(57)【要約】【課題】フレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法を提供する。【解決手段】ディスプレイ装置のフレキシブル金属基板として、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔である金属箔を準備する工程、フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および絶縁層上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを形成する工程からなる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイのフレキシブル金属基板として、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔である金属箔を準備する工程、
前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および
前記絶縁層上に薄膜トランジスタアレイを形成する工程
からなるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法。
【請求項２】
前記金属箔がアルミニウム合金箔であり、このアルミニウム合金箔がケイ素を含む請求項１記載の製法。
【請求項３】
前記金属箔がアルミニウム合金箔であり、このアルミニウム合金箔がマグネシウムを含む請求項１記載の製法。
【請求項４】
前記金属箔がチタン合金箔であり、このチタン合金箔がアルミニウムを含む請求項１記載の製法。
【請求項５】
前記金属箔がチタン合金箔であり、このチタン合金箔がモリブデンを含む請求項１記載の製法。
【請求項６】
前記金属箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍである請求項１記載の製法。
【請求項７】
フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する前記工程が、
前記フレキシブル金属基板上に金属酸化膜を形成する工程、および
前記金属酸化膜上に絶縁膜を形成する工程
を含む請求項１記載の製法。
【請求項８】
前記金属酸化膜が、熱酸化法により形成されるＡｌ２Ｏ３膜またはＴｉＯ２膜である請求項７記載の製法。
【請求項９】
前記絶縁膜が、堆積法によって形成されるＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜またはＳｉＮｘ膜である請求項７記載の製法。
【請求項１０】
前記薄膜トランジスタアレイに電気接続される複数個の透明画素電極を形成する工程、
前記フレキシブル金属基板に対向して配置される透明プラスチック基板を準備する工程、
前記透明プラスチック基板の内側に共通電極を形成する工程、および
前記フレキシブル金属基板と前記透明プラスチック基板とのあいだに表示層を形成する工程
をさらに含む請求項１記載の製法。
【請求項１１】
前記表示層が、液晶層である請求項１０記載の製法。
【請求項１２】
前記薄膜トランジスタアレイに電気接続される複数個の陽極を形成する工程、
前記陽極上に有機発光層を形成する工程、
前記有機発光層上に陰極を形成する工程、および
前記陰極上に透明プラスチック基板を形成する工程
をさらに含む請求項１記載の製法。
【請求項１３】
前記有機発光層が、低分子材料または高分子材料を含んでなる請求項１２記載の製法。
【請求項１４】
ディスプレイのフレキシブル金属基板として、マグネシウム０．０１〜１重量％および／またはケイ素０．０１〜１重量％を含むアルミニウム合金箔を準備する工程、
前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および
前記絶縁層上に薄膜トランジスタアレイを形成する工程
からなるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法。
【請求項１５】
前記アルミニウム合金箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍである請求項１４記載の製法。
【請求項１６】
ディスプレイのフレキシブル金属基板として、アルミニウム０．０１〜２０重量％および／またはモリブデン０．０１〜２０重量％を含むチタン合金箔を準備する工程、
前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および
前記絶縁層上に薄膜トランジスタアレイを形成する工程、
からなるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法。
【請求項１７】
前記チタン合金箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍである請求項１６記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフレキシブルディスプレイの製法に関し、より詳細には、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔などの金属箔を基板に用いるフレキシブル薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量薄型化が図れることに加えて、可撓性や耐衝撃性をもたせることができるということで、フラットパネルディスプレイにプラスチック基板を用いることへの関心が高まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラスチック基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような能動素子を、従来どおりの高温プロセスにより形成しようとすると、プラスチック基板のガラス転移温度Ｔｇは２００℃未満と極めて低いことから、寸法安定性の問題が生じてしまう。また、プラスチック基板と薄膜トランジスタの薄膜とでは熱膨張係数の差が甚だしく大きいため、製造プロセス上必要な温度サイクルを繰り返すあいだに薄膜が剥離またはクラックしてしまうという欠点もある。これらはいずれも、デバイスの歩留りおよび信頼性に深刻な影響を与えている。
【０００４】
さらに、プラスチック基板は、化学物質、酸素、湿気、機械的衝撃、静電気およびその他環境的な影響を受けやすいため、プラスチックベースのディスプレイは、製品寿命が短いものとなっている。
【０００５】
ところで、最近では、ディスプレイのフレキシブル基板としてステンレス箔を用いる試みがなされている。しかし、ステンレス鋼の約７．９ｇ／ｃｍ３という高密度は、ディスプレイの軽量薄型化を図る上でネックとなっている。加えて、その熱膨張係数（約１７．３Ｅ−６℃）も高いため、薄膜トランジスタの堆積に影響を及ぼす。したがって、最適な基板材料の開発は重要である。
【０００６】
前述した諸問題に鑑みて、本発明の目的は、フレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法を提供することである。
【０００７】
本発明のもう１つの目的は、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔からなる金属基板を備えるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ディスプレイのフレキシブル金属基板として、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔である金属箔を準備する工程、前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および前記絶縁層上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを形成する工程からなるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの製法に関する。
【０００９】
前記金属箔がアルミニウム合金箔であり、このアルミニウム合金箔がケイ素を含むのが好ましい。
【００１０】
前記金属箔がアルミニウム合金箔であり、このアルミニウム合金箔がマグネシウムを含むのが好ましい。
【００１１】
前記金属箔がチタン合金箔であり、このチタン合金箔がアルミニウムを含むのが好ましい。
【００１２】
前記金属箔がチタン合金箔であり、このチタン合金箔がモリブデンを含むのが好ましい。
【００１３】
前記金属箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍであるのが好ましい。
【００１４】
フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する前記工程が、前記フレキシブル金属基板上に金属酸化膜を形成する工程、および前記金属酸化膜上に絶縁膜を形成する工程を含むのが好ましい。
【００１５】
前記金属酸化膜が、熱酸化法により形成されるＡｌ２Ｏ３膜またはＴｉＯ２膜であるのが好ましい。
【００１６】
前記絶縁膜が、堆積法によって形成されるＳｉＯ２膜、ＴｉＯ２膜またはＳｉＮｘ膜であることが好ましい。
【００１７】
前記薄膜トランジスタアレイに電気接続される複数個の透明画素電極を形成する工程、前記フレキシブル金属基板に対向して配置される透明プラスチック基板を準備する工程、前記透明プラスチック基板の内側に共通電極を形成する工程、および前記フレキシブル金属基板と前記透明プラスチック基板とのあいだに表示層を形成する工程をさらに含むのが好ましい。
【００１８】
前記表示層が、液晶層であるのが好ましい。
【００１９】
前記薄膜トランジスタアレイに電気接続される複数個の陽極を形成する工程、前記陽極上に有機発光層を形成する工程、前記有機発光層上に陰極を形成する工程、および前記陰極上に透明プラスチック基板を形成する工程をさらに含むのが好ましい。
【００２０】
前記有機発光層が、低分子材料または高分子材料を含んでいるのが好ましい。
【００２１】
本発明はまた、ディスプレイのフレキシブル金属基板として、マグネシウム０．０１〜１重量％および／またはケイ素０．０１〜１重量％を含むアルミニウム合金箔を準備する工程、前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および前記絶縁層上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを形成する工程からなるフレキシブル薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイの製法に関する。
【００２２】
前記アルミニウム合金箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍであるのが好ましい。
【００２３】
本発明はまた、ディスプレイのフレキシブル金属基板として、アルミニウム０．０１〜２０重量％および／またはモリブデン０．０１〜２０重量％を含むチタン合金箔を準備する工程、前記フレキシブル金属基板上に絶縁層を形成する工程、および前記絶縁層上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを形成する工程からなるフレキシブル薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイの製法に関する。
【００２４】
前記チタン合金箔の厚さが、０．０５〜０．８ｍｍであるのが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明がより充分に理解されるよう、以下に、図面と対応させながら例をあげて詳細に説明する。
【００２６】
本発明は、薄膜トランジスタ構造をアルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔からなる基板上に作製する必要がある、いかなる製品にも適用され得る。以下、例にあげて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
本発明にかかわるフレキシブル薄膜トランジスタディスプレイの各製造工程を図１により説明する。まず、ディスプレイのフレキシブル金属基板１００となる金属箔（ｍｅｔａｌ　ｆｏｉｌ）１００を準備する。この金属箔１００は、アルミニウム合金（Ａｌ　ａｌｌｏｙ）箔、純チタン（Ｔｉ）箔またはチタン合金（Ｔｉ　ａｌｌｏｙ）箔とすることができ、厚さは約０．０５〜０．８ｍｍである。
【００２８】
ここで、アルミニウム合金箔をフレキシブル金属基板１００として用いた場合、その特性を向上させるために、当該アルミニウム合金箔が、ケイ素（Ｓｉ）および／またはマグネシウム（Ｍｇ）などを含んでいるという点に注目すべきである。たとえば、マグネシウムを添加すると、アルミニウム合金箔の密度を小さくすることができるため、さらなる軽量化が図られ、また、ケイ素を添加すれば、アルミニウム合金箔の熱膨張係数を低下させることができるとともに、機械特性、たとえば、靭性や剛性などを高めることができる。なお、アルミニウム合金箔中のマグネシウムの含有量は０．０１〜１重量％であるのが好ましく、ケイ素の含有量は０．０１〜１重量％であるのが好ましい。
【００２９】
前述したもの以外に、純チタン（Ｔｉ）箔もまた、ＴＦＴ製造プロセスに適したフレキシブル金属基板１００の材料である。純チタンは、高融点（約１６６８℃）、低密度（約４．４５ｇ／ｃｍ３）、低熱膨張係数（約８．４Ｅ−６℃）であり、なおかつ、靭性に優れるといった特性を備えているからである。剛性を高めたい場合は、アルミニウム０．０１〜２０重量％および／またはモリブデン０．０１〜２０重量％などを含むチタン合金箔を用いてもよい。このように、フレキシブル金属基板１００は、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔から構成されるため、高温プロセスを用いる既存の設備をそのまま適用して処理を行うことが可能である。
【００３０】
つぎに、厚さ５００〜１００００Åの絶縁層１１０をフレキシブル金属基板１００上に形成する。この絶縁層１１０をフレキシブル金属基板１００上に形成させるには、たとえば、熱酸化法を用いて金属酸化膜１０２をフレキシブル金属基板１００表面に形成する。フレキシブル金属基板１００にアルミニウム合金箔を用いた場合、金属酸化膜１０２は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜とする。一方、フレキシブル金属基板１００に純チタン箔またはチタン合金箔を用いた場合は、金属酸化膜１０２は酸化チタン（ＴｉＯ２）膜とする。
【００３１】
ついで、蒸着法により金属酸化膜１０２の表面に絶縁膜１０４を形成する。こうすることにより、絶縁層１１０の絶縁特性が高められる。絶縁膜１０４は、たとえば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、酸化チタン（ＴｉＯ２）膜または窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）膜とすることができる。つまり、絶縁層１１０は、積層構造（ｓｔａｃｋ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とすることができる。
【００３２】
続いて図２に示すように、ＴＦＴアレイ２１０を絶縁層１１０上に形成する。ＴＦＴアレイ２１０のＴＦＴ構造は、ボトムゲート型またはトップゲート型のいずれであってもよく、ここではボトムゲート型を用いて例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。このボトムゲート型ＴＦＴ構造は、ゲート電極２２、ゲート絶縁層２４、半導体層２６およびソース／ドレイン領域２８／３０から構成される。なお、ＴＦＴプロセスは本発明には重要ではないため、その説明は省略する。
【００３３】
ここで強調すべき点は、本発明におけるアルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔からなるフレキシブル金属基板は、高融点（６００℃以上）という特性を有しているため、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（αＳｉ−ＴＦＴ）または低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ−ＴＦＴ）などのような高温のＴＦＴプロセスを用いることができる、ということである。したがって、本発明にかかわる方法は、フレキシブル薄膜トランジスタディスプレイなどのフレキシブルディスプレイの製造に適用され得る。
【００３４】
以下、フレキシブルな反射型液晶ディスプレイ（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ＝ＲＬＣＤ）およびフレキシブルな有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ＝ＯＬＥＤ）を例にあげ、図３および４と対応させながら本発明の応用例について説明する。
【００３５】
応用例１
図３は、本発明をフレキシブル反射型液晶ディスプレイに応用した場合の製造工程を説明する素子の局部断面図である。
【００３６】
まず、複数個の透明画素電極３１０を形成して、ＴＦＴアレイ２１０と電気接続させる。透明画素電極３１０は、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム・亜鉛（ＩＺＯ）をスパッタリングで形成したものとすることができる。ついで、フレキシブル金属基板１００に対向して配置される透明プラスチック基板３４０の内側に共通電極３３０を形成する。この透明プラスチック基板３４０は上基板となる。また、共通電極３３０は、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）または酸化インジウム・亜鉛（ＩＺＯ）をスパッタリングにより形成したものとすることができる。最後に、液晶などの表示材料を金属基板１００と透明プラスチック基板３４０とのあいだに注入し、表示層４２０として形成する。
【００３７】
なお、前記説明では液晶を例にとっているが、その他の表示材料、たとえば、電気泳動型のマイクロカプセルなどを使用することも可能である。
【００３８】
応用例２
図４は、本発明をフレキシブル有機ＥＬディスプレイに応用した場合の製造工程を説明する素子の局部断面図である。
【００３９】
まず、複数個の陽極４１０を形成して、ＴＦＴアレイ２１０と電気接続させる。陽極４１０は、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）電極とすることができる。ついで、蒸着法などにより、たとえば、有機発光層（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｌａｙｅｒ）である発光層４２０を陽極４１０上に形成する。有機発光層４２０は、低分子または高分子材料からなるものである。そして、有機発光層４２０上に陰極４３０を形成する。陰極４３０は金属電極とすることができる。最後に、透明プラスチック基板４４０を陰極４３０上に載置する。
【００４０】
以上、実施の形態を例示しつつ本発明を説明してきたが、本発明は、ここに開示したものに限定されず、当業者にとって自明であるような各種の改変および均等な変更をカバーするものである。つまり、本発明についての特許請求の範囲は、かかる改変および均等な変更を全て含むものとなるよう、最も広い意味に解釈がなされるべきである。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば、アルミニウム合金箔、純チタン箔またはチタン合金箔などの金属箔を基板に用いた、新規なフレキシブルＴＦＴディスプレイが作製できる。また、金属箔は、融点が６００℃以上と高いうえ、熱膨張係数が従来のプラチック基板に比べて低いことから、高温のＴＦＴプロセスに用いられる既存の設備によって処理をするのに適している。したがって、本発明によれば、デバイスの信頼性と歩留りを向上させることができるとともに、従来技術の欠点を改善することが可能となる。さらに、アルミニウム合金箔、純チタン箔およびチタン合金箔は低価格であるので、製造コスト引下げにもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる製造工程を説明するための素子の局部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかわる製造工程を説明するための素子の局部断面図である。
【図３】本発明の応用例１にかかわる製造工程を説明するための素子の局部断面図である。
【図４】本発明の応用例２にかかわる製造工程を説明するための素子の局部断面図である。
【符号の説明】
１００　フレキシブル金属基板
１０２　金属酸化膜
１０４　絶縁膜
１１０　絶縁層
２１０　ＴＦＴアレイ
２２　ゲート電極
２４　絶縁層
２６　半導体層
２８　ソース領域
３０　ドレイン領域
３１０　透明画素電極
３２０　表示層
３３０　共通電極
３４０　透明プラスチック基板
４１０　陽極
４２０　有機発光層
４３０　陰極
４４０　透明プラスチック基板
【図１】
2004109975.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004109975.tif 000006