JP2002184959A

JP2002184959A - 機能素子の転写方法および機能性パネル

Info

Publication number: JP2002184959A
Application number: JP2000381781A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tanaka; 潤一田中; Akitsugu Hatano; 晃継波多野; Toshio Takemoto; 敏夫竹本; Yasunori Nishimura; 靖紀西村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: JP3974749B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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
方法および機能パネルを提供する。【解決手段】ガラス基板１上に酸化タンタルのバリア
層２とＴＦＴからなる機能素子層３とを形成して機能素
子基板を形成し、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。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の裏面か
らエッチングを行うことで、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。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とを樹脂からなる
接着層５を介して貼合わせ、機能素子層３をガラス基板
１から転写体６に転写する。

Description

【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およびそれを用いて製造した
機能性パネルに関する。

【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Ｔ
ＦＴ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１０−１
２５９３１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および機能パネルを提供するこ
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、前記薄層化した機能素子基板を転写体に転写する転
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、薄層化した機能素子基板を転写体に転写するので、
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、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。

【０００９】また本発明は、前記機能素子の表面に、機
能素子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、機能素子の表面に薄層化
工程で機能素子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がダメージを受けることを防
ぐことができる。

【００１１】また本発明は、２枚の基板の少なくとも一
方の表面に機能素子を形成して第１基板および第２基板
を形成するする基板形成工程と、機能素子が内側となる
ように第１基板と第２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基板の
厚さを減少または除去させることで第１基板および第２
基板を薄層化する薄層化工程と、前記薄層化した第１基
板および第２基板を転写体に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、機能素子が内側となるよ
うに第１基板と第２基板とを貼り合わせてパネルを形成
し、パネルの両面から基板の厚さを減少または除去させ
て薄層化した第１基板および第２基板を転写体に転写す
るので、機能素子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、一方の基
板には転写体を転写し、他方の基板にはコーティングす
ることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、転写工程で、一方の基板
には転写体を転写し、他方の基板にはコーティングする
ので、パネルを薄型化することができる。

【００１５】また本発明は、前記機能素子と基板との間
に、機能素子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、機能素子と基板との間に
薄層化工程で機能素子を保護するバリア層を形成するの
で、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。

【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。

【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。

【００２０】また本発明は、前記請求項１〜８のいずれ
かに記載の機能素子の転写方法を用いて製造されたこと
を特徴とする機能性パネルである。

【００２１】本発明に従えば、機能性パネルが、前記の
機能素子の転写方法を用いて製造されるので、様々な機
能を有する機能性パネルが容易に得られる。

【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３００
０Å）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１
０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５
μｍ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６
０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１，１
１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１０，４０ＴＦＴ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336 (72)発明者竹本敏夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者西村靖紀大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 HA28 JA24 JA34 JA37 KA05 MA07 MA17 NA25 PA01 PA08 5F110 AA17 CC07 DD02 DD12 DD24 GG02 GG15 GG25 HK03 QQ16 5G435 AA17 BB12 EE12 EE33 GG12 KK05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に機能素子を形成して機能素
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、前記薄層化した機能素子基板を転写体に転写する転写工
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】前記機能素子の表面に、機能素子を保護
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】２枚の基板の少なくとも一方の表面に機
能素子を形成して第１基板および第２基板を形成するす
る基板形成工程と、機能素子が内側となるように第１基板と第２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基板の厚さを減少または除去させ
ることで第１基板および第２基板を薄層化する薄層化工
程と、前記薄層化した第１基板および第２基板を転写体に転写
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４】前記転写工程で、一方の基板には転写体
を転写し、他方の基板にはコーティングすることを特徴
とする請求項３記載の機能素子の転写方法。
【請求項５】前記機能素子と基板との間に、機能素子
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
１〜４のいずれか１つに記載の機能素子の転写方法。
【請求項６】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５記載の機能素子の転写方法。
【請求項７】前記基板は、ガラスから成ることを特徴
とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の機能素子の
転写方法。
【請求項８】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１〜７のいずれか１つに記載の機能
素子の転写方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載の機能素
子の転写方法を用いて製造されたことを特徴とする機能
性パネル。