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JP2018026563A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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JP2018026563A
JP2018026563A JP2017152413A JP2017152413A JP2018026563A JP 2018026563 A JP2018026563 A JP 2018026563A JP 2017152413 A JP2017152413 A JP 2017152413A JP 2017152413 A JP2017152413 A JP 2017152413A JP 2018026563 A JP2018026563 A JP 2018026563A
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insulating layer
substrate
resin layer
film
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正勝 大野
Masakatsu Ono
正勝 大野
清治 保本
Seiji Yasumoto
清治 保本
直樹 池澤
Naoki Ikezawa
直樹 池澤
悟 井戸尻
Satoru Idojiri
悟 井戸尻
山崎　舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

【課題】表示装置の作製工程の歩留まりを高める。表示装置の量産性を高める。【解決手段】基板上に、水素を含む層を形成する。次に、水素を含む層上に、酸素を含む層を形成する。次に、酸素を含む層上に、樹脂または樹脂前駆体を含む材料を用いて、第１の層を形成する。次に、第１の層に対して、第１の加熱処理を行うことで、樹脂層を形成する。次に、樹脂層上に、被剥離層を形成する。そして、被剥離層と前記基板とを分離する。第１の加熱処理は、酸素を含む雰囲気下で行う。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、剥離方法、半導体装置の作製方法、及び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、電子機器、照明装置、入力装置（例えば、タッチセンサなど）、入出力装置（例えば、タッチパネルなど）、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。
なお、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路、表示装置、発光装置、入力装置、入出力装置、演算装置、記憶装置等は半導体装置の一態様である。また、撮像装置、電気光学装置、発電装置（薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む）、及び電子機器は半導体装置を有している場合がある。
有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子や、液晶素子が適用された表示装置が知られている。そのほか、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を備える発光装置、電気泳動方式などにより表示を行う電子ペーパなども、表示装置の一例として挙げることができる。
有機ＥＬ素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟持したものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の有機化合物から発光を得ることができる。このような有機ＥＬ素子が適用された表示装置は、薄型、軽量、高コントラストで且つ低消費電力な表示装置を実現できる。
また、可撓性を有する基板（フィルム）上に、トランジスタなどの半導体素子や、有機ＥＬ素子などの表示素子を形成することによりフレキシブルな表示装置が実現できる。
特許文献１では、犠牲層を介して耐熱性樹脂層及び電子素子が設けられた支持基板（ガラス基板）にレーザ光を照射して、耐熱性樹脂層をガラス基板から剥離することで、フレキシブルな表示装置を作製する方法が開示されている。
特開２０１５−２２３８２３号公報
本発明の一態様は、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い剥離方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大判基板を用いて剥離を行うことを課題の一つとする。本発明の一態様は、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することを課題の一つとする。本発明の一態様は、半導体装置または表示装置の作製工程を簡略化することを課題の一つとする。本発明の一態様は、半導体装置または表示装置を低温で作製することを課題の一つとする。
本発明の一態様は、消費電力の低い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、全天候型の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、利便性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、表示装置の薄型化または軽量化を課題の一つとする。本発明の一態様は、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、破損しにくい表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器などを提供することを課題の一つとする。
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、基板上に水素を含む層を形成し、水素を含む層上に、酸素を含む層を形成し、酸素を含む層上に、樹脂または樹脂前駆体を含む材料を用いて、第１の層を形成し、第１の層に対して、酸素を含む雰囲気下で第１の加熱処理を行うことで、樹脂層を形成し、樹脂層上に被剥離層を形成し、被剥離層と基板とを分離する、半導体装置の作製方法である。被剥離層を形成する工程では、例えば、基板上及び樹脂層上に、樹脂層の端部を覆う絶縁層を形成し、樹脂層上に、絶縁層を介して、トランジスタを形成することができる。樹脂層の少なくとも一部を基板から分離することで、分離の起点を形成した後に、被剥離層と基板とを分離することが好ましい。
被剥離層の少なくとも一部を形成した後、さらに、酸素を含む雰囲気下で第２の加熱処理を行うことが好ましい。第１の加熱処理の温度以下で、第２の加熱処理を行うことが好ましい。第２の加熱処理では、酸素を含むガスを流すことが好ましい。
第１の加熱処理では、酸素を含むガスを流すことが好ましい。３００℃以上４５０℃以下で、第１の加熱処理を行うことが好ましい。
水素を含む層は、加熱されることで水素を放出する機能を有することが好ましい。水素を含む層は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、及びアモルファスシリコンのうち少なくとも一つを有することが好ましい。
酸素を含む層は、金属酸化物を有することが好ましい。
粘度が５ｃＰ以上１００ｃＰ未満の溶液を用いて、第１の層を形成してもよい。スピンコータを用いて、第１の層を形成してもよい。
樹脂層は、厚さが１μｍ以上３μｍ以下の領域を有するように形成されることが好ましい。樹脂層は、ポリイミドを有することが好ましい。
第１の加熱処理の温度以下で、被剥離層を形成することが好ましい。
本発明の一態様により、新規な剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、低コストで量産性の高い剥離方法、半導体装置の作製方法、または表示装置の作製方法を提供することができる。本発明の一態様により、歩留まりの高い剥離方法を提供することができる。本発明の一態様により、大判基板を用いて剥離を行うことができる。本発明の一態様により、大判基板を用いて半導体装置または表示装置を作製することができる。本発明の一態様により、半導体装置または表示装置の作製工程を簡略化することができる。本発明の一態様により、半導体装置または表示装置を低温で作製することができる。
本発明の一態様により、消費電力の低い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、周囲の明るさによらず、視認性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、全天候型の表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、利便性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、表示装置の薄型化または軽量化が可能となる。本発明の一態様により、可撓性を有する、または曲面を有する表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、破損しにくい表示装置を提供することができる。本発明の一態様により、新規な表示装置、入出力装置、または電子機器など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。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。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図及び上面図。 表示装置の一例を示す上面図及び断面図。 表示装置の一例を示す斜視図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の作製方法の一例を示す断面図。 表示装置の一例及び画素の一例を示す図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図。 表示装置の画素回路の一例を示す回路図及び画素の一例を示す図。 表示モジュールの一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例１の試料のＴＤＳの結果を示す図。 実施例２の剥離試験の結果を示す外観写真。 実施例２の試料の断面ＳＴＥＭ写真。
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、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
本明細書等において、金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）とは、広い表現での金属の酸化物である。金属酸化物は、酸化物絶縁体、酸化物導電体（透明酸化物導電体を含む）、酸化物半導体（Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒまたは単にＯＳともいう）などに分類される。例えば、トランジスタの半導体層に金属酸化物を用いた場合、当該金属酸化物を酸化物半導体と呼称する場合がある。つまり、ＯＳ ＦＥＴと記載する場合においては、金属酸化物または酸化物半導体を有するトランジスタと換言することができる。
また、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の剥離方法及び表示装置の作製方法について図１〜１４を用いて説明する。
本実施の形態では、トランジスタ及び有機ＥＬ素子を有する表示装置（アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置ともいう）を例に挙げて説明する。当該表示装置は、基板に可撓性を有する材料を用いることで、フレキシブルデバイスとすることができる。なお、本発明の一態様は、有機ＥＬ素子を用いた発光装置、表示装置、及び入出力装置（タッチパネルなど）に限られず、他の機能素子を用いた半導体装置、発光装置、表示装置、及び入出力装置等の各種装置に適用することができる。
本実施の形態では、まず、基板上に水素を含む層を形成する。次に、水素を含む層上に酸素を含む層を形成する。次に、酸素を含む層上に、樹脂または樹脂前駆体を含む材料を用いて、第１の層を形成する。次に、第１の層に対して第１の加熱処理を行うことで、樹脂層を形成する。次に、樹脂層上に被剥離層を形成する。被剥離層の少なくとも一部を形成した後、第２の加熱処理を行うことが好ましい。そして、被剥離層と基板とを分離する。第１の加熱処理及び第２の加熱処理は、それぞれ、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。第１の加熱処理及び第２の加熱処理では、それぞれ、酸素を含むガスを流すことが好ましい。
なお、条件等によっては、第１の加熱処理または第２の加熱処理の一方のみで酸素を含むガスを流し、他方では流さなくてもよいことがある。例えば、第１の加熱処理または第２の加熱処理の一方を、窒素雰囲気または減圧雰囲気で行ってもよい。
酸素を十分に含む雰囲気で第１の層を加熱することで形成された樹脂層は、酸素を多く含む。樹脂層が酸素を多く含むほど、基板と樹脂層とを分離することが容易となり、好ましい。
加熱処理を行うことで、水素を含む層からは、水素が放出される。そして、当該水素と、酸素を含む層に含まれる酸素とが反応し、水が生成される。酸素を含む層から、酸素を含む層と樹脂層の間に水が放出される。
酸素を含む層と樹脂層との間に水が存在することで、酸素を含む層と樹脂層の密着性が低くなる。これにより、酸素を含む層と樹脂層との界面で容易に分離することができる。
また、加熱処理を行うことで、酸素を含む層と樹脂層との間で水が膨潤する（水蒸気となり体積が膨張する）。これにより、酸素を含む層と樹脂層の密着性を低下させることができる。
本実施の形態の剥離方法では、水素を含む層と酸素を含む層を積層し、かつ、加熱条件を制御することで、基板から樹脂層を容易に剥離することができる。つまり、樹脂層の剥離性を高めるために、樹脂層の一面全体にレーザ光を照射する工程は不要である。
樹脂層の一面全体にレーザ光を照射する場合、線状レーザビームを用いることが好適であるが、線状レーザビームを照射するためのレーザ装置は、装置自体が高価であり、かつ、ランニングコストが高い。本実施の形態の剥離方法では、当該レーザ装置が不要となるため、大幅にコストを抑えることが可能となる。また、大判基板への適用も容易である。
また、基板を介して樹脂層にレーザ光を照射する際、基板の光照射面にゴミなどの異物が付着していると、光の照射ムラが生じ樹脂層に剥離性が低い部分が生じ、剥離の歩留まりが低下することがある。本実施の形態の剥離方法では、加熱処理により樹脂層の剥離性を高める。基板に異物が付着していても樹脂層に加熱のムラは生じにくいため、剥離の歩留まりが低下しにくい。
基板を介して樹脂層の一面全体にレーザ光を照射する工程が無いため、基板がレーザ光の照射によるダメージを受けることを防止できる。基板を一度使用しても、強度が低下しにくいため、基板を再利用でき、コストを抑えることが可能となる。
また、剥離界面に水が存在することで、剥離時に生じる静電気が、被剥離層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。
または、本実施の形態では、まず、基板上に水素を含む層を形成する。次に、水素を含む層上に酸素を含む層を形成する。次に、酸素を含む層上に、樹脂または樹脂前駆体を含む材料を用いて、第１の層を形成する。次に、第１の層に対して第１の加熱処理を行うことで、樹脂層を形成する。次に、樹脂層上に被剥離層を形成する。被剥離層として、樹脂層の端部を覆う絶縁層を形成し、樹脂層上に、絶縁層を介して、トランジスタを形成する。被剥離層の少なくとも一部を形成した後、第２の加熱処理を行うことが好ましい。次に、樹脂層の少なくとも一部を基板から分離することで、分離の起点を形成する。そして、被剥離層と基板とを分離する。第１の加熱処理及び第２の加熱処理は、それぞれ、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。第１の加熱処理及び第２の加熱処理では、それぞれ、酸素を含むガスを流すことが好ましい。
酸素を含む層上には、樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分と、が設けられる。絶縁層は、樹脂層の端部を覆って設けられる。絶縁層は、樹脂層に比べて、酸素を含む層に対する密着性が高い。樹脂層の端部を覆って絶縁層を設けることで、樹脂層が酸素を含む層から意図せず剥がれることを抑制できる。例えば、基板の搬送時などに樹脂層が剥がれることを抑制できる。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、酸素を含む層と樹脂層とを分離することができる。つまり、本実施の形態では、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。
本発明の一態様において、トランジスタのチャネル形成領域に用いる材料に特に限定はない。例えば、シリコン、金属酸化物などを用いることができる。
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、樹脂層は、耐熱性の高い材料を用い、厚膜で形成することが好ましい。これにより、高温プロセスが可能となり、かつ、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和することができる。例えば、第１の加熱処理の温度は、４００℃以上６００℃以下が好ましく、４５０℃以上５５０℃以下がより好ましい。樹脂層の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層が十分に厚いことで、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和することができる。樹脂層の５％重量減少温度は、４００℃以上６００℃以下が好ましく、４５０℃以上６００℃以下がより好ましく、５００℃以上６００℃以下がさらに好ましい。
本発明の一態様において、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ＬＴＰＳ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、上述の通り、樹脂層に耐熱性が求められる。また、レーザ結晶化の工程でのダメージを緩和するため、樹脂層の厚膜化が必要となる。
一方、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、樹脂層に高い耐熱性は求められない。したがって、樹脂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、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、レーザ結晶化の工程が不要であるため、樹脂層の厚さを薄くすることができる。樹脂層に高耐熱性が要求されず、薄膜化できることで、デバイス作製の大幅なコストダウンが期待できる。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、樹脂層の耐熱温度以下で、トランジスタ等を形成する。樹脂層の耐熱性は、例えば、加熱による重量減少率、具体的には５％重量減少温度等で評価できる。本実施の形態の剥離方法及び表示装置の作製方法では、工程中の最高温度を低くすることができる。例えば、本実施の形態では、樹脂層の５％重量減少温度を、２００℃以上５５０℃以下、２００℃以上４５０℃以下、２００℃以上４００℃以下、または２００℃以上３５０℃以下とすることができる。そのため、材料の選択の幅が広がる。なお、樹脂層の５％重量減少温度は、５５０℃より高くてもよい。
以下では、本実施の形態の剥離方法及び表示装置の作製方法について、具体的に説明する。
なお、表示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：Ｐｕｌｓｅｄ 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：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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、ナイフコート等の方法により形成することができる。
表示装置を構成す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。
［剥離方法］
まず、作製基板１４上に、水素を含む層２０を形成する。そして、水素を含む層２０上に、酸素を含む層２１を形成する（図１（Ａ））。
作製基板１４は、搬送が容易となる程度に剛性を有し、かつ作製工程にかかる温度に対して耐熱性を有する。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、セラミック、サファイヤ、樹脂、半導体、金属または合金などが挙げられる。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。
水素を含む層２０は、後の加熱工程において、水素を放出する機能を有する。水素を含む層２０は、後の加熱工程において、水を放出する機能を有してもよい。
水素を含む層２０には、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜を用いることができる。水素を含む層２０は、酸素及びシリコンのうち一方または双方を含むことが好ましい。
なお、本明細書等において「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ものをいう。また、本明細書等において、「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ものをいう。
水素を含む層２０は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などの成膜方法により形成できる。特に、水素を含む層２０に含まれる酸化窒化シリコン膜を、シランガス及び亜酸化窒素ガスを含む成膜ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜することで、多量の水素を膜中に含有させることができるため好ましい。また、成膜ガス中のシランガスの割合を大きくするほど、後の加熱工程において水素の放出量が多くなるため好ましい。
また、水素を含む層２０には、加熱により水素が放出されるシリコン膜を用いることができる。特に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を用いることが好ましい。水素化アモルファスシリコン膜は、例えばＳｉＨ４を成膜ガスに含むプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。また、水素を含む層２０には、結晶性を有するシリコン膜を用いてもよい。水素を含む層２０に水素を多く含有させるため、水素を含む層２０の成膜後に水素を含む雰囲気下で加熱処理をしてもよい。
水素を含む層２０の厚さが厚いほど、水素の放出量が多くなるため好ましいが、生産性を考慮した厚さに設定することが好ましい。
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜などの厚さは、それぞれ、１ｎｍ以上１μｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下がさらに好ましい。
水素化アモルファスシリコン膜の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
水素を含む層２０は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により検出される水素濃度が１．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上１．０×１０２２ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは５．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上５．０×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である領域を含むことが好ましい。
酸素を含む層２１は、後の加熱工程において、水素を含む層２０から放出された水素と、酸素を含む層２１中の酸素と、が反応することで、水を放出する機能を有する。酸素を含む層２１は、後の加熱工程において、酸素を放出する機能を有してもよい。
酸素を含む層２１の材料には、金属酸化物を好適に用いることができる。
金属酸化物としては、例えば、シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、酸化アルミニウムが挙げられる。
そのほか、金属酸化物としては、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、二酸化チタン、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、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ネオジム等が挙げられる。
酸素雰囲気下で、酸素を含む層２１を形成することが好ましい。例えば、酸素を含むガスを流しながら、スパッタリング法を用いて金属酸化物膜を成膜することで、酸素を含む層２１を形成できる。
または、金属膜を成膜した後に、当該金属膜に酸素を導入することで、酸素を含む層２１を形成することができる。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることができる。
酸素を含む層２１は、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含んでいることが好ましい。
酸素を含む層２１の厚さは、例えば、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。
次に、酸素を含む層２１上に、第１の層２４を形成する（図１（Ｂ））。
図１（Ｂ）では塗布法を用いて酸素を含む層２１の一面全体に第１の層２４を形成する例を示す。これに限られず、印刷法等を用いて第１の層２４を形成してもよい。酸素を含む層２１上に、島状の第１の層２４、開口または凹凸形状を有する第１の層２４等を形成してもよい。
第１の層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。
第１の層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。
第１の層２４は、感光性を有する材料を用いて形成してもよく、感光性を有さない材料（非感光性の材料ともいう）を用いて形成してもよい。
感光性を有する材料を用いると、光を用いたリソグラフィ法により、第１の層２４の一部を除去し、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。
第１の層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。第１の層２４は、例えば、ポリイミド樹脂と溶媒を含む材料、またはポリアミック酸と溶媒を含む材料等を用いて形成できる。ポリイミドは、表示装置の平坦化膜等に好適に用いられる材料であるため、成膜装置や材料を共有することができる。そのため本発明の一態様の構成を実現するために新たな装置や材料を必要としない。
そのほか、第１の層２４の形成に用いることができる樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
第１の層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。
第１の層２４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、第１の層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。
次に、第１の層２４に対して第１の加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成する（図１（Ｃ））。
第１の加熱処理は、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。
樹脂層２３が酸素を多く含むほど、作製基板１４から樹脂層２３を剥離するために要する力を小さくできる。第１の加熱処理の雰囲気の酸素の割合が高いほど、樹脂層２３に多くの酸素を含ませることができ、樹脂層２３の剥離性を高めることができる。
第１の加熱処理を行うことで、水素を含む層２０からは、水素が放出される。そして、当該水素と、酸素を含む層２１に含まれる酸素とが反応し、水が生成される。生成された水は、酸素を含む層２１から、酸素を含む層２１と樹脂層２３の間に、放出される。
水素を含む層２０が水素及び酸素を含む場合、第１の加熱処理を行うことで、水素を含む層２０から水が放出されることがある。
第１の加熱処理を行うことで、第１の層２４または樹脂層２３から水が放出されることがある。また、酸素を含む層２１から酸素が放出されることがある。例えば、第１の層２４または樹脂層２３から放出された水素と、酸素を含む層２１から放出された酸素が反応して水が生成されることがある。
このように、第１の加熱処理を行うことで、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水を供給することができる。
酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水が存在することで、酸素を含む層２１と樹脂層２３の密着性が低くなる。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で容易に分離することができる。
また、第１の加熱処理を行うことで、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間で水が膨潤する（水蒸気となり体積が膨張する）。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３の密着性を低下させることができる。
第１の加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部を、酸素を含む雰囲気とした状態で行うことができる。または、第１の加熱処理は、大気雰囲気下でホットプレート等を用いて行うことができる。
例えば、第１の加熱処理時の雰囲気の酸素分圧は、５％以上１００％未満が好ましく、１０％以上１００％未満がより好ましく、１５％以上１００％未満がさらに好ましい。
第１の加熱処理は、加熱装置のチャンバー内に、酸素を含むガスを流しながら行うことが好ましい。第１の加熱処理は、例えば、酸素ガスのみ、または酸素ガスを含む混合ガスを流しながら行うことが好ましい。具体的には、酸素と、窒素もしくは希ガス（アルゴンなど）と、を含む混合ガスを用いることができる。
加熱装置によっては、雰囲気の酸素の割合が高くなると、加熱装置の劣化が生じる場合がある。そのため、酸素ガスを含む混合ガスを用いる際には、混合ガス流量全体に占める酸素ガス流量の割合を、５％以上５０％以下とすることが好ましく、１０％以上５０％以下とすることがより好ましく、１５％以上５０％以下とすることがさらに好ましい。
第１の加熱処理の温度は、２００℃以上５００℃以下が好ましく、２５０℃以上４７５℃以下がより好ましく、３００℃以上４５０℃以下がさらに好ましい。
第１の加熱処理の温度が高いほど、樹脂層２３の剥離性を高めることができる。
第１の加熱処理により、樹脂層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、樹脂層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、樹脂層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、樹脂層２３となる膜を３５０℃以上４５０℃以下で加熱することが好ましく、３５０℃以上４００℃以下がより好ましく、３５０℃以上３７５℃以下がさらに好ましい。これにより、トランジスタの作製工程における、樹脂層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。
第１の加熱処理の時間が長いほど、樹脂層２３の剥離性を高めることができる。
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、処理時間を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。
ここで、例えば、表示装置の平坦化層等に樹脂を用いる場合には、当該樹脂が酸化され、変質してしまうことを防ぐために、酸素がほとんど含まれない条件で、かつ、樹脂が硬化する温度範囲においてできるだけ低い温度で、加熱することが一般的である。しかしながら、本発明の一態様では、樹脂層２３となる第１の層２４の表面を露出させ、酸素を積極的に含ませた雰囲気に暴露した状態で、比較的高い温度（例えば２００℃以上の温度）で加熱する。これにより、樹脂層２３に、高い剥離性を付与することができる。
なお、加熱処理により、樹脂層２３の厚さは、第１の層２４の厚さから変化する場合がある。例えば、第１の層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、第１の層２４よりも樹脂層２３が薄くなる場合がある。または、加熱処理時に酸素が含まれることにより、体積が増大し、第１の層２４よりも樹脂層２３が厚くなる場合もある。
第１の加熱処理を行う前に、第１の層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、第１の層２４に含まれる溶媒を除去してもよい。
樹脂層２３は、可撓性を有する。作製基板１４は、樹脂層２３よりも可撓性が低い。
樹脂層２３の厚さは、０．０１μｍ以上１０μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上２μｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂層を薄く形成することで、低コストで表示装置を作製できる。また、表示装置の軽量化及び薄型化が可能となる。また、表示装置の可撓性を高めることができる。低粘度の溶液を用いることで、樹脂層２３を薄く形成することが容易となる。ただし、これに限定されず、樹脂層２３の厚さは、１０μｍ以上としてもよい。例えば、樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上２００μｍ以下としてもよい。樹脂層２３の厚さを１０μｍ以上とすることで、表示装置の剛性を高めることができるため好適である。
樹脂層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。樹脂層２３の熱膨張係数が低いほど、加熱により、トランジスタ等を構成する層にクラックが生じることや、トランジスタ等が破損することを抑制できる。
表示装置の表示面側に樹脂層２３が位置する場合、樹脂層２３は、可視光に対する透光性が高いことが好ましい。
次に、樹脂層２３上に、被剥離層２５を形成する（図１（Ｄ））。
被剥離層２５として、例えば、絶縁層、機能素子（トランジスタ、表示素子など）を設けることができる。
被剥離層２５は、絶縁層を有することが好ましい。当該絶縁層は、後の加熱工程において、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有することが好ましい。
被剥離層は、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、又は窒化酸化シリコン膜を有することが好ましい。例えば、窒化シリコン膜を、シランガス、水素ガス、及びアンモニア（ＮＨ３）ガスを含む成膜ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜する。絶縁層の厚さは特に限定されない。例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚さとすることができる。
水素、酸素、及び水をブロックする機能を有する絶縁層を形成した後、第２の加熱処理を行うことが好ましい。
第１の加熱処理は、第１の層２４を硬化して樹脂層２３を形成する工程のため、第１の層２４の表面を露出した状態で行う。そのため、加熱により生成された水の一部が、第１の層２４または樹脂層２３の表面から外部に放出されてしまうことがある。また、第１の加熱処理の後に樹脂層２３上に形成する膜の成膜条件（例えば高温下、還元雰囲気下など）によっては、樹脂層２３に含まれる酸素の割合が低下してしまうことがある。
そのため、樹脂層２３の表面が露出していない状態で第２の加熱処理を行うことが好ましい。これにより、第２の加熱処理によって発生した水素や水が樹脂層２３の表面から外部に放出されることを抑制できる。第２の加熱処理は、樹脂層２３上に形成する被剥離層の少なくとも一部を形成した後に行うことができる。また、トランジスタ等の機能素子の作製工程における加熱処理が、第２の加熱処理を兼ねてもよい。
第２の加熱処理は、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。
第２の加熱処理を行うことで、樹脂層２３に多くの酸素を含ませることができる。また、第２の加熱処理を行うことで、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面に水を供給することができる。
第２の加熱処理を行うことで、水素を含む層２０からは、水素が放出される。そして、当該水素と、酸素を含む層２１に含まれる酸素とが反応し、水が生成される。生成された水は、酸素を含む層２１から、酸素を含む層２１と樹脂層２３の間に、放出される。
酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水が存在することで、酸素を含む層２１と樹脂層２３の密着性が低くなる。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で容易に分離することができる。
また、第２の加熱処理を行うことで、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間で水が膨潤する（水蒸気となり体積が膨張する）。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３の密着性を低下させることができる。
第２の加熱処理は、例えば、加熱装置のチャンバーの内部を、酸素を含む雰囲気とした状態で行うことができる。または、第２の加熱処理は、大気雰囲気下でホットプレート等を用いて行うことができる。
例えば、第２の加熱処理時の雰囲気の酸素分圧は、５％以上１００％未満が好ましく、１０％以上１００％未満がより好ましく、１５％以上１００％未満がさらに好ましい。
第２の加熱処理は、加熱装置のチャンバー内に、酸素を含むガスを流しながら行うことが好ましい。第２の加熱処理は、例えば、酸素ガスのみ、または酸素ガスを含む混合ガスを流しながら行うことが好ましい。具体的には、酸素と、窒素もしくは希ガス（アルゴンなど）と、を含む混合ガスを用いることができる。
加熱装置によっては、雰囲気の酸素の割合が高くなると、加熱装置の劣化が生じる場合がある。そのため、酸素ガスを含む混合ガスを用いる際には、混合ガス流量全体に占める酸素ガス流量の割合を、５％以上５０％以下とすることが好ましく、１０％以上５０％以下とすることがより好ましく、１５％以上５０％以下とすることがさらに好ましい。
第２の加熱処理の温度は、２００℃以上５００℃以下が好ましく、２５０℃以上４７５℃以下がより好ましく、３００℃以上４５０℃以下がさらに好ましい。
第２の加熱処理の温度が高いほど、樹脂層２３の剥離性を高めることができる。
第２の加熱処理の温度は、第１の加熱処理の温度以下であることが好ましい。これにより、第２の加熱処理において、樹脂層２３からの脱ガスがトランジスタなどの機能素子に入り込むことを抑制できる。
第２の加熱処理の時間が長いほど、樹脂層２３の剥離性を高めることができる。
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２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２の加熱処理の時間はこれに限定されない。例えば、第２の加熱処理を、ＲＴＡ法を用いて行う場合などは、５分未満としてもよい。
そして、被剥離層２５上に保護層を形成する。保護層は、表示装置の最表面に位置する層である。保護層は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。保護層が、有機絶縁膜を有すると、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１（Ｅ）には、接着層７５ｂを用いて被剥離層２５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、可撓性を有する程度の厚さのガラス、石英、樹脂、金属、合金、半導体等の各種材料を用いてもよい。
次に、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する。酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性が低いため、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で分離が生じる（図１（Ｆ））。
例えば、樹脂層２３に垂直方向に引っ張る力をかけることにより、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。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、作製基板１４から樹脂層２３を引き剥がすことができる。
ここで、分離時に、分離界面に水や水溶液など、水を含む液体を添加し、該液体が分離界面に浸透するように分離を行うことで、分離を容易に行うことができる。また、分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、樹脂層２３の一部を作製基板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、作製基板１４と樹脂層２３との間に、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樹脂層２３を切り込み、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。
本実施の形態では、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３（または第１の層２４）を積層し、加熱処理を行う。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水を供給し、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性を低下させることができる。そのため、樹脂層２３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。これにより、低コストで表示装置を作製することができる。
［作製方法例１］
次に、本実施の形態の表示装置の作製方法例について説明する。先に説明した剥離方法と同様の部分について、説明を省略することがある。
まず、作製基板１４上に、水素を含む層２０を形成する。そして、水素を含む層２０上に、酸素を含む層２１を形成する（図２（Ａ））。水素を含む層２０及び酸素を含む層２１については、上記剥離方法における記載を参照できる。
次に、酸素を含む層２１上に、第１の層２４を形成する（図２（Ｂ））。第１の層２４については、上記剥離方法における記載を参照できる。
本実施の形態では、感光性及び熱硬化性を有する材料を用いて第１の層２４を形成する。なお、第１の層２４は、非感光性の材料を用いて形成してもよい。
第１の層２４を成膜した後、溶媒を除去するための熱処理（プリベーク処理）を行い、その後フォトマスクを用いて露光を行う。続いて、現像処理を施すことで、不要な部分を除去することができる。次に、所望の形状に加工された第１の層２４に対して第１の加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成する（図２（Ｃ））。図２（Ｃ）では、島状の樹脂層２３を形成する例を示す。
なお、樹脂層２３の形状は１つの島状に限られず、例えば、複数の島状、開口を有する形状などでもよい。また、ハーフトーンマスクもしくはグレートーンマスクを用いた露光技術、または多重露光技術などを用い、樹脂層２３の表面に凹凸形状を形成してもよい。
第１の層２４または樹脂層２３上にレジストマスク、ハードマスク等のマスクを形成し、エッチングすることで、所望の形状の樹脂層２３を形成することができる。この方法は、非感光性の材料を用いる場合に特に好適である。
例えば、樹脂層２３上に無機膜を形成し、無機膜上にレジストマスクを形成する。レジストマスクを用いて、無機膜をエッチングした後、無機膜をハードマスクに用いて、樹脂層２３をエッチングすることができる。
ハードマスクとして用いることができる無機膜としては、各種無機絶縁膜や、導電層に用いることができる金属膜及び合金膜などが挙げられる。
マスクを極めて薄い厚さで形成し、エッチングと同時にマスクを除去することができると、マスクを除去する工程を削減でき、好ましい。
第１の加熱処理の詳細は、上記剥離方法における第１の加熱処理の記載を参照できる。
次に、樹脂層２３上に、絶縁層３１を形成する（図２（Ｄ））。絶縁層３１は、樹脂層２３の端部を覆って形成される。酸素を含む層２１上には、樹脂層２３が設けられていない部分が存在する。そのため、酸素を含む層２１上に接して絶縁層３１を形成することができる。
絶縁層３１は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
絶縁層３１は、樹脂層２３に含まれる不純物が、後に形成する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、樹脂層２３を加熱した際に、樹脂層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、樹脂層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。
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２（Ｅ））。
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、樹脂層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の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
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２ｅＶ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、３ｅＶ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２（Ｅ））。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３（Ａ））。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物絶縁膜と、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、樹脂層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３（Ａ））。
この段階において、後述する方法を用いて作製基板１４とトランジスタ４０とを分離することで、表示素子を有さないデバイスを作製することができる。例えば、トランジスタ４０や、トランジスタ４０に加えて容量素子、抵抗素子、及び配線などを形成することで、半導体装置を作製することができる。
次に、絶縁層３３上に絶縁層３４を形成する（図３（Ｂ））。絶縁層３４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層３４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３４は、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３４は、第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
絶縁層３４に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３４の形成時に樹脂層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３（Ｃ））。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、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。導電層６１は、第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
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３（Ｃ））。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、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層３５は、第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
絶縁層３５に有機絶縁膜を用いる場合、絶縁層３５の形成時に樹脂層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。
ここで、第２の加熱処理を行うタイミングについて説明する。
第２の加熱処理は、第１の加熱処理の後から、剥離工程の前までの間に行うことができる。特に、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有する絶縁層を形成した後に行うことが好ましい。これにより、第２の加熱処理によって発生した水素や水が樹脂層２３の表面から外部に放出されることを抑制できる。また、表示素子として有機ＥＬ素子を作製する場合など、耐熱性の低い膜を形成する場合は、当該膜を形成する前に行うことが好ましい。
第２の加熱処理は、例えば、上述の絶縁層３１を形成した後、ゲート絶縁層として機能する絶縁層３２を形成した後、トランジスタ４０を形成した後、絶縁層３３を形成した後、絶縁層３４を形成した後、または絶縁層３５を形成した後に行うことができる。
トランジスタの形成工程における加熱処理が、第２の加熱処理を兼ねることができる場合がある。
第２の加熱処理については、上記剥離方法における記載を参照できる。なお、第２の加熱処理の後に形成する膜は、第２の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第２の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
次に、ＥＬ層６２及び導電層６３を形成する（図３（Ｄ））。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の耐熱性は低い場合が多いため、第２の加熱処理は、ＥＬ層６２を成膜する前に行うことが好ましい。
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遮蔽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を画素毎に作り分けない場合には、メタルマスクを用いない蒸着法を用いることができる。
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、樹脂層２３の耐熱温度以下かつＥＬ層６２の耐熱温度以下の温度で形成する。また、第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
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３（Ｄ））。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。
ここでは、発光素子６０として、トップエミッション型の発光素子を作製する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。
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。
次に、導電層６３を覆って絶縁層７４を形成する（図３（Ｄ））。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、樹脂層２３の耐熱温度以下かつ発光素子６０の耐熱温度以下の温度で形成する。絶縁層７４は、第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
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３（Ｄ））。保護層７５としては、図１（Ｅ）に示すように、接着層７５ｂ及び基板７５ａを用いてもよい。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図４（Ａ１）、（Ａ２））。
例えば、保護層７５側から、樹脂層２３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。
または、樹脂層２３に、枠状にレーザ光を照射してもよい。
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、１つの樹脂層２３を用いて、複数の表示装置を形成することができる。例えば、図４（Ａ２）の切れ目６４の内側に、複数の表示装置が配置される。これにより、複数の表示装置を一度にまとめて作製基板と分離することができる。
または、複数の樹脂層２３を用いて、表示装置ごとに樹脂層２３を作り分けてもよい。図４（Ａ３）では、作製基板上に、４つの樹脂層２３を形成する例を示す。４つの樹脂層２３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作製基板と分離することができる。
作製方法例１では、酸素を含む層２１上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。酸素を含む層２１と絶縁層３１との密着性は、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性よりも高い。そのため、樹脂層２３が酸素を含む層２１から意図せず剥がれることを抑制できる。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、酸素を含む層２１と樹脂層２３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１４とトランジスタ４０とを分離する（図４（Ｂ））。
作製方法例１では、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３（または第１の層２４）を積層し、加熱処理を行う。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水を供給し、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性を低下させることができる。そのため、樹脂層２３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。これにより、低コストで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５（Ａ）は、表示装置１０Ａの上面図である。図５（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１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。
作製基板１４から分離することで露出した樹脂層２３と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせることが好ましい。基板２９は、表示装置１０Ａの支持基板として機能することができる。
本実施の形態の剥離方法を用いることで、作製基板１４を剥離し、基板２９に、作製基板１４上に作製したトランジスタ４０及び発光素子６０等を転置することができる。
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。
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５（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５（Ｃ）に示す表示装置は、トランジスタ４０を有さず、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５（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よりも基板２９側に着色層９７を有していてもよい。
図５（Ｃ）に示すトランジスタ４９は、図５（Ｂ）に示すトランジスタ４０の構成に加えて、ゲート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、酸素を含む雰囲気下で加熱処理を行うことで、樹脂層２３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板から樹脂層２３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樹脂層２３は、酸素を多く含むことが分析により確認できることがある。具体的には、樹脂層２３の剥離面側の表面（作製基板側の表面ともいえる。図５（Ｂ）、（Ｃ）では接着層２８と接する面に相当する。）に対して、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ‐ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析で、酸素濃度を求めることができる。特に、樹脂層２３の接着層２８側の面に対して行うＸ線光電子分光分析で求められる酸素濃度が、１０ａｔｏｍｉｃ％以上であることが好ましく、１５ａｔｏｍｉｃ％以上であることがより好ましい。
［作製方法例２］
まず、上記剥離方法と同様に、作製基板１４上に、水素を含む層２０から絶縁層３１までを形成する（図６（Ａ））。
次に、絶縁層３１上にトランジスタ８０を形成する（図６（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、樹脂層２３の耐熱温度以下の温度で形成する。第１の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第１の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
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６（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６（Ｃ））。これらの工程は作製方法例１を参照できる。
ここで、第２の加熱処理を行うタイミングについて説明する。
第２の加熱処理は、第１の加熱処理の後から剥離工程の前までの間に行うことができる。特に、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３などから放出される水素、酸素、及び水をブロックする機能を有する絶縁層を形成した後に行うことが好ましい。また、表示素子として有機ＥＬ素子を作製する場合など、耐熱性の低い膜を形成する場合は、当該膜を形成する前に行うことが好ましい。
第２の加熱処理は、例えば、上述の絶縁層３１を形成した後、ゲート絶縁層として機能する絶縁層８２を形成した後、絶縁層３３を形成した後、トランジスタ８０を形成した後、絶縁層３４を形成した後、または絶縁層３５を形成した後に行うことができる。
トランジスタの形成工程における加熱処理が、第２の加熱処理を兼ねることができる場合がある。
第２の加熱処理については、上記剥離方法における記載を参照できる。なお、第２の加熱処理の後に形成する膜は、第２の加熱処理の温度以下の温度で形成することが好ましく、第２の加熱処理の温度より低い温度で形成してもよい。
また、図６（Ａ）〜（Ｃ）までの工程とは独立して、図７（Ａ）、（Ｂ）の工程を行う。まず、作製基板１４上に水素を含む層２０を形成する工程と同様に、作製基板９１上に、水素を含む層９２を形成する。次に、水素を含む層２０上に酸素を含む層２１を形成する工程と同様に、水素を含む層９２上に、酸素を含む層９４を形成する。次に、酸素を含む層２１上に樹脂層２３を形成する工程と同様に、酸素を含む層９４上に第１の層を形成し、第１の加熱処理を行うことで、樹脂層９３を形成する。そして、樹脂層２３上に絶縁層３１を形成する工程と同様に、樹脂層９３上に、樹脂層９３の端部を覆う絶縁層９５を形成する（図７（Ａ））。絶縁層９５を形成した後に、第２の加熱処理を行うことが好ましい。
次に、絶縁層９５上に、着色層９７及び遮光層９８を形成する（図７（Ｂ））。
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の樹脂層９３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７（Ｃ））。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する（図８（Ａ）、（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。
例えば、作製基板１４側から、樹脂層２３に、枠状にレーザ光６６を照射する（図８（Ｂ）に示すレーザ光の照射領域６７参照）。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、作製基板や樹脂層の厚さ、材料等を考慮して適宜制御する。
作製方法例２では、酸素を含む層２１上に、樹脂層２３が接する部分と、絶縁層３１が接する部分と、を設ける。酸素を含む層２１と絶縁層３１との密着性は、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性よりも高い。そのため、樹脂層２３が酸素を含む層２１から意図せず剥がれることを抑制できる。同様に、酸素を含む層９４上には、樹脂層９３が接する部分と、絶縁層９５が接する部分と、を設ける。酸素を含む層９４と絶縁層９５との密着性は、酸素を含む層９４と樹脂層９３との密着性よりも高い。そのため、樹脂層９３が酸素を含む層９４から意図せず剥がれることを抑制できる。
そして、樹脂層２３または樹脂層９３の一方のみに分離の起点を形成する。樹脂層２３と樹脂層９３とで、分離の起点を形成するタイミングを変えることができるため、作製基板１４と作製基板９１をそれぞれ別工程で分離することができる。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。
レーザ光６６は、樹脂層２３の一面全体に照射する必要はなく、部分的に照射する。そのため、高価かつランニングコストの高いレーザ装置は不要である。
次に、作製基板１４とトランジスタ８０とを分離する（図９（Ａ））。ここでは、枠状にレーザ光６６を照射した内側の部分（図８（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。）と、作製基板１４とを分離する例を示す。また、図９（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３３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。
作製方法例２では、水素を含む層２０、酸素を含む層２１、及び樹脂層２３（または第１の層２４）を積層し、加熱処理を行う。これにより、酸素を含む層２１と樹脂層２３との間に水を供給し、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性を低下させることができる。そのため、樹脂層２３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板１４と樹脂層２３とを分離することができる。これにより、低コストで表示装置を作製することができる。
次に、作製基板１４から分離することで露出した樹脂層２３と、基板２９とを、接着層２８を用いて貼り合わせる（図９（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。
次に、樹脂層９３に分離の起点を形成する（図１０（Ａ））。
図１０（Ａ）では、基板２９側から、樹脂層９３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、樹脂層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、樹脂層９３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と樹脂層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１０（Ｂ））。ここでは、枠状に切れ目を入れた内側の部分と作製基板９１とを分離する例を示す。
作製方法例２では、水素を含む層９２、酸素を含む層９４、及び樹脂層９３（または第１の層）を積層し、加熱処理を行う。これにより、酸素を含む層９４と樹脂層９３との間に水を供給し、酸素を含む層９４と樹脂層９３との密着性を低下させることができる。そのため、樹脂層９３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板９１と樹脂層９３とを分離することができる。これにより、低コストで表示装置を作製することができる。
次に、作製基板９１から分離することで露出した樹脂層９３と、基板２２とを、接着層１３を用いて貼り合わせる（図１１（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１１（Ａ）において、発光素子６０の発光は、着色層９７、絶縁層９５、及び樹脂層９３を通して、表示装置の外部に取り出される。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率は高いことが好ましい。本発明の一態様では、樹脂層９３の厚さを薄くすることができる。そのため、樹脂層９３の可視光の透過率を高め、発光素子６０の光取り出し効率の低下を抑制できる。
樹脂層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１１（Ｂ）では、樹脂層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２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。
［変形例］
作製方法例２（図７（Ｃ））では、接着層９９が、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分の双方と重ねて設けられる場合を示した。
酸素を含む層２１と絶縁層３１の密着性、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５の密着性は、それぞれ、酸素を含む層２１と樹脂層２３の密着性、及び酸素を含む層９４と樹脂層９３の密着性よりも高い。
酸素を含む層２１と絶縁層３１の界面または酸素を含む層９４と絶縁層９５の界面で剥離を行うと、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。そのため、樹脂層に分離の起点を枠状に形成した後、樹脂層と重なる部分のみを作製基板と分離する工程が好適である。
一方、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、接着層９９を、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分とは重ねない構成とすることができる。
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１２（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１２（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、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分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を、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分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、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分と重ならない例を示す。
接着層９９が、酸素を含む層２１と絶縁層３１とが接している部分、及び酸素を含む層９４と絶縁層９５とが接している部分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１３（Ａ）〜（Ｅ）では、作製基板９１と樹脂層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１３（Ａ）に示すように、樹脂層９３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と樹脂層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１３（Ｂ）〜（Ｅ）に、レーザ光の照射領域６７の一例を示す。
図１３（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分離の起点を形成することができる。図１３（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１３（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１３（Ｅ）に示すように、レーザ光の照射領域６７が、接着層９９と樹脂層９３とが重なる領域だけでなく、硬化状態でない隔壁９６と樹脂層９３とが重なる領域に位置してもよい。
その後、作製基板９１と樹脂層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１４（Ａ）は、表示装置１０Ｂの上面図である。図１４（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２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１４（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、酸素を含む雰囲気下で加熱処理を行うことで、樹脂層の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板から樹脂層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樹脂層は、酸素を多く含むことが分析により確認できることがある。具体的には、樹脂層の剥離面側の表面に対して、ＸＰＳを用いた分析で、酸素濃度を求めることができる。樹脂層２３の接着層２８側の面に対して行うＸ線光電子分光分析で求められる酸素濃度が、１０ａｔｏｍｉｃ％以上であることが好ましく、１５ａｔｏｍｉｃ％以上であることがより好ましい。樹脂層９３の接着層１３側の面に対して行うＸ線光電子分光分析で求められる酸素濃度が、１０ａｔｏｍｉｃ％以上であることが好ましく、１５ａｔｏｍｉｃ％以上であることがより好ましい。
以上のように、本実施の形態の剥離方法は、作製基板上に、水素を含む層、酸素を含む層、及び樹脂層を積層し、加熱によって樹脂層の作製基板に対する剥離性を制御する。線状レーザビームの照射など、高価な装置が必要な処理が不要であるため、低コストである。また、酸素を含む層上に樹脂層が接する部分と、絶縁層が接する部分とを設けることで、所望のタイミングで、作製基板から樹脂層を剥離することができる。したがって、本実施の形態の剥離方法を用いて、低コストかつ量産性高く表示装置等を作製できる。
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２）
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（人工光源を使用しない）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。
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。
図１５〜図１７を用いて、本実施の形態の表示装置の構成例について説明する。
＜構成例１＞
図１５は、表示装置３００Ａの斜視概略図である。表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１とが貼り合わされた構成を有する。図１５では、基板３６１を破線で明示している。
表示装置３００Ａは、表示部３６２、回路３６４、配線３６５等を有する。図１５では表示装置３００ＡにＩＣ（集積回路）３７３及びＦＰＣ３７２が実装されている例を示している。そのため、図１５に示す構成は、表示装置３００Ａ、ＩＣ、及びＦＰＣを有する表示モジュールということもできる。
回路３６４としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線３６５は、表示部３６２及び回路３６４に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、ＦＰＣ３７２を介して外部から、またはＩＣ３７３から配線３６５に入力される。
図１５では、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式またはＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）方式等により、基板３５１にＩＣ３７３が設けられている例を示す。ＩＣ３７３は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するＩＣを適用できる。なお、表示装置３００Ａ及び表示モジュールは、ＩＣを設けない構成としてもよい。また、ＩＣを、ＣＯＦ方式等により、ＦＰＣに実装してもよい。
図１５には、表示部３６２の一部の拡大図を示している。表示部３６２には、複数の表示素子が有する電極３１１ｂがマトリクス状に配置されている。電極３１１ｂは、可視光を反射する機能を有し、液晶素子１８０の反射電極として機能する。
また、図１５に示すように、電極３１１ｂは開口４５１を有する。さらに表示部３６２は、電極３１１ｂよりも基板３５１側に、発光素子１７０を有する。発光素子１７０からの光は、電極３１１ｂの開口４５１を介して基板３６１側に射出される。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積とは等しくてもよい。発光素子１７０の発光領域の面積と開口４５１の面積のうち一方が他方よりも大きいと、位置ずれに対するマージンが大きくなるため好ましい。特に、開口４５１の面積は、発光素子１７０の発光領域の面積に比べて大きいことが好ましい。開口４５１が小さいと、発光素子１７０からの光の一部が電極３１１ｂによって遮られ、外部に取り出せないことがある。開口４５１を十分に大きくすることで、発光素子１７０の発光が無駄になることを抑制できる。
図１６に、図１５で示した表示装置３００Ａの、ＦＰＣ３７２を含む領域の一部、回路３６４を含む領域の一部、及び表示部３６２を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図１６に示す表示装置３００Ａは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。基板３６１と絶縁層２２０は接着層１４１を介して接着されている。基板３５１と絶縁層２２０は接着層１４２を介して接着されている。
基板３６１には、着色層１３１、遮光層１３２、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂ、絶縁層１１７等が設けられている。基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を有する。絶縁層１２１は、平坦化層としての機能を有していてもよい。絶縁層１２１により、電極１１３の表面を概略平坦にできるため、液晶層１１２の配向状態を均一にできる。絶縁層１１７は、液晶素子１８０のセルギャップを保持するためのスペーサとして機能する。絶縁層１１７が可視光を透過する場合は、絶縁層１１７を液晶素子１８０の表示領域と重ねて配置してもよい。
液晶素子１８０は反射型の液晶素子である。液晶素子１８０は、画素電極として機能する電極３１１ａ、液晶層１１２、電極１１３が積層された積層構造を有する。電極３１１ａの基板３５１側に接して、可視光を反射する電極３１１ｂが設けられている。電極３１１ｂは開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極１１３は可視光を透過する。液晶層１１２と電極３１１ａの間に配向膜１３３ａが設けられている。液晶層１１２と電極１１３の間に配向膜１３３ｂが設けられている。
液晶素子１８０において、電極３１１ｂは可視光を反射する機能を有し、電極１１３は可視光を透過する機能を有する。基板３６１側から入射した光は、偏光板１３５により偏光され、電極１１３、液晶層１１２を透過し、電極３１１ｂで反射する。そして液晶層１１２及び電極１１３を再度透過して、偏光板１３５に達する。このとき、電極３１１ｂと電極１１３の間に与える電圧によって液晶の配向を制御し、光の光学変調を制御することができる。すなわち、偏光板１３５を介して射出される光の強度を制御することができる。また光は着色層１３１によって特定の波長領域以外の光が吸収されることにより、取り出される光は、例えば赤色を呈する光となる。
図１６に示すように、開口４５１には可視光を透過する電極３１１ａが設けられていることが好ましい。これにより、開口４５１と重なる領域においてもそれ以外の領域と同様に液晶層１１２が配向するため、これらの領域の境界部で液晶の配向不良が生じ、意図しない光が漏れてしまうことを抑制できる。
接続部２０７において、電極３１１ｂは、導電層２２１ｂを介して、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａと電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、液晶素子１８０の駆動を制御する機能を有する。
接着層１４１が設けられる一部の領域には、接続部２５２が設けられている。接続部２５２において、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層と、電極１１３の一部が、接続体２４３により電気的に接続されている。したがって、基板３６１側に形成された電極１１３に、基板３５１側に接続されたＦＰＣ３７２から入力される信号または電位を、接続部２５２を介して供給することができる。
接続体２４３としては、例えば導電性の粒子を用いることができる。導電性の粒子としては、有機樹脂またはシリカなどの粒子の表面を金属材料で被覆したものを用いることができる。金属材料としてニッケルや金を用いると接触抵抗を低減できるため好ましい。またニッケルをさらに金で被覆するなど、２種類以上の金属材料を層状に被覆させた粒子を用いることが好ましい。また接続体２４３として、弾性変形、または塑性変形する材料を用いることが好ましい。このとき導電性の粒子である接続体２４３は、図１６に示すように上下方向に潰れた形状となる場合がある。こうすることで、接続体２４３と、これと電気的に接続する導電層との接触面積が増大し、接触抵抗を低減できるほか、接続不良などの不具合の発生を抑制することができる。
接続体２４３は、接着層１４１に覆われるように配置することが好ましい。例えば硬化前の接着層１４１に、接続体２４３を分散させておけばよい。
発光素子１７０は、ボトムエミッション型の発光素子である。発光素子１７０は、絶縁層２２０側から画素電極として機能する電極１９１、ＥＬ層１９２、及び共通電極として機能する電極１９３の順に積層された積層構造を有する。電極１９１は、絶縁層２１４に設けられた開口を介して、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ａと接続されている。トランジスタ２０５は、発光素子１７０の駆動を制御する機能を有する。絶縁層２１６が電極１９１の端部を覆っている。電極１９３は可視光を反射する材料を含み、電極１９１は可視光を透過する材料を含む。電極１９３を覆って絶縁層１９４が設けられている。発光素子１７０が発する光は、着色層１３４、絶縁層２２０、開口４５１、電極３１１ａ等を介して、基板３６１側に射出される。
液晶素子１８０及び発光素子１７０は、画素によって着色層の色を変えることで、様々な色を呈することができる。表示装置３００Ａは、液晶素子１８０を用いて、カラー表示を行うことができる。表示装置３００Ａは、発光素子１７０を用いて、カラー表示を行うことができる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、いずれも絶縁層２２０の基板３５１側の面上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の工程を用いて作製することができる。
液晶素子１８０と電気的に接続される回路は、発光素子１７０と電気的に接続される回路と同一面上に形成されることが好ましい。これにより、２つの回路を別々の面上に形成する場合に比べて、表示装置の厚さを薄くすることができる。また、２つのトランジスタを同一の工程で作製できるため、２つのトランジスタを別々の面上に形成する場合に比べて、作製工程を簡略化することができる。
液晶素子１８０の画素電極は、トランジスタが有するゲート絶縁層を挟んで、発光素子１７０の画素電極とは反対に位置する。
ここで、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、オフ電流が極めて低いトランジスタ２０６を適用した場合や、トランジスタ２０６と電気的に接続される記憶素子を適用した場合などでは、液晶素子１８０を用いて静止画を表示する際に画素への書き込み動作を停止しても、階調を維持させることが可能となる。すなわち、フレームレートを極めて小さくしても表示を保つことができる。本発明の一態様では、フレームレートを極めて小さくでき、消費電力の低い駆動を行うことができる。
トランジスタ２０３は、画素の選択、非選択状態を制御するトランジスタ（スイッチングトランジスタ、または選択トランジスタともいう）である。トランジスタ２０５は、発光素子１７０に流れる電流を制御するトランジスタ（駆動トランジスタともいう）である。
絶縁層２２０の基板３５１側には、絶縁層２１１、絶縁層２１２、絶縁層２１３、絶縁層２１４等の絶縁層が設けられている。絶縁層２１１は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層２１２は、トランジスタ２０６等を覆って設けられる。絶縁層２１３は、トランジスタ２０５等を覆って設けられている。絶縁層２１４は、平坦化層としての機能を有する。なお、トランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、単層であっても２層以上であってもよい。
各トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水や水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア膜として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに対して外部から不純物が拡散することを効果的に抑制することが可能となり、信頼性の高い表示装置を実現できる。
トランジスタ２０１、トランジスタ２０３、トランジスタ２０５、及びトランジスタ２０６は、ゲートとして機能する導電層２２１ａ、ゲート絶縁層として機能する絶縁層２１１、ソース及びドレインとして機能する導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ、並びに、半導体層２３１を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５は、トランジスタ２０３及びトランジスタ２０６の構成に加えて、ゲートとして機能する導電層２２３を有する。
トランジスタ２０１及びトランジスタ２０５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。
表示装置が有するトランジスタの構造に限定はない。回路３６４が有するトランジスタと、表示部３６２が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路３６４が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。同様に、表示部３６２が有する複数のトランジスタは、全て同じ構造であってもよく、２種類以上の構造が組み合わせて用いられていてもよい。
導電層２２３には、酸化物を含む導電材料を用いることが好ましい。導電層２２３を構成する導電膜の成膜時に、酸素を含む雰囲気下で成膜することで、絶縁層２１２に酸素を供給することができる。成膜ガス中の酸素ガスの割合を９０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。絶縁層２１２に供給された酸素は、後の熱処理により半導体層２３１に供給され、半導体層２３１中の酸素欠損の低減を図ることができる。
特に、導電層２２３には、低抵抗化された金属酸化物を用いることが好ましい。このとき、絶縁層２１３に水素を放出する絶縁膜、例えば窒化シリコン膜等を用いることが好ましい。絶縁層２１３の成膜中、またはその後の熱処理によって導電層２２３中に水素が供給され、導電層２２３の電気抵抗を効果的に低減することができる。
絶縁層２１３に接して着色層１３４が設けられている。着色層１３４は、絶縁層２１４に覆われている。
基板３５１と基板３６１とが重ならない領域には、接続部２０４が設けられている。接続部２０４では、配線３６５が接続層２４２を介してＦＰＣ３７２と電気的に接続されている。接続部２０４は接続部２０７と同様の構成を有している。接続部２０４の上面は、電極３１１ａと同一の導電膜を加工して得られた導電層が露出している。これにより、接続部２０４とＦＰＣ３７２とを接続層２４２を介して電気的に接続することができる。
基板３６１の外側の面に配置する偏光板１３５として直線偏光板を用いてもよいが、円偏光板を用いることもできる。円偏光板としては、例えば直線偏光板と１／４波長位相差板を積層したものを用いることができる。これにより、外光反射を抑制することができる。また、偏光板の種類に応じて、液晶素子１８０に用いる液晶素子のセルギャップ、配向、駆動電圧等を調整することで、所望のコントラストが実現されるようにする。
なお、基板３６１の外側には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層（拡散フィルムなど）、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板３６１の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜等を配置してもよい。
基板３５１及び基板３６１には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイヤ、有機樹脂などを用いることができる。基板３５１及び基板３６１に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。
液晶素子１８０としては、例えば垂直配向（ＶＡ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードが適用された液晶素子を用いることができる。垂直配向モードとしては、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モードなどを用いることができる。
液晶素子１８０には、様々なモードが適用された液晶素子を用いることができる。例えばＶＡモードのほかに、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード等が適用された液晶素子を用いることができる。
液晶素子は、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界または斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶素子に用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
液晶材料としては、ポジ型の液晶、またはネガ型の液晶のいずれを用いてもよく、適用するモードや設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。
液晶の配向を制御するため、配向膜を設けることができる。なお、横電界方式を採用する場合、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が短く、光学的等方性である。また、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することができる。
反射型の液晶素子を用いる場合には、表示面側に偏光板１３５を設ける。またこれとは別に、表示面側に光拡散板を配置すると、視認性を向上させられるため好ましい。
偏光板１３５よりも外側に、フロントライトを設けてもよい。フロントライトとしては、エッジライト型のフロントライトを用いることが好ましい。ＬＥＤを備えるフロントライトを用いると、消費電力を低減できるため好ましい。
発光素子、トランジスタ、絶縁層、導電層、接着層、接続層等に用いることができる材料については、それぞれ、実施の形態１の説明を参照できる。
＜構成例２＞
図１７（Ａ）に、表示装置３００Ｂの表示部の断面図を示す。
図１７（Ａ）に示す表示装置３００Ｂは、基板３５１と基板３６１の間に、トランジスタ４０、トランジスタ８０、液晶素子１８０、発光素子１７０、絶縁層２２０、着色層１３１、着色層１３４等を有する。
トランジスタ４０及びトランジスタ８０の構成及び作製方法については、実施の形態１を参照できる。
液晶素子１８０では、外光を電極３１１ｂが反射し、基板３６１側に反射光を射出する。発光素子１７０は、基板３６１側に光を射出する。液晶素子１８０及び発光素子１７０の構成については、構成例１を参照できる。
基板３６１には、着色層１３１、絶縁層１２１、及び液晶素子１８０の共通電極として機能する電極１１３、配向膜１３３ｂが設けられている。
液晶層１１２は、配向膜１３３ａ及び配向膜１３３ｂを介して、電極３１１ａ及び電極１１３の間に挟持されている。
トランジスタ４０は、絶縁層２１２及び絶縁層２１３で覆われている。絶縁層２１３と着色層１３４は、接着層１４２によって、絶縁層１９４と貼り合わされている。
表示装置３００Ｂは、液晶素子１８０を駆動するトランジスタ４０と発光素子１７０を駆動するトランジスタ８０とを、異なる面上に形成するため、それぞれの表示素子を駆動するために適した構造、材料を用いて形成することが容易である。
＜構成例３＞
図１７（Ｂ）に、表示装置３００Ｃの表示部の断面図を示す。
図１７（Ｂ）に示す表示装置３００Ｃは、電極３１１ａ上に絶縁層３１を有する点で、表示装置３００Ｂと異なる。
絶縁層３１を有することで、絶縁層３１よりも基板３６１側から、トランジスタ４０、トランジスタ８０、及び発光素子１７０に、不純物が入り込むことを抑制でき、好ましい。
＜表示装置３００Ａの作製方法例＞
次に、図１８〜図２０を用いて、本実施の形態の表示装置の作製方法について、具体的に説明する。以下では、図１６に示す表示装置３００Ａの作製方法の一例について説明する。図１８〜図２０では特に表示装置３００Ａの表示部３６２に着目して、作製方法を説明する。なお、図１８〜図２０ではトランジスタ２０３の図示を省略する。
まず、基板３６１上に、着色層１３１を形成する（図１８（Ａ））。着色層１３１は、感光性の材料を用いて形成することで、フォトリソグラフィ法等により島状に加工することができる。なお、表示部３６２の非表示領域や図１６に示す回路３６４等では、基板３６１上に遮光層１３２を設ける。
次に、着色層１３１及び遮光層１３２上に、絶縁層１２１を形成する。
絶縁層１２１は、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層１２１には、アクリル、エポキシなどの樹脂を好適に用いることができる。
絶縁層１２１には、無機絶縁膜を適用してもよい。絶縁層１２１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。
次に、電極１１３を形成する。電極１１３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。電極１１３は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
次に、電極１１３上に、絶縁層１１７を形成する。絶縁層１１７には、有機絶縁膜を用いることが好ましい。
次に、電極１１３及び絶縁層１１７上に、配向膜１３３ｂを形成する（図１８（Ａ））。配向膜１３３ｂは、樹脂等の薄膜を形成した後に、ラビング処理を行うことで形成できる。
また、図１８（Ａ）を用いて説明した工程とは独立して、図１８（Ｂ）から図２０（Ａ）までに示す工程を行う。
まず、作製基板１４上に、水素を含む層２０から絶縁層３１までを形成する（図１８（Ｂ））。これらの工程については、実施の形態１の剥離方法及び作製方法例１を参照できる。
次に、絶縁層３１上に電極３１１ａを形成し、電極３１１ａ上に電極３１１ｂを形成する（図１８（Ｃ））。電極３１１ｂは、電極３１１ａ上に開口４５１を有する。電極３１１ａ及び電極３１１ｂは、それぞれ、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。電極３１１ａは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。電極３１１ｂは、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
次に、絶縁層２２０を形成する。そして、絶縁層２２０に電極３１１ｂに達する開口を設ける。
絶縁層２２０は、樹脂層２３に含まれる不純物が、後に形成する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。絶縁層２２０は、例えば、樹脂層２３を加熱した際に、樹脂層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ことが好ましい。そのため、絶縁層２２０は、バリア性が高いことが好ましい。
絶縁層２２０としては、絶縁層１２１に用いることができる無機絶縁膜及び樹脂等を用いることができる。
次に、絶縁層２２０上に、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６を形成する。
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、第１４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体、またはインジウムを含む酸化物半導体等を適用できる。
ここではトランジスタ２０６として、半導体層２３１として金属酸化物層を有する、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。トランジスタ２０５は、トランジスタ２０６の構成に導電層２２３及び絶縁層２１２を追加した構成であり、２つのゲートを有する。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。
具体的には、まず、絶縁層２２０上に、導電層２２１ａ及び導電層２２１ｂを形成する。導電層２２１ａ及び導電層２２１ｂ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。ここで、絶縁層２２０の開口を介して、導電層２２１ｂと電極３１１ｂとが接続する。
続いて、絶縁層２１１を形成する。
絶縁層２１１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。
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。無機絶縁膜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。
続いて、半導体層２３１を形成する。本実施の形態では、半導体層２３１として、金属酸化物層を形成する。金属酸化物層は、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。
続いて、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂを形成する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂ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２２２ａ及び導電層２２２ｂは、それぞれ、半導体層２３１と接続される。ここで、トランジスタ２０６が有する導電層２２２ａは、導電層２２１ｂと電気的に接続される。これにより、接続部２０７では、電極３１１ｂと導電層２２２ａを電気的に接続することができる。
なお、導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂの加工の際に、レジストマスクに覆われていない半導体層２３１の一部がエッチングにより薄膜化する場合がある。
以上のようにして、トランジスタ２０６を作製できる。
次に、トランジスタ２０６を覆う絶縁層２１２を形成する。絶縁層２１２は、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６がそれぞれ有する半導体層２３１、導電層２２２ａ、及び導電層２２２ｂを覆うように形成される。次に、トランジスタ２０５の導電層２２３を絶縁層２１２上に形成する。
絶縁層２１２は、絶縁層２１１と同様の方法により形成することができる。
トランジスタ２０５が有する導電層２２３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。
以上のようにして、トランジスタ２０５を作製できる。
次に、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６を覆う絶縁層２１３を形成する。絶縁層２１３は、絶縁層２１１と同様の方法により形成することができる。
また、絶縁層２１２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、絶縁層２１３として、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物絶縁膜と、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、金属酸化物層に酸素を供給することができる。その結果、金属酸化物層中の酸素欠損、及び金属酸化物層と絶縁層２１２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。
次に、絶縁層２１３上に、着色層１３４を形成し（図１８（Ｃ））、その後、絶縁層２１４を形成する（図１８（Ｄ））。着色層１３４は、電極３１１ｂの開口４５１と重なるように配置する。
着色層１３４は、着色層１３１と同様の方法により形成することができる。絶縁層２１４は、後に形成する表示素子の被形成面を有する層であるため、平坦化層として機能することが好ましい。絶縁層２１４は、絶縁層１２１に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。
次に、絶縁層２１２、絶縁層２１３、及び絶縁層２１４に、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ａに達する開口を形成する。
次に、電極１９１を形成する。電極１９１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。ここで、トランジスタ２０５が有する導電層２２２ａと電極１９１とが接続する。電極１９１は、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
次に、電極１９１の端部を覆う絶縁層２１６を形成する。絶縁層２１６は、絶縁層１２１に用いることのできる樹脂または無機絶縁膜を援用できる。絶縁層２１６は、電極１９１と重なる部分に開口を有する。
次に、ＥＬ層１９２及び電極１９３を形成する。電極１９３は、その一部が発光素子１７０の共通電極として機能する。電極１９３は、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
ＥＬ層１９２の形成後に行う各工程は、ＥＬ層１９２にかかる温度が、ＥＬ層１９２の耐熱温度以下となるように行う。電極１９３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。
以上のようにして、発光素子１７０を形成することができる。発光素子１７０は、発光領域が着色層１３４及び電極３１１ｂの開口４５１と重なるように作製する。
次に、電極１９３を覆って絶縁層１９４を形成する。絶縁層１９４は、発光素子１７０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１７０は、絶縁層１９４によって封止される。電極１９３を形成した後、大気に曝すことなく、絶縁層１９４を形成することが好ましい。
絶縁層１９４は、例えば、上述した絶縁層１２１に用いることができる無機絶縁膜を適用することができる。特に、絶縁層１９４は、バリア性の高い無機絶縁膜を含むことが好ましい。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１９４の成膜時の基板温度は、ＥＬ層１９２の耐熱温度以下であることが好ましい。絶縁層１９４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１９４のカバレッジが良好となり好ましい。
次に、絶縁層１９４の表面に、接着層１４２を用いて基板３５１を貼り合わせる（図１８（Ｄ））。
接着層１４２には、実施の形態１で例示した、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３５１には、実施の形態１で例示した、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。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成し、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する（図１９（Ａ））。図１９（Ａ）では、樹脂層２３と酸素を含む層２１との界面で分離が生じる例を示す。なお、酸素を含む層２１側に樹脂層２３の一部が残存する場合がある。
次に、樹脂層２３及び絶縁層３１を除去することが好ましい。例えば、ドライエッチング法などを用いて樹脂層２３及び絶縁層３１を除去することができる。これにより、電極３１１ａが露出する（図１９（Ｂ））。なお、電極３１１ａ上に絶縁層３１を残存させてもよく、さらに絶縁層３１上に樹脂層２３を残存させてもよい。
次に、露出した電極３１１ａの表面に、配向膜１３３ａを形成する（図２０（Ａ））。配向膜１３３ａは、樹脂等の薄膜を成膜した後に、ラビング処理を行うことにより形成できる。
そして、図１８（Ａ）を用いて説明した工程が完了した基板３６１と、図２０（Ａ）までの工程が完了した基板３５１とを、液晶層１１２を挟んで貼り合わせる（図２０（Ｂ））。図２０（Ｂ）では示さないが、図１６等に示すように、基板３５１と基板３６１とは接着層１４１で貼り合わされる。接着層１４１は、接着層１４２に用いることのできる材料を援用できる。
図２０（Ｂ）に示す液晶素子１８０は、一部が画素電極として機能する電極３１１ａ（及び電極３１１ｂ）、液晶層１１２、一部が共通電極として機能する電極１１３が積層された構成を有する。液晶素子１８０は、着色層１３１と重なるように作製する。
基板３６１の外側の面には、偏光板１３５を配置する。
以上により、表示装置３００Ａを作製することができる。
＜表示装置３００Ｂの作製方法例＞
次に、図２１〜図２３を用いて、本実施の形態の表示装置の作製方法について、具体的に説明する。以下では、図１７（Ａ）に示す表示装置３００Ｂの作製方法の一例について説明する。なお、表示装置３００Ａの作製方法例と同様の部分については、説明を省略することがある。
まず、表示装置３００Ａの作製方法例と同様に、基板３６１上に、着色層１３１、絶縁層１２１、電極１１３、及び配向膜１３３ｂを順に形成する（図２１（Ａ））。
また、図２１（Ａ）を用いて説明した工程とは独立して、図２１（Ｂ）に示す工程を行う。
まず、基板３５１上に、トランジスタ８０を形成する。トランジスタ８０の構成及び作製方法は、実施の形態１を参照することができる。
次に、絶縁層２１４、絶縁層２１６、発光素子１７０、及び絶縁層１９４を形成する（図２１（Ｂ））。絶縁層２１４、絶縁層２１６、発光素子１７０、及び絶縁層１９４の構成及び作製方法は、表示装置３００Ａの作製方法例を参照することができる。
また、図２１（Ａ）を用いて説明した工程、及び図２１（Ｂ）を用いて説明した工程とは独立して、図２１（Ｃ）から図２１（Ｄ）までに示す工程を行う。
まず、作製基板１４上に、水素を含む層２０から絶縁層３１までを形成する（図２１（Ｃ））。これらの工程については、実施の形態１の剥離方法及び作製方法例１を参照できる。
次に、絶縁層３１上に電極３１１ａを形成し、電極３１１ａ上に電極３１１ｂを形成する（図２１（Ｄ））。電極３１１ａ及び電極３１１ｂは、それぞれ、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。電極３１１ａは、可視光を透過する導電材料を用いて形成する。電極３１１ｂは、可視光を反射する導電材料を用いて形成する。
次に、絶縁層２２０を形成する（図２１（Ｄ））。そして、絶縁層２２０に電極３１１ｂに達する開口を設ける。なお、トランジスタ４０の作製工程中に、絶縁層２２０とトランジスタ４０のゲート絶縁層とを一括で加工して、電極３１１ｂに達する開口を設けることもできる。
次に、絶縁層２２０上に、トランジスタ４０を形成する。トランジスタ４０の構成及び作製方法は、実施の形態１を参照することができる。
次に、トランジスタ４０を覆う絶縁層２１２を形成し、絶縁層２１２上に絶縁層２１３を形成し、絶縁層２１３上に着色層１３４を形成する（図２１（Ｄ））。
図２１（Ｂ）を用いて説明した工程が完了した基板３５１と、図２１（Ｄ）までの工程が完了した作製基板１４とを、接着層１４２を用いて貼り合わせる（図２２（Ａ））。
次に、樹脂層２３に分離の起点を形成する。そして、作製基板１４と樹脂層２３とを分離する（図２２（Ｂ））。図２２（Ｂ）では、樹脂層２３と酸素を含む層２１との界面で分離が生じる例を示す。なお、酸素を含む層２１側に樹脂層２３の一部が残存する場合がある。
次に、樹脂層２３及び絶縁層３１を除去することが好ましい。例えば、ドライエッチング法などを用いて樹脂層２３及び絶縁層３１を除去することができる。これにより、電極３１１ａが露出する（図２３（Ａ））。なお、電極３１１ａ上に絶縁層３１を残存させてもよく、さらに絶縁層３１上に樹脂層２３を残存させてもよい。
次に、露出した電極３１１ａの表面に、配向膜１３３ａを形成する（図２３（Ｂ））。
そして、図２１（Ａ）を用いて説明した工程が完了した基板３６１と、図２３（Ｂ）までの工程が完了した基板３５１とを、液晶層１１２を挟んで貼り合わせる（図２３（Ｃ））。図２３（Ｃ）では示さないが、基板３５１と基板３６１とは接着層で貼り合わされる。
図２３（Ｃ）に示す液晶素子１８０は、一部が画素電極として機能する電極３１１ａ（及び電極３１１ｂ）、液晶層１１２、一部が共通電極として機能する電極１１３が積層された構成を有する。液晶素子１８０は、着色層１３１と重なるように作製する。
以上により、表示装置３００Ｂを作製することができる。
以上のように、本実施の形態の表示装置は、２種類の表示素子を有し、複数の表示モードを切り替えて使用することができるため、周囲の明るさによらず視認性が高く、利便性が高い。
実施の形態１で説明した方法を用いることで、樹脂層２３の一面全体にレーザ照射を行うことなく、作製基板１４から樹脂層２３を剥離することができる。そのため、低コストで表示装置を作製することができる。また、樹脂層２３が作製基板１４から意図しないタイミングで剥がれることを抑制できる。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ため、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。
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、実施の形態２で説明した表示装置の、より具体的な構成例について図２４〜図２６を用いて説明する。
図２４（Ａ）は、表示装置４００のブロック図である。表示装置４００は、表示部３６２、回路ＧＤ、及び回路ＳＤを有する。表示部３６２は、マトリクス状に配列した複数の画素４１０を有する。
表示装置４００は、複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、複数の配線ＣＳＣＯＭ、複数の配線Ｓ１、及び複数の配線Ｓ２を有する。複数の配線Ｇ１、複数の配線Ｇ２、複数の配線ＡＮＯ、及び複数の配線ＣＳＣＯＭは、それぞれ、矢印Ｒで示す方向に配列した複数の画素４１０及び回路ＧＤと電気的に接続する。複数の配線Ｓ１及び複数の配線Ｓ２は、それぞれ、矢印Ｃで示す方向に配列した複数の画素４１０及び回路ＳＤと電気的に接続する。
なお、ここでは簡単のために回路ＧＤと回路ＳＤを１つずつ有する構成を示したが、液晶素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤと、発光素子を駆動する回路ＧＤ及び回路ＳＤとを、別々に設けてもよい。
画素４１０は、反射型の液晶素子と、発光素子を有する。
図２４（Ｂ１）〜（Ｂ４）に、画素４１０が有する電極３１１の構成例を示す。電極３１１は、液晶素子の反射電極として機能する。図２４（Ｂ１）、（Ｂ２）の電極３１１には、開口４５１が設けられている。
図２４（Ｂ１）、（Ｂ２）には、電極３１１と重なる領域に位置する発光素子３６０を破線で示している。発光素子３６０は、電極３１１が有する開口４５１と重ねて配置されている。これにより、発光素子３６０が発する光は、開口４５１を介して表示面側に射出される。
図２４（Ｂ１）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する画素４１０が異なる色に対応する画素である。このとき、図２４（Ｂ１）に示すように、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素において、開口４５１が一列に配列されないように、電極３１１の異なる位置に設けられていることが好ましい。これにより、２つの発光素子３６０を離すことが可能で、発光素子３６０が発する光が隣接する画素４１０が有する着色層に入射してしまう現象（クロストークともいう）を抑制することができる。また、隣接する２つの発光素子３６０を離して配置することができるため、発光素子３６０のＥＬ層を遮蔽マスク等により作り分ける場合であっても、高い精細度の表示装置を実現できる。
図２４（Ｂ２）では、矢印Ｃで示す方向に隣接する画素４１０が異なる色に対応する画素である。図２４（Ｂ２）においても同様に、矢印Ｃで示す方向に隣接する２つの画素において、開口４５１が一列に配列されないように、電極３１１の異なる位置に設けられていることが好ましい。
非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が小さいほど、液晶素子を用いた表示を明るくすることができる。また、非開口部の総面積に対する開口４５１の総面積の比の値が大きいほど、発光素子３６０を用いた表示を明るくすることができる。
開口４５１の形状は、例えば多角形、四角形、楕円形、円形または十字等の形状とすることができる。また、細長い筋状、スリット状、市松模様状の形状としてもよい。また、開口４５１を隣接する画素に寄せて配置してもよい。好ましくは、開口４５１を同じ色を表示する他の画素に寄せて配置する。これにより、クロストークを抑制できる。
また、図２４（Ｂ３）、（Ｂ４）に示すように、電極３１１が設けられていない部分に、発光素子３６０の発光領域が位置していてもよい。これにより、発光素子３６０が発する光は、表示面側に射出される。
図２４（Ｂ３）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素４１０において、発光素子３６０が一列に配列されていない。図２４（Ｂ４）では、矢印Ｒで示す方向に隣接する２つの画素４１０において、発光素子３６０が一列に配列されている。
図２４（Ｂ３）の構成は、隣接する２つの画素４１０が有する発光素子３６０どうしを離すことができるため、上述の通り、クロストークの抑制、及び、高精細化が可能となる。また、図２４（Ｂ４）の構成では、発光素子３６０の矢印Ｃに平行な辺側に、電極３１１が位置しないため、発光素子３６０の光が電極３１１に遮られることを抑制でき、高い視野角特性を実現できる。
回路ＧＤには、シフトレジスタ等の様々な順序回路等を用いることができる。回路ＧＤには、トランジスタ及び容量素子等を用いることができる。回路ＧＤが有するトランジスタは、画素４１０に含まれるトランジスタと同じ工程で形成することができる。
回路ＳＤは、配線Ｓ１と電気的に接続される。回路ＳＤには、例えば、集積回路を用いることができる。具体的には、回路ＳＤには、シリコン基板上に形成された集積回路を用いることができる。
例えば、ＣＯＧ方式またはＣＯＦ方式等を用いて、画素４１０と電気的に接続されるパッドに回路ＳＤを実装することができる。具体的には、異方性導電膜を用いて、パッドに集積回路を実装できる。
図２５は、画素４１０の回路図の一例である。図２５では、隣接する２つの画素４１０を示している。
画素４１０は、スイッチＳＷ１、容量素子Ｃ１、液晶素子３４０、スイッチＳＷ２、トランジスタＭ、容量素子Ｃ２、及び発光素子３６０等を有する。また、画素４１０には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線ＡＮＯ、配線ＣＳＣＯＭ、配線Ｓ１、及び配線Ｓ２が電気的に接続されている。また、図２５では、液晶素子３４０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ１、及び発光素子３６０と電気的に接続する配線ＶＣＯＭ２を示している。
図２５では、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２にトランジスタを用いた場合の例を示している。
スイッチＳＷ１のゲートは、配線Ｇ１と接続されている。スイッチＳＷ１のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ１と接続され、他方は、容量素子Ｃ１の一方の電極、及び液晶素子３４０の一方の電極と接続されている。容量素子Ｃ１の他方の電極は、配線ＣＳＣＯＭと接続されている。液晶素子３４０の他方の電極が配線ＶＣＯＭ１と接続されている。
スイッチＳＷ２のゲートは、配線Ｇ２と接続されている。スイッチＳＷ２のソース及びドレインのうち一方は、配線Ｓ２と接続され、他方は、容量素子Ｃ２の一方の電極、及びトランジスタＭのゲートと接続されている。容量素子Ｃ２の他方の電極は、トランジスタＭのソースまたはドレインの一方、及び配線ＡＮＯと接続されている。トランジスタＭのソースまたはドレインの他方は、発光素子３６０の一方の電極と接続されている。発光素子３６０の他方の電極は、配線ＶＣＯＭ２と接続されている。
図２５では、トランジスタＭが半導体を挟む２つのゲートを有し、これらが接続されている例を示している。これにより、トランジスタＭが流すことのできる電流を増大させることができる。
配線Ｇ１には、スイッチＳＷ１を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ１には、所定の電位を与えることができる。配線Ｓ１には、液晶素子３４０が有する液晶の配向状態を制御する信号を与えることができる。配線ＣＳＣＯＭには、所定の電位を与えることができる。
配線Ｇ２には、スイッチＳＷ２を導通状態または非導通状態に制御する信号を与えることができる。配線ＶＣＯＭ２及び配線ＡＮＯには、発光素子３６０が発光する電位差が生じる電位をそれぞれ与えることができる。配線Ｓ２には、トランジスタＭの導通状態を制御する信号を与えることができる。
図２５に示す画素４１０は、例えば反射モードの表示を行う場合には、配線Ｇ１及び配線Ｓ１に与える信号により駆動し、液晶素子３４０による光学変調を利用して表示することができる。また、透過モードで表示を行う場合には、配線Ｇ２及び配線Ｓ２に与える信号により駆動し、発光素子３６０を発光させて表示することができる。また両方のモードで駆動する場合には、配線Ｇ１、配線Ｇ２、配線Ｓ１及び配線Ｓ２のそれぞれに与える信号により駆動することができる。
なお、図２５では一つの画素４１０に、一つの液晶素子３４０と一つの発光素子３６０とを有する例を示したが、これに限られない。図２６（Ａ）は、一つの画素４１０に一つの液晶素子３４０と４つの発光素子３６０（発光素子３６０ｒ、３６０ｇ、３６０ｂ、３６０ｗ）を有する例を示している。図２６（Ａ）に示す画素４１０は、図２５とは異なり、１つの画素で発光素子を用いたフルカラーの表示が可能である。
図２６（Ａ）では図２５の例に加えて、画素４１０に配線Ｇ３及び配線Ｓ３が接続されている。
図２６（Ａ）に示す例では、例えば４つの発光素子３６０に、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）、及び白色（Ｗ）を呈する発光素子を用いることができる。また液晶素子３４０として、白色を呈する反射型の液晶素子を用いることができる。これにより、反射モードの表示を行う場合には、反射率の高い白色の表示を行うことができる。また透過モードで表示を行う場合には、演色性の高い表示を低い電力で行うことができる。
図２６（Ｂ）に、図２６（Ａ）に対応した画素４１０の構成例を示す。画素４１０は、電極３１１が有する開口部と重なる発光素子３６０ｗと、電極３１１の周囲に配置された発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂとを有する。発光素子３６０ｒ、発光素子３６０ｇ、及び発光素子３６０ｂは、発光面積がほぼ同等であることが好ましい。
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、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができる金属酸化物について説明する。以下では特に、金属酸化物とＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの詳細について説明する。
ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。なお、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅを、トランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、導電性の機能は、キャリアとなる電子（またはホール）を流す機能であり、絶縁性の機能は、キャリアとなる電子を流さない機能である。導電性の機能と、絶縁性の機能とを、それぞれ相補的に作用させることで、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅに付与することができる。ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、それぞれの機能を分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、導電性領域、及び絶縁性領域を有する。導電性領域は、上述の導電性の機能を有し、絶縁性領域は、上述の絶縁性の機能を有する。また、材料中において、導電性領域と、絶縁性領域とは、ナノ粒子レベルで分離している場合がある。また、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ材料中に偏在する場合がある。また、導電性領域は、周辺がぼけてクラウド状に連結して観察される場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅにおいて、導電性領域と、絶縁性領域とは、それぞれ０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下のサイズで材料中に分散している場合がある。
また、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、異なるバンドギャップを有する成分により構成される。例えば、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、絶縁性領域に起因するワイドギャップを有する成分と、導電性領域に起因するナローギャップを有する成分と、により構成される。当該構成の場合、キャリアを流す際に、ナローギャップを有する成分において、主にキャリアが流れる。また、ナローギャップを有する成分が、ワイドギャップを有する成分に相補的に作用し、ナローギャップを有する成分に連動してワイドギャップを有する成分にもキャリアが流れる。このため、上記ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅをトランジスタのチャネル形成領域に用いる場合、トランジスタのオン状態において高い電流駆動力、つまり大きなオン電流、及び高い電界効果移動度を得ることができる。
すなわち、ＣＡＣ−ＯＳまたはＣＡＣ−ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅは、マトリックス複合材（ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、または金属マトリックス複合材（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）と呼称することもできる。
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（ｃ−ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）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５）
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２７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２８（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２８（Ａ））から、図２８（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２８（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２８（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２９（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２９（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２９（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２９（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図２９（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２９（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２９（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図２９（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２９（Ｂ）においては円形状）である。
図２９（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２９（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図２９（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２９（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、３種類の試料を作製し、それぞれ、昇温脱離ガス分光法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析を行った。
［試料の作製］
ガラス基板上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、厚さ約６００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成することで、試料Ａを作製した。酸化窒化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法にて、ＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏ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。
ガラス基板上に、スパッタリング法を用いて、厚さ約１００ｎｍのシリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）膜を形成することで、試料Ｂを作製した。ＩＴＳＯ膜は、スパッタリング法にて、ＡｒガスとＯ２ガスの流量をそれぞれ１２５ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍとし、電源電力３．２ｋＷ、圧力０．２３Ｐａ、基板温度２５℃（室温）の条件で形成した。
ガラス基板上に、プラズマＣＶＤ法を用いて、厚さ約６００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成し、酸化窒化シリコン膜上に、スパッタリング法を用いて、厚さ約３０ｎｍのＩＴＳＯ膜を形成することで、試料Ｃを作製した。酸化窒化シリコン膜の成膜条件は、試料Ａと同様である。ＩＴＳＯ膜の成膜条件は、試料Ｂと同様である。
［ＴＤＳ分析］
試料Ａ〜試料Ｃについて、ＴＤＳ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３０（Ａ）に示す。
試料Ａ〜試料Ｃについて、ＴＤＳ分析により水分子に相当する質量電荷比（ｍ／ｚ）１８で検出される強度の温度依存性を評価した結果を図３０（Ｂ）に示す。
試料Ｂ及び試料Ｃでは、水素がほとんど検出されなかった。
酸化窒化シリコン膜を形成した試料Ａは、約２５０℃から水素が多く検出され、より高温になるほど水素の検出量が多かった。これにより、２５０℃以上で加熱処理を行うと、酸化窒化シリコン膜から水素が放出されるとわかった。
酸化窒化シリコン膜上にＩＴＳＯ膜を形成した試料Ｃでは、約２５０℃から水が多く検出され、より高温になるほど水の放出量が多かった。これにより、試料Ｃに２５０℃以上で加熱処理を行うと、水が放出されるとわかった。
図３０（Ａ）、（Ｂ）の結果から、試料Ｃに２５０℃以上で加熱処理を行うと、酸化窒化シリコン膜から水素が放出し、放出した水素とＩＴＳＯ膜中の酸素とが反応して水が生成されると考えられる。
本実施例では、作製基板から樹脂層を剥離した結果について説明する。
［試料の作製］
図１を用いて、本実施例の試料の作製方法について説明する。
まず、作製基板１４上に、水素を含む層２０を形成した（図１（Ａ））。作製基板１４には、厚さ約０．７ｍｍのガラス基板を用いた。水素を含む層２０として、厚さ約６００ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成した。酸化窒化シリコン膜は、プラズマＣＶＤ法にて、ＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏ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。
次に、水素を含む層２０上に、酸素を含む層２１を形成した（図１（Ａ））。酸素を含む層２１として、厚さ約１００ｎｍのシリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）膜を形成した。ＩＴＳＯ膜は、スパッタリング法にて、ＡｒガスとＯ２ガスの流量をそれぞれ１２５ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍとし、電源電力３．２ｋＷ、圧力０．２３Ｐａ、基板温度２５℃（室温）の条件で形成した。
次に、酸素を含む層２１上に、第１の層２４を形成した（図１（Ｂ））。第１の層２４は、非感光性の可溶性ポリイミド樹脂を含む材料を用いて形成した。具体的には、スピンコート法を用いて、室温で、塗布量４０ｍｌ、塗布時間１２．５ｓｅｃ、塗布時の回転数を１０００ｒｐｍとして、成膜した。
次に、第１の層２４に第１の加熱処理を行うことで、樹脂層２３を形成した（図１（Ｃ））。第１の加熱処理としては、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス（５８０ＮＬ／ｍｉｎ、酸素濃度２０％）を流しながら、１８０℃で３０分のベークを行った後、同じ混合ガスを流しながら、４００℃で１時間のベークを行った。ベーク後、樹脂層２３の厚さは、約１．１μｍであった。
次に、樹脂層２３上に、被剥離層２５を形成した（図１（Ｄ））。ここで形成する被剥離層２５は、図２（Ｄ）に示す絶縁層３１と絶縁層３２（トランジスタのゲート絶縁層）を想定した積層構造とした。具体的には、樹脂層２３上に、厚さ約１００ｎｍの酸化窒化シリコン膜、厚さ約４００ｎｍの窒化シリコン膜、及び厚さ約５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜をこの順で形成した。これらの膜は、プラズマＣＶＤ法を用いて、基板温度３３０℃の条件で形成した。
次に、第２の加熱処理を行った。第２の加熱処理としては、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス（５８０ＮＬ／ｍｉｎ、酸素濃度２０％）を流しながら、４００℃で１時間のベークを行った。
そして、樹脂層にＵＶ剥離テープを貼り付けた。
本実施例の試料について、作製基板１４から樹脂層２３を剥離する剥離試験を行った。
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）及び日本工業規格（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用いた。試料の寸法は、１２６ｍｍ×２５ｍｍとした。
図３１に、試料の剥離結果を示す。図３１において、実線より上側が基板７５ａ側であり、下側が作製基板１４側である。
図３１に示すように、基板７５ａ側に樹脂層２３が残っており、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で分離させることができた。
図３２に、本実施例の試料について、断面ＳＴＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）観察を行った結果を示す。
図３２（Ａ）は、剥離前の試料の断面ＳＴＥＭ写真である。具体的には、第２の加熱処理までを行った段階の試料である（図１（Ｄ）参照）。被剥離層２５上の層は、観察用に形成したコート層である。
図３２（Ｂ）、（Ｃ）は、剥離後の作製基板１４側の断面ＳＴＥＭ写真である。図３２（Ｃ）は、図３２（Ｂ）の点線で囲った部分の拡大写真である。酸素を含む層２１上の層は、観察用に形成したコート層である。酸素を含む層２１とコート層との間に樹脂層２３は観察されなかった。
また、剥離後の基板７５ａ側の剥離面について、導通を確認したところ、導通しなかった。このことから、基板７５ａ側の剥離面に酸素を含む層２１はほとんど残存していないと考えられる。
これらの結果からも、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で分離したことが確認できた。
実施例１の結果から、第１の加熱処理及び第２の加熱処理によって、水素を含む層２０から水素が放出され、放出された水素と酸素を含む層２１の酸素とが反応し、水が生成されると示唆される。本実施例では、酸素を含む層２１と樹脂層２３の間に水が存在することで、酸素を含む層２１と樹脂層２３との密着性が低下し、酸素を含む層２１と樹脂層２３との界面で分離することができたと考えられる。
１０Ａ 表示装置
１０Ｂ 表示装置
１３ 接着層
１４ 作製基板
２０ 水素を含む層
２１ 酸素を含む層
２２ 基板
２３ 樹脂層
２４ 第１の層
２５ 被剥離層
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 水素を含む層
９３ 樹脂層
９４ 酸素を含む層
９５ 絶縁層
９６ 隔壁
９７ 着色層
９８ 遮光層
９９ 接着層
１１２ 液晶層
１１３ 電極
１１７ 絶縁層
１２１ 絶縁層
１３１ 着色層
１３２ 遮光層
１３３ａ 配向膜
１３３ｂ 配向膜
１３４ 着色層
１３５ 偏光板
１４１ 接着層
１４２ 接着層
１７０ 発光素子
１８０ 液晶素子
１９１ 電極
１９２ ＥＬ層
１９３ 電極
１９４ 絶縁層
２０１ トランジスタ
２０３ トランジスタ
２０４ 接続部
２０５ トランジスタ
２０６ トランジスタ
２０７ 接続部
２１１ 絶縁層
２１２ 絶縁層
２１３ 絶縁層
２１４ 絶縁層
２１６ 絶縁層
２２０ 絶縁層
２２１ａ 導電層
２２１ｂ 導電層
２２２ａ 導電層
２２２ｂ 導電層
２２３ 導電層
２３１ 半導体層
２４２ 接続層
２４３ 接続体
２５２ 接続部
３００Ａ 表示装置
３００Ｂ 表示装置
３００Ｃ 表示装置
３１１ 電極
３１１ａ 電極
３１１ｂ 電極
３４０ 液晶素子
３５１ 基板
３６０ 発光素子
３６０ｂ 発光素子
３６０ｇ 発光素子
３６０ｒ 発光素子
３６０ｗ 発光素子
３６１ 基板
３６２ 表示部
３６４ 回路
３６５ 配線
３７２ ＦＰＣ
３７３ ＩＣ
３８１ 表示部
３８２ 駆動回路部
４００ 表示装置
４１０ 画素
４５１ 開口
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 (15)

  1. 基板上に、水素を含む層を形成し、
    前記水素を含む層上に、酸素を含む層を形成し、
    前記酸素を含む層上に、樹脂または樹脂前駆体を含む材料を用いて、第１の層を形成し、
    前記第１の層に対して、酸素を含む雰囲気下で第１の加熱処理を行うことで、樹脂層を形成し、
    前記樹脂層上に、被剥離層を形成し、
    前記被剥離層と前記基板とを分離する、半導体装置の作製方法。
  2. 請求項１において、
    前記被剥離層を形成する工程では、前記基板上及び前記樹脂層上に、前記樹脂層の端部を覆う絶縁層を形成し、前記樹脂層上に、前記絶縁層を介して、トランジスタを形成し、
    前記樹脂層の少なくとも一部を前記基板から分離することで、分離の起点を形成した後に、前記被剥離層と前記基板とを分離する、半導体装置の作製方法。
  3. 請求項１または２において、
    前記被剥離層の少なくとも一部を形成した後、さらに、酸素を含む雰囲気下で第２の加熱処理を行う、半導体装置の作製方法。
  4. 請求項３において、
    前記第２の加熱処理は、前記第１の加熱処理の温度以下で行われる、半導体装置の作製方法。
  5. 請求項３または４において、
    前記第２の加熱処理は、酸素を含むガスを流して行われる、半導体装置の作製方法。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一において、
    前記第１の加熱処理は、酸素を含むガスを流して行われる、半導体装置の作製方法。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一において、
    前記第１の加熱処理は、３００℃以上４５０℃以下で行われる、半導体装置の作製方法。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一において、
    前記水素を含む層は、加熱されることで水素を放出する機能を有する、半導体装置の作製方法。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一において、
    前記水素を含む層は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、及びアモルファスシリコンのうち少なくとも一つを有する、半導体装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至９のいずれか一において、
    前記酸素を含む層は、金属酸化物を有する、半導体装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一において、
    粘度が５ｃＰ以上１００ｃＰ未満の溶液を用いて、前記第１の層を形成する、半導体装置の作製方法。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか一において、
    スピンコータを用いて、前記第１の層を形成する、半導体装置の作製方法。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一において、
    前記樹脂層は、厚さが１μｍ以上３μｍ以下の領域を有するように形成される、半導体装置の作製方法。
  14. 請求項１乃至１３のいずれか一において、
    前記樹脂層は、ポリイミドを有する、半導体装置の作製方法。
  15. 請求項１乃至１４のいずれか一において、
    前記第１の加熱処理の温度以下で、前記被剥離層を形成する、半導体装置の作製方法。
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