JP4495939B2 - 薄膜デバイス装置の製造方法、アクティブマトリクス基板の製造方法、電気光学装置の製造方法 - Google Patents
薄膜デバイス装置の製造方法、アクティブマトリクス基板の製造方法、電気光学装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
このように、TFT等の薄膜デバイスを搭載する基板は、それらの薄膜デバイスを製造する際の温度条件等に耐え得るものでなければならない。
図1のS1〜S5に、本発明にかかる第1の実施形態の薄膜デバイス装置の製造方法として、基板上に有機機能性素子を形成した後、この有機機能性素子を別の基板に転写するまでの、第1の工程から第5の工程までを示し、図2から図7に、かかる工程を説明するための工程断面図を示している。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS1で示すように、第1の工程として、第1の分離膜形成工程を有している。本工程では、図2に示すように、第1の基材100上に第1の分離膜としての第1の分離層120を形成する。
第1の分離層120は、有機TFTを備えたアクティブマトリックス層を形成可能なだけの耐熱性、アクティブマトリックス層形成時のパターニングの際のエッチングプロセス等に対する耐性を有することを要する。また第1の分離層120は、後述する第1の基材分離工程(図1(S5))を行うときに、他の部分にダメージを与えずに第1の基材100を剥離可能であるような密着性を有することを要し、たとえば90°剥離試験で〜10g/cm以下の強度に制御可能なことを要する。
第1の分離層120の厚さは、1〜20μm程度であるのが好ましいが、これに限られることはない。
なお、第1の分離層120に有機物の膜を用いる場合には、ポリパラキシリレン材料に限らず、フッ素化ポリマー又はシクロテンを用いてかかる膜を形成することが可能である。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS2で示すように、第1の工程である第1の分離膜形成工程に次ぐ第2の工程として、有機機能性素子形成工程を有している。本工程では、図3に示すように、第1の分離層120上に有機機能性素子を有する薄膜デバイス層140を形成する。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS3で示すように、第2の工程である有機機能性素子形成工程に次ぐ第3の工程として、第2の基材一体化工程を有している。本工程では、図5に示すように、薄膜デバイス層140に第2の基材180を一体化する。
接着層160を構成する接着剤の好適な例としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気硬化型接着剤等の接着剤が挙げられる。この接着剤の組成としては、例えば、エポキシ系、アクリレート系、シリコーン系等、いかなるものでもよい。
このような接着層160の形成は、例えば塗布法によりなされる。
第2の基材180としては、例えば、融点がそれほど高くない安価なガラス基板、シート状の薄いプラスチック基板、あるいはかなり厚めのプラスチック基板など、製造する機器の種類によって最適なものが選択され、用いられる。また、第2の基材180は、平板でなく、湾曲しているものであってもよい。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS4で示すように、第3の工程である第2の基材一体化工程に次ぐ第4の工程として、除去工程を有している。本工程では、第1の基材100と第1の分離層120との密着力が良好な部分10を除去するべく、図5に示されている積層体の端部を切断する。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS5で示すように、第4の工程である除去工程に次ぐ第5の工程として、第1の基材分離工程を有している。本工程では、図6に示すように、第1の基材100を薄膜デバイス層140から分離する。
なお、剥離された第1の基材100を再利用し、その後新たな薄膜デバイス装置を製造すること等にリサイクルすることにより、その製造コストが低減される。
図1のS1〜S7に、本発明にかかる第2の実施形態の薄膜デバイス装置の製造方法として、基板上に有機機能性素子を形成した後、この有機機能性素子を別の基板に転写し、さらに、かかる有機機能性素子を別の基板に転写するまでの、第1の工程から第7の工程までを示し、図8から図10に、かかる工程を説明するための工程断面図を示している。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS6で示すように、第5の工程である第1の基材分離工程に次ぐ第6の工程として、第3の基材一体化工程を有している。本工程では、図8に示すように、薄膜デバイス層140の、第2の基材180と反対側、すなわち第1の基材100が位置していた側に、第3の基材200を一体化する。
このような接着層190の形成は、例えば塗布法によりなされる。
なお、第3の基材200に接着層190を形成し、その上に薄膜デバイス層140を接着しても良い。また、第3の基材200自体が接着機能を有する場合等には、接着層190の形成を省略しても良い。
第3の基材200としては、例えば、シート状の薄いプラスチック基板、あるいはかなり厚めのプラスチック基板など、製造する機器の種類によって最適なものが選択され、用いられる。また、第3の基材200は、平板でなく、湾曲しているものであってもよい。
本形態の薄膜デバイス装置の製造方法は、図1においてS7で示すように、第6の工程である第3の基材一体化工程に次ぐ第7の工程として、第2の基材分離工程を有している。本工程では、図9に示すように、第2の基材180を薄膜デバイス層140から分離する。
本形態においては、分離は、第2の分離層160の層内で行われているが、第2の分離層160を形成する剤を選択することにより、第2の分離層160の界面で剥離を生じさせ、第2の基材180を薄膜デバイス層140から分離することができる。このようにすれば、第2の分離層160の除去工程が不要となり、工程の簡易化、低コスト化の観点から好ましい。第2の基材180の薄膜デバイス層140からの分離は、第2の分離層160の層内、または第2の分離層160のうちの少なくとも一方で剥離現象を生じさせることで行うことができる。
実施例1として、第1の実施の形態の具体例、すなわち、第1の基材100に形成された、薄膜デバイスである有機TFTを含む薄膜デバイス層140を、第2の基材180に転写する薄膜デバイス装置の製造方法と、この薄膜デバイス装置の製造方法を用いて製造した薄膜デバイス装置との具体例を説明する。
本工程では、次の条件で第1の分離層120を形成した。
第1の基材100:ガラス基板
界面活性剤:非イオン系界面活性剤
界面活性剤の配置:スクリーン印刷にて周辺部を除く他の部分に印刷により配置
乾燥:120℃、30分
第1の分離層120:パリレン成膜
・パリレン成膜の条件
第三化成社製 diX_C
圧力:0.01Torr
昇華温度:100〜170℃
熱分解温度:650℃
成膜室温度:室温
パリレン膜厚:10μmの厚さにて形成
本工程では、次の条件で薄膜デバイス層140を形成した。
・有機TFT形成プロセス
ゲート電極150:Cr膜 スパッタリング法により、膜厚50nm堆積
ゲート電極150のパターニング:フォトリソグラフィー
ゲート絶縁膜148:有機絶縁体膜をスピンコーティング法により形成
有機絶縁体膜:ポリビニルブチラール、膜厚100nm
有機半導体膜144:ポリヘキシルチオフェン有機半導体材料をスピンコーティング法により形成、膜厚80nm
素子のパターン化、ゲート電極コンタクト:フォトリソグラフィー形成
さらにソース・ドレイン電極152を形成
なお、層間絶縁層上にはさらに保護膜を形成してもよい。
本工程では、次の条件で第2の基材180を一体化した。
有機TFTを備える薄膜デバイス層140の上に接着層としてのエポキシ樹脂からなる接着層160を形成した後、この接着層160を介して、薄膜デバイス層140に対して、縦150mm×横150mm×厚さ0.7mmのソーダガラスからなる第2の基材180を貼り付ける。接着層160に熱を加えてエポキシ樹脂を硬化させ、第2の基材180と薄膜デバイス層140の側とを接着する。なお、接着層160は紫外線硬化型接着剤でもよい。この場合には、第2の基材180側から紫外線を照射してポリマーを硬化させる。
本工程では、第1の基材100の端部の密着力の強い部分を含むように、全ての層にわたって切断した。
(第5の工程)
本工程では、第1の分離層120で剥離現象を起こさせてから、薄膜デバイス層140の側から第1の基材100を剥がした。
結果、薄膜デバイス層140が第2の基材180に転写された。
実施例2として、第1の基材100にマトリックス状に形成された有機TFT素子等、各種の有機機能性素子を含む薄膜デバイス層140を形成し、これを第2の基材180に転写して、アクティブマトリクス基板を製造するアクティブマトリクス基板の製造方法、このアクティブマトリクス基板の製造方法を用いて製造したアクティブマトリクス基板、かかるアクティブマトリクス基板の製造方法を用いて液晶表示装置、電気泳動表示装置等の薄膜デバイス装置である電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法、この電気光学装置の製造方法を用いて製造した電気光学装置の具体例について説明する。
(第1の工程)
本工程では、ガラス基板によって構成される第1の基材100上にパリレン膜によって構成される第1の分離層120を形成した。具体的には、縦100mm×横100mm×厚さ1.1mmのガラス基板上に、パリレン膜を成膜した。界面活性剤を用いた基板表面の改質は実施例1と同様である。
本工程では、第1の分離層120の上に、薄膜デバイス層140を構成する有機TFTをマトリクス状に形成した。
ゲート電極150は、Cr金属膜をスパッタリング法により、膜厚50nmで堆積させ、フォトリソグラフィー・エッチングにより所望するパターンにて形成した。
次に有機半導体膜144を、ポリヘキシルチオフェン有機半導体材料をスピンコーティング法により膜厚80nmとすることで形成する。
また、或るレジストパターンはエッチング工程終了後、除去することなく、そのままコンタクトホールを有する層間絶縁膜として使用する。
次に、ソース・ドレイン電極152を形成する。
本工程では、接着層160を介して、安価なソーダガラス基板を第2の基材180として接着した。
(第4の工程)
本工程では、第1の基材100の端部を切断した。
(第5の工程)
本工程では、第1の分離層120で剥離現象を起こさせてから、薄膜デバイス層140の側から第1の基材100を剥がした。
結果、薄膜デバイス層140は第2の基材180に転写された。
本実施例にかかる電気光学装置としての電気光学表示装置は上述のアクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板に所定の間隔を介して貼り合わされた対向基板と、この対向基板とアクティブマトリクス基板との間に封入された液晶、または電気泳動流体等の電気光学物質とを有している。
対向基板はアクティブマトリクス基板よりも小さく、アクティブマトリクス基板の対向基板の外周縁よりはみ出た領域には、後述する走査線駆動回路やデータ線駆動回路等のドライバー部が形成されている。
実施例3として、第2の実施の形態の具体例、ずなわち、第1の基材100に形成された、有機TFTを含む薄膜デバイス層140を、第2の基材180に転写した後、さらに第3の基材200に転写する薄膜デバイス装置の製造方法と、この薄膜デバイス装置の製造方法を用いて製造した薄膜デバイス装置とを用いた電気光学装置の製造方法及びこの電気光学装置の製造方法を用いて製造した電気光学装置との具体例を説明する。
電気光学装置30は、有機TFT素子30の一端のソース・ドレイン電極152に電気的に接続した有機EL素子40中の第1の個別電極220と、個別電極220上に形成された導電性高分子膜240と、導電性高分子膜240上に形成された有機発光膜260と、有機発光膜上に形成された共通電極280とを有している。
このようにして薄膜デバイス層140が形成される。なお、導電性高分子膜240の形成は任意である。
10 密着力の強い部分
20 有機機能性素子、有機TFT素子
30 電気光学装置
40 有機機能性素子、有機EL素子
100 第1の基材
120 第1の分離膜
180 第2の基材
200 第3の基材
S1 第1の分離膜形成工程
S2 有機機能性素子形成工程
S3 第2の基材一体化工程
S4 除去工程
S5 第1の基材分離工程
S6 第3の基材一体化工程
S7 第2の基材分離工程
Claims (14)
- 第1の基材上に第1の分離膜を形成する第1の分離膜形成工程と、
第1の分離膜上に有機機能性素子を形成する有機機能性素子形成工程と、
上記有機機能性素子に第2の基材を一体化する第2の基材一体化工程と、
第1の基材を上記有機機能性素子から分離する第1の基材分離工程とを有し、
上記第1の分離膜形成工程においては、第1の基材と第1の分離膜との密着力を部分的に異ならせており、
上記第1の基材分離工程の前に、第1の基材と第1の分離膜との密着力の強い部分を除去する、上記第2の基材一体化工程と上記第1の基材分離工程との間または上記有機機能性素子形成工程と上記第2の基材一体化工程との間に行われる除去工程を有する薄膜デバイス装置の製造方法。 - 請求項1記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記第1の分離膜形成工程において、第1の基材に界面活性剤を部分的に配置することにより、第1の基材と第1の分離膜との密着力を部分的に異ならせることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項2記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記第1の分離膜形成工程において、界面活性剤を第1の基材の全面に配置した後、所定位置の界面活性剤を除去することで、第1の基材に界面活性剤を部分的に配置し、第1の基材と第1の分離膜との密着力を部分的に異ならせることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項2記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、第1の分離膜形成工程において、界面活性剤を印刷法により第1の基材の所定位置に配置することで、第1の基材に界面活性剤を部分的に配置し、第1の基材と第1の分離膜との密着力を部分的に異ならせることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし4の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記除去工程において、ダイシングにより第1の基材と第1の分離膜との密着力の強い部分を除去することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし4の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記除去工程において、レーザーアブレーションにより第1の基材と第1の分離膜との密着力の強い部分を除去することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし6の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、第1の分離膜としてポリパラキシリレン膜を用いることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし7の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、第2の基材としてフレキシブルシートを用いることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし8の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、
上記第1の基材分離工程の後に、上記有機機能性素子の、第2の基材と反対側に、第3の基材を一体化する第3の基材一体化工程と、第2の基材を上記有機機能性素子から分離する第2の基材分離工程とを有することを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。 - 請求項9記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、第3の基材としてフレキシブルシートを用いることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし10の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記有機機能性素子が、有機TFT素子を備えていることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし10の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法において、上記有機機能性素子が、画像信号に対して発光する有機EL素子を有する表示器、又は、画像信号に対して発光する有機EL素子とこの有機EL素子にスイッチングを行う有機TFT素子とを有する表示器を備えていることを特徴とする薄膜デバイス装置の製造方法。
- 請求項1ないし12の何れか1つに記載の薄膜デバイス装置の製造方法を用い、上記有機機能性素子をマトリクス状に形成してアクティブマトリクス基板を製造するアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 請求項13記載のアクティブマトリクス基板の製造方法を用い、電気光学装置を製造する電気光学装置の製造方法。
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