JP2011142168A - 電子デバイスの製造方法および該電子デバイスに用いられる基板 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性フィルム上に直接機能素子を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法を簡易化する。
【解決手段】非可撓性基板10と、非可撓性基板10よりも可撓性の高い可撓性フィルム20とを用意し、非可撓性基板10の一面10aの、可撓性フィルム20が貼付される貼付領域11のうち周辺部領域12にのみ接着剤15を付加し、真空条件下において、可撓性フィルム20を非可撓性基板10の一面10aに貼り付け、可撓性フィルム20上の、周辺部領域21を除く中央部領域22の、周辺部領域21に沿った切断領域23より内側に、特定の機能を有する素子を含む構造体5を作製し、構造体5が作製された可撓性フィルム20を、切断領域23で切断して、非可撓性基板10から剥離する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、薄型トランジスタを備えた液晶・有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーやＸ線センサ等の電子デバイス、特に可撓性を有する電子デバイスの製造方法および該電子デバイスに用いられる基板に関するものである。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えた液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの電子デバイスにおいては、ＴＦＴを形成する基板として、一般的にガラス基板が用いられており、電子デバイスの軽量化、薄型化への要求に応じて、そのガラス基板の厚さの薄型化が進められている。また一方、さらなる軽量化、薄膜化を実現するために、ＴＦＴを形成する基板としてプラスチック基板などの樹脂フィルムを用いることも検討されている。樹脂フィルムを基板として用いれば、軽量化、薄型化を実現するだけでなく、衝撃に強い製品にすることができ、衝撃に強いものであれば、外装ケースの軽量化も同時に実現することができるという利点がある。

超薄型のガラス基板（以下、ガラスフィルム）や樹脂フィルムなどは、可撓性が大きく、可撓性を持たせたい電子デバイスの基板として有効と考えられる。

可撓性フィルム上にＴＦＴ等の特定の機能を有する素子を含む構造体（以下、機能素子構造体）を備えた電子デバイスの作製方法としては、可撓性フィルム状に直接、機能素子構造体を形成する方法（直接法）と、剛性のある基板上に機能素子構造体を形成し、機能素子構造体を基板から剥離して可撓性フィルム上に転写する方法（間接法あるいは転写法）とがある。

ここでは、特に直接法を用いた場合について検討する。ガラスフィルム、樹脂フィルムなどの可撓性フィルムは、その可撓性のために、該フィルム上にＴＦＴ等の特定の機能を有する素子（以下、機能素子）を作製するに当たっては、ハンドリング性が悪く、工程中に反りが発生したり、フィルム上に製膜した材料の影響で歪が生じたりするという問題がある。

また、特に樹脂フィルム上に機能素子を作製する場合、１）樹脂フィルムは伸縮性が大きく、吸水・吸湿・乾燥等により伸縮し易い、２）樹脂フィルムは耐熱性が低く、特に、ガラス転位温度以上で熱収縮が生じる、などの問題がある。

樹脂フィルムの伸縮性が大きいという問題点に対し、特許文献１および２等においては、プラスチック基板上にＴＦＴ、画素電極、導電部材、走査配線等を含むアクティブマトリクスを作製する工程において生じるプラスチック基板の寸法の変化に耐えうるように、従来のものとは異なる、導電部材、走査配線などのレイアウトを提案している。

しかしながら、特許文献１、２の方法では、可撓性フィルム上に直接法にて機能素子を作製する際における、ハンドリング性の悪さ、基板の反りや歪についての問題を解消することができない。

一方、上記可撓性フィルムを用いる際の問題に対しては、剛性のあるシリコン基板、もしくはガラス基板（以下、非可撓性基板）に可撓性フィルムを貼り付けた状態で、該可撓性フィルム上に機能素子を作製する方法が考えられる。このとき、機能素子の作製プロセスにおいて、可撓性フィルムに反りや歪みを生じさせないためには、プロセス途中に部分的な剥離も生じないように、フィルムが非可撓性基板にしっかりと固定されている必要がある。また、この場合、機能素子の作製後には、非可撓性基板をフィルムから剥離する必要がある。

すなわち、フィルムと非可撓性基板とは、機能素子作製プロセス中は剥離することがないが、機能素子作製後には容易に剥離させることができるように貼り付けられていることが望まれる。

機能素子作製プロセス中に、フィルムと非可撓性基板との間に少しでも剥離部分が生じると、その箇所に歪みや反りが生じる恐れがあることから、両者は、少なくとも機能素子が形成される領域において全面に接着剤（粘着剤を含む）を介して固定されていることが好ましいと考えられる。

特開２００２−１５１５２２号公報 特開２００３−３３０３９０号公報

しかしながら、機能素子作製プロセス中は剥離することがないが、機能素子作製後には容易に剥離させることができるように、両者を接着させるのは非常に困難である。両者の接着力が弱すぎると機能素子作製プロセス中に剥離してしまい、逆に強すぎると非可撓性基板を剥離するのが困難となり、強引に剥離させるとデバイスに損傷を生じさせる恐れがある。また、加熱やＵＶ照射することで接着強度が低下する粘着剤で両者を接着させる方法も考えられるが、機能素子作製プロセスにおいて、例えばアモルファスシリコンを製膜する場合には基板温度を３５０℃程度に上げる必要があり、この際に接着力が低下して非可撓性基板からフィルムが剥離してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、可撓性フィルム上に直接機能素子を形成する工程を含む電子デバイスの製造方法において、電子デバイスを簡易に製造することができる製造方法および該電子デバイス用の基板を提供することを目的とするものである。

本発明の電子デバイスの製造方法は、非可撓性基板と、該非可撓性基板よりも可撓性の高い可撓性フィルムとを用意し、
前記非可撓性基板の一面の、前記可撓性フィルムが貼付される貼付領域のうち周辺部領域にのみ接着剤を付加し、
真空条件下において、前記可撓性フィルムを前記非可撓性基板の前記一面に貼り付け、
前記可撓性フィルム上の、前記周辺部領域を除く中央部領域の、前記周辺部領域に沿った切断領域より内側に、特定の機能を有する素子を含む構造体を作製し、
該構造体が作製された前記可撓性フィルムを、前記切断領域で切断して、前記非可撓性基板から剥離することを特徴とする。

ここで「可撓性フィルム」とは、該フィルム（基板）を２５℃の温度条件下で曲率半径Ｒ＝１００ｍｍの円弧状に曲げても破壊されないものを言うものとする。ここで曲率半径はＶブロック法と呼ばれる試験にて測定したものとする。Ｖブロック法とは曲げ試験の一種で、試験片をＶブロック上に載せ、その中央部に押金具を当て、徐々に荷重を加えて規定の形に曲げる試験方法である。
同一の材質であっても、厚みによって最大曲率半径は異なり、厚みが薄いほど小さく、厚みが厚いほど大きくなる。従って、同一の材料であっても厚みの薄い基板は可撓性を持つが、厚みの厚い基板は可撓性を有しないものとなり得る。

「可撓性」の具体例を図８に挙げて説明する。図８は、ガラスフィルムを曲げた際にガラス表面に加わる応力についてフィルム厚と曲率半径をパラメータとして計算したものである。経験的にはフィルム表面に加わる応力が５０ＭＰａを超えるとクラックが生じ易くなることが判っている。従って本シミュレーション結果から、厚さ０．７ｍｍでは数メートルの曲率半径の曲げまでしか耐えられないが、厚さが０．１ｍｍになると最小で約７０ｍｍまで破壊せず曲げることが可能である。更に厚さ０．０５ｍｍになると最小で約３５ｍｍの曲率半径まで曲げることが可能である。従って０．１ｍｍ程度以下のガラス基板（ガラスフィルム）は「可撓性」であり、０．７ｍｍ厚のガラス基板は「非可撓性」である。
なお、０．１ｍｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムは室温下であれば１０ｍｍ程度の曲率半径まで問題なく曲げることが可能であり、「可撓性」と言える。

本発明の電子デバイスの製造方法においては、前記非可撓性基板として、前記貼付領域の、前記周辺部領域を除く中央部領域に１以上の凹部が設けられている基板を用いるのが好ましい。

また、前記非可撓性基板および前記可撓性フィルムとして、互いの熱膨張係数が略同一のものを用いるのが好ましい。
前記非可撓性基板としては、シリコン、またはガラスからなる基板を用いることが好ましい。
また、前記可撓性フィルムとしては、ガラス、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、およびポリイミド系樹脂からなる群から選ばれたいずれかからなるものを用いることが好ましい。

前記特定の機能を有する素子としては、トランジスタ、光フィルタ、発光素子、受光素子などが挙げられる。

本発明電子デバイス用基板は、非可撓性基板と、該基板の一面に貼付された、該非可撓性基板よりも可撓性の高い可撓性フィルムとを備えてなる電子デバイス用基板であって、
前記可撓性フィルムが、該可撓性フィルムの周辺領域において、前記基板との間に接着剤を介して前記基板に固定されており、
前記可撓性フィルムの前記周辺領域以外の中央部領域において、前記可撓性フィルムと前記基板との間は真空であることを特徴とするものである。

前記非可撓性基板は、前記一面の前記可撓性フィルムが貼付されている貼付領域のうち、前記周辺部領域を除く中央部領域に、１以上の凹部が設けられてなるものであることが好ましい。

また、前記非可撓性基板と前記可撓性フィルムとの熱膨張係数が略同一であることが望ましい。
前記非可撓性基板が、シリコンまたはガラスからなるものであることが望ましい。
前記可撓性フィルムが、ガラス、ポリエチレンテレフタレートート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、およびポリイミド系樹脂からなる群から選ばれた１つからなるものであることが望ましい。

本発明の電子デバイスの製造方法によれば、非可撓性基板の一面の、可撓性フィルムが貼付される貼付領域のうち周辺部領域にのみ接着剤を付加し、真空条件下において可撓性フィルムを非可撓性基板の一面に貼り付けているので、非可撓性基板と可撓性フィルムとは周辺において接着剤で接着され、中央部は真空状態にあり大気圧で常に抑えられるため、可撓性フィルムは非可撓性基板に強固に固定されており、この可撓性フィルム上に機能素子構造体を作製する工程中にフィルムが基板から剥がれることがない。また、構造体の作製後に、該構造体が作製された可撓性フィルムを、切断領域で切断して、非可撓性基板から剥離するので、フィルムを非可撓性基板から剥離する際に、構造体に力を加える必要がないために、従来問題となっていた剥離時の応力による素子破壊を生じることなく、可撓性を有する電子デバイスの製造を容易に行うことが可能となる。

このように、本発明の製造方法によれば、容易な方法で素子破壊なく電子デバイスを製造することができ、量産性に優れ、低コスト化を実現することができる。

また、フィルムを切断した後に、フィルムが剥離された非可撓性基板を回収洗浄することで再利用が可能となり、更なるコスト削減も可能である。

本発明の電子デバイスの製造工程１を模式的に示す図 本発明の電子デバイスの製造工程２を模式的に示す図 本発明の電子デバイスの製造工程３を模式的に示す図 本発明の電子デバイスの製造工程４を模式的に示す図 非可撓性基板の第２の例を示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図 非可撓性基板の第３の例を示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図 非可撓性基板の第４の例を示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図 非可撓性基板の第５の例を示す（Ａ）斜視図および（Ｂ）断面図 第１の実施形態の製造方法により製造される有機ＥＬディスプレイの要部を示す断面図 第２の実施形態の製造方法により製造されるＸ線ＦＰＤの要部を示す断面図 本発明における可撓性の定義を説明するための図

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の電子デバイスの製造工程を模式的に示す図である。本発明の電子デバイスの製造方法は、非可撓性基板１０と非可撓性基板１０よりも可撓性の高い可撓性フィルム２０を用意し、非可撓性基板１０の一面１０ａの、可撓性フィルム２０が貼付される貼付領域１１（図１Ａ中一点鎖線で囲まれた領域）のうち周辺部領域１２（図１Ａ中斜線部で示す領域）にのみ接着剤１５を付加し（図１Ａ参照）、真空条件下において、可撓性フィルム２０を非可撓性基板１０の一面１０ａに貼り付けて、電子デバイス用基板１を作製する基板作製工程（図１Ａ−図１Ｂ）と、可撓性フィルム２０の、周辺部領域２１（図１Ｂ中斜線で示す領域）を除く中央部領域２２の、周辺部領域２１に沿った切断領域２３（図１Ｂ中二点鎖線）より内側に、特定の機能を有する素子を含む構造体５を作製する機能素子作製工程（図１Ｃ参照）と、構造体５が作製された可撓性フィルム２０を、切断領域２３で切断して、非可撓性基板１０から剥離する剥離工程（図１Ｄ参照）とを含む。

図１Ｂにおいて示されている、非可撓性基板１０上に、可撓性フィルム２０が貼付された基板が、本発明の電子デバイス用基板１に相当する。また、図１Ｄに示されている非可撓性基板１０から剥離された、可撓性フィルム２０の一部２０Ａと該基板上に設けられた素子５とを含む電子デバイス２が本発明の製造方法により製造される電子デバイスである。

可撓性フィルム１０としては、２５℃の温度条件下で曲率半径Ｒ＝１００ｍｍの円弧状に曲げても破壊されない基板であれば、特に制限はないが、ガラス、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、およびポリイミド系樹脂からなる群から選ばれたいずれかからなるものが特に好適である。

非可撓性基板１０としては、非可撓性の剛性のある基板を用いる。基板１０としては、機能素子の製造プロセスにおいて変形を生じない程度の剛性を有するものが望まれる。具体的には、ガラス、セラミックス、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕやこれらの合金等の金属、Ｓｉなどの半導体基板が挙げられるが、耐熱性、コスト、安定性などの観点から、シリコン基板若しくはガラス基板が好ましい。

基板としては、図１Ａに示すように、フィルム貼付面全域が平面であるものに限らず、貼付領域１１のうち接着剤が塗布される周辺部領域１２以外の中央部領域１３に１以上の凹部１５を備えていることが望ましい。凹部１５は、平面状の周辺領域面より窪んだ部分であり、微小な穴、溝、機能素子作製領域とほぼ同等の大きさの凹部など、貼付されるフィルムの、少なくとも機能素子が形成される領域の平坦性を阻害しない範囲で様々な形態をとりうる。

具体例を図２〜図５に、それぞれ（Ａ）非可撓性基板の斜視図、および（Ｂ）断面図を示して説明する。
図２に示す第２の例の非可撓性基板１０Ａは、フィルムが貼付される貼付領域１１の中央部領域１３に凹部として直径５μｍ程度以下の穴１５ａが多数アレイ状に設けられてなるものである。
図３に示す第３に例の非可撓性基板１０Ｂは、フィルムが貼付される貼付領域１１の中央部領域１３に凹部として網目状の溝１５ｂが設けられてなるものである。溝１５ｂの幅は１〜５μｍ程度が、網目のピッチは１００〜１０００μｍ程度が好ましい。
図４に示す第４の例の非可撓性基板１０Ｃは、フィルムが貼付される貼付領域１１の中央部領域１３の周縁近傍に凹部として機能素子形成領域を囲むように溝１５ｃが設けられてなるものである。溝１５ｃの幅は１０〜５０μｍ程度が好ましい。
図５に示す第５の例の非可撓性基板１０Ｄは、フィルムが貼付される貼付領域１１の中央部領域１３全体が周辺部領域１１より窪んだ凹部１５ｄとされているものである。凹部１５ｄの深さは１０〜１００μｍ程度が好ましい。
図２〜図５に示したような凹部があることによって可撓性フィルムは非可撓性基板に、より強固に貼り付けられる。これは機能デバイスを作製する際には特に重要である。特にガラス以外の樹脂製フィルムを用いる場合にはこの凹部があることによって生じる真空吸引力によるフィルムの伸縮を抑制する効果が高い。発明者らの検討結果ではこの凹部が存在することにより吸引力が３倍から１０倍程度向上している。

非可撓性基板１０と可撓性フィルム２０とは熱膨張係数が略同一であることが望ましい。機能素子構造体５を形成する工程において、基板１の温度を高温に上昇させる過程において、熱膨張係数差が大きいと撓みが生じたり、剥離が生じたりする恐れがあるからである。

特定の機能を有する素子としては、例えば、ＴＦＴ素子および有機ＥＬ素子の積層構造体、ＴＦＴ素子およびフォトディテクタの積層構造など、可撓性を担持させたい電子デバイス全般に適用可能である。これら機能素子を含む素子構造体５は、用途に応じて公知の材料および方法により形成すればよい。

なお、図１Ａ〜図１Ｄにおいては、非可撓性基板のサイズが可撓性フィルムよりも大きいものを示しているが、非可撓性基板と可撓性フィルムとはほぼ同一の大きさものを用いてもよい。その場合、非可撓性基板の一面全域が上述のフィルム貼付領域となる。

切断領域２３におけるフィルムの切断には、レーザカッタ等を用いることができる。フィルムの切断方法はレーザカッタを用いる方法に限定されるものではなく、金属製刃物でフィルムを直接切断する方法を用いてもよい。
接着剤１５としては、熱硬化性接着剤が好ましい。３５０℃程度の高温において接着力が低下しないものを用いる。具体的にはシリコーンを含有したシール剤／接着剤を用いることができる。

本製造方法によれば素子作製中はフィルム２０が非可撓性基板１０上に周縁部において接着剤１５で完全に固定されている上に中央部は真空状態にあり、大気圧で常に押さえられていることで可撓性フィルム２０が基板１０から剥がれることがない。一方、素子５の作製後カッタにてそのフィルム２０を切断することでフィルム２０と基板１０の間の真空が破れるため基板１０とフィルム２０は自然剥離する。そのため素子５に全く影響を与えることなく（応力を加えることなく）非可撓性基板１０から剥離して可撓性の電子デバイスを製造することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る電子デバイスの製造方法として、有機ＥＬディスプレイおよびＸ線ディテクタの製造方法について説明する。

＜有機ＥＬディスプレイの製造方法＞
本発明の電子デバイスの製造方法の第１の実施形態として、有機ＥＬディスプレイ２Ａの製造方法について説明する。図６は、本実施形態の製造方法により製造される有機ＥＬディスプレイの構成要部を模式的に示す断面図である。

図６に示すように、有機ＥＬディスプレイ２Ａは、可撓性フィルムとしてのポリイミドフィルム２０Ａ上に構造体５として、ＴＦＴ４０と、ＴＦＴ４０上に有機ＥＬ素子５８が積層された構成を有している。

（電子デバイス用基板の作製工程）
まず、非可撓性基板１０としてガラス基板（幅７３０ｍｍ×９２０ｍｍ×厚み０．７ｍｍのいわゆる第４世代サイズ）、可撓性フィルム２０として、ポリイミドフィルムを用意する。ここでは、非可撓性基板（ガラス基板）として、周縁から約１０ｍｍの周辺部領域１２以外の中央部領域１３に微小な穴１５ａが多数開けてある基板１０Ａを用いる（図２参照）。穴１５ａは、直径１０μｍ、深さは０．１ｍｍであり、５ｍｍ間隔で多数配置されている。ポリイミドフィルム２０は、ガラス基板１０とほぼ同じ大きさであり、厚みは２５μｍのものを用いる。従って、ガラス基板１０の一面全域がフィルム貼付領域１１である。

ガラス基板１０の周辺部領域１２に熱硬化性接着剤１５を塗布し、ポリイミドフィルム２０を、真空下にてガラス基板１０上に貼り付ける。その後、大気中に取り出し、ヒータにて加熱し接着剤を十分に硬化させる。

以上のようにして、電子デバイス用基板１を得る。

（機能素子構造体の作製工程）
次に、電子デバイス用基板１上に特定の機能を有する素子を含む構造体（機能素子構造体）５を形成する。

本実施形態では、基板１上にスパッタリング法によりバッファ層３１を成膜し、バッファ層３１上に０．２μｍの厚みでＳｉ_３Ｎ_４層（絶縁膜）３２を全面に形成する。
Ｓｉ_３Ｎ_４層３２を形成した後、画素毎に薄膜トランジスタ４０（以下、ＴＦＴ４０とする。）を形成する。ここでは、同時にキャパシタ５０を形成する。
例えば、スパッタリング法により０．０５μｍの厚みでモリブデン（Ｍｏ）膜を形成した後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングすることによりＴＦＴ４０のゲート電極４１およびキャパシタ５０の下部電極５１を形成する。

なお、ゲート電極４１および下部電極５１の材質はＭｏに限定されず、他の公知の導電性材料を用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属、Ａｌ−Ｎｄ、ＡＰＣ等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。
また、成膜方法やパターニング方法も使用する材料等に応じて適宜選択すればよく、成膜方法としては、スパッタリング法のほかに、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式が挙げられる。
また、パターニング方法としては、リフトオフ法によりパターニングしてもよいし、形成すべきゲート電極のパターンに応じた開口部を有するメタルマスク（シャドーマスク）を用いてもよい。

ゲート電極４１および下部電極５１を形成した後、絶縁層４２としてＳｉＯ_２層（厚み：０．２μｍ）を形成する。絶縁層４２は、ＴＦＴ４０においてはゲート絶縁層として機能するものであり、キャパシタ５０においては電極間を埋める誘電体として機能するものである。活性層（チャネル）４３としてＩｎＧａＺｎＯ_４層（厚み：０．０５μｍ）、活性層４３を保護する保護層としてＧａ_２Ｏ_３層（厚み：０．１μｍ）（図示しない）を順次形成する。これらの層もゲート電極の形成と同様、それぞれスパッタリング法等によって順次成膜を行い、各層の形状に応じてパターニングする。

なお、各層の材料は適宜選択すればよい。例えば、ゲート絶縁層４２としては、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２等の絶縁体からなる一層構造であってもよいし、あるいはこれらの絶縁体化合物を２種以上積層してなる積層構造であってもよい。また、ポリイミドのような高分子絶縁体を用いてもよい。
活性層４３は、低温で成膜可能な非晶質酸化物半導体が好ましく、具体的には、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの少なくとも一種を含む酸化物、例えば、Ｉｎを含む酸化物、ＩｎとＺｎを含む酸化物、およびＩｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物などが挙げられ、組成構造としては、ＩｎＧａＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍは６未満の自然数）のものが好ましい。これらは、キャリアが電子のｎ型半導体である。なお、ＺｎＯ・Ｒｈ_２Ｏ_３、ＣｕＧａＯ_２、ＳｒＣｕ_２Ｏ_２のようなｐ型酸化物半導体を活性層に用いてもよいし、特開２００６−１６５５２９号公報に開示されている酸化物半導体を用いてもよい。

その後、例えば、フォトリソグラフィ法およびエッチング法などによって活性層をパターニングし、ソース・ドレイン電極４４、４５およびキャパシタ５０の上部電極５３となるＡｌＮｄ（厚み：０．１μｍ）をスパッタリング法により成膜してソース・ドレイン電極４４、４５および上部電極５３にパターニングする。なお、ソース・ドレイン電極４４、４５および上部電極５３の形成もゲート電極４１の形成で例示した材料、成膜方法、パターニング方法等から適宜採用することができる。

以上の工程により、ボトムゲート型であって、活性層４３をソース・ドレイン電極４４、４５よりも先に形成したトップコンタクト型のＴＦＴ４０が形成される。なお、ＴＦＴ４０の構造は上記のものに限定されず、適宜選択すればよい。例えば、ソース・ドレイン電極の後に活性層を形成したボトムコンタクト型のＴＦＴでもよいし、ソース・ドレイン電極をゲート電極よりも先に形成したトップゲート型のＴＦＴでもよい。

ソース・ドレイン電極４４、４５を形成した後、ＴＦＴ４０、キャパシタ５０上に樹脂層（層間絶縁層）４８を形成して積層面を平坦化する。例えば、アクリル樹脂を用いてスピンコーティングにより樹脂層（厚み：１．５μｍ）を形成する。

次いで、樹脂層４８にソース電極４４の一部を露出させる図示していないスルーホール、および上部電極５３の一部を露出させるスルーホール５４を形成した後、スルーホール５４を介してソース電極４４の一部と接続し、陽極または陰極となる画素電極５５を形成する。

画素電極５５は、例えば、スパッタリング法によりＡｌ、Ｍｏ、ＩＺＯ、ＩＴＯなどの導電膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法によってパターニングすることにより形成される。また、形成すべき画素電極のパターンに応じたメタルマスクを用いて画素電極を形成してもよい。

画素電極５５を形成した後、有機ＥＬ層５６を形成する。有機ＥＬ層５６は少なくとも発光層を含む層とし、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、ブロック層などを形成する。陽極および陰極を含めた有機ＥＬ素子５８の構成としては、例えば以下のような層構成を採用することができるが、これらの層構成に限定されず、目的等に応じて適宜決めればよい。
・陽極／発光層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／ブロック層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／陰極
・陽極／正孔注入層／正孔輸送層／ブロック層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
また、例えば、フルカラー表示の有機ＥＬディスプレイを製造する場合は、赤、青、緑に応じた有機発光材料を用い、各色の画素が規則的に配列するように、それぞれメタルマスクを用いて蒸着法により選択的に成膜して発光層を形成する。

有機ＥＬ層５６の形成に続き、光を取り出す側の電極５７としてＩＴＯを全面に成膜して透明電極５７を形成する。光取り出し側の電極５７は画素ごとに分割されている必要はなく、スパッタリング法により有機ＥＬ層５６上の全面に成膜して共通電極とすればよい。

共通電極５７を形成した後、封止のため、接着剤等を介してバリア性を有する透明の樹脂フィルム５９を貼り付ける。樹脂フィルム５９を構成する樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。

また、水分や酸素の透過を防ぐためのバリア層をさらに備えてもよく、バリア層としては、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、酸化アルミニウムなどの無機物が挙げられる。

（剥離工程）
最後に作製した素子構造体５の周囲のポリイミドフィルム２０をレーザカッタにて切断し、ガラス基板１０から剥離する。この際、ガラス基板１０とポリイミドフィルム２０とが接着剤１５で貼り付けられている周辺部２１よりも内側の切断領域２３でフィルムを切断する（図１Ｄ参照）。なお、ここでは、素子構造体５の各層がポリイミドフィルム２０全面に亘って形成されているが、レーザカッタにより素子構造体５を構成する層についても同時に切断すればよい。

以上の工程により電子デバイスとして有機ＥＬディスプレイ２Ａを製造することができる。

本製造方法によれば素子作製工程中は可撓性フィルム２０が非可撓性のガラス基板１０上に接着剤１５で完全に固定されている上に中央部は真空状態にあり、大気圧で常に押さえられていることで可撓性フィルム２０がガラス基板１０から剥がれることがない。一方、素子作製後カッタによりそのフィルム２０を切断することでフィルム２０とガラス基１０板の間の真空が破れるためガラス基板１０とフィルム２０の間で自然剥離する。フィルム２０とガラス基板１０との剥離の際に、構造体５に力を加える必要がないために、従来問題となっていた剥離時の応力による素子破壊を生じることなく、可撓性を有する電子デバイス２Ａの製造を容易に行うことが可能となる。

本製造方法によれば、可撓性フィルム２０をガラス基板１０から剥離するのに要する時間は１分程であり、基板搬送等の時間を含めても１時間当たりに数１０枚以上の処理が可能であるため、量産性に優れている。

なお、本実施形態のように、可撓性フィルム２０として、２５μｍ厚のポリイミドフィルムを用いる場合には、ポリイミドフィルムの機械的強度を補強するため、および、水蒸気や酸素から素子を保護するために、ガラス基板を乾燥窒素雰囲気内で剥がした後に封止用のフィルムを貼り付けることにより、更に高い信頼性を確保することが可能となる。

＜Ｘ線フラットパネルディテクタの製造方法＞
本発明の電子デバイスの製造方法の第２の実施形態として、Ｘ線フラットパネルディテクタ（以下、「ＦＰＤ２Ｂ」という。）の製造方法について説明する。図７は、本実施形態の製造方法により製造されるＦＰＤの構成要部を模式的に示す断面図である。

図７に示すように、ＦＰＤ２Ｂは、可撓性フィルムとしてのガラスフィルム２０Ａ上に構造体５として、ａ−Ｓｉをチャネル層として有するＴＦＴ４０と、ＴＦＴ４０上に有機系材料によるフォトディテクタ６０とシンチレータ６５が積層された構成を有している。

（電子デバイス用基板の作製工程）
上記実施形態と同様の非可撓性基板１０としてガラス基板を用意し、可撓性フィルム２０として、ガラスフィルムを用意し、上記実施形態と同様の方法で、ガラス基板１０上にガラスフィルム２０を貼り付け、接着剤を硬化させて電子デバイス用基板１を得る。ガラスフィルムは厚さが５０μｍ〜１００μｍの可撓性を有するものを用いる。ガラスフィルムについては、例えば日本電気硝子（株）から商品開発された薄ガラス０Ａ−１０Ｇが適用可能である。

（機能素子構造体の作製工程）
電子デバイス用基板１の上にプラズマＣＶＤによりＳｉＮ膜３３を形成し、続けてゲＴｉ／Ａｌ／Ｔｉを成膜し、通常のフォトリソグラフィ工程を経て、ゲート電極６１およびキャパシタ７０の下部電極７１を形成する。

次にプラズマＣＶＤによりＳｉＯ_２絶縁膜、非晶質Ｓｉ層、ＳｉＮ保護膜（図示しない）を連続形成する。成膜温度は３５０℃である。通常のフォトリソグラフィ工程にて非晶質Ｓｉ層、およびＳｉ保護膜をパターニングして非晶質Ｓｉ活性層（チャネル）６３を形成する。ＳｉＯ_２絶縁膜は、ＴＦＴ６０においてはゲート絶縁層６２として機能するものであり、キャパシタ７０においては電極間を埋める誘電体として機能するものである。

続いてソース・ドレイン電極６４、６５およびキャパシタ５０の上部電極７３となるＭｏ膜を成膜して、ソース・ドレイン電極６４、６５および上部電極７３にパターニングする。以上の工程により、ＴＦＴ６０およびキャパシタ７０が形成される。

続いてこのＴＦＴ６０およびキャパシタ７０上に平坦化膜６８を塗布成膜し、キャパシタ７０との接続のための貫通ビアを平坦化膜６８に形成後、フォトディテクタ用下部電極８１を形成する。その上に感光性有機材料からなる有機光電変換部８２、およびフォトディテクタ用上部電極８３を形成してフォトディテクタ８０を形成する。
なおここでは、フォトディテクタ８０の光電変換部８２として有機材料を用いた例を示したが、一般的なＳｉを用いてもよい。

その後、シート状シンチレータ８５をフォトディテクタ８０上に貼り付ける。シンチレータ８５の材料としては、ＣａＷＯ_４、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ、ＣｓＩ等を適宜適用することができる。そして、シンチレータ８５上にさらに封止フィルム８８を貼り付ける。

（剥離工程）
続いて上記第１の実施形態と同様に素子構造体５の周囲のガラスフィルム２０をレーザカッタを用いて切断してガラス基板１０から剥離する。

最後にガラスフィルム２０Ａ側に割れ防止のために保護用のＰＥＴフィルム８９を貼り付けて、電子デバイスとしてのＸ線ＦＰＤ２Ｂが完成する。

本方法により作製されたＦＰＤは従来の非可撓性ガラス板を備えたＦＰＤに較べ、１）軽量である、２）フレキシブル性が高いため壊れにくい（曲げや衝撃に強い）、３）高感度（従来、基板としてガラス板を用いていたところ厚みの薄いガラスフィルムを用いることにより基板厚みが薄くなったことからＸ線の吸収ロスが低減）等の利点がある。特に３）の高感度化は最終的には患者に照射するＸ線量を低減することになり、侵襲性を低減する重要な効果となる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に電子デバイス用基板を用いているため、同様の効果を得ることができる。すなわち、高価な装置を必要とせずに短時間でガラス基板から素子構造体を剥離させることができるため、製造コストを低く抑えることができる。また、素子構造体に応力等の負荷をかけること無く剥離させることができるので、素子構造体はダメージを受けることなく、可撓性を有し、信頼性の高いＸ線ＦＰＤを高い生産性で製造することができる。

以上、本発明の電子デバイスの製造方法の実施形態として、有機ＥＬディスプレイおよびＸ線ＦＰＤを製造する場合について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。製造する電子デバイスは目的に応じて選択すればよく、例えば電子ペーパーや液晶ディスプレイの製造にも本発明を好適に適用することができる。

また、本発明の製造方法により製造する電子デバイスは必ずしもＴＦＴを備える必要はなく、本発明はＴＦＴを備えていない他の電子デバイスの製造方法にも適用可能である。例えば、パッシブマトリックス方式のように、両面の樹脂フィルムにそれぞれ形成された電極（配線）が縦横に交差するように対向配置され、これらの電極間に有機ＥＬ素子や電子ペーパーで用いられる発色材料や表示材料を設けた電子デバイスとしてもよいし、カラーフィルタのようなパッシブなデバイスでもよい。

また、Ｘ線ＦＰＤに関しても、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式でもよいし、上記実施形態に示したようなＸ線を一度可視光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式でもよい。

１ 電子デバイス用基板
２ 電子デバイス
２Ａ 電子デバイス（有機ＥＬディスプレイ）
２Ｂ 電子デバイス（Ｘ線ＦＰＤ）
５ 機能素子構造体
１０ 非可撓性基板
１１ 貼付領域
１２ 貼付領域における周辺部領域
１５ 接着剤
２０ 可撓性フィルム
２１ 可撓性フィルムにおける周辺部領域
２２ 可撓性フィルムにおける中央部領域
２３ 可撓性フィルムにおける切断領域

Claims (11)

1. 非可撓性基板と、該非可撓性基板よりも可撓性の高い可撓性フィルムとを用意し、
   前記非可撓性基板の一面の、前記可撓性フィルムが貼付される貼付領域のうち周辺部領域にのみ接着剤を付加し、
   真空条件下において、前記可撓性フィルムを前記非可撓性基板の前記一面に貼り付け、
   前記可撓性フィルム上の、前記周辺部領域を除く中央部領域の、前記周辺部領域に沿った切断領域より内側に、特定の機能を有する素子を含む構造体を作製し、
   該構造体が作製された前記可撓性フィルムを、前記切断領域で切断して、前記非可撓性基板から剥離することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
2. 前記非可撓性基板として、前記貼付領域の、前記周辺部領域を除く中央部領域に１以上の凹部が設けられている基板を用いることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
3. 前記非可撓性基板および前記可撓性フィルムとして、互いの熱膨張係数が略同一のものを用いることを特徴とする請求項１または２記載の電子デバイスの製造方法。
4. 前記非可撓性基板として、シリコン、またはガラスからなる基板を用いることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の電子デバイスの製造方法。
5. 前記可撓性フィルムとして、ガラス、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、およびポリイミド系樹脂からなる群から選ばれたいずれかからなる基板を用いることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の電子デバイスの製造方法。
6. 前記特定の機能を有する素子として、トランジスタ、光フィルタ、発光素子および受光素子のいずれか１つを作製することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の電子デバイスの製造方法。
7. 非可撓性基板と、該基板の一面に貼付された、該非可撓性基板よりも可撓性の高い可撓性フィルムとを備えてなる電子デバイス用基板であって、
   前記可撓性フィルムが、該可撓性フィルムの周辺領域において、前記基板との間に接着剤を介して前記基板に固定されており、
   前記可撓性フィルムの前記周辺領域以外の中央部領域において、前記可撓性フィルムと前記基板との間は真空であることを特徴とする電子デバイス用基板。
8. 前記非可撓性基板が、前記一面の前記可撓性フィルムが貼付されている貼付領域のうち、前記周辺部領域を除く中央部領域に、１以上の凹部が設けられてなるものであることを特徴とする請求項７記載の電子デバイス用基板。
9. 前記非可撓性基板と前記可撓性フィルムとの熱膨張係数が略同一であることを特徴とする請求項７または８記載の電子デバイス用基板。
10. 前記非可撓性基板が、シリコンまたはガラスからなるものであることを特徴とする請求項７から９いずれか１項記載の電子デバイス用基板。
11. 前記可撓性フィルムが、ガラス、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、およびポリイミド系樹脂からなる群から選ばれた１つからなるものであることを特徴とする請求項７から１０いずれか１項記載の電子デバイス用基板。

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