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JP6910178B2 - 半導体装置、及び半導体装置の作製方法 - Google Patents

半導体装置、及び半導体装置の作製方法 Download PDF

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Description

本発明の一態様は、素子、半導体装置、表示装置、剥離方法および素子表示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の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
ガラス基板上において、様々な薄膜を積層および加工することによって、半導体素子や表示素子などが作られている。ガラスは、高い耐熱性を有し、剛性も高いことから、様々な素子をその基板上に作製することが可能となっており、ガラス基板上に作製された素子は、ディスプレイなどにも広く応用されている。
一方で、十分な剛性を有するガラス基板はそれなりの厚さを必要とし、大きなものになるとその重量も大きくなり、取扱いが困難になってゆく。また、ガラスは脆く、衝撃に弱い為、破損しやすいという一面もある。
そこで、軽く、破損しにくい樹脂製の基板を用いた半導体装置、表示装置が注目されつつある。
しかし、樹脂は概して熱に弱く、高性能の素子を作製する為に加えられる熱に耐えられない場合が多い。また、また、たわみやすく、膨張、収縮しやすいために、高精度の加工がしにくいという問題もある。
ところで、樹脂製の基板を用いた半導体装置、表示装置は、当該基板に可とう性を有するものを用いることによって、曲面を有せしめたり、形状を変えて使用したりすることが可能となる。これは、堅くて脆いガラス基板を用いた装置では実現が難しい特徴となる。
このような半導体装置、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、特許文献１には、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子が適用された可撓性を有する発光装置が開示されている。
特開２０１４−１９７５２２号公報
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化された素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、破損しにくい素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は集積化された素子、半導体装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、可とう性を有する素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供することを課題とする。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化され且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、破損しにくく安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は集積化され且つ安価な素子、半導体装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、可とう性を有し且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置を提供することを課題とする。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化された素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、破損しにくい素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は集積化された素子、半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、可とう性を有する素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化され且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、破損しにくく安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。または、本発明の一態様は集積化され且つ安価な素子、半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。または、本発明の一態様は、可とう性を有し、且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供することを課題とする。
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。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は基板と、前記基板に接して形成された第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層に接して形成された第２の樹脂層と、前記第２の樹脂層に接して形成された第１の層とを有し、前記第２の樹脂層はポリイミド樹脂を主成分として構成され、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との界面において、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との界面と反対側の第１の樹脂層をＬＣ／ＭＳ測定した際に検出される物質以外の、ＬＣ／ＭＳ測定における質量電荷比が１０００以上１２００以下の物質が検出される素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との界面において、前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との界面と反対側の第１の樹脂層をＬＣ／ＭＳ測定した際に検出される物質以外の、ＬＣ／ＭＳ測定における質量電荷比が１０００より小さい物質の検出数が５より少ない発光素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記基板が可とう性を有する素子である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、第１の層にトランジスタが形成されている半導体装置である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記トランジスタがチャネル形成領域に金属酸化物を有するトランジスタである半導体装置である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記第１の層に表示素子が形成されている表示装置である。
また、本発明の他の構成は、作製基板上に、酸化チタン層を形成し、前記酸化チタン層上に、ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層を形成し、前記第１の樹脂層上に被剥離層を形成し、前記第１の樹脂層にレーザ光を照射することによって、前記第１の樹脂層の前記酸化チタン層に接する部分に、前記ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層の成膜前の材料をＬＣ／ＭＳ測定した際に検出される物質以外の、ＬＣ／ＭＳ測定における質量電荷比で１０００以上の物質を含む分離領域を形成し、前記作製基板と前記被剥離層とを前記分離領域で分離する剥離方法である。
また、本発明の他の構成は、作製基板上に、ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層を形成し、前記第１の樹脂層上にトランジスタを含む被剥離層を形成し、前記第１の樹脂層にレーザ光を照射することによって、前記第１の樹脂層の前記酸化チタン層に接する部分に、前記ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層の成膜前の材料をＬＣ／ＭＳ測定した際に検出される物質以外の、ＬＣ／ＭＳ測定における質量電荷比で１０００以上の物質を含む分離領域を形成し、前記作製基板と前記被剥離層とを前記分離領域で分離する剥離方法である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記トランジスタがチャネル形成領域に金属酸化物を含む半導体装置の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記酸化チタン層に面する前記第１の樹脂層の表面おいて、ＬＣ／ＭＳ測定における質量電荷比で１０００より小さい物質の検出数が５より少ない剥離方法である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記分離領域と前記酸化チタン層との間に空洞が形成される剥離方法である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記被剥離層が表示素子を含む表示装置の作製方法である。
また、本発明の他の構成は、上記構成において、前記被剥離層が発光素子を含む表示装置の作製方法である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又は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、照明器具は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化された素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は、破損しにくい素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は集積化された素子、半導体装置を提供できる。または、本発明の一態様は、可とう性を有する素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供できる。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化され且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は、破損しにくく安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は集積化され且つ安価な素子、半導体装置を提供できる。または、本発明の一態様は、可とう性を有し且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置を提供できる。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化された素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は、破損しにくい素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は集積化された素子、半導体装置の作製方法を提供できる。または、本発明の一態様は、可とう性を有する素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。
本発明の一態様は、薄膜化、軽量化され且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は、破損しにくく安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。または、本発明の一態様は集積化され且つ安価な素子、半導体装置の作製方法を提供できる。または、本発明の一態様は、可とう性を有し、且つ安価な素子、半導体装置、表示装置および発光装置の作製方法をそれぞれ提供できる。
または、本発明の他の一態様は、新しい発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。または、発光効率が高い発光素子を提供することができる。または、消費電力の小さいディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
本発明の一態様は上述の効果のうちいずれか一を奏すればよいものとする。
剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程および素子を表す図。 剥離工程をおよび発光装置もしくは表示装置を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程を表す図。 剥離工程および素子を表す図。 素子および発光装置もしくは表示装置表す図。 剥離工程を表す図。 発光装置または表示装置を表す図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 電子機器を表す図。 剥離層表面のＬＣ／ＭＳ分析で得られた、ＰＤＡ検出器におけるクロマトグラフ。 比較サンプル１，２のＬＣ／ＭＳ分析で得られた、ＰＤＡ検出器におけるクロマトグラフ。 酸化チタン上のポリイミド膜にレーザ光を照射した際の断面ＴＥＭ写真。
以下、本発明の実施の態様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。
ガラス基板など、作製基板上に形成された素子類を当該基板から分離し、異なる基板に接着する方法に関しては、様々な方法が提唱されている。一般に、樹脂層や無機層による剥離層を用い、その界面や内部において密着性の弱い部分を形成し、作製基板上に形成された素子類を作製基板から分離する方法が採られているが、容易に分離可能なほど作製基板との密着性を弱めてしまうと当該素子類の形成過程においての剥がれが生じてしまい、一方で、密着性が強すぎると分離する際にかかる力による破損の可能性が大きくなる。
そこで、本発明では非剥離層に形成された素子類を、歩留まり良く作製基板から分離することができる剥離方法を提供する。素子類を歩留まり良く分離することができることで、製品の不良によるコスト増加を抑えることが可能となり、安価に製品を提供できるようになる。
本発明の一態様では、ポリイミド樹脂を用いた剥離層を利用して分離を行う。ポリイミド樹脂は比較的熱に強い為に、上層に形成する素子の加熱に対する制限温度を高く設定することができる。十分な加熱を行うことが可能であるため、素子類の信頼性を高めることができる。また、作製温度のより高い素子を利用することが可能となる。具体的には３５０℃での加熱も可能となることから、金属酸化物を用いた良好な特性を有する半導体素子を形成することも容易となる。
まず、作製基板上に酸化チタンの層を形成する。酸化チタンの層の形成については、その作製方法を問わない。例えば、チタンの膜を形成し、それを参加することで形成することができる。続いて、酸化チタン層の上にポリイミド樹脂からなる剥離層を形成する。ポリイミド樹脂は、可用性のポリイミドを塗布して形成することが好ましい。
続いて、当該剥離層の上に、被剥離層を形成する。被剥離層は単層でも複数層からなる層でも良いが、当該作製基板から分離し、他の基板や素子上に移し替えて利用したい素子類を形成する。例えばトランジスタや表示素子、発光素子などがこれにあたる。被剥離層には複数種類の素子が同時に含まれていても良い。その他作製基板上に形成することが可能なものであれば被剥離層として形成することができる。
被剥離層を形成した後、被剥離層のガラス基板側と反対側にシール材や接着材などにより支持基板を張り付ける。支持基板は、その後そのまま分離せずに用いても良いし、もう一度分離工程を行うことを前提に仮の基板を用いても良い。
支持基板を取り付けた後、作製基板を介して酸化チタン層にレーザ光を照射する。作製基板はレーザ光を透過し、且つ被剥離層に含まれる素子を形成するに十分に大きな耐熱性、剛性、十分に小さな膨張率を備えているものとする。具体的にはガラス基板などが好ましい。
レーザ光を照射することによって酸化チタンがレーザ光を吸収し、発熱が起きる。当該発熱によって剥離層であるポリイミド膜における酸化チタン層との接触面においてポリイミド分子を始め、含まれる分子の分解が引き起こされる。これにより、分解が起こった部分における膜の強度が低下し、十分に小さい力で被剥離層を支持基板から分離することが可能となる。また、この際、酸化チタン層と剥離層との間に空隙が形成される場合もある。
このような剥離層界面には、ポリイミド膜を形成する際の材料である可溶性ポリイミドの抽出液からは検出されない値の、ＬＣ／ＭＳ分析（液体クロマトグラフィー質量分析）における質量電荷比１０００以上１２００以下の物質が複数存在する。また、剥離界面に存在する物質を任意の有機溶剤で洗い流し、得られた溶液をＬＣ／ＭＳで分析するとポリイミド膜を形成する際の材料である可溶性ポリイミドの抽出液からは検出されない値の、質量電荷比（ｍ／ｚ）１０００以上１２００以下の値を示す物質が複数検出される。
一方で、本発明におけるポリイミド側の剥離層界面では、酸化チタン層の発熱によりポリイミドが分解するたが、ポリイミドではなく酸化チタン層が主にレーザ吸収するためポリイミドの激しい分解は起こらず、質量電荷比（ｍ／ｚ）において１０００より小さい値を示す物質は殆ど存在しない。存在しても少数（５以下）であることも特徴の一つである。
剥離界面から検出するこれらの物質又はイオンは、いずれもレーザ照射により加熱された酸化チタン層に接するポリイミドが分解した結果生成する物質であって、ガラス基板や剥離に用いるフィルムに由来する物質またはイオンは数に含まないものとする。
このように、酸化チタン層上にポリイミドからなる剥離層を形成した構造を用いた剥離方法は、酸化チタン層にガラス基板側からレーザ光を照射することによって酸化チタン層が当該レーザ光を吸収し、発熱する。これにより、酸化チタン層に接するポリイミド層が分解されてＬＣ／ＭＳ分析における質量電荷比（ｍ／ｚ）で１０００乃至１２００の物質が生成する。酸化チタン層に接するポリイミド層が分解してできた物質は、元々の材料に含まれる物質ではない質量電荷比（ｍ／ｚ）を有する。このような分解生成物が形成された剥離界面では良好な剥離性能を示し、レーザ光を照射することによって剥離法を必要とする製品を歩留まり良く製造することができるようになり、安価にそれらを提供できるようになる。
ガラス基板を用い、１μｍ程度のポリイミド膜を剥離層として用いた場合においては、例えば、
レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用い、発振器の設定エネルギーは９８０ｍＪ、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は１１．７ｍｍ／秒とし、光学系を調節することで、レーザ光の断面を０．６ｍｍ×３００ｍｍの線状に成形し、また、光学系にアッテネータを使用し、アッテネータによる照射エネルギーの減衰率は１０％とする方法が挙げられるもちろん、その他のレーザを用いても良い。
なお、被剥離層には、トランジスタが形成されていることが好ましい。また、当該トランジスタのチャネル形成領域に、金属酸化物を有することが好ましい。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
トランジスタのチャネル形成領域に低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ））を用いる場合、５００℃から５５０℃程度の温度をかける必要があるため、剥離層には高い耐熱性が求められる。
しかし、チャネル形成領域に金属酸化物を用いたトランジスタは、３５０℃以下、さらには３００℃以下で形成することができる。そのため、被剥離層に高い耐熱性は求められない。したがって、被剥離層の耐熱温度を低くすることができ、材料の選択の幅が広がる。また、ＬＴＰＳを用いる場合に比べて、工程が簡略化でき好ましい。
本実施の形態では、剥離層の内部に分離領域が形成されるため、剥離層の厚さは、１５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。なお、剥離層の厚さは５０ｎｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。前記膜厚の範囲内で可能な限り剥離層を薄膜化することで、軽量化、薄膜化、コストダウン、可とう性の向上を実現することができる。
以下では、本実施の形態の素子、半導体装置、発光装置、表示装置を、それらの作製方法と共に具体的に説明する。
なお、これら素子や装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法としては、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）法や、熱ＣＶＤ法でもよい。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法を使ってもよい。
表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等により形成することができる。
薄膜を加工する際には、リソグラフィ法等を用いて加工することができる。または、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
リソグラフィ法において光を用いる場合、露光に用いる光は、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線やＫｒＦレーザ光、またはＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ−ｖｉｏｌｅｔ）やＸ線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
［作製方法例１］
以下、表示装置を例に、本発明の一態様の剥離方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、酸化チタン層１５を形成し、その上に剥離層２３を形成する（図１）。
酸化チタン層はスパッタ法を用いて作製基板１４の一面全体にチタンからなる層を形成した後、当該チタン層を参加することによって酸化チタン層１５を形成すればよい。
樹脂層２４は酸化チタン層１５上に、塗布法を用いて形成することができる。樹脂層２４の形成方法はこれに限られず、印刷法等を用いても良い。
樹脂層２４は、各種樹脂材料（樹脂前駆体を含む）を用いて形成することができる。樹脂層２４は、熱硬化性を有する材料を用いて形成することが好ましい。本実施の形態では、樹脂層２４は、感光性を有さない材料（非感光性の材料ともいう）を用いて形成する。
樹脂層２４は、ポリイミド樹脂またはポリイミド樹脂前駆体を含む材料を用いて形成されることが好ましい。樹脂層２４は、例えば、可溶性のポリイミドを塗布することによって形成できる。
樹脂層２４は、スピンコータを用いて形成することが好ましい。スピンコート法を用いることで、大判基板に薄い膜を均一に形成することができる。
剥離層２３は、粘度が５ｃＰ以上５００ｃＰ未満、好ましくは５ｃＰ以上１００ｃＰ未満、より好ましくは１０ｃＰ以上５０ｃＰ以下の溶液を用いて形成することが好ましい。溶液の粘度が低いほど、塗布が容易となる。また、溶液の粘度が低いほど、気泡の混入を抑制でき、良質な膜を形成できる。
そのほか、樹脂層２４の形成方法としては、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等が挙げられる。
作製基板１４は、搬送が容易となる程度の剛性と、後に形成される素子類の作製工程に係る温度に耐えうる程度の耐熱性を有し、且つ、剥離工程で照射されるレーザ光に対する透光性を備えるものを用いる。作製基板１４に用いることができる材料としては、例えば、ガラス、石英、サファイヤ、樹脂などが挙げられる。この中でガラスが汎用性もあり、価格や大面積化の観点からも好ましい。ガラスとしては、例えば、無アルカリガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等が挙げられる。
次に、樹脂層２４に対して第１の加熱処理を行うことで、剥離層２３を形成する（図１（Ｂ））。
第１の加熱処理により、剥離層２３中の脱ガス成分（例えば、水素、水等）を低減することができる。特に、剥離層２３上に形成する各層の作製温度以上の温度で加熱することが好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、剥離層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
例えば、トランジスタの作製温度が３５０℃までである場合、剥離層２３となる膜を３５０℃以上４５０℃以下で加熱することが好ましく、４００℃以下がより好ましく、３７５℃以下で加熱することがさらに好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、剥離層２３からの脱ガスを大幅に抑制することができる。
トランジスタの作製における最高温度と、第１の加熱処理の温度を等しくすると、第１の加熱処理を行うことで表示装置の作製における最高温度が高くなることを防止できるため、好ましい。
処理時間を長くすることで、加熱温度が比較的低い場合であっても、加熱温度がより高い条件の場合と同等の剥離性を実現できる場合がある。そのため、加熱装置の構成により加熱温度を高められない場合には、処理時間を長くすることが好ましい。
第１の加熱処理の時間は、例えば、５分以上２４時間以下が好ましく、３０分以上１２時間以下がより好ましく、１時間以上６時間以下がさらに好ましい。なお、第１の加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、第１の加熱処理を、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法を用いて行う場合などは、５分未満としてもよい。
加熱装置としては、電気炉や、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって被処理物を加熱する装置等、様々な装置を用いることができる。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。ＲＴＡ装置を用いることによって、処理時間が短縮することができるので、量産する上で好ましい。また、加熱処理はインライン型の加熱装置を用いて行ってもよい。
なお、加熱処理により、剥離層２３の厚さは、樹脂層２４の厚さから変化する場合がある。例えば、樹脂層２４に含まれていた溶媒が除去されることや、硬化が進行し密度が増大することにより、体積が減少し、樹脂層２４よりも剥離層２３が薄くなる場合がある。または、加熱処理時に加熱雰囲気成分が含まれることにより、体積が増大し、樹脂層２４よりも剥離層２３が厚くなる場合もある。
第１の加熱処理を行う前に樹脂層２４に含まれる溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理ともいう）を行ってもよい。プリベーク処理の温度は用いる材料に応じて適宜決定することができる。例えば、５０℃以上１８０℃以下、８０℃以上１５０℃以下、または９０℃以上１２０℃以下で行うことができる。または、第１の加熱処理がプリベーク処理を兼ねてもよく、第１の加熱処理によって、樹脂層２４に含まれる溶媒を除去してもよい。
剥離層２３は、可撓性を有する。作製基板１４は、剥離層２３よりも可撓性が低い。
剥離層２３の熱膨張係数は、０．１ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましく、０．１ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることがさらに好ましい。剥離層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱を原因とする、トランジスタ等の破損やトランジスタ等を構成する層等へのクラック発生を抑制することができる。
なお、最終的に表示装置の表示面側に剥離層２３が位置することになる場合、表示素子からの光が当該剥離層２３を透過して観察されることになるため、剥離層２３は、可視光に対する透光性が高いことが好ましい。
次に、剥離層２３上に被剥離層２１を形成する。被剥離層２１に形成する素子として、本実施の形態ではトランジスタと表示素子を形成する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られることなく、作製基板１４から分離して用いたい任意の素子を形成すれば良い。
被剥離層２１としてまず、剥離層２３上に、絶縁層３１を形成する（図１（Ｃ））。
絶縁層３１は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３１は、剥離層２３に含まれる不純物が、後に形成する被剥離層内のトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐバリア層として用いることができる。例えば、絶縁層３１は、剥離層２３を加熱した際に、剥離層２３に含まれる水分等がトランジスタや表示素子に拡散することを防ぐ機能を有することが好ましい。そのため、絶縁層３１は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層３１としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒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、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を２以上積層して用いてもよい。特に、剥離層２３上に窒化シリコン膜を形成し、窒化シリコン膜上に酸化シリコン膜を形成することが好ましい。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化シリコンとは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。
無機絶縁膜は、成膜温度が高いほど緻密でバリア性の高い膜となるため、高温で形成することが好ましい。
絶縁層３１の成膜時の基板温度は、室温（２５℃）以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３１上に、トランジスタ４０を形成する（図１（Ｃ））。
表示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、プレーナ型のトランジスタとしてもよいし、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、トップゲート構造またはボトムゲート構造のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。
ここではトランジスタ４０として、金属酸化物層４４を有する、ボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合を示す。金属酸化物層４４は、トランジスタ４０の半導体層として機能することができる。金属酸化物は、酸化物半導体として機能することができる。
本実施の形態において、トランジスタの半導体には、酸化物半導体を用いる。シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
トランジスタ４０は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。トランジスタ４０は、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層４１を形成する。導電層４１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
表示装置が有する導電層には、それぞれ、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、もしくはタングステン等の金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、タングステンを含むインジウム酸化物、タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、チタンを含むインジウム酸化物、チタンを含むＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウムを含むＺｎＯ、またはシリコンを含むＩＴＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。また、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた、多結晶シリコンもしくは酸化物半導体等の半導体、またはニッケルシリサイド等のシリサイドを用いてもよい。また、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。また、不純物元素を含有させた酸化物半導体等の半導体を用いてもよい。または、銀、カーボン、もしくは銅等の導電性ペースト、またはポリチオフェン等の導電性ポリマーを用いて形成してもよい。導電性ペーストは、安価であり、好ましい。導電性ポリマーは、塗布しやすく、好ましい。
続いて、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
続いて、金属酸化物層４４を形成する。金属酸化物層４４は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
金属酸化物膜の成膜時の基板温度は、３５０℃以下が好ましく、室温以上２００℃以下がより好ましく、室温以上１３０℃以下がさらに好ましい。
金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方または双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
金属酸化物膜は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。
金属酸化物は、エネルギーギャップが２．０ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく。３．０ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、エネルギーギャップの広い金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法などを用いてもよい。
続いて、導電層４３ａ及び導電層４３ｂを形成する。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれ、金属酸化物層４４と接続される。
なお、導電層４３ａ及び導電層４３ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない金属酸化物層４４の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
以上のようにして、トランジスタ４０を作製できる（図１（Ｃ））。トランジスタ４０において、導電層４１の一部はゲートとして機能し、絶縁層３２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層４３ａ及び導電層４３ｂは、それぞれソースまたはドレインのいずれか一方として機能する。
次に、トランジスタ４０を覆う絶縁層３３を形成する（図１（Ｄ））。絶縁層３３は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
また、絶縁層３３として、酸素を含む雰囲気下で成膜した酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。さらに、当該酸化シリコン膜や酸化窒化シリコン膜上に窒化シリコン膜などの酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層することが好ましい。酸素を含む雰囲気下で形成した酸化物絶縁膜は、加熱により多くの酸素を放出しやすい絶縁膜とすることができる。このような酸素を放出する酸化絶縁膜と、酸素を拡散、透過しにくい絶縁膜を積層した状態で、加熱処理を行うことにより、金属酸化物層４４に酸素を供給することができる。その結果、金属酸化物層４４中の酸素欠損、及び金属酸化物層４４と絶縁層３３の界面の欠陥を修復し、欠陥準位を低減することができる。これにより、極めて信頼性の高い表示装置を実現できる。
以上の工程により、剥離層２３上に絶縁層３１、トランジスタ４０、及び絶縁層３３を形成することができる（図１（Ｄ））。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３４の形成時に剥離層２３にかかる温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３４に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、絶縁層３４及び絶縁層３３に、導電層４３ｂに達する開口を形成する。
その後、導電層６１を形成する（図１（Ｅ））。導電層６１は、その一部が発光素子６０の画素電極として機能する。導電層６１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
導電層６１は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。導電層６１は、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
導電膜の成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、導電層６１の端部を覆う絶縁層３５を形成する（図１（Ｅ））。絶縁層３５は、絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜または無機絶縁膜を援用できる。
絶縁層３５は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３５は、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３５の形成時に剥離層にかかる温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、室温以上３００℃以下がさらに好ましい。
絶縁層３５に無機絶縁膜を用いる場合、成膜時の基板温度は、室温以上３５０℃以下が好ましく、１００℃以上３００℃以下がさらに好ましい。
次に、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成する（図２（Ａ））。導電層６３は、その一部が発光素子６０の共通電極として機能する。
ＥＬ層６２は、蒸着法、塗布法、印刷法、吐出法などの方法で形成することができる。ＥＬ層６２を画素毎に作り分ける場合、メタルマスクなどのシャドウマスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法等により形成することができる。
ＥＬ層６２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。
導電層６３は、蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。
導電層６３は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度かつＥＬ層６２の耐熱温度以下の温度で形成する。また、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
以上のようにして、発光素子６０を形成することができる（図２（Ａ））。発光素子６０は、一部が画素電極として機能する導電層６１、ＥＬ層６２、及び一部が共通電極として機能する導電層６３が積層された構成を有する。
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。ここでは、トップエミッション型の発光素子を作製することを想定している。
次に、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図２（Ｂ））。絶縁層７４は、発光素子６０に水などの不純物が拡散することを抑制する保護層として機能する。発光素子６０は、絶縁層７４によって封止される。導電層６３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層７４を形成することが好ましい。
絶縁層７４は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度かつ発光素子６０の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層７４は、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成することが好ましい。
絶縁層７４は、例えば、上述した絶縁層３１に用いることのできるバリア性の高い無機絶縁膜が含まれる構成とすることが好ましい。また、無機絶縁膜と有機絶縁膜を積層して用いてもよい。
絶縁層７４は、ＡＬＤ法やスパッタリング法等を用いて形成することができる。ＡＬＤ法及びスパッタリング法は低温成膜が可能であるため好ましい。ＡＬＤ法を用いると絶縁層７４のカバレッジが良好となり好ましい。
次に、絶縁層７４上に保護層７５を形成する（図２（Ｃ））。保護層７５は、表示装置の最表面に位置する層として用いることができる。保護層７５は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。
保護層７５として、上述した絶縁層３１に用いることのできる有機絶縁膜を用いると、表示装置の表面に傷がつくことや、クラックが生じてしまうことを抑制できるため好ましい。
図３（Ａ）には、保護層７５の代わりに、接着層７５ｂを用いて絶縁層７４上に基板７５ａを貼り合わせた例を示す。
接着層７５ｂ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、嫌気型接着剤等の各種硬化型接着剤の各種樹脂を用いることができる。また、接着シート等を用いてもよい。
基板７５ａには、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、アクリル樹脂、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（ナイロン、アラミド等）、ポリシロキサン樹脂、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、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板７５ａには、ガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。なお、再度剥離を行って異なる基板に張り付ける場合には、基板７５ａはどのような基板を用いても良い。また、可とう性を有せしめる為には、基板７５ａの厚さや材質により、必要とする程度の可とう性を有する材質、形状の基板を用いれば良い。
次に、作製基板１４と剥離層２３とを分離する。分離する為に、作製基板１４側から、当該作製基板１４を介して酸化チタン層１５にレーザ光を照射し、酸化チタン層１５と剥離層２３との界面に分離領域２５を形成する（図３（Ｂ））。分離領域２５は、レーザ光を照射することによって酸化チタン層１５が発熱し、それにより剥離層２３を構成する分子が分解し、脆くなった部分である。剥離層２３をポリイミド樹脂で形成した場合には、当該分離領域２５には、ポリイミド膜を形成する際の材料である可溶性ポリイミドの抽出液からは検出されない値の、ＬＣ／ＭＳ分析（液体クロマトグラフィー質量分析）における質量電荷比１０００以上１２００以下の物質が複数存在する。このような分子は、いずれもレーザ照射により加熱された酸化チタン層に接するポリイミドが分解した結果生成されたものであり、このような物質が存在する表面を有する剥離層２３は適度な力で容易に酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から分離することができる。なお、最終製品においては、分離した面に、当該分子が残存しているため、測定によりその存在を確認することができる。
照射するレーザは、例えば、レーザ光のレーザ発振器として、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用い、発振器の設定エネルギーは９８０ｍＪ、繰り返し周波数は６０Ｈｚ、スキャン速度は１１．７ｍｍ／秒とし、光学系を調節することで、レーザ光の断面を０．６ｍｍ×３００ｍｍの線状に成形し、また、光学系にアッテネータを使用し、アッテネータによる照射エネルギーの減衰率は１０％とする方法が挙げられるもちろん、その他のレーザを用いても良い。
この後、例えば、分離領域２５に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から被剥離層を剥離することができる（図３（Ｃ））。具体的には、基板７５ａの上面の一部を吸着し、上方に引っ張ることにより、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から被剥離層を容易に引き剥がすことができる。
ここで、剥離時に、剥離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体が剥離界面に浸透するように剥離を行うことで、剥離性を向上させることができる。また、剥離時に生じる静電気が、トランジスタなどの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。
分離前に、剥離層２３の一部を酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から分離することで、分離の起点を形成してもよい。例えば、分離領域２５に、刃物などの鋭利な形状の器具を差し込むことで分離の起点を形成してもよい。または、基板７５ａ側から鋭利な形状の器具で剥離層２３に切り込みを入れ、分離の起点を形成してもよい。または、レーザアブレーション法等のレーザを用いた方法で、分離の起点を形成してもよい。
酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から分離することで露出した分離領域２５と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせてもよい（図３（Ｄ））。基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。
接着層２８には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用することができる。基板２９には、基板７５ａに用いることができる材料を適用することができる。
以上の工程により、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物が適用され、ＥＬ素子が適用された表示装置を作製することができる。
このように作製された表示装置の接着層２８と剥離層２３との界面には、ＬＣ／ＭＳ測定において、質量電荷比が１０００以上１２００以下で、且つ剥離層の材料においては含まれない質量電荷比のイオンに由来する物質が複数含まれることになる。ＬＣ／ＭＳ測定において、質量電荷比が１０００以上１２００以下で、且つ剥離層の材料においては含まれない質量電荷比のイオンに由来する物質はレーザ照射による酸化チタンの発熱が引き起こす分解で生じたものであって、その他の部分、すなわち、剥離層２３と被剥離層との界面（絶縁層３１との界面）には検出されないものである。
［作製方法例２］
以降の作製方法例では、先に説明した作製方法例と同様の部分について、説明を省略することがある。
まず、作製方法例１と同様に、絶縁層３３から保護層７５までを形成する。なお、これら各構成要素を作製する際には、剥離層２３の耐熱温度以下で形成する。これら各構成要素は、第１の加熱処理の温度及び第２の加熱処理の温度の双方より低い温度で形成することが好ましい。
そして、レーザ光を照射して、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４の少なくとも剥離したい素子が形成されている部分の酸化チタン層１５と剥離層２３の界面に分離領域２５を形成する。（図４（Ａ））レーザの種類、波長、出力などは作製方法１に準拠する。この際、酸化チタン層１５に、レーザ光を照射しない部分を設ける。レーザ光を照射しない位置に対応する部分には分離領域２５が形成されないため、運搬などにより誤って剥離してしまうことを防ぐことができる。
次に、剥離層２３に分離の起点を形成する（図４（Ｂ１）、（Ｂ２））。
例えば、保護層７５側から、分離領域２５の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目６４を入れる。この切れ目６４が分離の起点となる。
または、剥離層２３における分離領域２５の内側において、枠状にレーザ光を照射し、それを分離の起点としてもよい。
なお、１枚の作製基板で複数の表示装置を形成する（多面取りする）場合、図４（Ｂ２）のように、分離領域２５のように切れ目６４の内側に、複数の表示装置を配置するとよい。これにより、複数の表示装置を一度にまとめて作製基板から剥離することができる。
または、複数の分離領域２５を一つの作製基板上に形成して、表示装置ごとの分離領域２５となる位置に表示素子や半導体素子を作り分けてもよい。図４（Ｂ３）では、作製基板上に、４つの分離領域を形成する例を示す。４つの分離領域それぞれに、枠状に切れ目６４を入れることで、各表示装置を異なるタイミングで剥離することができる。
作製方法例２では、作製基板１４上に、分離領域２５が形成される部分と、分離領域２５が形成されない部分と、を設ける。分離領域２５が形成されない部分は剥離層２３が脆くなっていないので作製基板１４から剥離しにくい状態である。そのため、被剥離層２１が作製基板１４から意図しないタイミングで剥離してしまうことを抑制することができる。そして、分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、作製基板１４と被剥離層２１とを分離することができる。したがって、剥離のタイミングを制御でき、かつ、高い剥離性を実現できる。これにより、剥離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４とトランジスタ４０とを分離する（図５（Ａ））。
作製方法例２では、酸化チタン層１５にレーザ光を照射することによって、剥離層２３に含まれる樹脂の分子を分解し、脆くなった領域である分離領域２５を形成し、当該分離領域２５より分離することで酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から被剥離層２１を剥離することができる。
次に、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から分離することで露出した分離領域２５と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせる（図５（Ｂ））。基板２９は、表示装置の支持基板として機能することができる。
以上の工程により、トランジスタのチャネル形成領域に金属酸化物が適用され、ＥＬ素子が適用された表示装置を作製することができる。
［表示装置の構成例１］
図６（Ａ）は、表示装置１０Ａの上面図である。図６（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、表示装置１０Ａの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ａは、上記の作製方法例２を用いて作製することができる。表示装置１０Ａは、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能である。
表示装置１０Ａは、保護層７５及び基板２９を有する。保護層７５側が表示装置の表示面側である。表示装置１０Ａは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＡにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
接続体７６を介して、導電層４３ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図６（Ｂ）、（Ｃ））。導電層４３ｃは、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
接続体７６としては、様々な異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）及び異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を用いることができる。
図６（Ｃ）に示す表示装置は、トランジスタ４０の代わりに、トランジスタ４９を有している点、及び、絶縁層３３上に着色層９７を有する点で、図６（Ｂ）の構成と異なる。ボトムエミッション型の発光素子６０を用いる場合、発光素子６０と基板２９との間に着色層９７を有していてもよい。
図６（Ｃ）に示すトランジスタ４９は、図６（Ｂ）に示すトランジスタ４０の構成に加えて、ゲート電極として機能する導電層４５を有する。
トランジスタ４９には、チャネルが形成される半導体層を２つのゲートで挟持する構成が適用されている。このような構成とすることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。２つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。このようなトランジスタは他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速駆動が可能な回路を作製することができる。さらには、回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、または高精細化したときに配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することができる。
または、２つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
上述の通り、これら表示装置を作製する際には、酸化チタン層１５にレーザ光を照射することによって、剥離層２３に含まれる樹脂の分子を分解し、脆くなった領域である分離領域２５を形成し、当該分離領域より分離することで酸化チタン層１５が形成された作製基板１４から被剥離層２１を剥離することができるそのため、本実施の形態の表示装置の作製方法を適用して作製された表示装置が有する接着層２８と剥離層２３との間の領域（接着層２８と剥離層２３との界面）には、レーザ光が照射されたことによって剥離層２３が分解して生成したＬＣ／ＭＳ測定において、質量電荷比が１０００以上１２００以下で、且つ剥離層の材料においては含まれない質量電荷比の物質の少なくともいずれかが存在する。これらの物質が存在する剥離層２３は、適度に分子が分解されることによって、意図せず被剥離層２１が剥離してしまったりすることを抑制しつつ、良好な剥離性能を有するため、歩留まり良く表示装置を製造することができる。
フーリエ変換赤外分光法（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＦＴＩＲ）、核磁気共鳴分光法（１Ｈ−ＮＭＲ）、ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ／ＭＳ）、液体クロマトグラフ質量分析法（ＬＣ／ＭＳ）、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）、及びマトリックス支援レーザ脱離イオン化飛行時間型質量分析法（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ）などの分析法を１種以上用いて、分離した剥離層２３の表面（分離領域２５）または接着層２８の表面を分析することによって、剥離層２３と接着層２８の界面に存在する分子を確認することができる。
ＬＣ／ＭＳにより分析を行うには、剥離後の剥離層界面を任意の溶媒（トルエン、クロロホルム、１，１，３，３−ヘキサフルオロー２−プロパノール（略称：ＨＦＩＰ）等）で洗い流し、得られた洗浄液を任意の溶剤（アセトニトリル等、ＬＣ／ＭＳ測定に用いる有機溶媒が好ましい）で希釈して、測定サンプルを作成する。
表示装置を分析する場合は、まず、表示装置のトランジスタ構造において、剥離界面となる層、例えばポリイミドと接着剤（エポキシ樹脂等）が接している層等、の特定を行う。剥離界面の特定に用いる分析手法はＴＥＭ−ＥＤＸ（透過電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分析等）が挙げられる。特定した界面付近をＴＯＦ−ＳＩＭＳ（飛行時間型二次イオン質量分析）等の深さ方向の分子量分布情報が得られる分析手法にて分析する方法や、ＭＡＬＤＩ−ＭＳ（マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析）など横方向の分子量分布情報が得られる分析手法を用いて分析することができる。また、前記の方法にて剥離界面を特定した後、剥離界面にて剥離し、表面を露出させた後に、両剥離界面の表面を任意の溶剤（トルエン、クロロホルム、ＨＦＩＰ等）で洗い流し、得られた洗浄液を任意の溶剤（アセトニトリル等、ＬＣ／ＭＳ測定に用いる有機溶媒が好ましい）で希釈して、測定サンプルを作成し、ＬＣ／ＭＳ分析を行う事ができる。
［作製方法例３］
まず、作製方法例２と同様に、酸化チタン層１５が形成された作製基板１４上に、剥離層２３から絶縁層３１までを形成する（図７（Ａ））。
次に、絶縁層３１上にトランジスタ８０を形成する（図７（Ｂ））。
ここではトランジスタ８０として、金属酸化物層８３と２つのゲートを有するトランジスタを作製する場合を示す。
トランジスタ８０は、剥離層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。第１の加熱処理の温度及び第２の加熱処理の温度の双方より低い温度で形成することが好ましい。
具体的には、まず、絶縁層３１上に導電層８１を形成する。導電層８１は、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。
続いて、絶縁層８２を形成する。絶縁層８２は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。
続いて、金属酸化物層８３を形成する。金属酸化物層８３は、金属酸化物膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該金属酸化物膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することで形成できる。金属酸化物層８３は、金属酸化物層４４に用いることのできる材料を援用できる。
続いて、絶縁層８４及び導電層８５を形成する。絶縁層８４は、絶縁層３１に用いることのできる無機絶縁膜を援用できる。絶縁層８４及び導電層８５は、絶縁層８４となる絶縁膜と、導電層８５となる導電膜とを成膜した後、レジストマスクを形成し、当該絶縁膜及び当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。
次に、金属酸化物層８３、絶縁層８４、及び導電層８５を覆う絶縁層３３を形成する。絶縁層３３は、絶縁層３１と同様の方法により形成することができる。
絶縁層３３は、水素を含むことが好ましい。絶縁層３３に含まれる水素が、絶縁層３３と接する金属酸化物層８３に拡散し、金属酸化物層８３の一部が低抵抗化する。絶縁層３３に接する金属酸化物層８３は低抵抗領域として機能するため、トランジスタ８０のオン電流の増大及び電界効果移動度の向上が可能である。
次に、絶縁層３３に、金属酸化物層８３に達する開口を形成する。
続いて、導電層８６ａ及び導電層８６ｂを形成する。導電層８６ａ及び導電層８６ｂは、導電膜を成膜した後、レジストマスクを形成し、当該導電膜をエッチングした後にレジストマスクを除去することにより形成できる。導電層８６ａ及び導電層８６ｂは、それぞれ、絶縁層３３の開口を介して金属酸化物層８３と電気的に接続される。
以上のようにして、トランジスタ８０を作製できる（図７（Ｂ））。トランジスタ８０において、導電層８１の一部はゲートとして機能し、絶縁層８４の一部はゲート絶縁層として機能し、絶縁層８２の一部はゲート絶縁層として機能し、導電層８５の一部はゲートとして機能する。金属酸化物層８３はチャネル領域と低抵抗領域とを有する。チャネル領域は絶縁層８４を介して導電層８５と重なる。低抵抗領域は導電層８６ａと接続される部分と、導電層８６ｂと接続される部分と、を有する。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４から発光素子６０までを形成する（図７（Ｃ））。これらの工程は作製方法例１を参照できる。
また、図７（Ａ）〜（Ｃ）までの工程とは独立して、図８（Ａ）、（Ｂ）の工程を行う。作製基板１４上に、剥離層２３を形成する工程と同様に、作製基板９１上に、酸化チタン層９２を形成し、剥離層９３を形成する。
次に、剥離層９３上に絶縁層９５を形成する。次に、絶縁層９５上に、着色層９７及び遮光層９８を形成する（図８（Ｂ））。
絶縁層９５については、絶縁層３１の記載を援用できる。
着色層９７として、カラーフィルタ等を用いることができる。着色層９７は発光素子６０の表示領域と重なるように配置する。
遮光層９８として、ブラックマトリクス等を用いることができる。遮光層９８は、絶縁層３５と重なるように配置する。
次に、作製基板１４のトランジスタ８０等が形成されている面と、作製基板９１の着色層９７等が形成されている面とを、接着層９９を用いて貼り合わせる（図８（Ｃ））。
次に、酸化チタン層１５にレーザ光を照射して、分離領域２５を形成し（図９（Ａ））、その後分離の起点を形成する（図９（Ｂ））。作製基板１４と作製基板９１はどちらを先に分離してもよい。ここでは、作製基板９１よりも先に作製基板１４を分離する例を示す。
分離領域２５を形成するためのレーザ照射条件については、作製方法例１に記載した方法と同様に行えばよい。
分離の起点を形成する方法としては、例えば、作製基板１４側から、剥離層２３ａにおける分離領域２５の内側に、枠状にレーザ光６６を照射する方法がある（図９（Ｃ）に示すレーザ光の照射一６７参照）。この方法は、作製基板１４及び作製基板９１にガラスなどの硬質基板を用いる場合に好適である。
分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、酸化チタン層および剥離層２３の厚さ、分離領域２５の位置、材料等を考慮して適宜制御する。
作製方法例４では、分離領域２５を形成するためのレーザ光照射の際に、酸化チタン層１５にレーザ光を照射する部分と照射しない部分とを設ける。分離領域２５を形成する為にレーザ光を照射した部分には分離領域２５が形成され、剥離層２３は作製基板１４から分離しやすい状態となる。一方、分離領域２５が形成されていない部分については、剥離層２３に脆い部分は存在しないため、剥離層２３は作製基板１４から分離しにくい状態のままである。これにより、被剥離層２１が作製基板１４から意図しないタイミングで剥離してしまうことを抑制することができる。同様に、作製基板９１上から、分離領域９４を形成するためのレーザ光照射を行う際に、レーザ光を照射する部分と照射しない部分とを設けることによって剥離層９３が作製基板９１から意図しないタイミングで分離してしまうことを抑制することができる。
そして、剥離層２３または剥離層９３の一方のみに分離の起点を形成することで、作製基板１４と作製基板９１をそれぞれ別工程で剥離することができる。これにより、剥離工程および表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板１４側から剥離層２３（分離領域２５）に分離の起点を形成したら、作製基板１４とトランジスタ８０とを分離する（図１０（Ａ））。ここでは、枠状にレーザ光６６を照射した内側の部分（図９（Ｂ）に示すレーザ光の照射領域６７の内側の部分ともいえる。）が、作製基板１４から剥離される例を示す。また、図１０（Ａ）では、枠状にレーザ光６６を照射した外側の部分において、接着層９９中で分離が生じる（接着層９９が凝集破壊する）例を示すが、これに限られない。例えば、照射領域６７の外側において、接着層９９は絶縁層９５または絶縁層３５との間で分離が生じる（界面破壊または接着破壊が生じるともいう）場合がある。
次に、作製基板１４から分離することで露出した剥離層２３と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせる（図１０（Ｂ））。基板２９は、表示装置の支持基板として機能する。
次に、剥離層９３（分離領域９４）に分離の起点を形成する（図１１（Ａ））。
図１１（Ａ）では、基板２９側から、剥離層９３における分離領域９４の端部よりも内側に刃物などの鋭利な形状の器具６５を差し込み、枠状に切れ目を入れる。基板２９に樹脂を用いる場合に好適である。
または、剥離層２３に分離の起点を形成した際と同様に、作製基板９１側から、酸化チタン層９２に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
分離の起点を形成することで、所望のタイミングで、作製基板９１と剥離層９３とを分離することができる。したがって、剥離のタイミングを制御でき、かつ、高い剥離性を実現できる。これにより、剥離工程、及び表示装置の作製工程の歩留まりを高めることができる。
次に、作製基板９１とトランジスタ８０とを分離する（図１１（Ｂ））。ここでは、枠状に切れ目を入れた内側の部分が、作製基板９１から剥離される例を示す。
次に、作製基板９１から分離することで露出した剥離層９３と、基板２２とを、接着層１３を用いて貼り合わせる（図１２（Ａ））。基板２２は、表示装置の支持基板として機能することができる。
図１２（Ａ）において、発光素子６０の発光は、着色層９７、剥離層９３を通して、表示装置の外部に取り出される。そのため、剥離層９３の可視光の透過率はそれぞれ高いことが好ましい。
剥離層９３を除去してもよい。これにより、発光素子６０の光取り出し効率をさらに高めることができる。図１２（Ｂ）では、剥離層９３を除去し、接着層１３を用いて絶縁層９５に基板２２を貼り合わせた例を示す。
接着層１３には、接着層７５ｂに用いることができる材料を適用できる。
基板２２には、基板７５ａに用いることができる材料を適用できる。
作製方法例４は、本発明の一態様の剥離方法を２回行って表示装置を作製する例である。本発明の一態様では、表示装置を構成する機能素子等は、全て作製基板上で形成するため、精細度の高い表示装置を作製する場合においても、可撓性を有する基板には、高い位置合わせ精度が要求されない。よって、簡便に可撓性を有する基板を貼り付けることができる。
上述の通り、これら表示装置を作製する際には、酸化チタン層１５および酸化チタン層９２にレーザ光を照射することによって、剥離層２３および剥離層９３に含まれる樹脂の分子を分解し、脆くなった領域である分離領域２５および分離領域９４を形成し、当該分離領域より分離することで作製基板１４および作製基板９１から素子形成領域を剥離することができるそのため、本実施の形態の表示装置の作製方法を適用して作製された表示装置が有する接着層２８と剥離層２３との間の領域（接着層２８と剥離層２３との界面）及び接着層１３と剥離層９３との間の領域（接着層１３と剥離層９３との界面）には、レーザ光が照射されたことによって剥離層２３または剥離層９３が分解して生成したＬＣ／ＭＳ測定において、質量電荷比が１０００以上１２００以下で、且つ剥離層の材料においては含まれない質量電荷比の物質が複数存在する。これらの分子量の分子が存在する剥離層２３および剥離層９３は、適度に分子が分解されることによって、意図しない剥離が起こることを抑制しつつ、良好な剥離性能を有するため、歩留まり良く表示装置を製造することができる。
［変形例］
作製方法例４（図１８（Ｃ））では、接着層９９が、分離領域２５および分離領域９４の外側にも形成されている場合を示した。分離領域の外側の密着性は高く、このまま分離を行うと、剥離不良が生じるなど、剥離の歩留まりが低下することがある。
そこで、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接着層９９を、分離領域２５の外側および分離領域９４の外側とは重ねない構成とすることで、剥離不良を低減させることが可能となる。
例えば、流動性の低い接着剤、または接着シートなどを接着層９９に用いると、接着層９９を島状に形成することが容易である（図１３（Ａ））。
または、枠状の隔壁９６を形成し、隔壁９６に囲まれた内側に接着層９９を充填し硬化してもよい（図１３（Ｂ））。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いる場合、隔壁９６には、硬化した樹脂を用いることが好ましい。このとき、隔壁９６も、分離領域２５の外側および分離領域９４の外側とは重ねないことが好ましい。
隔壁９６を表示装置の構成要素として用いない場合、隔壁９６には、未硬化または半硬化の樹脂を用いることが好ましい。このとき、隔壁９６は分離領域２５の外側および分離領域９４の外側の一方または双方と重ねてもよい。
本実施の形態では、隔壁９６に未硬化の樹脂を用い、隔壁９６が、分離領域２５の外側および分離領域９４の外側と重ならない例を示す。
接着層９９が、分離領域２５の外側および分離領域９４の外側と重ならない構成における分離の起点の形成方法について説明する。以下では、作製基板９１を剥離する例を示す。作製基板１４を剥離する場合にも同様の方法を用いることができる。
図１４（Ａ）〜（Ｅ）では、作製基板９１と剥離層９３とを分離する場合のレーザ光６６の照射位置を説明する。
図１４（Ａ）に示すように、剥離層９３における分離領域９４と接着層９９とが重なる領域の少なくとも１か所に、レーザ光６６を照射することで、分離の起点を形成できる。
分離の起点に、作製基板９１と剥離層９３を引き離す力が集中することが好ましいため、接着層９９の中央部よりも端部近傍に分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、角部近傍に分離の起点を形成することが好ましい。
図１４（Ｂ）〜（Ｅ）に、レーザ光の照射領域６７の一例を示す。
図１４（Ｂ）では、接着層９９の角部に１か所、レーザ光の照射領域６７を示す。
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形成することができる。図１４（Ｃ）では、接着層９９の角部に３か所、レーザ光の照射領域６７を示す。図１６（Ｄ）では、レーザ光の照射領域６７が、接着層９９の一辺に接し、かつ接着層９９の一辺に沿って伸びている例を示す。図１４（Ｅ）に示すように、レーザ光の照射領域６７が、接着層９９と分離領域９４とが重なる領域だけでなく、硬化状態でない隔壁９６と分離領域９４とが重なる領域に位置してもよい。
その後、作製基板９１と剥離層９３とを分離することができる。なお、作製基板１４側に隔壁９６の一部が残存することがある。隔壁９６は、除去してもよいし、除去せず、次の工程に進んでもよい。
［表示装置の構成例２］
図１５（Ａ）は、表示装置１０Ｂの上面図である。図１５（Ｂ）は、表示装置１０Ｂの表示部３８１の断面図及びＦＰＣ３７２との接続部の断面図の一例である。
表示装置１０Ｂは、上記の作製方法例５を用いて作製することができる。表示装置１０Ｂは、曲がった状態に保持することや、繰り返し曲げることなどが可能である。
表示装置１０Ｂは、基板２２及び基板２９を有する。基板２２側が表示装置１０Ｂの表示面側である。表示装置１０Ｂは、表示部３８１及び駆動回路部３８２を有する。表示装置１０ＢにはＦＰＣ３７２が貼り付けられている。
接続体７６を介して、導電層８６ｃとＦＰＣ３７２とが電気的に接続されている（図１５（Ｂ））。導電層８６ｃは、トランジスタのソース及びドレインと同一の材料及び同一の工程で形成することができる。
上述の通り、これら表示装置を作製する際には、酸化チタン層１５にレーザ光を照射することによって、剥離層２３に含まれる樹脂の分子を分解し、脆くなった領域である分離領域２５を形成し、当該分離領域より剥離層２３を分離することで作製基板１４から素子形成領域を剥離することができる。そのため、本実施の形態の表示装置の作製方法を適用して作製された表示装置が有する接着層２８と剥離層２３との間の領域（接着層２８と剥離層２３との界面）には、レーザ光が照射されたことによって剥離層２３が分解して生成したＬＣ／ＭＳ測定において質量電荷比が１０００以上１２００以下で、且つ剥離層の材料においては含まれない質量電荷比の物質が複数存在する。これらの分子量の分子が存在する剥離層２３は、適度に分子が分解されることによって、意図しない剥離が起こることを抑制しつつ、良好な剥離性能を有するため、歩留まり良く表示装置を製造することができる。
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。また、本明細書において、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置とその作製方法について図面を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、可視光を反射する第１の表示素子と、可視光を発する第２の表示素子とを有する。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子が反射する光と、第２の表示素子が発する光のうち、いずれか一方、または両方により、画像を表示する機能を有する。
第１の表示素子には、外光を反射して表示する素子を用いることができる。このような素子は光源を持たないため、表示の際の消費電力を極めて小さくすることが可能となる。
第１の表示素子には、代表的には反射型の液晶素子を用いることができる。または、第１の表示素子として、シャッター方式のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）素子、光干渉方式のＭＥＭＳ素子の他、マイクロカプセル方式、電気泳動方式、エレクトロウェッティング方式、電子粉流体（登録商標）方式等を適用した素子などを用いることができる。
第２の表示素子には、発光素子を用いることが好ましい。このような表示素子が射出する光は、その輝度や色度が外光に左右されることがないため、色再現性が高く（色域が広く）、コントラストの高い、鮮やかな表示を行うことができる。
第２の表示素子には、例えばＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＱＬＥＤ（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｄｏｔ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの自発光性の発光素子を用いることができる。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子のみを用いて画像を表示する第１のモード、第２の表示素子のみを用いて画像を表示する第２のモード、並びに、第１の表示素子及び第２の表示素子を用いて画像を表示する第３のモードを有し、これらのモードを自動または手動で切り替えて使用することができる。
第１のモードでは、第１の表示素子と外光を用いて画像を表示する。第１のモードは光源が不要であるため、極めて低消費電力なモードである。例えば、表示装置に外光が十分に入射されるとき（明るい環境下など）は、第１の表示素子が反射した光を用いて表示を行うことができる。例えば、外光が十分に強く、かつ外光が白色光またはその近傍の光である場合に有効である。第１のモードは、文字を表示することに適したモードである。また、第１のモードは、外光を反射した光を用いるため、目に優しい表示を行うことができ、目が疲れにくいという効果を奏する。
第２のモードでは、第２の表示素子による発光を利用して画像を表示する。そのため、照度や外光の色度によらず、極めて鮮やかな（コントラストが高く、且つ色再現性の高い）表示を行うことができる。例えば、夜間や暗い室内など、照度が極めて低い場合などに有効である。また周囲が暗い場合、明るい表示を行うと使用者が眩しく感じてしまう場合がある。これを防ぐために、第２のモードでは輝度を抑えた表示を行うことが好ましい。これにより、眩しさを抑えることに加え、消費電力も低減することができる。第２のモードは、鮮やかな画像（静止画及び動画）などを表示することに適したモードである。
第３のモードでは、第１の表示素子による反射光と、第２の表示素子による発光の両方を利用して表示を行う。第１のモードよりも鮮やかな表示をしつつ、第２のモードよりも消費電力を抑えることができる。例えば、室内照明下や、朝方や夕方の時間帯など、照度が比較的低い場合、外光の色度が白色ではない場合などに有効である。また、反射光と発光とを混合させた光を用いることで、まるで絵画を見ているかのように感じさせる画像を表示することが可能となる。
このような構成とすることで、周囲の明るさによらず、視認性が高く利便性の高い表示装置または全天候型の表示装置を実現できる。
本実施の形態の表示装置は、第１の表示素子を有する第１の画素と、第２の表示素子を有する第２の画素とをそれぞれ複数有する。第１の画素と第２の画素は、それぞれ、マトリクス状に配置されることが好ましい。
第１の画素及び第２の画素は、それぞれ、１つ以上の副画素を有する構成とすることができる。例えば、画素には、副画素を１つ有する構成（白色（Ｗ）など）、副画素を３つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）の３色、または、黄色（Ｙ）、シアン（Ｃ）、及びマゼンタ（Ｍ）の３色など）、または、副画素を４つ有する構成（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、白色（Ｗ）の４色、または、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、黄色（Ｙ）の４色など）を適用できる。
本実施の形態の表示装置は、第１の画素と第２の画素のどちらでも、フルカラー表示を行う構成とすることができる。または、本実施の形態の表示装置は、第１の画素では白黒表示またはグレースケールでの表示を行い、第２の画素ではフルカラー表示を行う構成とすることができる。第１の画素を用いた白黒表示またはグレースケールでの表示は、文書情報など、カラー表示を必要としない情報を表示することに適している。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、元素Ｍ（Ｍは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウム）が含まれていてもよい。
例えば、ＣＡＣ−ＯＳの構成を有するＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、元素Ｍの酸化物（以下、ＭＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、または元素Ｍの亜鉛酸化物（以下、ＭＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
つまり、ＣＡＣ−ＯＳの構成を有するＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物は、ＭＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している金属酸化物である。従って、金属酸化物を複合金属酸化物と記載する場合がある。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
なお、ＣＡＣ−ＯＳの構成を有する金属酸化物とは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
具体的に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）について説明する。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳは、ＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ５（Ｘ５は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ６ＺｎＹ６ＯＺ６（Ｘ６、Ｙ６、およびＺ６は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２がクラウド状である金属酸化物である。
つまり、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ５が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。また、ＧａＯＸ５が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した層状の結晶構造である。
本明細書等において、ＣＡＣ−ＩＧＺＯとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む金属酸化物において、Ｇａを主成分とする複数の領域と、Ｉｎを主成分とする複数の領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している状態の金属酸化物と定義することができる。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳにおける結晶性は、電子線回折で評価することができる。例えば、電子線回折パターン像において、リング状に輝度の高い領域が観察される。また、リング状の領域に複数のスポットが観察される場合がある。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ５などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムが含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ５などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
一方、ＧａＯＸ５などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ５などが主成分である領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
従って、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ５などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び低いオフ電流（Ｉｏｆｆ）を実現することができる。
Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
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、本発明の一態様の表示モジュール及び電子機器について説明する。
図１６に示す表示モジュール８０００は、上部カバー８００１と下部カバー８００２との間に、ＦＰＣ８００３に接続されたタッチパネル８００４、ＦＰＣ８００５に接続された表示パネル８００６、フレーム８００９、プリント基板８０１０、及びバッテリ８０１１を有する。
例えば、本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された表示装置を、表示パネル８００６に用いることができる。これにより、高い歩留まりで表示モジュールを作製することができる。
上部カバー８００１及び下部カバー８００２は、タッチパネル８００４及び表示パネル８００６のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチパネル８００４としては、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル８００６に重畳して用いることができる。また、タッチパネル８００４を設けず、表示パネル８００６に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。
フレーム８００９は、表示パネル８００６の保護機能の他、プリント基板８０１０の動作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレーム８００９は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板８０１０は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であっても良いし、別途設けたバッテリ８０１１による電源であってもよい。バッテリ８０１１は、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール８０００は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追加して設けてもよい。
本発明の一態様により、曲面を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、可撓性を有し、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、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、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
また、本発明の一態様の表示装置は、外光の強さによらず、高い視認性を実現することができる。そのため、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、及び電子書籍端末などに好適に用いることができる。
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、折り畳んだ状態（図１７（Ａ））から、図１７（Ｂ）に示すように展開させることができる。
本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された表示装置を、表示部８０３及び表示部８０４のうち少なくとも一方に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
表示部８０３及び表示部８０４は、それぞれ、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末８００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末８００は折り畳むことができるため、可搬性が高く、汎用性に優れる。
筐体８０１及び筐体８０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
図１７（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された表示装置を、表示部８１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。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、指やスタイラスなどで表示部８１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。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。
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２に触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまた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用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、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。
図１７（Ｄ）に示すカメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された表示装置を、表示部８２２に用いることができる。これにより、高い歩留まりでカメラを作製することができる。
ここではカメラ８２０を、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体８２１とが一体となっていてもよい。
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、または動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
図１８（Ａ）〜（Ｅ）は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐体９０００、表示部９００１、スピーカ９００３、操作キー９００５（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子９００６、センサ９００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン９００８等を有する。
本発明の一態様の剥離方法を用いて作製された表示装置を、表示部９００１に好適に用いることができる。これにより、高い歩留まりで電子機器を作製することができる。
図１８（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信または受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１８（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器が有する機能はこれらに限定されず、その他の機能を有していてもよい。
図１８（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図１８（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図１８（Ａ）に示す携帯情報端末９２００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。また、表示部９００１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、携帯情報端末９２００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９２００は、接続端子９００６を有し、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。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図１８（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図１８（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図１８（Ｂ）においては円形状）である。
図１８（Ｃ）〜（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図３２（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図１８（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図１８（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳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。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２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。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
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。
本実施例では、ガラス基板上に酸化チタンの層を形成し、ついで酸化チタン層上にポリイミド薄膜を形成した後、剥離用フィルムをポリイミドに接着させてからガラス基板側からレーザ照射することにより剥離層を形成する方法について説明する。ガラス基板には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。ガラス基板上に、スパッタリング法を用いてチタン膜を形成した。チタン膜の形成時、プロセスガスには流量１００ｍＬ／ｍｉｎ（１００ｓｃｃｍ）のアルゴンガスを用い、圧力は０．３Ｐａ、パワーは８ｋＷとし、チタン膜の厚さは５ｎｍとなるようにした。続けて製膜したチタン層を酸化する事で酸化チタンとした。チタン薄膜の酸化条件は、酸素と窒素の雰囲気下でガラス上にチタンを成膜した基板を４５０℃で１時間焼成する方法（サンプル１）と、チタン薄膜表面をＨ２Ｏプラズマ処理する方法の、２通りを行った。得られたガラス基板上に２通りの方法（サンプル２）で形成した酸化チタン薄膜の表面に、厚さに可溶性ポリイミドの溶液（栃木事業所における品番：ＳＯ０１００００１））を適量滴下し、スピンコートにより成膜した。成膜後、基板を４００℃で１時間焼成し、焼成後剥離用フィルムを接着した。接着方法としては、ポリイミド上に接着剤（日新レジン社製、製品番号：ＣＥＰ−５）を線状に塗布し、ＰＥＴフィルム（パナック社製、製品名：ＣＴ１００／ルミラー１２５ＵＦ８３）１２５μｍを置き、ラミネーターで延ばしポリイミド層と剥離用フィルムであるＰＥＴフィルムを接着した。ついで、ガラス基板側からエキシマレーザ（波長：３０８ｎｍ）をエネルギー密度４４０（ｍＪ／ｃｍ２）となるように照射した。照射後、剥離フィルムに切欠を入れることで被剥離層を剥離した。
得られた被剥離層を有する剥離フィルムと剥離後のガラス基板について、ガラス基板側の剥離表面と、被剥離層側の剥離表面についてＬＣ／ＭＳ分析を行った。分析対象である被剥離層を有する剥離フィルムと、被剥離層剥離後のガラス基板を任意の大きさに切り出し、剥離後のガラス基板の剥離界面側の表面と、被剥離層の剥離界面側の表面を、アセトニトリルとクロロホルムを体積比７対３の割合で混合した溶液１５滴を用いて３回洗い流し、得られた洗浄液を測定サンプルとした。剥離表面の洗い流しに用いた溶媒としては、アセトニトリルと１，１，１，３，３，３‐ヘキサフルオロ‐２‐プロパノールを体積比７対３の割合で混合した溶液も用いた。リファレンスとして、剥離フィルム（ＰＥＴ＼ＣＥＰ０５）とガラス基板についても同様に、前記２種類の混合溶媒にて表面を洗い流し、リファレンスサンプルとした。
以上の様にして作成したサンプルとリファレンスサンプルを、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。ＬＣ／ＭＳ分析は、ＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離をウォーターズ社製Ａｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣにより、ＭＳ分析（質量分析）をウォーターズ社製Ｘｅｖｏ Ｇ２ Ｔｏｆ ＭＳにより行った。ＬＣ分離で用いたカラムはＡｃｑｕｉｔｙ ＵＰＬＣ ＢＥＨ Ｃ８ （２．１×１００ｍｍ １．７μｍ）、カラム温度は４０℃とした。移動相は移動相Ａをアセトニトリル、移動相Ｂを０．１％ギ酸水溶液とした。また、サンプルの注入量は５．０μＬとした。
ＬＣ分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後０分から１分までが、移動相Ａ：移動相Ｂ＝３０：７０、その後組成を変化させ、９分における移動相Ａと移動相Ｂとの比が移動相Ａ：移動相Ｂ＝９５：５となるようにリニアでグラジエントをかけ、その後１５分まで同割合で保持した。
ＭＳ分析では、エレクトロスプレーイオン化法（ＥｌｅｃｔｒｏＳｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ、略称：ＥＳＩ）によるイオン化を行い、キャピラリー電圧は３．０１０７５ｋＶ、サンプルコーン電圧は３０Ｖ、検出はポジティブモードおよび、ネガティブモードそれぞれについて測定を行った。なお、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１００〜１２００とした。
以上のようにして行ったＬＣ／ＭＳ分析で得られた、ＰＤＡ（フォトダイオードアレイ）検出器のクロマトグラフを図１９（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図１９（Ａ）はサンプル１、図１９（Ｂ）はサンプル２の結果である。図１９中に検出されたピークの面積比（％）と、検出された質量電荷比（ｍ／ｚ）を表１にまとめる。ポジティブモードではイオンが検出されなかったため、ネガティブモードで検出された質量電荷比のみを表１には示した。
なお、表１中、「剥離後ＰＩ表面」とは被剥離層の剥離界面側の表面のことであり、「剥離後ＴｉＯｘ表面」とは、ガラス基板の剥離界面側の表面のことである
Figure 0006910178
表１からわかるように、被剥離層の剥離界面のポリイミド側表面からは複数の分子量１０００から１８００程度の分子量の化合物が検出された。一方で酸化チタン表面からは測定範囲ではイオンは殆ど検出されなかった。被剥離層の剥離界面のポリイミド側表面から検出された複数の分子量１０００から１８００程度の分子量の化合物は、酸化チタン層がレーザを吸収することにより発熱し、酸化チタンの発熱を切欠にポリイミドが分解生成したものである。
ここで、用いた可溶性ポリイミドの溶液（栃木事業所における品番：ＳＯ０１００００１）に含まれる低分子量成分のＬＣ／ＭＳ分析について説明する。可溶性ポリイミドの溶液とクロロホルムとを体積比１：１となるように混合したところ、ポリイミドの析出が確認された。ポリイミドが沈殿するまで１時間放置し、得られた上澄み液と、アセトニトリルとを体積比１０：１となるように希釈し、比較サンプル１とした。
同様に、クロロホルムの代わりに１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール（略称：ＨＦＩＰ）を用いて作成したサンプルを比較サンプル２とした。
以上の様にして作成した２つの比較サンプルについて、ＬＣ／ＭＳ分析を行った。ＬＣ／ＭＳ分析に用いた装置や分析条件は上述の剥離層表面を分析した際と同様である。
ＬＣ／ＭＳ分析で得られた、ＰＤＡ（フォトダイオードアレイ）検出器のクロマトグラフを図２０に示す。なお、図２０（Ａ）は比較サンプル１、（Ｂ）は比較サンプル２の結果である。図２０（Ａ）（Ｂ）からわかるようにＰＤＡクロマトグラフのからは何も検出されなかった。一方で、いくつかのイオンがＭＳ検出器で検出された。検出された質量電荷比と保持時間を表２にまとめる。表２には、ポジティブモードではイオンが検出されなかったため、ネガティブモードで検出された質量電荷比のみを示した。
Figure 0006910178
表２からわかるように、可溶性ポリイミドの溶液（ソマール株式会社製、製品名：ＳＰＩＸＡＲＥＡ スピクセリア、品番：ＧＲシリーズ）は、クロロホルム、ＨＦＩＰに溶解する低分子量成分として、ＭＳで検出が可能な程度、数種類含んでいることが確認された。
本比較サンプルと剥離を行ったサンプルとを比較すると、剥離を行ったサンプルでは、比較サンプルに検出されない質量電荷比（ｍ／ｚ）１０００以上１２００以下の成分が検出されていることがわかる。この成分は、可溶性ポリイミドの溶液に含まれていたものではなく、剥離工程で生じていることが確認できた。
図２１に、ガラス基板上に酸化チタン層と、ポリイミド層とを積層し、波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザを用い、エネルギー密度３６０ｍＪ／ｃｍ２となるように照射した後の断面ＴＥＭ観察結果を示す。図２１に示したように、酸化チタン層とポリイミド層の界面においては酸化チタンにレーザ光が照射されて発熱が起こったことでポリイミドが分解し、空隙が形成されている様子が観察された。剥離前の断面ＴＥＭ観察において、このような空隙は確認されないため、レーザ光の照射によってこの空隙は形成されたと考えられる。
このように、レーザ光の照射による酸化チタン層の発熱によってこれらの分解物が生成することで、発生箇所が脆化し、脆化した箇所を切欠に剥離が起こる。ポリイミドの劣化物由来で脆化層が出来る本発明の剥離方法は、剥離したいときに酸化チタンとポリイミドの界面のポリイミド側に剥離箇所を設けることが出来るため、基板作成工程において非常に優れた剥離方法であると言える。つまり剥離してはいけない工程においては、被剥離層を基板に保持することが出来ることを特徴とする。従って、本発明の剥離方法を用いて作成した基板は、低コストでタクトタイムが短く、高信頼性の被剥離層を得ることが出来る。
１０Ａ 表示装置
１０Ｂ 表示装置
１３ 接着層
１４ 作製基板
１５ 酸化チタン層
２１ 被剥離層
２２ 基板
２３ 剥離層
２４ 樹脂層
２５ 分離領域
２８ 接着層
２９ 基板
３１ 絶縁層
３２ 絶縁層
３３ 絶縁層
３４ 絶縁層
３５ 絶縁層
４０ トランジスタ
４１ 導電層
４３ａ 導電層
４３ｂ 導電層
４３ｃ 導電層
４４ 金属酸化物層
４５ 導電層
４９ トランジスタ
６０ 発光素子
６１ 導電層
６２ ＥＬ層
６３ 導電層
６４ 切れ目
６５ 器具
６６ レーザ光
６７ 照射領域
７４ 絶縁層
７５ 保護層
７５ａ 基板
７５ｂ 接着層
７６ 接続体
８０ トランジスタ
８１ 導電層
８２ 絶縁層
８３ 金属酸化物層
８４ 絶縁層
８５ 導電層
８６ａ 導電層
８６ｂ 導電層
８６ｃ 導電層
９１ 作製基板
９２ 酸化チタン層
９３ 剥離層
９４ 分離領域
９５ 絶縁層
９６ 隔壁
９７ 着色層
９８ 遮光層
９９ 接着層
３７２ ＦＰＣ
３８１ 表示部
３８２ 駆動回路部
８００ 携帯情報端末
８０１ 筐体
８０２ 筐体
８０３ 表示部
８０４ 表示部
８０５ ヒンジ部
８１０ 携帯情報端末
８１１ 筐体
８１２ 表示部
８１３ 操作ボタン
８１４ 外部接続ポート
８１５ スピーカ
８１６ マイク
８１７ カメラ
８２０ カメラ
８２１ 筐体
８２２ 表示部
８２３ 操作ボタン
８２４ シャッターボタン
８２６ レンズ
８０００ 表示モジュール
８００１ 上部カバー
８００２ 下部カバー
８００３ ＦＰＣ
８００４ タッチパネル
８００５ ＦＰＣ
８００６ 表示パネル
８００９ フレーム
８０１０ プリント基板
８０１１ バッテリ
９０００ 筐体
９００１ 表示部
９００３ スピーカ
９００５ 操作キー
９００６ 接続端子
９００７ センサ
９００８ マイクロフォン
９０５５ ヒンジ
９２００ 携帯情報端末
９２０１ 携帯情報端末
９２０２ 携帯情報端末

Claims (12)

  1. 基板と、
    前記基板に接する領域を有する第１の樹脂層と、
    前記第１の樹脂層に接する領域を有する第２の樹脂層と、
    前記第２の樹脂層に接する領域を有する第１の層と、を有し、
    前記第２の樹脂層はポリイミド樹脂を主成分として構成され、
    前記第１の樹脂層と前記第２の樹脂層との界面から、液体クロマトグラフィー質量分析測定における質量電荷比が１０００以上１８００以下の物質が検出され、前記質量電荷比が１０００以上１８００以下の物質は前記界面と反対側から第１の樹脂層を液体クロマトグラフィー質量分析測定した際に検出される物質と異なる半導体装置。
  2. 請求項１において、
    前記界面から、液体クロマトグラフィー質量分析測定における質量電荷比が１０００より小さい物質の検出が５より少ない半導体装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記基板が可とう性を有する半導体装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記第１の層はトランジスタを有する半導体装置。
  5. 請求項４において、
    前記トランジスタはチャネル形成領域に金属酸化物を有する半導体装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記第１の層は前記トランジスタと電気的に接続された表示素子を有する半導体装置。
  7. 作製基板上に、酸化チタン層を形成し、
    前記酸化チタン層上に、ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層を形成し、
    前記第１の樹脂層上に被剥離層を形成し、
    前記第１の樹脂層にレーザ光を照射することによって、前記第１の樹脂層の前記酸化チタン層に接する部分に、前記ポリイミドを主成分とする第１の樹脂層の材料を液体クロマトグラフィー質量分析測定した際に検出される物質とは異なり、かつ液体クロマトグラフィー質量分析測定における質量電荷比で１０００以上１８００以下の物質を含む分離領域を形成し、
    前記作製基板と前記被剥離層とを前記分離領域で分離する半導体装置の作製方法。
  8. 請求項７において、
    前記酸化チタン層に面する前記第１の樹脂層の表面において、液体クロマトグラフィー質量分析測定における質量電荷比で１０００より小さい物質の検出が５より少ない半導体装置の作製方法。
  9. 請求項７または請求項８において、
    前記分離領域と前記酸化チタン層との間に空洞が形成される半導体装置の作製方法。
  10. 請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
    前記被剥離層はトランジスタを有する半導体装置の作製方法
  11. 請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
    前記被剥離層は表示素子を有する半導体装置の作製方法。
  12. 請求項７乃至請求項９のいずれか一において、
    前記被剥離層が発光素子を有する半導体装置の作製方法。
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