액체를 용이하게 공급할 수 있다. 금속 산화물층(20) 전체에 물이 퍼짐으로써 균일한 박리를 수행할 수 있다.
금속 산화물층(20)의 물을 포함하는 액체와의 접촉각은 0°보다 크고 60° 이하가 바람직하고, 0°보다 크고 50° 이하가 더 바람직하다. 또한, 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 매우 높은 경우(예를 들어 접촉각이 약 20° 이하인 경우)에는, 접촉각의 정확한 값의 취득이 어려운 경우가 있다. 금속 산화물층(20)은, 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 높을수록 적합하기 때문에 상기 접촉각의 정확한 값을 취득하지 못할 정도로, 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 높아도 좋다.
분리 계면에 물을 포함하는 액체가 존재함으로써, 분리 시에 생기는 정전기가 피박리층에 포함되는 기능 소자에 악영향을 미치는 것(반도체 소자가 정전기에 의하여 파괴되는 등)을 억제할 수 있다. 또한, 이오나이저 등을 사용하여, 분리에 의하여 노출된 피박리층의 표면을 제전(除電)하여도 좋다.
분리 계면에 액체를 공급한 경우에는 분리에 의하여 노출된 피박리층의 표면을 건조시켜도 좋다.
이하에서는, 본 실시형태의 표시 장치의 제작 방법에 대하여, 구체적으로 설명한다.
또한, 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은, 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 성막(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는, 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법이나, 열 CVD법이어도 좋다. 열 CVD법의 예로서 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법을 사용하여도 좋다.
표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때에는, 리소그래피법 등을 사용하여 가공할 수 있다. 또는, 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여, 섬 형상의 박막을 형성하여도 좋다. 또는, 나노 임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 포토리소그래피법으로서는, 가공하려고 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고 레지스트 마스크를 제거하는 방법과, 감광성을 가지는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여, 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이 있다.
리소그래피법에서 광을 사용하는 경우, 노광에 사용하는 광은 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선이나 KrF 레이저광, 또는 ArF 레이저광 등을 사용할 수도 있다. 또한, 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한, 노광에 사용하는 광으로서, 극단 자외광(EUV: Extreme Ultra-violet)이나 X선을 사용하여도 좋다. 또한, 노광에 사용하는 광 대신에, 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 할 수 있게 되기 때문에 바람직하다. 또한, 전자 빔 등의 빔을 주사함으로써 노광을 수행하는 경우에는, 포토 마스크는 불필요하다.
박막의 에칭에는, 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[박리 방법]
우선, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성한다(도 5의 (A1)). 또는, 제작 기판(14) 위에 금속층(19)과 금속 산화물층(20)을 적층한다(도 5의 (A2)).
제작 기판(14)은, 반송이 용이하게 될 정도로 강성을 가지고, 또한 제작 공정에서 가해지는 온도에 대하여 내열성을 가진다. 제작 기판(14)에 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어, 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 반도체, 금속, 또는 합금 등을 들 수 있다. 유리로서는, 예를 들어, 무알칼리 유리, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에 하지층을 형성한다. 하지층은 수지층(23)과의 밀착성(접착성)이 제작 기판(14)보다 낮은 층이다. 본 실시형태에서는, 금속 산화물층(20)을 사용하는 경우를 예로 들어 설명하지만 이에 한정되지 않는다.
구체적으로는, 하지층에는 타이타늄, 몰리브데넘, 알루미늄, 텅스텐, 실리콘, 인듐, 아연, 갈륨, 탄탈럼, 주석, 하프늄, 이트륨, 지르코늄, 마그네슘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 비스무트, 및 나이오븀 중 하나 또는 복수를 가지는 층을 사용할 수 있다. 하지층에는 금속, 합금, 및 이들의 화합물(금속 산화물 등)을 포함할 수 있다. 하지층은 타이타늄, 몰리브데넘, 알루미늄, 텅스텐, 실리콘, 인듐, 아연, 갈륨, 탄탈럼, 및 주석 중 하나 또는 복수를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 하지층의 재료는 무기 재료에 한정되지 않고 유기 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어, 유기 EL 소자의 EL층에 사용할 수 있는 각종 유기 재료를 사용하여도 좋다. 하지층으로서, 이들 유기 재료의 증착막을 사용할 수 있다. 이로써, 밀착성이 낮은 막을 형성할 수 있다.
금속층(19)에는 각종 금속이나 합금 등을 사용할 수 있다.
금속 산화물층(20)에는, 각종 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 금속 산화물로서는, 예를 들어, 산화 타이타늄(TiOx), 산화 몰리브데넘, 산화 알루미늄, 산화 텅스텐, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 인듐 아연 산화물, In-Ga-Zn 산화물 등을 들 수 있다.
그 외에, 금속 산화물로서는, 산화 인듐, 타이타늄을 포함하는 인듐 산화물, 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO), 타이타늄을 포함하는 ITO, 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 아연(ZnO), 갈륨을 포함하는 ZnO, 산화 하프늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 갈륨, 산화 탄탈럼, 산화 마그네슘, 산화 란타넘, 산화 세륨, 산화 네오디뮴, 산화 주석, 산화 비스무트, 타이타늄산염, 탄탈럼산염, 나이오븀산염 등을 들 수 있다.
금속 산화물층(20)의 형성 방법에 특히 한정은 없다. 예를 들어, 스퍼터링법, 플라스마 CVD법, 증착법, 졸겔법, 전기 영동법, 스프레이법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
금속층을 성막한 후에, 상기 금속층에 산소를 도입함으로써, 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 이때, 금속층의 표면만을, 또는 금속층 전체를 산화시킨다. 전자(前者)의 경우, 금속층에 산소를 도입함으로써, 금속층(19)과 금속 산화물층(20)의 적층 구조가 형성된다(도 5의 (A2)).
예를 들어, 산소를 포함하는 분위기하에서 금속층을 가열함으로써, 금속층을 산화시킬 수 있다. 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 금속층을 가열하는 것이 바람직하다. 금속층을 가열하는 온도는 100℃ 이상 500℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 450℃ 이하가 더 바람직하고, 100℃ 이상 400℃ 이하가 더 바람직하고, 100℃ 이상 350℃ 이하가 더욱 바람직하다.
금속층은 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하의 온도에서 가열되는 것이 바람직하다. 이로써, 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하로 함으로써, 트랜지스터의 제작 공정에서의 제조 장치 등을 유용할 수 있게 되기 때문에, 추가적인 설비 투자 등을 억제할 수 있다. 따라서, 생산 비용이 억제된 표시 장치로 할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터의 제작 온도가 350℃까지인 경우, 가열 처리의 온도는 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또는, 금속층의 표면에 라디칼 처리를 수행함으로써 금속층을 산화시킬 수 있다. 라디칼 처리에서는, 산소 라디칼 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 한쪽을 포함하는 분위기에 금속층의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산소 또는 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 금속 산화물층(20)의 표면 또는 내부에, 수소, 산소, 수소 라디칼(H＊), 산소 라디칼(O＊), 하이드록시 라디칼(OH＊) 등을 포함시킴으로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 분리에 필요한 힘을 저감할 수 있다. 그러므로, 금속 산화물층(20)의 형성에, 라디칼 처리 또는 플라스마 처리를 수행하는 것은 적합하다.
금속층의 표면에 라디칼 처리 또는 플라스마 처리를 수행함으로써 금속층을 산화시키는 경우, 금속층을 고온에서 가열하는 공정이 불필요하게 된다. 그러므로, 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있다.
또는, 산소 분위기하에서 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 스퍼터링법을 사용하여 금속 산화물막을 성막함으로써, 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 이 경우에도, 금속 산화물층(20)의 표면에 라디칼 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는, 산소 라디칼, 수소 라디칼, 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 1종류를 포함하는 분위기에 금속 산화물층(20)의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산소, 수소, 또는 수증기(H2O) 중 하나 또는 복수를 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
라디칼 처리의 자세한 사항에 대해서는, 상술한 내용을 참조할 수 있다.
그 외에, 산소, 수소, 물 등의 도입 방법으로서는, 이온 주입법, 이온 도핑법, 플라스마 잠입 이온 주입법 등을 사용할 수 있다.
금속층(19)의 두께는 1nm 이상 100nm 이하가 바람직하고, 1nm 이상 50nm 이하가 더 바람직하고, 1nm 이상 20nm 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물층(20)의 두께는 예를 들어, 1nm 이상 200nm 이하가 바람직하고, 5nm 이상 100nm 이하가 더 바람직하고, 5nm 이상 50nm 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 금속층을 사용하여 금속 산화물층(20)을 형성하는 경우, 최종적으로 형성되는 금속 산화물층(20)의 두께는 성막한 금속층의 두께보다 두꺼워지는 경우가 있다.
분리 전 또는 분리 중에, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 물을 포함하는 액체를 공급함으로써, 분리에 필요한 힘을 저감시킬 수 있다. 금속 산화물층(20)과 상기 액체의 접촉각이 작을수록, 액체 공급에 의한 효과를 높일 수 있다. 구체적으로는, 금속 산화물층(20)의 물을 포함하는 액체와의 접촉각은 0°보다 크고 60° 이하가 바람직하고, 0°보다 크고 50° 이하가 더 바람직하다.
금속 산화물층(20)에는, 산화 타이타늄, 산화 텅스텐 등이 적합하다. 산화 타이타늄을 사용하면, 산화 텅스텐보다 비용을 저감할 수 있어 바람직하다.
다음으로, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(도 5의 (B)).
도 5의 (B)에서는 도포법을 사용하여 금속 산화물층(20)의 일면 전체에 제 1 층(24)을 형성하는 예를 도시하였다. 이에 한정되지 않고, 인쇄법 등을 사용하여 제 1 층(24)을 형성하여도 좋다. 금속 산화물층(20) 위에, 섬 형상의 제 1 층(24), 개구 또는 요철 형상을 가지는 제 1 층(24) 등을 형성하여도 좋다.
제 1 층(24)은 각종 수지 재료(수지 전구체를 포함함)를 사용하여 형성할 수 있다.
제 1 층(24)은 열경화성을 가지는 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
제 1 층(24)은, 감광성을 가지는 재료를 사용하여 형성하여도 좋고, 감광성을 가지지 않는 재료(비감광성 재료라고도 함)를 사용하여 형성하여도 좋다.
감광성을 가지는 재료를 사용하면, 광을 사용한 리소그래피법에 의하여, 제 1 층(24)의 일부를 제거하고, 원하는 형상의 수지층(23)을 형성할 수 있다.
제 1 층(24)은, 폴리이미드 수지 또는 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 층(24)은, 예를 들어 폴리이미드 수지와 용매를 포함하는 재료 또는 폴리아믹산과 용매를 포함하는 재료 등을 사용하여 형성할 수 있다. 폴리이미드는 표시 장치의 평탄화막 등에 적합하게 사용되는 재료이기 때문에 성막 장치나 재료를 공유할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 구성을 실현하기 위하여 새로운 장치나 재료가 불필요하다.
구체적으로는, 수지층(23)은 구조식(100)으로 나타내어지는 화합물(옥시다이프탈산)의 잔기를 가지는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
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수지층(23)에는 옥시다이프탈산 또는 옥시다이프탈산 유도체를 포함하는 산 성분과, 방향족 아민 또는 방향족 아민 유도체를 포함하는 아민 성분을 사용하여 얻어지는 폴리이미드 수지가 적합하다. 옥시다이프탈산 유도체로서는, 예를 들어, 옥시다이프탈산 무수물을 들 수 있다. 또한, 수지층(23)은, 플루오린을 포함하여도 좋다. 수지층(23) 내에 플루오린을 포함하는 경우, 상기 플루오린을 사용하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 수소 결합이 형성되는 경우가 있다.
그 외에, 제 1 층(24)의 형성에 사용할 수 있는 수지 재료로서는, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
제 1 층(24)은, 스핀 코터를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스핀 코팅법을 사용함으로써, 대형 기판에 얇은 막을 균일하게 형성할 수 있다.
제 1 층(24)은, 점도가 5cP 이상 500cP 미만, 바람직하게는 5cP 이상 100cP 미만, 더 바람직하게는 10cP 이상 50cP 이하의 용액을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 용액의 점도가 낮을수록 도포가 용이하게 된다. 또한, 용액의 점도가 낮을수록, 기포의 혼입을 억제할 수 있어, 양질의 막을 형성할 수 있다.
그 외에, 제 1 층(24)의 형성 방법으로서는, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
다음으로, 제 1 층(24)에 대하여 가열 처리를 수행함으로써, 수지층(23)을 형성한다(도 5의 (C)).
가열 처리는 예를 들어, 가열 장치의 체임버의 내부에 산소, 질소, 및 희가스(아르곤 등) 중 하나 또는 복수를 포함하는 가스를 흘리면서 수행할 수 있다. 또는, 가열 처리는 대기 분위기하에서 가열 장치의 체임버, 핫플레이트 등을 사용하여 수행할 수 있다.
대기 분위기하나 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 가열을 수행하면, 수지층(23)이 산화에 의하여 착색되어, 가시광에 대한 투과성이 저하하는 경우가 있다.
그러므로, 질소 가스를 흘리면서 가열을 수행하는 것이 바람직하다. 이로써, 수지층(23)의 가시광에 대한 투과성을 높일 수 있다.
가열 처리에 의하여, 수지층(23) 내의 탈가스 성분(예를 들어, 수소, 물 등)을 저감할 수 있다. 특히, 수지층(23) 위에 형성하는 각 층의 제작 온도 이상의 온도에서 가열하는 것이 바람직하다. 이로써, 트랜지스터의 제작 공정에서의 수지층(23)으로부터의 탈가스를 큰 폭으로 억제할 수 있다.
예를 들어, 트랜지스터의 제작 온도가 350℃까지인 경우, 수지층(23)이 되는 막을 350℃ 이상 450℃ 이하에서 가열하는 것이 바람직하고, 400℃ 이하가 더 바람직하고, 375℃ 이하가 더욱 바람직하다. 이로써, 트랜지스터의 제작 공정에서의 수지층(23)으로부터의 탈가스를 큰 폭으로 억제할 수 있다.
가열 처리의 온도는 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하의 온도로 하는 것이 바람직하다. 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하로 함으로써, 트랜지스터의 제작 공정에서의 제조 장치 등을 유용할 수 있게 되기 때문에, 추가적인 설비 투자 등을 억제할 수 있다. 따라서, 생산 비용이 억제된 표시 장치로 할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터의 제작 온도가 350℃까지인 경우, 가열 처리의 온도는 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 제작에서의 최고 온도와, 가열 처리의 온도를 동등하게 하면, 가열 처리를 수행함으로써 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있고, 또한 수지층(23)의 탈가스 성분을 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
처리 시간을 길게 함으로써, 가열 온도가 비교적 낮은 경우에도, 가열 온도가 더 높은 조건의 경우와 동등한 박리성을 실현할 수 있는 경우가 있다. 그러므로, 가열 장치의 구성에 의하여 가열 온도를 높일 수 없는 경우에는, 처리 시간을 길게 하는 것이 바람직하다.
가열 처리의 시간은 예를 들어, 5분 이상 24시간 이하가 바람직하고, 30분 이상 12시간 이하가 더 바람직하고, 1시간 이상 6시간 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 가열 처리의 시간은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 가열 처리를 RTA(Rapid Thermal Annealing)법을 사용하여 수행하는 경우 등에는 5분 미만으로 하여도 좋다.
가열 장치로서는, 전기로나 저항 발열체 등의 발열체로부터의 열전도 또는 열복사에 의하여 피처리물을 가열하는 장치 등, 다양한 장치를 사용할 수 있다. 예를 들어, GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal) 장치, LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal) 장치 등의 RTA 장치를 사용할 수 있다. LRTA 장치는 할로젠 램프, 메탈 할라이드 램프, 제논 아크 램프, 카본 아크 램프, 고압 소듐 램프, 고압 수은 램프 등의 램프로부터 방출되는 광(전자기파)의 복사에 의하여, 피처리물을 가열하는 장치이다. GRTA 장치는 고온의 가스를 사용하여 가열 처리를 수행하는 장치이다. RTA 장치를 사용함으로써, 처리 시간을 단축할 수 있기 때문에 양산하는 데 바람직하다. 또한, 가열 처리는 인라인형 가열 장치를 사용하여 수행하여도 좋다.
또한, 가열 처리에 의하여, 수지층(23)의 두께는 제 1 층(24)의 두께로부터 변화하는 경우가 있다. 예를 들어, 제 1 층(24)에 포함된 용매가 제거되거나, 경화가 진행되고 밀도가 증대함으로써 체적이 감소하고, 제 1 층(24)보다 수지층(23)이 얇아지는 경우가 있다.
가열 처리를 수행하기 전에, 제 1 층(24)에 포함되는 용매를 제거하기 위한 열처리(프리 베이킹 처리라고도 함)를 수행하여도 좋다. 프리 베이킹 처리의 온도는 사용하는 재료에 따라 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어, 50℃ 이상 180℃ 이하, 80℃ 이상 150℃ 이하, 또는 90℃ 이상 120℃ 이하에서 수행할 수 있다. 또는, 가열 처리가 프리 베이킹 처리를 겸하여도 좋고, 가열 처리에 의하여 제 1 층(24)에 포함되는 용매를 제거하여도 좋다.
수지층(23)은 가요성을 가진다. 제작 기판(14)은 수지층(23)보다 가요성이 낮다.
수지층(23)의 두께는 0.01μm 이상 10μm 미만인 것이 바람직하고, 0.1μm 이상 5μm 이하인 것이 더 바람직하고, 0.5μm 이상 3μm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 수지층을 얇게 형성함으로써, 낮은 비용으로 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한, 표시 장치의 경량화 및 박형화가 가능하게 된다. 또한, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 저점도의 용액을 사용함으로써, 수지층(23)을 얇게 형성하는 것이 용이하게 된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 수지층(23)의 두께는 10μm 이상으로 하여도 좋다. 예를 들어, 수지층(23)의 두께를 10μm 이상 200μm 이하로 하여도 좋다. 수지층(23)의 두께를 10μm 이상으로 함으로써, 표시 장치의 강성을 높일 수 있기 때문에 적합하다.
수지층(23)의 열팽창 계수는 0.1ppm/℃ 이상 50ppm/℃ 이하인 것이 바람직하고, 0.1ppm/℃ 이상 20ppm/℃ 이하인 것이 더 바람직하고, 0.1ppm/℃ 이상 10ppm/℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 수지층(23)의 열팽창 계수가 낮을수록, 가열에 의하여 트랜지스터 등을 구성하는 층에 크랙이 생기거나, 트랜지스터 등이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성한다(도 5의 (D)).
피박리층(25)으로서, 예를 들어 절연층, 기능 소자(트랜지스터, 표시 소자 등)를 제공할 수 있다.
피박리층(25)은, 절연층을 가지는 것이 바람직하다. 상기 절연층은 이후의 가열 공정에서, 금속 산화물층(20) 및 수지층(23) 등으로부터 방출되는 수소, 산소, 및 물을 차단하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
피박리층은 예를 들어, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 또는 질화산화 실리콘막을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 질화 실리콘막을 실레인 가스, 수소 가스, 및 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 성막 가스를 사용한 플라스마 CVD법에 의하여 성막한다. 절연층의 두께는 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 50nm 이상 600nm 이하, 바람직하게는 100nm 이상 300nm 이하의 두께로 할 수 있다.
또한, 본 명세서 등에서 '산화질화 실리콘'이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 것을 말한다. 또한, 본 명세서 등에서, '질화산화 실리콘'이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 것을 말한다.
그리고, 피박리층(25) 위에 보호층을 형성한다. 보호층은 표시 장치의 최표면에 위치하는 층이다. 보호층은 가시광에 대한 투과성이 높은 것이 바람직하다. 보호층이 유기 절연막을 가지면, 표시 장치의 표면에 손상을 입거나 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 5의 (D)에는 접착층(75b)을 사용하여 피박리층(25) 위에 기판(75a)을 접합시킨 예를 도시하였다.
접착층(75b)에는, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 또한, 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
기판(75a)에는 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(75a)에는 가요성을 가질 정도의 두께의 유리, 석영, 수지, 금속, 합금, 반도체 등의 각종 재료를 사용하여도 좋다.
다음으로, 레이저광(55)을 조사한다(도 6의 (A)). 레이저광(55)은 예를 들어, 도 6의 (A)에서는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 주사되는 선상 레이저 빔이고, 그 긴 축은 그 주사 방향 및 그 입사 방향(위로부터 아래)에 대하여 수직이다. 레이저 장치에서, 제작 기판(14)이 위쪽이 되도록 적층체를 배치한다. 적층체에는 적층체(제작 기판(14))의 위쪽으로부터 레이저광(55)이 조사된다.
레이저광(55)은 제작 기판(14)을 통하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 또는 그 근방에 조사되는 것이 바람직하다(도 6의 (A)의 가공 영역(640) 참조). 또한, 레이저광(55)은 금속 산화물층(20) 내에 조사되어도 좋고, 수지층(23) 내에 조사되어도 좋다.
금속 산화물층(20)은 레이저광(55)을 흡수한다. 수지층(23)은 레이저광(55)을 흡수하여도 좋다.
제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층 구조에서의 레이저광(55)의 흡수율은, 50% 이상 100% 이하가 바람직하고, 75% 이상 100% 이하가 더 바람직하고, 80% 이상 100% 이하가 더욱 바람직하다. 상기 적층 구조가 레이저광(55)의 대부분을 흡수함으로써, 금속 산화물층과 수지층(23)의 계면에서 확실하게 박리할 수 있다. 또한, 수지층(23)이 광으로부터 받는 대미지를 저감할 수 있다.
레이저광(55)의 조사에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성이 저하한다. 레이저광(55)의 조사에 의하여, 수지층(23)이 취약화되는 경우가 있다.
레이저광(55)으로서는, 적어도 그 일부가 제작 기판(14)을 투과하고, 또한 금속 산화물층(20)에 흡수되는 파장의 광을 선택하여 사용한다. 레이저광(55)은 가시광선부터 자외선의 파장 영역의 광인 것이 바람직하다. 예를 들어 파장이 180nm 이상 450nm 이하인 광, 바람직하게는 200nm 이상 400nm 이하인 광, 더 바람직하게는 파장이 250nm 이상 350nm 이하인 광을 사용할 수 있다.
레이저광(55)은 금속 산화물층(20)의 에너지 갭보다 높은 에너지를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산화 타이타늄의 에너지 갭은 약 3.2eV이다. 따라서, 금속 산화물층(20)에 산화 타이타늄을 사용하는 경우, 광은 3.2eV보다 높은 에너지를 가지는 것이 바람직하다.
특히, 파장 308nm의 엑시머 레이저를 사용하면, 생산성이 우수하기 때문에 바람직하다. 엑시머 레이저는 LTPS에서의 레이저 결정화에도 사용되기 때문에, 기존의 LTPS 제조 라인의 장치를 유용할 수 있어, 새로운 설비 투자가 불필요하기 때문에 바람직하다. 파장 308nm의 광의 에너지는 약 4.0eV이다. 즉, 금속 산화물층(20)에 산화 타이타늄을 사용하는 경우, 파장 308nm의 엑시머 레이저는 적합하다. 또한, Nd:YAG 레이저의 제 3 고조파인 파장 355nm의 UV 레이저 등의 고체 UV 레이저(반도체 UV 레이저라고도 함)를 사용하여도 좋다. 고체 레이저는 가스를 사용하지 않기 때문에, 엑시머 레이저에 비하여 러닝 코스트를 저감할 수 있어 바람직하다. 또한, 피코초 레이저 등의 펄스 레이저를 사용하여도 좋다.
레이저광(55)으로서 선상의 레이저광을 사용하는 경우에는, 제작 기판(14)과 광원을 상대적으로 이동시킴으로써 레이저광(55)을 주사하고, 박리하려고 하는 영역에 걸쳐 레이저광(55)을 조사한다.
여기서, 제작 기판(14)의 광 조사면에 먼지 등의 이물질(18)이 부착되어 있으면, 광의 조사 불균일이 생기는 경우가 있다. 도 7의 (A)는 제작 기판(14) 위에 접하여 수지층(23)이 형성되어 있는 비교예이다. 도 7의 (A)에서는, 제작 기판(14)과 수지층(23)의 계면 또는 그 근방에서, 이물질(18)의 바로 아래에 광이 조사된 영역(16)이 끊긴 부분을 가진다. 이 부분은 다른 부분에 비하여 박리성이 낮아, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리하는 공정의 수율이 저하하는 것이 우려된다.
한편, 본 실시형태에서는, 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에 하지층을 형성한다. 하지층으로서는, 금속층(19), 금속 산화물층(20), 또는 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 금속층(19)과 금속 산화물층(20)의 적층 등을 들 수 있다. 하지층은 열전도성이 높은 층을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 7의 (B)에 도시된 금속층(19)의 열전도성이 높으면, 제작 기판(14)의 광 조사면에 이물질(18)이 부착되어 있어도, 이물질(18)의 주변의 금속층(19)이 가열됨으로써, 금속층(19) 전체에 균일하게 열이 전도한다. 금속층(19)의 이물질(18)의 그늘이 되는 부분에도 열이 전해짐으로써, 박리성이 낮은 부분이 생기는 것을 억제할 수 있다. 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 금속층(19)과 금속 산화물층(20)의 계면 또는 그 근방에서, 이물질(18)의 바로 아래를 포함하여 일면 전체에 가열된 영역(17)이 형성된다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 또는 그 근방에서, 광으로 비추어지지 않는 영역은 하나 또는 복수 제공되어 있어도 좋다. 광으로 비추어지지 않는 영역의 면적은 특히 한정은 없고, 예를 들어, 각각 1μm2 이상 1cm2 이하이다. 경우에 따라서는, 광으로 비추어지지 않는 영역의 면적은 1μm2 이하, 또는 1cm2 이상이어도 좋다.
다음으로, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리한다. 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성이 낮기 때문에, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리가 생긴다(도 6의 (B1)). 또한, 취약화된 수지층(23) 내에서 분리가 생기는 경우도 있다.
예를 들어, 수지층(23)에 수직 방향으로 당기는 힘을 가함으로써, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 구체적으로는, 기판(75a)의 상면의 일부를 흡착시켜 위쪽으로 당김으로써, 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 떼어 낼 수 있다.
여기서, 분리 시에 분리 계면에 물이나 수용액 등, 물을 포함하는 액체를 첨가하고, 상기 액체가 분리 계면에 침투하도록 분리를 수행함으로써, 분리를 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 분리 시에 생기는 정전기가 트랜지스터 등의 기능 소자에 악영향을 미치는 것(반도체 소자가 정전기에 의하여 파괴되는 등)을 억제할 수 있다. 도 6의 (B2)에서는, 액체 공급 기구(21)를 사용하여, 분리 계면에 액체를 공급하는 예를 도시하였다.
공급하는 액체로서는, 물(바람직하게는 순수), 중성, 알칼리성, 또는 산성 수용액이나, 염이 녹은 수용액을 들 수 있다. 또한, 에탄올, 아세톤 등을 들 수 있다. 또한, 각종 유기 용제를 사용하여도 좋다.
분리 전에 수지층(23)의 일부를 제작 기판(14)으로부터 분리함으로써, 분리의 시작점을 형성하여도 좋다. 예를 들어, 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에, 칼 등의 예리한 형상의 기구를 삽입함으로써 분리의 시작점을 형성하여도 좋다. 또는, 기판(75a) 측으로부터 예리한 형상의 기구로 수지층(23)에 칼금을 내고, 분리의 시작점을 형성하여도 좋다. 또는, 레이저 어블레이션법 등의 레이저를 사용한 방법으로, 분리의 시작점을 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는, 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)을 적층하고 광을 조사한다. 이로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있다.
본 실시형태의 박리 방법을 사용함으로써, 낮은 비용으로 양산성이 높은 박리 방법, 또는 반도체 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 기판의 세정 방법을 사용함으로써, 분리 후의 제작 기판(14)을 세정 또는 재생할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태의 박리 방법에서는, 제작 기판(14)(예를 들어, 유리 기판), 또는 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층체를 여러 번 반복적으로 사용할 수 있게 되기 때문에, 생산 비용을 억제할 수 있다.
[세정 방법 및 세정 장치]
다음으로, 기판의 세정 방법 및 세정 장치의 일례에 대하여, 도 8 및 도 9를 사용하여 설명한다. 여기서는 상기 박리 방법에서 사용한 제작 기판(14)의 세정 방법을 예로 들어 설명한다.
도 8의 (A1) 및 (A2)에 도시된 바와 같이, 기판(75a)(도 6의 (B1) 등 참조)과 분리된 제작 기판(14) 위에는 금속 산화물층(20)이 잔존하고 있다. 또한, 금속 산화물층(20) 위에는 수지층(23)이 잔존하는 경우가 있다. 도 8의 (A1)에서는, 수지층(23)이 금속 산화물층(20) 위에 부분적으로 잔존하는 예를 도시하였다. 도 8의 (A2)에서는, 수지층(23)이 금속 산화물층(20)에 막 형상으로 잔존하는 예를 도시하였다.
다음으로, 도 8의 (B)에 도시된 바와 같이, 수지층(23)의 적어도 일부를 제거한다. 도 8의 (B)에서는, 산소 플라스마(50)를 사용한 애싱을 수행하여 수지층(23)을 제거하는 예를 도시하였다. 또한, 금속 산화물층(20)의 적어도 일부를 제거하여도 좋다.
수지층(23) 및 금속 산화물층(20) 중 적어도 한쪽의 제거에 사용할 수 있는 방법으로서는, 예를 들어, 에칭, 애싱, 세정, 및 연마를 들 수 있다. 그 외에, 플라스마 처리, 광 조사 처리 등을 수행하여도 좋다.
에칭법으로서는, 웨트 에칭법, 드라이 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 들 수 있다.
드라이 에칭법으로서는, 예를 들어, 반응성 이온 에칭(RIE: Reactive IonEtching)법, ICP 에칭법, ECR(Electron Cyclotron Resonance) 에칭법, 평행 평판형(용량 결합형) 에칭법, 마그네트론 플라스마 에칭법, 2주파 플라스마 에칭법, 또는 헬리콘파 플라스마 에칭법 등을 들 수 있다.
산소 플라스마를 사용한 애싱은 수지 등의 유기 재료를 제거할 때 특히 적합하다.
세정으로서는, 메가소닉 세정 등의 초음파 세정, 이류체 제트 세정 등을 들 수 있다. 또한, 플루오린화 수소산, 알칼리, 순수, 오존수 등을 사용하여 세정할 수 있다.
연마는 예를 들어, 화학적 기계 연마법(Chemical Mechanical Polishing: CMP)을 사용하여 수행할 수 있다.
광 조사 처리에는, 예를 들어 레이저, 램프 등을 사용할 수 있다. 광 조사 처리에서는, 예를 들어 자외광을 조사할 수 있다.
또한, UV 오존 처리를 수행하여도 좋다.
이상에 의하여, 도 8의 (C1)에 도시된 바와 같이, 수지층(23)을 제거할 수 있다. 또한, 도 8의 (C2)에 도시된 바와 같이, 금속 산화물층(20)의 일부가 제거되어, 박막화되는 경우가 있다. 또한, 처리에 따라서는, 금속 산화물층(20)이 제거되어, 제작 기판(14)의 표면이 노출되는 경우가 있다.
도 8의 (C1) 또는 (C2)에 도시된 적층체를 사용하여 각종 장치를 제작함으로써, 제작 기판(14), 또한 금속 산화물층(20)의 재이용이 가능하다. 이로써, 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 예를 들어, 상기 박리 방법에서, 상기 적층체를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 도 5의 (A1)의 금속 산화물층(20)을 형성하는 공정을 수행하지 않고, 도 5의 (B)에서 도 8의 (C1) 또는 (C2)에 도시된 적층체 위에 제 1 층(24)을 형성할 수 있다. 이로써, 공정의 삭감을 도모할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 형태의 세정 방법으로 사용할 수 있는 설비에 대하여 설명한다. 이하에서는, 애싱 장치를 가지는 설비에 대하여 설명하지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 애싱 장치 대신에, 에칭 장치, 세정 장치, 또는 연마 장치 등을 가져도 좋다.
도 9의 (A)에 멀티 체임버 설비(150)의 일례를 도시하였다. 도 9의 (B)에 인라인 설비(160)의 일례를 도시하였다. 도 9의 (C)에 애싱 장치(151)의 일례를 도시하였다. 멀티 체임버 설비(150) 및 인라인 설비(160)는 각각, 애싱 장치(151)를 1개 이상 가진다.
멀티 체임버 설비(150)는 애싱 장치(151), 반송실(152), 로드록실(153), 및 기판 공급실(155) 등을 가진다. 도 9의 (A)의 멀티 체임버 설비(150)는 애싱 장치(151)를 3개 가지는 예를 나타낸 것이지만, 애싱 장치의 수는 한정되지 않는다. 기판 공급실(155)은, 피처리 기판을 수용하는 카세트 포트(154)를 1개 이상 가진다. 도 9의 (A)에서는, 기판 공급실(155)이 카세트 포트(154)를 3개 가지는 예를 도시하였다. 기판 공급실(155)에 공급된 기판은 로드록실(153)과 반송실(152)을 통하여 애싱 장치(151) 내의 진공 체임버(171)로 반송되고 애싱이 수행된다. 애싱이 종료한 기판은 애싱 장치로부터 로드록실(153)과 반송실(152)을 통하여 기판 공급실(155)로 반송된다. 또한, 기판 공급실(155) 및 반송실(152)에는, 피처리 기판을 반송하기 위한 반송 로봇이 각각 배치되어 있다.
도 9의 (B)에 도시된 인라인 설비는 전처리부(161), 처리실(162), 처리실(163), 처리실(164), 후처리부(165), 및 애싱 장치(151) 등을 가진다.
전처리부(161)는 로더부(161a)와 전처리실(161b)을 가진다. 로더부(161a)는 대기압에서 반입되는 복수의 기판을 저장하고, 도시되지 않은 배기 수단에 의하여 원하는 압력까지 감압하기 위한 방이다. 전처리실(161b)에서는, 전처리에 의하여 기판에 부착된 불순물을 제거한다. 전처리로서는, 예를 들어 진공 가열 처리나 UV 조사 처리 등을 그 예로 들 수 있다.
도 9의 (B)에서는, 처리실(162), 처리실(163), 처리실(164)을 도시하였다. 또한, 처리실(163)과 처리실(164) 사이에, 1개 이상의 처리실을 더 가져도 좋다. 처리실에서는 각각, 성막, 가공, 분리 등의 각 처리를 수행할 수 있다. 각 처리실은 반송 기구 및 배기 기구를 각각 가진다. 또한, 각 처리실 사이에는 완충부(169)가 제공되어 있다. 완충부(169)를 개재함으로써, 기판을 압력이 상이한 처리실에 반송할 수 있다.
인라인 설비(160)를 사용하여, 상기 박리 방법의 각 공정을 수행하는 예를 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 미리 금속 산화물층(20)이 형성된 제작 기판(14)을 반입하는 경우에 대하여 설명한다. 우선, 금속 산화물층(20)이 형성된 제작 기판(14)이 전처리부(161)에 반입된다. 전처리부(161)에서 상기 제작 기판(14)에 전처리를 수행한 후, 제작 기판(14)이 처리실(162)에 반입된다. 다음으로, 제작 기판(14)이 처리실(162)로부터 처리실(164)의 앞까지 반송되는 동안에, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23), 피박리층(25), 기판(75a) 등이 형성된다. 그리고, 처리실(164)에서 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 분리된다. 기판(75a)을 포함하는 적층체는 후처리부(165)에 반입된다. 또한, 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)이 잔존하는 제작 기판(14)은, 애싱 장치(151)에 반입된다. 애싱 장치(151)에서는, 애싱에 의하여 수지층(23)을 제거할 수 있다. 수지층(23)이 제거되고, 금속 산화물층(20)이 잔존하는 제작 기판(14)은, 애싱 장치(151)로부터 처리실(162)에 반입된다. 처리실(162) 이후에서 처리가 반복된다. 이로써, 제작 기판(14) 및 금속 산화물층(20)의 반복적인 사용이 가능하게 된다.
후처리부(165)는 후처리실(165a) 및 언로더부(165b)를 가진다. 후처리실(165a)에서는, 기판(75a)을 포함하는 적층체의 분리에 의하여 노출된 면에, 필름 등의 기판을 접합시킬 수 있다. 그리고, 언로더부(165b)로부터 적층체를 반출할 수 있다.
도 9의 (C)에 도시된 애싱 장치(151)는, 진공 체임버(171)를 가진다.
진공 체임버(171)의 상부에는, 복수의 가스 분출구와 플라스마 발생원인 ICP 코일(172)(유도 결합 플라스마 코일)이 배치되어 있다.
복수의 가스 분출구는 각각, 산소 가스를 공급하기 위한 가스 공급원과, 가스 유로(173)를 통하여 접속되어 있다. 가스 공급원은 질량 유량 제어기 등을 구비하고, 원하는 유량(0보다 많고 1000sccm 이하)으로 가스 유로(173)에 대하여 산소 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급원으로부터 공급되는 산소 가스는 가스 유로(173)로부터 가스 분출구를 통하여 진공 체임버(171) 내에 공급된다.
ICP 코일(172)은 복수의 벨트 형상의 도체를 나선 형상으로 배치하여 이루어진다. 각 도체의 한쪽 단부는, 임피던스 조정을 위한 매칭 회로를 통하여 고주파 전원(174)(예를 들어 13.56MHz)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽 단부는 접지되어 있다.
진공 체임버(171)의 하부에는 하부 전극으로서 기능하는 기판 스테이지(175)가 배치되어 있다. 기판 스테이지(175)에 제공된 정전 척 등에 의하여, 기판 스테이지(175) 위에 피처리 기판(176)이 탈착할 수 있게 유지된다. 기판 스테이지(175)는 가열 기구로서 히터를, 냉각 기구로서 He 가스 유로를 구비한다. 기판 스테이지(175)는, 기판 바이어스 전압 인가용 고주파 전원(177)(예를 들어 3.2MHz)에 접속되어 있다.
진공 체임버(171)에는 배기구가 제공되고, 자동 압력 제어변(178)(autoatic pressure control valve, APC라고도 함)이 구비된다. APC는 터보 분자 펌프(179a)에 접속되고, 또한 터보 분자 펌프(179a)를 통하여 드라이 펌프(179b)에 접속된다. APC는 진공 체임버 내의 압력 제어를 수행하고, 터보 분자 펌프(179a) 및 드라이 펌프(179b)는, 진공 체임버(171) 내를 감압한다.
예를 들어, 도 9의 (C)에 도시된 진공 체임버(171) 내에 산소 플라스마를 발생시켜, 피처리 기판(176)에 제공되어 있는 수지층(23)에 산소 플라스마를 조사함으로써, 수지층(23)을 제거할 수 있다.
[제작 방법의 예 1]
다음으로, 본 실시형태의 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다. 앞에서 설명한 박리 방법과 같은 부분에 대하여 설명을 생략하는 경우가 있다.
우선, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성한다(도 10의 (A)). 금속 산화물층(20)에 대해서는, 상기 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
다음으로, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(도 10의 (B)). 제 1 층(24)에 대해서는, 상기 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
본 실시형태에서는, 감광성 및 열경화성을 가지는 재료를 사용하여 제 1 층(24)을 형성한다. 또한, 제 1 층(24)은, 비감광성 재료를 사용하여 형성하여도 좋다.
제 1 층(24)을 성막한 후, 용매를 제거하기 위한 열처리(프리 베이킹 처리)를 수행하고, 그 후 포토 마스크를 사용하여 노광을 수행한다. 이어서, 현상 처리를 수행함으로써, 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 다음으로, 원하는 형상으로 가공된 제 1 층(24)에 대하여 가열 처리를 수행함으로써, 수지층(23)을 형성한다(도 10의 (C)). 도 10의 (C)에서는 섬 형상의 수지층(23)을 형성하는 예를 도시하였다.
또한, 수지층(23)의 형상은 1개의 섬 형상에 한정되지 않고, 예를 들어, 복수의 섬 형상, 개구를 가지는 형상 등이어도 좋다. 또한, 하프톤 마스크 또는 그레이톤 마스크를 사용한 노광 기술, 또는 다중 노광 기술 등을 사용하고, 수지층(23)의 표면에 요철 형상을 형성하여도 좋다.
제 1 층(24) 또는 수지층(23) 위에 레지스트 마스크, 하드 마스크 등의 마스크를 형성하고 에칭함으로써, 원하는 형상의 수지층(23)을 형성할 수 있다. 이 방법은 비감광성 재료를 사용하는 경우에 특히 적합하다.
예를 들어, 수지층(23) 위에 무기막을 형성하고, 무기막 위에 레지스트 마스크를 형성한다. 레지스트 마스크를 사용하여 무기막을 에칭한 후, 무기막을 하드 마스크로 사용하여 수지층(23)을 에칭할 수 있다.
하드 마스크로서 사용할 수 있는 무기막으로서는, 각종 무기 절연막이나 도전층에 사용할 수 있는 금속막 및 합금막 등을 들 수 있다.
마스크를 매우 얇은 두께로 형성하고, 에칭과 동시에 마스크를 제거할 수 있으면, 마스크를 제거하는 공정을 삭감할 수 있어 바람직하다.
가열 처리의 자세한 사항은 상기 박리 방법에서의 가열 처리의 기재를 참조할 수 있다.
다음으로, 수지층(23) 위에 절연층(31)을 형성한다(도 10의 (D)). 절연층(31)은, 수지층(23)의 단부를 덮어 형성된다. 금속 산화물층(20) 위에는 수지층(23)이 제공되지 않은 부분이 존재한다. 그러므로, 금속 산화물층(20) 위에 접하여 절연층(31)을 형성할 수 있다.
절연층(31)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(31)은, 수지층(23)에 포함되는 불순물이 이후에 형성되는 트랜지스터나 표시 소자로 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 절연층(31)은, 수지층(23)을 가열하였을 때, 수지층(23)에 포함되는 수분 등이 트랜지스터나 표시 소자로 확산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 그러므로, 절연층(31)은, 배리어성이 높은 것이 바람직하다.
절연층(31)으로서는, 예를 들어, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 또한, 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한, 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다. 특히, 수지층(23) 위에 질화 실리콘막을 형성하고, 질화 실리콘막 위에 산화 실리콘막을 형성하는 것이 바람직하다.
무기 절연막은 성막 온도가 높을수록 치밀하고 배리어성이 높은 막이 되기 때문에, 고온에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(31)의 성막 시의 기판 온도는 실온(25℃) 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
다음으로, 절연층(31) 위에 트랜지스터(40)를 형성한다(도 10의 (E)).
표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플레이너형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트 구조 또는 보텀 게이트 구조의 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는, 채널의 위아래에 게이트 전극이 제공되어 있어도 좋다.
여기서는 트랜지스터(40)로서, 금속 산화물층(44)을 가지는 보텀 게이트 구조의 트랜지스터를 제작하는 경우를 나타낸다. 금속 산화물층(44)은, 트랜지스터(40)의 반도체층으로서 기능할 수 있다. 금속 산화물은 산화물 반도체로서 기능할 수 있다.
본 실시형태에서, 트랜지스터의 반도체에는 산화물 반도체를 사용한다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 작은 반도체 재료를 사용하면, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터(40)는, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 트랜지스터(40)는, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 우선 절연층(31) 위에 도전층(41)을 형성한다. 도전층(41)은, 도전막을 성막한 후, 레지스트 마스크를 형성하고 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
도전막의 성막 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
표시 장치가 가지는 도전층에는, 각각, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 또는 이를 주성분으로 하는 합금을 단층 구조 또는 적층 구조로서 사용할 수 있다. 또는, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물(ITO), 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 타이타늄을 포함하는 인듐 산화물, 타이타늄을 포함하는 ITO, 인듐 아연 산화물, 산화 아연(ZnO), 갈륨을 포함하는 ZnO, 또는 실리콘을 포함하는 ITO 등의 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 불순물 원소를 함유시키는 등으로 저저항화시킨 다결정 실리콘 또는 산화물 반도체 등의 반도체 또는 니켈 실리사이드 등의 실리사이드를 사용하여도 좋다. 또한, 그래핀을 포함하는 막을 사용할 수도 있다. 그래핀을 포함하는 막은 예를 들어 산화 그래핀을 포함하는 막을 환원하여 형성할 수 있다. 또한, 불순물 원소를 함유시킨 산화물 반도체 등의 반도체를 사용하여도 좋다. 또는, 은, 카본, 또는 구리 등의 도전성 페이스트, 또는 폴리싸이오펜 등의 도전성 폴리머를 사용하여 형성하여도 좋다. 도전성 페이스트는 저렴하여 바람직하다. 도전성 폴리머는 도포하기 쉬워 바람직하다.
이어서, 절연층(32)을 형성한다. 절연층(32)은, 절연층(31)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 원용할 수 있다.
이어서, 금속 산화물층(44)을 형성한다. 금속 산화물층(44)은, 금속 산화물막을 성막한 후, 레지스트 마스크를 형성하고 상기 금속 산화물막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
금속 산화물막의 성막 시의 기판 온도는 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 200℃ 이하가 더 바람직하고, 실온 이상 130℃ 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물막은 불활성 가스 및 산소 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소의 유량비(산소 분압)에 특히 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소 유량비(산소 분압)는, 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물막은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다.
금속 산화물은 에너지 갭이 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하고, 3eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
금속 산화물막은 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 그 외에, PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
이어서, 도전층(43a) 및 도전층(43b)을 형성한다. 도전층(43a) 및 도전층(43b)은, 도전막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다. 도전층(43a) 및 도전층(43b)은 각각, 금속 산화물층(44)과 접속된다.
또한, 도전층(43a) 및 도전층(43b)의 가공 시에, 레지스트 마스크로 덮이지 않은 금속 산화물층(44)의 일부가 에칭에 의하여 박막화되는 경우가 있다.
도전막의 성막 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
이상과 같이 하여, 트랜지스터(40)를 제작할 수 있다(도 10의 (E)). 트랜지스터(40)에서, 도전층(41)의 일부는 게이트로서 기능하고, 절연층(32)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능하고, 도전층(43a) 및 도전층(43b)은 각각 소스 및 드레인 중 어느 한쪽으로서 기능한다.
다음으로, 트랜지스터(40)를 덮는 절연층(33)을 형성한다(도 11의 (A)). 절연층(33)은, 절연층(31)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한, 절연층(33)으로서, 산소를 포함하는 분위기하에서 성막한 산화 실리콘막이나 산화질화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화 실리콘막이나 산화질화 실리콘막 위에 질화 실리콘막 등의 산소를 확산, 투과하기 어려운 절연막을 적층하는 것이 바람직하다. 산소를 포함하는 분위기하에서 형성한 산화물 절연막은 가열에 의하여 많은 산소를 방출하기 쉬운 절연막으로 할 수 있다. 이와 같은 산소를 방출하는 산화물 절연막과, 산소를 확산, 투과하기 어려운 절연막을 적층한 상태에서 가열 처리를 수행함으로써, 금속 산화물층(44)에 산소를 공급할 수 있다. 그 결과, 금속 산화물층(44) 내의 산소 결손, 및 금속 산화물층(44)과 절연층(33)의 계면의 결함을 수복(修復)하고, 결함 준위를 저감할 수 있다. 이로써, 매우 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
이상의 공정에 의하여, 수지층(23) 위에 절연층(31), 트랜지스터(40), 및 절연층(33)을 형성할 수 있다(도 11의 (A)).
이 단계에서, 후술하는 방법을 사용하여 제작 기판(14)과 트랜지스터(40)를 분리함으로써, 표시 소자를 가지지 않는 디바이스를 제작할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(40)나 트랜지스터(40)에 더하여 용량 소자, 저항 소자, 및 배선 등을 형성함으로써, 반도체 장치를 제작할 수 있다.
다음으로, 절연층(33) 위에 절연층(34)을 형성한다(도 11의 (A)). 절연층(34)은, 이후에 형성되는 표시 소자의 피형성면을 가지는 층이기 때문에 평탄화층으로서 기능하는 것이 바람직하다. 절연층(34)은, 절연층(31)에 사용할 수 있는 유기 절연막 또는 무기 절연막을 원용할 수 있다.
절연층(34)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 절연층(34)은, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(34)에 유기 절연막을 사용하는 경우, 절연층(34)의 형성 시에 수지층(23)에 가해지는 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
절연층(34)에 무기 절연막을 사용하는 경우, 성막 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
다음으로, 절연층(34) 및 절연층(33)에 도전층(43b)에 도달하는 개구를 형성한다.
그 후, 도전층(61)을 형성한다. 도전층(61)은, 그 일부가 발광 소자(60)의 화소 전극으로서 기능한다. 도전층(61)은, 도전막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
도전층(61)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 도전층(61)은, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
도전막의 성막 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
다음으로, 도전층(61)의 단부를 덮는 절연층(35)을 형성한다. 절연층(35)은, 절연층(31)에 사용할 수 있는 유기 절연막 또는 무기 절연막을 원용할 수 있다.
절연층(35)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 절연층(35)은, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(35)에 유기 절연막을 사용하는 경우, 절연층(35)의 형성 시에 수지층(23)에 가해지는 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
절연층(35)에 무기 절연막을 사용하는 경우, 성막 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
다음으로, EL층(62) 및 도전층(63)을 형성한다. 도전층(63)은, 그 일부가 발광 소자(60)의 공통 전극으로서 기능한다.
EL층(62)은, 증착법, 도포법, 인쇄법, 토출법 등의 방법으로 형성할 수 있다. EL층(62)을 화소마다 제작하는 경우, 메탈 마스크 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. EL층(62)을 화소마다 제작하지 않는 경우에는, 메탈 마스크를 사용하지 않는 증착법을 사용할 수 있다.
EL층(62)에는, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다.
도전층(63)은, 증착법이나 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
도전층(63)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도이면서 EL층(62)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 또한, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여, 발광 소자(60)를 형성할 수 있다(도 11의 (A)). 발광 소자(60)는, 일부가 화소 전극으로서 기능하는 도전층(61), EL층(62), 및 일부가 공통 전극으로서 기능하는 도전층(63)이 적층된 구성을 가진다.
여기서는 발광 소자(60)로서, 톱 이미션형 발광 소자를 제작하는 예를 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다.
발광 소자는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형의 어느 것이어도 좋다. 광을 추출하는 측의 전극에는, 가시광을 투과하는 도전막을 사용한다. 또한, 광을 추출하지 않는 측의 전극에는, 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도전층(63)을 덮어 절연층(74)을 형성한다(도 11의 (A)). 절연층(74)은, 발광 소자(60)에 물 등의 불순물이 확산되는 것을 억제하는 보호층으로서 기능한다. 발광 소자(60)는, 절연층(74)에 의하여 밀봉된다. 도전층(63)을 형성한 후, 대기에 노출시키지 않고, 절연층(74)을 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(74)은, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도이면서 발광 소자(60)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 절연층(74)은, 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(74)은, 예를 들어, 상술한 절연층(31)에 사용할 수 있는 배리어성이 높은 무기 절연막이 포함되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 무기 절연막과 유기 절연막을 적층하여 사용하여도 좋다.
절연층(74)은, ALD법이나 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다. ALD법 및 스퍼터링법은 저온 성막이 가능하기 때문에 바람직하다. ALD법을 사용하면 절연층(74)의 피복성이 양호해지므로 바람직하다.
다음으로, 절연층(74) 위에 보호층(75)을 형성한다(도 11의 (A)). 보호층(75)으로서는, 도 5의 (D)에 도시된 바와 같이 접착층(75b) 및 기판(75a)을 사용하여도 좋다.
다음으로, 레이저광(55)을 조사한다(도 11의 (B1)). 레이저광(55)은 예를 들어, 도 11의 (B1)에서는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 주사되는 선상 레이저 빔이고, 그 긴 축은 그 주사 방향 및 그 입사 방향(위로부터 아래)에 대하여 수직이다. 레이저 장치에서, 제작 기판(14)이 위쪽이 되도록 적층체를 배치한다. 적층체에는 적층체(제작 기판(14))의 위쪽으로부터 레이저광(55)이 조사된다.
레이저광의 조사 공정에 대해서는, 상기 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
또한, 1장의 제작 기판으로 복수의 표시 장치를 형성하는(다면취(多面取)하는) 경우, 1개의 수지층(23)을 사용하여 복수의 표시 장치를 형성할 수 있다. 또는, 복수의 수지층(23)을 사용하여 표시 장치마다 수지층(23)을 제작하여도 좋다. 도 11의 (B2)는 제작 기판에 1개의 수지층(23)을 가지는 예이다. 도 11의 (B3) 및 (B4)는 제작 기판에 4개의 수지층(23)을 가지는 예이다.
레이저 장치는 대형 기판의 처리가 어려운 경우, 또는 고가한 경우가 있다. 그러므로, 제작 기판의 크기에 따라서는, 도 11의 (B4)에 도시된 바와 같이, 제작 기판을 분단한 후에, 분단한 제작 기판 각각에 대하여 레이저광을 조사하여도 좋다.
다음으로, 수지층(23)에 분리의 시작점을 형성한다(도 12의 (A) 내지 (C)).
예를 들어, 보호층(75) 측으로부터, 수지층(23)의 단부보다 내측으로 칼 등의 예리한 형상의 기구(65)를 삽입하여, 프레임 형상으로 칼금(64)을 낸다.
또는, 수지층(23)에 프레임 형상으로 레이저광을 조사하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 다면취에 의하여, 1개의 수지층(23)을 사용하여 복수의 표시 장치를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 (B)의 칼금(64)의 내측에 복수의 표시 장치가 배치된다. 이로써, 복수의 표시 장치를 한 번에 제작 기판과 분리할 수 있다.
또는, 복수의 수지층(23)을 사용하여, 표시 장치마다 수지층(23)을 제작하여도 좋다. 도 12의 (C)에서는 제작 기판 위에 4개의 수지층(23)을 형성하는 예를 도시하였다. 4개의 수지층(23) 각각에 프레임 형상으로 칼금(64)을 냄으로써, 각 표시 장치를 상이한 타이밍에서 제작 기판과 분리할 수 있다.
제작 방법의 예 1에서는, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 접하는 부분과 절연층(31)이 접하는 부분을 제공한다. 금속 산화물층(20)과 절연층(31)의 밀착성(접착성)은, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성(접착성)보다 높다. 그러므로, 수지층(23)이 금속 산화물층(20)으로부터 의도치 않게 박리되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 분리의 시작점을 형성함으로써, 원하는 타이밍에서 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 따라서, 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이로써, 분리 공정, 및 표시 장치의 제작 공정의 수율을 높일 수 있다.
다음으로, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리한다(도 13의 (A)).
그리고, 노출된 수지층(23)에 접착층(28)을 사용하여 기판(29)을 접합시킨다(도 13의 (B)).
기판(29)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다. 기판(29)에는 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치의 경량화, 박형화가 가능하게 된다. 또한, 필름 기판을 사용한 표시 장치는 유리나 금속 등을 사용하는 경우에 비하여 파손되기 어렵다. 또한, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
본 실시형태의 박리 방법을 사용함으로써, 제작 기판(14) 위에 제작한 트랜지스터(40) 및 발광 소자(60) 등을 제작 기판(14)으로부터 박리하고, 기판(29)으로 전치할 수 있다.
접착층(28)에는 접착층(75b)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다. 기판(29)에는 기판(75a)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
제작 방법의 예 1에서는, 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)을 적층하고 광을 조사한다. 이로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 14의 (A)는 표시 장치(10A)의 상면도이다. 도 14의 (B) 및 (C)는 각각, 표시 장치(10A)의 표시부(381)의 단면도 및 FPC(372)와의 접속부의 단면도의 일례이다.
표시 장치(10A)는 상기 제작 방법의 예 1을 사용하여 제작할 수 있다. 표시 장치(10A)는 굴곡된 상태로 유지하거나, 반복적으로 굴곡시키는 것 등이 가능하다.
표시 장치(10A)는 보호층(75) 및 기판(29)을 가진다. 보호층(75) 측이 표시 장치의 표시면 측이다. 표시 장치(10A)는 표시부(381) 및 구동 회로부(382)를 가진다. 표시 장치(10A)에는 FPC(372)가 접합되어 있다.
접속체(76)를 통하여 도전층(43c)과 FPC(372)가 전기적으로 접속되어 있다(도 14의 (B) 및 (C)). 도전층(43c)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
접속체(76)로서는, 다양한 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film) 및 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
도 14의 (C)에 도시된 표시 장치는 트랜지스터(40)를 가지지 않고 트랜지스터(49)를 가지고 있는 점 및 절연층(33) 위에 착색층(97)을 가지는 점에서, 도 14의 (B)의 구성과 상이하다. 보텀 이미션형 발광 소자(60)를 사용하는 경우, 발광 소자(60)보다 기판(29) 측에 착색층(97)을 가져도 좋다. 상기 제작 방법의 예 1에서는, 수지층(23)에 가시광의 투과율이 높은 재료를 사용할 수 있다. 그러므로, 수지층(23)을 통하여 발광 소자(60)의 광을 추출하는 표시 장치이어도, 높은 표시 품질을 실현할 수 있다.
도 14의 (C)에 도시된 트랜지스터(49)는, 도 14의 (B)에 도시된 트랜지스터(40)의 구성에 더하여, 게이트로서 기능하는 도전층(45)을 가진다.
트랜지스터(49)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 협지(挾持)하는 구성이 적용되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 이와 같은 트랜지스터는 다른 트랜지스터와 비교하여 전계 효과 이동도를 높일 수 있고, 온 전류를 증대시킬 수 있다. 그 결과, 고속 구동이 가능한 회로를 제작할 수 있다. 또한, 회로부의 점유 면적을 축소할 수 있다. 온 전류가 큰 트랜지스터를 적용함으로써, 표시 장치를 대형화 또는 고정세(高精細)화하였을 때 배선 수가 증대하더라도, 각 배선에서의 신호 지연을 저감할 수 있고, 표시 불균일을 억제할 수 있다.
또는, 2개의 게이트 중, 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
[제작 방법의 예 2]
우선, 상기 박리 방법과 마찬가지로, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)부터 절연층(31)까지를 형성한다(도 15의 (A)).
다음으로, 절연층(31) 위에 트랜지스터(80)를 형성한다(도 15의 (B)).
여기서는 트랜지스터(80)로서, 금속 산화물층(83)과 2개의 게이트를 가지는 트랜지스터를 제작하는 경우를 나타낸다.
트랜지스터(80)는, 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 우선, 절연층(31) 위에 도전층(81)을 형성한다. 도전층(81)은, 도전막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
이어서, 절연층(82)을 형성한다. 절연층(82)은, 절연층(31)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 원용할 수 있다.
이어서, 금속 산화물층(83)을 형성한다. 금속 산화물층(83)은, 금속 산화물막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 금속 산화물막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다. 금속 산화물층(83)은, 금속 산화물층(44)에 사용할 수 있는 재료를 원용할 수 있다.
이어서, 절연층(84) 및 도전층(85)을 형성한다. 절연층(84)은, 절연층(31)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 원용할 수 있다. 절연층(84) 및 도전층(85)은, 절연층(84)이 되는 절연막과 도전층(85)이 되는 도전막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 절연막 및 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
다음으로, 금속 산화물층(83), 절연층(84), 및 도전층(85)을 덮는 절연층(33)을 형성한다. 절연층(33)은, 절연층(31)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
절연층(33)은, 수소를 포함하는 것이 바람직하다. 절연층(33)에 포함되는 수소가 절연층(33)과 접하는 금속 산화물층(83)에 확산되어, 금속 산화물층(83)의 일부가 저저항화된다. 금속 산화물층(83)의 일부가 저저항 영역으로서 기능하기 때문에, 트랜지스터(80)의 온 전류의 증대 및 전계 효과 이동도의 향상이 가능하다.
다음으로, 절연층(33)에, 금속 산화물층(83)에 도달하는 개구를 형성한다.
이어서, 도전층(86a) 및 도전층(86b)을 형성한다. 도전층(86a) 및 도전층(86b)은 도전막을 성막한 후 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다. 도전층(86a) 및 도전층(86b)은 각각, 절연층(33)의 개구를 통하여 금속 산화물층(83)에 전기적으로 접속된다.
이상과 같이 하여, 트랜지스터(80)를 제작할 수 있다(도 15의 (B)). 트랜지스터(80)에서, 도전층(81)의 일부는 게이트로서 기능하고, 절연층(84)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능하고, 절연층(82)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능하고, 도전층(85)의 일부는 게이트로서 기능한다. 금속 산화물층(83)은 채널 영역과 저저항 영역을 가진다. 채널 영역은 절연층(84)을 개재하여 도전층(85)과 중첩된다. 저저항 영역은 도전층(86a)과 접속되는 부분과, 도전층(86b)과 접속되는 부분을 가진다.
다음으로, 절연층(33) 위에 절연층(34)부터 발광 소자(60)까지를 형성한다(도 15의 (C)). 이들의 공정은 제작 방법의 예 1을 참조할 수 있다.
또한, 도 15의 (A) 내지 (C)까지의 공정과 독립적으로, 도 16의 (A) 내지 (C)의 공정을 수행한다. 우선, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하는 공정과 마찬가지로, 제작 기판(91) 위에 금속 산화물층(92)을 형성한다(도 16의 (A)). 다음으로, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)을 형성하는 공정과 마찬가지로, 금속 산화물층(92) 위에 제 1 층을 형성하고, 가열 처리를 수행함으로써, 수지층(93)을 형성한다(도 16의 (B)). 그리고, 수지층(23) 위에 절연층(31)을 형성하는 공정과 마찬가지로, 수지층(93) 위에 수지층(93)의 단부를 덮는 절연층(95)을 형성한다(도 16의 (B)).
다음으로, 절연층(95) 위에 착색층(97) 및 차광층(98)을 형성한다(도 16의 (C)).
착색층(97)으로서, 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 착색층(97)은 발광 소자(60)의 표시 영역과 중첩되도록 배치한다.
차광층(98)으로서, 블랙 매트릭스 등을 사용할 수 있다. 차광층(98)은, 절연층(35)과 중첩되도록 배치한다.
다음으로, 제작 기판(14)의 트랜지스터(80) 등이 형성되어 있는 면과 제작 기판(91)의 수지층(93) 등이 형성되어 있는 면을, 접착층(99)을 사용하여 접합시킨다(도 16의 (D)).
다음으로, 레이저광(55)을 조사한다(도 17). 레이저광(55)은 예를 들어, 도 17에서는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 주사되는 선상 레이저 빔이고, 그 긴 축은 그 주사 방향 및 그 입사 방향(위로부터 아래)에 대하여 수직이다. 레이저 장치에서, 제작 기판(14)이 위쪽이 되도록 적층체를 배치한다. 적층체에는 적층체(제작 기판(14))의 위쪽으로부터 레이저광(55)이 조사된다.
제작 기판(14)과 제작 기판(91)은 어느 쪽을 먼저 분리하여도 좋다. 여기서는 제작 기판(91)보다 먼저 제작 기판(14)을 분리하는 예를 나타낸다.
레이저광(55)은 제작 기판(14)을 통하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 또는 그 근방에 조사되는 것이 바람직하다. 또한, 레이저광(55)은 금속 산화물층(20) 내에 조사되어도 좋고, 수지층(23) 내에 조사되어도 좋다.
금속 산화물층(20)은 레이저광(55)을 흡수한다. 수지층(23)은 레이저광(55)을 흡수하여도 좋다.
레이저광(55)의 조사에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성이 저하한다. 레이저광(55)의 조사에 의하여, 수지층(23)이 취약화되는 경우가 있다.
레이저광의 조사 공정에 대해서는, 상기 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
다음으로, 수지층(23)에 분리의 시작점을 형성한다(도 18의 (A) 및 (B)).
예를 들어, 제작 기판(14) 측으로부터 수지층(23)에, 프레임 형상으로 레이저광(66)을 조사한다(도 18의 (B)에 도시된 레이저광의 조사 영역(67) 참조). 제작 기판(14) 및 제작 기판(91)에 유리 등의 경질(硬質) 기판을 사용하는 경우에 적합하다.
분리의 시작점을 형성하기 위하여 사용하는 레이저에는 특히 한정은 없다. 예를 들어, 연속 발진형 레이저나 펄스 발진형 레이저를 사용할 수 있다. 레이저광의 조사 조건(주파수, 파워 밀도, 에너지 밀도, 빔 프로파일 등)은 제작 기판이나 수지층의 두께, 재료 등을 고려하여 적절히 제어한다.
제작 방법의 예 2에서는, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 접하는 부분과 절연층(31)이 접하는 부분을 제공한다. 금속 산화물층(20)과 절연층(31)의 밀착성(접착성)은, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성(접착성)보다 높다. 그러므로, 수지층(23)이 금속 산화물층(20)으로부터 의도치 않게 박리되는 것을 억제할 수 있다. 마찬가지로, 금속 산화물층(92) 위에는 수지층(93)이 접하는 부분과 절연층(95)이 접하는 부분을 제공한다. 금속 산화물층(92)과 절연층(95)의 밀착성(접착성)은, 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 밀착성(접착성)보다 높다. 그러므로, 수지층(93)이 금속 산화물층(92)으로부터 의도치 않게 박리되는 것을 억제할 수 있다.
그리고, 수지층(23) 또는 수지층(93)의 한쪽만에 분리의 시작점을 형성한다. 수지층(23)과 수지층(93)에서 분리의 시작점을 형성하는 타이밍을 변경할 수 있기 때문에, 제작 기판(14)과 제작 기판(91)을 각각 다른 공정에서 분리할 수 있다. 이로써, 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정의 수율을 높일 수 있다.
레이저광(66)은 수지층(23)의 일면 전체에 조사할 필요는 없고, 부분적으로 조사한다. 그러므로, 고가하며 러닝 코스트가 높은 레이저 장치는 불필요하다.
다음으로, 제작 기판(14)과 트랜지스터(80)를 분리한다(도 19의 (A)). 여기서는 프레임 형상으로 레이저광(66)을 조사한 내측의 부분(도 18의 (B)에 도시된 레이저광의 조사 영역(67)의 내측의 부분이라고도 할 수 있음)과, 제작 기판(14)을 분리하는 예를 나타낸다. 또한, 도 19의 (A)에서는, 프레임 형상으로 레이저광(66)을 조사한 외측의 부분에서, 접착층(99) 내에서 분리가 생기는(접착층(99)이 응집 파괴되는) 예를 도시하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 조사 영역(67)의 외측에서, 접착층(99)은 절연층(95) 또는 절연층(33)과의 사이에서 분리가 생기는(계면 파괴 또는 접착 파괴가 생긴다고도 함) 경우가 있다.
제작 방법의 예 2에서는, 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)을 적층하고 광을 조사한다. 이로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있다.
다음으로, 제작 기판(14)으로부터 분리함으로써 노출된 수지층(23)과 기판(29)을 접착층(28)을 사용하여 접합시킨다(도 19의 (B)). 기판(29)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다.
다음으로, 레이저광(55)을 조사한다(도 20). 레이저광(55)은 예를 들어, 도 20에서는 왼쪽으로부터 오른쪽으로 주사되는 선상 레이저 빔이고, 그 긴 축은 그 주사 방향 및 그 입사 방향(위로부터 아래)에 대하여 수직이다. 레이저 장치에서, 제작 기판(91)이 위쪽이 되도록 적층체를 배치한다. 적층체에는 적층체(제작 기판(91))의 위쪽으로부터 레이저광(55)이 조사된다.
레이저광(55)은 제작 기판(91)을 통하여 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 계면 또는 그 근방에 조사되는 것이 바람직하다. 또한, 레이저광(55)은 금속 산화물층(92) 내에 조사되어도 좋고, 수지층(93) 내에 조사되어도 좋다.
금속 산화물층(92)은 레이저광(55)을 흡수한다. 수지층(93)은 레이저광(55)을 흡수하여도 좋다.
레이저광(55)의 조사에 의하여, 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 밀착성 또는 접착성이 저하한다. 레이저광(55)의 조사에 의하여, 수지층(93)이 취약화되는 경우가 있다.
레이저광의 조사 공정에 대해서는, 상기 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
다음으로, 수지층(93)에 분리의 시작점을 형성한다(도 21의 (A)).
도 21의 (A)에서는, 기판(29) 측으로부터 수지층(93)의 단부보다 내측으로 칼 등의 예리한 형상의 기구(65)를 삽입하여, 프레임 형상으로 칼금을 낸다. 기판(29)에 수지를 사용하는 경우에 적합하다.
또는, 수지층(23)에 분리의 시작점을 형성하였을 때와 마찬가지로, 제작 기판(91) 측으로부터 수지층(93)에 프레임 형상으로 레이저광을 조사하여도 좋다.
분리의 시작점을 형성함으로써, 원하는 타이밍에서 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리할 수 있다. 따라서, 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이로써, 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정의 수율을 높일 수 있다.
다음으로, 제작 기판(91)과 트랜지스터(80)를 분리한다(도 21의 (B)). 여기서는 프레임 형상으로 칼금을 낸 내측의 부분과 제작 기판(91)을 분리하는 예를 나타낸다.
제작 방법의 예 2에서는, 금속 산화물층(92) 및 수지층(93)을 적층하고, 광을 조사한다. 이로써, 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 제작 기판(91)과 수지층(93)을 용이하게 분리할 수 있다.
다음으로, 제작 기판(91)으로부터 분리함으로써 노출된 수지층(93)과 기판(22)을, 접착층(13)을 사용하여 접합시킨다(도 22의 (A)). 기판(22)은, 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다.
도 22의 (A)에서, 발광 소자(60)의 발광은 착색층(97), 절연층(95), 및 수지층(93)을 통하여 표시 장치의 외부로 추출된다. 그러므로, 수지층(93)의 가시광의 투과율은 높은 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태에서는, 수지층(93)의 두께를 얇게 할 수 있다. 그러므로, 수지층(93)의 가시광의 투과율을 높이고, 발광 소자(60)의 광 추출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는, 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 계면 또는 그 근방에 광을 조사하고, 금속 산화물층(92)이 광의 일부를 흡수한다. 그러므로, 수지층(93)의 광의 흡수율이 낮아도, 금속 산화물층(92)과 수지층(93)을 용이하게 분리할 수 있다. 따라서, 수지층(93)에 가시광의 투과율이 높은 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 발광 소자(60)의 광 추출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
수지층(93)을 제거하여도 좋다. 이로써, 발광 소자(60)의 광 추출 효율을 더 높일 수 있다. 도 22의 (B)에서는, 수지층(93)을 제거하고 접착층(13)을 사용하여 절연층(95)에 기판(22)을 접합시킨 예를 도시하였다.
접착층(13)에는 접착층(75b)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
기판(22)에는 기판(75a)에 사용할 수 있는 재료를 적용할 수 있다.
제작 방법의 예 2는, 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 2번 수행하여 표시 장치를 제작하는 예이다. 본 발명의 일 형태에서는, 표시 장치를 구성하는 기능 소자 등은 모두 제작 기판 위에서 형성되기 때문에, 정세도가 높은 표시 장치를 제작하는 경우에서도, 가요성을 가지는 기판에는 높은 위치 결정 정밀도가 요구되지 않는다. 따라서, 가요성을 가지는 기판을 간편하게 접합시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 기판의 세정 방법을 사용함으로써, 분리 후의 제작 기판(14) 및 제작 기판(91)을 각각 세정 또는 재생할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태의 박리 방법에서는, 제작 기판(14) 및 제작 기판(91)(예를 들어, 각각 유리 기판), 또는 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층체 및 제작 기판(91)과 금속 산화물층(92)의 적층체를 여러 번 반복적으로 사용할 수 있게 되기 때문에, 생산 비용을 억제할 수 있다.
[변형예]
제작 방법의 예 2(도 16의 (D))에서는, 접착층(99)이, 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분의 양쪽과 중첩되어 제공되는 경우를 나타내었다.
금속 산화물층(20)과 절연층(31)의 밀착성(접착성) 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)의 밀착성(접착성)은 각각, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성(접착성) 및 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 밀착성(접착성)보다 높다.
금속 산화물층(20)과 절연층(31)의 계면 또는 금속 산화물층(92)과 절연층(95)의 계면에서 박리를 수행하면, 박리 불량이 생기는 등, 박리의 수율이 저하하는 경우가 있다. 그러므로, 수지층에 분리의 시작점을 프레임 형상으로 형성한 후, 수지층과 중첩되는 부분만을 제작 기판과 분리하는 공정이 적합하다.
한편, 도 23의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 접착층(99)을, 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 중첩시키지 않는 구성으로 할 수 있다.
예를 들어, 유동성이 낮은 접착제 또는 접착 시트 등을 접착층(99)에 사용하면, 접착층(99)을 섬 형상으로 형성하는 것이 용이하다(도 23의 (A)).
또는, 프레임 형상의 격벽(96)을 형성하고, 격벽(96)으로 둘러싸인 내측에 접착층(99)을 충전하고 경화시켜도 좋다(도 23의 (B)).
격벽(96)을 표시 장치의 구성 요소로서 사용하는 경우, 격벽(96)에는, 경화된 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 격벽(96)도, 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 중첩시키지 않는 것이 바람직하다.
격벽(96)을 표시 장치의 구성 요소로서 사용하지 않는 경우, 격벽(96)에는, 미경화 또는 반경화 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 격벽(96)을 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분의 한쪽 또는 양쪽과 중첩시켜도 좋다.
본 실시형태에서는, 격벽(96)에 미경화의 수지를 사용하고, 격벽(96)이 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 중첩되지 않는 예를 나타낸다.
접착층(99)이, 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 중첩되지 않는 구성에서의 분리의 시작점의 형성 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는, 제작 기판(91)을 박리하는 예를 나타낸다. 제작 기판(14)을 박리하는 경우에도 같은 방법을 사용할 수 있다.
도 24의 (A) 내지 (E)에서는, 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리하는 경우의 레이저광(66)의 조사 위치를 설명한다.
도 24의 (A)에 도시된 바와 같이, 수지층(93)과 접착층(99)이 중첩되는 영역의 적어도 1군데에 레이저광(66)을 조사함으로써, 분리의 시작점을 형성할 수 있다.
분리의 시작점에, 제작 기판(91)과 수지층(93)을 갈라놓는 힘이 집중되는 것이 바람직하기 때문에, 접착층(99)의 중앙부보다 단부 근방에 분리의 시작점을 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 단부 근방 중에서도, 변 부분 근방에 비하여 모서리 부분 근방에 분리의 시작점을 형성하는 것이 바람직하다.
도 24의 (B) 내지 (E)에 레이저광의 조사 영역(67)의 일례를 도시하였다.
도 24의 (B)에서는, 접착층(99)의 모서리 부분에 1군데, 레이저광의 조사 영역(67)을 도시하였다.
연속적 또는 단속적으로 레이저광을 조사함으로써, 실선상 또는 파선상의 분리의 시작점을 형성할 수 있다. 도 24의 (C)에서는, 접착층(99)의 모서리 부분에 3군데, 레이저광의 조사 영역(67)을 도시하였다. 도 24의 (D)에서는, 레이저광의 조사 영역(67)이, 접착층(99)의 1변에 접하고, 또한 접착층(99)의 1변을 따라 연장되는 예를 도시하였다. 도 24의 (E)에 도시된 바와 같이, 레이저광의 조사 영역(67)이, 접착층(99)과 수지층(93)이 중첩되는 영역뿐만 아니라, 경화 상태가 아닌 격벽(96)과 수지층(93)이 중첩되는 영역에 위치하여도 좋다.
그 후, 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리할 수 있다. 또한, 제작 기판(14) 측에 격벽(96)의 일부가 잔존하는 경우가 있다. 격벽(96)은 제거하여도 좋고, 제거하지 않고 다음 공정으로 나아가도 좋다.
[표시 장치의 구성예 2]
도 25의 (A)는 표시 장치(10B)의 상면도이다. 도 25의 (B)는 표시 장치(10B)의 표시부(381)의 단면도 및 FPC(372)와의 접속부의 단면도의 일례이다.
표시 장치(10B)는 상기 제작 방법의 예 2를 사용하여 제작할 수 있다. 표시 장치(10B)는 굴곡된 상태로 유지하거나, 반복적으로 굴곡시키는 것 등이 가능하다.
표시 장치(10B)는 기판(22) 및 기판(29)을 가진다. 기판(22) 측이 표시 장치(10B)의 표시면 측이다. 표시 장치(10B)는, 표시부(381) 및 구동 회로부(382)를 가진다. 표시 장치(10B)에는 FPC(372)가 접합되어 있다.
기판(22) 및 기판(29)에는 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치의 경량화, 박형화가 가능하게 된다. 또한, 필름 기판을 사용한 표시 장치는 유리나 금속 등을 사용하는 경우에 비하여 파손되기 어렵다. 또한, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
접속체(76)를 통하여 도전층(86c)과 FPC(372)가 전기적으로 접속되어 있다(도 25의 (B)). 도전층(86c)은, 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
[적층체의 제작 장치의 예]
다음으로, 도 26을 사용하여 적층체의 제작 장치의 일례를 설명한다. 도 26에 도시된 적층체의 제작 장치는 본 실시형태의 박리 방법을 사용하여 제작 기판으로부터 피박리층을 박리하고, 피박리층을 다른 기판으로 전치할 수 있다. 도 26에 도시된 적층체의 제작 장치를 사용하여, 반도체 장치, 표시 장치 등의 적층체를 제작할 수 있다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치는 레이저 조사 유닛(610), 기판 반전 유닛(630), 복수의 반송 롤러(반송 롤러(643, 644, 645, 및 646) 등), 테이프 릴(602), 권취 릴(683), 방향 전환 롤러(604), 및 가압 롤러(606)를 가진다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치로 처리할 수 있는 적층체(56)는, 예를 들어 피박리체(56a)와 지지체(56b)가 적층된 구성을 가진다. 적층체(56)는, 피박리체(56a)와 지지체(56b) 사이에서 박리가 생긴다. 피박리체(56a)는 예를 들어 수지층을 가지고, 지지체(56b)는 예를 들어 제작 기판을 가진다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치는 적층체(56)에 지지체(601)를 접합시키고, 지지체(601)를 당김으로써 피박리체(56a)가 적층체(56)로부터 박리된다. 지지체(601)를 사용하여 적층체(56)를 자동적으로 분리할 수 있어, 작업 시간의 단축 및 제품의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
지지체(56b)와 분리된 피박리체(56a)는, 접착제를 사용하여 지지체(671)와 접합된다. 이로써, 지지체(601), 피박리체(56a), 및 지지체(671)가 이 순서대로 적층된 적층체(59)를 제작할 수 있다.
복수의 반송 롤러는, 적층체(56)를 반송할 수 있다. 적층체(56)를 반송하는 반송 기구는 반송 롤러에 한정되지 않고, 벨트컨베이어 또는 반송 로봇 등을 사용하여도 좋다. 또한, 반송 기구 위의 스테이지에 적층체(56)를 배치하여도 좋다.
반송 롤러(643), 반송 롤러(644), 반송 롤러(645), 반송 롤러(646)는, 복수 배열된 반송 롤러 중 하나이며, 소정의 간격으로 제공되고, 적층체(56), 피박리체(56a), 또는 지지체(56b)의 송출 방향(실선 화살표로 도시된 우회전하는 방향)으로 회전 구동된다. 복수 배열된 반송 롤러는, 각각 도시되지 않은 구동부(모터 등)에 의하여 회전 구동된다.
레이저 조사 유닛(610)은, 적층체(56)에 레이저를 조사하는 유닛이다. 레이저로서는, 예를 들어 파장 308nm의 자외광을 출력하는 엑시머 레이저 등을 사용할 수 있다. 또한, 고압 수은 램프나 UV-LED 등을 사용하여도 좋다.
도 26에 도시된 바와 같이, 적층체(56)는, 위쪽에 지지체(56b)가 위치하는 상태에서 레이저 조사 유닛(610)으로 반송된다.
엑시머 레이저는 고출력 펄스 레이저이고, 광학계로 빔을 선상으로 성형할 수 있다. 선상 빔의 레이저광의 조사 위치에서, 기판을 이동시킴으로써 기판 전체 또는 필요한 부분에 레이저광을 조사할 수 있다. 또한, 선상 빔은 사용하는 기판의 1변과 동등 이상의 길이로 하면, 기판을 한 방향으로 이동하는 것만으로 기판 전체에 레이저광을 조사할 수 있다. 펄스 레이저의 발진 주파수는 1Hz 이상 300Hz 이하가 바람직하고, 60Hz 근방이 더 바람직하다.
엑시머 레이저 장치에는, 레이저 발진기를 1개 탑재한 장치 외에, 2개 이상의 레이저 발진기를 탑재하는 장치를 사용할 수도 있다. 복수의 레이저 발진기를 탑재하는 장치에서는 각각의 레이저 발진기로부터 동기되어 출력된 레이저광을 광학계에서 합성함으로써(중첩시킴으로써) 고에너지 밀도의 레이저광을 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 용도에서는 3.5세대(600mm×720mm) 이상, 6세대(1500mm×1850mm) 이상, 7세대(1870mm×2200mm) 이상, 또는 8세대(2160mm×2460mm) 이상의 크기의 유리 기판의 처리를 수행할 수도 있다. 또한, 복수의 레이저 발진기를 탑재하는 장치에서는, 각각의 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광이 서로 출력 편차를 보완하기 때문에, 1펄스마다의 강도 편차가 적어지고, 수율이 높은 처리를 수행할 수 있다. 또한, 복수의 발진기 대신에, 복수의 엑시머 레이저 장치를 사용하여도 좋다.
도 27의 (A)에 엑시머 레이저를 사용한 레이저 조사 유닛(610)의 일례를 도시하였다. 2개의 레이저 발진기를 가지는 엑시머 레이저 장치(660)로부터 출력된 레이저광(610a 및 610b)은 광학계(635)에서 합성된다. 또한 광학계(635)에서 가로로 길게 연장된 레이저광(610c)은 미러(650)를 통하여 렌즈(680)에 입사한다. 렌즈(680)를 투과한 레이저광(610d)은 레이저광(610c)에 비하여 축소된다. 이때 레이저광(610d)이, 적층체(56)가 가지는 가공 영역(640)에 지지체(56b)(예를 들어 유리 기판)을 통하여 조사되도록 한다. 이하에서는, 레이저광(610d) 중 가공 영역(640)에 조사되는 부분을 선상 빔(610e)으로 기재한다.
또한, 여기서는 2개의 레이저 발진기를 가지는 예를 나타내었지만, 1개의 레이저 발진기를 가지는 구성으로 하여도 좋고, 이로써, 장치를 간략화할 수 있다. 또한, 3개 이상의 레이저 발진기를 가지는 구성으로 하여도 좋고, 이로써 선상 빔(610e)의 강도를 높일 수 있다.
그리고, 반송 롤러(644)에 의하여 도면 중의 화살표 방향으로 적층체(56)를 이동시킴으로써, 가공 영역(640)에 선상 빔(610e)을 조사할 수 있다.
도 27의 (A)에 도시된 바와 같이, 적층체(56)를 반송 롤러(644)에 의하여 일정한 속도로 반송하면서 선상 빔(610e)을 조사함으로써, 프로세스 시간을 단축할 수 있게 된다. 또한, 적층체(56)를 적어도 한 방향으로 이동할 수 있는 스테이지에 배치하고, 스테이지를 움직이면서 선상 빔(610e)을 조사하여도 좋다. 또한, 스테이지를 사용하는 경우에는, 진행 방향에 대하여 가로 방향 및 높이 방향으로 이동할 수 있는 스테이지를 사용하고, 선상 빔(610e)의 초점의 위치나 깊이를 조정할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 27의 (A)에서는, 적층체(56)를 이동시킴으로써 선상 빔(610e)을 조사하는 구성에 대하여 예시하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적층체(56)를 고정시키고 엑시머 레이저 장치(660) 등을 이동시켜, 적층체(56)로 선상 빔(610e)을 조사하여도 좋다.
도 27의 (A)에서는, 선상 빔(610e)이 조사되는 가공 영역(640)이, 적층체(56)의 단부보다 내측에 위치하는 예를 도시하였다. 이로써, 가공 영역(640)의 외측의 영역은 밀착성이 높은 상태를 유지하기 때문에, 반송 시에 박리가 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 선상 빔(610e)의 폭이 적층체(56)의 폭과 같거나, 또는 적층체(56)의 폭보다 커도 좋다. 그 경우, 적층체(56) 전체에 선상 빔(610e)을 조사할 수 있다.
도 27의 (B)에, 선상 빔(610e)이 적층체(56)의 가공 영역(640)에 조사되는 모양을 도시하였다. 적층체(56)는, 제작 기판(58)과, 제 1 층(57a)과, 제 2 층(57b)을 가진다. 여기서, 제작 기판(58)과 제 2 층(57b)을 포함하는 부분이 지지체(56b)에 상당하고, 제 1 층(57a)을 포함하는 부분이 피박리체(56a)에 상당한다.
예를 들어, 제 1 층(57a)이 상기 수지층(23)에 상당하고, 제 2 층(57b)이 상기 금속 산화물층(20)에 상당한다.
레이저광(610d)은 제작 기판(58)을 투과하고, 선상 빔(610e)은 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면 또는 그 근방에 조사되는 것이 바람직하다. 특히, 선상 빔(610e)은 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면 또는 그 근방에 초점이 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면에 선상 빔(610e)의 초점이 위치함으로써, 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면에 존재할 수 있는 물이 기화되고, 물의 체적이 급격히 팽창하는 경우가 있다. 이 경우, 물의 체적의 팽창에 따라 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면 또는 그 근방에 박리 현상이 생기는 것으로 추정된다.
또한, 비정질 실리콘막에 레이저광을 조사하여, 비정질 실리콘막을 결정화시키는 기술이 있다. 상기 기술의 경우, 비정질 실리콘막의 내부에 레이저광의 초점을 맞춘다. 그러나, 본 발명의 일 형태에서는 도 27의 (B)에 도시된 바와 같이, 레이저광(여기서는 선상 빔(610e))의 초점은 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면 또는 그 근방이다. 이와 같이 본 발명의 일 형태는 레이저광의 초점 위치가 비정질 실리콘막을 결정화시키는 기술과 상이하다.
또한, 선상 빔(610e)의 초점 심도가 충분히 큰(깊은) 경우, 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 계면 또는 그 근방뿐만 아니라, 제 1 층(57a)의 두께 방향 전체, 제 2 층(57b)의 두께 방향 전체, 또는 제 1 층(57a)과 제 2 층(57b)의 양쪽의 두께 방향 전체에 걸쳐, 선상 빔(610e)의 초점이 위치하는 경우가 있다.
또한, 엑시머 레이저로서는, 파장 308nm 또는 그보다 파장이 긴 것을 사용하는 것이 바람직하다. 파장 308nm 이상이면 지지체(56b)에 유리 기판을 사용한 경우에서도 가공에 필요한 레이저광을 충분히 투과시킬 수 있다.
도 26에 도시된 기판 반전 유닛(630)은, 적층체(56)의 위아래를 전환하는 유닛이다. 예를 들어 적층체(56)의 위아래를 끼우는 반송 롤러를 가지고, 상기 반송 롤러가 회전하는 기구를 가지는 구성으로 할 수 있다. 또한, 기판 반전 유닛(630)의 구성은 이에 한정되지 않고, 적층체(56)의 위아래를 끼우는 반송 롤러가, 나선 형상으로 배치된 구성으로 하여도 좋고, 반전 가능한 반송 암을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
기판 반전 유닛(630)을 통과한 적층체(56)는, 도 26에 도시된 바와 같이, 피박리체(56a)가 위쪽에 위치하는 상태가 된다.
테이프 릴(602)은, 롤 시트 형상의 지지체(601)를 풀어낼 수 있다. 지지체(601)를 풀어내는 속도는 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 속도를 비교적 느리게 함으로써, 적층체의 박리 불량 또는 박리한 부재에서의 크랙의 발생을 억제할 수 있다.
권취 릴(683)은 적층체(59)를 권취할 수 있다.
테이프 릴(602) 및 권취 릴(683)을 사용하여, 지지체(601)에 인장력을 가할 수 있다.
지지체(601)를 연속적 또는 간헐적으로 풀어낸다. 지지체(601)를 연속적으로 풀어내면, 균일한 속도, 균일한 힘으로 박리를 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 박리 공정에서는 박리의 진행이 중간에 정지하지 않고 연속되는 것이 바람직하고, 등속으로 박리를 진행하는 것이 더 바람직하다. 박리의 진행을 중간에 정지하고 다시 상기 영역에서 박리를 시작하면, 박리의 진행이 연속된 경우와 달리, 상기 영역에 변형 등이 발생된다. 그러므로, 상기 영역의 미세 구조의 변화 또는 상기 영역에 있는 전자 디바이스 등의 특성 변화가 일어나고, 예를 들어 표시 장치 등에서는 그 영향이 표시에 나타나는 경우가 있다.
지지체(601)로서, 유기 수지, 금속, 합금, 또는 유리 등을 사용한 롤 시트 형상의 필름을 사용할 수 있다.
도 26에서는, 지지체(601)에 가요성 기판 등, 제작하는 장치(예를 들어 플렉시블 디바이스)를 피박리체(56a)와 같이 구성하는 부재를 사용한다. 지지체(601)는, 캐리어 테이프 등, 제작하는 장치를 구성하지 않는 부재이어도 좋다.
방향 전환 롤러(604)에 의하여, 지지체(601)의 송출 방향을 변경할 수 있다. 도 26에서는, 방향 전환 롤러(604)가 테이프 릴(602)과 가압 롤러(606) 사이에 위치하는 예를 도시하였다.
지지체(601)는, 가압 롤러(606) 및 반송 롤러(645)에 의하여, 적층체(56)(피박리체(56a))에 접합된다.
도 26의 구성에서는, 지지체(601)가 가압 롤러(606)에 도달하기 전에 적층체(56)와 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 지지체(601)와 적층체(56) 사이에 기포가 혼입하는 것을 억제할 수 있다.
가압 롤러(606)는, 도시되지 않은 구동부(모터 등)에 의하여 회전 구동된다. 가압 롤러(606)가 회전함으로써, 적층체(56)에 피박리체(56a)를 떼어 내는 힘이 가해지고, 피박리체(56a)가 박리된다. 이때, 적층체(56)에 박리의 시작점이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 피박리체(56a)는, 박리의 시작점에서 박리되기 시작한다. 그리고, 적층체(56)는 피박리체(56a)와 지지체(56b)로 분리된다.
적층체(56)로부터 피박리체(56a)를 떼어 내는 기구는 가압 롤러(606)에 한정되지 않고, 볼록면(볼록 곡면, 볼록 형상의 곡면이라고도 할 수 있음)을 가지는 구조체를 적용할 수 있다. 예를 들어, 원통 형상(원기둥 형상, 직원 기둥 형상, 타원 기둥 형상, 포물 기둥 형상 등도 포함함), 구 형상 등의 구조물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 드럼 형상의 롤러 등의 롤러를 사용할 수 있다. 구조체의 형상의 일례로서, 저면이 곡선으로 구성되는 기둥체(저면이 정원(正圓)형인 원기둥이나 저면이 타원형인 타원 기둥 등)나, 저면이 직선 및 곡선으로 구성되는 기둥체(저면이 반원형, 반타원형인 기둥체 등)를 들 수 있다. 구조체의 형상이 이들의 기둥체 중 어느 것일 때, 볼록면은 상기 기둥체의 곡면 부분에 상당한다.
구조체의 재질로서는, 금속, 합금, 유기 수지, 고무 등을 들 수 있다. 구조체는 내부에 공간 또는 공동(空洞)을 가져도 좋다. 고무로서는, 천연 고무, 우레탄 고무, 나이트릴 고무, 네오프렌 고무 등을 들 수 있다. 고무를 사용하는 경우에는, 마찰 또는 박리에 의한 대전이 생기기 어려운 재료를 사용하거나, 또는 정전기를 방지하는 대책을 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 26에 도시된 가압 롤러(606)는, 고무 또는 유기 수지를 사용한 중공의 원통(606a)과 원통(606a)의 내측에 위치하는 금속 또는 합금을 사용한 원기둥(606b)을 가진다.
가압 롤러(606)의 회전 속도는 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 가압 롤러(606)의 회전 속도를 제어함으로써, 박리의 수율을 더 높일 수 있다.
가압 롤러(606)나 복수의 반송 롤러는, 적어도 한 방향(예를 들어, 위아래, 좌우, 또는 앞뒤 등)으로 이동할 수 있어도 좋다. 가압 롤러(606)의 볼록면과 반송 롤러의 지지면 사이의 거리를 변경할 수 있으면, 다양한 두께의 적층체의 박리를 수행할 수 있기 때문에 바람직하다.
가압 롤러(606)가 지지체(601)를 되접어 꺾는 각도에 특히 한정은 없다. 도 26에서는, 가압 롤러(606)가 지지체(601)를 되접어 꺾는 각도가 둔각인 예를 도시하였다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치는 롤러(617)를 더 가진다. 롤러(617)는 볼록면을 따라, 지지체(601)를 가압 롤러(606)로부터 권취 릴(683)로 송출할 수 있다.
롤러(617)는 하나 이상의 방향으로 이동할 수 있다.
롤러(617)의 축이 이동함으로써, 롤러(617)는 지지체(601)에 인장력을 가할 수 있다. 즉, 롤러(617)는 텐션 롤러라고 할 수 있다. 구체적으로는, 지지체(601)를 가압 롤러(606)에 의하여 변경된 송출 방향으로 당길 수 있다.
롤러(617)의 축이 이동함으로써, 롤러(617)는 가압 롤러(606)가 지지체(601)를 되접어 꺾는 각도를 제어할 수 있다.
롤러(617)는 지지체(601)를 되접어 꺾어, 지지체(601)의 송출 방향을 변경할 수 있다. 예를 들어, 지지체(601)의 송출 방향을 수평 방향으로 변경하여도 좋다. 또는, 롤러(617)가 지지체(601)를 되접어 꺾어, 지지체(601)의 송출 방향을 변경한 후, 롤러(617)와 권취 릴(683) 사이에 위치하는 방향 전환 롤러(607)에 의하여, 다시 지지체(601)의 송출 방향을 변경하고, 지지체(601)의 송출 방향을 수평 방향으로 하여도 좋다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치는, 가이드 롤러(가이드 롤러(631, 632, 및 633) 등), 권취 릴(613), 액체 공급 기구(659), 건조 기구(614), 및 이오나이저(이오나이저(639 및 620))를 더 가진다.
적층체의 제작 장치는 지지체(601)를 권취 릴(683)까지 안내하는 가이드 롤러를 가져도 좋다. 가이드 롤러는 단수이어도 복수이어도 좋다. 가이드 롤러(632)와 같이, 가이드 롤러는 지지체(601)에 인장력을 가할 수 있어도 좋다.
지지체(601)의 적어도 한쪽 면에 테이프(600)(세퍼레이트 필름이라고도 함)이 접합되어 있어도 좋다. 이때, 적층체의 제작 장치는 지지체(601)의 한쪽 면에 접합된 테이프(600)를 권취할 수 있는 릴을 가지는 것이 바람직하다. 도 26에서는, 권취 릴(613)이, 테이프 릴(602)과 가압 롤러(606) 사이에 위치하는 예를 도시하였다. 또한, 적층체의 제작 장치는 가이드 롤러(634)를 가져도 좋다. 가이드 롤러(634)는 테이프(600)를 권취 릴(613)까지 안내할 수 있다.
적층체의 제작 장치는 건조 기구(614)를 가져도 좋다. 피박리체(56a)에 포함되는 기능 소자(예를 들어 트랜지스터나 박막 집적 회로)는 정전기에 약하기 때문에, 박리를 수행하기 전에 피박리체(56a)와 지지체(56b)의 계면에 액체를 공급하거나 상기 계면에 액체를 공급하면서 박리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 박리의 진행부에 액체가 존재함으로써 박리에 필요한 힘을 저하시킬 수 있다. 액체 공급 기구(659)를 사용하여, 상기 계면에 액체를 공급하면서 박리를 수행할 수 있다. 피박리체(56a)에 부착된 채 액체가 휘발되면 워터 마크가 형성되는 경우가 있기 때문에, 박리 직후에 액체를 제거하는 것이 바람직하다. 따라서, 기능 소자를 포함하는 피박리체(56a)에 대하여 블로를 수행하고, 피박리체(56a) 위에 남은 액적을 제거하는 것이 바람직하다. 이로써, 워터 마크의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 지지체(601)의 휨을 방지하기 위하여 캐리어 플레이트(609)를 가져도 좋다.
수평면에 대하여 비스듬한 방향으로 지지체(601)를 반송하면서, 지지체(601)의 기울기를 따라 아래 방향으로 기류를 흘리고, 액적을 아래로 떨어뜨리는 것이 바람직하다.
지지체(601)의 반송 방향은 수평면에 대하여 수직으로 할 수도 있지만, 수평면에 대하여 비스듬한 방향이면, 반송 중의 지지체(601)가 안정되어 진동을 억제할 수 있다.
공정 중, 정전기가 발생할 우려가 있는 위치에서는, 적층체의 제작 장치가 가지는 정전기 제거기를 사용하는 것이 바람직하다. 정전기 제거기로서는 특히 한정은 없지만, 예를 들어, 코로나 방전 방식, 연X선 방식, 자외선 방식 등의 이오나이저를 사용할 수 있다.
예를 들어, 적층체의 제작 장치에 이오나이저를 제공하고, 이오나이저로부터 에어 또는 질소 가스 등을 피박리체(56a)에 분사하여 제전 처리를 수행하고, 정전기에 의한 기능 소자로의 영향을 저감하는 것이 바람직하다. 특히, 2개의 부재를 접합시키는 공정 및 1개의 부재를 분리하는 공정에서는, 각각 이오나이저를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 이오나이저(639)를 사용하여 피박리체(56a)와 지지체(56b)의 계면 근방에 이온을 조사하여 정전기를 제거하면서, 적층체(56)를 피박리체(56a)와 지지체(56b)로 분리하는 것이 바람직하다.
적층체의 제작 장치는 기판 로드 카세트(641) 및 기판 언로드 카세트(642)를 가져도 좋다. 예를 들어, 적층체(56)를 기판 로드 카세트(641)에 공급할 수 있다. 기판 로드 카세트(641)는 적층체(56)를 반송 기구 등에 공급할 수 있다. 또한, 지지체(56b)를 기판 언로드 카세트(642)에 공급할 수 있다.
테이프 릴(672)은 롤 시트 형상의 지지체(671)를 풀어낼 수 있다. 지지체(671)에는 지지체(601)와 같은 재료를 사용할 수 있다.
테이프 릴(672) 및 권취 릴(683)을 사용하여, 지지체(671)에 인장력을 가할 수 있다.
적층체의 제작 장치는 지지체(671)를 권취 릴(683)까지 안내하는 가이드 롤러(677, 678, 및 679)를 가져도 좋다.
방향 전환 롤러(676)에 의하여, 지지체(671)의 송출 방향을 변경할 수 있다.
가압 롤러(675)는, 피박리체(56a)와 테이프 릴(672)이 풀어내는 지지체(671)를 가압하면서 접합시킬 수 있다. 이로써, 지지체(671)와 피박리체(56a) 사이에 기포가 혼입되는 것을 억제할 수 있다.
지지체(671)의 적어도 한쪽 면에 분리 테이프(670)가 접합되어 있어도 좋다. 릴(673)은 분리 테이프(670)를 권취할 수 있다. 가이드 롤러(674)는 분리 테이프(670)를 릴(673)까지 안내할 수 있다.
제작된 적층체(59)는, 권취되어도 좋고, 분단되어도 좋다. 도 26에서는, 권취 릴(683)이 적층체(59)를 권취하는 예를 도시하였다. 가이드 롤러(665 및 666)와 같이, 적층체(59)를 권취 릴(683)로 안내하는 가이드 롤러를 가져도 좋다.
도 26에 도시된 적층체의 제작 장치에서는, 가압 롤러(606)를 사용하여 적층체(56)로부터 피박리체(56a)를 박리하고, 가압 롤러(675)를 사용하여 피박리체(56a)를 지지체(671)로 전치할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 박리 방법에서는 제작 기판 위에 금속 산화물층과 수지층을 적층하고, 광을 조사함으로써 수지층의 금속 산화물층에 대한 박리성을 제어한다. 또한, 금속 산화물층 위에 수지층이 접하는 부분과 절연층이 접하는 부분을 제공함으로써, 원하는 타이밍에서 제작 기판으로부터 수지층을 박리할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 박리 방법을 사용하여 높은 수율로 표시 장치 등을 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한, 본 명세서에서, 1개의 실시형태 중에 복수의 구성예가 나타내어지는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태를 적용하여 제작할 수 있는 표시 장치에 대하여 도 28 및 도 29를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는, 가시광을 반사하는 제 1 표시 소자와 가시광을 발하는 제 2 표시 소자를 가진다.
본 실시형태의 표시 장치는, 제 1 표시 소자가 반사하는 광 및 제 2 표시 소자가 발하는 광 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 의하여 화상을 표시하는 기능을 가진다.
제 1 표시 소자에는 외광을 반사하여 표시하는 소자를 사용할 수 있다. 이러한 소자는 광원을 가지지 않기 때문에(인공 광원을 사용하지 않기 때문에), 표시 시의 소비전력을 매우 작게 할 수 있게 된다.
제 1 표시 소자에는 대표적으로, 반사형 액정 소자를 사용할 수 있다. 또는, 제 1 표시 소자로서 셔터 방식의 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 소자, 광 간섭 방식의 MEMS 소자 외에, 마이크로캡슐 방식, 전기 영동 방식, 전기 습윤 방식, 전자 분류체(電子粉流體, Electronic Liquid Powder(등록 상표)) 방식 등을 적용한 소자 등을 사용할 수 있다.
제 2 표시 소자에는 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 표시 소자가 사출하는 광은, 그 휘도나 색도가 외광에 좌우되지 않기 때문에, 색 재현성 이 높고(색역이 넓고) 콘트라스트가 높은, 선명한 표시를 수행할 수 있다.
제 2 표시 소자에는, 예를 들어 OLED(Organic Light Emitting Diode), LED(Light Emitting Diode), QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 자발광성 발광 소자를 사용할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 제 1 표시 소자만을 사용하여 화상을 표시하는 제 1 모드, 제 2 표시 소자만을 사용하여 화상을 표시하는 제 2 모드, 그리고 제 1 표시 소자 및 제 2 표시 소자를 사용하여 화상을 표시하는 제 3 모드를 가지고, 이들 모드를 자동 또는 수동으로 전환하여 사용할 수 있다.
제 1 모드에서는 제 1 표시 소자와 외광을 사용하여 화상을 표시한다. 제 1 모드는 광원이 불필요하기 때문에 매우 소비전력이 낮은 모드이다. 예를 들어, 표시 장치에 외광이 충분히 입사될 때(밝은 환경하 등)에는, 제 1 표시 소자가 반사한 광을 사용하여 표시를 수행할 수 있다. 예를 들어, 외광이 충분히 강하고, 또한 외광이 백색광 또는 그 근방의 광인 경우에 유효하다. 제 1 모드는 문자를 표시하기에 적합한 모드이다. 또한, 제 1 모드는 외광을 반사한 광을 사용하기 때문에, 눈에 편한 표시를 수행할 수 있고, 눈이 피곤해지기 어렵다는 효과를 나타낸다.
제 2 모드에서는 제 2 표시 소자에 의한 발광을 이용하여 화상을 표시한다. 그러므로, 조도나 외광의 색도와 상관없이 매우 선명한(콘트라스트가 높고, 또한 색 재현성이 높은) 표시를 수행할 수 있다. 예를 들어, 야간이나 어두운 실내 등, 조도가 매우 낮은 경우 등에 유효하다. 또한 주위가 어두운 경우에는 밝은 표시를 수행하면 사용자가 눈부시게 느끼는 경우가 있다. 이를 방지하기 위하여, 제 2 모드에서는 휘도를 억제한 표시를 수행하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 눈부심을 억제함과 동시에 소비전력도 저감할 수 있다. 제 2 모드는 선명한 화상(정지 화상 및 동영상) 등을 표시하기에 적합한 모드이다.
제 3 모드에서는 제 1 표시 소자에 의한 반사광과 제 2 표시 소자에 의한 발광의 양쪽을 이용하여 표시를 수행한다. 제 1 모드보다 선명한 표시를 하면서 제 2 모드보다 소비전력을 억제할 수 있다. 예를 들어, 실내 조명하나, 아침결이나 저녁때의 시간대 등, 조도가 비교적 낮은 경우, 외광의 색도가 백색이 아닌 경우 등에 유효하다.
이러한 구성으로 함으로써, 주위의 밝기와 상관없이 시인성이 높고 편의성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 구체적으로는 외광하에서도 실내에서도 시인성이 높고 편의성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 제 3 모드는 하이브리드 표시 방법을 사용하는 모드라고 할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치 및 입출력 장치는 하이브리드 디스플레이라고도 할 수 있다.
하이브리드 표시란, 하나의 패널에서 반사광과 자발광을 병용하여, 색조 또는 광 강도를 서로 보완하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 방법이다. 또는, 하이브리드 표시란, 동일 화소 또는 동일 부화소에서 복수의 표시 소자에서 각각의 광을 사용하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 방법이다. 다만, 하이브리드 표시를 수행하고 있는 하이브리드 디스플레이를 국소적으로 보면, 복수의 표시 소자 중 어느 하나를 사용하여 표시되는 화소 또는 부화소와, 복수의 표시 소자 중 2개 이상을 사용하여 표시되는 화소 또는 부화소를 가지는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에서 상기 구성 중 어느 하나 또는 복수의 표현을 만족하는 것을 하이브리드 표시라고 한다.
또한, 하이브리드 디스플레이는 동일 화소 또는 동일 부화소에 복수의 표시 소자를 가진다. 또한, 복수의 표시 소자로서는 예를 들어, 광을 반사하는 반사형 소자와 광을 사출하는 자발광 소자를 들 수 있다. 또한, 반사형 소자와 자발광 소자는 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 하이브리드 디스플레이는 표시부에서, 반사광 및 자발광 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 기능을 가진다.
본 실시형태의 표시 장치는 제 1 표시 소자를 가지는 제 1 화소와 제 2 표시 소자를 가지는 제 2 화소를 각각 복수로 가진다. 제 1 화소와 제 2 화소는 각각 매트릭스상으로 배치되는 것이 바람직하다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 각각 하나 이상의 부화소를 가지는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 화소에는 부화소를 하나 가지는 구성(백색(W) 등), 부화소를 3개 가지는 구성(적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 부화소를 4개 가지는 구성(적색(R), 녹색(G), 청색(B), 백색(W)의 4색 또는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황색(Y)의 4색 등)을 적용할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 제 1 화소에서 풀 컬러 표시를 수행하고, 제 2 화소에서 풀 컬러 표시를 수행하는 구성으로 할 수 있다. 또는, 본 실시형태의 표시 장치는 제 1 화소에서는 흑백 표시 또는 그레이스케일로 표시를 수행하고, 제 2 화소에서는 풀 컬러 표시를 수행하는 구성으로 할 수 있다. 제 1 화소를 사용한 흑백 표시 또는 그레이스케일로의 표시는 문서 정보 등, 컬러 표시를 필요로 하지 않는 정보를 표시하기에 적합하다.
도 28은 표시 장치(300A)의 사시 개략도이다. 표시 장치(300A)는 기판(351)과 기판(361)이 접합된 구성을 가진다. 도 28에서는 기판(361)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(300A)는 표시부(362), 회로(364), 배선(365) 등을 가진다. 도 28에서는 표시 장치(300A)에 IC(집적 회로)(373) 및 FPC(372)가 실장되어 있는 예를 도시하였다. 그러므로, 도 28에 도시된 구성은 표시 장치(300A), IC, 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(364)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(365)은 표시부(362) 및 회로(364)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(372)를 통하여 외부로부터 또는 IC(373)로부터 배선(365)에 입력된다.
도 28에서는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여, 기판(351)에 IC(373)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(373)에는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한, 표시 장치(300A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한, IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 28에는 표시부(362)의 일부의 확대도를 도시하였다. 표시부(362)에는 복수의 표시 소자가 가지는 전극(311b)이 매트릭스상으로 배치되어 있다. 전극(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 가지고 액정 소자(180)의 반사 전극으로서 기능한다.
또한, 도 28에 도시된 바와 같이 전극(311b)은 개구(451)를 가진다. 또한 표시부(362)는 전극(311b)보다 기판(351) 측에 발광 소자(170)를 가진다. 발광 소자(170)로부터의 광은 전극(311b)의 개구(451)를 통하여 기판(361) 측으로 사출된다. 발광 소자(170)의 발광 영역의 면적과 개구(451)의 면적은 같아도 좋다. 발광 소자(170)의 발광 영역의 면적과 개구(451)의 면적 중 한쪽이 다른 쪽보다 크면, 위치의 어긋남에 대한 마진이 커지므로 바람직하다. 특히, 개구(451)의 면적은 발광 소자(170)의 발광 영역의 면적에 비하여 큰 것이 바람직하다. 개구(451)가 작으면, 발광 소자(170)로부터의 광의 일부가 전극(311b)에 의하여 차폐되어, 외부로 추출되지 못하는 경우가 있다. 개구(451)를 충분히 크게 함으로써 발광 소자(170)의 발광이 낭비되는 것을 억제할 수 있다.
도 29에, 도 28에 도시된 표시 장치(300A)의 FPC(372)를 포함하는 영역의 일부, 회로(364)를 포함하는 영역의 일부, 및 표시부(362)를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 도시하였다.
도 29에 도시된 표시 장치(300A)는 기판(351)과 기판(361) 사이에, 트랜지스터(201), 트랜지스터(203), 트랜지스터(205), 트랜지스터(206), 액정 소자(180), 발광 소자(170), 절연층(220), 착색층(131), 착색층(134) 등을 가진다. 기판(361)과 절연층(220)은 접착층(141)을 개재하여 접착되어 있다. 기판(351)과 절연층(220)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다.
기판(361)에는 착색층(131), 차광층(132), 절연층(121), 및 액정 소자(180)의 공통 전극으로서 기능하는 전극(113), 배향막(133b), 절연층(117) 등이 제공되어 있다. 기판(361)의 외측의 면에는 편광판(135)을 가진다. 절연층(121)은 평탄화층으로서의 기능을 가져도 좋다. 절연층(121)에 의하여, 전극(113)의 표면을 대략 평탄하게 할 수 있기 때문에 액정층(112)의 배향 상태를 균일하게 할 수 있다. 절연층(117)은 액정 소자(180)의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서로서 기능한다. 절연층(117)이 가시광을 투과시키는 경우에는 절연층(117)을 액정 소자(180)의 표시 영역과 중첩시켜 배치하여도 좋다.
액정 소자(180)는 반사형 액정 소자이다. 액정 소자(180)는 화소 전극으로서 기능하는 전극(311a), 액정층(112), 전극(113)이 적층된 적층 구조를 가진다. 전극(311a)의 기판(351) 측에 접촉하여, 가시광을 반사하는 전극(311b)이 제공되어 있다. 전극(311b)은 개구(451)를 가진다. 전극(311a) 및 전극(113)은 가시광을 투과시킨다. 액정층(112)과 전극(311a) 사이에 배향막(133a)이 제공되어 있다. 액정층(112)과 전극(113) 사이에 배향막(133b)이 제공되어 있다.
액정 소자(180)에서 전극(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 가지고, 전극(113)은 가시광을 투과시키는 기능을 가진다. 기판(361) 측으로부터 입사한 광은, 편광판(135)에 의하여 편광되어 전극(113), 액정층(112)을 투과하고, 전극(311b)에서 반사된다. 그리고 액정층(112) 및 전극(113)을 다시 투과하여 편광판(135)에 도달한다. 이때, 전극(311b)과 전극(113) 사이에 공급되는 전압에 의하여 액정의 배향을 제어함으로써, 광의 광학 변조를 제어할 수 있다. 즉, 편광판(135)을 통하여 사출되는 광의 강도를 제어할 수 있다. 또한 광은, 착색층(131)에 의하여 특정의 파장 영역 이외의 광이 흡수됨으로써, 추출되는 광은 예를 들어 적색을 나타내는 광이 된다.
도 29에 도시된 바와 같이, 개구(451)에는 가시광을 투과시키는 전극(311a)이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 개구(451)와 중첩되는 영역에서도 그 이외의 영역과 마찬가지로 액정층(112)이 배향하기 때문에, 이들 영역의 경계부에서 액정의 배향 불량이 생기는 것으로 인한 의도치 않은 광이 누설되는 것을 억제할 수 있다.
접속부(207)에서 전극(311b)은, 도전층(221b)을 통하여 트랜지스터(206)가 가지는 도전층(222a)에 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 액정 소자(180)의 구동을 제어하는 기능을 가진다.
접착층(141)이 제공되는 일부의 영역에는 접속부(252)가 제공되어 있다. 접속부(252)에서 전극(311a)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 전극(113)의 일부가 접속체(243)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 기판(361) 측에 형성된 전극(113)에, 기판(351) 측에 접속된 FPC(372)로부터 입력되는 신호 또는 전위를, 접속부(252)를 통하여 공급할 수 있다.
접속체(243)로서는 예를 들어 도전성 입자를 사용할 수 있다. 도전성 입자로서는, 유기 수지 또는 실리카 등의 입자의 표면을 금속 재료로 피복한 것을 사용할 수 있다. 금속 재료로서 니켈이나 금을 사용하면 접촉 저항을 저감할 수 있으므로 바람직하다. 또한 니켈을 금으로 더 피복하는 등, 2종류 이상의 금속 재료를 층상으로 피복시킨 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 접속체(243)로서 탄성 변형 또는 소성(塑性) 변형하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 도전성 입자인 접속체(243)는 도 29에 도시된 바와 같이 위아래 방향으로 찌부러진 형상이 되는 경우가 있다. 이로써, 접속체(243)와 이에 전기적으로 접속되는 도전층의 접촉 면적이 증대되어 접촉 저항을 저감할 수 있을 뿐더러 접속 불량 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다.
접속체(243)는 접착층(141)으로 덮이도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 경화 전의 접착층(141)에 접속체(243)를 분산시켜 두면 좋다.
발광 소자(170)는 보텀 이미션형 발광 소자이다. 발광 소자(170)는 절연층(220) 측으로부터 화소 전극으로서 기능하는 전극(191), EL층(192), 및 공통 전극으로서 기능하는 전극(193)의 순서로 적층된 적층 구조를 가진다. 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는 발광 소자(170)의 구동을 제어하는 기능을 가진다. 절연층(216)이 전극(191)의 단부를 덮는다. 전극(193)은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 전극(191)은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다. 전극(193)을 덮어 절연층(194)이 제공되어 있다. 발광 소자(170)가 발하는 광은 착색층(134), 절연층(220), 개구(451), 전극(311a) 등을 통하여 기판(361) 측으로 사출된다.
액정 소자(180) 및 발광 소자(170)는, 화소에 따라 착색층의 색을 변경함으로써 다양한 색을 나타낼 수 있다. 표시 장치(300A)는 액정 소자(180)를 사용하여 컬러 표시를 수행할 수 있다. 표시 장치(300A)는 발광 소자(170)를 사용하여 컬러 표시를 수행할 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(203), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)는 모두 절연층(220)의 기판(351) 측의 면 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 공정을 사용하여 제작할 수 있다.
액정 소자(180)에 전기적으로 접속되는 회로는, 발광 소자(170)에 전기적으로 접속되는 회로와 동일면 위에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 다른 면 위에 형성하는 경우에 비하여 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 2개의 트랜지스터를 동일한 공정에서 제작할 수 있기 때문에 2개의 트랜지스터를 다른 면 위에 형성하는 경우에 비하여 제작 공정을 간략화할 수 있다.
액정 소자(180)의 화소 전극은 트랜지스터가 가지는 게이트 절연층을 개재하여 발광 소자(170)의 화소 전극과는 반대에 위치한다.
여기서, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지고 오프 전류가 매우 낮은 트랜지스터(206)를 적용한 경우나, 트랜지스터(206)에 전기적으로 접속되는 기억 소자를 적용한 경우 등에는, 액정 소자(180)를 사용하여 정지 화상을 표시할 때 화소에 대한 기록 동작을 정지하여도, 계조를 유지시킬 수 있게 된다. 즉, 프레임 레이트를 매우 작게 하여도 표시를 유지할 수 있다. 본 발명의 일 형태에서는 프레임 레이트를 매우 작게 할 수 있어, 소비전력이 낮은 구동을 수행할 수 있다.
트랜지스터(203)는 화소의 선택, 비선택 상태를 제어하는 트랜지스터(스위칭 트랜지스터 또는 선택 트랜지스터라고도 함)이다. 트랜지스터(205)는 발광 소자(170)에 흐르는 전류를 제어하는 트랜지스터(구동 트랜지스터라고도 함)이다.
절연층(220)의 기판(351) 측에는 절연층(211), 절연층(212), 절연층(213), 절연층(214) 등의 절연층이 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(212)은 트랜지스터(206) 등을 덮어 제공된다. 절연층(213)은 트랜지스터(205) 등을 덮어 제공되어 있다. 절연층(214)은 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한, 트랜지스터를 덮는 절연층의 수는 한정되지 않고 단층이어도 2층 이상이어도 좋다.
각 트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에, 물이나 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어막으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 대하여 외부로부터 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되어, 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
트랜지스터(201), 트랜지스터(203), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)는 게이트로서 기능하는 도전층(221a), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 그리고 반도체층(231)을 가진다. 여기서는, 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에, 같은 해치 패턴을 적용하였다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 트랜지스터(203) 및 트랜지스터(206)의 구성에 더하여 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트에 의하여 협지하는 구성이 적용되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다. 2개의 게이트를 접속하고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 이와 같은 트랜지스터는 다른 트랜지스터와 비교하여 전계 효과 이동도를 높일 수 있고 온 전류를 증대시킬 수 있다. 그 결과, 고속 구동이 가능한 회로를 제작할 수 있다. 또한 회로부의 점유 면적을 축소할 수 있다. 온 전류가 큰 트랜지스터를 적용함으로써 표시 장치를 대형화, 또는 고정세화하였을 때 배선 수가 증대하더라도 각 배선에서의 신호 지연을 저감할 수 있고 표시 불균일을 억제할 수 있다.
또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조에 한정은 없다. 회로(364)가 가지는 트랜지스터와 표시부(362)가 가지는 트랜지스터는, 같은 구조이어도 좋고 상이한 구조이어도 좋다. 회로(364)가 가지는 복수의 트랜지스터는, 모두 같은 구조이어도 좋고 2종류 이상의 구조가 조합하여 사용되어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(362)가 가지는 복수의 트랜지스터는, 모두 같은 구조이어도 좋고 2종류 이상의 구조가 조합되어 사용되어도 좋다.
도전층(223)에는 산화물을 포함하는 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 도전층(223)을 구성하는 도전막의 성막 시에 산소를 포함하는 분위기하에서 성막함으로써, 절연층(212)에 산소를 공급할 수 있다. 성막 가스 중의 산소 가스의 비율을 90% 이상 100% 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 절연층(212)에 공급된 산소는 이후의 열처리에 의하여 반도체층(231)에 공급되고, 반도체층(231) 중의 산소 결손의 저감을 도모할 수 있다.
특히, 도전층(223)에는 저저항화된 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 절연층(213)에 수소를 방출하는 절연막, 예를 들어 질화 실리콘막 등을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(213)의 성막 중 또는 그 후의 열처리에 의하여 도전층(223) 내에 수소가 공급됨으로써, 도전층(223)의 전기 저항을 효과적으로 저감할 수 있다.
절연층(213)에 접촉하여 착색층(134)이 제공되어 있다. 착색층(134)은 절연층(214)으로 덮여 있다.
기판(351)과 기판(361)이 중첩되지 않는 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는, 배선(365)이 접속층(242)을 통하여 FPC(372)에 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)는 접속부(207)와 같은 구성을 가진다. 접속부(204)의 상면에서는, 전극(311a)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층이 노출되어 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(372)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(361)의 외측의 면에 배치하는 편광판(135)으로서 직선 편광판을 사용하여도 좋지만, 원편광판을 사용할 수도 있다. 원편광판으로서는, 예를 들어 직선 편광판과 1/4 파장 위상차판을 적층한 것을 사용할 수 있다. 이에 의하여, 외광 반사를 억제할 수 있다. 또한, 편광판의 종류에 따라서 액정 소자(180)에 사용하는 액정 소자의 셀 갭, 배향, 구동 전압 등을 조정함으로써, 원하는 콘트라스트가 실현되도록 한다.
또한, 기판(361)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는, 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한, 기판(361)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성 막, 사용에 따른 흠의 발생을 억제하는 하드 코트막 등을 배치하여도 좋다.
기판(351) 및 기판(361)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 유기 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(351) 및 기판(361)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
액정 소자(180)로서는, 예를 들어 수직 배향(VA: Vertical Alignment) 모드가 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다. 수직 배향 모드로서는, MVA(Multi-Domain Vertical Alignment) 모드, PVA(Patterned Vertical Alignment) 모드, ASV(Advanced Super View) 모드 등을 사용할 수 있다.
액정 소자(180)에는 다양한 모드가 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다. 예를 들어 VA 모드 외에, TN(Twisted Nematic) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드, ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell) 모드, OCB(Optically Compensated Birefringence) 모드, FLC(Ferroelectric Liquid Crystal) 모드, AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal) 모드, STN(Super Twisted Nematic) 모드, TBA(Transverse Bend Alignment) 모드, ECB(Electrically Controlled Birefringence) 모드, 게스트 호스트 모드 등이 적용된 액정 소자를 사용할 수 있다.
액정 소자는 액정의 광학적 변조 작용에 의하여 광의 투과 또는 비투과를 제어하는 소자이다. 액정의 광학적 변조 작용은 액정에 가해지는 전계(수평 방향의 전계, 수직 방향의 전계, 또는 비스듬한 방향의 전계를 포함함)에 의하여 제어된다. 액정 소자에 사용하는 액정으로서는 서모트로픽 액정, 저분자 액정, 고분자 액정, 고분자 분산형 액정(PDLC: Polymer Dispersed Liquid Crystal), 고분자 네트워크형 액정(PNLC: Polymer Network Liquid Crystal), 강유전성 액정, 반강유전성 액정 등을 사용할 수 있다. 이들 액정 재료는 조건에 따라서 콜레스테릭상, 스멕틱상, 큐빅상, 키랄 네마틱상, 등방상 등을 나타낸다.
액정 재료로서는 포지티브형 액정 또는 네거티브형 액정 중 어느 쪽을 사용하여도 좋고, 적용하는 모드나 설계에 따라서 최적의 액정 재료를 사용할 수 있다.
액정의 배향을 제어하기 위한 배향막을 제공할 수 있다. 또한, 수평 전계 방식을 채용하는 경우, 배향막을 사용하지 않는 블루상을 나타내는 액정을 사용하여도 좋다. 블루상은 액정상의 하나로, 콜레스테릭 액정을 승온시켜 갈 때 콜레스테릭상으로부터 등방상으로 전이하기 직전에 발현하는 상이다. 블루상은 좁은 온도 범위에서만 발현하기 때문에 온도 범위를 개선하기 위하여 수 중량% 이상의 키랄제를 혼합시킨 액정 조성물을 액정에 사용한다. 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 응답 속도가 짧고 광학적 등방성을 가진다. 또한, 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 배향 처리가 불필요하며 시야각 의존성이 작다. 또한 배향막을 제공하지 않아도 되기 때문에 러빙 처리도 불필요하게 되므로, 러빙 처리에 의하여 일어나는 정전 파괴를 방지할 수 있고, 제작 공정 중에서의 액정 표시 장치의 불량이나 파손을 경감할 수 있다.
반사형 액정 소자를 사용하는 경우에는 표시면 측에 편광판(135)을 제공한다. 또한 이와 별도로 표시면 측에 광 확산판을 배치하면, 시인성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.
편광판(135)보다 외측에 프런트 라이트를 제공하여도 좋다. 프런트 라이트로서는, 에지 라이트형 프런트 라이트를 사용하는 것이 바람직하다. LED를 구비한 프런트 라이트를 사용하면, 소비전력을 저감할 수 있으므로 바람직하다.
발광 소자, 트랜지스터, 절연층, 도전층, 접착층, 접속층 등에 사용할 수 있는 재료에 대해서는 각각 실시형태 1의 설명을 참조할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 2종류의 표시 소자를 가지고, 복수의 표시 모드를 전환하여 사용할 수 있기 때문에, 주위의 밝기와 상관없이, 시인성이 높고 편의성이 높다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 개시된 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다. 이하에서는 특히, 금속 산화물과 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS의 자세한 사항에 대하여 설명한다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지며, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 홀)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 각각 상보적으로 작용시킴으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 부여할 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 각각의 기능을 분리시킴으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성의 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 가진다. 또한, 재료 중에서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재하는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역은 주변이 흐릿해져 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 가지는 성분에 의하여 구성된다. 예를 들어, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드갭을 가지는 성분과, 도전성 영역에 기인하는 내로갭을 가지는 성분에 의하여 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때, 내로갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한, 내로갭을 가지는 성분이 와이드갭을 가지는 성분과 상보적으로 작용하여, 내로갭을 가지는 성분에 연동하여 와이드갭을 가지는 성분에도 캐리어가 흐른다. 그러므로, 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류, 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
CAC-OS는 예를 들어, 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재한 재료의 하나의 구성이다. 또한, 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 그 이상의 금속 원소가 편재하고, 상기 금속 원소를 가지는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼재한 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한, 금속 산화물은 적어도 인듐을 포함하는 것이 바람직하다. 특히, 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS(CAC-OS 중에서도 In-Ga-Zn 산화물을 특히 CAC-IGZO라고 불러도 좋음)란, 인듐 산화물(이하, InOX1(X1은 0보다 큰 실수(實數))로 함) 또는 인듐 아연 산화물(이하, InX2ZnY2OZ2(X2, Y2, 및 Z2는 0보다 큰 실수)로 함)과, 갈륨 산화물(이하, GaOX3(X3은 0보다 큰 실수)으로 함) 또는 갈륨 아연 산화물(이하, GaX4ZnY4OZ4(X4, Y4, 및 Z4는 0보다 큰 실수)로 함) 등으로 재료가 분리됨으로써 모자이크 패턴이 되고, 모자이크 패턴의 InOX1 또는 InX2ZnY2OZ2가 막 내에 균일하게 분포된 구성(이하, 클라우드상(cloud-like)이라고도 함)이다.
즉, CAC-OS는 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 혼합되어 있는 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다. 또한, 본 명세서에서, 예를 들어, 제 1 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비가, 제 2 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비보다 큰 것을, 제 1 영역이 제 2 영역과 비교하여 In의 농도가 높다는 것으로 한다.
또한, IGZO는 통칭이며, In, Ga, Zn, 및 O로 이루어지는 하나의 화합물을 말하는 경우가 있다. 대표적인 예로서, InGaO3(ZnO)m1(m1은 자연수), 또는 In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1, m0은 임의의 수)으로 나타내어지는 결정성 화합물을 들 수 있다.
상기 결정성 화합물은, 단결정 구조, 다결정 구조, 또는 CAAC(c-axis aligned crystal) 구조를 가진다. 또한, CAAC 구조란, 복수의 IGZO의 나노 결정이 c축 배향을 가지고, 또한 a-b면에서는 배향하지 않고 연결된 결정 구조이다.
한편, CAC-OS는 금속 산화물의 재료 구성에 관한 것이다. CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이, 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다. 따라서, CAC-OS에서 결정 구조는 부차적인 요소이다.
또한, CAC-OS는 조성이 상이한 2종류 이상의 막의 적층 구조를 포함하지 않는 것으로 한다. 예를 들어, In을 주성분으로 하는 막과, Ga를 주성분으로 하는 막의 2층으로 이루어지는 구조를 포함하지 않는다.
또한, GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역에서는 명확한 경계가 관찰되지 않는 경우가 있다.
또한, 갈륨 대신에, 알루미늄, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되는 경우, CAC-OS는 일부에 상기 금속 원소를 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이, 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 의도적으로 가열하지 않는 조건으로, 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한, CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한, 성막 시의 성막 가스의 총 유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
CAC-OS는 X선 회절(XRD: X-ray diffraction) 측정법의 하나인 Out-of-plane법에 의한 θ/2θ스캔을 사용하여 측정하였을 때, 명확한 피크가 관찰되지 않는다는 특징을 가진다. 즉, X선 회절로부터 측정 영역의 a-b면 방향 및 c축 방향의 배향은 보이지 않음을 알 수 있다.
또한, CAC-OS는 프로브 직경이 1nm인 전자선(나노빔 전자선이라고도 함)을 조사함으로써 얻어지는 전자선 회절 패턴에서, 링 형상으로 휘도가 높은 영역과 상기 링 영역에 복수의 휘점이 관측된다. 따라서, 전자선 회절 패턴으로부터, CAC-OS의 결정 구조가 평면 방향 및 단면 방향에서 배향성을 가지지 않는 nc(nano-crystal) 구조를 가짐을 알 수 있다.
또한 예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 편재하고 혼합되어 있는 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
CAC-OS는 금속 원소가 균일하게 분포된 IGZO 화합물과는 상이한 구조이고, IGZO 화합물과 상이한 성질을 가진다. 즉, CAC-OS는 GaOX3 등이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역으로 서로 상분리(相分離)되어, 각 원소를 주성분으로 하는 영역이 모자이크 패턴인 구조를 가진다.
여기서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역은 GaOX3 등이 주성분인 영역과 비교하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역에 캐리어가 흐름으로써, 산화물 반도체로서의 도전성이 발현된다. 따라서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 산화물 반도체 내에 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, GaOX3 등이 주성분인 영역은 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역과 비교하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, GaOX3 등이 주성분인 영역이 산화물 반도체 내에 분포됨으로써, 누설 전류가 억제되어, 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
따라서, CAC-OS를 반도체 소자에 사용한 경우, GaOX3 등에 기인하는 절연성과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1에 기인하는 도전성이 상보적으로 작용함으로써, 높은 온 전류(Ion) 및 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
또한, CAC-OS를 사용한 반도체 소자는 신뢰성이 높다. 따라서, CAC-OS는 디스플레이를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여 설명한다.
도 30의 (A)에 도시된 표시 모듈(8000)은 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 및 배터리(8011)를 가진다.
예를 들어, 본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를, 표시 패널(8006)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 표시 모듈을 제작할 수 있다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는 표시 패널(8006)의 크기에 맞추어 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
또한, 표시 패널(8006)에 중첩시켜 터치 패널을 제공하여도 좋다. 터치 패널로서는 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 패널을 표시 패널(8006)에 중첩시켜 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널을 제공하지 않고 표시 패널(8006)에 터치 패널 기능을 가지게 할 수도 있다.
프레임(8009)은 표시 패널(8006)의 보호 기능 외에, 프린트 기판(8010)의 동작에 의하여 발생하는 전자기파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 가진다. 또한 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 가져도 좋다.
프린트 기판(8010)은 전원 회로, 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 가진다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원으로서는 외부의 상용 전원이어도 좋고, 별도로 제공된 배터리(8011)에 의한 전원이어도 좋다. 배터리(8011)는 상용 전원을 사용하는 경우 생략할 수 있다.
또한, 표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가적으로 제공하여도 좋다.
도 30의 (B)는 광학식의 터치 센서를 구비한 표시 모듈(8000)의 단면 개략도이다.
표시 모듈(8000)은 프린트 기판(8010)에 제공된 발광부(8015) 및 수광부(8016)를 가진다. 또한, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)에 의하여 둘러싸인 영역에 한 쌍의 도광부(도광부(8017a), 도광부(8017b))를 가진다.
상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)에는, 예를 들어 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)는 각각 얇게 할 수 있다. 예를 들어 각 커버의 두께를 0.5mm 이상 5mm 이하로 할 수 있다. 그러므로, 표시 모듈(8000)을 매우 경량으로 할 수 있다. 적은 재료로 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)를 제작할 수 있기 때문에 제작 비용을 저감할 수 있다.
표시 패널(8006)은 프레임(8009)을 사이에 개재하여 프린트 기판(8010)이나 배터리(8011)와 중첩하여 제공되어 있다. 표시 패널(8006)과 프레임(8009)은 도광부(8017a), 도광부(8017b)에 고정되어 있다.
발광부(8015)로부터 방출된 광(8018)은 도광부(8017a)에 의하여 표시 패널(8006)의 상부를 경유하여 도광부(8017b)를 통하여 수광부(8016)에 도달한다. 예를 들어 손가락이나 스타일러스 등의 피검지체에 의하여 광(8018)이 차폐됨으로써 터치 조작을 검출할 수 있다.
발광부(8015)는 예를 들어 표시 패널(8006)의 인접한 2변을 따라 복수로 제공된다. 수광부(8016)는 발광부(8015)와 대향하는 위치에 복수로 제공된다. 이에 의하여, 터치 조작이 수행된 위치의 정보를 취득할 수 있다.
발광부(8015)는 예를 들어 LED 소자 등의 광원을 사용할 수 있다. 특히, 발광부(8015)로서, 사용자에게 시인되지 않고 또한 사용자에게 무해한 적외선을 발하는 광원을 사용하는 것이 바람직하다.
수광부(8016)는 발광부(8015)가 방출하는 광을 수광하여, 전기 신호로 변환하는 광전 소자를 사용할 수 있다. 바람직하게는 적외선을 수광할 수 있는 포토다이오드를 사용할 수 있다.
도광부(8017a), 도광부(8017b)로서는, 적어도 광(8018)을 투과시키는 부재를 사용할 수 있다. 도광부(8017a) 및 도광부(8017b)를 사용함으로써, 발광부(8015)와 수광부(8016)를 표시 패널(8006) 아래쪽에 배치할 수 있고, 외광이 수광부(8016)에 도달하여 터치 센서가 오동작하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 가시광을 흡수하고 적외선을 투과시키는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 터치 센서의 오동작을 더 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 곡면을 가지고 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여 가요성을 가지고 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어, 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 외광의 강도와 상관없이 높은 시인성을 실현할 수 있다. 그러므로 휴대형 전자 기기, 장착형 전자 기기(웨어러블 기기), 및 전자 서적 단말 등에 적합하게 사용할 수 있다.
도 31의 (A) 및 (B)에 도시된 휴대 정보 단말(800)은 하우징(801), 하우징(802), 표시부(803), 및 힌지부(805) 등을 가진다.
하우징(801)과 하우징(802)은 힌지부(805)로 연결되어 있다. 휴대 정보 단말(800)은 접은 상태(도 31의 (A))로부터 도 31의 (B)에 도시된 바와 같이 펼칠 수 있다. 이에 의하여, 휴대할 때에는 가반성이 우수하고 사용할 때에는 큰 표시 영역에 의하여 시인성이 우수하다.
휴대 정보 단말(800)에는 힌지부(805)에 의하여 연결된 하우징(801)과 하우징(802)에 걸쳐 플렉시블한 표시부(803)가 제공되어 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를 표시부(803)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 휴대 정보 단말을 제작할 수 있다.
표시부(803)는 문서 정보, 정지 화상, 및 동영상 등 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 표시부에 문서 정보를 표시시키는 경우, 휴대 정보 단말(800)을 전자 서적 단말로서 사용할 수 있다.
휴대 정보 단말(800)을 펼치면, 표시부(803)가 크게 만곡한 형태로 유지된다. 예를 들어, 곡률 반경 1mm 이상 50mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 30mm 이하로 만곡한 부분을 포함하여, 표시부(803)가 유지된다. 표시부(803)의 일부는 하우징(801)에서 하우징(802)에 걸쳐 연속적으로 화소가 배치되어 있어, 곡면상의 표시를 수행할 수 있다.
표시부(803)는 터치 패널로서 기능하며, 손가락이나 스타일러스 등에 의하여 조작할 수 있다.
표시부(803)는 하나의 플렉시블 디스플레이로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 하우징(801)과 하우징(802) 사이에서 끊김 없는 연속한 표시를 수행할 수 있다. 또한, 하우징(801)과 하우징(802) 각각에 디스플레이가 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
힌지부(805)는 휴대 정보 단말(800)을 펼쳤을 때 하우징(801)과 하우징(802) 사이의 각도가 소정의 각도보다 큰 각도가 되지 않도록 하는 잠금 기구를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 잠금이 걸리는(그 이상으로 펼쳐지지 않는) 각도는 90° 이상 180° 미만인 것이 바람직하고, 대표적으로는 90°, 120°, 135°, 150°, 또는 175° 등으로 할 수 있다. 이에 의하여, 휴대 정보 단말(800)의 편의성, 안전성, 및 신뢰성을 높일 수 있다.
힌지부(805)가 잠금 기구를 가지면, 표시부(803)에 무리한 힘이 가해지는 일이 없으므로 표시부(803)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 신뢰성이 높은 휴대 정보 단말을 실현할 수 있다.
하우징(801) 및 하우징(802)은 전원 버튼, 조작 버튼, 외부 접속 포트, 스피커, 마이크로폰 등을 가져도 좋다.
하우징(801) 및 하우징(802) 중 어느 한쪽에는 무선 통신 모듈이 제공되어, 인터넷이나 LAN(Local Area Network), Wi-Fi(등록 상표) 등의 컴퓨터 네트워크를 통하여 데이터를 송수신할 수 있다.
도 31의 (C)에 도시된 휴대 정보 단말(810)은 하우징(811), 표시부(812), 조작 버튼(813), 외부 접속 포트(814), 스피커(815), 마이크로폰(816), 카메라(817) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를, 표시부(812)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 휴대 정보 단말을 제작할 수 있다.
휴대 정보 단말(810)은 표시부(812)에 터치 센서를 구비한다. 전화를 걸거나 또는 문자를 입력하는 등의 모든 조작은 손가락이나 스타일러스 등으로 표시부(812)에 접촉함으로써 수행할 수 있다.
또한, 조작 버튼(813)의 조작에 의하여 전원의 ON, OFF 동작이나 표시부(812)에 표시되는 화상의 종류의 전환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 메일 작성 화면에서 메인 메뉴 화면으로 전환할 수 있다.
또한, 휴대 정보 단말(810)의 내부에 자이로 센서 또는 가속도 센서 등의 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 정보 단말(810)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(812)의 화면 표시의 방향을 자동적으로 전환할 수 있다. 또한, 화면 표시의 방향 전환은, 표시부(812)를 터치하는 것, 조작 버튼(813)의 조작, 또는 마이크로폰(816)을 사용한 음성 입력 등에 의하여 수행할 수도 있다.
휴대 정보 단말(810)은 예를 들어, 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등 중에서 선택된 하나 또는 복수의 기능을 가진다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 휴대 정보 단말(810)은 예를 들어, 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 동영상 재생, 인터넷 통신, 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다.
도 31의 (D)에 도시된 카메라(820)는 하우징(821), 표시부(822), 조작 버튼(823), 셔터 버튼(824) 등을 가진다. 또한 카메라(820)에는 탈착 가능한 렌즈(826)가 장착되어 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를, 표시부(822)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 카메라를 제작할 수 있다.
여기서는 카메라(820)를, 렌즈(826)를 하우징(821)으로부터 떼어 내서 교체할 수 있는 구성으로 하였지만, 렌즈(826)와 하우징(821)이 일체가 되어 있어도 좋다.
카메라(820)는 셔터 버튼(824)을 누름으로써 정지 화상 또는 동영상을 촬상할 수 있다. 또한, 표시부(822)는 터치 패널로서의 기능을 가지고, 표시부(822)를 터치함으로써 촬상할 수도 있다.
또한, 카메라(820)는 스트로보 장치나 뷰파인더 등을 별도로 장착할 수 있다. 또는, 이들이 하우징(821)에 탑재되어 있어도 좋다.
도 32의 (A) 내지 (E)는 전자 기기를 도시한 것이다. 이들 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를, 표시부(9001)에 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 전자 기기를 제작할 수 있다.
도 32의 (A) 내지 (E)에 도시된 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터의 송신 또는 수신을 수행하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한, 도 32의 (A) 내지 (E)에 도시된 전자 기기가 가지는 기능은 이들에 한정되지 않고, 그 외의 기능을 가져도 좋다.
도 32의 (A)는 손목시계형 휴대 정보 단말(9200)을, 도 32의 (B)는 손목시계형 휴대 정보 단말(9201)을 각각 도시한 사시도이다.
도 32의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(9200)은 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 또한, 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡하여 제공되고, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 통신 규격된 근거리 무선 통신을 실행할 수 있다. 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와의 상호 통신에 의하여 헨즈프리 통화도 가능하다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 가지고, 커넥터를 통하여 다른 정보 단말과 직접 데이터를 주고받을 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 수행할 수도 있다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 32의 (B)에 도시된 휴대 정보 단말(9201)은 도 32의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말과 달리, 표시부(9001)의 표시면이 만곡되어 있지 않다. 또한, 휴대 정보 단말(9201)의 표시부의 외형이 비직사각형(도 32의 (B)에서는 원 형상)이다.
도 32의 (C) 내지 (E)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9202)을 도시한 사시도이다. 또한, 도 32의 (C)는 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태의 사시도이고, 도 32의 (D)는 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중 상태의 사시도이고, 도 32의 (E)는 휴대 정보 단말(9202)을 접은 상태의 사시도이다.
휴대 정보 단말(9202)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말(9202)이 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 힌지(9055)를 이용하여 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말(9202)은 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 제작 기판으로부터 수지층을 박리한 결과에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6을 사용하여 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다.
우선, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하였다(도 5의 (A1)).
제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다. 금속 산화물층(20)으로서 산화 타이타늄막을 형성하였다. 구체적으로는, 우선 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 성막하였다. 그 후, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서 450℃에서 1시간의 베이킹을 수행함으로써, 산화 타이타늄막을 형성하였다.
다음으로, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 5의 (B)). 제 1 층(24)은, 비감광성의 가용성 폴리이미드 수지를 포함하는 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm이었다.
다음으로, 제 1 층(24)에 가열 처리를 수행함으로써, 수지층(23)을 형성하였다(도 5의 (C)). 가열 처리로서는, N2 분위기하, 350℃에서 1시간의 베이킹을 수행하였다.
그리고, 수지층(23)에 UV 박리 테이프를 접합시켰다(도 5의 (D)의 접착층(75b) 및 기판(75a)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여, 제작 기판(14) 측으로부터 레이저광을 조사하였다(도 6의 (A)). 레이저광은 상면에서 보아 시료의 전체 면에 조사하였다. 또한, 조사 시에는 시료의 외주부에 차광용 마스크(도시하지 않았음)를 제공하였다.
레이저광의 레이저 발진기로서, 파장 308nm의 XeCl 엑시머 레이저를 사용하였다. 빔 단축 집광 폭은 625μm, 에너지 밀도는 약 440mJ/cm2로 하였다. 또한, 시료를 레이저광의 조사 조건이 상이한 4개의 영역으로 나누었다. 4개의 영역의 조사 횟수는, 각각 10번, 20번, 30번, 40번으로 하였다. 반복 주파수는 60Hz로 하였다. 스캔 속도는 조사 횟수에 따라 상이하다. 조사 10번의 영역은 3.75mm/초, 조사 20번의 영역은 1.90mm/초, 조사 30번의 영역은 1.25mm/초, 조사 40번의 영역은 0.93mm/초로 하였다.
제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층 구조에서의 파장 308nm의 광 흡수율은 약 75%이고, 투과율은 약 13%이었다. 이에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면, 금속 산화물층(20) 내, 및 수지층(23) 내의 어느 것에도 레이저광이 조사된 것으로 생각된다.
레이저광의 조사 후, 시료의 기판(75a) 측으로부터 상기 외주부보다 내측에 커터로 칼금을 냄으로써, 시료로부터 제작 기판(14)을 박리하였다(도 6의 (B1)).
도 33에 도시된 바와 같이, 조사 횟수가 10번부터 40번까지의 어느 영역에서도 제작 기판(14)으로부터 기판(75a)을 박리할 수 있었다.
도 34에, 조사 횟수가 10번인 조건의 시료의 단면 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 관찰을 수행한 결과를 나타내었다.
도 34의 (A)에 박리 전의 시료의 단면 STEM 사진을 나타내었다. 금속 산화물층(20)의 두께는 약 14nm이었다. 도 34의 (B)에 박리된 기판(75a) 측의 단면 STEM 사진을 나타내었다. 수지층(23)과 관찰용으로 형성된 코트층 사이에 금속 산화물층(20)은 관찰되지 않았다. 또한, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용한 분석에서는, 수지층(23) 측에 타이타늄이 검출되지 않았다. 도 34의 (C)에 박리된 제작 기판(14) 측의 단면 STEM 사진을 나타내었다. 금속 산화물층(20)의 두께는 약 11nm이었다. 이상의 결과로부터, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리시킬 수 있었다고 생각된다.
본 실시예의 결과로부터, 본 발명의 일 형태의 박리 방법에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이를 계면으로 하여 제작 기판(14)을 박리할 수 있다는 것이 확인되었다. 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층체를 본 발명의 일 형태의 기판의 세정 방법을 사용하여 세정할 수 있다. 이로써, 제작 기판(14) 단체 또는 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층체의 재이용을 도모할 수 있다.
또한, 에너지 밀도가 약 306mJ/cm2인 조건, 약 324mJ/cm2인 조건, 약 342mJ/cm2인 조건, 및 약 360mJ/cm2인 조건이어도, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이를 계면으로 하여 제작 기판(14)을 박리할 수 있다는 것이 확인되었다(조사 횟수는 각각 10번). 이에 의하여, 레이저 결정화의 공정에서 사용하는 조건보다 낮은 에너지 밀도로 처리가 가능하다는 것을 알았다. 이로써, 레이저 장치에서 처리 가능한 기판 수를 증가시킬 수 있다. 또한, 레이저 장치의 장기간 사용이 가능하게 되고, 레이저 장치의 러닝 코스트를 저감할 수 있다.
14: 제작 기판
16: 영역
17: 영역
18: 이물질
19: 금속층
20: 금속 산화물층
21: 액체 공급 기구
23: 수지층
24: 제 1 층
25: 피박리층
26: 선상 빔
27: 가공 영역
50: 산소 플라스마
55: 레이저광
75a: 기판
75b: 접착층
150: 멀티 체임버 설비
151: 애싱 장치
152: 반송실
153: 로드록실
154: 카세트 포트
155: 기판 공급실
160: 인라인 설비
161: 전처리부
161a: 로더부
161b: 전처리실
162: 처리실
163: 처리실
164: 처리실
165: 후처리부
165a: 후처리실
165b: 언로더부
170: 발광 소자
171: 진공 체임버
172: ICP 코일
173: 가스 유로
174: 고주파 전원
175: 기판 스테이지
176: 피처리 기판
177: 고주파 전원
178: 자동 압력 제어변
179a: 터보 분자 펌프
179b: 드라이 펌프

Claims (9)

  1. 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 접하는 산화 타이타늄막과, 상기 산화 타이타늄막 위에 접하는 수지층의 적층체로서,
    상기 산화 타이타늄막은, 상기 수지층이 제공되는 쪽의 표면 또는 내부에, 수소, 산소 및 수산기를 포함하고,
    레이저 광을 조사하여, 상기 산화 타이타늄막과 상기 수지층을 분리하는 용도의 적층체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 레이저 광을 조사하고, 힘을 가함으로써, 상기 산화 타이타늄막과 상기 수지층을 분리하는 용도의 적층체.
  3. 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 접하는 산화 타이타늄막의 적층체로서,
    상기 적층체는, 레이저 광을 조사하여, 상기 산화 타이타늄막과 상기 산화 타이타늄막 위에 접하여 제공된 수지층을 분리할 때 사용되고,
    상기 산화 타이타늄막은, 상기 수지층이 제공되는 쪽의 표면 또는 내부에, 수소, 산소 및 수산기를 포함하는 적층체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적층체는, 상기 레이저 광을 조사하고, 힘을 가함으로써, 상기 산화 타이타늄막과 상기 수지층을 분리하는 용도의 적층체.
  5. 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 접하는 산화 타이타늄막과, 상기 산화 타이타늄막 위에 접하는 수지층의 적층체로서,
    상기 산화 타이타늄막은, 상기 수지층이 제공되는 쪽의 표면 또는 내부에, 수소, 산소 및 수산기를 포함하고,
    상기 산화 타이타늄막과 상기 수지층을 분리하는 용도의 적층체.
  6. 유리 기판과, 상기 유리 기판 위에 접하는 산화 타이타늄막의 적층체로서,
    상기 적층체는, 상기 산화 타이타늄막과 상기 산화 타이타늄막 위에 접하여 제공된 수지층을 분리할 때 사용되고,
    상기 산화 타이타늄막은, 상기 수지층이 제공되는 쪽의 표면 또는 내부에, 수소, 산소 및 수산기를 포함하는 적층체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층체는, 분리 계면에 물을 공급함으로써, 상기 산화 타이타늄막과 상기 수지층을 분리하는 용도의 적층체.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지층은 폴리이미드 수지층인 적층체.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화 타이타늄막의 막 두께는 5nm 이상 100nm 이하인 적층체.
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