KR20180025280A - 반도체 장치의 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 장치의 제작 공정에서 수율을 높인다. 반도체 장치의 양산성을 높인다.
기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 공정, 및 제 1 재료층과 제 2 재료층을 분리하는 공정을 수행하고 반도체 장치를 제작한다. 이에 더하여, 분리 전에 제 1 재료층과 제 2 재료층을 적층한 상태로 가열하는 것이 바람직하다. 제 1 재료층은 수소와 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 가스(예를 들어 물)를 갖는다. 제 1 재료층은 예를 들어 금속 산화물을 갖는다. 제 2 재료층은 수지를 갖는다. 제 1 재료층과 제 2 재료층은 수소 결합이 절단됨으로써 분리된다. 또한 가열에 의하여 제 1 재료층과 제 2 재료층의 계면 또는 계면 근방에 물이 석출된다. 제 1 재료층과 제 2 재료층은 상기 계면 또는 상기 계면 근방에 존재하는 물에 기인하여 밀착성이 저하됨으로써 분리된다.

Description

반도체 장치의 제작 방법{MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명의 일 형태는 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 및 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상술한 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술 분야로서는, 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 갖는 경우가 있다.
유기 EL(Electro Luminescence) 소자나 액정 소자가 적용된 표시 장치가 알려져 있다. 그 외에도 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 갖는 발광 장치, 전기 영동 방식 등에 의하여 표시하는 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. 이러한 유기 EL 소자를 적용하면, 얇고, 가볍고, 콘트라스트가 높고, 또한 소비전력이 낮은 표시 장치를 구현할 수 있다.
또한 가요성을 갖는 기판(필름) 위에 트랜지스터 등의 반도체 소자나, 유기 EL 소자 등의 표시 소자를 형성함으로써 플렉시블한 표시 장치를 구현할 수 있다.
특허문헌 1에서는, 희생층을 개재(介在)하여 내열성 수지층 및 전자 소자가 제공된 지지 기판(유리 기판)에 레이저 광을 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 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는, 저렴하고 양산성이 높은 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 수율이 높은 박리 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 대형 기판을 이용하여 반도체 장치 또는 표시 장치를 제작하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 반도체 장치 또는 표시 장치를 저온에서 제작하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치의 박형화 또는 경량화를 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 가요성을 갖거나 또는 곡면을 갖는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 파손되기 어려운 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치, 입출력 장치, 또는 전자 기기 등을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 이외의 과제가 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 공정, 및 제 1 재료층과 제 2 재료층을 분리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제작 방법이다. 제 1 재료층은 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 가스를 갖는다. 가스로서는 예를 들어 물이 바람직하다. 제 2 재료층은 수지를 갖는다. 제 1 재료층과 제 2 재료층은 수소 결합이 절단됨으로써 분리된다. 수소 결합으로서는 예를 들어 제 1 재료층이 갖는 가스와 제 2 재료층 사이의 수소 결합을 들 수 있다. 제 1 재료층은 제 2 재료층과의 밀착성이 기판보다 낮아지도록 형성되는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 공정, 제 1 재료층과 제 2 재료층이 적층된 상태로 가열되는 공정, 및 제 1 재료층과 제 2 재료층을 분리하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제작 방법이다. 제 1 재료층은 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 가스를 갖는다. 가스로서는 예를 들어 물이 바람직하다. 제 2 재료층은 수지를 갖는다. 가열되는 공정에서는 제 1 재료층과 제 2 재료층의 계면 또는 계면 근방에 물이 석출된다. 제 1 재료층과 제 2 재료층은 상기 계면 또는 계면 근방에 존재하는 물에 기인하여 밀착성이 저하됨으로써 분리된다.
제 1 재료층은 타이타늄, 몰리브데넘, 알루미늄, 텅스텐, 실리콘, 인듐, 아연, 갈륨, 탄탈럼, 및 주석 중 하나 또는 복수를 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 재료층은 타이타늄 및 산화 타이타늄 중 한쪽 또는 양쪽을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 재료층은 타이타늄과 산화 타이타늄의 적층 구조를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
제 2 재료층은 두께가 0.1μm 이상 5μm 이하의 영역을 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.
제 2 재료층은 구조식(100)으로 나타내어지는 화합물의 잔기를 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure pat00001
제 1 재료층과 제 2 재료층을 분리하는 공정은, 분리 계면에 액체를 공급하면서 수행하는 것이 바람직하다. 액체는 물을 포함하는 것이 바람직하다.
제 1 재료층을 형성하는 공정에서는, 기판 위에 금속층을 형성하고, 금속층의 표면에 플라스마 처리를 수행함으로써 금속 산화물층을 형성하여도 좋다. 플라스마 처리에서는, 산소 및 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에, 금속층의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 기판 위에 금속 산화물층을 형성하고, 금속 산화물층 위에 수지 또는 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 제 1 층을 형성하고, 제 1 층에 대하여 가열 처리를 수행함으로써, 수지층을 형성하고, 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 반도체 장치의 제작 방법이다.
기판 위에 금속층을 형성하고, 금속층의 표면에 플라스마 처리를 수행함으로써, 금속 산화물층을 형성하여도 좋다. 플라스마 처리에서는 산소 및 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에, 금속층의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다.
또는 금속 산화물층의 표면에 플라스마 처리를 수행한 후에, 제 1 층을 형성하여도 좋다. 플라스마 처리에서는 산소, 수소, 및 수증기(H2O) 중 하나 또는 복수를 포함하는 분위기에 금속 산화물층의 표면을 노출시키는 것이 바람직하다.
또는 기판 위에 금속층을 형성하고 산소를 포함하는 분위기하에서 금속층을 가열함으로써, 금속 산화물층을 형성하여도 좋다.
또는 금속 산화물층을 산소를 포함하는 분위기하에서 가열한 후에, 제 1 층을 형성하여도 좋다.
제 1 층에 대한 가열 처리는 대기 분위기하에서 수행되어도 좋다. 또는 상기 가열 처리는 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 수행되어도 좋다.
분리 계면에 물을 포함하는 액체를 공급하면서 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 것이 바람직하다. 금속 산화물층의 상기 액체와의 접촉각은, 0°보다 크고 60° 이하가 바람직하다.
수지층은 두께가 0.1μm 이상 5μm 이하인 영역을 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신규 박리 방법, 반도체 장치의 제작 방법, 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 저렴하고 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.
본 발명의 일 형태에 의하여 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 장치를 박형화 또는 경량화할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 가요성을 갖거나 또는 곡면을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 파손되기 어려운 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 표시 장치, 입출력 장치, 또는 전자 기기 등을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 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 금속 산화물층과 수지층의 계면의 일례를 도시한 모식도.
도 4는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 5는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 6은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 7은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 8은 표시 장치의 일례를 도시한 상면도 및 단면도.
도 9는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
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.
도 13은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 14는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 15는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 16은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도 및 상면도.
도 17은 표시 장치의 일례를 도시한 상면도 및 단면도.
도 18은 적층체의 제작 장치의 일례를 도시한 도면.
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 및 상면도.
도 22는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 23은 표시 장치의 일례를 도시한 상면도 및 단면도.
도 24는 표시 장치의 일례를 도시한 사시도.
도 25는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 26은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 흐름도.
도 27은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 28은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 29는 입출력 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 30은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 흐름도.
도 31은 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 32는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 도시한 단면도.
도 33은 입출력 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 34는 표시 모듈의 일례를 도시한 도면.
도 35는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 36은 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 37은 실시예 1의 시료의 제작 방법 및 박리 방법을 설명한 도면.
도 38은 실시예 1의 박리에 필요한 힘의 측정에 사용한 장치를 도시한 사시도.
도 39는 실시예 1의 시료의 박리 결과를 설명한 도면.
도 40은 실시예 2의 시료의 박리 결과를 설명한 도면.
도 41은 실시예 3의 시료의 단면 STEM 사진.
도 42는 실시예 3의 시료의 박리 결과를 나타낸 사진과 단면 STEM 사진.
도 43은 실시예 4의 시료의 박리 결과를 나타낸 사진.
도 44는 실시예 5의 시료의 단면 STEM 사진.
도 45는 실시예 5의 시료의 박리 결과를 나타낸 사진과 단면 STEM 사진.
도 46은 실시예 6의 표시 장치의 단면 개략도.
도 47은 실시예 6의 표시 장치의 표시 사진.
실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에서 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에 있어서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는, 같은 해치 패턴으로 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 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 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 갖는 트랜지스터라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 질소를 갖는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한 질소를 갖는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 박리 방법 및 표시 장치의 제작 방법에 대하여 도 1 내지 도 18을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에서는 트랜지스터 및 유기 EL 소자를 갖는 표시 장치(액티브 매트릭스형 유기 EL 표시 장치라고도 함)를 예로 들어 설명한다. 상기 표시 장치는 기판에 가요성을 갖는 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 여기서는 금속 산화물층인 제 1 재료층을 먼저 기판 위에 형성한다. 다음으로, 여기서는 수지층인 제 2 재료층을 금속 산화물층 위에 형성한다. 구체적으로는, 수지 또는 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 제 1 층을 형성하고 제 1 층에 대하여 가열 처리를 수행함으로써 수지층을 형성한다. 그리고 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.
가열 처리에 의하여 금속 산화물층과 수지층의 밀착성(접착성)을 낮출 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 원리의 일례를 설명한다.
먼저 도 1을 사용하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 결합에 대하여 설명한다.
도 1에서 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 적층되어 있다. 또한 도 1에 도시된 수지층(23)은 제 1 층(가열 전)인 경우도 있다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)(또는 제 1 층) 사이에는 결합이 생겨 있다고 생각된다. 구체적으로는 공유 결합, 이온 결합, 수소 결합 등의 화학 결합이 금속 산화물층(20)과 수지층(23)(또는 제 1 층) 사이에 생겨 있다.
도 1의 단계(ⅰ)에서는 금속 산화물층(20)이 갖는 금속(M)과 수지층(23)이 갖는 탄소(C)가, 산소(O)에 의하여 결합된 예를 도시하였다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)(또는 제 1 층)의 적층 구조를 가열함으로써, 식(1)(하기에 나타내는 식 및 도 1 참조)의 반응이 생긴다. 가열 처리를 수행함으로써 H2O(수증기)가 금속(M)-산소(O)-탄소(C)의 결합을 절단한다. 그리고, 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 결합을 수소 결합으로 한다.
M-O-C+H2O→M-OH+C-OH … (1)
도 1의 단계(ⅱ)에서는, 금속 산화물층(20)이 갖는 금속(M)과 산소(O)가 결합되고, 수지층(23)이 갖는 탄소(C)와 다른 산소(O)가 결합된 예를 도시하였다. 2개의 산소는 각각 다른 수소와 공유 결합을 형성한다. 또한, 2개의 산소는 각각 다른 한쪽 산소와 결합하는 수소와 수소 결합을 형성한다.
수소 결합은 공유 결합에 비하여 매우 약한 결합이므로 용이하게 절단할 수 있다. 따라서, 물리적인 힘에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있다.
도 1의 단계(ⅲ)에서는 수소 결합에 의하여 결합되던 산소와 수소가 떨어져 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 분리된 예를 도시하였다. 금속 산화물층(20)이 갖는 금속(M)과 산소(O)가 결합되고, 수지층(23)이 갖는 탄소(C)와 다른 산소(O)가 결합된다. 2개의 산소는 각각 다른 수소와 공유 결합을 형성한다.
상술한 바와 같이 금속 산화물층(20)과 수지층(23)(또는 제 1 층)의 적층 구조를 가열함으로써, H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)(또는 제 1 층) 사이의 강력한 결합을 약한 결합인 수소 결합으로 바꾼다. 이에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 분리에 필요한 힘을 저감시킬 수 있다.
다음으로 도 2를 참조하여 H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 저해하는 작용(이하, 저해 작용)에 대하여 설명한다.
도 2에서 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)이 제공되고 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 제공되어 있다.
금속 산화물층(20) 중 및 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 중의 한쪽 또는 양쪽에, 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 2의 단계(ⅰ)에서는, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면, 및 금속 산화물층(20) 중에 각각 H2O, H, O 등을 갖는 예를 도시하였다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면, 및 금속 산화물층(20) 중에 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 석출하는 경우가 있다. 이 경우, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출한 H2O가, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 저해할 수 있다. 즉 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출한 H2O는, 밀착성을 저해하는 작용(저해 작용)을 갖는다. 도 2의 단계(ⅱ)에서는 금속 산화물층(20) 중의 H2O가 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 석출한 예를 도시하였다. 또한 도 2의 단계(ⅱ)에서는 금속 산화물층(20) 중의 수소와 수산기(OH)가, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에 H2O로서 석출한 예를 도시하였다.
도 2의 단계(ⅲ)에서는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)이 분리된 예를 도시하였다. 가열에 의하여 H2O가 수증기가 되어 체적이 팽창된다. 이에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성이 저하되어 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이에서 분리할 수 있다.
다음으로, 상술한 식(1)에 나타낸 반응 및 상기 저해 작용에 따른 H2O에 대하여 설명한다.
H2O는 금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 및 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 존재하는 경우가 있다.
또한 금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 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)(또는 제 1 층)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 발명의 일 형태에 따른 박리 방법에서는, 상술한 식(1)의 반응과 상술한 저해 작용이 동시에 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 더 저하시키는 것, 바꿔 말하면 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 박리성을 더 높이는 것이 가능하다고 추정된다.
금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 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 포함하는 것이 바람직하다. 반응에 기여하는 H2O를 많게 함으로써 반응을 촉진하고 분리에 필요한 힘을 더 저감시킬 수 있다.
예를 들어, 금속 산화물층(20)을 형성할 때, 금속 산화물층(20) 중, 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 금속층 표면에 라디칼 처리를 수행함으로써 금속 산화물층(20)을 형성하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는 산소 라디칼 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 한쪽을 포함하는 분위기에, 금속층 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 산소 및 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
또는 금속 산화물층(20)을 형성하고 금속 산화물층(20) 표면에 라디칼 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는 산소 라디칼, 수소 라디칼, 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 1종류를 포함하는 분위기에, 금속 산화물층(20) 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 산소, 수소, 및 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) 표면 또는 내부에 수분을 많이 포함시킬 수 있어 바람직하다.
산소, 수소, 물(수증기), 및 불활성 가스(대표적으로는 아르곤) 중 2종류 이상을 포함하는 분위기하에서 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 처리에 사용하는 가스의 하나로, 아르곤 가스를 사용함으로써 금속층 또는 금속 산화물층(20)에 대미지를 주면서 플라스마 처리를 수행할 수 있어 적합하다.
2종류 이상의 플라스마 처리를 대기에 노출시키지 않고 연속적으로 수행하여도 좋다. 예를 들어 아르곤 플라스마 처리를 수행한 후에 물 플라스마 처리를 수행하여도 좋다.
이에 의하여 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 산화물층(20) 표면 또는 내부에 수소, 산소, 수소 라디칼(H*), 산소 라디칼(O*), 하이드록시 라디칼(OH*) 등을 포함시킬 수 있다. 또한, 도 3에서는 수지층(23)에 탄소(C)와 결합한 수소(H), 수산기(OH)가 포함된 예를 도시하였다. 가열에 의하여 이들이 H2O가 되는 것이 생각된다.
가열 처리는 산소를 포함하는 분위기하에서 수행하는 것이 바람직하다. 산소를 충분히 포함하는 분위기에서 제 1 층을 가열함으로써, 산소를 많이 포함하는 수지층(23)을 형성할 수 있다. 수지층(23)이 산소를 많이 포함할수록 수지층(23)과 금속 산화물층(20)을 용이하게 분리할 수 있다.
예를 들어 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 가열 처리를 수행할 수 있다.
가열 처리는 대기 분위기하에서 수행하는 것이 더 바람직하다. 대기 분위기하에서 제 1 층을 가열함으로써 산소 및 수분을 많이 포함하는 수지층(23)을 형성할 수 있다. 수지층(23)이 산소 및 수분을 많이 포함할수록, 수지층(23)과 금속 산화물층(20)을 용이하게 분리할 수 있다. 대기 분위기하에서(가스를 흘리지 않고) 제 1 층을 가열함으로써, 가스를 흘리면서 가열 처리를 수행하는 경우에 비하여, 수분을 더 많이 포함하는 수지층(23)을 형성할 수 있는 경우가 있다.
수지층(23) 중의 수분은, 수지층(23)과 금속 산화물층(20)의 밀착성 또는 접착성을 저하시키는 효과를 나타내는 경우가 있다. 예를 들어 수분은 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 결합을 약화시키거나 절단하는 효과를 나타내는 경우가 있다.
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 저하시켜 분리에 필요한 힘을 저감시킬 수 있다. 또한 분리 계면에 물을 포함하는 액체를 공급함으로써, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 결합을 약화시키거나 절단하는 효과를 나타내는 경우가 있다. 액체와의 화학 결합을 이용하여 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 형성되어, 수지층(23)과 금속 산화물층(20) 사이의 수소 결합이 끊어지는 것이 생각된다.
금속 산화물층(20)은 표면 장력이 작고 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 높은 것이 바람직하다. 이에 의하여 금속 산화물층(20) 표면 전체에 물을 포함하는 액체를 퍼지게 하고, 분리 계면에 물을 포함하는 액체를 용이하게 공급할 수 있다. 금속 산화물층(20) 전체에 물이 퍼짐으로써 균일하게 박리할 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 값을 취득하기 어려운 경우가 있다. 금속 산화물층(20)은, 물을 포함하는 액체에 대한 젖음성이 높을수록 적합하므로, 상술한 접촉각의 정확한 값을 취득하지 못 할 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 것 등)을 억제할 수 있다. 또한, 이오나이저 등을 사용하여 분리에 의하여 노출된 피박리층 표면을 제전(除電)하여도 좋다.
분리 계면에 액체를 공급한 경우에는, 분리에 의하여 노출된 피박리층 표면을 건조시켜도 좋다.
분리 중의 기판 온도를 실온으로 할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 분리 전 또는 분리 중에 기판 온도를 실온보다 높고 200℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이상 200℃ 이하로 하여도 좋다. 예를 들어 기판을 130℃ 이상 200℃ 이하로 가열하여도 좋다. 기판 온도를 실온보다 높게 함으로써, 물의 작용을 강화하고 분리에 필요한 힘을 저감할 수 있는 경우가 있다. 물리적인 힘(기계 에너지라고도 함)으로 박리할 때, 기판 온도를 높여 박리(기판을 가열하여 박리)하면 박리성을 더 높일 수 있다. 즉, 기판 온도를 높여 박리하면 박리성을 높이는 어시스트 작용으로서의 효과가 나타난다.
예를 들어 기판의 적어도 일부를 가열하면서 수지층과 금속 산화물층을 분리하여도 좋다. 또한, 분리 중 또는 분리한 후에, 기판으로부터 분리한 피박리층을 냉각하여도 좋다.
실온 이상 100℃ 이하의 액체를 공급하면서 수지층과 금속 산화물층을 분리하여도 좋다.
분리 전에 수지층이 형성된 기판을 고습 환경하, 더 바람직하게는 고온 고습 환경하에 저장하는 것이 바람직하다. 특히 분리의 기점을 형성하고 분리 계면의 일부가 노출된 상태로 저장함으로써, 분리 계면에 수분을 효율적으로 공급할 수 있다. 이에 의하여 분리에 필요한 힘을 저감할 수 있다. 구체적으로는, 저장 환경의 습도는 50% 이상 100% 이하가 바람직하고, 70% 이상 100% 이하가 더 바람직하다. 저장 환경의 온도는 실온보다 높고 100℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 50℃ 이상 70℃ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
마찬가지로 고습 환경하, 더 바람직하게는 고온 고습 환경하에서 분리를 수행하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 분리 계면에 수분을 공급할 수 있고, 분리에 필요한 힘을 저감할 수 있는 경우가 있다.
본 실시형태에서는 금속 산화물층 및 수지층의 형성 조건 등을 제어함으로써, 금속 산화물층과 수지층을 용이하게 분리할 수 있다. 즉, 수지층의 박리성을 높이기 위하여 수지층의 일면 전체에 레이저 광을 조사하는 공정은 불필요하다.
수지층의 일면 전체에 레이저 광을 조사하는 경우, 선형 레이저 빔을 사용하는 것이 적합하지만, 선형 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 장치는, 장치 자체가 고가하고, 또한 러닝 코스트(running cost)가 비싸다. 본 실시형태에서는 상기 레이저 장치가 불필요해지므로 비용을 크게 삭감할 수 있다. 또한 대형 기판에 적용하는 것도 용이하다.
또한 기판을 통하여 수지층에 레이저 광을 조사할 때, 기판의 광 조사면에 먼지 등의 이물질이 부착되어 있으면, 광이 불균일하게 조사되어 수지층에 박리성이 낮은 부분이 생기므로, 수지층과 기판을 분리하는 공정에서의 수율이 저하되는 경우가 있다. 본 실시형태에서는 가열 처리에 의하여 수지층의 박리성을 높인다. 기판에 이물질이 부착되어 있어도 수지층은 불균일하게 가열되기 어려우므로, 수지층과 기판을 분리하는 공정에서의 수율이 저하되기 어렵다.
기판을 통하여 수지층의 일면 전체에 레이저 광을 조사하는 공정이 없으므로, 기판이 레이저 광의 조사에 의한 대미지를 받는 것을 방지할 수 있다. 기판을 한 번 사용하여도 강도가 저하되기 어려우므로 기판을 다시 이용할 수 있어 비용을 삭감할 수 있다.
또는 본 실시형태에서는 먼저 기판 위에 금속 산화물층을 형성한다. 다음으로 금속 산화물층 위에 수지 또는 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 제 1 층을 형성한다. 다음으로 제 1 층에 대하여 가열 처리를 수행함으로써 수지층을 형성한다. 다음으로 기판 위 및 수지층 위에 수지층 단부를 덮는 절연층을 형성한다. 다음으로 수지층 위에 절연층을 개재하여 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖는 트랜지스터를 형성한다. 다음으로 수지층의 적어도 일부를 금속 산화물층으로부터 분리함으로써 분리의 기점을 형성한다. 그리고 금속 산화물층과 수지층을 분리한다.
기판 위에 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 수지층이 기판으로부터 의도하지 않게 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어 기판의 운반 시 등에 수지층이 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 그리고 분리의 기점을 형성함으로써 원하는 타이밍으로, 금속 산화물층과 수지층을 분리할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 금속 산화물층과 수지층을 분리하는 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이에 의하여 금속 산화물층과 수지층의 분리 공정, 및 표시 장치의 제작 공정의 수율을 높일 수 있다.
본 실시형태에 따른 표시 장치는 트랜지스터의 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖는 것이 바람직하다. 금속 산화물은 산화물 반도체로서 기능할 수 있다.
트랜지스터의 채널 형성 영역에 저온 폴리실리콘(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon))을 사용하는 경우, 500℃ 내지 550℃ 정도의 온도를 가할 필요가 있으므로 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 내열성이 요구되지 않는다. 따라서 수지층의 내열 온도를 낮출 수 있어 재료 선택의 폭이 넓어진다. 또한 채널 형성 영역에 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는, 레이저 결정화의 공정이 불필요하므로 수지층의 두께를 얇게 할 수 있다. 수지층에 높은 내열성이 요구되지 않고 박막화할 수 있기 때문에 디바이스 제작에 있어서 큰 비용 삭감을 기대할 수 있다. 또한 LTPS를 사용하는 경우에 비하여, 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다.
다만, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 트랜지스터의 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어 본 실시형태에 따른 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 신뢰성을 구비한다.
수지층의 두께는 0.1μm 이상 5μm 이하로 하여도 좋다. 수지층을 얇게 형성함으로써 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한 표시 장치를 경량화 및 박형화할 수 있다. 또한 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
본 실시형태에서는 수지층의 내열 온도 이하에서 트랜지스터 등을 형성한다. 수지층의 내열성은 예를 들어 가열에 의한 중량 감소율, 구체적으로는 5% 중량 감소 온도 등에 의하여 평가할 수 있다. 본 실시형태에 따른 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 재료 선택의 폭이 넓어진다. 또한 수지층의 5% 중량 감소 온도는, 650℃보다 높아도 좋다.
이하에서는 본 실시형태에 따른 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 레이저 퇴적(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 CVD법을 사용하여도 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, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법, 닥터 나이프 등의 도구(설비)에 의하여 형성할 수 있다.
표시 장치를 구성하는 박막은 리소그래피법 등을 사용하여 가공할 수 있다. 또는 섀도마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 형성하여도 좋다. 또는 나노인프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 포토리소그래피법으로서는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법과, 감광성을 갖는 박막을 형성한 후에 노광, 현상을 수행하여, 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이 있다.
리소그래피법에서 광을 사용하는 경우, 노광에 사용하는 광으로서는, 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선이나 KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 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 미세하게 가공할 수 있어 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사함으로써 노광을 수행하는 경우에는, 포토마스크는 불필요하다.
박막은 건식 에칭법, 습식 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용하여 에칭할 수 있다.
[박리 방법]
먼저 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성한다(도 4의 (A1) 참조). 또는 제작 기판(14) 위에 금속층(19)과 금속 산화물층(20)을 적층한다(도 4의 (A2) 참조).
제작 기판(14)은 용이하게 운반할 수 있을 정도로 강성(剛性)을 갖고, 또한 제작 공정에서 가해지는 온도에 대하여 내열성을 갖는다. 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 하지층에 타이타늄, 몰리브데넘, 알루미늄, 텅스텐, 실리콘, 인듐, 아연, 갈륨, 탄탈럼, 주석, 하프늄, 이트륨, 지르코늄, 마그네슘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 비스무트, 및 나이오븀 중 하나 또는 복수를 갖는 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 갖는 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 이들의 유기 재료의 증착막을 사용할 수 있다. 이에 의하여 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 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 스퍼터링법, 플라스마 CVD법, 증착법, 졸 겔법, 전기 영동법, 스프레이법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
금속층을 성막한 후에, 상기 금속층에 산소를 도입함으로써, 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 이때, 금속층 표면만, 또는 금속층 전체를 산화시킨다. 전자의 경우, 금속층에 산소를 도입함으로써, 금속층(19)과 금속 산화물층(20)의 적층 구조가 형성된다(도 4의 (A2) 참조).
도 4의 (A2)에 도시된 바와 같이, 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20) 사이에 금속층(19)을 갖는 경우, 제작 기판(14)을 가열하면서 분리 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 금속층(19)은 열 전도성이 높기 때문에, 금속층(19)이 가열됨으로써 금속층(19) 전체에 균일하게 열이 전도된다. 따라서 더 균일하게 박리할 수 있다고 생각된다.
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 더욱 바람직하고, 100℃ 이상 350℃ 이하가 더욱더 바람직하다.
금속층은 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하의 온도에서 가열되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 트랜지스터의 제작에서의 최고 온도 이하로 함으로써, 트랜지스터의 제작 공정에서의 제조 장치 등을 유용할 수 있어 추가적인 설비 투자 등을 억제할 수 있다. 따라서, 생산 비용이 억제된 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터의 제작 온도가 350℃ 이하인 경우, 가열 처리의 온도는 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또는 금속층 표면에 라디칼 처리를 수행함으로써 금속층을 산화시킬 수 있다. 라디칼 처리에서는 산소 라디칼 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 한쪽을 포함하는 분위기에 금속층 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 산소 및 수증기(H2O) 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 금속 산화물층(20) 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. 이 점에서도, 금속 산화물층(20)을 형성하는 데 있어, 라디칼 처리 또는 플라스마 처리를 수행하는 것이 적합하다.
금속층 표면에 라디칼 처리 또는 플라스마 처리를 수행함으로써 금속층을 산화시키는 경우, 금속층을 고온에서 가열하는 공정이 불필요해진다. 그러므로, 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 표시 장치의 제작에서의 최고 온도를 350℃ 이하로 하는 것이 용이해진다.
또는 산소 분위기하에서, 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 예를 들어 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 스퍼터링법을 사용하여 금속 산화물막을 형성함으로써, 금속 산화물층(20)을 형성할 수 있다. 이 경우도, 금속 산화물층(20) 표면에 라디칼 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 라디칼 처리에서는 산소 라디칼, 수소 라디칼, 및 하이드록시 라디칼 중 적어도 1종류를 포함하는 분위기에, 금속 산화물층(20) 표면을 노출시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 산소, 수소, 및 수증기(H2O) 중 하나 또는 복수를 포함하는 분위기에서 플라스마 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
라디칼 처리의 상세한 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)은 광 촉매 기능을 갖는 것이 바람직하다. 광 촉매 기능을 갖는 금속 산화물층에 광을 조사함으로써, 광 촉매 반응이 생기게 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 레이저 광 등의 에너지가 높은 광을 조사하지 않아도, 금속 산화물층과 수지층의 결합력을 약화시키고, 용이하게 분리할 수 있다. 금속 산화물층(20)에는 산화 타이타늄, 산화 텅스텐 등이 접합한다. 산화 타이타늄을 사용하면 산화 텅스텐보다 비용을 저감할 수 있어 바람직하다.
예를 들어 금속 산화물층(20)에 자외광을 조사한다. 금속 산화물층(20)을 성막한 후, 또한 제 1 층(24)을 성막하기 전에, 다른 층을 개재하지 않고, 금속 산화물층에 직접 자외광을 조사할 수 있다. 또는 분리 전 또는 분리 중에, 제작 기판(14)을 개재하여 금속 산화물층(20)에 자외광을 조사하여도 좋다. 자외광의 조사에는 자외광 램프를 작합하게 사용할 수 있다. 자외광 램프로서는, 수은 램프, 수은 제논 램프, 메탈 할라이드 램프 등을 들 수 있다. 또한, 자외광에 한정되지 않고, 금속 산화물층을 활성화시키는 파장의 광을 적절히 조사할 수 있다.
금속 산화물층(20)에는 금속 또는 질소를 첨가한 산화 타이타늄을 사용하여도 좋다. 이들 원소를 첨가한 산화 타이타늄을 사용하여 금속 산화물층(20)을 형성하면 자외광이 아니라 가시광으로 활성화시킬 수 있다.
다음으로, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(도 4의 (B) 참조).
도 4의 (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 갖는 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 열 경화성을 갖는 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
제 1 층(24)은 감광성을 갖는 재료를 사용하여 형성하여도 좋고, 감광성을 갖지 않는 재료(비감광성 재료라고도 함)를 사용하여 형성하여도 좋다.
감광성을 갖는 재료를 사용하면 광을 사용한 리소그래피법에 의하여, 제 1 층(24)의 일부를 제거하여 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 재료이므로, 성막 장치나 재료를 공유할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태에 따른 구성을 실현하기 위하여 새로운 장치나 재료를 필요로 하지 않는다.
구체적으로는 수지층(23)은 구조식(100)으로 나타내어지는 화합물(옥시다이프탈산)의 잔기를 갖는 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00002
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 포함하고 있어도 좋다. 수지층(23) 중에 플루오린을 포함하는 경우, 상기 플루오린을 사용하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이의 수소 결합이 형성되는 경우가 있다.
또한, 제 1 층(24)에 적합하게 사용할 수 있는 폴리이미드 수지 또는 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료의 물성값에 대하여, 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00003
표 1에 나타낸 재료 A 내지 재료 E를 사용하여 수지층(23)을 형성할 수 있다. 수지층(23)의 신뢰성을 높일 수 있으므로 재료의 유리 전이 온도(Tg) 및 5% 중량 감소 온도는 각각 높은 것이 바람직하다.
그 외에, 제 1 층(24)을 형성할 때 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 이하인 용액을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 용액의 점도가 낮을수록 도포가 용이해진다. 또한, 용액의 점도가 낮을수록 기포가 들어가는 것을 억제할 수 있어 양질의 막을 형성할 수 있다.
그 외에, 제 1 층(24)은 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법, 닥터 나이프 등의 도구(설비)에 의하여 형성할 수 있다.
다음으로, 제 1 층(24)에 대하여 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성한다(도 4의 (C) 참조).
가열 처리에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 낮출 수 있다.
가열 처리는 산소를 포함하는 분위기하에서 수행하는 것이 바람직하다. 수지층(23)이 산소를 많이 포함할수록, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 분리에 필요한 힘을 작게 할 수 있다. 가열 처리의 분위기에서 산소의 비율이 높을수록 수지층(23)에 많은 산소를 포함시킬 수 있으므로 수지층과 금속 산화물층을 용이하게 분리할 수 있다.
금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 또는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 존재하는 수분에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 분리에 필요한 힘을 저하시킬 수 있다.
금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이에 물이 존재함으로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성이 저하된다. 이에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 용이하게 분리할 수 있다.
또한 가열 처리를 수행함으로써 금속 산화물층(20)과 수지층(23) 사이에서 물이 팽창된다(수증기가 되어 체적이 팽창된다). 이에 의하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다.
가열 처리는 예를 들어 가열 장치의 체임버의 내부를, 산소를 포함하는 분위기로 한 상태로 수행할 수 있다. 또는 가열 처리는 대기 분위기하에서 가열 장치의 체임버, 핫 플레이트 등을 사용하여 수행할 수 있다.
예를 들어 가열 처리 시의 분위기에서의 산소 분압은, 5% 이상 100% 미만이 바람직하고, 10% 이상 100% 미만이 더 바람직하고, 15% 이상 100% 미만이 더욱 바람직하다.
가열 처리는 대기 분위기하에서 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리를 대기 분위기하에서 수행하면 가스를 흘리면서 수행하는 경우에 비하여, 금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 또는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 수분을 유지하기 쉽다. 그러므로 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리하기 위하여 필요한 힘을 저하시킬 수 있다.
또는 가열 처리는 가열 장치의 체임버 내에 산소를 포함하는 가스를 흘리면서 수행할 수 있다. 가열 처리는 예를 들어 산소 가스만, 또는 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 흘리면서 수행할 수 있다. 구체적으로는 산소와, 질소 또는 희가스(아르곤 등)를 포함하는 혼합 가스를 사용할 수 있다.
가열 장치에 따라서는, 분위기의 산소 비율이 높아지면 가열 장치의 열화가 생기는 경우가 있다. 그러므로 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용할 때는, 혼합 가스 유량 전체에서 산소 가스 유량이 차지하는 비율을 5% 이상 50% 이하로 하는 것이 바람직하고, 10% 이상 50% 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 15% 이상 50% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
가열 처리의 온도는 100℃ 이상 500℃ 이하가 바람직하고, 100℃ 이상 450℃ 이하가 더 바람직하고, 100℃ 이상 400℃ 이하가 더욱 바람직하고, 100℃ 이상 350℃ 이하가 더욱더 바람직하다.
가열 처리의 온도가 높을수록, 수지층(23)의 박리성을 높일 수 있다.
가열 처리에 의하여 수지층(23) 중의 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. 이에 의하여 트랜지스터의 제작 공정에서의, 수지층(23)으로부터의 탈가스를 크게 억제할 수 있다.
예를 들어 트랜지스터의 제작 온도가 350℃ 이하인 경우, 수지층(23)이 되는 막을 350℃ 이상 480℃ 이하에서 가열하는 것이 바람직하고, 350℃ 이상 400℃ 이하가 더 바람직하고, 350℃ 이상 375℃ 이하가 더욱 바람직하다. 이에 의하여 트랜지스터의 제작 공정에서의, 수지층(23)으로부터의 탈가스를 크게 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 있어 추가적인 설비 투자 등을 억제할 수 있다. 따라서 생산 비용이 억제된 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 트랜지스터의 제작 온도가 350℃ 이하인 경우, 가열 처리의 온도는 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 제작에서의 최고 온도와, 가열 처리의 온도를 동등하게 하면, 가열 처리를 수행함에 따라 표시 장치의 제작에서의 최고 온도가 높아지는 것을 방지할 수 있고, 또한 수지층(23)의 탈가스 성분을 저감할 수 있어 바람직하다.
가열 처리의 시간을 길게 할수록 수지층(23)의 박리성을 높일 수 있다.
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 구성으로 인하여 가열 온도를 높이지 못 하는 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 방출된 광(전자파)의 복사에 의하여 피처리물을 가열하는 장치이다. GRTA 장치는 고온 가스를 사용하여 가열 처리를 수행하는 장치이다. RTA 장치를 사용함으로써, 처리 시간을 단축할 수 있으므로, 양산에 있어서 바람직하다. 또한 가열 처리는 인라인형의 가열 장치를 사용하여 수행하여도 좋다.
여기서 예를 들어 표시 장치의 평탄화층 등에 수지를 사용하는 경우에는, 상기 수지가 산화되어 변질되는 것을 방지하기 위하여, 산소가 거의 포함되지 않는 조건으로, 또한 수지가 경화되는 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 가열하는 것이 일반적이다. 하지만, 본 발명의 일 형태에서는, 수지층(23)이 되는 제 1 층(24) 표면을 노출시키고 산소를 적극적으로 포함시킨 분위기에 노출시킨 상태로, 비교적 높은 온도(예를 들어 200℃ 이상의 온도)에서 가열한다. 이와 같이 함으로써 수지층(23)에 높은 박리성을 부여할 수 있다.
또한, 가열 처리에 의하여 수지층(23)의 두께는 제 1 층(24)의 두께와 비교하여 변화하는 경우가 있다. 예를 들어 제 1 층(24)에 포함되어 있던 용매가 제거되거나 경화가 진행되어 밀도가 증대됨으로써, 체적이 감소되어 제 1 층(24)보다 수지층(23)이 얇아지는 경우가 있다. 또는 가열 처리 시에 산소가 포함됨으로써, 체적이 증대되어 제 1 층(24)보다 수지층(23)이 두꺼워지는 경우도 있다.
가열 처리를 수행하기 전에, 제 1 층(24)에 포함되는 용매를 제거하기 위한 열처리(프리베이킹 처리라고도 함)를 수행하여도 좋다. 프리베이킹 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 프리베이킹 처리를 겸하여도 좋고, 가열 처리에 의하여 제 1 층(24)에 포함되는 용매를 제거하여도 좋다.
수지층(23)은 가요성을 갖는다. 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 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다. 또한 표시 장치를 경량화 및 박형화할 수 있다. 또한 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 저점도의 용액을 사용함으로써 수지층(23)을 얇게 형성하는 것이 용이해진다. 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 있어 적합하다.
수지층(23)의 열 팽창 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 열 팽창 계수가 낮을수록 가열에 의하여 트랜지스터 등을 구성하는 층에 크랙이 생기거나 트랜지스터 등이 파손되는 것을 억제할 수 있다.
수지층(23)의 가시광의 투과성은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 유색의 층이어도 좋고, 투명한 층이어도 좋다. 표시 장치의 표시면 측에 수지층(23)이 위치하는 경우, 수지층(23)은 가시광에 대한 투과성이 높은 것이 바람직하다.
다음으로, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성한다(도 4의 (D) 참조).
피박리층(25)으로서 예를 들어 절연층, 기능 소자(트랜지스터, 표시 소자 등)를 제공할 수 있다.
피박리층(25)은 절연층을 갖는 것이 바람직하다. 상기 절연층은 나중의 가열 공정에서 금속 산화물층(20) 및 수지층(23) 등으로부터 방출되는 수소, 산소, 및 물을 차단하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
피박리층은 예를 들어 질화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 또는 질화 산화 실리콘막을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 질화 실리콘막을 실레인 가스, 수소 가스, 및 암모니아(NH3) 가스를 포함하는 성막 가스를 사용한 플라스마 CVD법에 의하여 형성한다. 절연층의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 50nm 이상 600nm 이하, 바람직하게는 100nm 이상 300nm 이하의 두께로 할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 "산화 질화 실리콘"이란 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 것을 가리킨다. 또한 본 명세서 등에서 "질화 산화 실리콘"이란 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 것을 가리킨다.
그리고, 피박리층(25) 위에 보호층을 형성한다. 보호층은 표시 장치의 최표면에 위치하는 층이다. 보호층은 가시광에 대한 투과성이 높은 것이 바람직하다. 보호층이 유기 절연막을 가지면 표시 장치 표면이 손상을 입거나 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
도 4의 (D)에는 접착층(75b)을 사용하여 피박리층(25) 위에 기판(75a)을 접합한 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 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(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, 폴리 염화바이닐 수지, 폴리염화바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(75a)에는 가요성을 가질 정도의 두께의 유리, 석영, 수지, 금속, 합금, 반도체 등의 각종 재료를 사용하여도 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 4의 (E) 참조).
예를 들어 수지층(23)에 대하여 수직 방향으로 당기는 힘을 가함으로써 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 구체적으로는 기판(75a)의 상면의 일부를 흡착하고 상방으로 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 침투되도록 분리를 수행함으로써 분리를 용이하게 수행할 수 있다. 또한 분리 시에 생기는 정전기가 트랜지스터 등의 기능 소자에 악영향을 미치는 것(반도체 소자가 정전기로 인하여 파괴되는 것 등)을 억제할 수 있다. 도 4의 (E)에서는 액체 공급 기구(21)를 사용하여 분리 계면에 액체를 공급하는 예를 도시하였다.
공급하는 액체로서는 물(바람직하게는 순수(純水)), 중성, 알칼리성, 또는 산성의 수용액이나 소금이 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 기점을 형성하여도 좋다. 예를 들어 제작 기판(14)과 수지층(23) 사이에 칼 등의 예리한 형상의 기구를 삽입함으로써 분리의 기점을 형성하여도 좋다. 또는 기판(75a) 측으로부터 예리한 형상의 기구를 사용하여 수지층(23)에 칼금을 내어 분리의 기점을 형성하여도 좋다. 또는 레이저 어블레이션법 등의 레이저를 사용한 방법으로 분리의 기점을 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)(또는 제 1 층(24))을 적층하고 가열 처리를 수행한다. 이와 같이 함으로써, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로 수지층(23)의 일면 전체에 레이저 조사를 수행하지 않고 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 이에 의하여 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태에 따른 박리 방법을 사용함으로써, 저렴하고 양산성이 높은 박리 방법, 또는 반도체 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태에 따른 박리 방법에서는 제작 기판(14)(예를 들어 유리 기판), 또는 제작 기판(14)과 금속 산화물층(20)의 적층체를 여러 번 반복하여 사용할 수 있으므로 생산 비용을 삭감할 수 있다.
[제작 방법예 1]
다음으로 본 실시형태에 따른 표시 장치의 제작 방법예에 대하여 설명한다. 상술한 박리 방법의 설명과 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
먼저 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성한다(도 5의 (A) 참조). 금속 산화물층(20)에 대해서는 상술한 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
다음으로 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(도 5의 (B) 참조). 제 1 층(24)에 대해서는 상술한 박리 방법에서의 기재를 참조할 수 있다.
본 실시형태에서는 감광성 및 열 경화성을 갖는 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(프리베이킹 처리)를 수행하고, 그 후에 포토마스크를 사용하여 노광을 수행한다. 이어서 현상 처리를 실시함으로써 불필요한 부분을 제거할 수 있다. 다음으로 원하는 형상으로 가공된 제 1 층(24)에 대하여 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성한다(도 5의 (C) 참조). 도 5의 (C)에서는 섬 형상의 수지층(23)을 형성하는 예를 도시하였다.
또한 수지층(23)의 형상은 하나의 섬으로 이루어진 섬 형상에 한정되지 않고, 예를 들어 복수의 섬을 갖는 형상, 개구를 갖는 형상 등이어도 좋다. 또한 하프톤 마스크 또는 그레이톤 마스크를 사용한 노광 기술, 또는 다중 노광 기술 등을 사용하여 수지층(23) 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 마스크로서 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 상세한 사항은 상술한 박리 방법에서의 가열 처리에 대한 기재를 참조할 수 있다.
다음으로 수지층(23) 위에 절연층(31)을 형성한다(도 5의 (D) 참조). 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 나중에 형성하는 트랜지스터나 표시 소자에 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 소자에 확산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 그러므로 절연층(31)은 배리어성이 높은 것이 바람직하다.
절연층(31)으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화 산화 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 되므로 높은 온도에서 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 5의 (E) 참조).
표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트 구조 및 보텀 게이트 구조 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널의 상하에 게이트 전극이 제공되어도 좋다.
여기서는 트랜지스터(40)로서 금속 산화물층(44)을 갖는 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 있어 바람직하다.
트랜지스터(40)는 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 트랜지스터(40)는 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 먼저 절연층(31) 위에 도전층(41)을 형성한다. 도전층(41)은 도전막을 형성한 후에 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 갖는 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 갖는 도전성 재료를 사용하여도 좋다. 또한 불순물 원소를 함유시키는 등에 의하여 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 환원해서 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 형성한 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 형성할 수 있다. 또한 금속 산화물막의 형성 시에서의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별한 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는, 금속 산화물막의 형성 시에서의 산소의 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 산화물의 에너지 갭은 2eV 이상이 바람직하고, 2.5eV 이상이 더 바람직하고, 3eV 이상이 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 형성한 후에 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)을 가공할 때, 레지스트 마스크로 덮여 있지 않은 금속 산화물층(44)의 일부가 에칭에 의하여 박막화되는 경우가 있다.
도전막의 형성 시의 기판 온도는 실온 이상 350℃ 이하가 바람직하고, 실온 이상 300℃ 이하가 더 바람직하다.
상술한 바와 같이 하여 트랜지스터(40)를 제작할 수 있다(도 5의 (E) 참조). 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 6의 (A) 참조). 절연층(33)은 절연층(31)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한 절연층(33)으로서 산소를 포함하는 분위기하에서 성막한 산화 실리콘막이나 산화 질화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 산화 실리콘막이나 산화 질화 실리콘막 위에 질화 실리콘막 등의 산소를 확산시키거나 투과시키기 어려운 절연막을 적층하는 것이 바람직하다. 산소를 포함하는 분위기하에서 형성한 산화물 절연막은 가열에 의하여 많은 산소를 방출하기 쉬운 절연막으로 할 수 있다. 이러한 산소를 방출하는 산화물 절연막과, 산소를 확산시키거나 투과시키기 어려운 절연막을 적층한 상태로 가열 처리를 수행함으로써, 금속 산화물층(44)에 산소를 공급할 수 있다. 그 결과, 금속 산화물층(44) 중의 산소 결손 및 금속 산화물층(44)과 절연층(33)의 계면의 결함을 수복(修復)하여 결함 준위를 저감할 수 있다. 이에 의하여 신뢰성이 매우 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
이상의 공정에 의하여, 수지층(23) 위에 절연층(31), 트랜지스터(40), 및 절연층(33)을 형성할 수 있다(도 6의 (A) 참조).
이 단계에서는, 후술하는 방법에 의하여 제작 기판(14)과 트랜지스터(40)를 분리함으로써 표시 소자를 갖지 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 6의 (A) 참조). 절연층(34)은 나중에 형성하는 표시 소자의 피형성면을 갖는 층이므로 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 도전층(43b)에 도달하는 개구를 절연층(34) 및 절연층(33)에 형성한다.
그 후, 도전층(61)을 형성한다. 도전층(61)은 그 일부가 발광 소자(60)의 화소 전극으로서 기능한다. 도전층(61)은 도전막을 형성한 후에 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭하고 나서 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 형성 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 구분 형성하는 경우에는, 메탈 마스크 등의 섀도마스크를 사용한 증착법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. EL층(62)을 화소마다 구분 형성하지 않는 경우에는, 메탈 마스크를 사용하지 않는 증착법을 사용할 수 있다.
EL층(62)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 모두 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다.
도전층(63)은 증착법이나 스퍼터링법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
도전층(63)은 수지층(23)의 내열 온도 이하 및 EL층(62)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 또한 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 하여, 발광 소자(60)를 형성할 수 있다(도 6의 (A) 참조). 발광 소자(60)는 일부가 화소 전극으로서 기능하는 도전층(61), EL층(62), 및 일부가 공통 전극으로서 기능하는 도전층(63)이 적층된 구성을 갖는다.
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 이미션형 중 어느 것이어도 좋다. 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 도전층(63)을 덮도록 절연층(74)을 형성한다(도 6의 (A) 참조). 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 이하 및 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 가능하여 바람직하다. ALD법을 사용하면 절연층(74)의 피복성(coverage)이 양호해지므로 바람직하다.
다음으로 절연층(74) 위에 보호층(75)을 형성한다(도 6의 (A) 참조). 보호층(75)으로서는 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, 접착층(75b) 및 기판(75a)을 사용하여도 좋다.
다음으로 수지층(23)에 분리의 기점을 형성한다(도 6의 (B1) 및 (B2) 참조).
예를 들어 보호층(75) 측으로부터 수지층(23)의 단부보다 내측에 칼 등의 예리한 형상의 기구(65)를 삽입하여 프레임 형상의 칼금(64)을 낸다.
또는 수지층(23)에 프레임 형상으로 레이저 광을 조사하여도 좋다.
또한 1장의 제작 기판으로 복수의 표시 장치를 형성하는(다면취(多面取)하는) 경우, 하나의 수지층(23)을 사용하여 복수의 표시 장치를 형성할 수 있다. 예를 들어 도 6의 (B2)에 도시된 칼금(64)의 내측에 복수의 표시 장치가 배치된다. 이에 의하여 복수의 표시 장치를 한꺼번에 제작 기판과 분리할 수 있다.
또는 복수의 수지층(23)을 사용하여 표시 장치마다 수지층(23)을 구분 제작하여도 좋다. 도 6의 (B3)에서는 제작 기판 위에 4개의 수지층(23)을 형성하는 예를 도시하였다. 4개의 수지층(23) 각각에 프레임 형상의 칼금(64)을 냄으로써 각 표시 장치를 상이한 타이밍으로 제작 기판과 분리할 수 있다.
제작 방법예 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 의도하지 않게 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 그리고 분리의 기점을 형성함으로써 원하는 타이밍으로 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 따라서 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이와 같이 함으로써 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정에서의 수율을 높일 수 있다.
다음으로 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리한다(도 7의 (A) 참조).
그리고 접착층(28)을 사용하여 노출된 수지층(23)에 기판(29)을 접합한다(도 7의 (B) 참조).
기판(29)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다. 기판(29)에는 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 표시 장치의 경량화, 박형화가 가능하다. 또한 필름 기판을 사용한 표시 장치는 유리나 금속 등을 사용하는 경우에 비하여 파손되기 어렵다. 또한 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
본 실시형태에 따른 박리 방법을 사용함으로써, 제작 기판(14) 위에 제작한 트랜지스터(40) 및 발광 소자(60) 등을 제작 기판(14)으로부터 박리하여 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.
또한 본 실시형태에서 사용하는 수지층(23)은 착색되어 있는 경우가 있다. 그러므로 발광 소자(60)의 발광이 수지층(23)을 통하여 추출되는 경우, 수지층(23)이 착색되어 있음에 기인하여 광 추출 효율의 저하, 추출되는 광의 색조의 변화, 표시 품위의 저하 등의 문제가 생길 수 있다. 따라서 착색되어 있는 수지층(23)은 박리에 의하여 노출된 후에 제거되는 것이 바람직하다.
수지층(23)은 습식 에칭 장치, 건식 에칭 장치, 애싱 장치 등을 사용하여 제거할 수 있다. 특히 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행하여 수지층(23)을 제거하는 것이 바람직하다.
제작 방법예 1에서는 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)(또는 제 1 층(24))을 적층하여 가열 처리를 수행한다. 이와 같이 함으로써 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로 수지층(23)의 일면 전체에 레이저 조사를 수행하지 않고 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 이에 의하여 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 8의 (A)는 표시 장치(10A)의 상면도이다. 도 8의 (B) 및 (C)는 각각 표시 장치(10A)의 표시부(381)의 단면도 및 FPC(372)와의 접속부의 단면도의 일례이다.
표시 장치(10A)는 상술한 제작 방법예 1을 사용하여 제작할 수 있다. 표시 장치(10A)는 휘어진 상태를 유지하거나 반복적으로 휘어지는 것 등이 가능하다.
표시 장치(10A)는 보호층(75) 및 기판(29)을 갖는다. 보호층(75) 측이 표시 장치의 표시면 측이다. 표시 장치(10A)는 표시부(381) 및 구동 회로부(382)를 갖는다. 표시 장치(10A)에는 FPC(372)가 접착되어 있다.
접속체(76)를 통하여 도전층(43c)과 FPC(372)가 전기적으로 접속된다(도 8의 (B) 및 (C) 참조). 도전층(43c)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 공정에서 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 8의 (C)에 도시된 표시 장치는, 트랜지스터(40)를 갖지 않고 트랜지스터(49)를 갖는 점, 수지층(23)을 갖지 않는 점, 및 절연층(33) 위에 착색층(97)을 갖는 점에서, 도 8의 (B)의 구성과 상이하다. 보텀 이미션형의 발광 소자(60)를 사용하는 경우, 발광 소자(60)보다 기판(29) 측에 착색층(97)을 가져도 좋다. 수지층(23)이 착색되어 있는 경우, 수지층(23)을 표시 장치에 남기지 않음으로써 표시 장치의 표시 품위를 향상시킬 수 있다.
도 8의 (C)에 도시된 트랜지스터(49)는 도 8의(B)에 도시된 트랜지스터(40)의 구성에 더하여 게이트로서 기능하는 도전층(45)을 갖는다.
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 증가되더라도 각 배선에서의 신호 지연을 저감할 수 있고 표시 불균일을 억제할 수 있다.
또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 한쪽에 구동하기 위한 전위를 공급함으로써 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
[제작 방법예 2]
먼저 상술한 박리 방법과 마찬가지로 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)에서 절연층(31)까지를 형성한다(도 9의 (A) 참조).
다음으로 절연층(31) 위에 트랜지스터(80)를 형성한다(도 9의 (B) 참조).
여기서는 트랜지스터(80)로서 금속 산화물층(83)과 2개의 게이트를 갖는 트랜지스터를 제작하는 경우를 나타낸다.
트랜지스터(80)는 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로는 먼저 절연층(31) 위에 도전층(81)을 형성한다. 도전층(81)은 도전막을 형성한 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 형성한 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 형성한 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 방법으로 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 기능하므로 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 형성한 후, 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭하고 나서 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다. 도전층(86a) 및 도전층(86b)은 각각 절연층(33)의 개구를 통하여 금속 산화물층(83)과 전기적으로 접속된다.
상술한 바와 같이 하여 트랜지스터(80)를 제작할 수 있다(도 9의 (B) 참조). 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 갖는다. 채널 영역은 절연층(84)을 개재하여 도전층(85)과 중첩된다. 저저항 영역은 도전층(86a)과 접속되는 부분과 도전층(86b)과 접속되는 부분을 갖는다.
다음으로 절연층(33) 위에 절연층(34)에서 발광 소자(60)까지를 형성한다(도 9의 (C) 참조). 이들 공정은 제작 방법예 1을 참조할 수 있다.
또한 도 9의 (A) 내지 도 9의 (C)의 공정과 독립하여 도 10의 (A) 내지 도 10의 (C)의 공정을 수행한다. 먼저 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하는 공정과 마찬가지로 제작 기판(91) 위에 금속 산화물층(92)을 형성한다(도 10의 (A) 참조). 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 10의 (B) 참조). 그리고 수지층(23) 위에 절연층(31)을 형성하는 공정과 마찬가지로, 수지층(93) 위에 수지층(93)의 단부를 덮는 절연층(95)을 형성한다(도 10의 (B) 참조).
다음으로 절연층(95) 위에 착색층(97) 및 차광층(98)을 형성한다(도 10의 (C) 참조).
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 접합한다(도 10의 (D) 참조).
다음으로 수지층(23)에 분리의 기점을 형성한다(도 11의 (A) 및 (B) 참조). 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.
예를 들어 제작 기판(14) 측으로부터 수지층(23)에 프레임 형상으로 레이저 광(66)을 조사한다(도 11의 (B)에 도시된 레이저 광의 조사 영역(67) 참조). 제작 기판(14) 및 제작 기판(91)에 유리 등의 경질(硬質) 기판을 사용하는 경우에 적합하다.
분리의 기점을 형성하기 위하여 사용하는 레이저에 특별한 한정은 없다. 예를 들어 연속 발진형 레이저나 펄스 발진형 레이저를 사용할 수 있다. 레이저 광의 조사 조건(주파수, 파워 밀도, 에너지 밀도, 빔 프로파일 등)은 제작 기판이나 수지층의 두께, 재료 등을 고려하여 적절히 제어한다.
제작 방법예 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 의도하지 않게 벗겨지는 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 의도하지 않게 벗겨지는 것을 억제할 수 있다.
그리고 수지층(23) 및 수지층(93) 중 한쪽에만 분리의 기점을 형성한다. 수지층(23)과 수지층(93)은 분리의 기점을 상이한 타이밍으로 형성할 수 있으므로 제작 기판(14)과 제작 기판(91)을 각각 다른 공정에서 분리할 수 있다. 이와 같이 함으로써 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정에서의 수율을 높일 수 있다.
레이저 광(66)은 수지층(23)의 일면 전체에 조사할 필요는 없고 부분적으로 조사한다. 그러므로 고가하고 러닝 코스트가 비싼 레이저 장치는 불필요하다.
다음으로 제작 기판(14)과 트랜지스터(80)를 분리한다(도 12의 (A) 참조). 여기서는 프레임 형상으로 레이저 광(66)을 조사한 내측의 부분(도 11의 (B)에 도시된 레이저 광의 조사 영역(67)의 내측의 부분이라고도 할 수 있음)과 제작 기판(14)을 분리하는 예를 나타낸다. 또한 도 12의 (A)에서는 프레임 형상으로 레이저 광(66)을 조사한 외측의 부분에서 접착층(99) 중에서 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 방법예 2에서는 금속 산화물층(20) 및 수지층(23)(또는 제 1 층(24))을 적층하고 가열 처리를 수행한다. 이와 같이 함으로써 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로 수지층(23)의 일면 전체에 레이저 조사를 수행하지 않고 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 이에 의하여 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다.
다음으로 제작 기판(14)으로부터 분리함으로써 노출된 수지층(23)과 기판(29)을 접착층(28)을 사용하여 접합한다(도 12의 (B) 참조). 기판(29)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다.
다음으로 수지층(93)에 분리의 기점을 형성한다(도 13의 (A) 참조).
도 13의 (A)에서는 기판(29) 측으로부터 수지층(93)의 단부보다 내측에 칼 등의 예리한 형상의 기구(65)를 삽입하여 프레임 형상으로 칼금을 낸다. 기판(29)에 수지를 사용하는 경우에 적합하다.
또는 수지층(23)에 분리의 기점을 형성하였을 때와 마찬가지로, 제작 기판(91) 측으로부터 수지층(93)에 프레임 형상으로 레이저 광을 조사하여도 좋다.
분리의 기점을 형성함으로써 원하는 타이밍으로 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리할 수 있다. 따라서 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이와 같이 함으로써 분리 공정, 및 표시 장치의 제작 공정에서 수율을 높일 수 있다.
다음으로 제작 기판(91)과 트랜지스터(80)를 분리한다(도 13의 (B) 참조). 여기서는 프레임 형상으로 칼금을 낸 내측 부분과 제작 기판(91)을 분리하는 예를 나타낸다.
제작 방법예 2에서는 금속 산화물층(92) 및 수지층(93)(또는 제 1 층)을 적층하고 가열 처리를 수행한다. 이와 같이 함으로써 금속 산화물층(92)과 수지층(93)의 밀착성 또는 접착성을 저하시킬 수 있다. 그러므로 수지층(93)의 일면 전체에 레이저 조사를 수행하지 않고 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리할 수 있다. 이에 의하여 저렴하게 표시 장치를 제작할 수 있다.
다음으로 제작 기판(91)으로부터 분리함으로써 노출된 수지층(93)과 기판(22)을 접착층(13)을 사용하여 접합한다(도 14의 (A) 참조). 기판(22)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다.
도 14의 (A)에서 발광 소자(60)의 발광은 착색층(97), 절연층(95), 및 수지층(93)을 통하여 표시 장치의 외부로 추출된다. 그러므로 수지층(93)의 가시광 투과율은 높은 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태에서는 수지층(93)의 두께를 얇게 할 수 있다. 그러므로 수지층(93)의 가시광 투과율을 높이고 발광 소자(60)의 광 추출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
수지층(93)을 제거하여도 좋다. 이에 의하여 발광 소자(60)의 광 추출 효율을 더 높일 수 있다. 도 14의 (B)에서는 수지층(93)을 제거하고 접착층(13)을 사용하여 절연층(95)에 기판(22)을 접합한 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 방법예 2는 본 발명의 일 형태에 따른 박리 방법을 2번 수행하여 표시 장치를 제작하는 예이다. 본 발명의 일 형태에서는 표시 장치를 구성하는 기능 소자 등은 모두 제작 기판 위에서 형성하므로 정세도가 높은 표시 장치를 제작하는 경우에도 가요성을 갖는 기판에는 위치를 맞추는 데에 높은 정도(精度)가 요구되지 않는다. 따라서 가요성을 갖는 기판을 간편하게 접착할 수 있다.
[변형예]
제작 방법예 2(도 10의 (D) 참조)에서는 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분 중 양쪽과 중첩되도록 접착층(99)이 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 저하될 수 있다. 그러므로 수지층에 분리의 기점을 프레임 형상으로 형성한 후, 수지층과 중첩하는 부분만을 제작 기판과 분리하는 공정이 적합하다.
한편, 도 15의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 접착층(99)이 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과는 중첩되지 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 15의 (A) 참조).
또는 프레임 형상의 격벽(96)을 형성하고 격벽(96)으로 둘러싸인 내측에 접착층(99)을 충전하고 경화시켜도 좋다(도 15의 (B) 참조).
격벽(96)을 표시 장치의 구성 요소로서 사용하는 경우, 격벽(96)에는 경화한 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 부분과는 중첩시키지 않는 것이 바람직하다.
격벽(96)을 표시 장치의 구성 요소로서 사용하지 않는 경우, 격벽(96)에는 미경화 수지 또는 반경화 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이때 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분 중 한쪽 또는 양쪽과 격벽(96)을 중첩시켜도 좋다.
본 실시형태에서는 격벽(96)에 미경화 수지를 사용하고, 금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 격벽(96)이 중첩되지 않는 예를 나타낸다.
금속 산화물층(20)과 절연층(31)이 접하는 부분, 및 금속 산화물층(92)과 절연층(95)이 접하는 부분과 접착층(99)이 중첩되지 않는 구성에서의 분리의 기점의 형성 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 제작 기판(91)을 박리하는 예를 나타낸다. 제작 기판(14)을 박리하는 경우에도 같은 방법을 사용할 수 있다.
도 16의 (A) 내지 도 16의 (E)에서는 제작 기판(91)과 수지층(93)을 분리하는 경우의 레이저 광(66)의 조사 위치에 대하여 설명한다.
도 16의 (A)에 도시된 바와 같이 수지층(93)과 접착층(99)이 중첩된 영역 중 적어도 1군데에 레이저 광(66)을 조사함으로써 분리의 기점을 형성할 수 있다.
분리의 기점에 제작 기판(91)과 수지층(93)을 떼어 내는 힘이 집중하는 것이 바람직하기 때문에 접착층(99)의 중앙부보다 단부 근방에 분리의 기점을 형성하는 것이 바람직하다. 특히 단부 근방 중에서도 변 부분 근방에 비하여 모서리 부분 근방에 분리의 기점을 형성하는 것이 바람직하다.
도 16의 (B) 내지 도 16의 (E)에 레이저 광의 조사 영역(67)의 일례를 도시하였다.
도 16의 (B)에서는 접착층(99)의 모서리 부분에 레이저 광의 조사 영역(67)을 1군데 도시하였다.
연속적 또는 단속적으로 레이저 광을 조사함으로써 실선 형상 또는 파선 형상의 분리의 기점을 형성할 수 있다. 도 16의 (C)에서는 접착층(99)의 모서리 부분에 레이저 광의 조사 영역(67)을 3군데 도시하였다. 도 16의 (D)에서는 레이저 광의 조사 영역(67)이 접착층(99)의 한 변에 접하고 또한 접착층(99)의 한 변을 따라 연장된 예를 도시하였다. 도 16의 (E)에 도시된 바와 같이 레이저 광의 조사 영역(67)이 접착층(99)과 수지층(93)이 중첩된 영역뿐만 아니라 경화 상태가 아닌 격벽(96)과 수지층(93)이 중첩된 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 다음의 공정을 수행하여도 좋다.
[표시 장치의 구성예 2]
도 17의 (A)는 표시 장치(10B)의 상면도이다. 도 17의 (B)는 표시 장치(10B)의 표시부(381)의 단면도 및 FPC(372)와의 접속부의 단면도의 일례이다.
표시 장치(10B)는 상술한 제작 방법예 2를 사용하여 제작할 수 있다. 표시 장치(10B)는 휘어진 상태를 유지하거나 반복적으로 휘어지는 것 등이 가능하다.
표시 장치(10B)는 기판(22) 및 기판(29)을 갖는다. 기판(22) 측이 표시 장치(10B)의 표시면 측이다. 표시 장치(10B)는 표시부(381) 및 구동 회로부(382)를 갖는다. 표시 장치(10B)에는 FPC(372)가 접착된다.
기판(22) 및 기판(29)에는 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 표시 장치의 경량화, 박형화가 가능하다. 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 접속된다(도 17의 (B) 참조). 도전층(86c)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 공정에서 형성할 수 있다.
[적층체의 제작 장치의 예]
다음으로 도 18을 사용하여 적층체의 제작 장치의 일례를 설명한다. 도 18에 도시된 적층체의 제작 장치는 본 실시형태에 따른 박리 방법을 사용하여 제작 기판으로부터 피박리층을 박리하고 피박리층을 다른 기판으로 전치할 수 있다. 도 18에 도시된 적층체의 제작 장치를 사용하여 반도체 장치, 표시 장치 등의 적층체를 제작할 수 있다.
도 18에 도시된 적층체의 제작 장치는 복수의 반송 롤러(반송 롤러(643), 반송 롤러(644), 반송 롤러(645) 등), 테이프 릴(602), 권취 릴(683), 방향 전환 롤러(604), 및 가압 롤러(606)를 갖는다.
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 장력을 가할 수 있다.
지지체(601)를 연속적 또는 간헐적으로 풀어낸다. 지지체(601)를 연속적으로 풀어내면 균일한 속도, 균일한 힘으로 박리할 수 있어 바람직하다. 박리 공정에서는 박리의 진행이 도중에 정지되지 않고 연속하는 것이 바람직하고, 등속으로 박리를 진행시키는 것이 더 바람직하다. 박리의 진행을 도중에 정지하고 다시 상기 영역으로부터 박리를 시작하면 박리의 진행이 연속된 경우와 달리, 상기 영역에 변형 등이 발생한다. 그러므로 상기 영역의 미세 구조의 변화, 또는 상기 영역에 있는 전자 디바이스 등의 특성 변화가 일어나, 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 18에서는 지지체(601)에 가요성 기판 등 제작하는 장치(예를 들어 플렉시블 디바이스)를 잔부(56a)와 함께 구성하는 부재를 사용한다. 지지체(601)는 캐리어 테이프 등의 제작하는 장치를 구성하지 않는 부재이어도 좋다.
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), 또는 반송 롤러(645)는 복수로 배열된 반송 롤러 중 하나이며 소정의 간격으로 제공되고 적층체(56)(또는 한쪽의 표층(56b))의 송출 방향(실선의 화살표로 가리킨 우회전하는 방향)으로 회전 구동된다. 복수로 배열된 반송 롤러는 각각 도시되지 않은 구동부(모터 등)에 의하여 회전 구동된다.
방향 전환 롤러(604)에 의하여 지지체(601)의 반송 방향을 바꿀 수 있다. 도 18에서는 방향 전환 롤러(604)가 테이프 릴(602)과 가압 롤러(606) 사이에 위치한 예를 도시하였다.
지지체(601)는 가압 롤러(606) 및 반송 롤러(645)에 의하여 적층체(56)(잔부(56a))에 접착된다.
도 18의 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 들어가는 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 잔부(56a)를 떼어 내는 힘이 가해져 잔부(56a)가 벗겨진다. 이때 적층체(56)에 박리의 기점이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 잔부(56a)는 박리의 기점으로부터 벗겨지기 시작한다. 그리고 적층체(56)는 잔부(56a)와 한쪽의 표층(56b)으로 분리된다.
적층체(56)로부터 잔부(56a)를 떼어 내는 기구는 가압 롤러(606)에 한정되지 않고 볼록면(볼록 곡면, 볼록 형상의 곡면이라고도 할 수 있음)을 갖는 구조체를 적용할 수 있다. 예를 들어 원통형(원기둥 형상, 직원 기둥 형상, 타원 기둥 형상, 포물 기둥 형상 등도 포함함), 구상(球狀) 등의 구조물을 사용할 수 있다. 예를 들어 드럼형 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 이들 기둥체 중 어느 하나인 경우, 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 발생하기 어려운 재료를 사용하거나, 또는 정전기를 방지하는 대책을 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 18에 도시된 가압 롤러(606)는 고무 또는 유기 수지를 사용한 속이 비어 있는 원통(606a)과, 원통(606a)의 내측에 위치하는 금속 또는 합금을 사용한 원기둥(606b)을 갖는다.
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 하나의 방향(예를 들어 상하, 좌우, 또는 전후 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 있어 바람직하다.
가압 롤러(606)가 지지체(601)를 되접어 꺾는 각도에 특별한 한정은 없다. 도 18에서는 가압 롤러(606)가 지지체(601)를 되접어 꺾는 각도가 둔각인 예를 도시하였다.
도 18에 도시된 적층체의 제작 장치는 롤러(617)를 더 갖는다. 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 장력을 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 수가 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 바꿀 수 있다. 예를 들어 지지체(601)의 송출 방향을 수평 방향으로 바꿔도 좋다. 또는 롤러(617)가 지지체(601)를 되접어 꺾어 지지체(601)의 송출 방향을 바꾼 후, 롤러(617)와 권취 릴(683) 사이에 위치하는 방향 전환 롤러(607)에 의하여 다시 지지체(601)의 송출 방향을 바꾸어 지지체(601)의 송출 방향을 수평 방향으로 하여도 좋다.
도 18에 도시된 적층체의 제작 장치는 가이드 롤러(가이드 롤러(631), 가이드 롤러(632), 가이드 롤러(633) 등), 권취 릴(613), 액체 공급 기구(659), 건조 기구(614), 및 이오나이저(이오나이저(639), 이오나이저(620))도 갖는다.
적층체의 제작 장치는 지지체(601)를 권취 릴(683)까지 안내하는 가이드 롤러를 가져도 좋다. 가이드 롤러는 단수이어도 좋고 복수이어도 좋다. 가이드 롤러는 가이드 롤러(632)처럼 지지체(601)에 장력을 가할 수 있어도 좋다.
지지체(601)의 적어도 한쪽 면에 테이프(600)(세퍼레이트 필름이라고도 부름)가 접합되어 있어도 좋다. 이때 적층체의 제작 장치는 지지체(601)의 한쪽 면에 접합된 테이프(600)를 권취할 수 있는 릴을 갖는 것이 바람직하다. 도 18에서는 권취 릴(613)이 테이프 릴(602)과 가압 롤러(606) 사이에 위치하는 예를 도시하였다. 이에 더하여 적층체의 제작 장치는 가이드 롤러(634)를 가져도 좋다. 가이드 롤러(634)는 테이프(600)를 권취 릴(613)까지 안내할 수 있다.
작층체의 제작 장치는 건조 기구(614)를 가져도 좋다. 잔부(56a)에 포함되는 기능 소자(예를 들어 트랜지스터나 박막 집적 회로)는 정전기에 약하기 때문에 박리를 수행하기 전에 잔부(56a)와 한쪽의 표층(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. 잔부(56a)에 부착된 채 액체가 휘발되면 워터 마크가 형성되는 경우가 있으므로 박리 직후에 액체를 제거하는 것이 바람직하다. 따라서 기능 소자를 포함하는 잔부(56a)에 대하여 블로를 수행하여 잔부(56a) 위에 남은 액적을 제거하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 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 하측 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 안정화되고 진동을 억제할 수 있다.
공정 중, 정전기가 발생할 우려가 있는 위치에서는 적층체의 제작 장치가 갖는 정전기 제거기를 사용하는 것이 바람직하다. 정전기 제거기로서는 특별한 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 잔부(56a)에 분사하여 제전 처리를 수행하여 정전기에 의하여 기능 소자가 받는 영향을 저감하는 것이 바람직하다. 특히 2개의 부재를 접합하는 공정 및 1개의 부재를 분리하는 공정에서는 각각 이오나이저를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 이오나이저(639)를 사용하여 잔부(56a)와 한쪽의 표층(56b)의 계면 근방에 이온을 조사하고 정전기를 제거하면서 적층체(56)를 잔부(56a)와 한쪽의 표층(56b)으로 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 한쪽의 표층(56b)을 기판 언로드 카세트(642)에 공급할 수 있다.
도 18에 도시된 적층체의 제작 장치에서는 적층체(56)에 지지체(601)를 접착하고 지지체(601)를 당김으로써 잔부(56a)를 적층체(56)로부터 박리한다. 지지체(601)를 사용하여 적층체(56)를 자동적으로 분리할 수 있고 작업 시간의 단축 및 제품의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
한쪽의 표층(56b)과 분리된 잔부(56a)는 접착제를 사용하여 지지체(671)와 접합된다. 이에 의하여 지지체(601), 잔부(56a), 및 지지체(671)가 이 순서대로 적층된 적층체(59)를 제작할 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 장력을 가할 수 있다.
적층체의 제작 장치는 지지체(671)를 권취 릴(683)까지 안내하는 가이드 롤러(677), 가이드 롤러(678), 가이드 롤러(679)를 가져도 좋다.
방향 전환 롤러(676)에 의하여 지지체(671)의 송출 방향을 바꿀 수 있다.
가압 롤러(675)는 잔부(56a)와 테이프 릴(672)이 풀어내는 지지체(671)를 가압하면서 접합할 수 있다. 이에 의하여 지지체(671)와 잔부(56a) 사이에 기포가 들어가는 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 18에서는 권취 릴(683)이 적층체(59)를 권취하는 예를 도시하였다. 가이드 롤러(665), 가이드 롤러(666)처럼 적층체(59)를 권취 릴(683)로 안내하는 가이드 롤러를 가져도 좋다.
도 18에 도시된 적층체의 제작 장치에서는 가압 롤러(606)를 사용하여 적층체(56)로부터 잔부(56a)를 박리하고 가압 롤러(675)를 사용하여 잔부(56a)를 지지체(671)로 전치할 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 따른 박리 방법에서는 제작 기판 위에 금속 산화물층과 수지층을 적층하고 가열에 의하여 수지층의 금속 산화물층에 대한 박리성을 제어한다. 선형 레이저 빔의 조사 등 고가한 장치를 필요로 하는 처리가 불필요하므로 저렴하다. 또한 금속 산화물층 위에 수지층이 접하는 부분과 절연층이 접하는 부분을 제공함으로써 원하는 타이밍으로 제작 기판으로부터 수지층을 박리할 수 있다. 따라서 본 실시형태에 따른 박리 방법을 사용하여 저렴하고 양산성 높게 표시 장치 등을 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태 중에 복수의 구성예가 기재되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치의 제작 방법에 대하여 도 19 내지 도 23을 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서는 트랜지스터의 채널 형성 영역에 저온 폴리실리콘(LTPS)을 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
LTPS를 사용하는 경우, 수지층은 내열성이 높은 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 수지층은 후막으로 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 고온 프로세스가 가능해지고, 또한 레이저 결정화 공정에서의 대미지를 완화할 수 있다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성한다(도 19의 (A) 참조). 금속 산화물층(20)의 재료 및 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(도 19의 (B) 참조).
제 1 층(24)의 재료 및 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 본 실시형태에서 사용하는 제 1 층(24)의 재료의 내열성은 충분히 높은 것이 바람직하다.
다음에, 원하는 형상의 제 1 층(24)에 대하여 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성한다(도 19의 (C) 참조). 여기서는, 섬 형상의 수지층(23)을 형성한다.
가열 처리의 조건에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 1 층(24)의 재료에 내열성이 높은 재료를 사용하기 때문에, 내열성이 높은 수지층(23)을 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 1 층(24)의 재료에 내열성이 높은 재료를 사용하기 때문에, 실시형태 1에 나타낸 가열 온도보다 높은 온도에서 가열 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 가열 처리의 온도는 400℃ 이상 600℃ 이하가 바람직하고, 450℃ 이상 550℃ 이하가 더 바람직하다.
수지층(23)의 두께는 10μm 이상 200μm 이하인 것이 바람직하고, 10μm 이상 100μm 이하인 것이 더 바람직하고, 10μm 이상 50μm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 수지층(23)이 충분히 두꺼움으로써 레이저 결정화 공정에서의 대미지를 완화할 수 있다. 또한, 표시 장치의 강성을 높일 수 있다.
수지층(23)의 5% 중량 감소 온도는 400℃ 이상 600℃ 이하가 바람직하고, 450℃ 이상 600℃ 이하가 더 바람직하고, 500℃ 이상 600℃ 이하가 더욱 바람직하다.
다음에, 제작 기판(14) 위 및 수지층(23) 위에 절연층(31)을 형성한다(도 19의 (D) 참조).
절연층(31)은 수지층(23)의 내열 온도 이하의 온도에서 형성한다. 절연층(31)은 가열 처리의 온도보다 낮은 온도에서 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(31)은 수지층(23)에 포함되는 불순물이 나중에 형성하는 트랜지스터나 표시 소자에 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 소자에 확산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 그러므로 절연층(31)은 배리어성이 높은 것이 바람직하다.
절연층(31)에는 실시형태 1에서 예시한 재료를 사용할 수 있다.
다음에, 절연층(31) 위에 트랜지스터(140)를 형성한다(도 19의 (E), 도 20의 (A) 내지 도 20의 (E) 참조).
여기서는 트랜지스터(140)로서 채널 형성 영역에 LTPS를 갖는 톱 게이트 구조의 트랜지스터를 제작하는 경우를 나타낸다.
먼저, 절연층(31) 위에 스퍼터링법 또는 CVD법 등을 사용하여 반도체막을 형성한다. 본 실시형태에서는 플라스마 CVD 장치를 사용하여 두께 50nm의 비정질 실리콘막(161)을 형성한다.
다음에, 비정질 실리콘막(161)에 대하여 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 비정질 실리콘막(161) 중으로부터 수소를 이탈시킬 수 있다. 구체적으로는, 400℃ 이상 550℃ 이하의 온도에서 가열하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비정질 실리콘막(161)의 함유 수소량을 5atom% 이하로 함으로써, 결정화 공정에서의 제조 수율을 높일 수 있다. 또한, 비정질 실리콘막(161)의 함유 수소량이 낮은 경우, 가열 처리를 생략하여도 좋다.
본 실시형태에서는 수지층(23)의 내열성이 높기 때문에 비정질 실리콘막(161)을 고온에서 가열할 수 있다. 이에 의하여, 비정질 실리콘막(161) 중의 수소를 충분히 이탈시켜, 결정화 공정에서의 제조 수율을 높일 수 있다.
다음에, 반도체막을 결정화시킴으로써 결정 구조를 갖는 반도체막(162)을 형성한다(도 20의 (A) 참조).
반도체막의 상방으로부터 레이저 광을 조사함으로써 반도체막을 결정화시킬 수 있다. 레이저 광으로서는 예를 들어, 193nm, 248nm, 308nm, 또는 351nm의 파장을 사용할 수 있다. 또는, 금속의 촉매 원소를 사용하여 반도체막을 결정화시켜도 좋다.
본 실시형태에서는 수지층(23)의 내열성이 높고, 또한 수지층(23)을 후막으로 형성하기 때문에 결정화 시의 대미지를 완화할 수 있다.
다음에, 결정 구조를 갖는 반도체막(162)에 채널 도핑을 수행하여도 좋다.
다음에, 결정 구조를 갖는 반도체막(162)을 가공하여, 섬 형상의 반도체막을 형성한다.
반도체막의 가공 방법으로서는, 습식 에칭법 및 건식 에칭법 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
다음에, 절연층(31) 및 반도체막 위에 절연층(163) 및 도전층(164)을 형성한다. 절연층(163)은 절연층(31)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 원용할 수 있다. 절연층(163) 및 도전층(164)은 절연층(163)이 되는 절연막과, 도전층(164)이 되는 도전막을 형성한 후, 마스크를 형성하고, 상기 절연막 및 상기 도전막을 에칭하고 나서 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다.
반도체막의 일부에 불순물 원소를 첨가함으로써, 채널 영역(162a) 및 저저항 영역(162b)(소스 영역 및 드레인 영역이라고도 할 수 있음)을 형성한다. 불순물 원소를 여러 번 첨가(라이트 도핑과 헤비 도핑을 수행)함으로써, 채널 영역(162a)과 저저항 영역(162b) 사이에 LDD(Lightly Doped Drain) 영역을 형성하여도 좋다. 절연층(163) 및 도전층(164), 그리고 이들을 제작하는 데 사용한 마스크는 불순물 원소를 첨가할 때의 마스크로서 기능할 수 있다.
n채널형 트랜지스터를 제작하는 경우, 불순물 원소로서는 반도체막에 n형의 도전성을 부여하는 불순물을 사용한다. 예를 들어, P, As, Sb, S, Te, Se 등의 원소를 사용할 수 있다.
p채널형 트랜지스터를 제작하는 경우, 불순물 원소로서는 반도체막에 p형의 도전성을 부여하는 불순물을 사용한다. 예를 들어, B, Al, Ga 등의 원소를 사용할 수 있다.
다음에, 반도체층, 절연층(163), 및 도전층(164)을 덮는 절연층(165)을 형성한다(도 20의 (C) 참조). 절연층(165)은 절연층(31)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
다음에, 가열 처리를 수행한다. 이에 의하여, 반도체막에 첨가한 불순물을 활성화시킨다. 상기 가열 처리는 도전층(164)의 산화를 방지하기 위하여, 절연층(165)을 형성한 후에 수행하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는 수지층(23)의 내열성이 높기 때문에, 불순물의 활성화를 위한 가열 처리를 고온에서 수행할 수 있다. 이에 의하여, 트랜지스터의 특성을 높일 수 있다.
다음에, 절연층(165) 위에 절연층(166)을 형성한다(도 20의 (D) 참조). 절연층(166)은 절연층(31)과 같은 방법으로 형성할 수 있으며, 특히 수소를 포함하는 절연막을 형성한다.
다음에, 가열 처리를 수행한다. 이에 의하여, 수소를 포함하는 절연층(166)으로부터 반도체막 중(특히 채널 영역(162a) 중)에 수소를 공급하여, 반도체막 중의 결함을 수소에 의하여 종단시킬 수 있다. 상기 가열 처리는 수소를 포함하는 절연층(166)을 형성한 후에 수행하는 것이 바람직하다. 상기 가열 처리는 수소를 이탈시키기 위하여 비정질 실리콘막(161)에 대하여 수행한 가열 처리보다 낮은 온도에서 수행한다.
본 실시형태에서는 수지층(23)의 내열성이 높기 때문에, 수소화를 위한 가열 처리를 고온에서 수행할 수 있다. 이에 의하여, 트랜지스터의 특성을 높일 수 있다.
다음에, 절연층(165) 및 절연층(166)에 반도체층의 저저항 영역(162b)에 도달하는 개구를 형성한다.
이어서, 도전층(167a) 및 도전층(167b)을 형성한다. 도전층(167a) 및 도전층(167b)은 도전막을 형성한 후, 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 도전막을 에칭한 후에 레지스트 마스크를 제거함으로써 형성할 수 있다. 도전층(167a) 및 도전층(167b)은 각각, 절연층(165) 및 절연층(166)의 개구를 통하여 저저항 영역(162b)과 전기적으로 접속된다.
상술한 바와 같이 하여, 트랜지스터(140)를 제작할 수 있다(도 20의 (E) 참조). 트랜지스터(140)에 있어서, 도전층(164)의 일부는 게이트로서 기능하고, 절연층(163)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능한다. 반도체층은 채널 영역(162a) 및 저저항 영역(162b)을 갖는다. 채널 영역(162a)은 절연층(163)을 개재하여 도전층(164)과 중첩된다. 저저항 영역(162b)은 도전층(167a)과 접속되는 부분과, 도전층(167b)과 접속되는 부분을 갖는다.
다음에, 절연층(166) 위에 절연층(34)에서 보호층(75)까지를 형성한다(도 21의 (A) 참조). 이들 공정에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
다음에, 수지층(23)에 분리의 기점을 형성한다(도 21의 (B1) 및 (B2) 참조). 분리의 기점의 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
또한 1장의 제작 기판으로 복수의 표시 장치를 형성하는(다면취하는) 경우, 하나의 수지층(23)을 사용하여 복수의 표시 장치를 형성할 수 있다. 예를 들어 도 21의 (B2)에 도시된 칼금(64)의 내측에 복수의 표시 장치가 배치된다. 이에 의하여 복수의 표시 장치를 한꺼번에 제작 기판과 분리할 수 있다.
또는 복수의 수지층(23)을 사용하여 표시 장치마다 수지층(23)을 구분 제작하여도 좋다. 도 21의 (B3)에서는 제작 기판 위에 4개의 수지층(23)을 형성하는 예를 도시하였다. 4개의 수지층(23) 각각에 프레임 형상의 칼금(64)을 냄으로써 각 표시 장치를 상이한 타이밍으로 제작 기판과 분리할 수 있다.
본 실시형태에서는 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 의도하지 않게 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 그리고 분리의 기점을 형성함으로써 원하는 타이밍으로 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리할 수 있다. 따라서 분리의 타이밍을 제어할 수 있고, 또한 분리에 필요한 힘이 작다. 이와 같이 함으로써 분리 공정 및 표시 장치의 제작 공정에서의 수율을 높일 수 있다.
다음으로 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리한다(도 22의 (A) 참조).
그리고 접착층(28)을 사용하여 노출된 수지층(23)에 기판(29)을 접합한다(도 22의 (B) 참조).
기판(29)은 표시 장치의 지지 기판으로서 기능할 수 있다. 기판(29)에는 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 수지 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 표시 장치의 경량화, 박형화가 가능하다. 또한 필름 기판을 사용한 표시 장치는 유리나 금속 등을 사용하는 경우와 비교하여 파손되기 어렵다. 또한 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 내열성이 높은 재료를 사용하여 수지층을 후막으로 형성함으로써, 트랜지스터에 LTPS가 적용된 표시 장치를 제작할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 3]
도 23의 (A)는 표시 장치(10C)의 상면도이다. 도 23의 (B) 및 (C)는 각각, 표시 장치(10C)의 표시부(381)의 단면도 및 FPC(372)와의 접속부의 단면도의 일례이다.
표시 장치(10C)는 휘어진 상태를 유지하거나 반복적으로 휘어지는 것 등이 가능하다.
표시 장치(10C)는 보호층(75) 및 기판(29)을 갖는다. 보호층(75) 측이 표시 장치의 표시면 측이다. 표시 장치(10C)는 표시부(381) 및 구동 회로부(382)를 갖는다. 표시 장치(10C)에는 FPC(372)가 접착된다.
접속체(76)를 통하여 도전층(43c)과 FPC(372)가 전기적으로 접속된다(도 23의 (B) 및 (C) 참조). 도전층(43c)은 트랜지스터의 소스 및 드레인과 동일한 재료 및 동일한 공정에서 형성할 수 있다.
도 23의 (C)에 도시된 표시 장치는 수지층(23) 및 절연층(31)을 갖지 않고, 수지층(23a), 절연층(31a), 수지층(23b), 및 절연층(31b)의 적층 구조를 갖는다. 이러한 적층 구조를 가짐으로써, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태를 적용하여 제작할 수 있는 표시 장치 및 입출력 장치에 대하여 도 24 내지 도 33을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 표시 장치는, 가시광을 반사하는 제 1 표시 소자와, 가시광을 발하는 제 2 표시 소자를 갖는다.
본 실시형태에 따른 표시 장치는, 제 1 표시 소자가 반사하는 광 및 제 2 표시 소자가 발하는 광 중, 어느 한쪽 또는 양쪽에 의하여 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
제 1 표시 소자에는 외광을 반사하여 표시하는 소자를 사용할 수 있다. 이러한 소자는 광원을 갖지 않기 때문에(인공 광원을 사용하지 않기 때문에), 표시 시의 소비전력을 매우 작게 하는 것이 가능해진다.
제 1 표시 소자에는 대표적으로, 반사형 액정 소자를 사용할 수 있다. 또는, 제 1 표시 소자로서 셔터 방식의 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 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 자발광성의 발광 소자를 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 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 갖고, 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 저소비전력의 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 세고, 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 색도에 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 느낄 수 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 양쪽 모두를 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, 그리고 외광의 색도가 백색이 아닌 경우 등에 유효하다.
이러한 구성으로 함으로써, 주위의 밝기에 상관없이 시인성이 높고 편리성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 구체적으로는 외광하에서도 실내에서도 시인성이 높고 편리성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 제 3 모드는 하이브리드 표시 방법을 사용하는 모드라고 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 표시 장치 및 입출력 장치는 하이브리드 디스플레이라고도 할 수 있다.
하이브리드 표시란, 하나의 패널에 있어서 반사광과 자발광을 병용하여, 색조 또는 광 강도를 서로 보완하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 방법이다. 또는, 하이브리드 표시란, 동일 화소 또는 동일 부화소에 있어서 복수의 표시 소자에서 각각의 광을 사용하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 방법이다. 다만, 하이브리드 표시를 수행하고 있는 하이브리드 디스플레이를 국소적으로 봤을 때, 복수의 표시 소자 중 어느 하나를 사용하여 표시를 하고 있는 화소 또는 부화소와, 복수의 표시 소자 중 2개 이상을 사용하여 표시를 하고 있는 화소 또는 부화소를 갖는 경우가 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서 상기 구성 중 어느 하나 또는 복수의 표현을 만족하는 것을 하이브리드 표시라고 한다.
또한, 하이브리드 디스플레이는 동일 화소 또는 동일 부화소에 복수의 표시 소자를 갖는다. 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 표시부에 있어서, 반사광 및 자발광 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 문자 및/또는 화상을 표시하는 기능을 갖는다.
본 실시형태에 따른 표시 장치는 제 1 표시 소자를 갖는 제 1 화소와, 제 2 표시 소자를 갖는 제 2 화소를 각각 복수로 갖는다. 제 1 화소와 제 2 화소는 각각 매트릭스상으로 배치되는 것이 바람직하다.
제 1 화소 및 제 2 화소는 각각 하나 이상의 부화소를 갖는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 화소에는 부화소를 하나 갖는 구성(백색(W) 등), 부화소를 3개 갖는 구성(적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 부화소를 4개 갖는 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 실시형태에 따른 표시 장치는 제 1 화소 및 제 2 화소를 둘 다 풀컬러 표시를 수행하는 구성으로 할 수 있다. 또는, 본 실시형태에 따른 표시 장치는 제 1 화소를 사용하여 백색 표시 또는 그레이스케일로 표시를 수행하고, 제 2 화소를 사용하여 풀컬러 표시를 수행하는 구성으로 할 수 있다. 제 1 화소를 사용한 백색 표시 또는 그레이스케일의 표시는 문서 정보 등, 컬러 표시를 필요로 하지 않는 정보를 표시하기에 적합하다.
도 24는 표시 장치(300A)의 사시 개략도이다. 표시 장치(300A)는 기판(351)과 기판(361)이 접합된 구성을 갖는다. 도 24에서는 기판(361)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(300A)는 표시부(362), 회로(364), 배선(365) 등을 갖는다. 도 24에서는 표시 장치(300A)에 IC(집적 회로)(373) 및 FPC(372)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로, 도 24에 도시된 구성은 표시 장치(300A), IC, 및 FPC를 갖는 표시 모듈이라고 할 수도 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 갖는다. 상기 신호 및 전력은 FPC(372)를 통하여 외부로부터 또는 IC(373)로부터 배선(365)에 입력된다.
도 24에는 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)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 갖는 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 24에는 표시부(362)의 일부의 확대도를 도시하였다. 표시부(362)에는 복수의 표시 소자가 갖는 전극(311b)이 매트릭스상으로 배치되어 있다. 전극(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고 액정 소자(180)의 반사 전극으로서 기능한다.
또한, 도 24에 도시된 바와 같이 전극(311b)은 개구(451)를 갖는다. 또한 표시부(362)는 전극(311b)보다 기판(351) 측에 발광 소자(170)를 갖는다. 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 25에, 도 24에 도시된 표시 장치(300A)에 있어서의 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 25에 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 갖는다. 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 갖는다. 절연층(121)은 평탄화층으로서의 기능을 갖고 있어도 좋다. 절연층(121)에 의하여, 전극(113)의 표면을 실질적으로 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 갖는다. 전극(311a)의 기판(351) 측에 접촉하여, 가시광을 반사하는 전극(311b)이 제공되어 있다. 전극(311b)은 개구(451)를 갖는다. 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)에 있어서 전극(311b)은 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 전극(113)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다. 기판(361) 측으로부터 입사한 광은, 편광판(135)에 의하여 편광되어 전극(113), 액정층(112)을 투과하고, 전극(311b)에 의하여 반사된다. 그리고 액정층(112) 및 전극(113)을 다시 투과하여 편광판(135)에 도달한다. 이때, 전극(311b)과 전극(113) 사이에 인가하는 전압에 의하여 액정의 배향을 제어함으로써, 광의 광학 변조를 제어할 수 있다. 즉, 편광판(135)을 통하여 사출되는 광의 강도를 제어할 수 있다. 또한 착색층(131)에 의하여 특정의 파장 영역 이외의 광이 흡수됨으로써, 추출되는 광은 예를 들어 적색을 나타내는 광이 된다.
도 25에 도시된 바와 같이, 개구(451)에는 가시광을 투과시키는 전극(311a)이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 개구(451)와 중첩되는 영역에 있어서도 그 이외의 영역과 마찬가지로 액정층(112)이 배향하기 때문에, 이들 영역의 경계부에서 액정의 배향 불량이 생기는 것으로 인한 의도하지 않은 광 누설을 억제할 수 있다.
접속부(207)에 있어서 전극(311b)은, 도전층(221b)을 통하여 트랜지스터(206)가 갖는 도전층(222a)과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(206)는 액정 소자(180)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
접착층(141)이 제공되는 일부의 영역에는 접속부(252)가 제공되어 있다. 접속부(252)에 있어서 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 도전성의 입자를 사용할 수 있다. 도전성의 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 도전성의 입자인 접속체(243)는 도 25에 도시된 바와 같이 상하 방향으로 찌부러진 형상이 되는 경우가 있다. 이로써, 접속체(243)와 이와 전기적으로 접속되는 도전층의 접촉 면적이 증대되어 접촉 저항을 저감할 수 있는 외에 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 갖는다. 전극(191)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 갖는 도전층(222a)과 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는 발광 소자(170)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 절연층(216)이 전극(191)의 단부를 덮고 있다. 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 상이하게 함으로써 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)와 전기적으로 접속되는 회로는, 발광 소자(170)와 전기적으로 접속되는 회로와 동일면 위에 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 2개의 회로를 각각 다른 면 위에 형성하는 경우에 비하여 표시 장치의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 2개의 트랜지스터를 동일한 공정에서 제작할 수 있기 때문에 2개의 트랜지스터를 각각 다른 면 위에 형성하는 경우에 비하여 제작 공정을 간략화할 수 있다.
액정 소자(180)의 화소 전극은 트랜지스터가 갖는 게이트 절연층을 개재하여 발광 소자(170)의 화소 전극과는 반대쪽에 위치한다.
여기서, 채널 형성 영역에 금속 산화물을 갖고 오프 전류가 매우 낮은 트랜지스터(206)를 적용한 경우나, 트랜지스터(206)와 전기적으로 접속되는 기억 소자를 적용한 경우 등에는, 액정 소자(180)를 사용하여 정지 화상을 표시할 때에 화소에 대한 기록 동작을 정지하여도, 계조를 유지시키는 것이 가능해진다. 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 갖는다. 또한, 트랜지스터를 덮는 절연층의 수는 한정되지 않고 단층이어도 좋고 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 억제하는 것이 가능해져서, 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 갖는다. 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 갖는다.
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 증가되더라도 각 배선에서의 신호 지연을 저감할 수 있고 표시 불균일을 억제할 수 있다.
또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 한쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써 트랜지스터의 문턱 전압을 제어할 수 있다.
표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조에 한정은 없다. 회로(364)가 갖는 트랜지스터와, 표시부(362)가 갖는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고 상이한 구조이어도 좋다. 회로(364)가 갖는 복수의 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고 2종류 이상의 구조가 조합하여 사용되어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(362)가 갖는 복수의 트랜지스터는 모두 같은 구조이어도 좋고, 2종류 이상의 구조가 조합하여 사용되어도 좋다.
도전층(223)에는 산화물을 포함하는 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 도전층(223)을 구성하는 도전막의 형성 시에 산소를 포함하는 분위기하에서 형성함으로써, 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 나중의 열처리에 의하여 반도체층(231)에 공급되기 때문에, 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) 중에 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)와 전기적으로 접속되어 있다. 접속부(204)는 접속부(207)와 같은 구성을 갖는다. 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 발수성의 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 갖는 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(가로 방향의 전계, 세로 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 포지티브형의 액정 또는 네거티브형의 액정의 어느 쪽을 사용하여도 좋고, 적용하는 모드나 설계에 따라서 최적의 액정 재료를 사용할 수 있다.
액정의 배향을 제어하기 위한 배향막을 제공할 수 있다. 또한, 가로 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 갖는다. 또한, 블루상을 나타내는 액정과 키랄제를 포함하는 액정 조성물은 배향 처리가 불필요하며 시야각 의존성이 작다. 또한 배향막을 제공하지 않아도 되기 때문에 러빙 처리도 불필요하므로, 러빙 처리에 기인하는 정전 파괴를 방지할 수 있고, 제작 공정 중에 있어서의 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 라이트형의 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.
<응용예>
본 발명의 일 형태에서는 터치 센서가 탑재된 표시 장치(이하 입출력 장치, 터치 패널이라고도 기재함)를 제작할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 입출력 장치가 갖는 검지 소자(센서 소자라고도 함)에 한정은 없다. 손가락 또는 스타일러스 등의 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 검지 소자로서 적용할 수 있다.
예를 들어 센서의 방식으로서는, 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 정전 용량 방식의 검지 소자를 갖는 입출력 장치를 예로 들어 설명한다.
정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 또한, 투영형 정전 용량 방식으로서는, 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면, 동시 다점 검출이 가능해지므로 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 입출력 장치는, 각각 별도로 제작된 표시 장치와 검지 소자를 접합하는 구성, 표시 패널이 갖는 한 쌍의 기판 중 한쪽 또는 양쪽에 검지 소자를 구성하는 전극 등을 제공하는 구성 등, 다양한 구성을 적용할 수 있다.
이하에서는 각각 별도로 제작한 표시 장치와 검지 소자를 접합한 구성의 입출력 장치에 대하여 설명한다. 도 26 및 도 30에, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 흐름도를 도시하였다. 도 27 그리고 도 28의 (A) 및 (B)에 제작 중의 표시 장치의 단면도를 도시하였다. 도 27은 도 26에 도시한 단계 S6에 대응한다. 마찬가지로, 도 28의 (A)는 단계 S7, 도 28의 (B)는 단계 S8에 대응한다. 또한, 도 31 및 도 32에 제작 중의 표시 장치의 단면도를 도시하였다. 도 31은 도 30에 도시한 단계 S26에 대응한다. 마찬가지로, 도 32는 단계 S27에 대응한다.
도 26에 도시된 바와 같이, 먼저 제작 기판(14) 위에 금속층(19)을 형성한다(단계 S1). 그리고, 금속층(19)을 산화시켜서, 금속 산화물층(20)을 형성한다(단계 S2). 여기서는, H2O 플라스마 처리를 수행함으로써 금속층(19)을 산화시켜, 금속 산화물층(20)을 형성한다. 금속 산화물층(20)의 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(단계 S3). 그리고, 제 1 층(24)을 경화시켜서 수지층(23)을 형성한다(단계 S4). 여기서는, 제 1 층(24)을 도포하고 베이크함으로써, 수지층(23)을 형성한다. 수지층(23)의 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
다음에, 수지층(23) 위에 트랜지스터 등을 형성한다(단계 S5). 그리고, 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 발광 소자를 형성하고, 밀봉한다(단계 S6). 수지층(23) 위에 형성하는 각 구성에 대하여 도 27을 참조하여 설명한다. 또한, 이미 설명한 구성에 대해서는 앞선 기재를 참조할 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)이 형성되고, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 형성되어 있다. 수지층(23) 위에는 절연층(115)이 형성되어 있다. 절연층(115)은 배리어성이 높은 것이 바람직하다. 절연층(115)에는 질화 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(115) 위에는 전극(311a), 전극(311b), 및 전극(311c)이 이 순서대로 적층되어 있다. 전극(311a)의 단부와 전극(311c)의 단부는 전극(311b)의 단부보다 외측에 위치하며, 서로 접촉한다. 전극(311a) 및 전극(311c)에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 전극(311b)에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용한다. 전극(311b)에는 개구(451)가 제공되어 있다. 개구(451)는 발광 소자(170)의 발광 영역과 중첩된다. 전극(311c) 위에는 절연층(220a)이 제공되어 있고, 절연층(220a) 위에는 도전층(224)이 제공되어 있고, 도전층(224) 위에는 절연층(220b)이 제공되어 있다. 도전층(224)은 용량 소자의 한쪽 전극으로서 기능한다. 절연층(220b) 위에는 트랜지스터(203), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)가 제공되어 있다. 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인은 접속부(207)에 있어서 전극(311c)과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는 2개의 게이트를 갖는다. 2개의 게이트는 서로 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)의 소스 또는 드레인은 도전층(228)을 통하여 발광 소자(170)의 전극(191)과 전기적으로 접속된다. 각 트랜지스터는 절연층(212), 절연층(213), 절연층(214), 절연층(225), 및 절연층(215)으로 덮여 있다. 이들 중 하나 또는 복수의 절연층의 배리어성이 높은 것이 바람직하다. 도 27에서는 절연층(213) 및 절연층(225)에 배리어성이 높은 재료를 사용하는 예를 나타내고 있다. 절연층(213)은 절연층(220a), 절연층(220b), 절연층(212) 등의 단부를 덮어 제공된다. 절연층(225)은 절연층(214)의 단부를 덮어 제공된다. 피복막(226)은 가시광을 반사하는 막이다. 피복막(226)은 발광 소자(170)의 발광의 일부를 반사하여, 개구(451) 측으로 공급하는 기능을 갖는다. 렌즈(227)는 발광 소자(170)의 발광을 투과시키는 기능을 갖는다. 렌즈(227)는 발광 소자(170)의 발광 영역과 중첩된다. 발광 소자(170)는 전극(191), EL층(192), 및 전극(193)을 갖는다. EL층(192)은 부화소마다 구분하여 형성되어 있다. 전극(191)의 단부는 절연층(216)으로 덮여 있다. 절연층(217)은 스페이서로서의 기능을 갖는다. 접착층(142)에 의하여 발광 소자(170)와 기판(351)이 접합되어 있다.
절연층(214) 및 절연층(215) 중 한쪽 또는 양쪽의 재료로서는 굴절률이 1.55 또는 그 근방인 재료, 굴절률이 1.66 또는 그 근방인 재료, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등을 사용할 수 있다.
피복막(226)의 재료로서는 금속을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 은을 포함하는 재료, 은 및 팔라듐을 포함하는 재료, 은 및 구리를 포함하는 재료 등을 사용하여 피복막(226)을 형성할 수 있다.
렌즈(227)의 굴절률은 1.3 이상 2.5 이하인 것이 바람직하다. 렌즈(227)는 무기 재료 및 유기 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 형성할 수 있다.
렌즈(227)의 재료로서는 예를 들어, 산화물 또는 황화물을 포함하는 재료, 및 수지를 포함하는 재료 등을 들 수 있다. 산화물 또는 황화물을 포함하는 재료로서 구체적으로는, 산화 세륨, 산화 하프늄, 산화 란타넘, 산화 마그네슘, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 이트륨, 산화 아연, 인듐과 주석을 포함하는 산화물, 인듐과 갈륨과 아연을 포함하는 산화물, 황화 아연 등을 들 수 있다. 수지를 포함하는 재료로서 구체적으로는, 염소, 브로민 또는 아이오딘이 도입된 수지, 중금속 원자가 도입된 수지, 방향 고리가 도입된 수지, 황이 도입된 수지 등을 들 수 있다. 또는, 수지와 상기 수지보다 굴절률이 높은 재료의 나노 입자를 포함하는 재료를 렌즈(227)에 사용할 수 있다. 산화 타이타늄 또는 산화 지르코늄 등을 나노 입자에 사용할 수 있다.
다음에, 제작 기판(14)으로부터 트랜지스터 등을 박리하여, 기판(351) 측으로 전치한다(단계 S7). 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리가 생김으로써 수지층(23)이 노출된다(도 28의 (A) 참조).
다음에, 수지층(23)을 제거함으로써 절연층(115)을 노출시킨다(단계 S8). 또한, 절연층(115)의 일부 또는 전부를 제거하여 전극(311a)을 노출시켜도 좋다. 배리어성이 높은 절연층(115)을 잔존시킴으로써 트랜지스터나 발광 소자(170)에 수분이 들어가는 것을 억제할 수 있고, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다. 여기서는, 애싱에 의하여 수지층(23)을 제거한다(도 28의 (B) 참조).
그리고, 액정 소자(180)를 형성한다(단계 S9). 절연층(115) 위(또는 전극(311a) 위)에 배향막(133a)을 형성한다. 또한, 기판(361)의 한쪽 면에, 착색층(131), 절연층(121), 절연층(232), 전극(113), 절연층(117), 및 배향막(133b)을 순차적으로 형성한다. 도 29에서는 착색층(131)이 발광 소자(170)의 발광 영역과 중첩되지 않는 예를 도시하였지만, 착색층(131)을 발광 소자(170)의 발광 영역에 중첩시켜 제공하여도 좋다. 절연층(121)은 오버코트로서 기능한다. 절연층(232)에는 배리어성이 높은 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 전극(113)은 액정 소자(180)의 공통 전극으로서 기능한다. 절연층(117)은 액정 소자(180)의 셀 갭을 유지하기 위한 스페이서로서 기능한다. 절연층(117)은 가시광을 투과시킨다.
배향막(133a)과 배향막(133b) 사이에 액정층(112)이 협지되도록 기판(351)과 기판(361)을 접합함으로써 액정 소자(180)를 형성한다. 액정 소자(180)는 전극(311a), 전극(311b), 전극(311c), 액정층(112), 전극(113)을 갖는다.
또한, 기판(361)의 다른 쪽 면에, 확산 필름(233) 및 편광판(135)을 접합한다. 그리고, 한쪽 면에 터치 센서가 제공된 기판(235)을, 편광판(135)에 접합한다. 또한, 도 29에서는 접착층의 도시를 생략한 개소가 있다. 기판(235)의 다른 쪽 면에는, 반사 방지 가공이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 눈부심 방지(anti-glare) 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 표면의 요철에 의하여 반사광을 확산시켜, 눈부심을 저감할 수 있다. 터치 센서의 도전층(234a)과 도전층(234b) 사이에는 절연층(234c)이 제공되어 있다. 도전층(234b)은 절연층(234d)으로 덮여 있다.
이상에 의하여, 도 29에 도시된 입출력 장치(310A)를 형성할 수 있다. 그 후 FPC, IC 등을 실장하고(단계 S10), 표시 확인을 수행할 수 있다(단계 S11).
도 26에 도시한 흐름은 제작 기판(14)으로부터 박리한 수지층(23)을 제거하는 공정을 갖는다. 한편, 도 30은 상기 공정을 갖지 않는 경우의 흐름이다.
도 30에 나타낸 바와 같이 먼저, 제작 기판(14) 위에 금속층(19)을 형성한다(단계 S21). 그리고, 금속층(19)을 산화시켜서 금속 산화물층(20)을 형성한다(단계 S22). 여기서는, H2O 플라스마 처리를 수행함으로써 금속층(19)을 산화시켜, 금속 산화물층(20)을 형성한다. 금속 산화물층(20)의 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성한다(단계 S23). 그리고, 제 1 층(24)을 경화시켜서 수지층(23)을 형성한다(단계 S24). 여기서는, 제 1 층(24)을 도포하고, 베이크함으로써 수지층(23)을 형성한다. 수지층(23)의 형성 방법에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 또한, 여기서는 개구를 갖는 수지층(23)을 형성한다. 예를 들어, 도전층을 노출시키고자 하는 부분에서 수지층(23)에 개구를 형성해 둠으로써, 박리 후에 수지층(23)을 제거하지 않고 도전층을 노출시킬 수 있다. 또한, 수지층(23)의 가시광에 대한 투과율이 낮은 경우, 광을 추출하는 부분에서 수지층(23)에 개구를 형성해 둠으로써, 박리 후에 수지층(23)을 제거하지 않고 광 추출 효율의 저하를 억제할 수 있다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위 및 수지층(23) 위에, 트랜지스터 등을 형성한다(단계 S25). 그리고, 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 발광 소자를 형성하고 밀봉한다(단계 S26). 각 구성에 대하여 도 31을 참조하여 설명한다. 또한, 이미 설명한 구성에 대해서는 앞선 기재를 참조할 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)이 형성되고, 금속 산화물층(20) 위에 수지층(23)이 형성되어 있다. 수지층(23)에는 개구가 제공되어 있다. 수지층(23)이 제공되지 않은 부분에는, 금속 산화물층(20)과 전극(311a)이 접촉하는 영역, 및 금속 산화물층(20)과 절연층(213)이 접촉하는 영역이 존재한다. 금속 산화물층(20) 위 및 수지층(23) 위에는, 전극(311a), 전극(311b), 및 전극(311c)이 이 순서대로 적층되어 있다. 전극(311a)의 단부와 전극(311c)의 단부는 전극(311b)의 단부보다 외측에 위치하며 서로 접촉한다. 전극(311a) 및 전극(311c)에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 전극(311b)에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용한다. 이들 전극과는 중첩하지 않는 부분에, 발광 소자(170)의 발광 영역이 제공되어 있다. 전극(311c) 위에는 절연층(220a)이 제공되어 있고, 절연층(220a) 위에는 도전층(224)이 제공되어 있고, 도전층(224) 위에는 절연층(220b)이 제공되어 있다. 도전층(224)은 용량 소자의 한쪽 전극으로서 기능한다. 절연층(220b) 위에는 트랜지스터(203), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)가 제공되어 있다. 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인은 접속부(207)에 있어서, 전극(311c)과 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)는 2개의 게이트를 갖는다. 2개의 게이트는 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(205)의 소스 또는 드레인은 도전층(228)을 통하여 발광 소자(170)의 전극(191)과 전기적으로 접속된다. 각 트랜지스터는 절연층(212), 절연층(213), 절연층(214), 절연층(225), 및 절연층(215)으로 덮여 있다. 이들 중 하나 또는 복수의 절연층의 배리어성이 높은 것이 바람직하다. 도 31에서는 절연층(213) 및 절연층(225)에 배리어성이 높은 재료를 사용하는 예를 도시하고 있다. 절연층(213)은 절연층(220a), 절연층(220b), 절연층(212) 등의 단부를 덮어 제공된다. 절연층(225)은 절연층(214)의 단부를 덮어 제공된다. 피복막(226)은 가시광을 반사하는 막이다. 피복막(226)은 발광 소자(170)의 발광의 일부를 반사하여, 도면 아래쪽으로 공급하는 기능을 갖는다. 렌즈(227)는 발광 소자(170)의 발광을 투과시키는 기능을 갖는다. 렌즈(227)는 발광 소자(170)의 발광 영역과 중첩된다. 발광 소자(170)는 전극(191), EL층(192), 및 전극(193)을 갖는다. EL층(192)은 부화소마다 구분하여 형성되어 있다. 전극(191)의 단부는 절연층(216)으로 덮여 있다. 절연층(217)은 스페이서로서의 기능을 갖는다. 접착층(142)에 의하여 발광 소자(170)와 기판(351)이 접합되어 있다.
다음에, 제작 기판(14)으로부터 트랜지스터 등을 박리하여, 기판(351) 측으로 전치한다(단계 S27). 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리가 생김으로써 수지층(23)이 노출된다(도 32 참조). 또한, 수지층(23)이 제공되지 않은 부분에서는, 금속 산화물층(20)과 전극(311a)의 계면에서 분리가 생김으로써 전극(311a)이 노출된다(도 32 참조). 또한, 전극(311a)은 금속 산화물층(20)과의 밀착성이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 전극(311a)과 금속 산화물층(20)의 접촉 면적이 작을수록, 계면에서의 분리가 용이해지므로 바람직하다.
그리고, 액정 소자(180)를 형성한다(단계 S28). 수지층(23) 위 및 전극(311a) 위에 배향막(133a)을 형성한다. 또한, 기판(361)의 한쪽 면에, 착색층(131), 절연층(121), 절연층(232), 전극(113), 절연층(117), 및 배향막(133b)을 순차적으로 형성한다. 이들 구성은 도 29와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
배향막(133a)과 배향막(133b) 사이에 액정층(112)이 협지되도록 기판(351)과 기판(361)을 접합함으로써 액정 소자(180)를 형성한다. 액정 소자(180)는 전극(311a), 전극(311b), 전극(311c), 액정층(112), 전극(113)을 갖는다.
또한, 기판(361)의 다른 쪽 면에, 확산 필름(233) 및 편광판(135)을 접합한다. 그리고, 한쪽 면에 터치 센서가 제공된 기판(235)을, 편광판(135)에 접합한다. 이들 구성은 도 29와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이상에 의하여, 도 33에 도시된 입출력 장치(310B)를 형성할 수 있다. 그 후 FPC, IC 등을 실장하고(단계 S29), 표시 확인을 수행할 수 있다(단계 S30).
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 표시 장치는 2종류의 표시 소자를 갖고, 복수의 표시 모드를 전환하여 사용할 수 있기 때문에 주위의 밝기에 상관없이 시인성이 높고 편리성이 높다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
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 갖고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지며, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 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 oxide에 있어서 각각의 기능을 분리시킴으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 갖는다. 도전성 영역은 상술한 도전성의 기능을 갖고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 갖는다. 또한, 재료 중에 있어서 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되어 있는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 중에 편재하는 경우가 있다. 또한, 도전성 영역은 주변이 흐릿해져서 클라우드상으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에 있어서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 중에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드 갭을 갖는 성분에 의하여 구성된다. 예를 들어, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드갭을 갖는 성분과, 도전성 영역에 기인하는 내로갭을 갖는 성분에 의하여 구성된다. 상기 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때에, 내로갭을 갖는 성분에 있어서 주로 캐리어가 흐른다. 또한, 내로갭을 갖는 성분이 와이드갭을 갖는 성분과 상보적으로 작용하여, 내로갭을 갖는 성분에 연동하여 와이드갭을 갖는 성분에도 캐리어가 흐른다. 이 때문에, 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에 있어서 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 편재(偏在)한 재료의 하나의 구성을 말한다. 또한, 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 그 이상의 금속 원소가 편재하고, 상기 금속 원소를 갖는 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 1종 또는 복수의 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 분리함으로써 모자이크 패턴이 되고, 모자이크 패턴의 InOX1 또는 InX2ZnY2OZ2가 막 중에 균일하게 분포된 구성(이하, 클라우드상(cloud-like)이라고도 함)을 말한다.
즉, CAC-OS는 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 혼재하는 구성을 갖는 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 영역은 제 2 영역에 비하여 In의 농도가 높다"라고 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 갖는다. 또한, CAAC 구조란, 복수의 IGZO의 나노 결정이 c축 배향을 갖고, 또한 a-b면에서는 배향하지 않고 연결된 결정 구조를 말한다.
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, CAC-OS에서 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 1종 또는 복수의 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 때에, 명확한 피크가 관찰되지 않는다는 특징을 갖는다. 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 패턴에 있어서, 링상의 휘도가 높은 영역이 관측되고, 상기 링 영역에 복수의 휘점이 관측된다. 따라서, 전자선 회절 패턴으로부터, CAC-OS의 결정 구조가 평면 방향 및 단면 방향에 있어서 배향성을 갖지 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 갖는 것을 확인할 수 있다.
CAC-OS는 금속 원소가 균일하게 분포된 IGZO 화합물과는 상이한 구조이고, IGZO 화합물과 상이한 성질을 갖는다. 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 갖는다.
여기서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역은 GaOX3 등이 주성분인 영역에 비하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역에 캐리어가 흐름으로써, 산화물 반도체로서의 도전성이 나타난다. 따라서, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 산화물 반도체 중에 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)가 구현될 수 있다.
한편, GaOX3 등이 주성분인 영역은 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역에 비하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, GaOX3 등이 주성분인 영역이 산화물 반도체 중에 분포됨으로써, 누설 전류가 억제되어, 양호한 스위칭 동작이 구현될 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 구현할 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 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 모듈 및 전자 기기에 대하여 설명한다.
도 34의 (A)에 도시된 표시 모듈(8000)은 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002) 사이에, FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 프레임(8009), 인쇄 기판(8010), 및 배터리(8011)를 갖는다.
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 맞춰서 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 갖게 하도록 하는 것도 가능하다.
프레임(8009)은 표시 패널(8006)의 보호 기능 외에, 인쇄 기판(8010)의 동작에 의하여 발생하는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 갖고 있어도 좋다.
인쇄 기판(8010)은 전원 회로, 비디오 신호 및 클럭 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원은 외부의 상용 전원이어도 좋고, 별도로 제공한 배터리(8011)에 의한 전원이어도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우, 배터리(8011)는 생략 가능하다.
또한, 표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가적으로 제공하여도 좋다.
도 34의 (B)는 광학식의 터치 센서를 구비한 표시 모듈(8000)의 단면 개략도이다.
표시 모듈(8000)은 인쇄 기판(8010)에 제공된 발광부(8015) 및 수광부(8016)를 갖는다. 또한, 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)에 의하여 둘러싸인 영역에 한 쌍의 도광부(도광부(8017a), 도광부(8017b))를 갖는다.
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 인쇄 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 차폐되는 것을 이용하여 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, 사용자에게 시인되지 않고, 또한 사용자에게 무해인 적외선을 발하는 광원을 발광부(8015)로서 사용하는 것이 바람직하다.
수광부(8016)는 발광부(8015)가 방출하는 광을 수광하여, 전기 신호로 변환하는 광전 소자를 사용할 수 있다. 바람직하게는 적외선을 수광 가능한 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 갖고 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여 가요성을 갖고 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어, 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형의 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 외광의 세기에 상관없이 높은 시인성을 실현할 수 있다. 그러므로 휴대형의 전자 기기, 장착형의 전자 기기(웨어러블(wearable) 기기), 및 전자 서적 단말 등에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 35의 (A) 및 (B)에 도시된 휴대 정보 단말(800)은 하우징(801), 하우징(802), 표시부(803), 및 힌지부(805) 등을 갖는다.
하우징(801)과 하우징(802)은 힌지부(805)로 연결되어 있다. 휴대 정보 단말(800)은 접은 상태(도 35의 (A) 참조)로부터 도 35의 (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 표시시키면, 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 때에 하우징(801)과 하우징(802) 사이의 각도가 소정의 각도보다 큰 각도가 되지 않도록 하는 잠금 기구를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 잠금이 걸리는(그 이상으로 펼치지 않게 하는) 각도는 90도 이상 180도 미만인 것이 바람직하고, 대표적으로는 90도, 120도, 135도, 150도, 또는 175도 등으로 할 수 있다. 이에 의하여, 휴대 정보 단말(800)의 편리성, 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 갖고 있어도 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 송수신하는 것이 가능하다.
도 35의 (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 갖는다.
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 각종 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 의해서도 가능하다.
휴대 정보 단말(810)은 예를 들어, 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등 중에서 선택된 하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 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 35의 (D)에 도시된 카메라(820)는 하우징(821), 표시부(822), 조작 버튼(823), 셔터 버튼(824) 등을 갖는다. 또한 카메라(820)에는 착탈 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 하우징(821)으로부터 렌즈(826)를 떼어 내서 교체할 수 있는 구성의 카메라(820)로 하였지만, 렌즈(826)와 하우징(821)이 일체가 되어 있어도 좋다.
카메라(820)는 셔터 버튼(824)을 누르는 것에 의하여 정지 화상 또는 동영상을 촬상할 수 있다. 또한, 표시부(822)는 터치 패널로서의 기능을 갖고, 표시부(822)를 터치하는 것에 의하여 촬상하는 것도 가능하다.
또한, 카메라(820)는 스트로보 장치나 뷰파인더 등을 별도로 장착할 수 있다. 또는, 이들이 하우징(821)에 탑재되어 있어도 좋다.
도 36의 (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, 액체, 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 갖는다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 표시 장치를, 표시부(9001)에 바람직하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 높은 수율로 전자 기기를 제작할 수 있다.
도 36의 (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 36의 (A) 내지 (E)에 도시된 전자 기기가 갖는 기능은 이들에 한정되지 않고, 그 외의 기능을 갖고 있어도 좋다.
도 36의 (A)는 손목시계형의 휴대 정보 단말(9200)을, 도 36의 (B)는 손목시계형의 휴대 정보 단말(9201)을 각각 도시한 사시도이다.
도 36의 (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 실행하는 것이 가능하다. 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와의 상호 통신에 의하여 헨즈프리 통화도 가능하다. 또한, 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 갖고, 커넥터를 통하여 다른 정보 단말과 직접 데이터를 주고받을 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 수행하는 것도 가능하다. 또한, 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 36의 (B)에 도시된 휴대 정보 단말(9201)은 도 36의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말과 달리, 표시부(9001)의 표시면이 만곡되어 있지 않다. 또한, 휴대 정보 단말(9201)의 표시부의 외형이 비(非)구형상(도 36의 (B)에서는 원 형상)이다.
도 36의 (C) 내지 (E)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9202)을 도시한 사시도이다. 또한, 도 36의 (C)는 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태의 사시도이고, 도 36의 (D)는 휴대 정보 단말(9202)이 펼친 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태를 도시한 사시도이고, 도 36의 (E)는 휴대 정보 단말(9202)을 접은 상태를 도시한 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 갖는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 힌지(9055)를 이용하여 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시키는 것에 의하여, 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 37을 사용하여 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 3종류의 시료를 제작하였다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속층(19)을 형성하였다(도 37의 (A) 참조).
제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다. 금속층(19)으로서는 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 형성하였다.
다음에, 금속층(19)의 표면에 대하여 H2O 플라스마 처리를 수행하여(도 37의 (A)의 플라스마(30) 참조), 금속 산화물층(20)인 산화 타이타늄막을 형성하였다(도 37의 (B) 참조).
H2O 플라스마 처리는 시료에 따라 바이어스 파워가 다르다. 구체적으로는, 바이어스 파워로서 2000W(시료 1A), 3000W(시료 1B), 및 4500W(시료 1C)의 3 조건을 사용하였다. ICP 파워는 0W, 압력은 15Pa, 하부 전극 온도는 40℃, 처리 시간은 600sec로 하고, 프로세스 가스에는 유량 250sccm의 수증기를 사용하였다. H2O 플라스마 처리는 실온에서 수행하였다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 37의 (C) 참조). 제 1 층(24)은 감광성을 갖고, 또한 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm이었다.
다음에, 제 1 층(24)에 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성하였다(도 37의 (D) 참조). 가열 처리로서는, 대기 분위기하, 480℃에서 1시간의 베이크를 수행하였다.
다음에, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성하였다(도 37의 (E) 참조). 여기서 형성하는 피박리층(25)은 도 5의 (E)에 도시된 절연층(31)과 절연층(32)(트랜지스터의 게이트 절연층)을 상정한 적층 구조로 하였다. 구체적으로는, 수지층(23) 위에 두께 약 100nm의 산화 질화 실리콘막, 두께 약 400nm의 질화 실리콘막, 및 두께 약 50nm의 산화 질화 실리콘막을 이 순서대로 형성하였다. 이들 막은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건으로 형성하였다.
그리고, 피박리층(25)에 UV 박리 테이프를 붙였다(도 37의 (E)의 접착층(75b) 및 기판(75a)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여, 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리하는 박리 시험을 수행하였다. 박리 시험에는 도 38에 도시된 바와 같은 지그를 사용하였다. 도 38에 도시된 지그는 복수의 가이드 롤러(154)와 서포트 롤러(153)를 갖는다. 측정 방법으로서는 먼저, 제작 기판(14) 위에 미리 형성된 피박리층을 포함하는 층(150)에 테이프(151)를 붙이고, 단부를 일부 박리해 둔다. 다음에, 테이프(151)를 서포트 롤러(153)에 걸듯이 제작 기판(14)을 지그에 장착하여, 테이프(151) 및 피박리층을 포함하는 층(150)이 제작 기판(14)에 대하여 수직 방향이 되도록 한다. 여기서, 테이프(151)를 제작 기판(14)에 대하여 수직 방향으로 당겨(속도 20mm/min), 피박리층을 포함하는 층(150)을 제작 기판(14)으로부터 박리할 때에, 수직 방향으로 당기는 힘을 측정함으로써, 박리에 필요한 힘을 측정할 수 있다. 여기서, 박리가 진행되고 있는 동안, 금속 산화물층(20)이 노출된 상태로 제작 기판(14)이 가이드 롤러(154)를 따라 그 면방향으로 주행한다. 서포트 롤러(153) 및 가이드 롤러(154)는, 피박리층을 포함하는 층(150) 및 제작 기판(14)의 주행 중의 마찰의 영향을 없애기 위하여, 회전 가능하게 제공되어 있다.
박리 시험에는 SHIMADZU CORPORATION 제조의 소형 탁상 시험기(EZ-TEST EZ-S-50N) 및 일본공업규격(JIS)의 규격 번호 JIS Z0237에 준거하는 점착 테이프·점착 시트 시험 방법을 사용하였다. 시료의 치수는 126mm×25mm로 하였다.
박리 전에 시료의 단부로부터 물을 공급하였다(도 37의 (F)의 액체 공급 기구(21) 참조).
도 39의 (A) 내지 (C)에 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 39의 (A) 내지 (C)에서 실선보다 위쪽이 기판(75a) 측이고 아래쪽이 제작 기판(14) 측이다. 도 39의 (A)는 H2O 플라스마 처리의 바이어스 파워를 2000W로 한 시료 1A의 결과이다. 도 39의 (B)는 바이어스 파워를 3000W로 한 시료 1B의 결과이다. 도 39의 (C)는 바이어스 파워를 4500W로 한 시료 1C의 결과이다.
도 39의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 기판(75a) 측에 수지층(23)이 남아 있었고, 제작 기판(14) 측에 수지층(23)은 남아 있지 않았다. 본 실시예에서는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리시킬 수 있었다고 생각된다.
또한, 각 시료의 박리에 필요한 힘은 시료 1A가 약 0.24N, 시료 1B가 약 0.22N, 시료 1C가 약 0.16N이었다. 이로부터, H2O 플라스마 처리의 바이어스 파워가 클수록 박리에 필요한 힘을 작게 할 수 있는 것을 알았다.
또한, 금속층(19)의 표면에 대하여, H2O 플라스마 처리가 아니라 O2 플라스마 처리를 수행하여, 금속 산화물층(20)인 산화 타이타늄막을 형성하여도 좋다. 이 조건에서 시료를 제작하고 박리 시험을 수행한 바, 시료 1A 내지 시료 1C와 마찬가지로 박리를 수행할 수 있었다. 박리에 필요한 힘은 약 0.21N이었다.
또한, 금속층(19)의 표면에 대하여, H2O와 Ar의 혼합 가스를 사용한 플라스마 처리를 수행하여, 금속 산화물층(20)인 산화 타이타늄막을 형성하여도 좋다. 이 조건에서 시료를 제작하고 박리 시험을 수행한 바, 시료 1A 내지 시료 1C와 마찬가지로 박리를 수행할 수 있었다. 박리에 필요한 힘은 약 0.15N이었다.
H2O와 Ar의 혼합 가스를 사용한 플라스마 처리의 조건은, 바이어스 파워는 4500W, ICP 파워는 0W, 압력은 15Pa, 하부 전극 온도는 40℃, 처리 시간은 600sec로 하고, 프로세스 가스에 유량 125sccm의 수증기와 유량 125sccm의 아르곤 가스를 사용하였다. 플라스마 처리는 실온에서 수행하였다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여, 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리할 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 제작 기판으로부터 수지층을 박리한 결과에 대하여 설명한다.
도 4를 사용하여, 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 6종류의 시료를 제작하였다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하였다(도 4의 (A1) 참조).
제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다.
시료 2A에서는 금속 산화물층(20)으로서 산화 타이타늄막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 형성하였다. 그 후, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서 450℃에서 1시간의 베이크를 수행함으로써 산화 타이타늄막을 형성하였다.
시료 2B에서는 금속 산화물층(20)으로서 산화 알루미늄막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 알루미늄막을 형성하였다. 그 후, 시료 2A와 같은 조건의 베이크를 수행함으로써 산화 알루미늄막을 형성하였다.
시료 2C에서는 금속 산화물층(20)으로서 인듐 아연 산화물막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여, 두께 약 5nm의 인듐 아연 산화물막을 형성하였다. 그 후, 시료 2A와 같은 조건의 베이크를 수행하였다.
시료 2D에서는 금속 산화물층(20)으로서 산화 타이타늄막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 형성하였다. 그 후, 타이타늄막의 표면에 대하여 H2O 플라스마 처리를 수행함으로써 산화 타이타늄막을 형성하였다. H2O 플라스마 처리는 실온에서 수행하고, ICP 파워 0W, 바이어스 파워 4500W, 압력 15Pa, 하부 전극 온도 40℃, 처리 시간 600sec로 하고, 프로세스 가스에 유량 250sccm의 산소를 사용하였다.
시료 2E에서는 금속 산화물층(20)으로서 산화 알루미늄막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 알루미늄막을 형성하였다. 그 후, 알루미늄막의 표면에 대하여 H2O 플라스마 처리를 수행함으로써 산화 알루미늄막을 형성하였다. H2O 플라스마 처리의 조건은 시료 2D와 마찬가지이다.
시료 2F에서는 금속 산화물층(20)으로서 인듐 아연 산화물막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 인듐 아연 산화물막을 형성하였다. 그 후, 인듐 아연 산화물막의 표면에 대하여 H2O 플라스마 처리를 수행하였다. H2O 플라스마 처리의 조건은 시료 2D와 마찬가지이다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 4의 (B) 참조). 제 1 층(24)은 감광성을 갖고, 또한 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm였다.
다음에, 제 1 층(24)에 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성하였다(도 4의 (C) 참조). 가열 처리로서는 대기 분위기하, 480℃에서 1시간의 베이크를 수행하였다.
다음에, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성하였다(도 4의 (D) 참조). 여기서 형성하는 피박리층(25)은 도 5의 (E)에 도시된 절연층(31)과 절연층(32)(트랜지스터의 게이트 절연층)을 상정한 적층 구조로 하였다. 구체적으로는, 수지층(23) 위에 두께 약 100nm의 산화 질화 실리콘막, 두께 약 400nm의 질화 실리콘막, 및 두께 약 50nm의 산화 질화 실리콘막을 이 순서대로 형성하였다. 이들 막은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건에서 형성하였다.
그리고, 피박리층(25)에 UV 박리 테이프를 붙였다(도 4의 (D)의 접착층(75b) 및 기판(75a)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리하는 박리 시험을 수행하였다. 박리 시험은 실시예 1과 같은 조건으로 수행하였다.
박리 전에 시료의 단부로부터 물을 공급하였다(도 4의 (E)의 액체 공급 기구(21) 참조).
도 40의 (A) 내지 (F)에 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 40의 (A) 내지 (F)에서 실선보다 위쪽이 기판(75a) 측이고 아래쪽이 제작 기판(14) 측이다. 도 40의 (A)는 베이크에 의하여 산화 타이타늄막을 형성한 시료 2A의 결과이다. 도 40의 (B)는 베이크에 의하여 산화 알루미늄막을 형성한 시료 2B의 결과이다. 도 40의 (C)는 인듐 아연 산화물막에 베이크를 수행한 시료 2C의 결과이다. 도 40의 (D)는 플라스마 처리에 의하여 산화 타이타늄막을 형성한 시료 2D의 결과이다. 도 40의 (E)는 플라스마 처리에 의하여 산화 알루미늄막을 형성한 시료 2E의 결과이다. 도 40의 (F)는 인듐 아연 산화물막에 플라스마 처리를 수행한 시료 2F의 결과이다.
도 40의 (A) 내지 (F)에 도시된 바와 같이 기판(75a) 측에 수지층(23)이 남아 있었고, 제작 기판(14) 측에 수지층(23)은 남아 있지 않았다. 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리시킬 수 있었다고 생각된다.
또한, 각 시료의 박리에 필요한 힘은 시료 2A가 약 0.19N, 시료 2B가 약 0.34N, 시료 2C가 약 0.22N, 시료 2D가 약 0.21N, 시료 2E가 약 0.27N, 시료 2F가 약 0.17N이었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여, 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리할 수 있었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 제작 기판으로부터 수지층을 박리한 결과에 대하여 설명한다.
도 4를 사용하여, 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하였다(도 4의 (A1) 참조). 제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다. 금속 산화물층(20)으로서 산화 타이타늄막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 형성하였다. 그 후, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서, 450℃에서 1시간의 베이크를 수행함으로써 타이타늄막을 산화시켜, 산화 타이타늄막을 형성하였다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 4의 (B) 참조). 제 1 층(24)은 감광성을 갖고, 또한 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm였다.
다음에, 제 1 층(24)에 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성하였다(도 4의 (C) 참조). 가열 처리로서는, 대기 분위기하, 480℃에서 1시간의 베이크를 수행하였다.
다음에, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성하였다(도 4의 (D) 참조). 여기서 형성하는 피박리층(25)은 도 5의 (E)에 도시된 절연층(31)과 절연층(32)(트랜지스터의 게이트 절연층)을 상정한 적층 구조로 하였다. 구체적으로는, 수지층(23) 위에 두께 약 400nm의 산화 질화 실리콘막, 두께 약 400nm의 질화 실리콘막, 및 두께 약 50nm의 산화 질화 실리콘막을 이 순서대로 형성하였다. 이들 막은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건으로 형성하였다.
이 시점에서의 시료의 단면 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 사진을 도 41의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 도 41의 (A)로부터 수지층(23)의 두께는 약 0.79μm인 것을 알았다. 도 41의 (B)로부터 금속 산화물층(20)의 두께는 약 19.2nm인 것을 알았다. 단면 관찰에서는 타이타늄막이 확인되지 않았다. 그러므로 타이타늄막은 모두 산화되어 산화 타이타늄막이 되어 있는 것으로 생각된다.
그리고, 피박리층(25)에 UV 박리 테이프를 붙였다(도 4의 (D)의 접착층(75b) 및 기판(75a)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리하는 박리 시험을 수행하였다.
박리 시험에는 SHIMADZU CORPORATION 제조의 소형 탁상 시험기(EZ-TEST EZ-S-50N) 및 일본공업규격(JIS)의 규격 번호 JIS Z0237에 준거하는 점착 테이프·점착 시트 시험 방법을 사용하였다. 시료의 치수는 126mm×25mm로 하였다.
도 42의 (A)에 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 42의 (A)에서 실선보다 위쪽이 기판(75a) 측이고 아래쪽이 제작 기판(14) 측이다.
도 42의 (A)에 도시된 바와 같이 기판(75a) 측에 수지층(23)이 남아 있었고, 제작 기판(14) 측에 수지층(23)은 남아 있지 않았다.
도 42의 (B)에 제작 기판(14) 측의 단면 STEM 사진을 나타내었다. 도 42의 (B)로부터 금속 산화물층(20)의 두께는 약 12.6nm인 것을 알았다. 단면 관찰에서는 수지층(23)이 확인되지 않았다. 금속 산화물층(20) 위의 층은 STEM 관찰용으로 형성한 막이다.
기판(75a) 측의 박리면에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 사용하여 조성 분석을 수행한 바, Ti는 검출되지 않았다.
이들 결과로부터, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리시킬 수 있었다고 생각된다.
또한, 제 1 층(24)에 수행하는 가열 처리의 조건에 따라서는, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 없는 경우가 있었다. 예를 들어, 제 1 층(24)에 대하여, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서 450℃에서 1시간의 베이크를 수행한 경우, 상기 박리 시험에 의하여 제작 기판(14)과 수지층(23)을 분리할 수 없는 경우가 있었다.
이로부터, 제 1 층(24)을 대기 분위기에서 가열하여 수지층(23)을 형성함으로써, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있게 되는 것으로 생각된다. 예를 들어, 대기 분위기하에서 가열하면, 가스를 흘리면서 가열하는 경우에 비하여, 금속 산화물층(20) 중, 수지층(23) 중, 또는 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면 등에 수분을 유지하기 쉬운 것으로 생각된다.
또한, 제 1 층(24)을 충분히 높은 온도에서 가열하여 수지층(23)을 형성함으로써, 제작 기판(14)과 수지층(23)을 용이하게 분리할 수 있게 되는 것으로 생각된다. 이에 의하여, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 밀착성을 저하시킬 수 있는 것으로 생각된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리할 수 있었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 제작 기판으로부터 수지층을 박리한 결과에 대하여 설명한다.
도 5 및 도 6을 사용하여, 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예의 시료는 EL 표시 장치의 제작 공정의 일부를 사용하여 제작되고, 도 6의 (A)에 도시된 제작 기판(14)에서 절연층(35)까지의 적층 구조를 갖는다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하였다(도 5의 (A) 참조). 제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다. 금속 산화물층(20)에는 산화 타이타늄막을 사용하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 두께 약 5nm의 타이타늄막을 형성하였다. 그 후, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서 450℃에서 1시간의 베이크를 수행함으로써 타이타늄막을 산화시켜, 산화 타이타늄막을 형성하였다. 또한, 이 방법으로 제작한 산화 타이타늄막과 물의 접촉각을 측정한 바, 약 46°였다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 5의 (B) 참조). 제 1 층(24)은 감광성을 갖고, 또한 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm였다.
다음에, 제 1 층(24)을 섬 형상으로 가공하고, 그 후 가열 처리를 수행함으로써, 수지층(23)을 형성하였다(도 5의 (C) 참조). 가열 처리로서는 대기 분위기하, 480℃에서 1시간의 베이크를 수행하였다.
다음에, 수지층(23) 위에 절연층(31)으로서 두께 약 400nm의 산화 질화 실리콘막을 형성하였다. 절연층(31)은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건으로 형성하였다.
다음에, 절연층(31) 위에 트랜지스터(40)를 형성하였다(도 5의 (E) 참조). 본 실시예에서는 채널 형성 영역에 산화물 반도체를 갖는 트랜지스터를 제작하였다.
다음에, 트랜지스터(40)를 덮는 절연층(33)을 형성하였다. 절연층(33)은 두께 약 400nm의 산화 질화 실리콘막, 및 두께 약 100nm의 질화 실리콘막을 갖는다. 절연층(33)은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건으로 형성하였다.
다음에, 절연층(33) 위에 절연층(34)으로서 두께 약 2.0μm의 아크릴막을 형성하였다.
다음에, 절연층(34) 위에 도전층(61)으로서 두께 약 50nm의 타이타늄막, 두께 약 200nm의 알루미늄막, 및 두께 약 5nm의 타이타늄막을 이 순서대로 형성하였다.
다음에, 도전층(61)의 단부를 덮는 절연층(35)을 형성하였다. 절연층(35)에는 두께 약 1.0μm의 폴리이미드막을 사용하였다.
그 후, 절연층(35) 위에 스페이서(미도시)로서 두께 약 2.0μm의 폴리이미드막을 형성하였다.
그리고, 피박리층(25)에 UV 박리 테이프를 붙였다(도 6의 (A)의 보호층(75)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리하는 박리 시험을 수행하였다. 박리 시험의 방법은 실시예 1과 마찬가지이다.
박리 시험은 10개의 시료에 대하여 수행하였다. 10개의 시료 중 5개의 시료는 박리 계면에 물을 주입하고 나서 박리하고, 나머지 5개의 시료는 물을 주입하지 않고 박리하였다.
도 43의 (A)에 물을 주입하여 박리한 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 43의 (B)에 물을 주입하지 않고 박리한 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 43의 (A) 및 (B)에서 실선보다 위쪽이 보호층(75) 측이고 아래쪽이 제작 기판(14) 측이다.
도 43의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 보호층(75) 측에 수지층(23)이 남아 있었고, 제작 기판(14) 측에 수지층(23)은 거의 남아 있지 않았다.
물을 주입하여 박리한 5개의 시료의 박리에 필요한 힘의 평균값은 약 0.172N이었다. 물을 주입하지 않고 박리한 5개의 시료의 박리에 필요한 힘의 평균값은 약 0.195N이었다. 이로부터, 박리 계면에 물을 주입함으로써 박리에 필요한 힘이 저감되는 것을 알았다.
본 실시예에서 형성한 산화 타이타늄막과 물의 접촉각은 약 46°로 작은 값이었다. 표면 장력이 큰(젖음성이 높은) 막을 사용한 것에 의하여, 물 주입의 효과를 높여, 박리에 필요한 힘을 저감할 수 있었다고 생각된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여, 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리할 수 있었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 제작 기판으로부터 수지층을 박리한 결과에 대하여 설명한다.
도 4를 사용하여, 본 실시예의 시료의 제작 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 제작 기판(14) 위에 금속 산화물층(20)을 형성하였다(도 4의 (A1) 참조). 제작 기판(14)에는 두께 약 0.7mm의 유리 기판을 사용하였다. 금속 산화물층(20)으로서 산화 텅스텐막을 형성하였다. 구체적으로는 먼저, 스퍼터링법을 사용하여 텅스텐막을 형성하였다. 본 실시예에서는 텅스텐막의 두께가 약 5nm인 시료와, 약 10nm인 시료의 2종류를 제작하였다. 그 후, 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서, 450℃에서 1시간의 베이크를 수행함으로써 텅스텐막을 산화시켜, 산화 텅스텐막을 형성하였다.
다음에, 금속 산화물층(20) 위에 제 1 층(24)을 형성하였다(도 4의 (B) 참조). 제 1 층(24)은 가용성 폴리이미드 수지를 포함하는 비감광성의 재료를 사용하여 형성하였다. 상기 재료를 도포하였을 때의 막 두께는 약 2.0μm였다.
다음에, 제 1 층(24)에 가열 처리를 수행함으로써 수지층(23)을 형성하였다(도 4의 (C) 참조). 가열 처리로서는 질소 가스와 산소 가스의 혼합 가스(580NL/min, 산소 농도 20%)를 흘리면서, 180℃에서 30분의 베이크를 수행한 후, 같은 혼합 가스를 흘리면서, 400℃에서 1시간의 베이크를 수행하였다.
다음에, 수지층(23) 위에 피박리층(25)을 형성하였다(도 4의 (D) 참조). 여기서 형성하는 피박리층(25)은 도 5의 (E)에 도시된 절연층(31)과 절연층(32)(트랜지스터의 게이트 절연층)을 상정한 적층 구조로 하였다. 구체적으로는, 수지층(23) 위에 두께 약 100nm의 산화 질화 실리콘막, 두께 약 400nm의 질화 실리콘막, 및 두께 약 50nm의 산화 질화 실리콘막을 이 순서대로 형성하였다. 이들 막은 플라스마 CVD법을 사용하여 기판 온도 330℃의 조건으로 형성하였다.
이 시점에서의 시료(두께 약 5nm의 텅스텐막을 형성한 시료)의 단면 STEM 사진을 도 44의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 도 44의 (A)로부터, 수지층(23)의 두께는 약 1.01μm인 것을 알았다. 도 44의 (B)로부터, 금속 산화물층(20)의 두께는 약 23.8nm인 것을 알았다. 단면 관찰에서는 텅스텐막이 확인되지 않았다. 그러므로, 텅스텐막은 모두 산화되어 산화 텅스텐막이 되어 있는 것으로 생각된다.
그리고, 피박리층(25)에 UV 박리 테이프를 붙였다(도 4의 (D)의 접착층(75b) 및 기판(75a)에 상당함).
본 실시예의 시료에 대하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리하는 박리 시험을 수행하였다. 박리 시험의 방법은 실시예 1과 마찬가지이다.
도 45의 (A) 및 (B)에 시료의 박리 결과를 나타내었다. 도 45의 (A)는 두께 약 5nm의 텅스텐막을 형성한 시료의 결과이고, 도 45의 (B)는 두께 약 10nm의 텅스텐막을 형성한 시료의 결과이다. 도 45의 (A) 및 (B)에서 실선보다 위쪽이 기판(75a) 측이고 아래쪽이 제작 기판(14) 측이다.
도 45의 (A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 기판(75a) 측에 수지층(23)이 남아 있었고, 제작 기판(14) 측에 수지층(23)은 남아 있지 않았다.
도 45의 (C)에 두께 약 5nm의 텅스텐막을 형성한 시료의 제작 기판(14) 측의 단면 STEM 사진을 나타내었다. 도 45의 (C)로부터, 금속 산화물층(20)의 두께는 약 21.8nm인 것을 알았다. 단면 관찰에서는 수지층(23)이 확인되지 않았다. 금속 산화물층(20) 위의 층은 STEM 관찰용으로 형성한 막이다.
기판(75a) 측의 박리면과 제작 기판(14) 측의 박리면에 대하여 도통을 확인한 바, 제작 기판(14) 측의 박리면에서 도통하였다.
이들 결과로부터, 금속 산화물층(20)과 수지층(23)의 계면에서 분리시킬 수 있었다고 생각된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여 제작 기판(14)으로부터 수지층(23)을 박리할 수 있었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여 표시 장치를 제작한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서 제작한 표시 장치(300B)는 도 24 및 도 25에 도시된 표시 장치(300A)와 많은 부분에서 공통점이 있는 구성이다. 도 46에 본 실시예에서 제작한 표시 장치(300B)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 46에 도시된 표시 장치(300B)는 주로, 착색층(134) 및 절연층(194)을 갖지 않는 점, 및 EL층(192)이 구분하여 형성되어 있는 점에서 표시 장치(300A)와 다르다.
표시 장치(300B)의 자세한 사항에 대하여 설명한다. 표시부(362)의 크기는 대각선 4.38인치, 유효 화소 수는 768×1024, 정세도는 292ppi이다. 표시 장치(300B)에는 디멀티플렉서(DeMUX)가 내장되어 있으며, 소스 드라이버로서 기능한다. 또한, 표시 장치(300B)에는 스캔 드라이버도 내장되어 있다.
트랜지스터의 채널 형성 영역에는 금속 산화물, 구체적으로는 In-Ga-Zn계 산화물을 사용하였다.
액정 소자(180)에는 반사형 Twisted ECB 모드를 사용하였다. 액정 소자(180)의 반사광은 착색층(131)(컬러 필터)을 통하여 표시 장치(300B)의 외부로 추출된다. 액정 소자(180)의 개구율은 76%이다.
발광 소자(170)에는 유기 EL 소자를 사용하였다. 발광 소자(170)는 보텀 이미션 구조이며, 발광 소자(170)의 광은 착색층(131)을 통하여 표시 장치(300B)의 외부로 추출된다. 발광 소자(170)는 부화소(RGB)마다 EL층(192)이 구분하여 형성되어 있다. 발광 소자(170)의 개구율은 3.9%이다.
표시 장치(300B)의 제작 공정에서의 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 적용한 공정에 대하여 설명한다. 도 4의 (D)에서의 제작 기판(14)으로서 유리 기판을 사용하고, 금속 산화물층(20)으로서 산화 타이타늄막을 사용하고, 수지층(23)으로서 폴리이미드막을 사용하였다. 피박리층(25)으로서는, 수지층(23) 위에 무기 절연층을 형성한 후, 무기 절연층 위에 전극(311a)에서 전극(193)까지의 적층 구조(도 46 참조)를 형성하였다. 도 46의 접착층(142)은 접착층(75b)에 상당한다. 도 46의 기판(351)은 기판(75a)에 상당한다. 그리고, 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여 금속 산화물층(20)과 수지층(23)을 분리하였다.
그 후, 기판(351) 측에 잔존한 수지층(23)과 무기 절연층을 제거하였다. 그리고, 노출된 전극(311a) 위에 배향막(133a)을 형성하였다. 기판(361)에는 착색층(131)(및 차광층(132))에서 배향막(133b)까지의 적층 구조를 형성하였다. 그리고, 기판(351)과 기판(361)을 액정층(112)을 협지한 상태로 접합하였다.
도 47의 (A) 및 (B)에 표시 장치(300B)의 표시 사진을 나타내었다. 본 발명의 일 형태의 박리 방법을 사용하여 표시 장치를 제작할 수 있고, 또한 큰 문제 없이 전체 면에 표시를 수행할 수 있는 것이 확인되었다.
(실시예 7)
이하에서는 본 발명의 일 형태의 박리 방법에서의 표 2에 나타낸 항목에 대하여 자세히 설명한다.
[표 2]
Figure pat00004
실시예 1 등에 나타낸 바와 같이, 하지층에 대한 처리로서는 H2O 플라스마 처리가 바람직하다. 또한, 수지층의 재료로서는 감광성을 갖고, 폴리이미드 수지 전구체를 포함하는 재료가 바람직하다. 수지층을 형성하기 위한 가열 조건으로서는, 대기 분위기하, 480℃ 베이크가 바람직하다.
여기서, 수지층의 재료를 도포하면, 기판의 외주부 등에 불균일하게 도포된 부분이 생길 수 있다. 수지층의 경화 전에, 이러한 불필요한 부분을 용이하게 제거할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시너 등의 유기 용제를 사용하여 제거할 수 있다. 수지층의 재료에 따라서는 시너와 반응하여 백탁, 겔화, 또는 응고 등이 일어날 수 있다. 실시예 1 등에서 사용한 수지층의 재료는 시너 등의 유기 용제에 용해하기 때문에, 수지층의 경화 전에 불필요한 부분을 용이하게 제거할 수 있다.
감광성을 갖는 재료를 사용하면, 수지층의 가공이 용이해지므로 바람직하다. 재료를 도포한 후, 노광, 현상을 수행함으로써 수지층을 가공할 수 있다. 레지스트 마스크의 형성이 불필요하기 때문에 제작 공정을 단축할 수 있다.
제작 기판을 통하여 수지층의 일면 전체에 레이저 광을 조사하는 공정에서는, 제작 기판의 뒤쪽(수지층을 형성하는 면과는 반대 측의 면)에 먼지가 있으면, 광이 적절하게 조사되지 않고, 박리 불량으로 이어질 수 있다. 또한, 수지층에 대하여 레이저의 파워가 지나치게 세면, 수지층이 변질될 수 있다. 예를 들어, 검댕이 발생될 수 있다. 본 발명의 일 형태의 박리 방법에서는 제작 기판의 뒤쪽으로부터 광을 조사하는 공정을 수행하지 않는다. 따라서, 상기 먼지의 영향을 받지 않고, 또한 수지층이 레이저 광으로 인한 대미지를 받지 않는다. 본 발명의 일 형태에서는 가열 처리에 의하여 수지층의 박리성을 높인다. 기판에 이물질이 부착되어 있어도 수지층이 불균일하게 가열되기 어려우므로 기판과 수지층을 분리하는 공정의 수율이 저하되기 어렵다. 또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 산화 타이타늄의 열 전도율은 약 6.3W/m·K이고, 폴리이미드의 열 전도율은 약 0.18W/m·K이다.
실시예 1 등에 나타낸 바와 같이, 박리 계면은 금속 산화물층과 수지층의 계면이다. 따라서, 박리 후의 제작 기판 위에 수지층은 잔존하지 않는다.
박리 후에 수지층을 제거하는 경우, 관통 전극을 노출시킬 수 있다. 수지층은 애싱에 의하여 제거하는 것이 바람직하다. 수지층을 제거하기 때문에, 완성된 장치는 수지층의 색조의 영향을 받지 않는다.
박리 후에 수지층을 제거하지 않는 경우, 박리에 의하여 관통 전극을 노출시키는 것이 바람직하다. 수지층의 형성 시에 수지층에 개구를 제공하고, 개구 내에 관통 전극을 형성한다. 그리고, 박리에 의하여, 수지층 및 관통 전극이 노출된다. 관통 전극에는 제작 기판과의 밀착성이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 관통 전극과 제작 기판의 접촉 면적은 작을수록 바람직하다. 감광성을 갖는 재료를 사용함으로써, 노광 기술을 사용하여 수지층에 개구를 형성할 수 있다. 이때, 개구의 형상은 테이퍼 형상이 된다. 비감광성의 재료를 사용하는 경우, 수지층의 가공에는 애싱, 건식 에칭 등을 사용할 수 있다. 이때, 수지층의 개구의 측벽의 형상은 수직에 가까운 형상이 된다. 수지층을 제거하지 않기 때문에, 완성된 장치는 수지층의 색조의 영향을 받는다. 광 추출 효율의 저하를 억제하기 위해서는 불필요한 부분에 수지층을 제공하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 박리 방법을 적용하는 경우, 박리에 필요한 힘은 예를 들어 약 0.13N이다.
10A: 표시 장치
10B: 표시 장치
10C: 표시 장치
13: 접착층
14: 제작 기판
19: 금속층
20: 금속 산화물층
21: 액체 공급 기구
22: 기판
23: 수지층
23a: 수지층
23b: 수지층
24: 제 1 층
25: 피박리층
28: 접착층
29: 기판
30: 플라스마
31: 절연층
31a: 절연층
31b: 절연층
32: 절연층
33: 절연층
34: 절연층
35: 절연층
40: 트랜지스터
41: 도전층
43a: 도전층
43b: 도전층
43c: 도전층
44: 금속 산화물층
45: 도전층
49: 트랜지스터
56: 적층체
56a: 잔부
56b: 한쪽의 표층
59: 적층체
60: 발광 소자
61: 도전층
62: EL층
63: 도전층
64: 칼금
65: 기구
66: 레이저 광
67: 조사 영역
74: 절연층
75: 보호층
75a: 기판
75b: 접착층
76: 접속체
80: 트랜지스터
81: 도전층
82: 절연층
83: 금속 산화물층
84: 절연층
85: 도전층
86a: 도전층
86b: 도전층
86c: 도전층
91: 제작 기판
92: 금속 산화물층
93: 수지층
95: 절연층
96: 격벽
97: 착색층
98: 차광층
99: 접착층
112: 액정층
113: 전극
115: 절연층
117: 절연층
121: 절연층
131: 착색층
132: 차광층
133a: 배향막
133b: 배향막
134: 착색층
135: 편광판
140: 트랜지스터
141: 접착층
142: 접착층
150: 피박리층을 포함하는 층
151: 테이프
153: 서포트 롤러
154: 가이드 롤러
162a: 채널 영역
162b: 저저항 영역
163: 절연층
164: 도전층
165: 절연층
166: 절연층
167a: 도전층
167b: 도전층
170: 발광 소자
180: 액정 소자
191: 전극
192: EL층
193: 전극
194: 절연층
201: 트랜지스터
203: 트랜지스터
204: 접속부
205: 트랜지스터
206: 트랜지스터
207: 접속부
211: 절연층
212: 절연층
213: 절연층
214: 절연층
215: 절연층
216: 절연층
217: 절연층
220: 절연층
220a: 절연층
220b: 절연층
221a: 도전층
221b: 도전층
222a: 도전층
222b: 도전층
223: 도전층
224: 도전층
225: 절연층
226: 피복막
227: 렌즈
228: 도전층
231: 반도체층
232: 절연층
233: 확산 필름
234a: 도전층
234b: 도전층
234c: 절연층
234d: 절연층
235: 기판
242: 접속층
243: 접속체
252: 접속부
300A: 표시 장치
300B: 표시 장치
310A: 입출력 장치
310B: 입출력 장치
311a: 전극
311b: 전극
311c: 전극
351: 기판
361: 기판
362: 표시부
364: 회로
365: 배선
372: FPC
373: IC
381: 표시부
382: 구동 회로부
451: 개구
600: 테이프
601: 지지체
602: 테이프 릴
604: 방향 전환 롤러
606: 가압 롤러
606a: 원통
606b: 원기둥
607: 방향 전환 롤러
609: 캐리어 플레이트
613: 릴
614: 건조 기구
617: 롤러
620: 이오나이저
631: 가이드 롤러
632: 가이드 롤러
633: 가이드 롤러
634: 가이드 롤러
639: 이오나이저
641: 기판 로드 카세트
642: 기판 언로드 카세트
643: 반송 롤러
644: 반송 롤러
645: 반송 롤러
659: 액체 공급 기구
665: 가이드 롤러
666: 가이드 롤러
670: 분리 테이프
671: 지지체
672: 테이프 릴
673: 릴
674: 가이드 롤러
675: 가압 롤러
676: 방향 전환 롤러
677: 가이드 롤러
678: 가이드 롤러
679: 가이드 롤러
683: 릴
800: 휴대 정보 단말
801: 하우징
802: 하우징
803: 표시부
805: 힌지부
810: 휴대 정보 단말
811: 하우징
812: 표시부
813: 조작 버튼
814: 외부 접속 포트
815: 스피커
816: 마이크로폰
817: 카메라
820: 카메라
821: 하우징
822: 표시부
823: 조작 버튼
824: 셔터 버튼
826: 렌즈
8000: 표시 모듈
8001: 상부 커버
8002: 하부 커버
8005: FPC
8006: 표시 패널
8009: 프레임
8010: 인쇄 기판
8011: 배터리
8015: 발광부
8016: 수광부
8017a: 도광부
8017b: 도광부
8018: 광
9000: 하우징
9001: 표시부
9003: 스피커
9005: 조작 키
9006: 접속 단자
9007: 센서
9008: 마이크로폰
9055: 힌지
9200: 휴대 정보 단말
9201: 휴대 정보 단말
9202: 휴대 정보 단말

Claims (20)

  1. 반도체 장치의 제작 방법으로서,
    기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층을 서로 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 재료층은 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 가스를 포함하고,
    상기 제 2 재료층은 수지를 포함하고,
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층은 수소 결합이 절단됨으로써 서로 분리되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층은 상기 기판보다 상기 제 2 재료층과의 밀착성이 낮아지도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료층과 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 상기 가스는 상기 수소 결합을 형성하는, 반도체 장치의 제작 방법.
  4. 반도체 장치의 제작 방법으로서,
    기판 위에 제 1 재료층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 재료층 위에 제 2 재료층을 형성하는 단계;
    적층된 상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층을 가열하는 단계;
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층의 계면 또는 상기 계면 근방에 물이 석출되는 단계; 및
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층을 서로 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 재료층은 수소 및 산소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 가스를 포함하고,
    상기 제 2 재료층은 수지를 포함하고,
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층은 상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층을 서로 분리하는 단계에서 상기 계면 또는 상기 계면 근방에 존재하는 상기 물에 기인하여 밀착성이 저하됨으로써 서로 분리되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층은 타이타늄, 몰리브데넘, 알루미늄, 텅스텐, 실리콘, 인듐, 아연, 갈륨, 탄탈럼, 및 주석 중 하나 이상을 포함하도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층은 타이타늄과 산화 타이타늄이 적층된 구조를 갖도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 재료층은 두께가 0.1μm 이상 5μm 이하인 영역을 포함하도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 재료층은 구조식(100)으로 나타내어지는 화합물의 잔기를 포함하도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
    Figure pat00005
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층과 상기 제 2 재료층을 서로 분리하는 상기 단계는 액체가 분리 계면에 공급될 때 수행되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층을 형성하는 상기 단계는 상기 기판 위에 금속층을 형성하는 단계, 및 상기 기판 위에 상기 금속층을 형성한 후에 금속층의 표면에 플라스마 처리를 수행함으로써 금속 산화물층을 형성하는 단계를 포함하는, 반도체 장치의 제작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리에서, 상기 금속층의 상기 표면은 산소 가스 및 수증기 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에 노출되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  12. 반도체 장치의 제작 방법으로서,
    기판 위에 금속 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 금속 산화물층 위에 수지 또는 수지 전구체를 포함하는 재료를 사용하여 제 1 층을 형성하는 단계;
    제 1 층에 가열 처리를 수행함으로써 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 산화물층과 상기 수지층을 서로 분리하는 단계를 포함하는, 반도체 장치의 제작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 위에 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층을 형성한 후에 상기 금속층의 표면에 플라스마 처리를 수행함으로써 상기 금속 산화물층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 반도체 장치의 제작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 플라스마 처리를 수행하는 상기 단계는 상기 금속층의 상기 표면을 산소 가스 및 수증기 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 분위기에 노출되는 단계를 포함하는, 반도체 장치의 제작 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 상기 기판 위에 금속층을 형성하고 산소를 포함하는 분위기하에서 상기 금속층을 가열함으로써 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 산소를 포함하는 분위기하에서 상기 금속 산화물층을 가열한 후에 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 층에서의 상기 가열 처리는 대기 분위기하에서 수행되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층과 상기 수지층은 물을 포함하는 액체가 분리 계면에 공급될 때 서로 분리되는, 반도체 장치의 제작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층과 상기 물을 포함하는 액체와의 접촉각은 0°보다 크고 60° 이하인, 반도체 장치의 제작 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 수지층은 두께가 0.1μm 이상 5μm 이하인 영역을 포함하도록 형성되는, 반도체 장치의 제작 방법.
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