(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に機能素子層を形成して機能素子基板を形成する基板形成工程と、
前記基板の裏面から基板の厚みを減少または除去させることで前記機能素子基板を薄層化する薄層化工程と、
前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写する転写工程とを有することを特徴とする機能素子の転写方法。
【請求項２】
前記薄層化工程の前に、前記機能素子層の表面に、前記機能素子層を保護する保護層を形成することを特徴とする請求項１記載の機能素子の転写方法。
【請求項３】
前記機能素子層と前記基板との間に、前記機能素子層を保護するバリア層を形成することを特徴とする請求項１または２記載の機能素子の転写方法。
【請求項４】
前記基板は、ガラスから成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の機能素子の転写方法。
【請求項５】
第１基板の表面に機能素子層を形成して機能素子基板を形成する行程と、
第２基板の表面にカラーフィルタ層を形成してカラーフィルタ基板を形成する工程と、
前記機能素子層およびカラーフィルタ層が内側となるように前記機能素子基板およびカラーフィルタ基板とを貼り合わせてパネルを形成するパネル形成工程と、
前記パネルの両面から前記第１基板および第２基板の厚さを減少または除去させることで前記機能素子基板および前記カラーフィルタ基板を薄層化する薄層化工程と、
前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写する転写工程とを有することを特徴とする機能素子の転写方法。
【請求項６】
前記転写工程で、前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写するとともに、前記カラーフィルタ基板の薄層化した側に硬化性樹脂をコーティングすることを特徴とする請求項５記載の機能素子の転写方法。
【請求項７】
前記機能素子層と前記第１基板との間に、前記機能素子層を保護するバリア層を形成することを特徴とする請求項５または６記載の機能素子の転写方法。
【請求項８】
前記バリア層は、金属の酸化物から成ることを特徴とする請求項３または７記載の機能素子の転写方法。
【請求項９】
前記第１基板および第２基板は、ガラスから成ることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の機能素子の転写方法。
【請求項１０】
前記転写体は、有機高分子から成ることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の機能素子の転写方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの機能素子を有機高分子などの基板に転写する機能素子の転写方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機能素子としてＴＦＴを用いて液晶ディスプレイなどを製造する場合、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによってガラスなどの透明基板上にＴＦＴを形成する。ＴＦＴを基板上に形成する工程は高温処理を伴うため、軟化点および融点が高く耐熱性に優れる材料を基板に用いる必要がある。そのため、基板として現状では５００℃前後の耐熱性を有する耐熱ガラスが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、機能素子が形成される基板には、機能素子基板を製造するための条件を満たすものが使用される。しかし、機能素子の形成時に適する基板が、製品化後に有効な特性を必ずしも有しない場合がある。
【０００４】
たとえばガラス基板は、機能素子であるＴＦＴを用いた液晶ディスプレイを製造する場合に適した基板であるが、その反面、ガラス基板は重く、割れやすく、また、変形に弱いという性質を有している。現在需要が急増している携帯電話や携帯端末などの携帯用電子機器製品に用いられる液晶ディスプレイでは、安価で軽く、変形に耐え、落下に対しても破損しない基板が必要である。ところが、このような基板は製造工程で必要な耐熱性を有さず、また搬送の際の基板の反りが大きいなどの問題がある。すなわち、製造条件から基板に求められる特性と、製品化後の基板に求められる特性との間に隔たりがあり、両者の条件および特性を同時に満足させる基板の選択はきわめて困難である。
【０００５】
この問題を解決するため、特開平１０−１２５９３１号公報記載の薄膜素子の転写方法では、機能素子である薄膜素子と製造時に使用する基板との間に分離層を形成し、基板側からレーザ光を照射し、分離層で剥離を生じさせ、薄膜素子の製造時に使用する基板から剥離させた後、製品で使用される基板に転写することで、製造時と製品とで使用される基板を選択することを可能にしている。しかしながら、上述のように分離層にレーザ光を吸収させることで薄膜素子と基板とを剥離させる場合、分離層で熱が発生することによって薄膜素子が加熱され、素子の性能が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、機能素子の性能を低下させることなく、機能素子を形成する基板と製品として使用する際に用いる基板とを個別に選択することを可能にする機能素子の転写方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板の表面に機能素子層を形成して機能素子基板を形成する基板形成工程と、
前記基板の裏面から基板の厚みを減少または除去させることで前記機能素子基板を薄層化する薄層化工程と、
前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写する転写工程とを有することを特徴とする機能素子の転写方法である。
【０００８】
本発明に従えば、基板の裏面から基板の厚みを減少または除去させることで機能素子基板を薄層化し、機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写するので、機能素子層の性能を低下させることなく、機能素子層を形成する基板と製品として使用する際に用いる基板とを個別に選択することが可能となる。これによって、温度制限が必要な基板上にも、特性の良好な高温プロセスで機能素子層を形成でき、自由な機能素子基板が形成可能となる。
【０００９】
また本発明は、前記薄層化工程の前に、前記機能素子層の表面に、前記機能素子層を保護する保護層を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、薄層化行程の前に、機能素子層の表面に、機能素子層を保護する保護層を形成するので、基板を薄層化する際に機能素子層がダメージを受けることを防ぐことができる。
また本発明は、前記機能素子層と前記基板との間に、前記機能素子層を保護するバリア層を形成することを特徴とする。
本発明に従えば、機能素子層と基板との間に薄層化工程で機能素子層を保護するバリア層を形成するので、機能素子層にダメージを与えることなく、基板の除去が可能となり、転写後の機能素子基板を軽量化することができる。
また本発明は、前記基板は、ガラスから成ることを特徴とする。
本発明に従えば、基板はガラスから成るので、薄層化の条件を制御することでガラス基板の一部を残存し、バリア層を形成しなくても、基板の薄層化が可能である。
【００１１】
また本発明は、第１基板の表面に機能素子層を形成して機能素子基板を形成する行程と、
第２基板の表面にカラーフィルタ層を形成してカラーフィルタ基板を形成する工程と、
前記機能素子層およびカラーフィルタ層が内側となるように前記機能素子基板およびカラーフィルタ基板とを貼り合わせてパネルを形成するパネル形成工程と、
前記パネルの両面から前記第１基板および第２基板の厚さを減少または除去させることで前記機能素子基板および前記カラーフィルタ基板を薄層化する薄層化工程と、
前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写する転写工程とを有することを特徴とする機能素子の転写方法である。
【００１２】
本発明に従えば、機能素子層が内側となるように、機能素子層が形成されている機能素子基板とカラーフィルタ層が形成されているカラーフィルタ基板とを貼り合わせてパネルを形成し、パネルの両面からそれぞれの基板の厚さを減少または除去させて薄層化した機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写するので、機能素子層の表面を保護しなくても、基板を薄層化することが可能となりプロセスを簡略化することができる。
【００１３】
また本発明は、前記転写工程で、前記機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写するとともに、前記カラーフィルタ基板の薄層化した側に硬化性樹脂をコーティングすることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、転写工程で、機能素子基板の薄層化した側に転写体を転写するとともに、前記カラーフィルタ基板の薄層化した側に硬化性樹脂をコーティングするので、パネルを薄型化することができる。
【００１５】
また本発明は、前記機能素子層と前記第１基板との間に、前記機能素子層を保護するバリア層を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、機能素子層と第１基板との間に薄層化工程で機能素子層を保護するバリア層を形成するので、機能素子層にダメージを与えることなく、基板の除去が可能となり、転写後の機能素子基板を軽量化することができる。
【００１７】
また本発明は、前記バリア層は、金属の酸化物から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、バリア層は、金属の酸化物から成るので、基板を薄層化する際に高い耐性を有し、機能素子がダメージを受けることを防ぐことができる。
【００１８】
また本発明は、前記第１基板および第２基板は、ガラスから成ることを特徴とする。
本発明に従えば、第１基板および第２基板はガラスから成るので、薄層化の条件を制御することでガラス基板の一部を残存し、バリア層を形成しなくても、基板の薄層化が可能である。
【００１９】
また本発明は、前記転写体は、有機高分子から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、転写体は有機高分子から成るので、機能素子基板がフレキシブルとなり、様々な応用が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる機能性パネルの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。まず、ガラスから成る基板１上にタンタルの薄膜（膜厚２０００Å）をスパッタ法で形成する。このタンタルを酒石酸アンモニウム水溶液中で陽極酸化して酸化タンタルにし、バリア層（膜厚３００Å）２とする。その上にゲート電極配線（膜厚１８００Å）、ゲート絶縁層（膜厚３００Å）形成、アモルファスシリコンの半導体層（膜厚５００Å）形成、アルミニウムによるソース電極配線（膜厚３０００Å）形成を順次行いＴＦＴからなる機能素子層３を形成して機能素子基板を形成する（ａ）。また、バリア層２としてはタンタル以外にもたとえばチタンおよびタングステンなどの金属の酸化物を用いてもよく、何層か積層して用いる、あるいは、複数の金属の酸化物を組合わせてもよい。
【００２４】
薄層化工程で機能素子層３をエッチングから保護するために、機能素子層３の表面に樹脂をスピンコートした後硬化させ保護層４を形成する（ｂ）。その後、フッ酸の水溶液から成るエッチング液を用いてガラス基板１の厚みを減少させるためにガラス基板１の裏面からエッチングを行う。酸化タンタルで構成されたバリア層２は上述のエッチング液に溶解しないため、ガラス基板１が除去されてバリア層２および機能素子層３からなる薄層化された機能素子基板が得られる（ｃ）。
【００２５】
ガラス基板１の厚みを減少させる手法としては、上記の方法以外にも、機械的に基板を研磨して削り取る方法、機械研磨とエッチングとを併用して化学的および機械的に基板を研磨する方法（ＣＭＰ法）およびブラスト処理による基板を削り取る方法などが適用できる。次に、純水でリンスし乾燥した後、薄層化した機能素子基板のバリア層２と有機高分子から成る転写体６とを接着用の樹脂からなる接着層５を介して貼合わせる（ｄ）。ガラス基板１をエッチングした後の機能素子基板は薄いので、静電吸着により別のガラス基板上に載せ、支えを形成した後、転写体６に転写する。ここで有機高分子としてはポリエーテルスルホンを用いる。最後に保護層４を剥離剤を用いて取り除く（ｅ）。以上のように、機能素子層３をガラス基板１から転写体６に転写することができる。このようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい転写基板７が得られる。
【００２６】
図２は、本発明の第２の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、バリア層２を設けず、ガラス基板１上にＴＦＴからなる機能素子層３を形成する（ａ）。機能素子層３の表面に保護層４を形成し（ｂ）、エッチング速度をエッチング液の温度、濃度および撹拌方法などを厳密に管理することにより制御し、ガラス基板１の厚みを均一に薄くしてガラス薄板８を形成する（ｃ）。有機高分子からなる転写体６とガラス薄板８とを接着層５を介して接着し、保護層４を除去する（ｄ）。このようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい転写基板９が得られる。
【００２７】
図３は、本発明の第３の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。まず、ガラスからなる基板１上にタンタルの薄膜をスパッタ法で形成する。このタンタルを陽極酸化して酸化タンタルとしバリア層２を形成する。その上にゲート電極配線、ゲート絶縁層形成、アモルファスシリコンの半導体層形成、ソース電極配線などを順次行いＴＦＴからなる機能素子層３を形成する。このようにして第１の基板であるＴＦＴ基板１０が得られる。また、同様にしてバリア層１２を形成し、その上に、カラーフィルタ層１３を形成して第２の基板であるカラーフィルタ基板２０が得られる（ａ）。ＴＦＴ基板１０とカラーフィルタ基板２０との間隔が５μｍになるように基板間にプラスチックのビーズを散布し、機能素子層３およびカラーフィルタ層１３が内側となるように貼合わせる。その後、液晶を注入し、封止することにより液晶層２５を形成し、パネル３０を作成する（ｂ）。パネル３０の周囲に樹脂を塗布した後硬化させ、パネル３０の周囲からのエッチング液の侵入を防ぐ。このようにして準備したパネル３０の両面からフッ酸の水溶液から成るエッチング液を用いてガラス基板１，１１のエッチングを行う。酸化タンタルはエッチング液に溶解しないため、ガラス基板１，１１が除去されてバリア層２，１２、機能素子層３、カラーフィルタ層１３および液晶層２５からなるパネル３１が得られる（ｃ）。
【００２８】
ガラス基板の厚さを減少させる手法としては、上記の方法以外にも、機械的に基板を研磨して削り取る方法、機械研磨とエッチングとを併用して化学的および機械的に基板を研磨する方法およびブラスト処理により基板を削り取る方法などが適用できる。純水でリンスし、乾燥した後、パネルの周囲に塗布し硬化させた樹脂を剥離剤を用いて取り除く。パネル両面の薄層化されたＴＦＴ基板１０およびカラーフィルタ基板２０に、有機高分子から成る転写体６，１６を接着用の樹脂からなる接着層５，１５を介して貼合わせる。ここで有機高分子としてはポリエーテルスルホンを用いる。以上のようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい機能性パネル３２が得られる。
【００２９】
図４は、本発明の第４の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。本実施形態では、第３の実施形態とは異なり、バリア層２，１２を設けず、ガラス基板１，１１上にＴＦＴからなる機能素子層３およびカラーフィルタ層１３を形成する。これによって、第１および第２の基板であるＴＦＴ基板４０およびカラーフィルタ基板５０が得られる（ａ）。ＴＦＴ基板４０とカラーフィルタ基板５０との間にプラスチックのビーズを散布し、機能素子層３およびカラーフィルタ層１３が内側となるように貼合わせる。その後、液晶を注入し、封止することにより液晶層２５を形成し、パネル６０を作成する（ｂ）。エッチング速度をエッチング液の温度、濃度、撹拌方法等を厳密に管理することにより制御し、ガラス基板１，１１の厚さを均一に薄くすることで薄型化したパネル６１が得られる（ｃ）。パネル６１の両面に有機高分子から成る転写体６，１６を接着用の樹脂からなる接着層５，１５を介して貼合わせる（ｄ）。以上のようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい機能性パネル６２が得られる。
【００３０】
図５は、本発明の第５の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。ガラスからなる基板１上にタンタルの薄膜をスパッタ法で形成する。このタンタルを陽極酸化して酸化タンタルにしバリア層２とする。その上にゲート電極配線、ゲート絶縁層形成、アモルファスシリコンの半導層形成、ソース電極配線などを順次行いＴＦＴからなる機能素子層３を形成する。このようにしてＴＦＴ基板１０が得られる。また、同様にしてバリア層１２を形成し、その上に、カラーフィルタ層１３を形成する。このようにして、カラーフィルタ基板２０が得られる（ａ）。機能素子基板１０とカラーフィルタ基板２０との間隔が５μｍになるように基板間にプラスチックのビーズを散布し、機能素子層３およびカラーフィルタ層１３が内側となるように貼り合わせる。その後、液晶を注入し、封止することによりパネル３０を作成する（ｂ）。パネル３０の周囲に樹脂を塗布した後硬化させ、パネル３０の周囲からのエッチング液の侵入を防ぐ。このようにして準備したパネル３０をフッ酸の水溶液から成るエッチング液を用いてガラス基板１，１１のエッチングを行う。酸化タンタルはエッチング液に溶解しないため、ガラス基板１，１１が除去されてバリア層２，１２、機能素子層３、カラーフィルタ層１３および液晶層２５からなるパネル３１が得られる（ｃ）。
【００３１】
ガラス基板の厚さを減少させる手法としては、上記の方法以外にも、機械的に基板を研磨して削り取る方法、機械研磨とエッチングとを併用して化学的および機械的に基板を研磨する方法およびブラスト処理により基板を削り取る方法などが適用できる。純水でリンスし、乾燥した後、パネル３０の周囲に塗布し硬化させた樹脂を剥離剤を用いて取り除く。薄層化されたＴＦＴ基板１０に有機高分子から成る転写体６を接着用の樹脂からなる接着層５を介して貼り合わせる。ここで有機高分子としてはポリエーテルスルホンを用いる。その後、薄層化されたカラーフィルタ基板２０にスピンコータまたはスロットコータを用いて樹脂をコーティングし、硬化させてコーティング層３５を形成する（ｄ）。このようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい機能性パネル３３が得られる。
【００３２】
図６は、本発明の第６の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。本実施形態は、第５の実施形態とは異なりバリア層２，１２を設けず、ガラス基板１，１１上にＴＦＴからなる機能素子層３およびカラーフィルタ層１３を形成する。これによって、第１および第２の基板であるＴＦＴ基板４０およびカラーフィルタ基板５０が得られる（ａ）。ＴＦＴ基板４０とカラーフィルタ基板５０との間にプラスチックのビーズを散布し、機能素子層３およびカラーフィルタ層１３が内側となるように貼合わせる。その後、液晶を注入し、封止することにより液晶層２５を形成し、パネル６０を作成する（ｂ）。エッチング速度をエッチング液の温度、濃度、撹拌方法等を厳密に管理することにより制御し、ガラス基板１，１１の厚さを均一に薄くすることで薄型化したパネル６１が得られる（ｃ）。ガラス基板が残存するＴＦＴ基板１０と転写体６とを接着層５を介して貼り合わせる。その後、ガラス基板が残存するカラーフィルタ基板２０にスロットコータを用いて樹脂をコーティングし、硬化させてコーティング層３５を形成する。以上のようにして、軽く、変形に耐え、落下しても破損しにくい機能性パネル６３が得られる。
【００３３】
以上述べたように、本発明の機能素子の転写方法によれば、特に基板を選ばず、様々な基板へ機能素子を転写することが可能である。たとえば機能素子を直接形成することができない、あるいは、形成することが困難な基板に転写することにより、従来得られなかった特徴を備えた機能性パネルを製造することができる。
【００３４】
特に、透明基板上にＴＦＴを形成した液晶パネルを製造する際に、予め耐熱性および耐食性が優れる耐熱ガラスなどの基板を用いて機能性薄膜の形成および加工を行い、有機高分子などの耐衝撃性に優れ、軽量な基板にＴＦＴ層を転写することにより、優れた信頼性と携帯性とを同時に備えた液晶ディスプレイを容易に製造することができる。このような利点は、液晶ディスプレイに限定されるものではなく、他の平面表示装置、薄膜集積回路装置等の製造においても、同様に享受される。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、機能素子の性能を低下させることなく、機能素子を形成する基板と製品として使用する際に用いる基板とを個別に選択することが可能となる。これによって、機能素子をフレキシブルな基板へ転写することが可能となり、温度制限が必要な基板上にも、特性の良好な高温プロセスで機能素子を形成でき、自由な機能素子基板が形成可能となる。
【００３６】
また本発明によれば、基板を薄層化する際に機能素子がダメージを受けることを防ぐことができる。
【００３７】
また本発明によれば、機能素子の表面を保護しなくても、別基板へ転写することが可能となりプロセスを簡略化することができる。
【００３８】
また本発明によれば、パネルを薄型化することができる。
また本発明によれば、機能素子にダメージを与えることなく、基板の除去が可能となり、転写後の機能素子基板を軽量化することができる。
【００３９】
また本発明によれば、薄層化の条件を制御することでガラス基板の一部を残存し、バリア層を形成しなくても、基板の薄層化が可能である。
【００４０】
また本発明によれば、機能素子基板がフレキシブルとなり、様々な応用が可能となる。
【００４１】
また本発明によれば、機能素子を転写することにより、様々な機能を有する機能性パネルが容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【図２】本発明の第２の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【図３】本発明の第３の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【図４】本発明の第４の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【図５】本発明の第５の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【図６】本発明の第６の実施形態である機能素子の転写方法の工程図である。
【符号の説明】
１，１１  ガラス基板
２，１２  バリア層
３  機能素子層
４  保護層
５，１５  接着層
６，１６  転写体
７，９  転写基板
８  ガラス薄板
１３  カラーフィルタ層
１０，４０  ＴＦＴ基板
２０，５０  カラーフィルタ基板
２５  液晶層
３５  コーティング層
３０，６０  パネル
３１，６１  薄型化されたパネル
３２，３３，６２，６３  機能性パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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