JP4637588B2 - 表示装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、機能性薄膜の剥離方法、特に様々な素子を有する膜や層の剥離方法に関する。加えて本発明は、剥離した膜をフィルム基板に貼りつける転写方法、及び当該転写方法を用いて形成された薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）を有する半導体装置およびその作製方法に関する。

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いてＴＦＴを構成する技術が注目されている。ＴＦＴはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に表示装置のスイッチング素子やドライバ回路として開発が行われている。

このような表示装置においてはガラス基板や石英基板が多く使用されているが、割れやすく、重いという欠点がある。そのため大量生産を行う上で、ガラス基板や石英基板は大型化が困難である。そこで、可撓性を有する基板、代表的にはフレキシブルなプラスチックフィルムの上にＴＦＴ素子を形成することが試みられている。

しかしながら、ＴＦＴの活性層に高性能の多結晶シリコン膜を使用する場合、作製工程において数百℃の高温プロセスが必要となってしまい、プラスチックフィルム上に直接形成することができない。

そのため、基板上に分離層を介して存在する被剥離層を前記基板から剥離する方法が提案されている。例えば、非晶質シリコン、半導体、窒化物セラミックス、又は有機高分子からなる分離層を設け、基板を通過させてレーザー光を照射して、分離層に層内剥離等を生じさせて、基板を分離させるというものである（特許文献１参照）。加えて、この技術を用いて被剥離層（公報では被転写層と呼んでいる）をプラスチックフィルムに貼りつけて液晶表示装置を完成させるという記載もある（特許文献２参照）。またフレキシブルディスプレイに関する記事をみると、各社の技術が紹介されている（非特許文献１参照）。
特開平１０−１２５９２９号公報 特開平１０−１２５９３０号公報 日経マイクロデバイス，日経ＢＰ社，２００２年７月１日，２００２年７月１日号， ｐ．７１−７２

しかし、上記のような剥離工程は問題が多く、改良の余地があった。また特に、大型基板に対して均一に行う点を考慮する必要があった。

そこで、本発明は剥離工程を簡略化し、且つ簡便に行う方法を提供する。また本発明は、上記方法で形成された発光装置、液晶表示装置、その他の表示装置を提供する。

上記課題を鑑み、本発明は剥離工程における第１の接着剤の剥離と、第２の接着剤の硬化と、を同時に行って、作製工程を簡略化することを特徴とする。また本発明は、被剥離層を所定の基板に転写するタイミングを工夫することにより作製工程を簡略化することを特徴とする。

また本発明は被剥離層の剥離を容易にするため、物理的損傷を与えたり、被剥離層の断面を露出させると好ましい。

また特に大型基板に複数の半導体素子を形成した状態で剥離を行う場合、剥離の精度や正確さを高めるために、圧力差を利用して基板を吸着し、剥離を行うことを特徴とする。

具体的には図１（Ａ）に示すように、第１の基板１００上に被剥離層１０１を形成する。被剥離層は、最終的に半導体素子、電極、更には液晶層（液晶素子）や発光層（発光素子）を含む表示機能や駆動回路等を有すればよく、剥離するタイミングと、被剥離層の作製状態との関係は実施者が決定することができる。例えば図１（Ａ）の被剥離層は、半導体素子及び当該半導体素子に接続される電極を形成した状態であっても、更に液晶素子や発光素子を形成した状態であってもよい。

第１の基板は後の剥離工程に耐えうる剛性を有していればよく、例えばガラス基板、石英基板、セラミック基板、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板を用いることができる。

なお被剥離層の半導体素子は、非晶質半導体膜を有するＴＦＴ、有機ＴＦＴ、薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子、シリコン抵抗素子又はセンサ素子（代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサ）等であってもよい。さらにＴＦＴの場合、ボトムゲート型であっても、トップゲート型であってもよい。

次に図１（Ｂ）に示すように、被剥離層上に応力緩和材１０３を形成する。応力緩和材は剥離工程に必須ではないが、被剥離層を保護するために設けると好ましい。応力緩和材は水溶性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、その他の樹脂を用いるとよい。すなわち、被剥離層の保護を目的とするため柔軟性の高い有機樹脂がよく、更に最終的に除去することを考えると物理的に除去するものでもよいが、水洗、熱又は光により粘着性が低下する材料がよい。

次いで被剥離層の剥離を容易にするため、図１（Ｃ）に示すように、第１基板、半導体素子及び応力緩和材を分断すると好ましい。分断手段は、レーザーやカッター等を用いればよい。

分断工程は剥離工程に必須ではないが、剥離を容易に行うために分離する界面の断面を露出すると好ましい。そして分離する界面の断面にカッター等の物理的手段により傷等をつけてもよい。また、第１の基板まで分断せず、被剥離層や応力緩和材等に切り込みを入れてもよい。

その後図１（Ｄ）に示すように、被剥離層上に第２の基板１０５を張り付ける。このとき、第１の接着剤１０６を用いて固定するが、基板自体に接着機能がある場合、接着剤は必須ではない。第２の基板は、第１の基板よりも剛性の高い基板を用いることが好ましく、比較的剛性の高い、石英基板を用いるとよい。第１の接着剤は、剥離可能な接着剤、例えば紫外線により粘着性が低下したり、剥離する紫外線剥離型粘着剤、熱により粘着性が低下したり、剥離する熱剥離型粘着剤、水洗等により粘着性が低下したり、剥離する水溶性接着剤や両面テープ等を使用するとよい。

また、剥離工程をより確実にするため、第１の基板下に補助基板１０８を設けてもよい。このとき補助基板に接着性がない場合、接着剤１０７を用いて固定する。なお、第２の基板と補助基板、及び第１の接着剤と補助基板を固定する接着剤は同一なものを使用すればよい。

そして図１（Ｅ）に示すように、物理的手段を用いて剥離を行う。図１（Ｅ）のように補助基板が設けられている場合は、第２の基板と補助基板とに逆方向に働く力を加えればよく、補助基板が設けられていない場合は、粘着性の高いシートを第１の基板下に固定して剥離してもよい。

特に大型基板の場合、均一に剥離するために、圧力差を利用して基板を吸着し剥離してもよい。すなわち例えば、剥離する基板を空孔が形成された基板上に設置し、ポンプ等により当該空孔が減圧又は真空状態とし、剥離する基板全体を圧力差により均一に固定した状態で剥離を行ってもよい。

次に図２（Ｆ）に示すように、被剥離層下に第３の基板１１０を固定する。第３の基板自体に接着性がない場合、第２の接着剤１１１を介して接着する。第３の基板は、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック基板、ポリテトラフルオロエチレン基板又はセラミック基板等の膜厚の薄い基板や可撓性のある（フレキシブルな）基板（以下、これらの基板をフィルム基板と表記する）を用いることができる。第２の接着剤は、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等を用いればよい。但し、第１の接着剤と第２の接着剤とは、紫外線や熱等により、相反する性質を有する必要がある。すなわち、紫外線や熱により第１の基板は粘着性が低下、又は剥離し、第２の基板は硬化する必要がある。図２（Ｆ）では、紫外線を照射することにより第１の接着剤の粘着性を低下させ、第２の接着剤を硬化させている。なお、被剥離層の上下から紫外線を照射しても、一方の面から紫外線を照射しても構わない。そして図２（Ｇ）に示すように、第２の基板を剥離する。

このように、紫外線を照射したり、熱を加えるといった同一の工程により、剥離と固定を同時に行うことができるため、剥離工程を簡略化することができる。

次いで図２（Ｈ）に示すように、紫外線照射を照射したり、加熱したり、水洗して応力緩和材を除去する。更に、より正確に除去するためには、アルゴンガス及び酸素ガスを用いたプラズマクリーニングやベルクリン洗浄を行うと好ましい。このとき、応力緩和材を第１の接着剤と同一の工程で除去できる材料を使用するとよい。すなわち応力緩和材を紫外線により除去できる材料とし、第１の接着剤の剥離と、第２の接着剤の硬化と、応力緩和材の除去とを同時に行ってもよい。そして図２（Ｉ）に示すように、被剥離層の第３の基板への転写が完了する。

このような剥離方法を用いることより、転写のため接着剤の除去や硬化を繰り返す剥離工程において、工程を簡略化することができる。そして本発明の剥離工程は、全面に剥離でき、歩留まりよく形成することができる。全面に渡って剥離できることにより、複数の半導体素子を１つの大型基板に形成し、半導体装置ごとに切断する多面取りを行うことができ、コストの低減を期待できる。また本発明では第１の基板等を再利用することができ、更に安価なフィルム基板を使用するため表示装置の低コスト化を達成することができる。

その結果当該ＴＦＴ等を有する発光装置、液晶表示装置その他の表示装置は、薄くなり、落下しても割れにくく、軽量である。また曲面や異形形状での表示が可能となる。

本発明により、同一工程（紫外線の照射や加熱）により、接着剤の剥離（粘着性の低減も含む）や硬化を行うことができ、剥離工程、強いては表示装置の製造工程を簡略化することができる。更に大型基板から、複数の表示装置を生産する場合に、本発明の剥離工程に加え、減圧装置等により剥離や転写の工程を正確、かつ簡便に行うことができる。このように、本発明の剥離工程により作製工程数が低減され、更に歩留まり良く表示装置を量産することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態は、発光素子及び液晶素子までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合の具体的な剥離工程及び、本発明の剥離工程により上面出射の発光装置を形成する一例を説明する。

図３（Ａ）に示すように、第１の基板２００上に金属膜２０１を形成する。本実施の形態では第１の基板は、０．５〜１．０ｍｍ程度のガラス基板を用いる。金属膜としては、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒから選ばれた元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、或いはこれらの積層を用いることができる。金属膜の作製方法としてスパッタリング法を用い、金属をターゲットして、第１の基板上に形成すればよい。なお金属膜の膜厚は、１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜７５ｎｍとする。

金属膜に上記金属の合金（例えば、ＷとＭｏとの合金：Ｗ_ｘＭｏ_１−Ｘ）を用いる場合、成膜室内に第１の金属（Ｗ）及び第２の金属（Ｍｏ）といった複数のターゲット、又は第１の金属（Ｗ）と第２の金属（Ｍｏ）との合金のターゲットを配置してスパッタリング法により形成すればよい。このように、金属膜の形成を適宜設定することにより、剥離工程を制御することができ、プロセスマージンが広がる。例えば、金属の合金を用いた場合、合金の各金属の組成比を制御することにより、加熱処理の温度、更には加熱処理の要否を制御することができうる。

金属膜の代わりに、窒化された金属膜（窒化金属膜）を用いても構わない。更に、金属膜に窒素や酸素を添加してもよい。例えば、金属膜に窒素や酸素をイオン注入したり、成膜室を窒素や酸素雰囲気とし、スパッタリング法により金属膜を形成したり、更にターゲットとして窒化金属を用いてもよい。

その後、金属膜２０１上に積層した下地膜２０７を介して半導体膜を形成する。すなわち、金属膜と半導体膜との間には下地膜を代表とする絶縁膜が何層設けてもよい。下地膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの珪素を有する絶縁膜の単層、又は積層膜を用いればよい。本実施の形態では、金属膜上にスパッタリング法により形成される１５０ｎｍ〜２００ｎｍのＳｉＯ_２と、ＳｉＯ_２上にＣＶＤ法により形成される８０〜１００ｎｍのＳｉＯＮとを設ける。下地膜により、基板や金属膜から半導体膜への不純物拡散を防止することができる。

なお上述の工程を経ると、金属膜表面には当該金属を有する酸化膜（酸化金属膜）２０２が形成される。酸化金属膜の膜厚は、０．１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは０．１ｎｍ〜１００ｎｍ、更に好ましくは０．１ｎｍ〜５ｎｍとなるようにすればよい。また金属膜上に直接酸化膜を作製してもよい。

その後必要に応じて、加熱処理を行う。この加熱処理により、酸化金属膜が結晶化し、結晶歪みや格子欠陥（点欠陥、線欠陥、面欠陥（例えば、酸素空孔が集まってできる結晶学的せん断面による面欠陥）、拡張欠陥）が生じ、剥離しやすい状態とすることができる。

更に加熱処理により、半導体膜が有する水素が拡散することによる酸化還元反応により、結晶状態の異なる酸化金属が形成され、より剥離しやすい状態とすることも考えられる。

なお、上記加熱処理は半導体膜の結晶化の加熱処理と兼ねることができる。すなわち、金属膜上に形成された半導体膜を加熱しすることにより、結晶性半導体膜を形成し、且つ酸化金属膜の結晶化を行うことが可能である。

半導体膜の結晶性を向上させるために、結晶化を助長させる金属元素（代表的にはＮｉ元素）を塗布後加熱処理したり、加熱処理後にレーザーを照射してもよい。なお、結晶化を助長される金属元素を使用した場合、当該金属元素はデバイスにとっては不要なものであるため、ゲッタリング工程やエッチング工程により除去することが望まれる。

その後、結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングし、珪素を有する酸化膜、又は珪素を有する窒化膜を用いてゲート絶縁膜を形成する。ゲート絶縁膜を介して結晶性半導体膜上にゲート電極を形成し、当該ゲート電極をマスクとして不純物領域を形成する。ゲート電極にはＷとＴａＮの積層構造を用い、不純物領域にはソース及びドレイン領域と、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域（ＧＯＬＤ領域）とを設けてもよい。そしてＴＦＴ２０３が形成される。

次いでソース配線又はドレイン配線と接続される電極２０４を形成する。そして電極２０４の端を覆う、すなわち隣り合う電極の両端を覆うように有機材料や無機材料を有する絶縁膜２０５を形成する。そして、水分や酸素の侵入を防ぐために、絶縁膜上に保護膜２０６を形成する。

以上のように、半導体素子としてＴＦＴを形成する。各画素にＴＦＴを形成するアクティブマトリクス型表示装置を説明しているが、パッシブ型表示装置でもよいことは言うまでもない。またトップゲート型のＴＦＴでも、ボトムゲート型のＴＦＴでも構わない。

なお被剥離層の半導体素子は、非晶質半導体膜を有するＴＦＴ、有機ＴＦＴ、薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子、シリコン抵抗素子又はセンサ素子（代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサ）等であってもよい。

その後図３（Ｂ）に示すように、発光層２１０及び陰極２１１を形成する。発光層は各ＲＧＢ発光層を形成しても、白色発光層を形成し、カラーフィルター等の色変換層により多色表示を行ってもよい。陰極は上面出射の場合は透光性を有する材料、例えばＩＴＯで、下面出射の場合はＭｇＡｇ等の金属膜で形成すればよい。なお、大気に曝さずに発光層、陰極等までを連続して形成すると好ましい。

有機化合物を含む発光層の形成前又は形成後には、真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。また有機化合物を含む発光層２１０は、極めて薄いため、第１の電極の表面は平坦であることが好ましく、化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術等）により平坦化を行うとよい。

電極２０４の表面における清浄度を向上させるため、異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やベルクリン洗浄）やプラズマクリーニングを発光層形成前に行ってもよい。このとき、転写に使用した接着剤の付着もきれいに除去することができる。

そして、以下に示すように剥離が行われる。なお、本実施の形態では発光素子（発光層及び陰極や陽極）を形成した後に剥離する場合を説明するが、電極２０４が形成された後に剥離してもよい。すなわち剥離するタイミングは実施者が適宜決定することができる。

図３（Ｃ）に示すように、陰極上に保護膜２１５を形成する。保護膜はＤＬＣ、ＣＮ、ＳｉＮ等の炭素や窒素を有する膜を形成すればよい。
保護膜上には紫外線（ＵＶ）防止膜２１６を形成し、紫外線の照射から発光層を保護する。特に、上面出射の発光装置では、必然的に発光層に紫外線が照射されてしまうため、紫外線防止膜（ＵＶ防止膜）を設け、発光層の劣化を防止する。すなわちＵＶ防止膜は、ＵＶ領域の波長を透過せず（少なくとも９０％以上透過しない）、発光層からの光、つまり可視光程度の領域（４００ｎｍ〜１μｍ、好ましくは４５０ｎｍ〜８００ｎｍ）の波長を透過する性質を有するフィルム（シート）を用いればよい。例えば、紫外線吸収剤を配合させた有機樹脂フィルム、具体的にはポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２、６−ナフタレンジカルボキシレート等のポリエステルのフィルムを用いればよい。ポリエステルのフィルムは公知の押し出し法等により形成すればよい。また紫外線を吸収する層と、その他層を積層した構造の有機樹脂フィルムを用いても構わない。

そして図３（Ｄ）に示すように、スピンコーティング法により、応力緩和材として水溶性樹脂２１７を形成する。応力緩和材は、熱を加えたり、紫外線を照射して硬化させればよい。また紫外線を照射して硬化する材料を使用する場合、応力緩和材の上方から紫外線を照射するとき、ＵＶ防止膜により発光層を保護することができる。

その後、剥離を容易に行うため、分断したり、剥離界面に傷を付けたりするとよい。図示しないが、本実施の形態ではカッターの一種であるスクライブトリガーにより第１の基板、被剥離層及び水溶性樹脂を分断し、剥離界面の断面を露出させる。

そして図３（Ｅ）に示すように、第２の基板２２０を水溶性樹脂上に設ける。本実施の形態では、第２の基板に接着性を有しない石英基板（厚さ１．０〜１．５ｍｍ）を使用し、両面テープ２２１を用いて固定する。剥離工程で使用される両面テープは、紫外線を照射したり、加熱したり、水等の液体に浸漬することにより、粘着性が低下したり、自己剥離する性質を有する。本実施の形態では、紫外線を照射すると粘着性を低下する両面テープを用いる。

両面テープの代わりに紫外線硬化樹脂、具体的にはエポキシ樹脂系接着剤、熱硬化樹脂や樹脂添加剤等の接着剤を用いてもよい。また補助基板として、第１の基板下に両面テープや接着剤等を用いて石英基板を固定してもよい。

その後図３（Ｆ）に示すように、第１の基板と半導体素子を有する被剥離層とを物理的手段により分離する。酸化金属膜と金属膜との界面で剥離するよう図示しているが、このとき結晶化された酸化金属膜の膜内、又は酸化金属膜の両面の界面、すなわち酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面等から分離している。酸化金属膜の内部で分離する場合、被剥離層の下面には酸化金属が点在して付着していることがある。また酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面で分離する場合、酸化金属膜は被剥離層の下面のみに存在したり、金属膜上面のみに存在するときがある。酸化金属物が被剥離層の下面に点在したり、付着しする場合、酸化金属物はエッチング又は化学的若しくは物理的研磨により除去してもよいし、付着させたままでもよい。

次に図３（Ｇ）に示すように、被剥離層を第３の基板であるフィルム基板２３０に固定する。フィルム基板が粘着性を有していない場合、第２の接着剤２３１を介して固定する。第２の接着剤には、紫外線硬化樹脂、具体的にはエポキシ樹脂系接着剤、熱硬化樹脂や樹脂添加剤等の接着剤または両面テープを用いることができる。本実施の形態では第２の接着剤として、紫外線照射により硬化する非水溶性接着剤を用いる。すなわち第２の接着剤は、応力緩和材を除去する場合のことを考えて、応力緩和材の性質を考慮し、剥離しない材料を用いる必要がある。もちろん応力緩和材は必ずしも除去しなくてよい。

すなわち本実施の形態は、第１の接着剤の粘着性が低下したり、剥離する要因と、第２の接着剤が硬化する要因とが同一な接着剤を用いる。例えば、紫外線照射により粘着性が低下する接着剤と、硬化する接着剤とを用いると、一度の紫外線照射により、第２の基板の剥離と、第３の基板への固定とを行うことができ、工程を簡略化することができる。

そして図３（Ｈ）に示すように、第２の基板を分離する。このとき第１の接着剤の粘着性は低下しているため、容易、かつ正確に剥離を行うことができる。

次いで図３（Ｉ）に示すように、水溶性樹脂を除去する。本実施の形態では水溶性樹脂を除去するため、第３の基板に固定された被剥離層を純水へ浸漬させる。すると、水溶性樹脂のみ除去される。その後ＵＶ保護膜上に封止膜２３２を形成し、第３の基板に被剥離層が転写され、上面出射の発光装置が完成する。

また第１及び第２の接着剤、応力緩和材をより精度よく除去するためには、アルゴンガス及び酸素ガスを用いたプラズマクリーニングやベルクリン洗浄を行うとよい。

以上のように、簡略化された剥離工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する発光装置を形成することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな発光装置を提供することができる。

またフィルム基板へ、発光装置の各用途に応じたＴＦＴ等が設けられた複数の被剥離層を、転写してもよい。例えば、画素部用のＴＦＴと、駆動回路用のＴＦＴとの被剥離層を形成し、フィルム基板の所定領域へ転写してもよい。

また本実施の形態では、上面出射の発光装置の場合を説明したが、下面出射の発光装置であっても本発明を適応できることは言うまでもない。

（実施の形態２）
本実施の形態では、発光素子及び液晶素子まで形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合であって、紫外線と熱を加えて接着剤の粘着性を制御する場合の剥離工程を用い下面出射の発光装置を形成する一例を説明する。また実施の形態１と同様の工程や材料の説明を省略する。

まず実施の形態１と同様に保護膜２１５まで形成する（図４（Ａ））。但し下面出射の発光装置であるため、電極２０４には透光性を有する材料を使用する必要がある。また応力緩和材を設けてもよいが、本実施の形態では特に設けない。

次いで図４（Ｂ）に示すように、保護膜２１５上に接着剤として両面テープ２２１を用いて第２の基板２２０を固定し、その後第１の基板２００を剥離する。

そして図４（Ｃ）に示すように、第３の基板であるフィルム基板２３０を接着剤２３１により被剥離層下に張り付ける。本実施の形態では、加熱により粘着性が低下又は剥離する両面テープを用い、紫外線により硬化する接着剤を用いるため、紫外線をフィルム基板の下面から照射しながら、加熱する。もちろん紫外線は基板の両面から照射してもよい。更には、電極が紫外線を透過する場合、第２の基板の上方から照射しても構わない。もちろん、紫外線により粘着性が低下又は剥離する両面テープを用い、加熱による硬化する接着剤を使用してもよく、紫外線を第２の基板の上方から照射するのが適すであろう。

本実施の形態のように、紫外線の照射と加熱を行うことにより、両面テープ２２１の粘着性の低下や剥離の要因と、接着剤の硬化の要因とが、異なっていても、同一工程で剥離と硬化を行うことができ、剥離工程を簡略化することができる。

その後図４（Ｄ）に示すように、第２の基板を剥離する。そして図４（Ｅ）に示すように、封止膜２３２を形成し、下面出射の発光装置が完成する。

以上のように、簡略化された剥離工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する発光装置として使用することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、かつフレキシブルな発光装置を提供することができる。

また本実施の形態では、下面出射の発光装置の場合を説明したが、上面出射の発光装置であっても本発明を適応できることは言うまでもない。また上面出射の場合、発光層の劣化を防ぐためにＵＶ防止膜を設けるとよい。

（実施の形態３）
本実施の形態では、半導体素子、電極、及び絶縁膜等までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合の発光装置の作製方法について説明する。

図１２（Ａ）に示すように、第１の基板２００上に金属膜２０１を形成する。本実施の形態では第１の基板は、０．５〜１．０ｍｍ程度のガラス基板を用いる。金属膜としては、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒから選ばれた元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、或いはこれらの積層を用いることができる。金属膜の作製方法としてスパッタリング法を用い、金属をターゲットして、第１の基板上に形成すればよい。なお金属膜の膜厚は、１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜７５ｎｍとする。

金属膜に上記金属の合金（例えば、ＷとＭｏとの合金：Ｗ_ｘＭｏ_１−Ｘ）を用いる場合、成膜室内に第１の金属（Ｗ）及び第２の金属（Ｍｏ）といった複数のターゲット、又は第１の金属（Ｗ）と第２の金属（Ｍｏ）との合金のターゲットを配置してスパッタリング法により形成すればよい。このように、金属膜の形成を適宜設定することにより、剥離工程を制御することができ、プロセスマージンが広がる。例えば、金属の合金を用いた場合、合金の各金属の組成比を制御することにより、加熱処理の温度、更には加熱処理の要否を制御することができうる。

金属膜の代わりに、窒化された金属膜（窒化金属膜）を用いても構わない。更に、金属膜に窒素や酸素を添加してもよい。例えば、金属膜に窒素や酸素をイオン注入したり、成膜室を窒素や酸素雰囲気とし、スパッタリング法により金属膜を形成したり、更にターゲットとして窒化金属を用いてもよい。

その後、金属膜２０１上に積層した下地膜２０７を介して半導体膜を形成する。すなわち、金属膜と半導体膜との間には下地膜を代表とする絶縁膜が何層設けてもよい。下地膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの珪素を有する絶縁膜の単層、又は積層膜を用いればよい。本実施の形態では、金属膜上にスパッタリング法により形成される１５０ｎｍ〜２００ｎｍのＳｉＯ_２と、ＳｉＯ_２上にＣＶＤ法により形成される８０〜１００ｎｍのＳｉＯＮとを設ける。下地膜により、基板や金属膜から半導体膜への不純物拡散を防止することができる。

なお上述の工程を経ると、金属膜表面には当該金属を有する酸化膜（酸化金属膜）２０２が形成される。酸化金属膜の膜厚は、０．１ｎｍ〜１μｍ、好ましくは０．１ｎｍ〜１００ｎｍ、更に好ましくは０．１ｎｍ〜５ｎｍとなるようにすればよい。また金属膜上に直接酸化膜を作製してもよい。

その後必要に応じて、加熱処理を行う。この加熱処理により、酸化金属膜が結晶化し、結晶歪みや格子欠陥（点欠陥、線欠陥、面欠陥（例えば、酸素空孔が集まってできる結晶学的せん断面による面欠陥）、拡張欠陥）が生じ、剥離しやすい状態とすることができる。

更に加熱処理により、半導体膜が有する水素が拡散することによる酸化還元反応により、結晶状態の異なる酸化金属が形成され、より剥離しやすい状態とすることも考えられる。

なお、上記加熱処理は半導体膜の結晶化の加熱処理と兼ねることができる。すなわち、金属膜上に形成された半導体膜を加熱しすることにより、結晶性半導体膜を形成し、且つ酸化金属膜の結晶化を行うことが可能である。

半導体膜の結晶性を向上させるために、結晶化を助長させる金属元素（代表的にはＮｉ元素）を塗布後加熱処理したり、加熱処理後にレーザーを照射してもよい。なお、結晶化を助長される金属元素を使用した場合、当該金属元素はデバイスにとっては不要なものであるため、ゲッタリング工程やエッチング工程により除去することが望まれる。

その後、結晶性半導体膜を所望の形状にパターニングし、珪素を有する酸化膜、又は珪素を有する窒化膜を用いてゲート絶縁膜を形成する。ゲート絶縁膜を介して結晶性半導体膜上にゲート電極を形成し、当該ゲート電極をマスクとして不純物領域を形成する。ゲート電極にはＷとＴａＮの積層構造を用い、不純物領域にはソース及びドレイン領域と、低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）と、ゲート電極と重なる低濃度不純物領域（ＧＯＬＤ領域）とを設けてもよい。そしてＴＦＴ２０３が形成される。

次いでソース配線又はドレイン配線と接続される電極２０４を形成する。そして電極２０４の端を覆う、すなわち隣り合う電極の両端を覆うように有機材料や無機材料を有する絶縁膜２０５を形成する。絶縁膜としては、アクリル膜（感光性アクリルを含む）の他にポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった有機材料、又は酸化シリコン膜の他に、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜および塗布シリコン酸化膜（ＳＯＧ：Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）等のシリコンを含む無機材料を用いることができる。本実施の形態では感光性アクリルを用いる。絶縁膜形成後、エッチングにより開口部を形成し電極２０４を露出させる。そして、絶縁膜、特に有機材料を有する絶縁膜は発光素子の劣化要因となる水分や酸素等が侵入しやすいため、絶縁膜上に保護膜２０６を形成する。保護膜はＤＬＣ、ＣＮ、ＳｉＮ等の炭素や窒素を有する膜を形成すればよい。

以上のように、半導体素子としてＴＦＴを形成する。各画素にＴＦＴを形成するアクティブマトリクス型表示装置を説明しているが、パッシブ型表示装置でもよいことは言うまでもない。
なお被剥離層の半導体素子は、有機ＴＦＴ、薄膜ダイオード、シリコンのＰＩＮ接合からなる光電変換素子、シリコン抵抗素子又はセンサ素子（代表的にはポリシリコンを用いた感圧式指紋センサ）等であってもよい。

そして、以下に示すように剥離が行われる。なお、本実施の形態では電極及び絶縁膜等を形成した後に剥離する場合を説明するが、絶縁膜形成後、発光層を形成した後剥離してもよい。すなわち剥離するタイミングは実施者が適宜決定することができる。
そして図１２（Ｂ）に示すように、電極、絶縁膜及び保護膜を覆ってスピンコーティング法により、応力緩和材として水溶性樹脂２１０を形成する。応力緩和材は、熱を加えたり、紫外線を照射して硬化させればよい。また紫外線を照射して硬化する材料を使用する場合であって、半導体素子の劣化が懸念されるときは、紫外線防止膜（ＵＶ防止膜）により保護することができる。

ＵＶ防止膜は、紫外線領域（ＵＶ領域）の波長を透過せず（少なくとも９０％以上透過しない）、発光層からの光、つまり可視光程度の領域（４００ｎｍ〜１μｍ、好ましくは４５０ｎｍ〜８００ｎｍ）の波長を透過する性質を有するフィルム（シート）を用いればよい。例えば、紫外線吸収剤を配合させた有機樹脂フィルム、具体的にはポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−２、６−ナフタレンジカルボキシレート等のポリエステルのフィルムを用いればよい。ポリエステルのフィルムは公知の押し出し法等により形成すればよい。また紫外線を吸収する層と、その他層を積層した構造の有機樹脂フィルムを用いても構わない。

その後、剥離を容易に行うため、分断したり、剥離界面に傷を付けたりするとよい。図示しないが、本実施の形態ではカッターの一種であるスクライブトリガーにより第１の基板、被剥離層及び水溶性樹脂を分断し、剥離界面の断面を露出させる。

そして図１２（Ｃ）に示すように、第２の基板２１１を水溶性樹脂上に設ける。本実施の形態では、第２の基板に接着性を有しない石英基板（厚さ１．０〜１．５ｍｍ）を使用し、両面テープ２１２を用いて固定する。剥離工程で使用される両面テープは、紫外線を照射したり、加熱したり、水等の液体に浸漬することにより、粘着性が低下したり、自己剥離する性質を有する。本実施の形態では、紫外線を照射すると粘着性を低下する両面テープを用いる。

両面テープの代わりに紫外線硬化樹脂、具体的にはエポキシ樹脂系接着剤、熱硬化樹脂や樹脂添加剤等の接着剤を用いてもよい。また補助基板として、第１の基板下に両面テープや接着剤等を用いて石英基板を固定してもよい。

その後図１２（Ｄ）に示すように、第１の基板と半導体素子を有する被剥離層とを物理的手段により分離する。酸化金属膜と金属膜との界面で剥離するよう図示しているが、このとき結晶化された酸化金属膜の膜内、又は酸化金属膜の両面の界面、すなわち酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面等から分離している。酸化金属膜の内部で分離する場合、被剥離層の下面には酸化金属が点在して付着していることがある。また酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面で分離する場合、酸化金属膜は被剥離層の下面のみに存在したり、金属膜上面のみに存在するときがある。酸化金属物が被剥離層の下面に点在したり、付着しする場合、酸化金属物はエッチング又は化学的若しくは物理的研磨により除去してもよいし、付着させたままでもよい。

次に図１２（Ｅ）に示すように、被剥離層を第３の基板であるフィルム基板２１４に固定する。フィルム基板が粘着性を有していない場合、第２の接着剤２１５を介して固定する。第２の接着剤には、紫外線硬化樹脂、具体的にはエポキシ樹脂系接着剤、熱硬化樹脂や樹脂添加剤等の接着剤または両面テープを用いることができる。

本実施の形態では第２の接着剤として、紫外線照射により硬化する非水溶性接着剤を用いる。すなわち第２の接着剤は、応力緩和材を除去する場合のことを考えて、応力緩和材の性質を考慮し、剥離しない材料を用いる必要がある。もちろん応力緩和材は必ずしも除去しなくてよい。

すなわち本実施の形態は、第１の接着剤の粘着性が低下したり、剥離する要因と、第２の接着剤が硬化する要因とが同一な接着剤を用いる。例えば、紫外線照射により粘着性が低下する接着剤と、硬化する接着剤とを用いると、一度の紫外線照射により、第２の基板の剥離と、第３の基板への固定とを行うことができ、工程を簡略化することができる。

そして図１２（Ｆ）に示すように、第２の基板を剥離する。このとき第１の接着剤の粘着性は低下しているため、容易、かつ正確に剥離を行うことができる。

次いで図１２（Ｈ）に示すように、水溶性樹脂を除去する。本実施の形態では水溶性樹脂を除去するため、第３の基板に固定された被剥離層を純水へ浸漬させる。すると、水溶性樹脂のみ除去される。

また第１及び第２の接着剤、応力緩和材をより精度よく除去するためには、アルゴンガス及び酸素ガスを用いたプラズマクリーニングやベルクリン洗浄を行うとよい。

その後図１２（Ｉ）に示すように、保護膜上に発光層２２０及び陰極２２１を形成する。このときフィルム基板の不安定さを低減するため、別途支持基板を用意し、支持基板に固定した状態で発光層や陰極の蒸着を行うとよい。本実施の形態では真空蒸着により発光層を形成する。

発光層は各ＲＧＢ発光層を形成しても、白色発光層を形成し、カラーフィルター等の色変換層により多色表示を行ってもよい。陰極は上面出射の場合は透光性を有する材料、例えばＩＴＯで、下面出射の場合はＭｇＡｇ等の金属膜で形成すればよい。

有機化合物を含む発光層の形成前又は形成後には、真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。また有機化合物を含む発光層２１０は、極めて薄いため、第１の電極の表面は平坦であることが好ましく、化学的及び機械的に研磨する処理（代表的にはＣＭＰ技術等）により平坦化を行うとよい。

電極２０４の表面における清浄度を向上させるため、異物（ゴミなど）をクリーニングするための洗浄（ブラシ洗浄やベルクリン洗浄）やプラズマクリーニングを発光層形成前に行ってもよい。このとき、転写に使用した接着剤の付着もきれいに除去することができる。

そして図１２（Ｊ）に示すように、陰極上に保護膜２２２を形成し、封止膜２２３を形成する。また封止膜と陰極とに空間が形成される場合、発光層等の劣化を防止するため、窒素置換し乾燥剤等を封入するとよい。なお、大気に曝さずに発光層、陰極及び保護膜までを連続して形成すると好ましい。

このように、フィルム基板に被剥離層が転写され、上面出射の発光装置が完成する。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな発光装置を提供することができる。

またフィルム基板へ、発光装置の各用途に応じたＴＦＴ等が設けられた複数の被剥離層を、転写してもよい。例えば、画素部用のＴＦＴと、駆動回路用のＴＦＴとの被剥離層を形成し、フィルム基板の所定領域へ転写してもよい。

また本実施の形態では、上面出射の発光装置の場合を説明したが、下面出射の発光装置であっても本発明を適応できることは言うまでもない。

（実施の形態４）
本実施の形態では、半導体素子、電極、及び絶縁膜等までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合であって、紫外線と熱を加えて接着剤の粘着性を制御する剥離工程を用い、下面出射の発光装置を形成する一例を説明する。また実施の形態３と同様の工程や材料の説明を省略する。

まず実施の形態１と同様に保護膜２０６まで形成する（図１３（Ａ））。但し下面出射の発光装置であるため、電極２０４には透光性を有する材料を使用する必要がある。また応力緩和材を設けてもよいが、本実施の形態では特に設けない。

次いで図１３（Ｂ）に示すように、保護膜２０６上に接着剤として両面テープ２１２を用いて第２の基板２１１を固定し、第１の基板２００を剥離する。

そして図１３（Ｃ）に示すように、第３の基板であるフィルム基板２１４を接着剤２１５により被剥離層下に張り付ける。本実施の形態では、加熱により粘着性が低下又は剥離する両面テープを用い、紫外線により硬化する接着剤を用いるため、紫外線をフィルム基板の下面から照射しながら、加熱する。もちろん紫外線は基板の両面から照射してもよい。更には、電極が紫外線を透過する場合、第２の基板の上方から照射しても構わない。もちろん、紫外線により粘着性が低下又は剥離する両面テープを用い、加熱による硬化する接着剤を使用してもよく、紫外線を第２の基板の上方から照射するのが適すであろう。

本実施の形態のように、紫外線の照射と加熱を行うことにより、両面テープ２２１の粘着性の低下や剥離の要因と、接着剤の硬化の要因とが、異なっていても、同一工程で剥離と硬化を行うことができ、剥離工程を簡略化することができる。

その後図１３（Ｄ）に示すように、第２の基板を剥離する。そして図１３（Ｅ）に示すように、発光層２２０、陰極２１１を形成する。そして、陰極上に保護膜２２２を形成し封止膜２２３を設け、下面出射の発光装置が完成する。

以上のように、簡略化された剥離工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する発光装置として使用することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、かつフレキシブルな発光装置を提供することができる。

また本実施の形態では、下面出射の発光装置の場合を説明したが、上面出射の発光装置であっても本発明を適応できることは言うまでもない。また紫外線照射により半導体素子への劣化が懸念される場合、ＵＶ防止膜を設けるとよい。

（実施の形態５）
本実施の形態では、発光素子及び液晶素子までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合であって、加熱して接着剤の粘着性を制御する剥離工程を用いて液晶表示装置を形成する場合を説明する。

図５（Ａ）に示すように、第１の基板３００上に金属膜３０１を形成する。第１の基板や金属膜は実施の形態１で述べたものを用いればよい。本実施の形態では、ガラス基板上にＭｏとＷとの合金膜を形成する。このとき、成膜室内に第１の金属（Ｗ）及び第２の金属（Ｍｏ）といった複数のターゲット、又は第１の金属（Ｗ）と第２の金属（Ｍｏ）との合金のターゲットを配置してスパッタリング法により形成すればよい。このように、金属膜の組成を適宜設定することにより、剥離工程を制御することができ、プロセスマージンが広がる。

その後実施の形態１と同様に下地膜３０７を介してＴＦＴ３０３を形成し、ＴＦＴの一方の配線と接続される電極３０４を形成する。

また、半導体膜や下地膜の形成を経過した段階で、金属膜上に当該金属を有する酸化物である酸化金属膜３０２が形成されている。そしてカラーフィルター等が設けられた対向基板３０５を設け、第１の基板と対向基板との間に液晶３０６を形成する。対向基板にはフィルム基板を用いることができる。液晶は真空注入法や、真空中で滴下して形成すればよい。また、液晶材料は公知のもの、例えば分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いればよい。そして分散型液晶のように粘性がある程度高い液晶には滴下する方法が適すであろう。

また液晶表示装置を作製するとき、基板間隔を保持するためにスペーサを形成したり、散布したりしているが、フレキシブルな基板の間隔を保持するため、通常より３倍程度多くスペーサを形成又は散布するとよい。またスペーサは、通常のガラス基板に使用する場合より柔らかく作製するとよい。また更にフィルム基板は可撓性を有しているため、スペーサが移動しないよう固定する必要がある。

更に対向基板や第３の基板として使用するフィルム基板には、水分や不純物を透過する場合、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体等の有機材料或いはポリシラザン、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素等の無機材料、又はそれらの積層でなるバリア膜で覆うとよい。

その後図５（Ｂ）に示すように、スピンコーティング法により応力緩和材として水溶性樹脂３１０を形成する。

次に図５（Ｃ）に示すように、水溶性樹脂上に第２の基板３１１を両面テープ３１２により固定する。その後、第１の基板をテープ等の物理的手段により分離する。このとき、結晶化された酸化金属膜の膜内、又は酸化金属膜の両面の界面、すなわち酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面から分離している。酸化金属膜の内部で分離する場合、被剥離層の下面には酸化金属物が点在して付着していることがある。このような場合、酸化金属物はエッチングや研磨により除去してもよいし、付着させたままでもよい。

そして図５（Ｄ）に示すように、第３の基板に相当するフィルム基板３１５を張り付ける。本実施の形態では加熱により硬化する接着剤３１６を用い、フィルム基板を固定する。このとき両面テープ３１２は、加熱により粘着性を低め、又は自己剥離する性質のものを使用し、本工程により接着剤の硬化と両面テープの剥離を同時に行うことができる。その結果、製造工程を簡略化することができる。

上記工程は、紫外線の照射によっても行うことができる。その場合、紫外線の照射により剥離する両面テープと、紫外線の照射により硬化する接着剤を用いればよい。

その後図５（Ｅ）に示すように、第２の基板を剥離する。両面テープの粘着性が低下しているため、容易、且つ均一に剥離することができる。

そして図５（Ｆ）に示すように、純水に浸漬させて水溶性樹脂を除去する。その後偏光板等を適宜設け、フィルム基板上に形成されたＴＦＴを有する液晶表示装置が完成する。

以上のように、簡略化された製造工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する液晶表示装置を形成することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな液晶表示装置を提供することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、発光素子及び液晶素子までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合であって、加熱に加え、紫外線を照射して粘着性を制御する剥離工程を用いて、液晶表示装置を形成する場合を説明する。また実施の形態５と同様の工程や材料の説明を省略する。

まず実施の形態３と同様に、第１の基板３００上に金属膜３０１及び酸化金属膜３０２、下地膜３０７、ＴＦＴ３０３、電極３０４を形成し、対向基板３０５と液晶３０６を形成する（図６（Ａ））。

そして図６（Ｂ）に示すように、対向基板上に第２の基板３１１を両面テープ３１２により貼り合わせる。その後、第１の基板を物理的手段により剥離する。また応力緩和材を設けてもよいが、本実施の形態では特に設けない。

次に図６（Ｃ）に示すように、第３の基板としてフィルム基板３１５を接着剤３１６により貼り付ける。本実施の形態では、基板全体を加熱しながら、両面から紫外線を照射し、接着剤を硬化する。同時に、両面テープ３１２は加熱又は紫外線照射により粘着性が低下、又は自己剥離している。すなわち、本工程により、第２の基板を固定する両面テープは剥離し、フィルム基板を固定する接着剤は硬化することを特徴とする。更に加熱と紫外線を照射する工程とを同時に行うため、両面テープは加熱により剥離する性質でも、紫外線照射により剥離する性質でもよく、作製マージンを広げることができる。

その後図６（Ｄ）に示すように、第２の基板を剥離し、液晶表示装置が完成する。

以上のように、簡略化された製造工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する液晶表示装置を形成することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな液晶表示装置を提供することができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、発光素子及び液晶素子までが形成された状態を被剥離層とし、剥離及び転写を行う場合であって、加熱して接着剤の粘着性を制御する剥離工程を用いて液晶表示装置を形成する場合を説明する。

図１４（Ａ）に示すように、第１の基板３００上に金属膜３０１を形成する。第１の基板や金属膜は実施の形態１で述べたものを用いればよい。本実施の形態では、ガラス基板上にＭｏとＷとの合金膜を形成する。このとき、成膜室内に第１の金属（Ｗ）及び第２の金属（Ｍｏ）といった複数のターゲット、又は第１の金属（Ｗ）と第２の金属（Ｍｏ）との合金のターゲットを配置してスパッタリング法により形成すればよい。このように、金属膜の組成を適宜設定することにより、剥離工程を制御することができ、プロセスマージンが広がる。

その後実施の形態１と同様にＴＦＴ３０３を形成し、ＴＦＴの一方の配線と接続される電極３０４を形成する。

また、半導体膜や下地膜３０７の形成を経過した段階で、金属膜上に当該金属の酸化物である酸化金属膜３０２が形成されている。

その後図１４（Ｂ）に示すように、スピンコーティング法により応力緩和材として水溶性樹脂３１０を形成する。

次に図１４（Ｃ）に示すように、水溶性樹脂上に第２の基板３１１を接着剤として両面テープ３１２により固定する。その後、第１の基板を物理的手段により分離する。このとき、結晶化された酸化金属膜の膜内、又は酸化金属膜の両面の界面、すなわち酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と被剥離層との界面から分離している。酸化金属膜の内部で分離する場合、被剥離層の下面には酸化金属物が点在して付着していることがある。このような場合、酸化金属物はエッチングや研磨により除去してもよいし、付着させたままでもよい。

そして図１４（Ｄ）に示すように、第３の基板に相当するフィルム基板３１５を張り付ける。本実施の形態では加熱により硬化する接着剤３１６を用い、フィルム基板を固定する。このとき両面テープ３１２は、加熱により粘着性を低め、又は自己剥離する性質のものを使用し、本工程により接着剤の硬化と両面テープの剥離を同時に行うことができる。その結果、製造工程を簡略化することができる。

上記工程は、紫外線の照射によっても行うことができる。その場合、紫外線の照射により剥離する両面テープと、紫外線の照射により硬化する接着剤を用いればよい。

その後図１４（Ｅ）に示すように、第２の基板を剥離する。両面テープの粘着性が低下しているため、容易、且つ均一に剥離することができる。そして図１４（Ｆ）に示すように、純水に浸漬させて水溶性樹脂を除去する。

そして図１４（Ｇ）に示すように、カラーフィルター等が設けられた対向基板３０５を設け、第１の基板と対向基板との間に液晶３０６を形成する。また図示しないが、偏光板を適宜設ける。対向基板にはフィルム基板を用いることができる。液晶は真空注入法や、真空中で滴下して形成すればよい。また、液晶材料は公知のもの、例えば分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いればよい。そして分散型液晶のように粘性がある程度高い液晶には滴下する方法が適すであろう。

また液晶表示装置を作製するとき、基板間隔を保持するためにスペーサを形成したり、散布したりしているが、フレキシブルな基板の間隔を保持するため、通常より３倍程度多くスペーサを形成又は散布するとよい。またスペーサは、通常のガラス基板に使用する場合より柔らかく作製するとよい。また更にフィルム基板は可撓性を有しているため、スペーサが移動しないよう固定する必要がある。

更に対向基板や第３の基板として使用するフィルム基板には、水分や不純物を透過する場合、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール共重合体等の有機材料或いはポリシラザン、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素等の無機材料、又はそれらの積層でなるバリア膜で覆うとよい。

以上のように、簡略化された製造工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する液晶表示装置を形成することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな液晶表示装置を提供することができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、発光素子及び液晶素子までが形成された状態を被剥離層とし、加熱に加え、紫外線を照射して粘着性を制御する剥離工程を用いて、液晶表示装置を形成する場合を説明する。また実施の形態７と同様の工程や材料の説明を省略する。

まず実施の形態３と同様に、第１の基板３００上に金属膜３０１及び酸化金属膜３０２、下地膜３０７、ＴＦＴ３０３、電極３０４を形成する（図１５（Ａ））。
そして図１５（Ｂ）に示すように、電極上に第２の基板３１１を接着剤として両面テープ３１２により貼り合わせる。その後、第１の基板を物理的手段により剥離する。また応力緩和材を設けてもよいが、本実施の形態では特に設けない。

次に図１５（Ｃ）に示すように、第３の基板としてフィルム基板３１５を接着剤３１６により貼り付ける。本実施の形態では、基板全体を加熱しながら、両面から紫外線を照射し、接着剤を硬化する。同時に、両面テープ３１２は加熱又は紫外線照射により粘着性が低下、又は自己剥離している。

すなわち、本工程により、第２の基板を固定する両面テープは剥離し、フィルム基板を固定する接着剤は硬化することを特徴とする。更に加熱と紫外線を照射する工程とを同時に行うため、両面テープは加熱により剥離する性質でも、紫外線照射により剥離する性質でもよく、作製マージンを広げることができる。

その後図１５（Ｄ）に示すように、物理的手段により第２の基板を剥離する。そして、図１５（Ｅ）に示すように、カラーフィルター等が設けられた対向基板３２０を形成し、液晶３２１を形成する。

以上のように、簡略化された製造工程により、フィルム基板上に形成されたＴＦＴ等を有する液晶表示装置を形成することができる。その結果、薄型で軽量、落としても破壊しにくく、そしてフレキシブルな液晶表示装置を提供することができる。

（実施の形態９）
本実施の形態では、大型基板（例えば６００×７２０ｍｍ基板）から複数の半導体素子を有する表示装置を形成する多面取りの方法について説明する。図７（Ａ）は、第１の基板５００上に下地膜等の絶縁膜５１０を介して複数の表示装置又は半導体素子群５０１が形成された状態を示す。

表示装置は、発光装置、液晶表示装置その他の表示装置であり、さらに本発明の剥離工程により形成された半導体素子を有する電子機器であっても構わない。

半導体素子群とは、表示部、駆動回路部等を構成し、本発明の剥離工程により形成されている。

第１の基板を大型とし、複数の表示装置又は半導体素子群を製造することで量産性が向上するが、第１の基板や第２の基板の剥離を均一に行うことが難しくなる恐れがあるため、図７（Ｂ）に示すような減圧機能を有する装置（減圧装置）を用いるとよい。

図７（Ｂ）は、ａ−ａ’における断面図を示し、第２の基板を剥離する工程を示す。すなわち第１の基板５００上に金属膜５０２、酸化金属膜５０３を介して形成された表示装置又は半導体素子群５０１と、表示装置又は半導体素子群上に第２の基板５０５とを設ける。好ましくは、表示装置又は半導体素子群を覆うように応力緩和材５０４を設けるとよい。そして第１の基板に、ポンプ５０７と接続されている空孔５０６を有する減圧装置５０８を固定する。第１の基板と減圧装置との間には、補助基板等が配置されていてもよい。さらに第２の基板側にも減圧装置を配置し、固定すると好ましい。すると、空孔内が減圧又は真空状態となり、第１の基板や第２の基板を一定の吸引力で吸着することができ、第１の基板の剥離を均一に行うことができる。なお、剥離面の断面を露出させ、断面にカッター等で損傷を与えておくとよい。

その後、第３の基板へ転写を行うが、第２の基板を吸着した状態で行ってもよい。その場合、第３の基板を減圧装置に固定しておき、吸着された第２の基板を転写し、紫外線の照射や加熱を行って接着剤の剥離や硬化を行う。このとき、減圧装置は紫外線を透過する材料で形成するとよい。第３の基板に相当するフィルム基板は、フレキシブルなため、平坦に固定することが難しい場合もあるが、減圧装置等により均一に固定することにより、転写や剥離、強いては表示装置の製造を正確、かつ簡便に行うことができる。

本実施の形態は、実施の形態１乃至４のいずれとも組み合わせて行うことができる。

（実施の形態１０）
本発明は様々な電子機器の表示部に適用することができる。電子機器としては、携帯情報端末（携帯電話機、モバイルコンピュータ、シートコンピュータ、ウェアラブルコンピュータ、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、表示ディスプレイ、ナビゲーションシステム等が挙げられる。これら電子機器の具体例を図８に示す。

図８（Ａ）はモバイルコンピュータであり、本体４１０１、スタイラス４１０２、表示部４１０３、操作ボタン４１０４、外部インターフェイス４１０５等を含む。本発明の表示装置は表示部４１０３に用いる。本発明により、軽量、薄型、落としても破壊しにくいモバイルコンピュータを提供することができる。さらに本発明の表示装置はフレキシブル性に富むため、表示部が曲面を有してもよい。

図８（Ｂ）は電子ブックリーダーであり、表示部４２０１等を含む。本発明の表示装置は表示部４２０２に用いる。本発明により、軽量、薄型、落としても破壊しにくい電子ブックリーダーを提供することができる。さらに本発明の表示装置はフレキシブル性に富むため、見開き型の電子ブックや、巻き取り型の電子ブック等の表示部として使用できる。

図８（Ｃ）はＩＣカードであり、本体４３０１、表示部４３０２、集積回路部４３０３等を含む。本発明の表示装置は表示部４３０２に用いる。本発明により、非常に薄いＩＣカードに表示部を設けることが可能となる。また集積回路部の半導体素子も本発明の剥離方法を用いて作製してもよい。

図８（Ｄ）はシート型の携帯電話であり、本体４４０１、表示部４４０３、音声入力部４４０４、音声出力部４４０５、スイッチ４４０６、外部接続ポート４４０７等を含む。外部接続ポート４４０７を介して、別途用意したイヤホン４４０８を接続することができる。表示部４４０３には、センサを備えたタッチパネル式の、本発明により形成される表示装置が用いられており、表示部４４０３に表示されたタッチパネル式操作キー４４０９に触れることで、一連の操作を行うことができる。また本体４４０１内に設けられた各種信号処理回路として、本発明により形成する薄膜回路を用いることができる。本発明により、軽量、薄型、落としても破壊しにくい携帯電話機を提供することができる。

図８（Ｅ）はロボットであり、腕部４５０１、胴部４５０２、頭部４５０３及び表示部４５０４等を含む。本発明の表示装置は表示部４５０４に用いる。図８（Ｆ）は表示部４６０１が設けられた広告塔４６０２である。本発明の表示装置は表示部４６０１に用いる。更に本発明の表示装置は自動車の窓等に固定してもよい。このように本発明の表示装置はフレキシブルな性質を有するため、円形状の基体に固定して利用できる効果を奏する。

以上のように、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。特に、薄型や軽量が実現する本発明は、図８（Ａ）〜（Ｆ）の電子機器に大変有効である。

（実施の形態１１）
本実施の形態では、同一の絶縁表面上に画素部と該画素部を制御する駆動回路、記憶回路、及び制御装置と演算装置を有するＣＰＵを搭載したパネルについて説明する。すなわち本発明の剥離工程は、表示部以外の駆動回路や論理回路等を形成することも可能である。

図９はパネルの外観を示し、該パネルは、基板３００９上に複数の画素がマトリクス状に配置された画素部３０００を有する。画素部３０００の周辺には、画素部３０００を制御する走査線駆動回路３００１、信号線駆動回路３００２を有する。画素部３０００では、駆動回路から供給される信号に従って画像を表示する。

対向基板は、画素部３０００及び駆動回路３００１、３００２上のみに設けてもよいし、全面に設けてもよい。但し、発熱する恐れがあるＣＰＵ３００８には、放熱板が接するように配置することが好ましい。

また前記パネルは、駆動回路３００１、３００２を制御するＶＲＡＭ３００３（ｖｉｄｅｏ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、画面表示専用メモリー）、ＶＲＡＭ３００３の周辺には、ＶＲＡＭ３００３を制御するデコーダ３００４、３００５を有する。またＲＡＭ３００６、ＲＡＭ３００６の周辺には、ＲＡＭ３００６を制御するデコーダ３００７、さらにＣＰＵ３００８を有する。

基板３００９上の回路を構成する全ての素子は、非晶質半導体に比べて電界効果移動度が高く、オン電流が大きい多結晶半導体（ポリシリコン）により形成されており、それ故に同一の絶縁表面上における複数の回路の一体形成を実現している。また、画素部３００１及び駆動回路３００１、３００２、並びに他の回路はまず支持基板上に作製後、本発明の剥離方法により剥離して貼り合わせることで、可撓性基板３００９上における一体形成を実現している。なお画素部に配置された複数の画素の構成は限定されないが、複数の画素の各々にＳＲＡＭを配置することで、ＶＲＡＭ３００３及びＲＡＭ３００６の配置を省略してもよい。

本実施例では、剥離後の基板側と、半導体膜側における酸化物層をＴＥＭにより観察した結果を示す。

ガラス基板上に、スパッタリング法でＷ膜を５０ｎｍ、スパッタリング法で酸化珪素膜を２００ｎｍ、下地膜としてプラズマＣＶＤ法で酸化窒化珪素膜を１００ｎｍ、半導体膜としてプラズマＣＶＤ法で非晶質珪素膜を５０ｎｍと、順次積層形成した。その後５００度１時間と５５０度４時間の熱処理を行い、ポリテトラフルオロエチレンテープなどの物理的手段により剥離した。このときの基板側のＷ膜と酸化物層のＴＥＭ写真が図１０、半導体膜側の酸化物層と酸化珪素膜のＴＥＭ写真が図１１である。

図１０では、金属膜に接して酸化金属膜が不均一に残存している。同様に、図１１でも、酸化珪素膜に接して酸化金属膜が不均一に残存している。両ＴＥＭ写真から、剥離は酸化金属膜の層内及び両界面で行われたことが実証され、また酸化金属膜は金属膜及び酸化珪素膜に密着して不均一に残存することがわかる。
次に、剥離後の基板側、及び剥離後の半導体膜側の剥離面をＸＰＳにより測定した。その結果得られたスペクトルを波形分離し、そこから得られた検出元素と定量結果は以下の通りである。

剥離後の半導体膜側では、Ｗ１（タングステンＷ）とＷ２（酸化タングステンＷＯ_Ｘ、Ｘはほぼ２）は０％、Ｗ３（酸化タングステンＷＯ_Ｘ、２＜Ｘ＜３）は１６％、Ｗ４（酸化タングステンＷＯ_３等）は８４％であるのに対し、基板側では、Ｗ１は４４％、Ｗ２は５％、Ｗ３は１０％、Ｗ４は４２％である。

従って、剥離が酸化金属膜と金属膜との界面或いは酸化金属膜と酸化珪素膜との界面、又は酸化金属膜の膜内で行われた際、Ｗ１及びＷ２は全て基板側に残存し、Ｗ４は２／３が半導体膜側に残存し、１／３が基板側に残存したことが分かる。すなわち酸化金属膜の膜内、特にＷ２と、Ｗ３又はＷ４との境界から剥離されやすいと考えられる。

また本実験では半導体膜側にＷ２がなく、基板側にＷ２が付着していたが、逆に半導体膜側にＷ２が付着し、基板側にＷ２はない場合も考えられうる。

すなわち、本発明を用いて表示装置等を作製した場合であって、半導体膜側に酸化金属膜が多少付着した状態で、フィルム基板に転写するとき、フィルム基板と、半導体膜下に設けられる単層又は積層した下地膜との間には、酸化金属膜が点在していることが考えられる。

図１は、本発明の剥離工程を説明する図である。 図２は、本発明の剥離工程を説明する図である。 図３は、本発明の剥離工程により発光装置を作製する図である。 図４は、本発明の剥離工程により発光装置を作製する図である。 図５は、本発明の剥離工程により液晶表示装置を作製する図である。 図６は、本発明の剥離工程により液晶表示装置を作製する図である。 図７は、本発明の剥離工程を用いた多面取りを説明する図である。 図８は、本発明の電子機器を説明する図である。 図９は、本発明の電子機器を説明する図である。 図１０は、本発明により剥離した断面のＴＥＭ写真を示す図である。 図１１は、本発明により剥離した断面のＴＥＭ写真を示す図である。 図１２は、本発明の剥離工程により発光装置を作製する図である。 図１３は、本発明の剥離工程により発光装置を作製する図である。 図１４は、本発明の剥離工程により液晶表示装置を作製する図である。 図１５は、本発明の剥離工程により液晶表示装置を作製する図である。

Claims (13)

1. 第１の基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜上に半導体素子を形成し、
   前記半導体素子に接続される電極を形成し、
   前記第１の基板に対向して対向基板を形成し、
   前記第１の基板と前記対向基板との間に液晶を形成し、
   第１の接着剤を用いて前記対向基板上に第２の基板を固定し、
   前記第１の基板を剥離し、
   第２の接着剤を用いて前記半導体素子下に第３の基板を固定し、
   前記第２の基板を剥離する表示装置の作製方法であって、
   紫外線の照射又は加熱により、前記第１の接着剤の粘着性の低下又は剥離と、前記第２の接着剤の硬化とを同時に行うことを特徴とする表示装置の作製方法。
2. 第１の基板上に金属膜を形成し、
   前記金属膜上に半導体素子を形成し、
   前記半導体素子に接続される電極を形成し、
   前記第１の基板に対向して対向基板を形成し、
   前記第１の基板と前記対向基板との間に液晶を形成し、
   前記対向基板上に応力緩和材を形成し、
   第１の接着剤を用いて前記応力緩和材上に第２の基板を固定し、
   前記第１の基板を剥離し、
   第２の接着剤を用いて前記半導体素子下に第３の基板を固定し、
   前記第２の基板を剥離する表示装置の作製方法であって、
   紫外線の照射又は加熱により、前記第１の接着剤の粘着性の低下又は剥離と、前記第２の接着剤の硬化とを同時に行うことを特徴とする表示装置の作製方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記液晶は真空注入法又は滴下法により形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一において、
   前記第１の基板を剥離する前に前記第１の基板、前記金属膜、前記半導体素子、前記第１の接着剤及び前記第２の基板を分断し、剥離面の断面を露出させることを特徴とする表示装置の作製方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一において、
   減圧装置を前記第１の基板に設置して、前記第１の基板を剥離することを特徴とする表示装置の作製方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一において、
   減圧装置を前記第２の基板に設置して、前記第２の基板を剥離することを特徴とする表示装置の作製方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一において、
   減圧装置を前記第２の基板に設置して、前記第３の基板を固定することを特徴とする表示装置の作製方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一において、
   前記半導体素子の上方又は下方から前記紫外線の照射を行うことを特徴とする表示装置の作製方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一において、
   前記金属膜は、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒから選ばれた元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、或いはこれらの積層であることを特徴とする表示装置の作製方法。
10. 請求項１乃至９のいずれか一において、
    スパッタリング法により、前記金属膜に接して珪素を有する絶縁膜を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一において、
    前記金属膜の表面には酸化金属膜が形成されていることを特徴とする表示装置の作製方法。
12. 請求項１１において、
    前記酸化金属膜はＷＯ_３であることを特徴とする表示装置の作製方法。
13. 請求項１２において、
    前記第１の基板を剥離した際、前記ＷＯ_３の全体の２／３が前記半導体素子側に残存し、残りの１／３が前記第１の基板側に残存していることを特徴とする表示装置の作製方法。

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