JP6483464B2 - 剥離方法 - Google Patents

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Description

本発明の一態様は、発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、又はそれらの作製方法に関する。特に、本発明の一態様は、エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence、以下ELとも記す)現象を利用した発光装置、表示装置、電子機器、照明装置、又はそれらの作製方法に関する。特に、本発明の一態様は、剥離方法や、剥離工程を有する装置の作製方法に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様は、物、方法、又は、製造方法に関する。本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法を一例として挙げることができる。
近年、可撓性を有する基板(以下、可撓性基板とも記す)上に半導体素子、表示素子、発光素子などの機能素子が設けられたフレキシブルデバイスの開発が進められている。フレキシブルデバイスの代表的な例としては、照明装置、画像表示装置の他、トランジスタなどの半導体素子を有する種々の半導体回路などが挙げられる。
可撓性基板を用いた装置の作製方法としては、ガラス基板や石英基板などの作製基板上に薄膜トランジスタや有機EL素子などの機能素子を作製したのち、可撓性基板に該機能素子を転置する技術が開発されている。この方法では、作製基板から機能素子を含む被剥離層を剥離する工程(剥離工程とも記す)が必要である。
例えば、特許文献1に開示されているレーザアブレーションを用いた剥離技術では、まず、基板上に非晶質シリコンなどからなる分離層を設け、分離層上に薄膜素子からなる被剥離層を設け、被剥離層を接着層により転写体に接着させる。そして、レーザ光の照射により分離層をアブレーションさせることで、分離層に剥離を生じさせている。
また、特許文献2には人の手などの物理的な力で剥離を行う技術が記載されている。特許文献2では、基板と酸化物層との間に金属層を形成し、酸化物層と金属層との界面の結合が弱いことを利用して、酸化物層と金属層との界面で剥離を生じさせることで、被剥離層と基板とを分離している。
特開平10−125931号公報 特開2003−174153号公報
本発明の一態様は、剥離工程における歩留まりを向上することを目的の一とする。本発明の一態様は、剥離工程における、無機絶縁膜等のクラック(膜割れやひび)の発生を抑制することを目的の一とする。
また、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置の作製工程における歩留まりを向上することを目的の一とする。特に、軽量である、薄型である、もしくは可撓性を有する半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置の作製工程における歩留まりを向上することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、装置の作製工程における、無機絶縁膜等のクラックの発生を抑制することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、量産性の高い装置の作製方法を提供することを目的の一とする。
また、本発明の一態様は、信頼性の高い装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、繰り返しの曲げに強い装置を提供することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置を提供することを目的の一とする。
また、本発明の一態様は、装置の作製工程におけるゴミの発生を低減することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、装置の作製工程における不純物の混入を抑制することを目的の一とする。また、本発明の一態様は、装置の作製工程における基板の貼り合わせの位置合わせ精度を高めることを目的の一とする。また、本発明の一態様は、新規な剥離方法や装置の作製方法を提供することを目的の一とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第1の基板と、第2の基板と、素子層と、第1の接着層と、第2の接着層と、絶縁層と、を有する発光装置であって、第1の基板は、可撓性を有し、第2の基板は、可撓性を有し、素子層は、第1の基板と第2の基板との間に設けられ、素子層は、発光素子を有し、絶縁層は、第1の基板と素子層との間に設けられ、第1の接着層は、第1の基板と絶縁層との間に設けられ、第2の接着層は、第2の基板と素子層との間に設けられ、第1の接着層は、第1の部分を有し、第2の接着層は、第2の部分を有し、第1の部分の硬度は、ショアD(ショアD硬度ともいう)70より高く、第2の部分の硬度は、ショアD70より高く、第1の基板は、第3の部分を有し、第2の基板は、第4の部分を有し、第3の部分の膨張係数は、58ppm/℃未満であり、第4の部分の膨張係数は、58ppm/℃未満である、発光装置である。
上記発光装置において、第1の部分の硬度は、ショアD80以上であり、第2の部分の硬度は、ショアD80以上であることが好ましい。
上記発光装置において、第3の部分の膨張係数は、30ppm/℃以下であり、第4の部分の膨張係数は、30ppm/℃以下であることが好ましい。
また、本発明の一態様は、第1乃至第6の工程を有する剥離方法であって、第1の工程は、第1の基板上に、剥離層を形成する工程を有し、第2の工程は、剥離層上に、被剥離層を形成する工程を有し、被剥離層は、第1の層を有し、第1の層は、剥離層と接する領域を有し、第3の工程は、接着層を、剥離層及び被剥離層と重ねて配置する工程を有し、接着層に、シート状の接着剤を用い、第4の工程は、接着層を硬化する工程を有し、第5の工程は、第1の部分を除去する工程を有し、第1の層は、第1の部分を有し、第1の部分は、剥離層及び接着層と互いに重なる領域を有し、第6の工程は、剥離層と被剥離層とを分離する工程を有する、剥離方法である。
上記剥離方法の第5の工程において、第1の部分を、レーザ光を照射することにより除去することが好ましい。
上記剥離方法の第3の工程において、剥離層の端部よりも内側に接着層の端部が位置するように、剥離層及び接着層を互いに重ねることが好ましい。
上記剥離方法の第4の工程において硬化された接着層は、硬度がショアD70より高い部分を有することが好ましい。特に、該接着層は、硬度がショアD80以上である部分を有することが好ましい。
また、本発明の一態様の発光装置は、第1の可撓性基板と、第2の可撓性基板と、発光素子を含む、第1の可撓性基板及び第2の可撓性基板の間の素子層と、第1の可撓性基板及び素子層の間の絶縁層と、第1の可撓性基板及び絶縁層の間の第1の接着層と、第2の可撓性基板及び素子層の間の第2の接着層と、を有し、発光素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を有する。
上記発光装置において、第1の接着層の硬度及び第2の接着層の硬度の少なくとも一方は、ショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましい。
上記発光装置において、第1の可撓性基板の膨張係数及び第2の可撓性基板の膨張係数の少なくとも一方は、58ppm/℃未満であることが好ましく、30ppm/℃以下であることがより好ましい。
本発明の一態様の剥離方法は、第1の基板上に、剥離層を形成する第1の工程と、剥離層上に、剥離層と接する第1の層を含む被剥離層を形成する第2の工程と、剥離層及び被剥離層と重ねて接着層を硬化する第3の工程と、剥離層及び接着層と重なる第1の層の一部を除去し、剥離の起点を形成する第4の工程と、剥離層と被剥離層とを分離する第5の工程と、を有し、接着層に、シート状の接着剤を用いる。
上記剥離方法において、剥離の起点を、レーザ光を照射することにより形成することが好ましい。
上記剥離方法において、被剥離層は、無機絶縁膜を有することが好ましい。例えば、第1の層が、無機絶縁膜であってもよい。
上記剥離方法において、剥離層の端部よりも内側に接着層の端部が位置するように、剥離層と接着層とを重ねることが好ましい。
上記剥離方法において、硬化状態の接着層の硬度はショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましい。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた表示装置を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム、もしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールは発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具等も、発光装置を含む場合がある。
本発明の一態様では、剥離工程における歩留まりを向上することができる。本発明の一態様では、剥離工程における、無機絶縁膜等のクラックの発生を抑制することができる。
また、本発明の一態様では、半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置の作製工程における歩留まりを向上することができる。特に、軽量である、薄型である、もしくは可撓性を有する半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置の作製工程における歩留まりを向上することができる。また、本発明の一態様では、装置の作製工程における、無機絶縁膜等のクラックの発生を抑制することができる。また、本発明の一態様では、量産性の高い装置の作製方法を提供することができる。
また、本発明の一態様では、信頼性の高い装置を提供することができる。また、本発明の一態様では、繰り返しの曲げに強い装置を提供することができる。また、本発明の一態様は、新規な半導体装置、発光装置、表示装置、電子機器、又は照明装置等の装置を提供することができる。
また、本発明の一態様では、装置の作製工程におけるゴミの発生を低減することができる。また、本発明の一態様では、装置の作製工程における不純物の混入を抑制することができる。また、本発明の一態様では、装置の作製工程における基板の貼り合わせの位置合わせ精度を高めることができる。また、本発明の一態様では、新規な剥離方法や装置の作製方法を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
発光装置の作製方法の一例を示す図。 発光装置の作製方法の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 発光装置の一例を示す図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離方法を説明する図。 剥離層の平面形状を説明する図。 発光装置の作製方法を説明する図。 発光装置の作製方法を説明する図。 発光装置の作製方法を説明する図。 発光装置の作製方法を説明する図。 発光装置の作製方法を説明する図。 作製中の発光装置を示す写真。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 電子機器及び照明装置の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 曲げ試験を説明する写真及び図。 折り曲げ部を説明する図。 曲げ試験及び保存試験の結果。 曲げ試験及び保存試験の結果。 曲げ試験機の写真。 剥離試験に用いる装置、及び試料の構成例。 TDS分析の結果及び剥離性の評価結果。 TDS分析の結果及び剥離性の評価結果。 剥離性の評価結果。 TDS分析の結果及び剥離性の評価結果。 TDS分析の結果及び剥離性の評価結果。 TDS分析の結果及び剥離性の評価結果。 発光装置の作製方法を説明する図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、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異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置とその作製方法について図1〜図4を用いて説明する。
作製基板上に被剥離層を形成した後、被剥離層を作製基板から剥離して別の基板に転置することができる。この方法によれば、例えば、耐熱性の高い作製基板上で形成した被剥離層を、耐熱性の低い基板に転置することができる。このため、被剥離層の作製温度が、耐熱性の低い基板によって制限されない。また、作製基板に比べて軽い、薄い、又は可撓性が高い基板等に被剥離層を転置することが可能であり、半導体装置、発光装置、表示装置等の各種装置の軽量化、薄型化、フレキシブル化を実現できる。
また、各種装置を用いた、テレビジョン装置、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置などの電子機器の軽量化、薄型化、フレキシブル化も実現できる。
本発明の一態様を適用して作製できる装置は、機能素子を有する。機能素子としては、例えば、トランジスタ等の半導体素子や、発光ダイオード、無機EL素子、有機EL素子等の発光素子、液晶素子等の表示素子が挙げられる。例えば、トランジスタを用いた半導体装置、発光素子を用いた発光装置(ここでは、トランジスタ及び発光素子を用いた表示装置を含む)等も本発明を適用して作製できる装置の一例である。
例えば、有機EL素子は水分などにより劣化しやすいため、防湿性が低い有機樹脂基板上に作製すると、信頼性が不十分である場合がある。ここで、本発明の一態様では、防湿性の高い保護膜をガラス基板上に高温で形成し、耐熱性や防湿性が低く、可撓性を有する有機樹脂基板に転置することができる。有機樹脂基板に転置された保護膜上に有機EL素子を形成することで、信頼性の高いフレキシブルな発光装置を作製できる。
また、別の例としては、防湿性の高い保護膜をガラス基板上に高温で形成し、保護膜上に有機EL素子を形成した後、保護膜及び有機EL素子をガラス基板から剥離し、耐熱性や防湿性が低く、可撓性を有する有機樹脂基板に転置することができる。有機樹脂基板に保護膜及び有機EL素子を転置することで、信頼性の高いフレキシブルな発光装置を作製できる。
ここでは、装置の作製方法を簡潔に2通り説明する。なお、本実施の形態において、実施の形態2で後述する装置の作製方法の詳細も適宜参照できる。
図1(A)〜(F)に、剥離工程を1回有する装置の作製方法を示す。
まず、図1(A)に示すように、作製基板101上に剥離層103を介して絶縁層104(例えば、上述の防湿性の高い保護膜)を形成する。必要であれば、さらに絶縁層104上に素子層106(例えば、上述のトランジスタ等の半導体素子や有機EL素子)の少なくとも一部を形成する。そして、接着層107を用いて素子層106と基板109とを貼り合わせる。なお、素子層106は、基板109と貼り合わせる前に一部又は全部を形成してもよいし、基板114上に絶縁層104を転置した後、絶縁層104上に形成してもよい。
次に、図1(B)に示すように、剥離層103を用いて、作製基板101を絶縁層104から剥離する。
そして、図1(C)に示すように露出した絶縁層104と基板114とを、接着層112を用いて貼り合わせる。
その後、接着層107を溶解又は可塑化させるなどし、基板109を取り除く(図1(D))。図1(E)において、素子層106を構成する層の一部又は全部を形成する必要がある場合は、素子層106の一部又は全部を形成する。例えば、図1(A)の時点で、有機EL素子の下部電極までを形成しておき、図1(E)の時点で、該下部電極上にEL層及び上部電極を形成し、有機EL素子を完成させてもよい。素子層106の形成後は、図1(F)に示すように、素子層106と基板173とを、接着層171を用いて貼り合わせる。以上により、本発明の一態様の装置を作製できる。
図2(A)〜(E)に、剥離工程を2回有する装置の作製方法を示す。
まず、作製基板201上に剥離層203を介して絶縁層204(例えば、上述の防湿性の高い保護膜)を形成する。さらに、絶縁層204上に素子層206(例えば、上述のトランジスタ等の半導体素子や有機EL素子等の素子を含む層)を形成する。また、作製基板221上に剥離層223を介して絶縁層224(例えば、上述の防湿性の高い保護膜)を形成する。さらに、絶縁層224上に機能層226(例えば、着色層、遮光層などを含む層。また、上述のトランジスタ等の半導体素子や有機EL素子等の素子を含んでもよい。)を形成する。そして、2つの作製基板の剥離層が形成されている側の面を対向させ、接着層207を用いて素子層206と機能層226とを貼り合わせる(図2(A))。
次に、図2(B)に示すように、剥離層203を用いて、作製基板201を絶縁層204から剥離する。そして、図2(C)に示すように、露出した絶縁層204と基板231とを、接着層233を用いて貼り合わせる。
次に、図2(D)に示すように、剥離層223を用いて、作製基板221を絶縁層224から剥離する。そして、図2(E)に示すように、露出した絶縁層224と基板173とを、接着層171を用いて貼り合わせる。以上により、本発明の一態様の装置を作製できる。
上記2通りの装置の作製方法において、作製基板の剥離時に、絶縁層や素子層、機能層を構成する膜(代表的には無機絶縁膜)にクラック(膜割れやひび)が発生することがある。また、剥離時に生じた装置内のクラックが致命的でなくても、その後の作製工程(加熱処理など)や、作製後の装置の使用等によって、クラックの数や大きさが増していくことがある。装置内でのクラックの発生は、素子の動作不良や寿命の低下等につながり、装置の信頼性を低下させてしまう。
そこで、本発明の一態様では、装置に用いる接着層の硬度を、ショアD70より高くする。これにより、作製基板の剥離時に、絶縁層や素子層、機能層を構成する膜(代表的には無機絶縁膜)にクラックが発生することを抑制できる。さらに、この構成が適用された可撓性を有する装置は、繰り返しの曲げに強いため、好ましい。例えば、本発明の一態様の装置は、曲げた際の曲率半径の最小値を0.1mm以上150mm以下、好ましくは1mm以上100mm以下、より好ましくは1mm以上50mm以下、さらに好ましくは2mm以上5mm以下とすることができる。
例えば、上述の接着層107、接着層112、接着層171、接着層207、及び接着層233のうち、少なくともいずれか一に、硬度がショアD70より高い接着層を適用すればよい。各接着層の硬度が、いずれもショアD70より高いことが好ましい。
または、本発明の一態様では、装置に用いる可撓性基板の膨張係数を、58ppm/℃未満とする。これにより、絶縁層や素子層、機能層等を可撓性基板に転置した後、これらの層にクラックが発生すること、又は発生したクラックが進行することを抑制できる。
例えば、上述の基板114、基板173、及び基板231のうち、少なくともいずれか一に、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用すればよい。各基板の膨張係数が、いずれも58ppm/℃未満であることが好ましい。
具体的には、本発明の一態様の発光装置は、第1の可撓性基板と、第2の可撓性基板と、第1の可撓性基板及び第2の可撓性基板の間の素子層と、第1の可撓性基板及び素子層の間の絶縁層と、第1の可撓性基板及び絶縁層の間の第1の接着層と、第2の可撓性基板及び素子層の間の第2の接着層と、を有し、素子層は発光素子を含む。
本発明の一態様において、第1の接着層の硬度は、ショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましい。
同様に、本発明の一態様において、第2の接着層の硬度は、ショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましい。
本発明の一態様では、第1の接着層及び第2の接着層のいずれの硬度もショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましいが、これに限られない。第1の接着層又は第2の接着層の一方のみの硬度がショアD70より高くてもよい。また、素子層や絶縁層にクラックの入りやすい層を用いていないときなど、場合によっては、第1の接着層及び第2の接着層の双方の硬度がショアD70以下であってもよい。
本発明の一態様において、第1の可撓性基板の膨張係数は、58ppm/℃未満であることが好ましく、30ppm/℃以下であることがより好ましい。
同様に、本発明の一態様において、第2の可撓性基板の膨張係数は、58ppm/℃未満であることが好ましく、30ppm/℃以下であることがより好ましい。
本発明の一態様では、第1の可撓性基板及び第2の可撓性基板のいずれの膨張係数も58ppm/℃未満であることが好ましく、30ppm/℃以下であることがより好ましいが、これに限られない。第1の可撓性基板又は第2の可撓性基板の一方のみの膨張係数が58ppm/℃未満であってもよい。また、素子層や絶縁層にクラックの入りやすい層を用いていないときなど、場合によっては、第1の可撓性基板及び第2の可撓性基板の双方の膨張係数が58ppm/℃以上であってもよい。
以下では、本発明の一態様が適用された、発光素子を用いた発光装置の具体例について説明する。
<具体例1>
図3(A)に発光装置の平面図を示し、図3(A)における一点鎖線A1−A2間の断面図の一例を図3(C)に示す。具体例1で示す発光装置は、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。本実施の形態において、発光装置は、例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の副画素で1つの色を表現する構成や、R(赤)、G(緑)、B(青)、W(白)の4色の副画素で1つの色を表現する構成等が適用できる。色要素としては特に限定はなく、RGBW以外の色を用いてもよく、例えば、イエロー、シアン、マゼンタなどで構成されてもよい。
図3(A)に示す発光装置は、発光部804、駆動回路部806、FPC(Flexible Printed Circuit)808を有する。発光部804及び駆動回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板801、基板803、及び接着層823によって封止されている。
図3(C)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、オーバーコート849、着色層845、遮光層847、絶縁層843、接着層841、及び基板803を有する。接着層823、オーバーコート849、絶縁層843、接着層841、及び基板803は可視光を透過する。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
また、発光部804は、発光素子830と重なる着色層845と、絶縁層821と重なる遮光層847と、を有する。着色層845及び遮光層847はオーバーコート849で覆われている。発光素子830とオーバーコート849の間は接着層823で充填されている。
絶縁層815は、トランジスタを構成する半導体への不純物の拡散を抑制する効果を奏する。また、絶縁層817は、トランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁層を選択することが好適である。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図3(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。また、絶縁層843と基板803は接着層841によって貼り合わされている。絶縁層813や絶縁層843に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水分等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号(ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。工程数の増加を防ぐため、導電層857は、発光部や駆動回路部に用いる電極や配線と同一の材料、同一の工程で作製することが好ましい。ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図3(C)に示す発光装置では、FPC808が基板803上に位置する。接続体825は、基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。また、接続体825はFPC808に接続している。接続体825を介してFPC808と導電層857は電気的に接続する。導電層857と基板803とが重なる場合には、基板803を開口する(又は開口部を有する基板を用いる)ことで、導電層857、接続体825、及びFPC808を電気的に接続させることができる。
具体例1において、接着層811、接着層841、及び接着層823のうち、少なくともいずれか一に、硬度がショアD70より高い接着層を適用することが好ましい。接着層811、接着層841、及び接着層823のそれぞれに、硬度がショアD70より高い接着層を適用することが特に好ましい。これにより発光装置の作製時に、絶縁層813や絶縁層843、トランジスタ、発光素子等にクラックが発生することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
また、具体例1において、基板801及び基板803の少なくとも一方、好ましくは両方に、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用することが好ましい。これにより、基板801や基板803に転置された絶縁層813や絶縁層843、トランジスタ、発光素子等にクラックが発生すること、又は発生したクラックが進行することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
<具体例2>
図3(B)に発光装置の平面図を示し、図3(B)における一点鎖線A3−A4間の断面図の一例を図3(D)に示す。具体例2で示す発光装置は、具体例1とは異なる、カラーフィルタ方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。ここでは、具体例1と異なる点のみ詳述し、具体例1と共通する点は説明を省略する。
図3(D)に示す発光装置は、図3(C)に示す発光装置と下記の点で異なる。
図3(D)に示す発光装置は、絶縁層821上にスペーサ827を有する。スペーサ827を設けることで、基板801と基板803の間隔を調整することができる。
また、図3(D)に示す発光装置は、基板801と基板803の大きさが異なる。FPC808が絶縁層843上に位置し、基板803と重ならない。接続体825は、絶縁層843、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。基板803に開口を設ける必要がないため、基板803の材料が制限されない。
<具体例3>
図4(A)に発光装置の平面図を示し、図4(A)における一点鎖線A5−A6間の断面図の一例を図4(C)に示す。具体例3で示す発光装置は、塗り分け方式を用いたトップエミッション型の発光装置である。
図4(A)に示す発光装置は、発光部804、駆動回路部806、FPC808を有する。発光部804及び駆動回路部806に含まれる発光素子やトランジスタは基板801、基板803、枠状の接着層824、及び接着層823によって封止されている。
図4(C)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、枠状の接着層824、及び基板803を有する。接着層823及び基板803は可視光を透過する。
枠状の接着層824は、接着層823よりも防湿性が高い層であることが好ましい。これにより、外部から水分等の不純物が発光装置に侵入することを抑制できる。したがって、信頼性の高い発光装置を実現することができる。
具体例3では、接着層823を介して発光素子830の発光が発光装置から取り出される。したがって、接着層823は、枠状の接着層824に比べて透光性が高いことが好ましい。また、接着層823は、枠状の接着層824に比べて屈折率が高いことが好ましい。また、接着層823は、枠状の接着層824に比べて硬化時の体積の収縮が小さいことが好ましい。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。下部電極831は可視光を反射することが好ましい。上部電極835は可視光を透過する。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図4(C)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、1つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。絶縁層813に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820に水分等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。また、ここでは、導電層857を、トランジスタ820を構成する電極と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
図4(C)に示す発光装置では、FPC808が基板803上に位置する。接続体825は、基板803、接着層823、絶縁層817、及び絶縁層815に設けられた開口を介して導電層857と接続している。また、接続体825はFPC808に接続している。接続体825を介してFPC808と導電層857は電気的に接続する。
具体例3において、接着層811及び接着層823の少なくとも一方、好ましくは両方に、硬度がショアD70より高い接着層を適用することが好ましい。これにより発光装置の作製時に、絶縁層813やトランジスタ、発光素子等にクラックが発生することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
また、具体例3において、基板801及び基板803の少なくとも一方、好ましくは両方に、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用することが好ましい。これにより、基板801に転置された絶縁層813やトランジスタ、発光素子等にクラックが発生すること、又は発生したクラックが進行することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
<具体例4>
図4(B)に発光装置の平面図を示し、図4(B)における一点鎖線A7−A8間の断面図の一例を図4(D)に示す。具体例4で示す発光装置は、カラーフィルタ方式を用いたボトムエミッション型の発光装置である。
図4(D)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、複数のトランジスタ、導電層857、絶縁層815、着色層845、絶縁層817a、絶縁層817b、導電層816、複数の発光素子、絶縁層821、接着層823、及び基板803を有する。基板801、接着層811、絶縁層813、絶縁層815、絶縁層817a、及び絶縁層817bは可視光を透過する。
発光部804は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタ820、トランジスタ822、及び発光素子830を有する。発光素子830は、絶縁層817上の下部電極831と、下部電極831上のEL層833と、EL層833上の上部電極835と、を有する。下部電極831は、トランジスタ820のソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。上部電極835は可視光を反射することが好ましい。下部電極831は可視光を透過する。発光素子830と重なる着色層845を設ける位置は、特に限定されず、例えば、絶縁層817aと絶縁層817bの間や、絶縁層815と絶縁層817aの間等に設ければよい。
駆動回路部806は、接着層811及び絶縁層813を介して基板801上にトランジスタを複数有する。図4(D)では、駆動回路部806が有するトランジスタのうち、2つのトランジスタを示している。
絶縁層813と基板801は接着層811によって貼り合わされている。絶縁層813に防湿性の高い膜を用いると、発光素子830やトランジスタ820、822に水分等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が高くなるため好ましい。
導電層857は、駆動回路部806に外部からの信号や電位を伝達する外部入力端子と電気的に接続する。ここでは、外部入力端子としてFPC808を設ける例を示している。また、ここでは、導電層857を、導電層816と同一の材料、同一の工程で作製した例を示す。
具体例4において、接着層811及び接着層823の少なくとも一方、好ましくは両方に、硬度がショアD70より高い接着層を適用することが好ましい。これにより発光装置の作製時に、絶縁層813やトランジスタ、発光素子等にクラックが発生することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
また、具体例4において、基板801及び基板803の少なくとも一方、好ましくは両方に、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用することが好ましい。これにより、基板801に転置された絶縁層813やトランジスタ、発光素子等にクラックが発生すること、又は発生したクラックが進行することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
<具体例5>
図4(E)に具体例1〜4とは異なる発光装置の例を示す。
図4(E)に示す発光装置は、基板801、接着層811、絶縁層813、導電層814、導電層857a、導電層857b、発光素子830、絶縁層821、接着層823、及び基板803を有する。
導電層857a及び導電層857bは、発光装置の外部接続電極であり、FPC等と電気的に接続させることができる。
発光素子830は、下部電極831、EL層833、及び上部電極835を有する。下部電極831の端部は、絶縁層821で覆われている。発光素子830はボトムエミッション型、トップエミッション型、又はデュアルエミッション型である。光を取り出す側の電極、基板、絶縁層等は、それぞれ可視光を透過する。導電層814は、下部電極831と電気的に接続する。
光を取り出す側の基板は、光取り出し構造として、半球レンズ、マイクロレンズアレイ、凹凸構造が施されたフィルム、光拡散フィルム等を有していてもよい。例えば、樹脂基板上に上記レンズやフィルムを、該基板又は該レンズもしくはフィルムと同程度の屈折率を有する接着剤等を用いて接着することで、光取り出し構造を有する基板を形成することができる。
導電層814は必ずしも設ける必要は無いが、下部電極831の抵抗に起因する電圧降下を抑制できるため、設けることが好ましい。また、同様の目的で、上部電極835と電気的に接続する導電層を絶縁層821上、EL層833上、又は上部電極835上などに設けてもよい。
導電層814は、銅、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウム、ニッケル、アルミニウムから選ばれた材料又はこれらを主成分とする合金材料等を用いて、単層で又は積層して形成することができる。導電層814の膜厚は、例えば、0.1μm以上3μm以下とすることができ、好ましくは、0.1μm以上0.5μm以下である。
上部電極835と電気的に接続する導電層の材料にペースト(銀ペーストなど)を用いると、該導電層を構成する金属が粒状になって凝集する。そのため、該導電層の表面が粗く隙間の多い構成となり、例えば、絶縁層821上に該導電層を形成しても、EL層833が該導電層を完全に覆うことが難しく、上部電極と該導電層との電気的な接続をとることが容易になり好ましい。
具体例5において、接着層811及び接着層823の少なくとも一方、好ましくは両方に、硬度がショアD70より高い接着層を適用することが好ましい。これにより発光装置の作製時に、絶縁層813や発光素子等にクラックが発生することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
また、具体例5において、基板801及び基板803の少なくとも一方、好ましくは両方に、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用することが好ましい。これにより、基板801に転置された絶縁層813や発光素子等にクラックが発生すること、又は発生したクラックが進行することを抑制できる。さらに、発光装置を、繰り返しの曲げに対して強くすることができる。
<材料の一例>
次に、発光装置に用いることができる材料等を説明する。なお、本明細書中で先に説明した構成については説明を省略する場合がある。
基板には、ガラス、石英、有機樹脂、金属、合金などの材料を用いることができる。発光素子からの光を取り出す側の基板は、該光に対する透光性を有する材料を用いる。
特に、可撓性基板を用いることが好ましい。例えば、有機樹脂や可撓性を有する程度の厚さのガラス、金属、合金を用いることができる。
ガラスに比べて有機樹脂は比重が小さいため、可撓性基板として有機樹脂を用いると、ガラスを用いる場合に比べて発光装置を軽量化でき、好ましい。
基板には、靱性が高い材料を用いることが好ましい。これにより、耐衝撃性に優れ、破損しにくい発光装置を実現できる。例えば、有機樹脂基板や、厚さの薄い金属基板もしくは合金基板を用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量であり、破損しにくい発光装置を実現できる。
金属材料や合金材料は熱伝導性が高く、基板全体に熱を容易に伝導できるため、発光装置の局所的な温度上昇を抑制することができ、好ましい。金属材料や合金材料を用いた基板の厚さは、10μm以上200μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。
金属基板や合金基板を構成する材料としては、特に限定はないが、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、又は、アルミニウム合金もしくはステンレス等の金属の合金などを好適に用いることができる。
また、基板に、熱放射率が高い材料を用いると発光装置の表面温度が高くなることを抑制でき、発光装置の破壊や信頼性の低下を抑制できる。例えば、基板を金属基板と熱放射率の高い層(例えば、金属酸化物やセラミック材料を用いることができる)の積層構造としてもよい。
可撓性及び透光性を有する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張率の低い材料を用いることが好ましく、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、繊維体に樹脂を含浸した基板(プリプレグともいう)や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張率を下げた基板を使用することもできる。
可撓性基板としては、上記材料を用いた層が、装置の表面を傷などから保護するハードコート層(例えば、窒化シリコン層など)や、押圧を分散可能な材質の層(例えば、アラミド樹脂層など)等と積層されて構成されていてもよい。
可撓性基板は、複数の層を積層して用いることもできる。特に、ガラス層を有する構成とすると、水や酸素に対するバリア性を向上させ、信頼性の高い発光装置とすることができる。
例えば、発光素子に近い側からガラス層、接着層、及び有機樹脂層を積層した可撓性基板を用いることができる。当該ガラス層の厚さとしては20μm以上200μm以下、好ましくは25μm以上100μm以下とする。このような厚さのガラス層は、水や酸素に対する高いバリア性と可撓性を同時に実現できる。また、有機樹脂層の厚さとしては、10μm以上200μm以下、好ましくは20μm以上50μm以下とする。このような有機樹脂層をガラス層よりも外側に設けることにより、ガラス層の割れやクラックを抑制し、機械的強度を向上させることができる。このようなガラス材料と有機樹脂の複合材料を基板に適用することにより、極めて信頼性が高いフレキシブルな発光装置とすることができる。
接着層には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、水分などの不純物が機能素子に侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、上記樹脂に屈折率の高いフィラーや光散乱部材を混合することにより、発光素子からの光取り出し効率を向上させることができる。例えば、酸化チタン、酸化バリウム、ゼオライト、ジルコニウム等を用いることができる。
発光装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、スタガ型のトランジスタとしてもよいし、逆スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。または、In−Ga−Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。上記各構成例では、絶縁層813がトランジスタの下地膜を兼ねることができる。
発光素子としては、自発光が可能な素子を用いることができ、電流又は電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでいる。例えば、発光ダイオード(LED)、有機EL素子、無機EL素子等を用いることができる。
発光素子は、トップエミッション型、ボトムエミッション型、デュアルエミッション型のいずれであってもよい。光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
可視光を透過する導電膜は、例えば、酸化インジウム、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などを用いて形成することができる。また、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、もしくはチタン等の金属材料、これら金属材料を含む合金、又はこれら金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等も、透光性を有する程度に薄く形成することで用いることができる。また、上記材料の積層膜を導電膜として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。また、グラフェン等を用いてもよい。
可視光を反射する導電膜は、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、もしくはパラジウム等の金属材料、又はこれら金属材料を含む合金を用いることができる。また、上記金属材料や合金に、ランタン、ネオジム、又はゲルマニウム等が添加されていてもよい。また、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)や、銀と銅の合金、銀とパラジウムと銅の合金、銀とマグネシウムの合金等の銀を含む合金を用いて形成することができる。銀と銅を含む合金は、耐熱性が高いため好ましい。さらに、アルミニウム合金膜に接する金属膜又は金属酸化物膜を積層することで、アルミニウム合金膜の酸化を抑制することができる。該金属膜、金属酸化物膜の材料としては、チタン、酸化チタンなどが挙げられる。また、上記可視光を透過する導電膜と金属材料からなる膜とを積層してもよい。例えば、銀とITOの積層膜、銀とマグネシウムの合金とITOの積層膜などを用いることができる。
電極は、それぞれ、蒸着法やスパッタリング法を用いて形成すればよい。そのほか、インクジェット法などの吐出法、スクリーン印刷法などの印刷法、又はメッキ法を用いて形成することができる。
下部電極831及び上部電極835の間に、発光素子の閾値電圧より高い電圧を印加すると、EL層833に陽極側から正孔が注入され、陰極側から電子が注入される。注入された電子と正孔はEL層833において再結合し、EL層833に含まれる発光物質が発光する。
EL層833は少なくとも発光層を有する。EL層833は、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、又はバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
EL層833には低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。EL層833を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
発光素子は、一対の防湿性の高い絶縁膜の間に設けられていることが好ましい。これにより、発光素子に水分等の不純物が侵入することを抑制でき、発光装置の信頼性の低下を抑制できる。
防湿性の高い絶縁膜としては、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の窒素と珪素を含む膜や、窒化アルミニウム膜等の窒素とアルミニウムを含む膜等が挙げられる。また、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等を用いてもよい。
例えば、防湿性の高い絶縁膜の水蒸気透過量は、1×10−5[g/m・day]以下、好ましくは1×10−6[g/m・day]以下、より好ましくは1×10−7[g/m・day]以下、さらに好ましくは1×10−8[g/m・day]以下とする。
防湿性の高い絶縁膜を、絶縁層813や絶縁層843に用いることが好ましい。
絶縁層815としては、例えば、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。また、絶縁層817、絶縁層817a、及び絶縁層817bとしては、例えば、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン系樹脂等の有機材料をそれぞれ用いることができる。また、低誘電率材料(low−k材料)等を用いることができる。また、絶縁膜を複数積層させることで、各絶縁層を形成してもよい。
絶縁層821としては、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いて形成する。樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、エポキシ樹脂、又はフェノール樹脂等を用いることができる。特に感光性の樹脂材料を用い、絶縁層821の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
絶縁層821の形成方法は、特に限定されないが、フォトリソグラフィ法、スパッタ法、蒸着法、液滴吐出法(インクジェット法等)、印刷法(スクリーン印刷、オフセット印刷等)等を用いればよい。
スペーサ827は、無機絶縁材料、有機絶縁材料、金属材料等を用いて形成することができる。例えば、無機絶縁材料や有機絶縁材料としては、上記絶縁層に用いることができる各種材料が挙げられる。金属材料としては、チタン、アルミニウムなどを用いることができる。導電材料を含むスペーサ827と上部電極835とを電気的に接続させる構成とすることで、上部電極835の抵抗に起因した電位降下を抑制できる。また、スペーサ827は、順テーパ形状であっても逆テーパ形状であってもよい。
トランジスタの電極や配線、又は発光素子の補助電極等として機能する、発光装置に用いる導電層は、例えば、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらの元素を含む合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。また、導電層は、導電性の金属酸化物を用いて形成してもよい。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム(In等)、酸化スズ(SnO等)、酸化亜鉛(ZnO)、ITO、インジウム亜鉛酸化物(In−ZnO等)又はこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
着色層は特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長帯域の光を透過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色(G)のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタなどを用いることができる。各着色層は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に形成する。
遮光層は、隣接する着色層の間に設けられている。遮光層は隣接する発光素子からの光を遮光し、隣接する発光素子間における混色を抑制する。ここで、着色層の端部を、遮光層と重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。遮光層としては、発光素子からの発光を遮る材料を用いることができ、例えば、金属材料や顔料や染料を含む樹脂材料を用いてブラックマトリクスを形成すればよい。なお、遮光層は、駆動回路部などの発光部以外の領域に設けると、導波光などによる意図しない光漏れを抑制できるため好ましい。
また、着色層及び遮光層を覆うオーバーコートを設けてもよい。オーバーコートを設けることで、着色層に含有された不純物等の発光素子への拡散を防止することができる。オーバーコートは、発光素子からの発光を透過する材料から構成され、例えば窒化シリコン膜、酸化シリコン膜等の無機絶縁膜や、アクリル膜、ポリイミド膜等の有機絶縁膜を用いることができ、有機絶縁膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。
また、接着層の材料を着色層及び遮光層上に塗布する場合、オーバーコートの材料として接着層の材料に対してぬれ性の高い材料を用いることが好ましい。例えば、オーバーコートとして、ITO膜などの酸化物導電膜や、透光性を有する程度に薄いAg膜等の金属膜を用いることが好ましい。
接続体としては、熱硬化性の樹脂に金属粒子を混ぜ合わせたペースト状又はシート状の、熱圧着によって異方性の導電性を示す材料を用いることができる。金属粒子としては、例えばニッケル粒子を金で被覆したものなど、2種類以上の金属が層状となった粒子を用いることが好ましい。
なお、本実施の形態では、発光素子を用いた発光装置を例に説明したが、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置等の各種装置に適用することができる。また、本発明の一態様は、タッチパネルを有する装置であってもよい。
本明細書等において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を有することができる。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、EL素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、干渉変調(IMOD)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、電気的又は磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部又は全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部又は全部が、アルミニウム、銀などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
例えば、本明細書等において、画素に能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を有するアクティブマトリクス方式、又は画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子を用いることができる。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はTFD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化を図ることができる。
パッシブマトリクス方式では、能動素子を用いないため、製造工程が少なく、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることができる。
なお、ここでは、表示装置を用いて、様々な表示を行う場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、情報を表示しないようにしてもよい。一例としては、表示装置のかわりに、照明装置として用いてもよい。照明装置に適用することにより、デザイン性に優れたインテリアとして、活用することができる。または、様々な方向を照らすことができる照明として活用することができる。または、表示装置のかわりに、バックライトやフロントライトなどの光源として用いてもよい。つまり、表示パネルのための照明装置として活用してもよい。
以上、本実施の形態で示したように、本発明の一態様では、装置を構成する接着層の硬度を高くする(具体的には、ショアD70より高くする)。また、本発明の一態様では、それに加えて、装置を構成する可撓性基板の膨張係数を小さくする(具体的には、58ppm/℃未満とする)これにより、装置の作製工程における無機絶縁膜や素子へのクラックの発生を抑制できる。また、無機絶縁膜や素子にクラックが発生しても、そのクラックの進行を抑制できる。そして、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い装置を実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法、及び本発明の一態様の装置の作製方法について図5〜図17、図37を用いて説明する。
具体的には、本発明の一態様は、第1の基板上に剥離層を形成する、第1の工程と、剥離層上に、剥離層と接する第1の層を含む被剥離層を形成する、第2の工程と、剥離層及び被剥離層と重ねて接着層を硬化する、第3の工程と、剥離層及び接着層と重なる第1の層の一部を除去し、剥離の起点を形成する、第4の工程と、剥離層と被剥離層とを分離する、第5の工程と、を有し、接着層に、シート状の接着剤を用いる、剥離方法である。
本発明の一態様では、剥離層、被剥離層、及び硬化状態の接着層が重なる領域において、第1の層(被剥離層に含まれる、剥離層と接する層)の一部を除去し、剥離の起点を形成する。上記領域に剥離の起点を形成することで、剥離の歩留まりを向上させることができる。
ここで、図6(A)の断面図に示す点線で囲った領域のように、剥離層103と重ならずに、作製基板101及び基板109が接着層111によって貼り合わされてしまうと、作製基板101と基板109の密着性(又は、接着層111と接する、作製基板101上の層及び基板109上の層の密着性)の程度により、後の剥離工程の歩留まりが低下する場合がある。なお、図6(A)には、基板109側から見た平面図と、該平面図における一点鎖線A1−A2間の断面図を示す(平面図にて基板109は図示しない)。
そのため、本発明の一態様では、接着層111にシート状の接着剤を用いることが好ましい。シート状の接着剤は流動性が低いため、所望の領域にのみ配置することができる。したがって、剥離層の外側に接着層が広がり、剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。
また、接着層に流動性の高い材料を用いると、所望の領域からはみ出した材料の無駄や、ふき取りの手間などが発生する。シート状の接着剤を用いることで、材料のコストや装置の作製に要する時間を低減でき、好ましい。
本発明の一態様の装置が接着層を複数有する場合、少なくとも一つの接着層にシート状の接着剤を用いればよい。特にすべての接着層にシート状の接着剤を用いることが好ましい。
また、剥離層103が設けられていない側の基板109が刃物等で切断できる場合、基板109、接着層111、及び被剥離層105に切り込みを入れることができる(図6(B)の矢印P2参照)。例えば、カッターなどの鋭利な刃物で切り込みを入れることができる。ここでは、接着層111と剥離層103とが重なる領域に枠状に切り込みを入れることで、実線状に剥離の起点を形成する例を示す。この方法によれば、作製基板101と基板109の密着性が高くても、剥離層103と被剥離層105とを剥離しやすい状態にして剥離を行うことができる(図6(C))ため、剥離工程の歩留まりの低下を抑制できる。
しかし、基板109や接着層111を切り取る方法は、時間を要する、ゴミが発生する、ゴミ(基板109や接着層111の残部)が表面に残った作製基板101の再利用が困難である、カッター等の鋭利な刃物が摩耗する、等の問題があり、量産化に適していない場合がある。また、剥離の起点をより明瞭にするために鋭利な刃物などを剥離の界面に滑り込ませるなど、剥離の歩留まりを向上させる仕組みが量産化に応用しにくい場合がある。
そのため、本発明の一態様では、接着層にシート状の接着剤を用い、剥離の起点を、レーザ光を照射することにより形成することが好ましい。レーザ光を用いることで、剥離の起点を形成するために基板の切断等をする必要がなく、ゴミ等の発生を抑制でき、好ましい。また、剥離の起点の形成にかかる時間を短縮することができる。また、作製基板101の表面に残るゴミを低減できるため、作製基板101の再利用が容易となる。また、接着層にシート状の接着剤を用いる方法は、カッター等の鋭利な刃物の摩耗がないため、コストが抑制できる、量産に適用しやすい、といった利点がある。また、いずれかの基板の端部を引っ張ることで剥離を開始できるため、量産化に応用しやすい剥離方法である。
また、本発明の一態様では、硬化状態の接着層の端部近傍であり、かつ、剥離層及び被剥離層が重なる領域において、第1の層の一部を除去し、剥離の起点を形成してもよい。接着層と重ならない位置に剥離の起点を形成する場合、剥離層と被剥離層とを確実に分離できるため、剥離の起点の形成位置は、接着層からの距離が近いほど好ましく、具体的には、接着層の端部からの距離が1mm以内に剥離の起点を形成することが好ましい。
上記剥離方法において、剥離層の端部よりも内側に接着層の端部が位置するように、剥離層と接着層とを重ねることが好ましい。接着層が剥離層と重ならない領域を有すると、その領域の広さや、接着層と接する層との密着性によって、剥離不良が生じやすくなる場合がある。したがって、接着層は剥離層の外側に位置しないように形成することが好ましい。なお、接着層の端部と剥離層の端部が重なっていてもよい。
上記剥離方法において、硬化状態の接着層の硬度はショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましい。これにより、剥離工程における無機絶縁膜や素子へのクラックの発生を抑制できる。また、無機絶縁膜や素子にクラックが発生しても、そのクラックの進行を抑制できる。そして、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い装置を実現できる。
以下では、本発明の一態様の剥離方法を2つ例示する。
<剥離方法1>
はじめに、作製基板101上に剥離層103を形成し、剥離層103上に被剥離層105を形成する(図5(A))。ここでは、島状の剥離層を形成する例を示したがこれに限られない。また、被剥離層105を島状に形成してもよい。この工程では、作製基板101から被剥離層105を剥離する際に、作製基板101と剥離層103の界面、剥離層103と被剥離層105の界面、又は剥離層103中で剥離が生じるような材料を選択する。本実施の形態では、被剥離層105と剥離層103の界面で剥離が生じる場合を例示するが、剥離層103や被剥離層105に用いる材料の組み合わせによってはこれに限られない。なお、被剥離層105が積層構造である場合、剥離層103と接する層を特に第1の層と記す。
例えば、剥離層103がタングステン膜と酸化タングステン膜との積層構造である場合、タングステン膜と酸化タングステン膜との界面(又は界面近傍)で剥離が生じることで、被剥離層105側に剥離層103の一部(ここでは酸化タングステン膜)が残ってもよい。また被剥離層105側に残った剥離層103は、その後除去してもよい。例えば、酸化タングステン膜の除去には、水やアルカリ水溶液を用いることができる。また、例えば、アンモニア水と過酸化水素水の混合溶液、過酸化水素水、エタノール水溶液等を用いることができる。水や溶液は温度によって酸化タングステン膜を除去できる速度が変わるため、適宜選択すればよい。例えば、常温の水に比べて60℃程度の水は酸化タングステン膜をより除去しやすい。
作製基板101には、少なくとも作製工程中の処理温度に耐えうる耐熱性を有する基板を用いる。作製基板101としては、例えばガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、樹脂基板、プラスチック基板などを用いることができる。
なお、量産性を向上させるため、作製基板101として大型のガラス基板を用いることが好ましい。例えば、第3世代(550mm×650mm)、第3.5世代(600mm×720mm、又は620mm×750mm)、第4世代(680mm×880mm、又は730mm×920mm)、第5世代(1100mm×1300mm)、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm、2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等のガラス基板、又はこれよりも大型のガラス基板を用いることができる。
作製基板101にガラス基板を用いる場合、作製基板101と剥離層103との間に、下地膜として、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等の絶縁膜を形成すると、ガラス基板からの汚染を防止でき、好ましい。
剥離層103は、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、シリコンから選択された元素、該元素を含む合金材料、又は該元素を含む化合物材料等を用いて形成できる。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれでもよい。また、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、In−Ga−Zn酸化物等の金属酸化物を用いてもよい。剥離層103に、タングステン、チタン、モリブデンなどの高融点金属材料を用いると、被剥離層105の形成工程の自由度が高まるため好ましい。
剥離層103は、例えばスパッタリング法、プラズマCVD法、塗布法(スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法等を含む)、印刷法等により形成できる。剥離層103の厚さは例えば10nm以上200nm以下、好ましくは20nm以上100nm以下とする。
剥離層103が単層構造の場合、タングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成することが好ましい。また、タングステンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物もしくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物もしくは酸化窒化物を含む層を形成してもよい。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
また、剥離層103として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁膜を形成することで、タングステン層と絶縁膜との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。また、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、亜酸化窒素(NO)プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。またプラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、亜酸化窒素単独、あるいは該ガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。上記プラズマ処理や加熱処理により、剥離層103の表面状態を変えることにより、剥離層103と後に形成される絶縁層との密着性を制御することが可能である。
なお、作製基板と被剥離層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。例えば、作製基板としてガラスを用い、ガラスに接してポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリル等の有機樹脂を形成する。次に、レーザ照射や加熱処理を行うことで、作製基板と有機樹脂の密着性を向上させる。そして、有機樹脂上に絶縁膜やトランジスタ等を形成する。その後、先のレーザ照射よりも高いエネルギー密度でレーザ照射を行う、又は、先の加熱処理よりも高い温度で加熱処理を行うことで、作製基板と有機樹脂の界面で剥離することができる。また、剥離の際には、作製基板と有機樹脂の界面に液体を浸透させて分離してもよい。
当該方法では、耐熱性の低い有機樹脂上に絶縁膜やトランジスタ等を形成するため、作製工程で基板に高温をかけることができない。ここで、酸化物半導体を用いたトランジスタは、高温の作製工程が必須でないため、有機樹脂上に好適に形成することができる。
なお、該有機樹脂を、装置を構成する基板として用いてもよいし、該有機樹脂を除去し、被剥離層の露出した面に接着剤を用いて別の基板を貼り合わせてもよい。
または、作製基板と有機樹脂の間に金属層を設け、該金属層に電流を流すことで該金属層を加熱し、金属層と有機樹脂の界面で剥離を行ってもよい。
被剥離層105として形成する層に特に限定は無い。本実施の形態では、被剥離層105として、剥離層103上に接する絶縁層を作製する。さらに、絶縁層上に機能素子を作製してもよい。
剥離層103上の絶縁層は、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜等を用いて、単層又は多層で形成することが好ましい。
該絶縁層は、スパッタリング法、プラズマCVD法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能であり、例えば、プラズマCVD法によって成膜温度を250℃以上400℃以下として形成することで、緻密で非常に防湿性の高い膜とすることができる。なお、絶縁層の厚さは10nm以上3000nm以下、さらには200nm以上1500nm以下が好ましい。
次に、被剥離層105と基板109とを、接着層107を用いて貼り合わせ、接着層107を硬化させる(図5(B))。本実施の形態では、接着層107にシート状の接着剤を用いる。
ここで、図5(B)は図7(A)における一点鎖線C1−C2間の断面図に相当する。なお、図7(A)は、基板109(図示しない)側から見た平面図である。
接着層107は、剥離層103及び被剥離層105と重なるように配置する。そして、図7(A)に示すように、接着層107の端部は、剥離層103の端部よりも外側に位置しないことが好ましい。接着層107が剥離層103と重ならない領域を有すると、その領域の広さや、接着層107と接する層との密着性によって、剥離不良が生じやすくなる場合がある。したがって、接着層107は剥離層103の内側に位置する、もしくは、接着層107の端部と剥離層103の端部とが重なることが好ましい。
本発明の一態様では、接着層107にシート状の接着剤を用いる。シート状の接着剤は流動性が低いため、所望の領域にのみ配置することができ、剥離層103の外側に接着層107が広がること、さらには、剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。そして、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
また、図6(D)に示すように、接着層107の外側に、樹脂層113を設けてもよい。図6(D)には、基板109側から見た平面図と、該平面図における一点鎖線B1−B2間の断面図を示す(平面図にて基板109は図示しない)。樹脂層113を設けることで、作製工程中の発光装置を大気雰囲気に露出しても、被剥離層105に水分等の不純物が混入することを抑制できる。
なお、被剥離層105と基板109の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。
シート状の接着剤としては、所望の領域にのみ配置できる程度に流動性の低い材料を用いればよい。例えば、OCA(optical clear adhesive)フィルムを好適に用いることができる。また、例えば、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型の接着シート、粘着シート、シート状もしくはフィルム状の接着剤等を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、熱硬化型接着剤を用いると、基板109の透光性によらず硬化が可能であるため、光硬化型接着剤を用いる場合に比べて、基板109の材料の選択の幅が広がり好ましい。
シート状の接着剤は、貼り合わせ前から粘着性を有していてもよく、貼り合わせ後に加熱や光照射によって粘着性を発現してもよい。
また、シート状の接着剤として、水や溶媒に可溶なものや、紫外線などの照射により可塑化させることが可能であるもののように、必要時に基板109と被剥離層105とを化学的もしくは物理的に分離することが可能な接着剤を用いてもよい。例えば、水溶性樹脂を用いたシート状の接着剤を適用してもよい。
また、本発明の一態様では、シート状の接着剤と基板が積層された粘着フィルム、接着フィルム等を用いてもよい。
基板109としては、作製基板101に用いることができる各種基板を適用できる。また、フィルム等のような可撓性基板を用いてもよい。
樹脂層113には、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。
また、上記樹脂に乾燥剤を含んでいてもよい。例えば、アルカリ土類金属の酸化物(酸化カルシウムや酸化バリウム等)のように、化学吸着によって水分を吸着する物質を用いることができる。または、ゼオライトやシリカゲル等のように、物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。乾燥剤が含まれていると、大気中の水分の侵入による機能素子の劣化を抑制でき、装置の信頼性が向上するため好ましい。
また、樹脂層113として、水や溶媒に可溶なものや、紫外線などの照射により可塑化させることが可能であるもののように、必要時に基板109と被剥離層105とを化学的もしくは物理的に分離することが可能な接着剤を用いてもよい。例えば、水溶性樹脂を用いてもよい。
樹脂層113は、硬化状態であると、作製基板101と基板109の密着性の高さにより、後の剥離工程の歩留まりが低下する場合がある。したがって、樹脂層113の少なくとも一部を、半硬化状態又は未硬化状態とすることが好ましい。樹脂層113に粘度の高い材料を用いることで、半硬化状態又は未硬化状態であっても、大気中の水分等の不純物が被剥離層105に混入することを抑制する効果を高めることができる。
また、例えば、樹脂層113として、光硬化樹脂を用い、一部に光を照射することで、樹脂層113の一部を硬化状態としてもよい。一部を硬化状態とすることで、工程中に、減圧雰囲気から大気圧雰囲気に移動した場合でも、作製基板101及び基板109の間隔及び位置を一定に保つことができ、好ましい。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図5(B)、(C))。
レーザ光は、硬化状態の接着層107と、被剥離層105と、剥離層103とが重なる領域に対して照射する(図5(B)の矢印P1参照)。レーザ光は、どちらの基板側から照射してもよいが、散乱した光が機能素子等に照射されることを抑制するため、剥離層103が設けられた作製基板101側から照射することが好ましい。なお、レーザ光を照射する側の基板は、該レーザ光を透過する材料を用いる。
少なくとも第1の層(被剥離層105に含まれる、剥離層103と接する層)にクラックを入れる(膜割れやひびを生じさせる)ことで、第1の層の一部を除去し、剥離の起点を形成できる(図5(C)の点線で囲った領域参照。ここでは被剥離層105を構成する各層の一部を除去する例を示す。)。このとき、第1の層だけでなく、被剥離層105の他の層や、剥離層103、接着層107の一部を除去してもよい。レーザ光の照射によって、被剥離層105、剥離層103、又は接着層107に含まれる膜の一部を溶解、蒸発、又は熱的に破壊することができる。
図7(A)の一点鎖線で囲んだ領域Eの拡大図を図7(B−1)〜(B−5)に示す。各拡大図では、レーザ光の照射領域115を例示している。図7(B−1)〜(B−5)はすべて、硬化状態の接着層107と剥離層103とが重なる領域に対してレーザ光を照射する例である。
剥離工程時、剥離の起点に、被剥離層105と剥離層103を引き離す力が集中することが好ましいため、硬化状態の接着層107の中央部よりも端部近傍に剥離の起点を形成することが好ましい。特に、端部近傍の中でも、辺部近傍に比べて、角部近傍に剥離の起点を形成することが好ましい。例えば、図7(B−1)、(B−3)に示すように、レーザ光の照射領域115が硬化状態の接着層107と剥離層103とが重なる領域のみに位置してもよい。または、図7(B−2)、(B−4)、(B−5)に示すように、レーザ光の照射領域115が、硬化状態の接着層107と剥離層103とが重なる領域だけでなく、その外側の領域にまで位置してもよい。なお、図7(B−5)に示すように、レーザ光を接着層107の辺に接して照射することも、硬化状態の接着層107と剥離層103とが重なる領域にレーザ光を照射する態様の一つである。
また、図7(B−3)〜(B−5)に示すように、接着層107の端部近傍に断続的にレーザ光を照射することで、破線状に剥離の起点を形成すると、剥離が容易となるため好ましい。
また、図7(C)に示すように、硬化状態の接着層107と剥離層103とが重なる領域に連続的もしくは断続的にレーザ光を照射することで、実線状もしくは破線状の剥離の起点を枠状に形成してもよい。
剥離の起点を形成するために用いるレーザには特に限定はない。例えば、連続発振型のレーザやパルス発振型のレーザを用いることができる。レーザ光の照射条件(周波数、パワー密度、エネルギー密度、ビームプロファイル等)は、作製基板101や剥離層103の厚さ、材料等を考慮して適宜制御する。
そして、形成した剥離の起点から、被剥離層105と作製基板101とを分離する(図5(D)、(E))。これにより、被剥離層105を作製基板101から基板109に転置することができる。このとき、一方の基板を吸着ステージ等に固定することが好ましい。例えば、作製基板101を吸着ステージに固定し、作製基板101から被剥離層105を剥離してもよい。また、基板109を吸着ステージに固定し、基板109から作製基板101を剥離してもよい。
例えば、剥離の起点から、物理的な力(人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理等)によって被剥離層105と作製基板101とを分離すればよい。
また、剥離層103と被剥離層105との界面に水などの液体を浸透させて作製基板101と被剥離層105とを分離してもよい。毛細管現象により液体が剥離層103と被剥離層105の間にしみこむことで、容易に分離することができる。また、剥離時に生じる静電気が、被剥離層105に含まれる機能素子に悪影響を及ぼすこと(半導体素子が静電気により破壊されるなど)を抑制できる。なお、液体を霧状又は蒸気にして吹き付けてもよい。液体としては、純水が好ましく、有機溶剤なども用いることができる。例えば、中性、アルカリ性、もしくは酸性の水溶液や、塩が溶けている水溶液などを用いてもよい。また、過酸化水素水や、アンモニア水と過酸化水素水の混合溶液等を用いてもよい。
なお、剥離後に、基板109上に残った、被剥離層105と基板109との接着に寄与していない接着層107、又は樹脂層113等を除去してもよい。除去することで、後の工程で機能素子に悪影響を及ぼすこと(不純物の混入など)を抑制でき好ましい。例えば、ふき取り、洗浄等によって、不要な樹脂を除去することができる。
以上に示した本発明の一態様の剥離方法では、レーザ光の照射により剥離の起点を形成し、剥離層103と被剥離層105とを剥離しやすい状態にしてから、剥離を行う。これにより、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
<剥離方法2>
まず、作製基板201上に剥離層203を形成し、剥離層203上に被剥離層205を形成する(図8(A))。また、作製基板221上に剥離層223を形成し、剥離層223上に被剥離層225を形成する(図8(B))。
次に、作製基板201と作製基板221とを、それぞれの被剥離層が形成された面が対向するように、接着層207を用いて貼り合わせ、接着層207を硬化させる(図8(C))。本実施の形態では、接着層207にシート状の接着剤を用いる。
なお、作製基板201と作製基板221の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。
なお、図8(C)では、剥離層203との剥離層223の大きさが異なる場合を示したが、図8(D)に示すように、同じ大きさの剥離層を用いてもよい。
接着層207は剥離層203、被剥離層205、被剥離層225、及び剥離層223と重なるように配置する。そして、接着層207の端部は、剥離層203又は剥離層223の少なくとも一方(先に剥離したい方)の端部よりも内側に位置することが好ましい。これにより、作製基板201と作製基板221が強く密着することを抑制でき、後の剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。本発明の一態様で用いるシート状の接着剤は流動性が低いため、所望の領域にのみ配置することができ、好適である。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図9(A)、(B))。
作製基板201及び作製基板221はどちらから剥離してもよい。剥離層の大きさが異なる場合、大きい剥離層を形成した基板から剥離してもよいし、小さい剥離層を形成した基板から剥離してもよい。一方の基板上にのみ半導体素子、発光素子、表示素子等の素子を作製した場合、素子を形成した側の基板から剥離してもよいし、他方の基板から剥離してもよい。ここでは、作製基板201を先に剥離する例を示す。
レーザ光は、硬化状態の接着層207と、被剥離層205と、剥離層203とが重なる領域に対して照射する(図9(A)の矢印P3参照)。
第1の層の一部を除去することで、剥離の起点を形成できる(図9(B)の点線で囲った領域参照)。このとき、第1の層だけでなく、被剥離層205の他の層や、剥離層203、接着層207の一部を除去してもよい。
レーザ光は、剥離したい剥離層が設けられた基板側から照射することが好ましい。剥離層203と剥離層223が重なる領域にレーザ光の照射をする場合は、被剥離層205及び被剥離層225のうち被剥離層205のみにクラックを入れることで、選択的に作製基板201及び剥離層203を剥離することができる(図9(B)の点線で囲った領域参照)。ここでは被剥離層205を構成する各層の一部を除去する例を示す。
剥離層203と剥離層223が重なる領域にレーザ光を照射する場合、剥離層203側の被剥離層205と剥離層223側の被剥離層225の両方に剥離の起点を形成してしまうと、一方の作製基板を選択的に剥離することが難しくなる恐れがある。したがって、一方の被剥離層のみにクラックを入れられるよう、レーザ光の照射条件が制限される場合がある。
このとき、接着層207の端部は、剥離層203又は剥離層223の一方の端部よりも内側に位置し、他方の端部より外側に位置することが好ましい。例えば、図11(A)では、接着層207が剥離層203の端部よりも内側に位置し、剥離層223の端部より外側に位置する。図11(A)に示した構成であると、レーザ光を、剥離層203と重なり、かつ剥離層223と重ならない領域に照射することで、剥離層203と剥離層223の両方に剥離の起点が形成されることを防止できる(図11(B)、(C))。したがって、レーザ光の照射条件の制限が少なくなり好ましい。このときレーザ光は、どちらの基板側から照射してもよいが、散乱した光が機能素子等に照射されることを抑制するため、剥離層203が設けられた作製基板201側から照射することが好ましい。
そして、形成した剥離の起点から、被剥離層205と作製基板201とを分離する(図9(C)、(D))。これにより、被剥離層205を作製基板201から作製基板221に転置することができる。
次に、露出した被剥離層205と基板231とを、接着層233を用いて貼り合わせ、接着層233を硬化させる(図10(A))。本実施の形態では、接着層233にシート状の接着剤を用いる。
なお、被剥離層205と基板231の貼り合わせは減圧雰囲気下で行うことが好ましい。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図10(B)、(C))。
レーザ光は、硬化状態の接着層233と、被剥離層225と、剥離層223とが重なる領域に対して照射する(図10(B)の矢印P4参照)。第1の層の一部を除去することで、剥離の起点を形成できる(図10(C)の点線で囲った領域参照。ここでは被剥離層225を構成する各層の一部を除去する例を示す。)。このとき、第1の層だけでなく、被剥離層225の他の層や、剥離層223、接着層233の一部を除去してもよい。
レーザ光は、剥離層223が設けられた作製基板221側から照射することが好ましい。
そして、形成した剥離の起点から、被剥離層225と作製基板221とを分離する(図10(D))。これにより、被剥離層205及び被剥離層225を基板231に転置することができる。
なお、上記では、接着層207及び接着層233の双方にシート状の接着剤を用いる例を示したが、本発明の一態様はこれに限られず、例えば、一方にのみシート状の接着剤を用いてもよい。
また、図10(A)〜(D)では、接着層233の端部が接着層207の端部よりも外側に位置する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。例えば、図37(A)〜(D)に示すように、接着層233の端部が接着層207の端部よりも内側に位置していてもよい。
以上に示した本発明の一態様の剥離方法では、それぞれ剥離層及び被剥離層が設けられた一対の作製基板を貼り合わせた後、レーザ光の照射により剥離の起点を形成し、それぞれの剥離層と被剥離層とを剥離しやすい状態にしてから、剥離を行う。これにより、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。
また、それぞれ被剥離層が形成された一対の作製基板をあらかじめ貼り合わせた後に、剥離をし、作製したい装置を構成する基板を貼り合わせることができる。したがって、被剥離層の貼り合わせの際に、可撓性が低い作製基板どうしを貼り合わせることができ、可撓性基板どうしを貼り合わせた際よりも貼り合わせの位置合わせ精度を向上させることができる。
<剥離層の平面形状>
本発明の一態様で用いる剥離層の平面形状は特に限定されない。剥離層の平面形状の例を図12(A)〜(F)に示す。図12(A)〜(F)では、それぞれ剥離開始領域の一例を示している。剥離工程時、剥離の起点に、被剥離層と剥離層を引き離す力が集中することが好ましいため、剥離層の中央部や辺部に比べて、角部近傍に剥離の起点を形成することが好ましい。なお、図12(A)〜(F)に示す剥離開始領域117以外から剥離を開始してもよい。
図12(A)に示すように、作製基板101の角部から剥離を始めたい場合は、剥離層103の角部が作製基板101の角部に位置するような平面形状とすればよい。図12(B)、(D)〜(F)に示すように、作製基板101の辺部から剥離を始めたい場合は、剥離層103の角部が作製基板101の辺部に位置するような平面形状とすればよい。図12(C)に示すように、剥離層103の角部は、丸い角を有していてもよい。
図12(G)に示すように、剥離したい被剥離層105の端部は、剥離層103の端部よりも内側に位置するよう形成することが好ましい。これにより、剥離工程の歩留まりを高くすることができる。また、剥離したい被剥離層105が複数ある場合、図12(H)に示すように、被剥離層105ごとに剥離層103を設けてもよいし、図12(I)に示すように、1つの剥離層103上に複数の被剥離層105を設けてもよい。
<装置の作製方法1>
本発明の一態様の剥離方法を用いて、各種装置を作製することができる。以下では、本発明の一態様の剥離方法を用いて、発光素子を有する発光装置を作製する例を示す。本発明の一態様を適用して作製できる装置はこれに限られず、例えば、実施の形態1に例示した他の機能素子を用いた装置を作製することができる。
まずは、上記剥離方法1を用いた発光装置の作製方法を示す。既に用いた符号と同様の符号で説明する構成について、適用できる材料などは前述を参照できる。
なお、被剥離層の構成を変えることで、実施の形態1に示した具体例3〜5の発光装置を同様の方法により作製できる。
まず、図13(A)に示すように、作製基板101上に剥離層103、絶縁層813、トランジスタ、絶縁層815、導電層857、絶縁層817を順に形成する。次に、トランジスタのソース電極又はドレイン電極と電気的に接続する下部電極831を形成する。そして、下部電極831の端部を覆う絶縁層821と、絶縁層821上のスペーサ827を形成する。ここで、絶縁層813からスペーサ827までが被剥離層に相当する。
また、図13(B)に示すように、仮支持基板である基板109上に剥離用接着剤である接着層107と、を形成する。このとき、剥離用接着剤には、基板109と被剥離層とを化学的もしくは物理的に分離することが可能な接着剤を用いる。本実施の形態ではシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
次に、基板109と作製基板101とを接着層107により貼り合わせ、接着層107を硬化させる。そして、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図13(C))。少なくとも絶縁層813の一部を除去することで剥離の起点を形成できる。ここでは、絶縁層813及び剥離層103の一部を除去する例を示す。なお、剥離の起点を形成する工程を示す各図において、剥離の起点が形成される領域は点線で囲って示す。
形成した剥離の起点から、被剥離層と作製基板101とを分離する。これにより、被剥離層が作製基板101から基板109に転置される(図14(A))。
次に、作製基板101から剥離され、露出した絶縁層813と、基板801とを接着層811により貼り合わせる(図14(B))。本実施の形態では、接着層811に、シート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
その後、接着層107を溶解又は可塑化させて、基板109を取り除く。そして、被剥離層(ここではスペーサ827など)が露出するように接着層107を水や溶媒などで除去する(図14(C))。
以上により、被剥離層を作製基板101から基板801上に転置することができる。
その後、露出した下部電極831及びスペーサ827上にEL層及び上部電極を形成し、発光素子と基板とを接着層(例えばシート状の接着剤を用いることができる。)により接着する。最後に、異方性導電材で入出力端子部の各電極にFPCを貼り付ける。必要があればICチップなどを実装させてもよい。なお、可撓性基板がたわみやすいと、FPCやTCPを取り付ける際に、貼り合わせの精度が低下する場合がある。したがって、FPCやTCPを取り付ける際に、作製した装置をガラスやシリコーンゴム等で支持してもよい。これによりFPC又はTCPと、機能素子との電気的な接続を確実にすることができる。
<装置の作製方法2>
次に、本発明の一態様の剥離方法を用いて、図3(A)、図3(C)に示すカラーフィルタ方式を用いたトップエミッション構造の発光装置(上記具体例1)を作製する例を示す。
なお、被剥離層の構成を変えることで、実施の形態1に示した具体例2の発光装置を同様の方法により作製できる。
まず、図15(A)に示すように、作製基板201上に剥離層203を形成し、剥離層203上に絶縁層813を形成する。次に、絶縁層813上に複数のトランジスタ(トランジスタ820等)、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、複数の発光素子(発光素子830等)、及び絶縁層821を形成する。なお、導電層857が露出するように、絶縁層821、絶縁層817、及び絶縁層815は開口する。ここでは、露出した導電層857上に、発光素子のEL層と同一材料、同一工程でEL層862を形成し、EL層862上に、発光素子の上部電極と同一材料、同一工程で導電層864を形成する。なお、EL層862及び導電層864は設けなくてもよい。ここで、絶縁層813から発光素子までを被剥離層とする。
また、図15(B)に示すように、作製基板221上に剥離層223を形成し、剥離層223上に絶縁層843を形成する。次に、絶縁層843上に遮光層847及び着色層845を形成する(図11(B))。なお、ここでは図示しないが、図3(D)に示すように、遮光層847及び着色層845を覆うオーバーコートを設けてもよい。ここで、絶縁層843、遮光層847、及び着色層845を被剥離層とする。
次に、作製基板201と作製基板221とを接着層823により貼り合わせ、接着層823を硬化させる。本実施の形態では、接着層823にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。そして、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成する(図15(C))。ここでは、絶縁層813及び剥離層203の一部を除去する例を示す。
本作製方法では、それぞれ被剥離層が形成された一対の作製基板をあらかじめ貼り合わせた後に、剥離をし、可撓性基板を貼り合わせることができる。したがって、被剥離層の貼り合わせの際に、可撓性が低い作製基板どうしを貼り合わせることができ、可撓性基板どうしを貼り合わせた際よりも貼り合わせの位置合わせ精度を向上させることができる。したがって、発光素子とカラーフィルタの貼り合わせの位置合わせ精度が高い作製方法であるといえる。
次に、形成した剥離の起点から、被剥離層と作製基板201とを剥離する。これにより、被剥離層が作製基板201から作製基板221に転置される(図16(A))。
次に、作製基板201から剥離され、露出した絶縁層813と、基板801とを接着層811により接着する。本実施の形態では、接着層811にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
次に、レーザ光の照射により剥離の起点を形成する(図16(B))。そして、形成した剥離の起点から、絶縁層843と作製基板221とを分離する(図16(C))。
以上により、被剥離層を作製基板201及び作製基板221から基板801上に転置することができる。
その後、導電層857を露出する工程と、絶縁層843及び基板803を、接着層841を用いて貼り合わせる工程と、を行う。どちらの工程を先に行ってもよい。本実施の形態では、接着層841にシート状の接着剤を用いるが、これに限られない。
例えば、絶縁層843、接着層823を開口することで、導電層857を露出させる。なお、基板803が導電層857と重なる構成の場合は、導電層857を露出させるために、基板803及び接着層841も開口する。
開口の手段は特に限定されず、例えばレーザアブレーション法、エッチング法、イオンビームスパッタリング法などを用いればよい。また、導電層857上の膜に針やカッターなどの鋭利な刃物等を用いて切り込みを入れ、物理的な力で膜の一部を引き剥がしてもよい。
例えば、膜の一部を除去した領域をきっかけに、導電層857と重なる基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、EL層862、及び導電層864を除去する(図17(B))。例えば、粘着性のローラーを基板803に押し付け、ローラーを回転させながら相対的に移動させる。または、粘着性のテープを基板803に貼り付け、剥してもよい。EL層862と導電層864の密着性や、EL層862を構成する層どうしの密着性が低いため、EL層862と導電層864の界面、又はEL層862中で分離が生じる。これにより、基板803、接着層841、絶縁層843、接着層823、EL層862、又は導電層864の導電層857と重なる領域を選択的に除去することができる。なお、導電層857上にEL層862等が残存した場合は、有機溶剤等により除去すればよい。図18に、実際に、導電層857と重なる絶縁層843などを除去した様子を示す。矢印で示すように、部分的に絶縁層843等を剥離できていることがわかる。
なお、導電層857が露出し、後の工程でFPC808と電気的に接続することができれば、導電層857と重なる層を除去する方法は問わない。必要が無ければEL層862や導電層864を導電層857に重ねて形成しなくてもよい。例えば、EL層862中で分離が生じる場合は導電層864を設けなくてもよい。また、用いる材料によっては、EL層862と接着層823が接することで、2層の材料が混合する、層の界面が不明確になる等の不具合が生じる場合がある。このようなときには、発光装置の信頼性の低下を抑制するため、EL層862と接着層823の間に導電層864を設けることが好ましい。
最後に、異方性導電材(接続体825)で入出力端子部の各電極(導電層857)にFPC808を貼り付ける。必要があればICチップなどを実装させてもよい。
以上に示した本発明の一態様の発光装置の作製方法では、剥離の起点を形成し、剥離層と被剥離層とを剥離しやすい状態にしてから、剥離を行う。これにより、剥離工程の歩留まりを向上させることができる。したがって、歩留まりよく発光装置を作製できる。
以上、本実施の形態で示したように、本発明の一態様では、シート状の接着剤を用いて装置の作製を行う。シート状の接着剤は流動性が低いため、所望の領域にのみ配置することができる。したがって、剥離層の外側に接着層が広がり、剥離工程の歩留まりが低下することを抑制できる。また、ゴミが低減できる、工程時間が短縮できる、量産化に好適である、等の利点を有する剥離方法、及び装置の作製方法を提供できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、折り曲げ可能なタッチパネルの構成について、図19〜図22を用いて説明する。なお、各層の材料については実施の形態1を参照することができる。なお、本実施の形態では、発光素子を用いたタッチパネルを例示したが、これに限られない。本発明の一態様では、例えば、実施の形態1に例示した他の素子を用いたタッチパネルを作製することができる。
なお、実施の形態1で詳述した内容と同様に、本実施の形態のタッチパネルには、硬度がショアD70より高い接着層や、膨張係数が58ppm/℃未満の基板を適用することが好ましい。また、実施の形態2で詳述した内容と同様に、本実施の形態のタッチパネルは、シート状の接着剤を用いて作製することが好ましい。
<構成例1>
図19(A)はタッチパネルの上面図である。図19(B)は図19(A)の一点鎖線A−B間及び一点鎖線C−D間の断面図である。図19(C)は図19(A)の一点鎖線E−F間の断面図である。
図19(A)に示すように、タッチパネル390は表示部301を有する。
表示部301は、複数の画素302と複数の撮像画素308を備える。撮像画素308は表示部301に触れる指等を検知することができる。これにより、撮像画素308を用いてタッチセンサを構成することができる。
画素302は、複数の副画素(例えば副画素302R)を備え、副画素は発光素子及び発光素子を駆動する電力を供給することができる画素回路を備える。
画素回路は、選択信号を供給することができる配線及び画像信号を供給することができる配線と電気的に接続される。
また、タッチパネル390は選択信号を画素302に供給することができる走査線駆動回路303g(1)と、画像信号を画素302に供給することができる画像信号線駆動回路303s(1)を備える。
撮像画素308は、光電変換素子及び光電変換素子を駆動する撮像画素回路を備える。
撮像画素回路は、制御信号を供給することができる配線及び電源電位を供給することができる配線と電気的に接続される。
制御信号としては、例えば記録された撮像信号を読み出す撮像画素回路を選択することができる信号、撮像画素回路を初期化することができる信号、及び撮像画素回路が光を検知する時間を決定することができる信号などを挙げることができる。
タッチパネル390は制御信号を撮像画素308に供給することができる撮像画素駆動回路303g(2)と、撮像信号を読み出す撮像信号線駆動回路303s(2)を備える。
図19(B)に示すように、タッチパネル390は、基板510及び基板510に対向する基板570を有する。
可撓性を有する材料を基板510及び基板570に好適に用いることができる。
不純物の透過が抑制された材料を基板510及び基板570に好適に用いることができる。例えば、水蒸気の透過率が10−5g/m・day以下、好ましくは10−6g/m・day以下である材料を好適に用いることができる。
線膨張率がおよそ等しい材料を基板510及び基板570に好適に用いることができる。例えば、線膨張率が1×10−3/K以下、好ましくは5×10−5/K以下、より好ましくは1×10−5/K以下である材料を好適に用いることができる。
基板510は、可撓性基板510b、不純物の発光素子への拡散を防ぐ絶縁層510a、及び可撓性基板510bと絶縁層510aを貼り合わせる接着層510cが積層された積層体である。
基板570は、可撓性基板570b、不純物の発光素子への拡散を防ぐ絶縁層570a、及び可撓性基板570bと絶縁層570aを貼り合わせる接着層570cの積層体である。
例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート又はアクリル、ウレタン、エポキシもしくはシロキサン結合を有する樹脂含む材料を接着層に用いることができる。
接着層560は基板570と基板510を貼り合わせている。接着層560は空気より大きい屈折率を備える。画素回路及び発光素子(例えば発光素子350R)は基板510と基板570の間にある。
画素302は、副画素302R、副画素302G及び副画素302Bを有する(図19(C))。また、副画素302Rは発光モジュール380Rを備え、副画素302Gは発光モジュール380Gを備え、副画素302Bは発光モジュール380Bを備える。
例えば副画素302Rは、発光素子350R及び発光素子350Rに電力を供給することができるトランジスタ302tを含む画素回路を備える(図19(B))。また、発光モジュール380Rは発光素子350R及び光学素子(例えば着色層367R)を備える。
発光素子350Rは、下部電極351R、上部電極352、下部電極351Rと上部電極352の間のEL層353を有する(図19(C))。
EL層353は、第1のEL層353a、第2のEL層353b、及び第1のEL層353aと第2のEL層353bの間の中間層354を備える。
発光モジュール380Rは、着色層367Rを基板570に有する。着色層は特定の波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色又は青色等を呈する光を選択的に透過するものを用いることができる。または、発光素子の発する光をそのまま透過する領域を設けてもよい。
例えば、発光モジュール380Rは、発光素子350Rと着色層367Rに接する接着層360を有する。
着色層367Rは発光素子350Rと重なる位置にある。これにより、発光素子350Rが発する光の一部は、接着層360及び着色層367Rを透過して、図中の矢印に示すように発光モジュール380Rの外部に射出される。
タッチパネル390は、遮光層367BMを基板570に有する。遮光層367BMは、着色層(例えば着色層367R)を囲むように設けられている。
タッチパネル390は、反射防止層367pを表示部301に重なる位置に備える。反射防止層367pとして、例えば円偏光板を用いることができる。
タッチパネル390は、絶縁層321を備える。絶縁層321はトランジスタ302tを覆っている。なお、絶縁層321は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、不純物のトランジスタ302t等への拡散を抑制することができる層が積層された絶縁層を、絶縁層321に適用することができる。
タッチパネル390は、発光素子(例えば発光素子350R)を絶縁層321上に有する。
タッチパネル390は、下部電極351Rの端部に重なる隔壁328を絶縁層321上に有する。また、基板510と基板570の間隔を制御するスペーサ329を、隔壁328上に有する。
画像信号線駆動回路303s(1)は、トランジスタ303t及び容量303cを含む。なお、駆動回路は画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。図19(B)に示すようにトランジスタ303tは絶縁層321上に第2のゲート304を有していてもよい。第2のゲート304はトランジスタ303tのゲートと電気的に接続されていてもよいし、これらに異なる電位が与えられていてもよい。また、必要であれば、第2のゲート304をトランジスタ308t又はトランジスタ302t等にそれぞれ設けてもよい。
撮像画素308は、光電変換素子308p及び光電変換素子308pに照射された光を検知するための撮像画素回路を備える。また、撮像画素回路は、トランジスタ308tを含む。
例えばpin型のフォトダイオードを光電変換素子308pに用いることができる。
タッチパネル390は、信号を供給することができる配線311を備え、端子319が配線311に設けられている。なお、画像信号及び同期信号等の信号を供給することができるFPC309(1)が端子319に電気的に接続されている。なお、FPC309(1)にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
同一の工程で形成されたトランジスタを、トランジスタ302t、トランジスタ303t、トランジスタ308t等のトランジスタに適用できる。
また、トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、タッチパネルを構成する各種配線及び電極に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステンなどの金属、又はこれを主成分とする合金を単層構造又は積層構造として用いる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、タングステン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、タングステン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫又は酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。また、マンガンを含む銅を用いると、エッチングによる形状の制御性が高まるため好ましい。
<構成例2>
図20(A)、(B)は、タッチパネル505の斜視図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素を示す。図21は、図20(A)に示す一点鎖線X1−X2間の断面図である。
タッチパネル505は、表示部501とタッチセンサ595を備える(図20(B))。また、タッチパネル505は、基板510、基板570及び基板590を有する。なお、基板510、基板570及び基板590はいずれも可撓性を有する。
表示部501は、基板510、基板510上に複数の画素及び当該画素に信号を供給することができる複数の配線511を備える。複数の配線511は、基板510の外周部にまで引き回され、その一部が端子519を構成している。端子519はFPC509(1)と電気的に接続する。
基板590には、タッチセンサ595と、タッチセンサ595と電気的に接続する複数の配線598を備える。複数の配線598は基板590の外周部に引き回され、その一部は端子を構成する。そして、当該端子はFPC509(2)と電気的に接続される。なお、図20(B)では明瞭化のため、基板590の裏面側(基板510と対向する面側)に設けられるタッチセンサ595の電極や配線等を実線で示している。
タッチセンサ595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式などがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
以下では、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について、図20(B)を用いて説明する。
なお、指等の検知対象の近接又は接触を検知することができるさまざまなセンサを適用することができる。
投影型静電容量方式のタッチセンサ595は、第1の電極591と第2の電極592を有する。第1の電極591は複数の配線598のいずれかと電気的に接続し、第2の電極592は複数の配線598の他のいずれかと電気的に接続する。
第2の電極592は、図20(A)、(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の四辺形が角部で接続された形状を有する。
第1の電極591は四辺形であり、第2の電極592が延在する方向と交差する方向に繰り返し配置されている。
配線594は、第2の電極592の1つを挟む2つの第1の電極591を電気的に接続する。このとき、第2の電極592と配線594の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のムラを低減できる。その結果、タッチセンサ595を透過する光の輝度ムラを低減することができる。
なお、第1の電極591、第2の電極592の形状はこれに限られず、様々な形状を取りうる。例えば、帯状の複数の第1の電極をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介して帯状の複数の第2の電極を、第1の電極と交差するよう配置する。このとき隣接する2つの第2の電極は離間して設ける構成としてもよい。このとき、隣接する2つの第2の電極の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい。
タッチセンサ595は、基板590、基板590上に千鳥状に配置された第1の電極591及び第2の電極592、第1の電極591及び第2の電極592を覆う絶縁層593並びに隣り合う第1の電極591を電気的に接続する配線594を備える。
接着層597は、図20(B)、図21(A)に示すように、タッチセンサ595が表示部501に重なるように、基板590を基板570に貼り合わせている。
第1の電極591及び第2の電極592は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。
透光性を有する導電性材料を基板590上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去して、第1の電極591及び第2の電極592を形成することができる。
また、絶縁層593に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また、第1の電極591に達する開口が絶縁層593に設けられ、配線594が隣接する第1の電極591を電気的に接続する。透光性の導電性材料は、タッチパネルの開口率を高まることができるため、配線594に好適に用いることができる。また、第1の電極591及び第2の電極592より導電性の高い材料は、電気抵抗を低減できるため配線594に好適に用いることができる。
第2の電極592のそれぞれは一方向に延在し、複数の第2の電極592がストライプ状に設けられている。
配線594は第2の電極592の1つと交差して設けられている。
一対の第1の電極591が第2の電極592の1つを挟んで設けられ、配線594は一対の第1の電極591を電気的に接続している。
なお、複数の第1の電極591は、第2の電極592の1つと必ずしも直交する方向に配置される必要はない。
配線598は、第1の電極591又は第2の電極592と電気的に接続される。配線598の一部は、端子として機能する。配線598としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。
なお、絶縁層593及び配線594を覆う絶縁層を設けて、タッチセンサ595を保護することができる。
また、接続層599は、配線598とFPC509(2)を電気的に接続する。
接続層599としては、様々な異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
接着層597は、透光性を有する。例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いることができ、具体的には、アクリル、ウレタン、エポキシ、又はシロキサン結合を有する樹脂などの樹脂を用いることができる。
表示部501は、マトリクス状に配置された複数の画素を備える。画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。
本実施の形態では、白色の光を射出する発光素子を表示素子に適用する場合について説明するが、表示素子はこれに限られない。
例えば、副画素毎に射出する光の色が異なるように、発光色が異なる発光素子を副画素毎に適用してもよい。
基板510、基板570、及び接着層560は、構成例1と同様の構成が適用できる。
画素は、副画素502Rを含み、副画素502Rは発光モジュール580Rを備える。
副画素502Rは、発光素子550R及び発光素子550Rに電力を供給することができるトランジスタ502tを含む画素回路を備える。また、発光モジュール580Rは発光素子550R及び光学素子(例えば着色層567R)を備える。
発光素子550Rは、下部電極、上部電極、下部電極と上部電極の間にEL層を有する。
発光モジュール580Rは、光を取り出す方向に着色層567Rを有する。
また、接着層560が光を取り出す側に設けられている場合、接着層560は、発光素子550Rと着色層567Rに接する。
着色層567Rは発光素子550Rと重なる位置にある。これにより、発光素子550Rが発する光の一部は着色層567Rを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール580Rの外部に射出される。
表示部501は、光を射出する方向に遮光層567BMを有する。遮光層567BMは、着色層(例えば着色層567R)を囲むように設けられている。
表示部501は、反射防止層567pを画素に重なる位置に備える。反射防止層567pとして、例えば円偏光板を用いることができる。
表示部501は、絶縁膜521を備える。絶縁膜521はトランジスタ502tを覆っている。なお、絶縁膜521は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、不純物の拡散を抑制できる層を含む積層膜を、絶縁膜521に適用することができる。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ502t等の信頼性の低下を抑制できる。
表示部501は、発光素子(例えば発光素子550R)を絶縁膜521上に有する。
表示部501は、下部電極の端部に重なる隔壁528を絶縁膜521上に有する。また、基板510と基板570の間隔を制御するスペーサを、隔壁528上に有する。
走査線駆動回路503g(1)は、トランジスタ503t及び容量503cを含む。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。
表示部501は、信号を供給することができる配線511を備え、端子519が配線511に設けられている。なお、画像信号及び同期信号等の信号を供給することができるFPC509(1)が端子519に電気的に接続されている。
なお、FPC509(1)にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
表示部501は、走査線、信号線及び電源線等の配線を有する。上述した様々な導電膜を配線に用いることができる。
なお、様々なトランジスタを表示部501に適用できる。ボトムゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図21(A)、(B)に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を、図21(A)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
例えば、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図21(B)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
また、トップゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図21(C)に図示する。
例えば、多結晶シリコン又は単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図21(C)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
<構成例3>
図22は、タッチパネル505Bの断面図である。本実施の形態で説明するタッチパネル505Bは、供給された画像情報をトランジスタが設けられている側に表示する表示部501を備える点及びタッチセンサが表示部の基板510側に設けられている点が、構成例2のタッチパネル505とは異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分は、上記の説明を援用する。
着色層567Rは発光素子550Rと重なる位置にある。また、図22(A)に示す発光素子550Rは、トランジスタ502tが設けられている側に光を射出する。これにより、発光素子550Rが発する光の一部は着色層567Rを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール580Rの外部に射出される。
表示部501は、光を射出する方向に遮光層567BMを有する。遮光層567BMは、着色層(例えば着色層567R)を囲むように設けられている。
タッチセンサ595は、表示部501の基板510側に設けられている(図22(A))。
接着層597は、基板510と基板590の間にあり、表示部501とタッチセンサ595を貼り合わせる。
なお、様々なトランジスタを表示部501に適用できる。ボトムゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図22(A)、(B)に図示する。
例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を、図22(A)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
例えば、多結晶シリコン等を含む半導体層を、図22(B)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
また、トップゲート型のトランジスタを表示部501に適用する場合の構成を、図22(C)に図示する。
例えば、多結晶シリコン又は単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図22(C)に図示するトランジスタ502t及びトランジスタ503tに適用することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様を適用して作製できる電子機器及び照明装置について、図23及び図24を用いて説明する。
電子機器や照明装置に用いることができる発光装置、表示装置、半導体装置等の各種装置は、本発明の一態様を適用して作製することで、歩留まりよく作製できる。また、本発明の一態様を適用することで、生産性高く、フレキシブルな電子機器や照明装置を作製できる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い電子機器や照明装置を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様を適用して作製された装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
図23(A)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402のほか、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、本発明の一態様を適用して作製された表示装置を表示部7402に用いることにより作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機を歩留まりよく提供できる。
図23(A)に示す携帯電話機7400は、指などで表示部7402に触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指などで表示部7402に触れることにより行うことができる。
また、操作ボタン7403の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部7402に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
図23(B)は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末7100は、筐体7101、表示部7102、バンド7103、バックル7104、操作ボタン7105、入出力端子7106などを備える。
携帯情報端末7100は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
表示部7102はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部7102はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部7102に表示されたアイコン7107に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
操作ボタン7105は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末7100に組み込まれたオペレーションシステムにより、操作ボタン7105の機能を自由に設定することもできる。
また、携帯情報端末7100は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末7100は入出力端子7106を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子7106を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子7106を介さずに無線給電により行ってもよい。
携帯情報端末7100の表示部7102には、本発明の一態様を適用して作製された発光装置が組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を歩留まりよく提供できる。
図23(C)〜(E)は、照明装置の一例を示している。照明装置7200、照明装置7210、及び照明装置7220は、それぞれ、操作スイッチ7203を備える台部7201と、台部7201に支持される発光部を有する。
図23(C)に示す照明装置7200は、波状の発光面を有する発光部7202を備える。したがってデザイン性の高い照明装置となっている。
図23(D)に示す照明装置7210の備える発光部7212は、凸状に湾曲した2つの発光部が対称的に配置された構成となっている。したがって照明装置7210を中心に全方位を照らすことができる。
図23(E)に示す照明装置7220は、凹状に湾曲した発光部7222を備える。したがって、発光部7222からの発光を、照明装置7220の前面に集光するため、特定の範囲を明るく照らす場合に適している。
また、照明装置7200、照明装置7210及び照明装置7220の備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。
なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。
ここで、各発光部には、本発明の一態様を適用して作製された発光装置が組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した発光部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を歩留まりよく提供できる。
図23(F)には、携帯型の表示装置の一例を示している。表示装置7300は、筐体7301、表示部7302、操作ボタン7303、引き出し部材7304、制御部7305を備える。
表示装置7300は、筒状の筐体7301内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部7302を備える。
また、表示装置7300は制御部7305によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部7302に表示することができる。また、制御部7305にはバッテリをそなえる。また、制御部7305にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号や電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。
また、操作ボタン7303によって、電源のON、OFF動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。
図23(G)には、表示部7302を引き出し部材7304により引き出した状態の表示装置7300を示す。この状態で表示部7302に映像を表示することができる。また、筐体7301の表面に配置された操作ボタン7303によって、片手で容易に操作することができる。また、図23(F)のように操作ボタン7303を筐体7301の中央でなく片側に寄せて配置することで、片手で容易に操作することができる。
なお、表示部7302を引き出した際に表示部7302の表示面が平面状となるように固定するため、表示部7302の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。
なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。
表示部7302には、本発明の一態様を適用して作製された表示装置が組み込まれている。本発明の一態様により、軽量で、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
図24(A)〜(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末310を示す。図24(A)に展開した状態の携帯情報端末310を示す。図24(B)に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末310を示す。図24(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末310を示す。携帯情報端末310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル312はヒンジ313によって連結された3つの筐体315に支持されている。ヒンジ313を介して2つの筐体315間を屈曲させることにより、携帯情報端末310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様を適用して作製された表示装置を表示パネル312に用いることができる。例えば、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる表示装置を適用できる。
図24(D)、(E)に、折りたたみ可能な携帯情報端末320を示す。図24(D)に表示部322が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末320を示す。図24(E)に、表示部322が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末320を示す。携帯情報端末320を使用しない際に、非表示部325を外側に折りたたむことで、表示部322の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様を適用して作製された表示装置を表示部322に用いることができる。
図24(F)は携帯情報端末330の外形を説明する斜視図である。図24(G)は、携帯情報端末330の上面図である。図24(H)は携帯情報端末340の外形を説明する斜視図である。
携帯情報端末330、340は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。
携帯情報端末330、340は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、3つの操作ボタン339を一の面に表示することができる(図24(F)、(H))。また、破線の矩形で示す情報337を他の面に表示することができる(図24(G)、(H))。なお、情報337の例としては、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名又は送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報337が表示されている位置に、情報337の代わりに、操作ボタン339、アイコンなどを表示してもよい。なお、図24(F)、(G)では、上側に情報337が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図24(H)に示す携帯情報端末340のように、横側に表示されていてもよい。
例えば、携帯情報端末330の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末330を収納した状態で、その表示(ここでは情報337)を確認することができる。
具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末330の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末330をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
携帯情報端末330の筐体335、携帯情報端末340の筐体336がそれぞれ有する表示部333には、本発明の一態様を適用して作製された表示装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
また、図24(I)に示す携帯情報端末345のように、3面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報355、情報356、情報357がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。
携帯情報端末345の筐体351が有する表示部358には、本発明の一態様を適用して作製された表示装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、接着層の材料が異なる複数のフレキシブルな試料を作製し、クラックの発生状況を確認した。
[試料の作製]
本実施例で作製した試料の作製方法について、図13及び図14を用いて説明する。
まず、作製基板101であるガラス基板上に、厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜を下地膜(図示しない)として形成した。酸化窒化シリコン膜は、プラズマCVD法にて、シランガスとNOガスの流量をそれぞれ10sccm、1200sccmとし、電源電力30W、圧力22Pa、基板温度330℃の条件で形成した。下地膜はガラス基板のエッチングストッパーとしても機能することができる。
次に、下地膜上に膜厚30nmのタングステン膜を剥離層103として形成した。タングステン膜は、スパッタリング法にて、Arガスの流量を100sccmとし、電源電力60kW、圧力2Pa、基板温度100℃の条件で形成した。
次に、NOプラズマ処理を行った。NOプラズマ処理は、NOガスの流量を100sccmとし、電源電力500W、圧力100Pa、基板温度330℃、240秒間の条件で行った。
次に、剥離層103上に被剥離層を形成した。被剥離層は、図13(A)に示す絶縁層813、トランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、下部電極831、絶縁層821、及びスペーサ827を含む。
絶縁層813は、第1の酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、第2の酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び第3の酸化窒化シリコン膜を、この順で積層して形成した。
具体的には、まず、剥離層103上に、厚さ約600nmの第1の酸化窒化シリコン膜を形成した。第1の酸化窒化シリコン膜は、プラズマCVD法にて、シランガスとNOガスの流量をそれぞれ75sccm、1200sccmとし、電源電力120W、圧力70Pa、基板温度330℃の条件で形成した。
その後、第1の酸化窒化シリコン膜をウェットエッチングにより島状に加工し、剥離層103をドライエッチングにより島状に加工した。
次に、第1の酸化窒化シリコン膜上に、厚さ約200nmの窒化シリコン膜を形成した。窒化シリコン膜は、プラズマCVD法にて、シランガス、Hガス及びNHガスの流量をそれぞれ30sccm、800sccm、300sccmとし、電源電力600W、圧力60Pa、基板温度330℃の条件で形成した。
次に、窒化シリコン膜上に、厚さ約200nmの第2の酸化窒化シリコン膜を形成した。第2の酸化窒化シリコン膜は、プラズマCVD法にて、シランガスとNOガスの流量をそれぞれ50sccm、1200sccmとし、電源電力120W、圧力70Pa、基板温度330℃の条件で形成した。
次に、第2の酸化窒化シリコン膜上に、厚さ約140nmの窒化酸化シリコン膜を形成した。窒化酸化シリコン膜は、プラズマCVD法にて、シランガス、Hガス、Nガス、NHガス、NOガスの流量をそれぞれ110sccm、800sccm、800sccm、800sccm、70sccmとし、電源電力320W、圧力100Pa、基板温度330℃の条件で形成した。
次に、窒化酸化シリコン膜上に、厚さ約100nmの第3の酸化窒化シリコン膜を形成した。第3の酸化窒化シリコン膜は、下地膜と同様の条件で形成した。
その後、窒素雰囲気下、450℃で1時間の加熱処理を行った。
本実施例における、タングステン膜、第1の酸化窒化シリコン膜、及び窒化シリコン膜の3層の積層構造と、加熱処理は、高い歩留まりで剥離を行うための好ましい条件である。
第2の酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び第3の酸化窒化シリコン膜は、絶縁層813全体の応力を調整し、かつ、防湿層として機能する。
このように、剥離層及び絶縁層を構成する無機膜は、剥離性と防湿性を両立した構成となっており、信頼性の高いフレキシブルな装置を作製するために好適である。
トランジスタには、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)を用いたトランジスタを適用した。CAAC−OSは非晶質ではないため、欠陥準位が少なく、トランジスタの信頼性を高めることができる。また、CAAC−OSは結晶粒界を有さないため、可撓性を有する装置を湾曲させたときの応力によってCAAC−OS膜にクラックが生じにくい。
CAAC−OSは、膜面に対して、結晶のc軸が概略垂直配向した結晶性酸化物半導体のことである。酸化物半導体の結晶構造としては他にナノスケールの微結晶集合体であるnano−crystal(nc)など、単結晶とは異なる多彩な構造が存在することが確認されている。CAAC−OSは、単結晶よりも結晶性が低く、ncに比べて結晶性が高い。
本実施例では、In−Ga−Zn系酸化物を用いたチャネルエッチ型のトランジスタを用いた。該トランジスタは、ガラス基板上で500℃未満のプロセスで作製した。
プラスチック基板等の有機樹脂上に直接トランジスタ等の素子を作製する方法では、素子の作製工程の温度を、有機樹脂の耐熱温度よりも低くしなくてはならない。本実施例では、作製基板がガラス基板であり、また、無機膜である剥離層の耐熱性が高いため、ガラス基板上にトランジスタを作製する場合と同じ温度でトランジスタを作製することができ、トランジスタの性能、信頼性を容易に確保できる。
そして、被剥離層と基板109とを、接着層107を用いて貼り合わせた(図13(C))。基板109と接着層107の材料は試料によって異なる(後に示す表1参照)。各試料における基板109は可撓性を有する。
試料4以外は、ラミネータを用いて接着層107を形成し、接着層107の膜厚は、約3μm以上約10μm以下であった。試料4は、スピンコータを用いて接着層107を形成し、接着層107の膜厚は、約10μm以上約20μm以下であった。
基板109の膜厚は125μmであった。なお、試料4で基板109に用いたUDT−1025MC(デンカアドテックス株式会社製)は、紫外線硬化型粘着フィルムであり、膜厚125μmのうち、25μmが粘着層であった。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成し、被剥離層と作製基板101とを分離した(図13(C)、図14(A))。
その後、露出した絶縁層813の表面を観察し、クラックの発生状況を確認した。
[実験結果]
表1に、各試料に用いた接着層107及び基板109の種類と、接着層107の硬度を示す。さらに、表1では、剥離後の絶縁層813の表面観察における、クラックの発生状況の判定結果も示す。ここでは、クラックがほとんど見られなかった場合は○(丸印)、クラックが多数見られた(致命的なクラックが見られた)場合は×(バツ印)で示す。
表面観察の結果から、接着層107に硬度がショアD70の材料eを用いた試料5、及び、ショアD70よりも硬度の低いJIS K6253 E25度の材料fを用いた試料6では、作製工程時にクラックが多数発生したことがわかった。一方、ショアD80以上の材料a〜材料dをそれぞれ用いた試料1〜試料4では、作製工程時に致命的なクラックは発生していなかった。
このことから、本発明の一態様のフレキシブルな発光装置に用いる接着層の硬度は、ショアD70より高いことが好ましく、ショアD80以上であることがより好ましいとわかった。これにより、作製工程時のクラックの発生を抑制できる。したがって、発光装置の歩留まりを向上できる。また、発光装置の信頼性を向上できる。
本実施例では、可撓性基板の材料が異なる複数のフレキシブルな試料を作製し、該試料に加熱処理を行い、クラックの発生状況を確認した。
[試料の作製]
本実施例で作製した試料の作製方法について、図13及び図14を用いて説明する。
まず、作製基板101であるガラス基板上に、厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜を下地膜(図示しない)として形成した。次に、下地膜上に膜厚30nmのタングステン膜を剥離層103として形成した。次に、NOプラズマ処理を行った。次に、剥離層103上に被剥離層を形成した。被剥離層は、図13(A)に示す絶縁層813、トランジスタ、導電層857、絶縁層815、絶縁層817、下部電極831、絶縁層821、及びスペーサ827を含む。絶縁層813は、第1の酸化窒化シリコン膜、第1の窒化シリコン膜、第2の酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、及び第3の酸化窒化シリコン膜を、この順で積層して形成した。その後、窒素雰囲気下、450℃で1時間の加熱処理を行った。トランジスタには、CAAC−OSを用いたトランジスタを適用した。本実施例では、In−Ga−Zn系酸化物を用いたチャネルエッチ型のトランジスタを用いた。ここまでは実施例1と同様であるため、詳細は省略する。
そして、被剥離層と基板109とを、接着層107を用いて貼り合わせた(図13(C))。実施例1の試料4と同様、基板109には、紫外線硬化型粘着フィルムを用い、接着層107には、水溶性樹脂である材料dを用いた。
次に、レーザ光の照射により、剥離の起点を形成し、被剥離層と作製基板101とを分離した(図13(C)、図14(A))。
その後、露出した絶縁層813の表面に、基板801を、接着層811を用いて貼り合わせた(図14(B))。接着層811の材料には、実施例1の試料3で接着層107に用いた2液硬化型エポキシ系樹脂である材料cを用いた。基板801の材料は試料によって異なる(後に示す表2参照)。
次に、接着層107及び基板109を除去し(図14(B))、露出した面(図14(C)のスペーサ827等が形成されている面)を観察し、クラックの発生状況を確認した。観察の結果、各試料において、クラックはほとんど見られなかった。
[加熱処理]
作製した各試料を、60℃で1時間、加熱した。その後、同じ面を観察し、クラックの発生状況を確認した。加熱処理後の観察で、致命的なクラック(大きなクラック、多数のクラック等)が見られた試料については、その時点で実験を終了し、以降の加熱処理は施さなかった。
次に、観察でクラックがほとんど見られなかった試料を、80℃で1時間、さらに加熱した。その後、同様にクラックの発生状況を確認した。
そして、観察でクラックがほとんど見られなかった試料を、100℃で1時間、さらに加熱した。その後、クラックの発生状況を確認した。
[実験結果]
表2に、各試料に用いた基板801の種類と膨張係数を示す。さらに、表2では、加熱処理前後の試料の表面観察における、クラックの発生状況の判定結果も示す。ここでは、クラックがほとんど見られなかった場合は○(丸印)、致命的なクラックが見られた場合は×(バツ印)で示す。
加熱処理後の表面観察の結果から、基板801の膨張係数が58ppm/℃以上の試料10〜試料12では、60℃で1時間、又は80℃で1時間の加熱処理を行った後に、致命的なクラックが発生したことがわかった。一方、基板801の膨張係数が27ppm/℃以下の試料7〜試料9では、100℃で1時間の加熱処理を行った後も、致命的なクラックは発生していなかった。
このことから、本発明の一態様のフレキシブルな発光装置に用いる可撓性基板の膨張係数は、58ppm/℃未満であることが好ましく、27ppm/℃以下であることがより好ましいとわかった。これにより、加熱処理時のクラックの発生を抑制できる。したがって、発光装置の信頼性を向上できる。
本実施例では、本発明の一態様のフレキシブルな発光装置を作製し、その信頼性を評価した。
本実施例で作製した発光装置は、実施の形態1で示した具体例2の構成(図3(B)、(D))が適用されている。詳細は実施の形態1の説明を参照できる。
本実施例では、実施の形態2に示す剥離方法2を用いて発光装置を作製した。
まず、作製基板201であるガラス基板上に剥離層203を形成し、剥離層203上に被剥離層205を形成した(図8(A))。また、作製基板221であるガラス基板上に剥離層223を形成し、剥離層223上に被剥離層225を形成した(図8(B))。次に、作製基板201と作製基板221とを、それぞれの被剥離層が形成された面が対向するように貼り合わせた(図8(C))。そして、2つの作製基板をそれぞれ被剥離層から剥離し、それぞれの被剥離層に可撓性基板を貼り合わせた(図10(D))。以下に各層の材料を示す。
剥離層203及び剥離層223としては、タングステン膜と、該タングステン膜上の酸化タングステン膜の積層構造を形成した。
剥離層を構成する積層構造は、成膜直後の剥離性は低いが、加熱処理により無機絶縁膜との反応が起こることで、界面状態が変化し脆性を示す。そして、剥離の起点を形成することで、物理的に剥離することができるようになる。
被剥離層205としては、絶縁層813と、トランジスタと、発光素子830である有機EL素子と、を形成した。被剥離層225としては、カラーフィルタ(着色層845に相当)等を作製した。
絶縁層813及び絶縁層843には、実施例1で作製した絶縁層813と同様の構成、作製方法を適用した。
トランジスタには、CAAC−OSを用いたトランジスタを適用した。本実施例では、In−Ga−Zn系酸化物を用いたチャネルエッチ型のトランジスタを用いた。該トランジスタは、ガラス基板上で500℃未満のプロセスで作製した。
プラスチック基板等の有機樹脂上に直接トランジスタ等の素子を作製する方法では、素子の作製工程の温度を、有機樹脂の耐熱温度よりも低くしなくてはならない。本実施例では、作製基板がガラス基板であり、また、無機膜である剥離層の耐熱性が高いため、ガラス基板上にトランジスタを作製する場合と同じ温度でトランジスタを作製することができ、トランジスタの性能、信頼性を容易に確保できる。
発光素子830には、青色の光を呈する発光層を有する蛍光発光ユニットと、緑色の光を呈する発光層及び赤色の光を呈する発光層を有する燐光発光ユニットと、を有するタンデム型の有機EL素子を用いた。発光素子830は、トップエミッション型である。発光素子830の下部電極831としては、アルミニウム膜上にチタン膜を積層し、チタン膜上に光学調整層として機能するITO膜を積層した。光学調整層の膜厚は、各画素の色に応じて変化させた。カラーフィルタとマイクロキャビティ構造との組み合わせにより、本実施例で作製した発光装置からは、色純度の高い光を取り出すことができる。
基板801及び基板803としては、厚さ20μm、膨張係数27ppm/℃以下の、有機樹脂フィルムを用いた。
また、接着層823、接着層811、及び接着層841には、実施例1の試料3に用いた材料cと同様である、硬度がショアD82の2液硬化型エポキシ系樹脂を用いた。
図26に本実施例で作製した発光装置を示す。作製した発光装置は、発光部(画素部)のサイズが対角3.4インチ、画素数が540×960×3(RGB)、画素ピッチが0.078mm×0.078mm、解像度が326ppi、開口率が56.9%である。スキャンドライバ(ゲートドライバ)及びソースドライバは内蔵である。発光装置の厚さ100μm以下であり、重さは2gであった。
そして、作製した発光装置を、画像を表示させた状態で、繰り返し折り曲げた。図26に示すように、折り曲げた部分(Bent portion)は発光装置の中央部であり、発光部(Display Area)とスキャンドライバ(Scan Driver)を含む。図25(A)は発光装置が配置された曲げ試験機の外観を示す写真である。図25(B)は、曲げ試験の様子を示す写真である。FPC側を固定することで、発光装置を駆動しながら、曲げ試験を行うことが可能である。図25(C)に示すように、発光装置99を曲げる際の曲率半径を金属製の棒98で設定した。棒98として、直径10mm、直径6mm、直径4mm、及び直径2mmの4種類を用いた。つまり、発光装置において、曲率半径5mm、曲率半径3mm、曲率半径2mm、及び曲率半径1mmの4種類の曲げ試験を行った。なお、ここでは、発光装置の表示面を外側にした場合を外曲げ、内側にした場合を内曲げと記す。例えば、図25(B)は、内曲げの試験中の様子を示している。曲げ試験は1回の曲げを約2秒の速さで行った。曲げ試験の結果、曲率半径5mmでは、外曲げ、内曲げいずれの場合も、10万回の曲げを行った後で、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。また、曲率半径3mmで、10万回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。また、曲率半径2mmで、10万回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。また、曲率半径1mmで、4千回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。
曲率半径5mmで10万回曲げ試験を行った後の発光装置について、図27(A)に外観を示し、図27(B)に、曲げ試験前後の表示状態を示す。図27(A)に示すように、発光装置には、曲げ癖や表面の傷は発生しているものの、表示状態やドライバの動作に不良は見られなかった。さらに、曲げ試験後に、100時間、65℃90%の環境下で、高温高湿保存試験を行った。保存試験前後の発光装置の表示状態を図27(C)に示す。保存試験後も、曲げ部分での不良は見られておらず、発光装置内部における無機絶縁膜等のクラックも発生していないと考えられる。
曲率半径2mmで10万回曲げ試験を行った後の発光装置について、図28(A)に外観を示し、図28(B)に、曲げ試験前後の表示状態を示す。図28(A)に示すように、発光装置には、曲げ癖や表面の傷は発生しているものの、表示状態やドライバの動作に不良は見られなかった。さらに、曲げ試験後に、100時間、65℃90%の環境下で高温高湿保存試験を行った。保存試験前後の発光装置の表示状態を図28(C)に示す。保存試験後も、曲げ部分での不良は見られておらず、発光装置内部における無機絶縁膜等のクラックも発生していないと考えられる。
上記で用いた曲げ試験機の結果には、単純な曲げだけでなく、引張応力や押し付け応力、摩擦等の要因も加わっている。
以下では、曲げ耐性のみを評価できるブック型の曲げ試験機により、再度評価を行った。本曲げ試験機はブックの様に開いた状態(図29(A)参照)と閉じた状態(図29(B)参照)を繰り返すことで曲げ試験を行う。曲げた際の板と板との間の距離を定めることで、発光装置の曲げの曲率半径を決めている。
ブック型曲げ試験機を用いて評価した発光装置の曲げ特性を示す。曲率半径5mm、曲率半径3mm、曲率半径2mmのそれぞれで、10万回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。また、曲率半径1mmで、9千回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。そして、ブック型曲げ試験機を用いることで、先に用いた曲げ試験機を用いた場合に比べ、曲げ試験後の曲げ癖は大きく低減しており、曲率半径5mmの試験後では、ほぼ曲げ癖は見られなかった。
以上、本実施例により、本発明の一態様である、膨張係数が27ppm/℃以下である基板を用いたフレキシブルな発光装置は、曲げ耐性に強く信頼性が高いことがわかった。また、本実施例により、本発明の一態様である、硬度がショアD80以上である接着層を用いたフレキシブルな発光装置は、曲げ耐性に強く信頼性が高いことがわかった。
本実施例では、本発明の一態様のフレキシブルな発光装置を作製し、その信頼性を評価した。
本実施例で作製した発光装置は5種類である。実施例3で作製した発光装置と同様の構成、作製方法については説明を省略する。
試料13及び試料14は、接着層811及び接着層841に、シート状の接着剤を用いた点で、実施例3の発光装置と異なる。試料13に用いたシート状の接着剤の厚さは10μmであり、試料14に用いたシート状の接着剤の厚さは20μmである。
接着面に気泡が混入するのを抑制するため、減圧下(約100Pa)で、加圧及び加熱を行いながら各接着層を用いた貼り合わせを行った。また、試料13及び試料14に用いたシート状の接着剤は、室温における粘着性は低く、60℃以上に加熱することで高い粘着性が発現する。本実施例では、80℃で1時間加熱することで、シート状の接着剤を硬化させた。
試料15は、接着層811及び接着層841に、実施例1の試料1に用いた材料aと同様である、硬度がショアD84〜86の2液硬化型エポキシ系樹脂を用いた点で、実施例3の発光装置と異なる。
試料16は、接着層811及び接着層841に、硬度がショアD58〜62のシート状の接着剤を用いた点で、実施例3の発光装置と異なる。試料16に用いたシート状の接着剤は、高圧水銀ランプを用いて紫外光を両面に照射し(エネルギーは3000mJ/cm)、120℃で1時間加熱することで硬化させた。
試料17は、接着層811、接着層823、及び接着層841に、実施例1の試料1に用いた材料aと同様である、硬度がショアD84〜86の2液硬化型エポキシ系樹脂を用いた点で、実施例3の発光装置と異なる。
試料13及び試料14について、100時間、65℃90%の環境下で、高温高湿保存試験を行ったところ、表示状態やドライバの動作に不良は見られなかった。
また、試料13及び試料14について、図25(A)に示す曲げ試験機を用いて、曲率半径3mmで、10万回、内曲げを行ったところ、どちらの試料も、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。
接着層811及び接着層841の硬度がショアD58〜62である試料16は、作製工程時に既にクラックが発生していた。一方、接着層811及び接着層841の硬度がショアD84〜86である試料15では、作製した発光装置にクラックは見られなかった。試料15及び試料16について、500時間、65℃90%の環境下で、高温高湿保存試験を行ったところ、試料15は試料16に比べてシュリンク(ここでは、発光部端部からの輝度劣化や、発光部の非発光領域の拡大を指す)が少なかった。このことから、発光装置の作製工程における無機絶縁膜や素子へのクラックの発生を抑制することで、発光装置の信頼性を高めることができるとわかった。
試料17について、図25(A)に示す曲げ試験機を用いて、曲率半径5mmで、10万回、内曲げを行ったところ、表示部に欠陥の発生はなく、ドライバも正常に動作した。さらに、曲げ試験後の試料17について、240時間、65℃95%の環境下で、高温高湿保存試験を行ったところ、曲げ部にシュリンクは発生せず、微小なクラックも発生していないことが確認できた。
以上、本実施例により、本発明の一態様である、硬度がショアD80以上である接着層を用いたフレキシブルな発光装置は、曲げ耐性に強く信頼性が高いことがわかった。また、本実施例により、本発明の一態様である、シート状の接着剤を用いたフレキシブルな発光装置は、曲げ耐性に強く信頼性が高いことがわかった。
実施例1で作製した下地膜、剥離層103、及び絶縁層813の作製に要する時間の一例について説明する。
下地膜、剥離層103、絶縁層813を構成する各層の成膜方式、1バッチあたりの処理時間、及び基板1枚あたりの処理時間を表3に示す。
ここでは、下地膜、剥離層103、及び第1の酸化窒化シリコン膜は、それぞれ単層ごとの成膜であり、絶縁層813を構成する他の4層は一括で成膜した。また、タングステン膜は枚葉式のスパッタリング装置を用いて成膜し、他の層は、バッチ式のCVD装置を用いて成膜した。
なお、表3に示したタクトタイムには、基板を搬送している時間を含んでいない。バッチ処理でのタクトタイムに関しては、1バッチあたりのタクトタイムと基板1枚あたりのタクトタイム(1バッチあたりのタクトタイムを処理枚数で割った値。ここでは1バッチで基板10枚を処理した。)を示す。
本実施例では、量産に好適な装置での作製を行っていないため、装置の仕様により、さらにタクトタイムを短くできることが示唆される。また、剥離層及び絶縁層を構成する無機膜に、剥離性と防湿性を両立した構成を適用した場合でも、極端に低いレートでの成膜などは不要であり、信頼性の高い装置を、量産性高く作製できることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の装置の作製方法における、各工程の歩留まり及び各工程に要する時間について説明する。
実施の形態2で例示した本発明の一態様の装置の作製方法(図15〜図17参照)は、1回目の作製基板の剥離及び1回目の可撓性基板の貼り合わせを行う第1の工程、2回目の作製基板の剥離及び2回目の可撓性基板の貼り合わせを行う第2の工程、及び、FPCと電気的に接続する導電層を露出させ、FPCを圧着させる第3の工程を有する。
なお、本実施例では、第1の工程で、トランジスタや有機EL素子が形成された作製基板201を剥離し、第2の工程で、カラーフィルタ等が形成された作製基板221を剥離した。また、接着層823、接着層811、及び接着層841の硬度はそれぞれショアD80以上とした。材料としては、シート状の接着剤の代わりに2液硬化型エポキシ系樹脂を用いた。また、基板801及び基板803には、膨張係数が27ppm/℃以下の可撓性基板を用いた。
まず、5インチ角のサイズの作製基板で3.4インチのフレキシブル有機ELディスプレイを作製し、上記3つの工程での歩留まりを確認した。
表4に示す通り、221個のディスプレイを作製したところ、各工程では90%以上、全体としては83%の歩留まりであった。
さらに、300mm×360mmのサイズの作製基板で5.3インチのフレキシブル有機ELディスプレイを作製し、上記3つの工程での歩留まりを確認した。なお、該作製基板における該ディスプレイの取り数は2つである。
表5に示す通り、作製基板38枚分、全76個のディスプレイを作製したところ、各工程では90%以上、全体としては84%の歩留まりであった。
作製工程中に異物が混入することで、剥離時に有機膜で膜剥がれが生じたことなどが、不良の一態様として挙げられる。本実施例では手作業でディスプレイを作製したため、作製装置を用いることで歩留まりをより高くできることが示唆される。また、作製基板を大判化しても歩留まりが低下しにくいことがわかった。
また、300mm×360mmのサイズの作製基板を用いて、13.5インチのフレキシブル有機ELディスプレイを手作業で作製する際に、各工程で要した時間を表6に示す。
本実施例では接着層の材料に2液硬化型エポキシ系樹脂を使用したため、接着層の硬化に時間を要した。ただし、バッチ処理を行うことで、ディスプレイ1つ当たりの工程に要する時間を短くすることができる。また、本発明の一態様のように、シート状の接着剤を用いると、装置の作製に要する時間を短縮できるため好ましい。
本実施例では、薄膜を良好に剥離するための条件について説明する。
[剥離性の評価方法]
まず、支持基板から薄膜を剥離するための評価方法の一例について説明する。
剥離に要する力の評価は、例えば図30(A)に示すような治具を用いて行えばよい。図30(A)に示す治具は、複数のガイドローラ7606と、サポートローラ7605を有する。測定は、予め支持基板7601上に形成された薄膜7603上にテープ7604を貼り付け、端部を一部剥離しておく。次いで、支持基板7601を治具にテープ7604をサポートローラ7605に引っ掛けるように取り付け、テープ7604及び薄膜7603が支持基板7601に対して垂直方向になるようにする。ここで、テープ7604を支持基板7601に対して垂直方向に引っ張り、薄膜7603が支持基板7601から剥離する際に、垂直方向に引っ張るのに要する力を測定することで、剥離に要する力を測定することができる。ここで、剥離が進行している間、剥離層7602が露出した状態で支持基板7601がガイドローラ7606に沿ってその面方向に走行する。サポートローラ7605及びガイドローラ7606は、薄膜7603及び支持基板7601の走行中の摩擦の影響を無くすために回転可能に設けられている。
以下で示す剥離試験のための試料は、支持基板を25mm×126.6mmに分断し、テープ7604として紫外光硬化型粘着フィルム(UVフィルムともいう)(電気化学工業株式会社製 UHP−0810MC)をテープマウンタにより貼り付けた後、UVフィルムの端部を約20mm剥離し、上記治具に取り付けた。また剥離試験には、島津製作所製の小型卓上試験機(EZ−TEST EZ−S−50N)を用いた。剥離試験方法には、日本工業規格(JIS)の規格番号JIS Z0237に準拠する粘着テープ・粘着シート試験方法を参考にした。
[試料の構成]
評価に用いた試料の構成について説明する。図30(B)に試料の断面構成を示す。試料は、支持基板7611上に剥離層7612、第1の層7613及び第2の層7614を順に積層した構成を有する。剥離は剥離層7612と第1の層7613との間で生じる。
[水素の放出性と剥離性の関係]
ここでは、第1の層の水素の放出量と剥離性との関係について説明する。
〈試料A〜試料C〉
試料A〜試料Cは、支持基板7611として厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜が形成されたガラス基板を用いた。剥離層7612として厚さ約30nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成した。続いて第1の層7613として酸化窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。続いて第2の層7614として厚さ約200nmの窒化シリコン膜、厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜、厚さ約140nmの窒化酸化シリコン膜、厚さ約100nmの酸化窒化シリコン膜をそれぞれプラズマCVD法により順に形成した。その後、450℃、1時間の加熱処理を行った。
試料Aは第1の層7613の厚さを約600nmとした。試料Bは第1の層7613の厚さを約400nmとした。試料Cは第1の層7613の厚さを約200nmとした。
ここで、試料Aに用いた厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜と、試料Cに用いた厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜について、昇温脱離ガス分光法(TDS:Thermal Desorption Spectroscopy)分析により水素分子に相当する質量電荷比(m/z)2で検出される強度の温度依存性を評価した結果を図31(A)に示す。酸化窒化シリコン膜の厚さが厚いほど、水素の放出量が高い傾向があることが分かった。
続いて、試料A〜試料Cについて、剥離に要する力を測定した。測定はそれぞれの試料について、同一の基板を上述のサイズに切り出した6つの試料に対して行った。測定した結果を図31(B)に示す。試料Aが最も剥離に要する力が小さく、試料Cが最も剥離に要する力が大きい結果となった。
〈試料D〜試料F〉
試料D〜試料Fは、支持基板7611として厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜が形成されたガラス基板を用いた。剥離層7612として厚さ約30nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成した。続いて第1の層7613として厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。続いて第2の層7614として厚さ約200nmの窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。その後、450℃、1時間の加熱処理を行った。
ここで、第1の層7613に用いた酸化窒化シリコン膜の成膜条件として、シランの流量を50sccmとした試料を試料D、75sccmとした試料を試料E、100sccmとした試料を試料Fとした。
試料D〜試料Fについて、TDS分析を行った結果を図32(A)に示す。酸化窒化シリコン膜の成膜時のシランの流量が多いほど、水素の放出量が高い傾向があることが確認できた。
続いて、試料D〜試料Fについて、剥離に要する力を測定した結果を図32(B)に示す。試料Dでは、測定した6つの試料すべてで良好に剥離することができなかった。試料E及び試料Fでは、測定した6つの試料すべてで良好に剥離することができた。また試料Eに比べて試料Fの方が、剥離に要する力が小さい結果となった。
〈試料M〜試料O〉
試料M〜試料Oは、支持基板7611として厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜が形成されたガラス基板を用いた。剥離層7612として厚さ約30nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成した。続いて第1の層7613として厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。続いて第2の層7614として厚さ約200nmの窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。その後、450℃、1時間の加熱処理を行った。
ここで、厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜、第1の層7613に用いた酸化窒化シリコン膜、及び第2の層7614に用いた窒化シリコン膜の成膜は、試料D〜試料Fで用いた装置とは異なる装置を用いて行った。具体的には、試料D〜試料Fで用いた成膜装置よりも電極面積及びチャンバー容量等が小さい成膜装置を用いた。
また、第1の層7613に用いた酸化窒化シリコン膜の成膜条件として、シランの流量を5sccmとした試料を試料M、27sccmとした試料を試料N、60sccmとした試料を試料Oとした。
試料M〜試料Oについて、TDS分析を行った結果を図35(A)に示す。試料D〜試料Fの結果と同様、酸化窒化シリコン膜の成膜時のシランの流量が多いほど、水素の放出量が高い傾向があることが確認できた。
続いて、試料M〜試料Oについて、剥離に要する力を測定した結果を図35(B)に示す。試料Mでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができなかった。試料N及び試料Oでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができた。また試料Nに比べて試料Oの方が、剥離に要する力が小さい結果となった。
〈試料P〜試料R〉
試料P〜試料Rは、支持基板7611として厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜が形成されたガラス基板を用いた。剥離層7612として厚さ約30nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成した。続いて第1の層7613として厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。続いて第2の層7614として厚さ約200nmの窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。その後、450℃、1時間の加熱処理を行った。
ここで、第1の層7613に用いた酸化窒化シリコン膜の成膜条件として、電力密度を0.041W/cmとした試料を試料P、0.071W/cmとした試料を試料Q、0.204W/cmとした試料を試料Rとした。
試料P〜試料Rについて、TDS分析を行った結果を図36(A)に示す。酸化窒化シリコン膜の成膜時の電力密度が小さいほど、水素の放出量が高い傾向があることが確認できた。
続いて、試料P〜試料Rについて、剥離に要する力を測定した結果を図36(B)に示す。試料Rでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができなかった。試料P及び試料Qでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができた。また試料Qに比べて試料Pの方が、剥離に要する力が小さい結果となった。
以上の結果から、第1の層7613からの水素の放出量が大きいほど、剥離に要する力が小さくなることが確認できた。
また水素の放出量は、第1の層7613に用いる酸化窒化シリコン膜の成膜条件によって制御可能であることが確認できた。具体的には、膜厚、成膜ガスに対するシランの流量比、又は電力密度等の条件により、水素の放出量が高く、剥離に適した酸化窒化シリコン膜を作製できることが確認できた。
[熱処理温度と剥離性の関係]
ここでは、第2の層7614を形成した後の加熱処理の温度と剥離性の関係について説明する。
〈試料G〜試料J〉
試料G〜試料Jは、加熱処理の条件以外は、試料Aと同様の方法で作製した。
第2の層7614を形成した後、350℃1時間の加熱処理を行った試料を試料Gとした。同様に400℃1時間の加熱処理を行った試料を試料H、450℃1時間の加熱処理を行った試料を試料I、480℃1時間の加熱処理を行った試料を試料Jとした。
試料G〜試料Jについて、剥離に要する力を測定した結果を図33に示す。試料Gでは、測定した3つの試料すべてで良好に剥離することができなかった。試料H〜試料Jでは、測定した3つの試料すべてで良好に剥離することができた。試料I及び試料Jは、剥離に要する力が同等であった。試料Hは、試料I及び試料Jより剥離に要する力が高い結果となった。
以上の結果から、第2の層7614の形成後の加熱処理の温度が高いほど剥離性が向上すること、一定以上の温度では、剥離性が飽和することが確認できた。加熱処理の温度が高いほど第1の層7613からの水素の放出量が増大し、剥離性が向上することが示唆される。
[第2の層の水素ブロック性と剥離性との関係]
ここでは、第2の層7614の水素ブロック性と剥離性との関係について説明する。
〈試料K及び試料L〉
試料K及び試料Lは、支持基板7611として厚さ約200nmの酸化窒化シリコン膜が形成されたガラス基板を用いた。剥離層7612として厚さ約30nmのタングステン膜をスパッタリング法により形成した。続いて第1の層7613として厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜をプラズマCVD法により形成した。
また、試料Kのみ、第2の層7614として厚さ約200nmの窒化シリコン膜をプラズマCVD法により順に形成した。その後、450℃、1時間の加熱処理を行った。また試料Lでは第2の層7614の形成を行わなかった。
まず、第1の層7613に用いた厚さ約600nmの酸化窒化シリコン膜の単層、第2の層7614に用いた厚さ約200nmの窒化シリコン膜の単層、及びこれら酸化窒化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層について、TDS分析を行った結果を図34(A)に示す。酸化窒化シリコン膜単層は多くの水素を放出するものの、窒化シリコン膜はこれに比べてほとんど水素を放出しないことが確認できた。また酸化窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜を積層することで、水素が上部に拡散する量が低減した。この結果から、窒化シリコン膜は水素に対してブロック性を有していることが確認できた。
続いて、試料K及び試料Lについて、剥離に要する力を測定した結果を図34(B)に示す。試料Kでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができた。一方、第2の層7614を形成しない試料Lでは、測定した2つの試料どちらも良好に剥離することができなかった。
この結果から、水素に対してブロック性を有する第2の層7614を設けることで、第1の層7613から放出される水素が上方に拡散してしまうことを抑制し、剥離に寄与する水素の量を増大させることが剥離性を向上させることが分かった。
98 棒
99 発光装置
101 作製基板
103 剥離層
104 絶縁層
105 被剥離層
106 素子層
107 接着層
109 基板
111 接着層
112 接着層
113 樹脂層
114 基板
115 照射領域
117 剥離開始領域
171 接着層
173 基板
201 作製基板
203 剥離層
204 絶縁層
205 被剥離層
206 素子層
207 接着層
221 作製基板
223 剥離層
224 絶縁層
225 被剥離層
226 機能層
231 基板
233 接着層
301 表示部
302 画素
302B 副画素
302G 副画素
302R 副画素
302t トランジスタ
303c 容量
303g(1) 走査線駆動回路
303g(2) 撮像画素駆動回路
303s(1) 画像信号線駆動回路
303s(2) 撮像信号線駆動回路
303t トランジスタ
304 ゲート
308 撮像画素
308p 光電変換素子
308t トランジスタ
309 FPC
310 携帯情報端末
311 配線
312 表示パネル
313 ヒンジ
315 筐体
319 端子
320 携帯情報端末
321 絶縁層
322 表示部
325 非表示部
328 隔壁
329 スペーサ
330 携帯情報端末
333 表示部
335 筐体
336 筐体
337 情報
339 操作ボタン
340 携帯情報端末
345 携帯情報端末
350R 発光素子
351 筐体
351R 下部電極
352 上部電極
353 EL層
353a EL層
353b EL層
354 中間層
355 情報
356 情報
357 情報
358 表示部
360 接着層
367BM 遮光層
367p 反射防止層
367R 着色層
380B 発光モジュール
380G 発光モジュール
380R 発光モジュール
390 タッチパネル
501 表示部
502R 副画素
502t トランジスタ
503c 容量
503g 走査線駆動回路
503t トランジスタ
505 タッチパネル
505B タッチパネル
509 FPC
510 基板
510a 絶縁層
510b 可撓性基板
510c 接着層
511 配線
519 端子
521 絶縁膜
528 隔壁
550R 発光素子
560 接着層
567BM 遮光層
567p 反射防止層
567R 着色層
570 基板
570a 絶縁層
570b 可撓性基板
570c 接着層
580R 発光モジュール
590 基板
591 電極
592 電極
593 絶縁層
594 配線
595 タッチセンサ
597 接着層
598 配線
599 接続層
801 基板
803 基板
804 発光部
806 駆動回路部
808 FPC
811 接着層
813 絶縁層
814 導電層
815 絶縁層
816 導電層
817 絶縁層
817a 絶縁層
817b 絶縁層
820 トランジスタ
821 絶縁層
822 トランジスタ
823 接着層
824 接着層
825 接続体
827 スペーサ
830 発光素子
831 下部電極
833 EL層
835 上部電極
841 接着層
843 絶縁層
845 着色層
847 遮光層
849 オーバーコート
857 導電層
857a 導電層
857b 導電層
862 EL層
864 導電層
7100 携帯情報端末
7101 筐体
7102 表示部
7103 バンド
7104 バックル
7105 操作ボタン
7106 入出力端子
7107 アイコン
7200 照明装置
7201 台部
7202 発光部
7203 操作スイッチ
7210 照明装置
7212 発光部
7220 照明装置
7222 発光部
7300 表示装置
7301 筐体
7302 表示部
7303 操作ボタン
7304 部材
7305 制御部
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7601 支持基板
7602 剥離層
7603 薄膜
7604 テープ
7605 サポートローラ
7606 ガイドローラ
7611 支持基板
7612 剥離層
7613 第1の層
7614 第2の層

Claims (5)

  1. 第1乃至第6の工程を有する剥離方法であって、
    前記第1の工程は、第1の基板上に、剥離層を形成する工程を有し、
    前記第2の工程は、前記剥離層上に、被剥離層を形成する工程を有し、
    前記被剥離層は、第1の層を有し、
    前記第1の層は、前記剥離層と接する領域を有し、
    前記第3の工程は、接着層を、前記剥離層及び前記被剥離層と重ねて配置する工程を有し、
    前記接着層に、シート状の接着剤を用い、
    前記第4の工程は、前記接着層を硬化する工程を有し、
    前記第5の工程は、第1の部分を除去する工程を有し、
    前記第1の層は、前記第1の部分を有し、
    前記第1の部分は、前記剥離層及び前記接着層と互いに重なる領域を有し、
    前記第6の工程は、前記剥離層と前記被剥離層とを分離する工程を有する、剥離方法。
  2. 請求項1において、
    前記第5の工程において、前記第1の部分を、レーザ光を照射することにより除去する、剥離方法。
  3. 請求項1又は請求項2において、
    前記被剥離層は、無機絶縁膜を有する、剥離方法。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項において、
    前記第3の工程において、前記剥離層の端部よりも内側に前記接着層の端部が位置するように、前記剥離層及び前記接着層を互いに重ねる、剥離方法。
  5. 請求項1乃至4のいずれか一項において、
    前記第4の工程において硬化された前記接着層は、硬度がショアD70より高い部分を有する、剥離方法。
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