JP4408044B2 - Method for manufacturing liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置に関し、特に、携帯用電子機器に搭載される透過型の液晶表示装置に関する。また、本発明は液晶表示装置の作製方法に関し、特に、携帯用電子機器に搭載される透過型の液晶表示装置の作製方法に関する。さらに、該液晶表示装置を用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device mounted on a portable electronic device. The present invention also relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly to a method for manufacturing a transmissive liquid crystal display device mounted on a portable electronic device. Further, the present invention relates to an electronic device using the liquid crystal display device.
携帯電話や電子手帳などに代表される携帯用電子機器には、画像を表示するためのフラットパネルディスプレイの他、メールの送受信、音声認識、小型カメラによる映像の取り込みなど様々な機能が要求されている一方、小型化、軽量化に対するユーザーニーズも依然根強い。そのため、回路規模やメモリ容量のより大きいICを、携帯用電子機器の限られた容積の中により多く搭載する必要性に迫られている。 In addition to flat panel displays for displaying images, portable electronic devices typified by mobile phones and electronic notebooks are required to have various functions such as sending and receiving mail, voice recognition, and video capture with a small camera. On the other hand, user needs for downsizing and weight reduction are still strong. Therefore, it is necessary to mount more ICs having a larger circuit scale and memory capacity in the limited volume of portable electronic devices.
ICを収容するためのスペースを確保し、なおかつ携帯用電子機器を小型化、軽量化するためには、如何にフラットパネルディスプレイを薄く、軽く作るかが重要なポイントとなる。例えば携帯用電子機器に比較的多く用いられている液晶表示装置の場合、液晶が封入されたパネルに用いられるガラス基板の厚さを抑えたり、光源や導光板等が不要にできる反射型にしたりすることで、ある程度薄型化、軽量化を図ることができる。 In order to secure a space for housing an IC and to reduce the size and weight of a portable electronic device, it is important to make a flat panel display thin and light. For example, in the case of a liquid crystal display device that is used relatively frequently in portable electronic devices, the thickness of the glass substrate used for the panel in which the liquid crystal is sealed can be reduced, or a reflection type that can eliminate the need for a light source, a light guide plate, etc. By doing so, it is possible to reduce the thickness and weight to some extent.
しかし、パネルの機械的強度を考慮するとガラス基板をむやみやたらと薄くすることはできない。例えば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を用いた場合、3インチ角のパネルの厚さはせいぜい1〜2mm程度、重量10g程度が限界である。また外光を利用するタイプの反射型の液晶表示装置は、暗所での画像の認識が難しく、場所を選ばずに使用できるという携帯用電子機器のメリットをいまいち生かしきれない。 However, if the mechanical strength of the panel is taken into consideration, the glass substrate cannot be made too thin. For example, when barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like is used, the thickness of a 3-inch square panel is limited to about 1 to 2 mm at most and about 10 g in weight. In addition, reflective liquid crystal display devices that use external light are difficult to recognize images in a dark place and cannot fully utilize the advantages of portable electronic devices that can be used anywhere.
本発明は、軽量化または小型化を妨げることなく携帯用電子機器を高機能化することを課題とし、より具体的には該携帯用電子機器に搭載される液晶表示装置を、機械的強度が損なわれることなく、薄型化、軽量化することを課題とする。 An object of the present invention is to enhance the functionality of a portable electronic device without hindering weight reduction or downsizing, and more specifically, a liquid crystal display device mounted on the portable electronic device has a mechanical strength. It is an object to reduce the thickness and weight without damage.
本発明の液晶表示装置は、光源として発光ダイオード(LED:light-emitting diode)、エレクトロルミネッセンス素子などの発光素子を用いる。そして、透光性を有する樹脂で、可撓性を有するプラスチック基板上に設けた該発光素子を覆うことで表面を平坦化して、該平坦化された樹脂上に液晶セル及び該液晶セルを駆動するための半導体素子を設ける。発光素子を樹脂で覆った状態の光源を、本明細書では固体化光源と呼ぶ。 The liquid crystal display device of the present invention uses a light emitting element such as a light-emitting diode (LED) or an electroluminescence element as a light source. Then, the light-emitting element provided on the flexible plastic substrate is covered with a light-transmitting resin to flatten the surface, and the liquid crystal cell and the liquid crystal cell are driven on the flattened resin. A semiconductor element is provided for this purpose. A light source in a state where the light emitting element is covered with a resin is referred to as a solidified light source in this specification.
一般的にプラスチック基板は、可撓性を有する分、ガラス基板と比較して振動、衝撃に対する機械的強度に優れており、厚さを抑えやすい。しかしプラスチック基板と樹脂は、液晶表示装置に用いられる半導体素子の作製工程における熱処理に耐え得るほど、耐熱性に優れていない場合が多い。そこで本発明では、該熱処理に耐え得る程度の耐熱性を有する基板上において半導体素子を形成した後、固体化光源上に、該半導体素子を移し替える。 In general, a plastic substrate is superior in mechanical strength against vibration and impact compared to a glass substrate because of its flexibility, and its thickness can be easily suppressed. However, a plastic substrate and a resin are often not excellent in heat resistance to withstand heat treatment in a manufacturing process of a semiconductor element used in a liquid crystal display device. Therefore, in the present invention, after a semiconductor element is formed over a substrate having heat resistance enough to withstand the heat treatment, the semiconductor element is transferred onto a solidified light source.
そして本発明の液晶表示装置には、発光素子から発せられた光を液晶セル側に反射させるための手段が設けられている。具体的には、既存の反射板をプラスチック基板に貼り合わせたり、プラスチック基板の表面に蒸着法などで金属の膜(以下、反射膜)を成膜したりして、光を反射させる。さらに発光素子を覆っている樹脂と、半導体素子及び液晶セルとの間に偏光板を設ける。 The liquid crystal display device of the present invention is provided with means for reflecting the light emitted from the light emitting element to the liquid crystal cell side. Specifically, an existing reflecting plate is bonded to a plastic substrate, or a metal film (hereinafter referred to as a reflecting film) is formed on the surface of the plastic substrate by vapor deposition or the like to reflect light. Further, a polarizing plate is provided between the resin covering the light emitting element and the semiconductor element and the liquid crystal cell.
以下具体的に、本発明の液晶表示装置の第1の作製方法について説明する。 The first manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention will be specifically described below.
まず半導体素子の作製工程における熱処理に耐え得るような、耐熱性を有する第1の基板を用意する。そして該第1の基板上に金属膜を成膜し、該金属膜の表面を酸化することで数nmの極薄い金属酸化膜を成膜する。次に該金属酸化膜上に絶縁膜、半導体膜を順に積層するように成膜する。絶縁膜は単層であっても、複数の膜を積層したものであっても良い。例えば窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素などを用いることができる。そして該半導体膜を用いて、液晶表示装置に用いられる半導体素子を作製する。 First, a first substrate having heat resistance that can withstand heat treatment in a manufacturing process of a semiconductor element is prepared. Then, a metal film is formed on the first substrate, and the surface of the metal film is oxidized to form a very thin metal oxide film of several nm. Next, an insulating film and a semiconductor film are sequentially stacked on the metal oxide film. The insulating film may be a single layer or a stack of a plurality of films. For example, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxide, or the like can be used. Then, a semiconductor element used for a liquid crystal display device is manufactured using the semiconductor film.
半導体素子を形成したら、液晶セルを完成させる前に、該半導体素子を覆うように第2の基板を貼り合わせ、第1の基板と第2の基板の間に半導体素子が挟まれた状態を作る。液晶セルは、画素電極と、対向電極と、前記画素電極と対向電極の間に設けられた液晶とを有する。そして液晶セルを完成させる前とは、具体的には、半導体素子の一つであるTFTに電気的に接続された液晶セルの画素電極や、該画素電極を覆っている配向膜を作製した後、対向電極が形成された対向基板を貼り合わせる前に相当する。 After the semiconductor element is formed, before the liquid crystal cell is completed, a second substrate is bonded so as to cover the semiconductor element, and a state in which the semiconductor element is sandwiched between the first substrate and the second substrate is created. . The liquid crystal cell includes a pixel electrode, a counter electrode, and a liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode. Specifically, before the liquid crystal cell is completed, specifically, after the pixel electrode of the liquid crystal cell electrically connected to the TFT, which is one of the semiconductor elements, and the alignment film covering the pixel electrode are manufactured. This corresponds to before the counter substrate on which the counter electrode is formed is bonded.
そして第1の基板の半導体素子が形成されている側とは反対の側に、第1の基板の剛性を補強するために第3の基板を貼り合わせる。第2の基板よりも第1の基板の剛性が高いほうが、第1の基板を引き剥がす際に、半導体素子に損傷が与えられにくくスムーズに剥がすことができる。ただし第3の基板は、後に第1の基板を半導体素子から引き剥がす際に、第1の基板の剛性が十分であれば、必ずしも貼り合わせる必要はない。 Then, a third substrate is bonded to the side of the first substrate opposite to the side where the semiconductor element is formed in order to reinforce the rigidity of the first substrate. When the first substrate is higher in rigidity than the second substrate, the semiconductor element is less likely to be damaged when the first substrate is peeled off, and can be removed smoothly. Note that the third substrate is not necessarily bonded to the first substrate if the first substrate has sufficient rigidity when the first substrate is peeled off from the semiconductor element later.
次に、加熱処理等を施すことで金属酸化膜を結晶化し、金属酸化膜の脆性を高め、第1の基板を半導体素子から剥離しやすくする。そして第1の基板を第3の基板と共に、半導体素子から引き剥がす。なお、金属酸化膜を結晶化するための加熱処理は、第3の基板を貼り合わせる前であってもよいし、第2の基板を貼り合わせる前であってもよい。或いは、半導体素子を形成する工程において行なわれる熱処理が、この金属酸化膜の結晶化の工程を兼ねていても良い。 Next, heat treatment or the like is performed to crystallize the metal oxide film, increase the brittleness of the metal oxide film, and facilitate separation of the first substrate from the semiconductor element. Then, the first substrate is peeled off from the semiconductor element together with the third substrate. Note that the heat treatment for crystallizing the metal oxide film may be performed before the third substrate is bonded, or may be performed before the second substrate is bonded. Alternatively, the heat treatment performed in the step of forming the semiconductor element may also serve as the step of crystallizing the metal oxide film.
そして第1の基板を第3の基板と共に、半導体素子から引き剥がす。この引き剥がしによって、金属膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、絶縁膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、金属酸化膜自体が双方に分離する部分とが生じる。いずれにしろ、半導体素子は第2の基板側に貼り付くように、第1の基板から引き剥がされる。 Then, the first substrate is peeled off from the semiconductor element together with the third substrate. By this peeling, a portion that is separated between the metal film and the metal oxide film, a portion that is separated between the insulating film and the metal oxide film, and a portion where the metal oxide film itself is separated into both are generated. In any case, the semiconductor element is peeled off from the first substrate so as to stick to the second substrate side.
一方、半導体素子を貼り合わせるための、光源側のプラスチック基板を用意する。以下、このプラスチック基板を、後に用いられる対向電極側のプラスチック基板と区別するために、素子基板と呼ぶ。該素子基板上には発光素子を配置し、該発光素子を覆って樹脂を塗布する。そして平坦化された樹脂上に第1の偏光板を貼り合わせる。 On the other hand, a plastic substrate on the light source side for bonding the semiconductor elements is prepared. Hereinafter, this plastic substrate is referred to as an element substrate in order to distinguish it from a plastic substrate on the counter electrode side used later. A light emitting element is disposed on the element substrate, and a resin is applied to cover the light emitting element. Then, the first polarizing plate is bonded onto the flattened resin.
次に、第1の基板が剥離されることで、第2の基板側に貼り付いた状態の半導体素子を、第1の偏光板に接着剤等で貼り合わせる。そして、第2の基板を剥離し、半導体素子が素子基板に固定された状態にする。 Next, by peeling off the first substrate, the semiconductor element attached to the second substrate side is attached to the first polarizing plate with an adhesive or the like. Then, the second substrate is peeled off so that the semiconductor element is fixed to the element substrate.
次に、液晶表示装置に設けられる液晶セルを作製する。具体的には、対向電極、第2の偏光板等が形成されたプラスチック基板(以下、対向基板と呼ぶ)を別途作製しておき、該対向基板を素子基板に貼り合わせて液晶を注入し、液晶セルを完成させる。なお対向基板には、対向電極、第2の偏光板のみならず、カラーフィルタ、配向膜、ブラックマトリクス等を作製しておいても良い。 Next, a liquid crystal cell provided in the liquid crystal display device is manufactured. Specifically, a plastic substrate (hereinafter referred to as a counter substrate) on which a counter electrode, a second polarizing plate and the like are formed is separately prepared, the counter substrate is bonded to the element substrate, and liquid crystal is injected. Complete the liquid crystal cell. Note that a counter substrate, a second polarizing plate, a color filter, an alignment film, a black matrix, and the like may be formed over the counter substrate.
次に、本発明の液晶表示装置の第2の作製方法について説明する。 Next, a second manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention will be described.
まず半導体素子の作製工程における熱処理に耐え得るような、耐熱性を有する第1の基板を用意する。そして該第1の基板上に金属膜を成膜し、該金属膜の表面を酸化することで数nmの極薄い金属酸化膜を成膜する。次に該金属酸化膜上に絶縁膜、半導体膜を順に積層するように成膜する。絶縁膜は単層であっても、複数の膜を積層したものであっても良い。例えば窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素などを用いることができる。そして該半導体膜を用いて、液晶表示装置に用いられる半導体素子を作製する。 First, a first substrate having heat resistance that can withstand heat treatment in a manufacturing process of a semiconductor element is prepared. Then, a metal film is formed on the first substrate, and the surface of the metal film is oxidized to form a very thin metal oxide film of several nm. Next, an insulating film and a semiconductor film are sequentially stacked on the metal oxide film. The insulating film may be a single layer or a stack of a plurality of films. For example, silicon nitride, silicon nitride oxide, silicon oxide, or the like can be used. Then, a semiconductor element used for a liquid crystal display device is manufactured using the semiconductor film.
次に、液晶表示装置に設けられる液晶セルを作製する。液晶セルは、画素電極と、対向電極と、前記画素電極と対向電極の間に設けられた液晶とを有する。具体的には、対向電極、第2の偏光板等が形成されたプラスチック基板(以下、対向基板と呼ぶ)を別途作製しておき、該対向基板を貼り合わせて液晶を注入し、液晶セルを完成させる。なお対向基板には、対向電極、第2の偏光板のみならず、カラーフィルタ、配向膜、ブラックマトリクス等を作製しておいても良い。 Next, a liquid crystal cell provided in the liquid crystal display device is manufactured. The liquid crystal cell includes a pixel electrode, a counter electrode, and a liquid crystal provided between the pixel electrode and the counter electrode. Specifically, a plastic substrate (hereinafter referred to as a counter substrate) on which a counter electrode, a second polarizing plate, and the like are formed is separately prepared, the counter substrate is bonded, liquid crystal is injected, and a liquid crystal cell is formed. Finalize. Note that a counter substrate, a second polarizing plate, a color filter, an alignment film, a black matrix, and the like may be formed over the counter substrate.
半導体素子及び液晶セルを形成したら、該半導体素子及び液晶セルを覆うように第2の基板を貼り合わせ、第1の基板と第2の基板の間に半導体素子及び液晶セルが挟まれた状態を作る。 After the semiconductor element and the liquid crystal cell are formed, the second substrate is bonded so as to cover the semiconductor element and the liquid crystal cell, and the semiconductor element and the liquid crystal cell are sandwiched between the first substrate and the second substrate. create.
そして第1の基板の半導体素子及び液晶セルが形成されている側とは反対の側に、第1の基板の剛性を補強するために第3の基板を貼り合わせる。第2の基板よりも第1の基板の剛性が高いほうが、第1の基板を引き剥がす際に、半導体素子及び液晶セルに損傷が与えられにくくスムーズに剥がすことができる。ただし第3の基板は、後に第1の基板を半導体素子から引き剥がす際に、第1の基板の剛性が十分であれば、必ずしも貼り合わせる必要はない。 Then, a third substrate is bonded to the side of the first substrate opposite to the side where the semiconductor element and the liquid crystal cell are formed in order to reinforce the rigidity of the first substrate. When the first substrate has higher rigidity than the second substrate, the semiconductor element and the liquid crystal cell are less likely to be damaged when the first substrate is peeled off, and can be removed smoothly. Note that the third substrate is not necessarily bonded to the first substrate if the first substrate has sufficient rigidity when the first substrate is peeled off from the semiconductor element later.
次に、加熱処理等を施すことで金属酸化膜を結晶化し、金属酸化膜の脆性を高め、第1の基板を半導体素子から剥離しやすくする。そして第1の基板を第3の基板と共に、半導体素子から引き剥がす。なお、金属酸化膜を結晶化するための加熱処理は、第3の基板を貼り合わせる前であってもよいし、第2の基板を貼り合わせる前であってもよい。或いは、半導体素子を形成する工程において行なわれる熱処理が、この金属酸化膜の結晶化の工程を兼ねていても良い。 Next, heat treatment or the like is performed to crystallize the metal oxide film, increase the brittleness of the metal oxide film, and facilitate separation of the first substrate from the semiconductor element. Then, the first substrate is peeled off from the semiconductor element together with the third substrate. Note that the heat treatment for crystallizing the metal oxide film may be performed before the third substrate is bonded, or may be performed before the second substrate is bonded. Alternatively, the heat treatment performed in the step of forming the semiconductor element may also serve as the step of crystallizing the metal oxide film.
そして第1の基板を第3の基板と共に、半導体素子及び液晶セルから引き剥がす。この引き剥がしによって、金属膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、絶縁膜と金属酸化膜の間で分離する部分と、金属酸化膜自体が双方に分離する部分とが生じる。いずれにしろ、半導体素子及び液晶セルは第2の基板側に貼り付くように、第1の基板から引き剥がされる。 Then, the first substrate is peeled off from the semiconductor element and the liquid crystal cell together with the third substrate. By this peeling, a portion that is separated between the metal film and the metal oxide film, a portion that is separated between the insulating film and the metal oxide film, and a portion where the metal oxide film itself is separated into both are generated. In any case, the semiconductor element and the liquid crystal cell are peeled off from the first substrate so as to stick to the second substrate side.
一方、半導体素子及び液晶セルを貼り合わせるための、光源側のプラスチック基板(素子基板)を用意する。該素子基板上には発光素子を配置し、該発光素子を覆って樹脂を塗布する。そして平坦化された樹脂上に第1の偏光板を貼り合わせる。 On the other hand, a plastic substrate (element substrate) on the light source side for bonding the semiconductor element and the liquid crystal cell is prepared. A light emitting element is disposed on the element substrate, and a resin is applied to cover the light emitting element. Then, the first polarizing plate is bonded onto the flattened resin.
次に、第1の基板が剥離されることで、第2の基板側に貼り付いた状態の半導体素子及び液晶セルを、第1の偏光板に接着剤等で貼り合わせる。そして、第2の基板を剥離し、半導体素子及び液晶セルが素子基板に固定された状態を形成し、液晶表示装置が完成する。 Next, when the first substrate is peeled off, the semiconductor element and the liquid crystal cell attached to the second substrate side are attached to the first polarizing plate with an adhesive or the like. Then, the second substrate is peeled off to form a state in which the semiconductor element and the liquid crystal cell are fixed to the element substrate, and the liquid crystal display device is completed.
なお1つの大型基板から複数の液晶表示装置を形成する場合、途中でダイシングを行ない、液晶表示装置を互いに切り離すようにする。 Note that when a plurality of liquid crystal display devices are formed from one large substrate, dicing is performed in the middle so that the liquid crystal display devices are separated from each other.
本発明では、液晶表示装置の厚さを0.6mm以上1.5mm以下とすることができる。 In the present invention, the thickness of the liquid crystal display device can be 0.6 mm or more and 1.5 mm or less.
なお上述したように、素子基板と対向基板が可撓性を有する分、ガラス基板と比較して振動、衝撃に対する機械的強度に優れており、厚さを抑えやすい。また素子基板と対向基板が可撓性を有しているため、液晶表示装置の形状の自由度が高まる。よって例えば、円柱状のビンなどに貼り付けられるような、曲面を有する形状に液晶表示装置を形成することも可能である。 As described above, since the element substrate and the counter substrate are flexible, they have excellent mechanical strength against vibration and impact compared to the glass substrate, and the thickness can be easily suppressed. In addition, since the element substrate and the counter substrate have flexibility, the degree of freedom in the shape of the liquid crystal display device is increased. Therefore, for example, the liquid crystal display device can be formed in a shape having a curved surface that can be attached to a cylindrical bin or the like.
なお、透光性を有する樹脂で覆うことで、該発光素子から発せられる光を拡散させ、液晶表示装置の画素部の明るさをある程度均一にすることができるが、液晶セルと、発光素子を覆っている樹脂との間に拡散板を設けることでより明るさを均一にすることができる。 Note that by covering with a light-transmitting resin, light emitted from the light-emitting element can be diffused and the brightness of the pixel portion of the liquid crystal display device can be made uniform to some extent. Brightness can be made more uniform by providing a diffusion plate between the covering resin.
本発明は上記構成によって、機械的強度が損なわれることなく液晶表示装置を飛躍的に薄くすることができ、また軽量化することができる。そして本発明の液晶表示装置を電子機器に用いることで、ICに用いるスペースをより広く確保することができ、電子機器の軽量化または小型化を妨げることなく高機能化を実現することができる。特に携帯用電子機器の場合、軽量化、小型化することで使い勝手が飛躍的に良くなるため、本発明の液晶表示装置を用いることは非常に有用である。また逆に、本発明では液晶表示装置の画素部のサイズをより大きくしても、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置と同程度の重量とすることができる。 According to the present invention, the liquid crystal display device can be remarkably thinned and reduced in weight without losing mechanical strength. By using the liquid crystal display device of the present invention for an electronic device, a wider space can be secured for the IC, and higher functionality can be realized without hindering weight reduction or miniaturization of the electronic device. In particular, in the case of a portable electronic device, it is very useful to use the liquid crystal display device of the present invention because the usability is greatly improved by reducing the weight and size. On the contrary, in the present invention, even if the size of the pixel portion of the liquid crystal display device is made larger, the weight can be almost the same as that of a liquid crystal display device using a conventional glass substrate.
本発明は上記構成によって、機械的強度が損なわれることなく液晶表示装置を飛躍的に薄くすることができ、また軽量化することができる。そして本発明の液晶表示装置を電子機器に用いることで、ICに用いるスペースをより広く確保することができる。よって回路規模やメモリ容量のより大きいICをより多く搭載することができ、電子機器の軽量化または小型化を妨げることなく高機能化を実現することができる。特に携帯用電子機器の場合、軽量化、小型化することで使い勝手が飛躍的に良くなるため、本発明の液晶表示装置を用いることは非常に有用である。また逆に、本発明では液晶表示装置の画素部のサイズを大きくして、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置と同程度の重量とすることができる。 According to the present invention, the liquid crystal display device can be remarkably thinned and reduced in weight without losing mechanical strength. By using the liquid crystal display device of the present invention for an electronic device, a wider space can be secured for the IC. Therefore, more ICs with larger circuit scales and memory capacities can be mounted, and higher functionality can be realized without hindering weight reduction or downsizing of electronic devices. In particular, in the case of a portable electronic device, it is very useful to use the liquid crystal display device of the present invention because the usability is greatly improved by reducing the weight and size. On the other hand, in the present invention, the size of the pixel portion of the liquid crystal display device can be increased so as to have a weight comparable to that of a liquid crystal display device using a conventional glass substrate.
図1を用いて、本発明の液晶表示装置の構成について説明する。図1(A)に、半導体素子を貼り付ける前の、素子基板101の断面図を示す。また図1(B)は、図1(A)に示した素子基板101の上面図に相当し、図1(B)のA−A’における断面図が図1(A)に相当する。 The configuration of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of the element substrate 101 before a semiconductor element is attached. 1B corresponds to a top view of the element substrate 101 illustrated in FIG. 1A, and a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 1B corresponds to FIG.
図1(A)、図1(B)に示す素子基板101は、凹部102を有しており、該凹部102内にLED103が1つまたは複数設けられている。凹部102は公知の方法を用いて形成することができ、例えば金型を用いて成形することができる。LED103の駆動は、LED103の駆動用の薄膜回路(以下、LED駆動用薄膜回路と呼ぶ)104によって制御されている。LED駆動用薄膜回路104は必ずしも凹部102内に設けなくとも良く、凹部102以外の部分に形成しても良い。LED駆動用薄膜回路104の形成の仕方については、後述する。 An element substrate 101 illustrated in FIGS. 1A and 1B includes a recess 102, and one or more LEDs 103 are provided in the recess 102. The recessed part 102 can be formed using a well-known method, for example, can be shape | molded using a metal mold | die. The driving of the LED 103 is controlled by a thin film circuit for driving the LED 103 (hereinafter referred to as an LED driving thin film circuit) 104. The LED driving thin film circuit 104 is not necessarily provided in the recess 102 and may be formed in a portion other than the recess 102. A method of forming the LED driving thin film circuit 104 will be described later.
105は素子基板101上に形成された配線であり、LED103とLED駆動用薄膜回路104とを電気的に接続する他、LED駆動用薄膜回路104や、後に貼り合わされる半導体素子と、液晶表示装置の外部との電気的な接続を行なうために用いられる。配線105は、メッキ法など公知の方法を用いて素子基板101上に形成することができる。 Reference numeral 105 denotes a wiring formed on the element substrate 101. In addition to electrically connecting the LED 103 and the LED driving thin film circuit 104, the LED driving thin film circuit 104, a semiconductor element to be bonded later, and a liquid crystal display device It is used to make an electrical connection with the outside. The wiring 105 can be formed on the element substrate 101 using a known method such as a plating method.
また106は反射膜であり、蒸着法などを用いて凹部102内に金属を蒸着することで形成される。反射膜106は、配線105やLED103とショートすることのないよう、電気的に分離するように成膜する。なお本実施の形態では、LED103の光を液晶セル側に反射させるための手段として、蒸着法により形成した反射膜を用いたが、別途形成された反射板を素子基板101に貼り合わせるようにしても良い。この場合、反射板は、LED103の光を液晶セル側に反射させることができるような位置に、貼り合わせるのが望ましい。例えば、素子基板101の、LED103が設けられている側とは反対の、凹部102が設けられていない面に設けることができる。 Reference numeral 106 denotes a reflective film, which is formed by vapor-depositing a metal in the recess 102 using a vapor deposition method or the like. The reflective film 106 is formed so as to be electrically separated from the wiring 105 and the LED 103 so as not to be short-circuited. In this embodiment, a reflective film formed by vapor deposition is used as a means for reflecting the light of the LED 103 toward the liquid crystal cell side, but a separately formed reflective plate is bonded to the element substrate 101. Also good. In this case, it is desirable that the reflecting plate is bonded to a position where the light of the LED 103 can be reflected to the liquid crystal cell side. For example, it can be provided on the surface of the element substrate 101 that is opposite to the side on which the LEDs 103 are provided, on which the recess 102 is not provided.
また、LED103は樹脂107によって覆われている。本実施の形態では、凹部102内に樹脂107が充填されている。LED駆動用薄膜回路104が凹部102内に形成されている場合は、樹脂107でLED駆動用薄膜回路104を覆うようにする。樹脂107として、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ビニル樹脂等公知の樹脂を用いることができる。樹脂107に、該樹脂とは屈折率の異なる、透光性の粒子を分散させても良い。例えばシリコン樹脂からなる球状粒子をポリメチルメタクリレート樹脂に分散させたものを用いることができる。樹脂は、後に行なわれる半導体素子の貼り合わせの工程に合わせて、適宜選択するのが望ましい。 The LED 103 is covered with a resin 107. In the present embodiment, the recess 107 is filled with a resin 107. When the LED driving thin film circuit 104 is formed in the recess 102, the LED driving thin film circuit 104 is covered with the resin 107. As the resin 107, for example, a known resin such as an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, a polycarbonate resin, or a vinyl resin can be used. Translucent particles having a refractive index different from that of the resin may be dispersed in the resin 107. For example, spherical particles made of silicon resin dispersed in polymethylmethacrylate resin can be used. It is desirable that the resin is appropriately selected in accordance with a semiconductor element bonding step to be performed later.
図1(A)、図1(B)において、LED103、反射膜106が設けられ、樹脂107で覆われた領域が光源部108に相当する。 In FIG. 1A and FIG. 1B, an area where the LED 103 and the reflective film 106 are provided and covered with the resin 107 corresponds to the light source unit 108.
図1(C)に、半導体素子を貼り合わせ、液晶セルを完成した状態の、本発明の液晶表示装置の断面図を示す。図1(D)は、図1(C)に示した状態の液晶表示装置の上面図に相当し、図1(D)のB−B’における断面図が図1(C)に相当する。 FIG. 1C is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present invention in a state where a semiconductor element is bonded to complete a liquid crystal cell. 1D corresponds to a top view of the liquid crystal display device in the state illustrated in FIG. 1C, and a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 1D corresponds to FIG.
半導体素子110は接着剤109によって、樹脂107上に貼り合わされている。なお図1(C)では図示していないが、樹脂107と接着剤109との間には、第1の偏光板が設けられている。また本実施の形態では、図1(C)、図1(D)に示すように、半導体素子110は、液晶表示装置の画素部に用いられるもののみならず、液晶表示装置の駆動やその他の信号処理を行なうための薄膜回路111に用いられるものも含んでいる。 The semiconductor element 110 is bonded onto the resin 107 with an adhesive 109. Note that although not illustrated in FIG. 1C, a first polarizing plate is provided between the resin 107 and the adhesive 109. In this embodiment mode, as illustrated in FIGS. 1C and 1D, the semiconductor element 110 is used not only for a pixel portion of a liquid crystal display device, but also for driving a liquid crystal display device and the like. Also included are those used for the thin film circuit 111 for performing signal processing.
113は対向基板であり、シール材114によって液晶112が封入されている。この対向基板113によって液晶112が封入された領域がパネル115に相当する。パネル115に設けられた画素部116には、光源部108からの光が照射される。また薄膜回路111は、ワイヤボンディング法や、フリップチップ法などを用いて、配線105と電気的に接続されている。 Reference numeral 113 denotes a counter substrate, in which a liquid crystal 112 is sealed with a sealing material 114. A region in which the liquid crystal 112 is sealed by the counter substrate 113 corresponds to the panel 115. The pixel portion 116 provided on the panel 115 is irradiated with light from the light source portion 108. The thin film circuit 111 is electrically connected to the wiring 105 by using a wire bonding method, a flip chip method, or the like.
なお本実施の形態では、配線105を介して液晶表示装置への信号や電源電圧の供給を行なうことができるが、本発明はこれに限定されず、例えば、発光素子や光センサ等を用いて光により信号や電源電圧の供給を行っても良いし、アンテナコイルを用いて電磁誘導により信号や電源電圧の供給を行っても良い。 Note that in this embodiment mode, a signal or a power supply voltage can be supplied to the liquid crystal display device through the wiring 105; however, the present invention is not limited to this, and for example, a light-emitting element, an optical sensor, or the like is used. A signal or power supply voltage may be supplied by light, or a signal or power supply voltage may be supplied by electromagnetic induction using an antenna coil.
プラスチック基板としては、極性基のついたノルボルネン樹脂からなるARTON:JSR製を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミドなどのプラスチック基板を用いることができる。 As the plastic substrate, ARTON: JSR made of norbornene resin with a polar group can be used. Polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), nylon, polyetheretherketone (PEEK), polysulfone (PSF), polyetherimide (PEI), poly A plastic substrate such as arylate (PAR), polybutylene terephthalate (PBT), or polyimide can be used.
なお、本実施の形態では素子基板に凹部を設け、該凹部にLEDを設けた例について説明したが、本発明は必ずしもこの形態に限定されない。凹部を設けていない平坦なプラスチック基板を、素子基板として用いても良い。 Note that in this embodiment mode, an example in which a concave portion is provided in an element substrate and an LED is provided in the concave portion has been described, but the present invention is not necessarily limited to this mode. A flat plastic substrate that is not provided with a recess may be used as the element substrate.
図2を用いて、平坦なプラスチック基板を素子基板として用いた、液晶表示装置の構成について説明する。図2(A)に、半導体素子を貼り付ける前の、素子基板201の断面図を示す。素子基板201には凹部が設けられておらず、平坦である。また図2(B)は、図2(A)に示した素子基板201の上面図に相当し、図2(B)のA−A’における断面図が図2(A)に相当する。 A configuration of a liquid crystal display device using a flat plastic substrate as an element substrate will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a cross-sectional view of the element substrate 201 before the semiconductor element is attached. The element substrate 201 is not provided with a recess and is flat. 2B corresponds to a top view of the element substrate 201 illustrated in FIG. 2A, and a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 2B corresponds to FIG.
図2(A)、図2(B)に示す素子基板201上には、LED203が1つまたは複数設けられている。204はLED駆動用薄膜回路であり、配線205によって、LED203とLED駆動用薄膜回路204とが電気的に接続されている。また配線205は、LED駆動用薄膜回路204や、後に貼り合わされる半導体素子と、液晶表示装置の外部とを、電気的に接続するために用いられる。また反射膜206が、配線205やLED203とショートすることのないよう、電気的に分離するように成膜されている。なお、蒸着法により形成した反射膜ではなく、別途形成された反射板を用いても良い。 One or more LEDs 203 are provided over the element substrate 201 illustrated in FIGS. Reference numeral 204 denotes an LED driving thin film circuit, and the LED 203 and the LED driving thin film circuit 204 are electrically connected by a wiring 205. The wiring 205 is used to electrically connect the LED driving thin film circuit 204, a semiconductor element to be bonded later, and the outside of the liquid crystal display device. In addition, the reflective film 206 is formed so as to be electrically separated so as not to be short-circuited with the wiring 205 and the LED 203. In addition, you may use the reflecting plate formed separately instead of the reflecting film formed by the vapor deposition method.
また、LED203は樹脂207によって覆われている。本実施の形態では、感光性の樹脂を塗布した後、部分的に露光し、配線205の一部が露出するように、樹脂207を成膜する。LED駆動用薄膜回路204も樹脂207によって覆われていても良い。図2(A)、図2(B)において、LED203、反射膜206が設けられ、樹脂207で覆われた領域が光源部208に相当する。 The LED 203 is covered with a resin 207. In this embodiment mode, a photosensitive resin is applied and then partially exposed to form a resin 207 so that a part of the wiring 205 is exposed. The LED driving thin film circuit 204 may also be covered with the resin 207. 2A and 2B, the LED 203 and the reflective film 206 are provided, and a region covered with the resin 207 corresponds to the light source unit 208.
図2(C)に、図2(A)、図2(B)に示した素子基板201に、半導体素子を貼り合わせ、液晶セルを完成した状態の、本発明の液晶表示装置の断面図を示す。図2(D)は、図2(C)に示した状態の液晶表示装置の上面図に相当し、図2(D)のB−B’における断面図が図2(C)に相当する。 2C is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present invention in a state where a semiconductor element is bonded to the element substrate 201 shown in FIGS. 2A and 2B to complete a liquid crystal cell. Show. 2D corresponds to a top view of the liquid crystal display device in the state illustrated in FIG. 2C, and a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 2D corresponds to FIG.
半導体素子210は接着剤209によって、樹脂207上に貼り合わされている。なお図2(C)では図示していないが、樹脂207と接着剤209との間には、第1の偏光板が設けられている。また211は、半導体素子210を用いて形成された薄膜回路に相当する。 The semiconductor element 210 is bonded onto the resin 207 with an adhesive 209. Note that although not illustrated in FIG. 2C, a first polarizing plate is provided between the resin 207 and the adhesive 209. Reference numeral 211 corresponds to a thin film circuit formed using the semiconductor element 210.
213は対向基板であり、シール材214によって液晶212が封入されている。この対向基板213によって液晶が封入された領域がパネル215に相当する。パネル215に設けられた画素部216には、光源部208からの光が照射される。また薄膜回路211は、ワイヤボンディング法や、フリップチップ法などを用いて、配線205と電気的に接続されている。 Reference numeral 213 denotes a counter substrate, in which a liquid crystal 212 is sealed by a sealing material 214. A region in which liquid crystal is sealed by the counter substrate 213 corresponds to the panel 215. The pixel portion 216 provided in the panel 215 is irradiated with light from the light source portion 208. The thin film circuit 211 is electrically connected to the wiring 205 using a wire bonding method, a flip chip method, or the like.
素子基板に凹部を設けることで、凹部に樹脂を滴下するだけで、容易に配線を露出したまま樹脂でLEDを覆うことができ、また凹部内に反射膜を成膜することで、LEDから発せられる光を効率良く画素部に照射することができる。一方凹部を設けない場合は、凹部を設ける場合に比べて、素子基板の強度をより高めることができる。 By providing a recess in the element substrate, the LED can be easily covered with the resin while the wiring is exposed by simply dropping the resin into the recess, and a reflective film is formed in the recess to emit light from the LED. The emitted light can be efficiently applied to the pixel portion. On the other hand, when the recess is not provided, the strength of the element substrate can be further increased as compared with the case where the recess is provided.
次に、薄膜回路と液晶表示装置に用いられる半導体素子の具体的な作製方法、及び該半導体素子の素子基板への貼り合わせ方法について説明する。なお本実施の形態では、半導体素子として2つのTFTを例に挙げて説明するが、薄膜回路と液晶表示装置に含まれる半導体素子はこれに限定されず、あらゆる回路素子を用いることができる。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。 Next, a specific method for manufacturing a semiconductor element used for a thin film circuit and a liquid crystal display device, and a method for bonding the semiconductor element to an element substrate will be described. Note that in this embodiment, two TFTs are described as an example of a semiconductor element; however, a semiconductor element included in a thin film circuit and a liquid crystal display device is not limited to this, and any circuit element can be used. For example, in addition to the TFT, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, and the like can be typically given.
まず図3(A)に示すように、スパッタ法を用いて第1の基板500上に金属膜501を成膜する。ここでは金属膜501にタングステンを用い、膜厚を10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとする。なお本実施の形態では第1の基板500上に直接金属膜501を成膜するが、例えば酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁膜で第1の基板500を覆ってから、金属膜501を成膜するようにしても良い。 First, as shown in FIG. 3A, a metal film 501 is formed over the first substrate 500 by a sputtering method. Here, tungsten is used for the metal film 501, and the film thickness is 10 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 75 nm. Note that in this embodiment, the metal film 501 is directly formed over the first substrate 500; however, the metal film is covered after the first substrate 500 is covered with an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide. 501 may be formed.
そして金属膜501の成膜後、大気に曝すことなく酸化物膜502を積層するように成膜する。ここでは酸化物膜502として酸化珪素膜を膜厚150nm〜300nmとなるように成膜する。なお、スパッタ法を用いる場合、第1の基板500の端面にも成膜が施される。そのため、後の工程における剥離の際に、酸化物膜502が第1の基板500側に残ってしまうのを防ぐために、端面に成膜された金属膜501と酸化物膜502とをO2アッシングなどで選択的に除去したり、第1の基板500の端部をダイシング等でカットしたりすることが好ましい。 Then, after the metal film 501 is formed, the oxide film 502 is formed without being exposed to the air. Here, a silicon oxide film is formed as the oxide film 502 so as to have a thickness of 150 nm to 300 nm. Note that in the case where a sputtering method is used, film formation is also performed on an end surface of the first substrate 500. Therefore, in order to prevent the oxide film 502 from remaining on the first substrate 500 side at the time of peeling in a later process, the metal film 501 and the oxide film 502 formed on the end surface are subjected to O 2 ashing. It is preferable that the first substrate 500 is selectively removed or the end portion of the first substrate 500 is cut by dicing or the like.
また酸化物膜502の成膜の際に、スパッタの前段階としてターゲットと基板との間をシャッターで遮断してプラズマを発生させる、プレスパッタを行なう。プレスパッタはArを10sccm、O2をそれぞれ30sccmの流量とし、第1の基板500の温度を270℃、成膜パワーを3kWの平衡状態に保って行なう。プレスパッタにより、金属膜501と酸化物膜502の間に極薄い数nm(ここでは3nm)程度の金属酸化膜503が形成される。金属酸化膜503は、金属膜501の表面が酸化することで形成される。よって本実施の形態では、金属酸化膜503は酸化タングステンで形成される。 When the oxide film 502 is formed, pre-sputtering is performed in which plasma is generated by blocking the target and the substrate with a shutter as a pre-sputtering step. Pre-sputtering is performed with Ar at a flow rate of 10 sccm and O 2 at a flow rate of 30 sccm, the temperature of the first substrate 500 being 270 ° C., and the deposition power being 3 kW in an equilibrium state. By pre-sputtering, a very thin metal oxide film 503 having a thickness of several nm (here, 3 nm) is formed between the metal film 501 and the oxide film 502. The metal oxide film 503 is formed by oxidizing the surface of the metal film 501. Therefore, in this embodiment, the metal oxide film 503 is formed using tungsten oxide.
なお本実施の形態では、プレスパッタにより金属酸化膜503を形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば酸素、または酸素にAr等の不活性ガスを添加し、プラズマにより意図的に金属膜501の表面を酸化し、金属酸化膜503を形成するようにしても良い。 Note that although the metal oxide film 503 is formed by pre-sputtering in this embodiment mode, the present invention is not limited to this. For example, oxygen or an inert gas such as Ar may be added to oxygen, and the surface of the metal film 501 may be intentionally oxidized by plasma to form the metal oxide film 503.
次に酸化物膜502を成膜した後、PCVD法を用いて下地膜504を成膜する。ここでは下地膜504として、酸化窒化珪素膜を膜厚100nm程度となるように成膜する。そして下地膜504を成膜した後、大気に曝さずに半導体膜505を形成する。半導体膜505の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。なお半導体膜505は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。 Next, after an oxide film 502 is formed, a base film 504 is formed by a PCVD method. Here, a silicon oxynitride film is formed as the base film 504 so as to have a thickness of about 100 nm. Then, after the base film 504 is formed, the semiconductor film 505 is formed without being exposed to the air. The thickness of the semiconductor film 505 is 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm). Note that the semiconductor film 505 may be an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor. As the semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.
次に図3(B)に示すように、半導体膜505を公知の技術により結晶化する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。或いは特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法を用いることもできる。 Next, as shown in FIG. 3B, the semiconductor film 505 is crystallized by a known technique. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric furnace, a laser crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. Alternatively, a crystallization method using a catalytic element can be used according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130552.
また、なお予め多結晶半導体膜である半導体膜505を、スパッタ法、プラズマCVD法、熱CVD法などで形成するようにしても良い。 Note that the semiconductor film 505 which is a polycrystalline semiconductor film may be formed in advance by a sputtering method, a plasma CVD method, a thermal CVD method, or the like.
本実施の形態ではレーザ結晶化により、半導体膜505を結晶化する。連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力10Wのレーザ光を得る。また非線形光学素子を用いて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜505に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/s程度とし、照射する。 In this embodiment mode, the semiconductor film 505 is crystallized by laser crystallization. By using a solid-state laser capable of continuous oscillation and irradiating laser light of the second to fourth harmonics of the fundamental wave, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, typically, it is desirable to use the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm). Specifically, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element to obtain laser light with an output of 10 W. There is also a method of emitting harmonics using a nonlinear optical element. Then, the semiconductor film 505 is irradiated with a laser beam that is preferably shaped into a rectangular or elliptical shape on the irradiation surface by an optical system. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / s.
なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良い。 Laser crystallization may be performed by irradiating a continuous wave fundamental laser beam and a continuous wave harmonic laser beam, or a continuous wave fundamental laser beam and a pulsed harmonic laser beam. You may make it irradiate with light.
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。 Note that laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Thereby, roughness of the semiconductor surface due to laser light irradiation can be suppressed, and variation in threshold value caused by variation in interface state density can be suppressed.
上述した半導体膜505へのレーザ光の照射により、結晶性がより高められた半導体膜506が形成される。次に、図3(C)に示すように半導体膜506をパターニングし、島状の半導体膜507、508を形成し、該島状の半導体膜507、508を用いてTFTに代表される各種の半導体素子を形成する。なお本実施の形態では、下地膜504と島状の半導体膜507、508とが接しているが、半導体素子によっては、下地膜504と島状の半導体膜507、508との間に、電極や絶縁膜等が形成されていても良い。例えば半導体素子の1つであるボトムゲート型のTFTの場合、下地膜504と島状の半導体膜507、508との間に、ゲート電極とゲート絶縁膜が形成される。 By irradiating the semiconductor film 505 with the laser light, the semiconductor film 506 with higher crystallinity is formed. Next, as shown in FIG. 3C, the semiconductor film 506 is patterned to form island-shaped semiconductor films 507 and 508, and various islands represented by TFTs using the island-shaped semiconductor films 507 and 508 are formed. A semiconductor element is formed. Note that in this embodiment mode, the base film 504 and the island-shaped semiconductor films 507 and 508 are in contact with each other. However, depending on the semiconductor element, an electrode or an electrode may be provided between the base film 504 and the island-shaped semiconductor films 507 and 508. An insulating film or the like may be formed. For example, in the case of a bottom gate TFT which is one of semiconductor elements, a gate electrode and a gate insulating film are formed between a base film 504 and island-shaped semiconductor films 507 and 508.
本実施の形態では、島状の半導体膜507、508を用いてトップゲート型のTFT509、510を形成する(図3(D))。具体的には、島状の半導体膜507、508を覆うようにゲート絶縁膜511を成膜する。そして、ゲート絶縁膜511上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、ゲート電極512、513を形成する。そして、ゲート電極512、513や、あるいはレジストを成膜しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜507、508にn型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはLDD領域等を形成する。なおここではTFT509、510をn型とするが、p型のTFTの場合は、p型の導電性を付与する不純物を添加する。 In this embodiment mode, top-gate TFTs 509 and 510 are formed using island-shaped semiconductor films 507 and 508 (FIG. 3D). Specifically, a gate insulating film 511 is formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 507 and 508. Then, a conductive film is formed over the gate insulating film 511 and patterned to form gate electrodes 512 and 513. Then, using the gate electrodes 512 and 513 or a resist film formed and patterned as a mask, an impurity imparting n-type is added to the island-shaped semiconductor films 507 and 508, and the source region, the drain region, and further LDD regions and the like are formed. Note that the TFTs 509 and 510 are n-type here, but in the case of a p-type TFT, an impurity imparting p-type conductivity is added.
上記一連の工程によってTFT509、510を形成することができる。なおTFTの作製方法は、上述した工程に限定されない。 The TFTs 509 and 510 can be formed through the above series of steps. Note that a method for manufacturing a TFT is not limited to the above-described steps.
次にTFT509、510を覆って第1の層間絶縁膜514を成膜する。そして、ゲート絶縁膜511及び第1の層間絶縁膜514にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介してTFT509、510と接続する端子515〜518を、第1の層間絶縁膜514に接するように形成する。 Next, a first interlayer insulating film 514 is formed so as to cover the TFTs 509 and 510. Then, after forming contact holes in the gate insulating film 511 and the first interlayer insulating film 514, terminals 515 to 518 connected to the TFTs 509 and 510 through the contact holes are in contact with the first interlayer insulating film 514. Form.
そして配線515に接するように、ITO等の透明導電膜を用い、液晶セルの画素電極540を作製する。そして画素電極540を覆って配向膜541を形成し、配向膜541にラビング処理を施す。なお。配線518の一部は配向膜541で覆われないように、エッチング等で露出させておく。 Then, a pixel electrode 540 of a liquid crystal cell is manufactured using a transparent conductive film such as ITO so as to be in contact with the wiring 515. Then, an alignment film 541 is formed so as to cover the pixel electrode 540, and the alignment film 541 is rubbed. Note that. A part of the wiring 518 is exposed by etching or the like so as not to be covered with the alignment film 541.
次に、配向膜541に保護層521を形成する。保護層521は、後に第2の基板を貼り合わせたり剥離したりする際に、TFT509、510、配向膜541及び端子515〜518の表面を保護する機能を有しており、第2の基板の剥離後に除去することが可能な材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布し、焼成することで保護層521を形成することができる。 Next, a protective layer 521 is formed on the alignment film 541. The protective layer 521 has a function of protecting the surfaces of the TFTs 509 and 510, the alignment film 541, and the terminals 515 to 518 when the second substrate is attached or peeled later. A material that can be removed after peeling is used. For example, the protective layer 521 can be formed by applying an epoxy-based, acrylate-based, or silicon-based resin soluble in water or alcohols over the entire surface and baking it.
本実施の形態ではスピンコートで水溶性樹脂(東亜合成製:VL−WSHL10)を膜厚30μmとなるように塗布し、仮硬化させるために2分間の露光を行ったあと、UV光を裏面から2.5分、表面から10分、合計12.5分の露光を行って本硬化させて、保護層521を形成する(図3(E))。 In this embodiment, a water-soluble resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd .: VL-WSHL10) is applied by spin coating so as to have a film thickness of 30 μm, and after exposure for 2 minutes for temporary curing, UV light is applied from the back surface. Exposure is performed for 2.5 minutes and 10 minutes from the surface for a total of 12.5 minutes, followed by main curing to form a protective layer 521 (FIG. 3E).
なお本実施の形態では、配向膜541を形成した後に保護層521を形成する例を示しているが、後の工程において保護層521を除去した後に、配向膜541を形成するようにしても良い。ただし、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解したり、密着性が高くなりすぎたりする恐れがある。よって、配向膜541を形成した後に保護層521を形成する場合、第1の層間絶縁膜514と保護層521に、同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いるときは、後の工程において保護層521の除去がスムーズに行なわれるように、第1の層間絶縁膜514を覆うように、なおかつ第1の層間絶縁膜514と端子515〜518との間挟まれるように、無機絶縁膜(SiNX膜、SiNXOY膜、AlNX膜、またはAlNXOY膜)を形成しておくことが好ましい。 Note that although an example in which the protective layer 521 is formed after the alignment film 541 is formed is described in this embodiment mode, the alignment film 541 may be formed after the protective layer 521 is removed in a later step. . However, when laminating a plurality of organic resins, the organic resins may be partially dissolved at the time of coating or baking depending on the solvent used, or the adhesiveness may become too high. Therefore, when forming the protective layer 521 after forming the alignment film 541, when an organic resin soluble in the same solvent is used for the first interlayer insulating film 514 and the protective layer 521, the protective layer 521 is used in a later step. Inorganic insulating film (SiN x film) so as to cover the first interlayer insulating film 514 and so as to be sandwiched between the first interlayer insulating film 514 and the terminals 515 to 518 so that the removal can be performed smoothly. , SiN x O y film, AlN x film, or AlN x O y film) is preferably formed.
次に、後の剥離を行ない易くするために、金属酸化膜503を結晶化させる。結晶化により、金属酸化膜503が粒界において割れやすくなり、脆性を高めることができる。本実施の形態では、420℃〜550℃、0.5〜5時間程度加熱処理を行ない、結晶化を行なった。 Next, the metal oxide film 503 is crystallized in order to facilitate subsequent peeling. By crystallization, the metal oxide film 503 is easily broken at the grain boundary, and brittleness can be increased. In this embodiment mode, heat treatment is performed at 420 ° C. to 550 ° C. for about 0.5 to 5 hours to perform crystallization.
次に、金属酸化膜503と酸化物膜502の間の密着性、または金属酸化膜503と金属膜501の間の密着性を部分的に低下させ、剥離開始のきっかけとなる部分を形成する処理を行なう。具体的には、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて金属酸化膜503の層内または界面近傍の一部に損傷を与える。本実施の形態では、ダイヤモンドペンなどの硬い針を金属酸化膜503の端部近傍に垂直に押しつけ、そのまま荷重をかけた状態で金属酸化膜503に沿って動かす。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し込み量を0.1mm〜2mmとし、圧力をかけて動かせばよい。このように、剥離を行なう前に、剥離が開始されるきっかけとなるような、密着性の低下した部分を形成することで、後の剥離工程における不良を低減させることができ、歩留まり向上につながる。 Next, treatment for partially reducing the adhesion between the metal oxide film 503 and the oxide film 502 or the adhesion between the metal oxide film 503 and the metal film 501 to form a part that triggers the start of peeling. To do. Specifically, pressure is locally applied from the outside along the periphery of the region to be peeled to damage a part of the metal oxide film 503 or a portion near the interface. In this embodiment, a hard needle such as a diamond pen is pressed perpendicularly near the end of the metal oxide film 503 and moved along the metal oxide film 503 with a load applied as it is. Preferably, a scriber device is used, the pushing amount is 0.1 mm to 2 mm, and the pressure is applied. In this way, by forming a portion with reduced adhesion that triggers the start of peeling before peeling, defects in the subsequent peeling step can be reduced, leading to improved yield. .
次いで、両面テープ522を用い、保護層521に第2の基板523を貼り付け、さらに両面テープ524を用い、第1の基板500に第3の基板525を貼り付ける(図4(A))。なお両面テープではなく接着剤を用いてもよい。例えば紫外線によって剥離する接着剤を用いることで、第2の基板剥離の際に半導体素子にかかる負担を軽減させることができる。 Next, the second substrate 523 is attached to the protective layer 521 using the double-sided tape 522, and the third substrate 525 is attached to the first substrate 500 using the double-sided tape 524 (FIG. 4A). Note that an adhesive may be used instead of the double-sided tape. For example, by using an adhesive that is peeled off by ultraviolet rays, it is possible to reduce the burden on the semiconductor element when the second substrate is peeled off.
第3の基板525を貼り付けることで、後の剥離工程で第1の基板500が破損するのを防ぐことができる。第2の基板523および第3の基板525としては、第1の基板500よりも剛性の高い基板、例えば石英基板、半導体基板を用いることが好ましい。 By attaching the third substrate 525, the first substrate 500 can be prevented from being damaged in a subsequent peeling step. As the second substrate 523 and the third substrate 525, it is preferable to use a substrate having higher rigidity than the first substrate 500, such as a quartz substrate or a semiconductor substrate.
次いで、金属膜501と酸化物膜502とを物理的に引き剥がす。引き剥がしは、先の工程において、金属酸化膜503の金属膜501または酸化物膜502に対する密着性が部分的に低下した領域から開始する。 Next, the metal film 501 and the oxide film 502 are physically peeled off. The peeling starts from a region where the adhesion of the metal oxide film 503 to the metal film 501 or the oxide film 502 is partially lowered in the previous step.
引き剥がしによって、金属膜501と金属酸化膜503の間で分離する部分と、酸化物膜502と金属酸化膜503の間で分離する部分と、金属酸化膜503自体が双方に分離する部分とが生じる。そして第2の基板523側に半導体素子(ここではTFT509、510)が、第3の基板525側に第1の基板500及び金属膜501が、それぞれ貼り付いたまま分離する。引き剥がしは比較的小さな力(例えば、人間の力、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等)で行なうことができる。剥離後の状態を図4(B)に示す。 A portion separated between the metal film 501 and the metal oxide film 503, a portion separated between the oxide film 502 and the metal oxide film 503, and a portion where the metal oxide film 503 itself is separated into both by peeling. Arise. Then, the semiconductor element (here, TFTs 509 and 510) is separated on the second substrate 523 side, and the first substrate 500 and the metal film 501 are separated on the third substrate 525 side, respectively. The peeling can be performed with a relatively small force (for example, a human force, a wind pressure of a gas blown from a nozzle, an ultrasonic wave, etc.). The state after peeling is shown in FIG.
次に接着剤526で、樹脂533上に設けられた第1の偏光板527と、部分的に金属酸化膜503が付着している酸化物層502とを接着する(図4(C))。この接着の際に、両面テープ522による第2の基板523と保護層521との間の密着力よりも、接着剤526による酸化物層502と第1の偏光板527との間の密着力の方が高くなるように、接着剤526の材料を選択することが重要である。 Next, the first polarizing plate 527 provided over the resin 533 and the oxide layer 502 to which the metal oxide film 503 is partially attached are bonded to each other with an adhesive 526 (FIG. 4C). At the time of this adhesion, the adhesion force between the oxide layer 502 and the first polarizing plate 527 by the adhesive 526 is larger than the adhesion force between the second substrate 523 and the protective layer 521 by the double-sided tape 522. It is important to select the material of the adhesive 526 so that it is higher.
なお、金属酸化膜503が酸化物膜502の表面に残存していると、第1の偏光板527との密着性が悪くなる場合があるので、完全にエッチング等で除去してから第1の偏光板に接着させ、密着性を高めるようにしても良い。 Note that if the metal oxide film 503 remains on the surface of the oxide film 502, the adhesiveness to the first polarizing plate 527 may be deteriorated. It may be adhered to a polarizing plate to improve the adhesion.
また、半導体素子509、510を薄膜回路に用いる場合、必ずしも半導体素子509、510を第1の偏光板527と重なる位置に貼りつけなくとも良い。 In the case where the semiconductor elements 509 and 510 are used for a thin film circuit, the semiconductor elements 509 and 510 are not necessarily attached to a position overlapping with the first polarizing plate 527.
接着剤526としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。さらに好ましくは、銀、ニッケル、アルミニウム、窒化アルミニウムからなる粉末、またはフィラーを含ませて接着剤526も高い熱伝導性を備えていることが好ましい。 Examples of the adhesive 526 include a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and various curable adhesives such as an anaerobic adhesive. More preferably, the adhesive 526 is also provided with high thermal conductivity by including powder or filler made of silver, nickel, aluminum, aluminum nitride.
また530は素子基板534上に形成された配線であり、配線530は、例えば銅にはんだ、金またはスズをメッキすることで形成されている。 Reference numeral 530 denotes a wiring formed on the element substrate 534. The wiring 530 is formed by plating, for example, solder, gold or tin on copper.
次に図5(A)に示すように、保護層521から両面テープ522と第2の基板523を順に、または同時に剥がす。なお、接着剤526として紫外線硬化型接着剤を用い、両面テープ522に紫外線によって剥離するテープまたは接着剤を用いることで、紫外線照射により両面テープ522の剥離と接着剤526の硬化を同時に行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 5A, the double-sided tape 522 and the second substrate 523 are peeled from the protective layer 521 sequentially or simultaneously. Note that by using an ultraviolet curable adhesive as the adhesive 526 and using a tape or an adhesive that is peeled off by ultraviolet rays on the double-sided tape 522, the double-sided tape 522 is peeled off and the adhesive 526 is simultaneously cured by ultraviolet irradiation. it can.
そして図5(B)に示すように保護層521を除去する。ここでは保護層521に水溶性の樹脂が使われているので、水に溶かして除去する。保護層521が残留していると不良の原因となる場合は、除去後の表面に洗浄処理やO2プラズマ処理を施し、残留している保護層521の一部を除去することが好ましい。 Then, as shown in FIG. 5B, the protective layer 521 is removed. Here, since a water-soluble resin is used for the protective layer 521, it is dissolved in water and removed. In the case where the protective layer 521 remains causes a failure, it is preferable to perform a cleaning process or an O 2 plasma process on the surface after removal to remove a part of the remaining protective layer 521.
なお本実施の形態では、金属膜501としてタングステンを用いているが、本発明において金属膜はこの材料に限定されない。その表面に金属酸化膜503が形成され、該金属酸化膜503を結晶化することで基板を引き剥がすことができるような金属を含む材料であれば良い。例えば、タングステンの他、TiN、WN、Mo等を用いることができる。またこれらの合金を金属膜として用いる場合、その組成比によって結晶化の際の加熱処理の最適な温度が異なる。よって組成比を調整することで、半導体素子の作製工程にとって妨げとならない温度で加熱処理を行なうことができ、半導体素子のプロセスの選択肢が制限されにくい。 Note that in this embodiment mode, tungsten is used for the metal film 501, but the metal film is not limited to this material in the present invention. Any metal-containing material may be used as long as a metal oxide film 503 is formed on the surface and the substrate can be peeled off by crystallizing the metal oxide film 503. For example, in addition to tungsten, TiN, WN, Mo, or the like can be used. Further, when these alloys are used as metal films, the optimum temperature for the heat treatment during crystallization differs depending on the composition ratio. Therefore, by adjusting the composition ratio, heat treatment can be performed at a temperature that does not interfere with the manufacturing process of the semiconductor element, and options for the process of the semiconductor element are not easily limited.
次に、図6に示すように液晶セルを作製する。 Next, a liquid crystal cell is produced as shown in FIG.
保護層521を除去した後、別途形成しておいた対向基板542を、シール材543を用いて貼り合わせる。シール材にはフィラーが混入されていても良い。対向基板542は、その厚さが数百μm程度であり、透明導電膜からなる対向電極543と、ラビング処理が施された配向膜544が形成されている。なおこれらに加えて、カラーフィルタや、ディスクリネーションを防ぐためのブラックマトリクス(遮蔽膜)などが形成されていても良い。また、第2の偏光板545を、対向基板542の対向電極543が形成されている面とは逆の面に、貼り合わせておく。 After the protective layer 521 is removed, a counter substrate 542 that is separately formed is attached using a sealant 543. A filler may be mixed in the sealing material. The counter substrate 542 has a thickness of about several hundred μm, and is formed with a counter electrode 543 made of a transparent conductive film and an alignment film 544 that has been subjected to rubbing treatment. In addition to these, a color filter or a black matrix (shielding film) for preventing disclination may be formed. Further, the second polarizing plate 545 is attached to a surface opposite to the surface where the counter electrode 543 of the counter substrate 542 is formed.
そして液晶546を注入して封止し、パネル550が完成する。なお、液晶の注入はディスペンサ式でもディップ式でも良い。またセルギャップを確保するために、スペーサを画素電極540と対向電極543との間に設けても良い。端子518と、素子基板534に設けられた配線530とを、ワイヤボンディング法等を用いて、電気的に接続することで、液晶表示装置が完成する。 Then, liquid crystal 546 is injected and sealed, and the panel 550 is completed. The liquid crystal may be injected by a dispenser type or a dip type. In order to secure a cell gap, a spacer may be provided between the pixel electrode 540 and the counter electrode 543. The terminal 518 and the wiring 530 provided on the element substrate 534 are electrically connected using a wire bonding method or the like, whereby the liquid crystal display device is completed.
次に、図3〜図6に示した方法とは異なる、本発明の液晶表示装置の作製方法について述べる。なお、半導体素子としてTFTを例に挙げて示すが、薄膜回路とパネルに含まれる半導体素子はこれに限定されず、あらゆる回路素子を用いることができる。例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなどが代表的に挙げられる。 Next, a method for manufacturing the liquid crystal display device of the present invention, which is different from the method shown in FIGS. Note that although a TFT is shown as an example of the semiconductor element, the semiconductor element included in the thin film circuit and the panel is not limited to this, and any circuit element can be used. For example, in addition to the TFT, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, and the like can be typically given.
まず図7(A)に示すように、スパッタ法を用いて第1の基板1500上に金属膜1501を成膜する。ここでは金属膜1501にタングステンを用い、膜厚を10nm〜200nm、好ましくは50nm〜75nmとする。なお本実施の形態では第1の基板1500上に直接金属膜1501を成膜するが、例えば酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素等の絶縁膜で第1の基板1500を覆ってから、金属膜1501を成膜するようにしても良い。 First, as illustrated in FIG. 7A, a metal film 1501 is formed over the first substrate 1500 by a sputtering method. Here, tungsten is used for the metal film 1501, and the film thickness is 10 nm to 200 nm, preferably 50 nm to 75 nm. Note that in this embodiment mode, the metal film 1501 is directly formed over the first substrate 1500; however, the metal film is covered after the first substrate 1500 is covered with an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide. The film 1501 may be formed.
そして金属膜1501の成膜後、大気に曝すことなく絶縁膜を構成する酸化物膜1502を、積層するように成膜する。ここでは酸化物膜1502として酸化珪素膜を膜厚150nm〜300nmとなるように成膜する。なお、スパッタ法を用いる場合、第1の基板1500の端面にも成膜が施される。そのため、後の工程における剥離の際に、酸化物膜1502が第1の基板1500側に残ってしまうのを防ぐために、端面に成膜された金属膜1501と酸化物膜1502とをO2アッシングなどで選択的に除去することが好ましい。 After the metal film 1501 is formed, an oxide film 1502 that forms an insulating film is formed so as to be stacked without being exposed to the air. Here, a silicon oxide film is formed as the oxide film 1502 so as to have a thickness of 150 to 300 nm. Note that in the case of using a sputtering method, film formation is also performed on an end surface of the first substrate 1500. Therefore, in order to prevent the oxide film 1502 from remaining on the first substrate 1500 side at the time of peeling in a later process, the metal film 1501 and the oxide film 1502 formed on the end surface are subjected to O 2 ashing. It is preferable to remove selectively.
また酸化物膜1502の成膜の際に、スパッタの前段階としてターゲットと基板との間をシャッターで遮断してプラズマを発生させる、プレスパッタを行なう。プレスパッタはArを10sccm、O2をそれぞれ30sccmの流量とし、第1の基板1500の温度を270℃、成膜パワーを3kWの平行状態に保って行なう。プレスパッタにより、金属膜1501と酸化物膜1502の間に極薄い数nm(ここでは3nm)程度の金属酸化膜1503が形成される。金属酸化膜1503は、金属膜1501の表面が酸化することで形成される。よって本実施の形態では、金属酸化膜1503は酸化タングステンで形成される。 Further, when the oxide film 1502 is formed, pre-sputtering is performed in which plasma is generated by blocking the target and the substrate with a shutter as a preliminary stage of sputtering. Pre-sputtering is performed with Ar at a flow rate of 10 sccm and O 2 at a flow rate of 30 sccm, the temperature of the first substrate 1500 being 270 ° C., and the deposition power being 3 kW in a parallel state. By pre-sputtering, a very thin metal oxide film 1503 having a thickness of several nm (here, 3 nm) is formed between the metal film 1501 and the oxide film 1502. The metal oxide film 1503 is formed by oxidizing the surface of the metal film 1501. Therefore, in this embodiment, the metal oxide film 1503 is formed using tungsten oxide.
なお本実施の形態では、プレスパッタにより金属酸化膜1503を形成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば酸素、または酸素にAr等の不活性ガスを添加し、プラズマにより意図的に金属膜1501の表面を酸化し、金属酸化膜1503を形成するようにしても良い。 Note that although the metal oxide film 1503 is formed by pre-sputtering in this embodiment mode, the present invention is not limited to this. For example, oxygen or an inert gas such as Ar may be added to oxygen, and the surface of the metal film 1501 may be intentionally oxidized by plasma to form the metal oxide film 1503.
次に酸化物膜1502を成膜した後、PCVD法を用いて絶縁膜を構成する下地膜1504を成膜する。ここでは下地膜1504として、酸化窒化珪素膜を膜厚100nm程度となるように成膜する。そして下地膜1504を成膜した後、大気に曝さずに半導体膜1505を形成する。半導体膜1505の膜厚は25〜100nm(好ましくは30〜60nm)とする。なお半導体膜1505は、非晶質半導体であっても良いし、多結晶半導体であっても良い。また半導体は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。 Next, after an oxide film 1502 is formed, a base film 1504 that forms an insulating film is formed by a PCVD method. Here, as the base film 1504, a silicon oxynitride film is formed to a thickness of about 100 nm. After the base film 1504 is formed, the semiconductor film 1505 is formed without being exposed to the air. The thickness of the semiconductor film 1505 is 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm). Note that the semiconductor film 1505 may be an amorphous semiconductor or a polycrystalline semiconductor. As the semiconductor, not only silicon but also silicon germanium can be used. When silicon germanium is used, the concentration of germanium is preferably about 0.01 to 4.5 atomic%.
次に、半導体膜1505を公知の技術により結晶化する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザ光を用いたレーザ結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。或いは特開平7−130652号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法を用いることもできる。 Next, the semiconductor film 1505 is crystallized by a known technique. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric furnace, a laser crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. Alternatively, a crystallization method using a catalytic element can be used according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-130552.
本実施の形態ではレーザ結晶化により、半導体膜1505を結晶化する。レーザ結晶化の前に、半導体膜のレーザに対する耐性を高めるために、500℃1時間の熱アニールを該半導体膜に対して行なう。本実施の形態では、この加熱処理によって、金属酸化膜1503の脆性が高められ、後の第1の基板1500の剥離が行ない易くなる。結晶化により、金属酸化膜1503が粒界において割れやすくなり、脆性を高めることができる。本実施の形態の場合、金属酸化膜1503の結晶化は420℃〜550℃、0.5〜5時間程度の加熱処理が望ましい。 In this embodiment mode, the semiconductor film 1505 is crystallized by laser crystallization. Prior to laser crystallization, thermal annealing at 500 ° C. for 1 hour is performed on the semiconductor film in order to increase the resistance of the semiconductor film to the laser. In this embodiment mode, this heat treatment increases the brittleness of the metal oxide film 1503 and facilitates subsequent peeling of the first substrate 1500. By crystallization, the metal oxide film 1503 is easily broken at the grain boundary, and brittleness can be increased. In this embodiment mode, the metal oxide film 1503 is preferably crystallized by heat treatment at 420 ° C. to 550 ° C. for about 0.5 to 5 hours.
そして連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力10Wのレーザ光を得る。また非線形光学素子を用いて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜1505に照射する。このときのエネルギー密度は0.01〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を10〜2000cm/s程度のとし、照射する。 By using a solid-state laser capable of continuous oscillation and irradiating laser light of the second harmonic to the fourth harmonic of the fundamental wave, a crystal having a large grain size can be obtained. For example, typically, it is desirable to use the second harmonic (532 nm) or the third harmonic (355 nm) of an Nd: YVO 4 laser (fundamental wave 1064 nm). Specifically, laser light emitted from a continuous wave YVO 4 laser is converted into a harmonic by a non-linear optical element to obtain laser light with an output of 10 W. There is also a method of emitting harmonics using a nonlinear optical element. Then, it is preferably formed into a rectangular or elliptical laser beam on the irradiation surface by an optical system, and the semiconductor film 1505 is irradiated. At this time, the energy density of approximately 0.01 to 100 MW / cm 2 (preferably 0.1 to 10 MW / cm 2) is required. Then, irradiation is performed at a scanning speed of about 10 to 2000 cm / s.
なおレーザ結晶化は、連続発振の基本波のレーザ光と連続発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良いし、連続発振の基本波のレーザ光とパルス発振の高調波のレーザ光とを照射するようにしても良い。 Laser crystallization may be performed by irradiating a continuous wave fundamental laser beam and a continuous wave harmonic laser beam, or a continuous wave fundamental laser beam and a pulsed harmonic laser beam. You may make it irradiate with light.
なお、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光照射による半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じる閾値のばらつきを抑えることができる。 Note that laser light may be irradiated in an inert gas atmosphere such as a rare gas or nitrogen. Thereby, roughness of the semiconductor surface due to laser light irradiation can be suppressed, and variation in threshold value caused by variation in interface state density can be suppressed.
上述した半導体膜1505へのレーザ光の照射により、結晶性がより高められる。なお、なお予め多結晶半導体膜である半導体膜1505を、スパッタ法、プラズマCVD法、熱CVD法などで形成するようにしても良い。 Crystallinity is further improved by irradiation of the semiconductor film 1505 with the laser light described above. Note that the semiconductor film 1505 that is a polycrystalline semiconductor film may be formed in advance by a sputtering method, a plasma CVD method, a thermal CVD method, or the like.
次に、図7(B)に示すように半導体膜1505をパターニングし、島状の半導体膜1507、1508を形成し、該島状の半導体膜1507、1508を用いてTFTに代表される各種の半導体素子を形成する。なお本実施の形態では、下地膜1504と島状の半導体膜1507、1508とが接しているが、半導体素子によっては、下地膜1504と島状の半導体膜1507、1508との間に、電極や絶縁膜等が形成されていても良い。例えば半導体素子の1つであるボトムゲート型のTFTの場合、下地膜1504と島状の半導体膜1507、1508との間に、ゲート電極とゲート絶縁膜が形成される。 Next, as illustrated in FIG. 7B, the semiconductor film 1505 is patterned to form island-shaped semiconductor films 1507 and 1508, and various islands such as TFTs are formed using the island-shaped semiconductor films 1507 and 1508. A semiconductor element is formed. Note that in this embodiment, the base film 1504 and the island-shaped semiconductor films 1507 and 1508 are in contact with each other; however, depending on the semiconductor element, an electrode or an electrode may be provided between the base film 1504 and the island-shaped semiconductor films 1507 and 1508. An insulating film or the like may be formed. For example, in the case of a bottom-gate TFT which is one of semiconductor elements, a gate electrode and a gate insulating film are formed between a base film 1504 and island-shaped semiconductor films 1507 and 1508.
本実施の形態では、島状の半導体膜1507、1508を用いてトップゲート型のTFT1509、1510を形成する(図7(C))。具体的には、島状の半導体膜1507、1508を覆うようにゲート絶縁膜1511を成膜する。そして、ゲート絶縁膜1511上に導電膜を成膜し、パターニングすることで、ゲート電極1512、1513を形成する。そして、ゲート電極1512、1513や、あるいはレジストを成膜しパターニングしたものをマスクとして用い、島状の半導体膜1507、1508にn型を付与する不純物を添加し、ソース領域、ドレイン領域、さらにはLDD領域等を形成する。なおここではTFT1509、1510を共にn型とするが、p型のTFTの場合は、p型の導電性を付与する不純物を添加する。 In this embodiment mode, top-gate TFTs 1509 and 1510 are formed using island-shaped semiconductor films 1507 and 1508 (FIG. 7C). Specifically, a gate insulating film 1511 is formed so as to cover the island-shaped semiconductor films 1507 and 1508. Then, a conductive film is formed over the gate insulating film 1511 and patterned to form gate electrodes 1512 and 1513. Then, an impurity imparting n-type is added to the island-shaped semiconductor films 1507 and 1508 using the gate electrodes 1512 and 1513 or a resist film formed and patterned as a mask, and the source region, drain region, and further LDD regions and the like are formed. Note that both TFTs 1509 and 1510 are n-type here, but in the case of a p-type TFT, an impurity imparting p-type conductivity is added.
上記一連の工程によってTFT1509、1510を形成することができる。なおTFTの作製方法は、上述した工程に限定されない。 The TFTs 1509 and 1510 can be formed through the above series of steps. Note that a method for manufacturing a TFT is not limited to the above-described steps.
次にTFT1509、1510を覆って、第1の層間絶縁膜1514を成膜する。そして、ゲート絶縁膜1511及び第1の層間絶縁膜1514にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介してTFT1509、1510と接続する端子1515〜1518を、第1の層間絶縁膜1514に接するように形成する。 Next, a first interlayer insulating film 1514 is formed so as to cover the TFTs 1509 and 1510. Then, after forming contact holes in the gate insulating film 1511 and the first interlayer insulating film 1514, terminals 1515 to 1518 connected to the TFTs 1509 and 1510 through the contact holes are in contact with the first interlayer insulating film 1514. Form.
液晶表示装置の画素部のスイッチング素子として用いられるTFT1510は、端子1518と電気的に接続されている。次にITO等の透明導電膜を用い、端子1518に接するように液晶セルの画素電極1550を作製する。そして絶縁膜を用いたスペーサ1519を形成する。次に、画素電極1550、端子1518及びスペーサ1519を覆って配向膜1520を成膜し、ラビング処理を施す。なお配向膜1520は薄膜回路と重なるように形成しておいても良い。 A TFT 1510 used as a switching element in the pixel portion of the liquid crystal display device is electrically connected to a terminal 1518. Next, a pixel electrode 1550 of a liquid crystal cell is formed so as to be in contact with the terminal 1518 using a transparent conductive film such as ITO. Then, a spacer 1519 using an insulating film is formed. Next, an alignment film 1520 is formed so as to cover the pixel electrode 1550, the terminal 1518, and the spacer 1519, and a rubbing process is performed. Note that the alignment film 1520 may be formed so as to overlap with the thin film circuit.
次に、液晶を封止するためのシール材1521を形成する。そして図8(A)に示すように、シール材1521で囲まれた領域に液晶1522を滴下する。そして、別途形成しておいた対向基板1523を、シール材1521を用いて貼り合わせる。図8(B)に、対向基板1523を貼り合わせた後の様子を示す。シール材1521にはフィラーが混入されていても良い。対向基板1523の厚さは数百μm程度であり、透明導電膜からなる対向電極1524と、ラビング処理が施された配向膜1526が形成されている。なおこれらに加えて、カラーフィルタや、ディスクリネーションを防ぐための遮蔽膜などが形成されていても良い。また、偏光板1527を、対向基板1523の対向電極1524が形成されている面の逆の面に、貼り合わせておく。 Next, a sealing material 1521 for sealing the liquid crystal is formed. Then, as shown in FIG. 8A, liquid crystal 1522 is dropped in a region surrounded by the sealant 1521. Then, a counter substrate 1523 which is separately formed is attached using a sealant 1521. FIG. 8B illustrates a state after the counter substrate 1523 is attached. A filler may be mixed in the sealing material 1521. The counter substrate 1523 has a thickness of about several hundred μm, and a counter electrode 1524 made of a transparent conductive film and an alignment film 1526 subjected to rubbing treatment are formed. In addition to these, a color filter, a shielding film for preventing disclination, and the like may be formed. Further, the polarizing plate 1527 is attached to the surface opposite to the surface where the counter electrode 1524 of the counter substrate 1523 is formed.
対向電極1524と液晶1522と画素電極1550とが重なる部分が、液晶セル1528に相当する。液晶セル1528が完成したら、パネル1529が完成する。なお本実施の形態では薄膜回路1530と対向基板1523とを重ねていないが、敢えて対向基板1523と薄膜回路1530とを重ねるようにしても良い。その場合、液晶表示装置の機械的強度を高めるために、対向基板と薄膜回路との間に絶縁性を有する樹脂を充填させるようにしても良い。 A portion where the counter electrode 1524, the liquid crystal 1522, and the pixel electrode 1550 overlap corresponds to the liquid crystal cell 1528. When the liquid crystal cell 1528 is completed, the panel 1529 is completed. Note that although the thin film circuit 1530 and the counter substrate 1523 are not stacked in this embodiment mode, the counter substrate 1523 and the thin film circuit 1530 may be stacked. In that case, in order to increase the mechanical strength of the liquid crystal display device, an insulating resin may be filled between the counter substrate and the thin film circuit.
なお本実施の形態ではディスペンサ式(滴下式)を用いて液晶を封入しているが、本発明はこれに限定されない。対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を封入するディップ式(汲み上げ式)を用いていても良い。 In the present embodiment, liquid crystal is sealed using a dispenser type (dropping type), but the present invention is not limited to this. A dip type (pumping type) in which liquid crystal is sealed using a capillary phenomenon after the counter substrate is bonded may be used.
次に図9(A)に示すように、薄膜回路1530及びパネル1529と覆って保護層1531を形成する。保護層1531は、後に第2の基板1533を貼り合わせたり剥離したりする際に、薄膜回路1530及びパネル1529を保護することができ、なおかつ第2の基板1533の剥離後に除去することが可能な材料を用いる。例えば、水またはアルコール類に可溶なエポキシ系、アクリレート系、シリコン系の樹脂を全面に塗布することで保護層1531を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 9A, a protective layer 1531 is formed to cover the thin film circuit 1530 and the panel 1529. The protective layer 1531 can protect the thin film circuit 1530 and the panel 1529 when the second substrate 1533 is attached or peeled later, and can be removed after the second substrate 1533 is peeled off. Use materials. For example, the protective layer 1531 can be formed by applying an epoxy-based, acrylate-based, or silicon-based resin soluble in water or alcohols over the entire surface.
本実施の形態ではスピンコートで水溶性樹脂(東亜合成製:VL−WSHL10)を膜厚30μmとなるように塗布し、仮硬化させるために2分間の露光を行ったあと、UV光を裏面から2.5分、表面から10分、合計12.5分の露光を行って本硬化させて、保護層1531を形成する。 In this embodiment, a water-soluble resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd .: VL-WSHL10) is applied by spin coating so as to have a film thickness of 30 μm. The protective layer 1531 is formed by performing exposure for 2.5 minutes and 10 minutes from the surface for a total of 12.5 minutes.
なお、複数の有機樹脂を積層する場合、有機樹脂同士では使用している溶媒によって塗布または焼成時に一部溶解したり、密着性が高くなりすぎたりする恐れがある。従って、第1の層間絶縁膜1514と保護層1531を共に同じ溶媒に可溶な有機樹脂を用いる場合、後の工程において保護層1531の除去がスムーズに行なわれるように、第1の層間絶縁膜1514を覆うように、無機絶縁膜(SiNX膜、SiNXOY膜、AlNX膜、またはAlNXOY膜)を形成しておくことが好ましい。 In addition, when laminating | stacking several organic resin, there exists a possibility that it may melt | dissolve partially at the time of application | coating or baking with the solvent currently used between organic resins, or adhesiveness may become high too much. Therefore, when both the first interlayer insulating film 1514 and the protective layer 1531 are made of an organic resin that is soluble in the same solvent, the first interlayer insulating film is removed so that the protective layer 1531 can be removed smoothly in the subsequent process. An inorganic insulating film (SiN x film, SiN x O y film, AlN x film, or AlN x O y film) is preferably formed so as to cover 1514.
次に、金属酸化膜1503と酸化物膜1502の間の密着性、または金属酸化膜1503と金属膜1501の間の密着性を部分的に低下させ、剥離開始のきっかけとなる部分を形成する処理を行なう。具体的には、剥離しようとする領域の周縁に沿って外部から局所的に圧力を加えて金属酸化膜1503の層内または界面近傍の一部に損傷を与える。本実施の形態では、ダイヤモンドペンなどの硬い針を金属酸化膜1503の端部近傍に垂直に押しつけ、そのまま荷重をかけた状態で金属酸化膜1503に沿って動かす。好ましくは、スクライバー装置を用い、押し込み量を0.1mm〜2mmとし、圧力をかけて動かせばよい。このように、剥離を行なう前に、剥離が開始されるきっかけとなるような、密着性の低下した部分を形成することで、後の剥離工程における不良を低減させることができ、歩留まり向上につながる。 Next, treatment for partially reducing the adhesion between the metal oxide film 1503 and the oxide film 1502 or the adhesion between the metal oxide film 1503 and the metal film 1501 to form a part that triggers peeling. To do. Specifically, pressure is locally applied from the outside along the periphery of the region to be peeled to damage a part of the metal oxide film 1503 or a part near the interface. In this embodiment mode, a hard needle such as a diamond pen is pressed vertically near the end portion of the metal oxide film 1503 and moved along the metal oxide film 1503 with a load applied as it is. Preferably, a scriber device is used, the pushing amount is 0.1 mm to 2 mm, and the pressure is applied. In this way, by forming a portion with reduced adhesion that triggers the start of peeling before peeling, defects in the subsequent peeling step can be reduced, leading to improved yield. .
次いで、両面テープ1532を用い、保護層1531に第2の基板1533を貼り付け、さらに両面テープ1534を用い、第1の基板1500に第3の基板1535を貼り付ける。なお両面テープではなく接着剤を用いてもよい。例えば紫外線によって剥離する接着剤を用いることで、第2の基板1533剥離の際に半導体素子にかかる負担を軽減させることができる。第3の基板1535は、後の剥離工程で第1の基板1500が破損することを防ぐために貼り合わせる。第2の基板1533および第3の基板1535としては、第1の基板1500よりも剛性の高い基板、例えば石英基板、半導体基板を用いることが好ましい。 Next, the second substrate 1533 is attached to the protective layer 1531 using the double-sided tape 1532, and the third substrate 1535 is attached to the first substrate 1500 using the double-sided tape 1534. Note that an adhesive may be used instead of the double-sided tape. For example, by using an adhesive that is peeled off by ultraviolet rays, the burden on the semiconductor element when the second substrate 1533 is peeled can be reduced. The third substrate 1535 is bonded to prevent the first substrate 1500 from being damaged in a later peeling step. As the second substrate 1533 and the third substrate 1535, it is preferable to use a substrate having higher rigidity than the first substrate 1500, such as a quartz substrate or a semiconductor substrate.
次いで、金属膜1501と酸化物膜1502とを物理的に引き剥がす。引き剥がしは、先の工程において、金属酸化膜1503の金属膜1501または酸化物膜1502に対する密着性が部分的に低下した領域から開始する。 Next, the metal film 1501 and the oxide film 1502 are physically peeled off. The peeling starts from a region where the adhesion of the metal oxide film 1503 to the metal film 1501 or the oxide film 1502 is partially lowered in the previous step.
引き剥がしによって、金属膜1501と金属酸化膜1503の間で分離する部分と、酸化物膜1502と金属酸化膜1503の間で分離する部分と、金属酸化膜1503自体が双方に分離する部分とが生じる。そして第2の基板1533側に半導体素子(ここではTFT1509、1510)が、第3の基板1535側に第1の基板1500及び金属膜1501が、それぞれ貼り付いたまま分離する。引き剥がしは比較的小さな力(例えば、人間の力、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等)で行なうことができる。剥離後の状態を図9(B)に示す。 A portion separated between the metal film 1501 and the metal oxide film 1503, a portion separated between the oxide film 1502 and the metal oxide film 1503, and a portion where the metal oxide film 1503 itself is separated into both by peeling. Arise. Then, the semiconductor elements (here, TFTs 1509 and 1510) are separated from the second substrate 1533 side, and the first substrate 1500 and the metal film 1501 are separated from each other while being adhered to the third substrate 1535 side. The peeling can be performed with a relatively small force (for example, a human force, a wind pressure of a gas blown from a nozzle, an ultrasonic wave, etc.). The state after peeling is shown in FIG.
次に、接着剤1539で素子基板1540と、部分的に金属酸化膜1503が付着している酸化物層1502とを接着する(図10)。この接着の際に、両面テープ1532による第2の基板1533と保護層1531との間の密着力よりも、接着剤1539による酸化物層1502と素子基板1540との間の密着力の方が高くなるように、接着剤1539の材料を選択することが重要である。 Next, the element substrate 1540 is bonded to the oxide layer 1502 to which the metal oxide film 1503 is partially attached with an adhesive 1539 (FIG. 10). At the time of bonding, the adhesive force between the oxide layer 1502 and the element substrate 1540 by the adhesive 1539 is higher than the adhesive force between the second substrate 1533 and the protective layer 1531 by the double-sided tape 1532. As such, it is important to select the material of the adhesive 1539.
接着剤1539としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤等の光硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤が挙げられる。さらに好ましくは、銀、ニッケル、アルミニウム、窒化アルミニウムからなる粉末、またはフィラーを含ませて接着剤1539も高い熱伝導性を備えていることが好ましい。 Examples of the adhesive 1539 include various curable adhesives such as a reactive curable adhesive, a thermosetting adhesive, a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable adhesive, and an anaerobic adhesive. More preferably, the adhesive 1539 is also provided with high thermal conductivity by including powder or filler made of silver, nickel, aluminum, aluminum nitride.
なお、金属酸化膜1503が酸化物膜1502の表面に残存していると、素子基板1540との密着性が悪くなる場合があるので、完全にエッチング等で除去してからプリント配線基板に接着させ、密着性を高めるようにしても良い。 Note that if the metal oxide film 1503 remains on the surface of the oxide film 1502, the adhesion to the element substrate 1540 may be deteriorated. Therefore, the metal oxide film 1503 is completely removed by etching or the like and then adhered to the printed wiring board. The adhesion may be improved.
次に図10に示すように、保護層1531から両面テープ1532と第2の基板1533を順に、または同時に剥がす。なお、接着剤1539として紫外線硬化型接着剤を用い、両面テープ1532に紫外線によって剥離するテープまたは接着剤を用いることで、紫外線照射により両面テープ1532の剥離と接着剤1539の硬化を同時に行なうことができる。 Next, as shown in FIG. 10, the double-sided tape 1532 and the second substrate 1533 are sequentially or simultaneously peeled from the protective layer 1531. Note that an ultraviolet curable adhesive is used as the adhesive 1539 and a tape or an adhesive that is peeled off by ultraviolet rays is used for the double-sided tape 1532, so that the double-sided tape 1532 is peeled off and the adhesive 1539 is simultaneously cured by ultraviolet irradiation. it can.
そして図11(A)に示すように保護層1531を除去する。ここでは保護層1531に水溶性の樹脂が使われているので、水に溶かして除去する。保護層1531が残留していると不良の原因となる場合は、除去後の表面に洗浄処理やO2プラズマ処理を施し、残留している保護層1531の一部を除去することが好ましい。 Then, as shown in FIG. 11A, the protective layer 1531 is removed. Here, since a water-soluble resin is used for the protective layer 1531, it is dissolved in water and removed. If the remaining protective layer 1531 causes a failure, it is preferable to perform a cleaning process or an O 2 plasma process on the surface after removal to remove a part of the remaining protective layer 1531.
次に、端子1518と、素子基板1540に設けられた配線1551とを、ワイヤボンディング法を用いて、配線1552で電気的に接続することで、液晶表示装置が完成する。配線1551は、例えば銅にはんだ、金またはスズをメッキすることで形成することができる。なお端子1518と配線1551とを接続するタイミングはこれに限定されない。 Next, the terminal 1518 and the wiring 1551 provided on the element substrate 1540 are electrically connected by the wiring 1552 using a wire bonding method, whereby the liquid crystal display device is completed. The wiring 1551 can be formed, for example, by plating copper, solder, gold, or tin. Note that the timing at which the terminal 1518 and the wiring 1551 are connected is not limited thereto.
この状態で液晶表示装置を完成としても良いが、本実施の形態では、さらに液晶表示装置を封止材で封止することで、機械的強度を高める。 In this state, the liquid crystal display device may be completed; however, in this embodiment, the liquid crystal display device is further sealed with a sealing material to increase mechanical strength.
図11(B)に示すように、薄膜回路1530及びパネル1529を樹脂1542で覆い、薄膜回路1530及びパネル1529を保護するためのカバー材1543を設ける。またカバー材1543は必ずしも設ける必要はなく、そのまま素子基板1540を封止材で封止するようにしても良い。 As shown in FIG. 11B, the thin film circuit 1530 and the panel 1529 are covered with a resin 1542, and a cover material 1543 for protecting the thin film circuit 1530 and the panel 1529 is provided. The cover material 1543 is not necessarily provided, and the element substrate 1540 may be sealed with a sealing material as it is.
液晶表示装置の封止には一般的に用いられている材料を使用することができ、例えばポリエステル、アクリル酸、ポリ酢酸ビニル、プロピレン、塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料を用いることが可能である。なお封止の際、液晶表示装置の画素部を露出させるか、画素部からの光が透過するように、樹脂1542やカバー材1543の材料を適宜選択するようにする。
Liquid crystal display materials commonly used can be used for sealing devices, such as polyester, acrylic acid, polyvinyl acetate, propylene, vinyl chloride, acrylonitrile butadiene styrene resins, high such ports triethylene terephthalate Molecular materials can be used. Note that at the time of sealing, the material of the resin 1542 and the cover material 1543 is appropriately selected so that the pixel portion of the liquid crystal display device is exposed or light from the pixel portion is transmitted.
封止材で封止することにより、液晶表示装置の機械的強度を高めたり、液晶表示装置から発生した熱を放熱したり、液晶表示装置の外部からの隣接する回路からの電磁ノイズを遮ったりすることができる。 Sealing with a sealing material increases the mechanical strength of the liquid crystal display device, dissipates heat generated from the liquid crystal display device, or blocks electromagnetic noise from adjacent circuits from the outside of the liquid crystal display device. can do.
なお素子基板1540、カバー材1543、対向基板1523はプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板としては、極性基のついたノルボルネン樹脂からなるARTON:JSR製を用いることができる。また、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリスルホン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアリレート(PAR)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリイミドなどのプラスチック基板を用いることができる。素子基板1540は液晶表示装置において発生した熱を拡散させるために、2〜30W/mK程度の高い熱伝導率を有するのが望ましい。 Note that a plastic substrate can be used as the element substrate 1540, the cover material 1543, and the counter substrate 1523. As the plastic substrate, ARTON: JSR made of norbornene resin with a polar group can be used. Polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), nylon, polyetheretherketone (PEEK), polysulfone (PSF), polyetherimide (PEI), poly A plastic substrate such as arylate (PAR), polybutylene terephthalate (PBT), or polyimide can be used. The element substrate 1540 preferably has a high thermal conductivity of about 2 to 30 W / mK in order to diffuse the heat generated in the liquid crystal display device.
なお本実施の形態では、金属膜1501としてタングステンを用いているが、本発明において金属膜はこの材料に限定されない。その表面に金属酸化膜1503が形成され、該金属酸化膜1503を結晶化することで基板を引き剥がすことができるような金属を含む材料であれば良い。例えば、タングステンの他、TiN、WN、Mo等を用いることができる。またこれらの合金を金属膜として用いる場合、その組成比によって結晶化の際の加熱処理の最適な温度が異なる。よって組成比を調整することで、半導体素子の作製工程にとって妨げとならない温度で加熱処理を行なうことができ、半導体素子のプロセスの選択肢が制限されにくい。 Note that although tungsten is used for the metal film 1501 in this embodiment, the metal film is not limited to this material in the present invention. Any metal-containing material may be used as long as a metal oxide film 1503 is formed on the surface and the metal oxide film 1503 is crystallized so that the substrate can be peeled off. For example, in addition to tungsten, TiN, WN, Mo, or the like can be used. Further, when these alloys are used as metal films, the optimum temperature for the heat treatment during crystallization differs depending on the composition ratio. Therefore, by adjusting the composition ratio, heat treatment can be performed at a temperature that does not interfere with the manufacturing process of the semiconductor element, and options for the process of the semiconductor element are not easily limited.
なお、LED駆動用薄膜回路に用いられる半導体素子も、上述した半導体素子の作製方法を参照して作製することができる。 Note that the semiconductor element used for the LED driving thin film circuit can also be manufactured with reference to the above-described method for manufacturing a semiconductor element.
なお、発光ダイオードを覆っている樹脂の材料は、第1の基板、第2の基板、接着剤の硬化方法に合わせて適宜選択するのが望ましい。 Note that the material of the resin covering the light emitting diode is preferably selected as appropriate in accordance with the first substrate, the second substrate, and the adhesive curing method.
次に、素子基板上に形成された配線と、薄膜回路またはLED駆動用薄膜回路を、ワイヤボンディング法ではなくフリップチップ法を用いて電気的に接続した例について説明する。 Next, an example in which the wiring formed on the element substrate and the thin film circuit or the LED driving thin film circuit are electrically connected using the flip chip method instead of the wire bonding method will be described.
図12(A)に、ソルダーボールが設けられている薄膜回路またはLED駆動用薄膜回路の断面図を示す。 FIG. 12A is a cross-sectional view of a thin film circuit provided with solder balls or a thin film circuit for LED driving.
図12(A)では、半導体素子301と素子基板上の配線とを、ソルダーボール302で電気的に接続する。ソルダーボール302は、半導体素子301の素子基板側に設けられており、半導体素子301に電気的に接続された電極303に接続されている。電極303は、半導体素子301がTFTである場合、該TFTのゲート電極と同じの導電膜から形成されていても良い。 In FIG. 12A, the semiconductor element 301 and the wiring on the element substrate are electrically connected by a solder ball 302. The solder ball 302 is provided on the element substrate side of the semiconductor element 301 and is connected to an electrode 303 that is electrically connected to the semiconductor element 301. When the semiconductor element 301 is a TFT, the electrode 303 may be formed of the same conductive film as the gate electrode of the TFT.
次に図12(B)に、フリップチップ法を用いて半導体素子が積層されている、薄膜回路またはLED駆動用薄膜回路の断面図を示す。図12(B)では、2つの層に形成された半導体素子310、311が積層されている。そして素子基板に形成された配線と、半導体素子310との電気的な接続は、ソルダーボール312を用いて行なわれている。また、半導体素子311と半導体素子310との電気的な接続は、ソルダーボール313を用いて行なわれている。 Next, FIG. 12B is a cross-sectional view of a thin film circuit or an LED driving thin film circuit in which semiconductor elements are stacked using a flip chip method. In FIG. 12B, semiconductor elements 310 and 311 formed in two layers are stacked. The wiring formed on the element substrate is electrically connected to the semiconductor element 310 by using a solder ball 312. In addition, electrical connection between the semiconductor element 311 and the semiconductor element 310 is performed using a solder ball 313.
次に図12(C)に、図12(A)の場合とは半導体素子の向きが逆になるように、素子基板上に形成された配線とソルダーボールとを接続する例を示す。図12(C)では、半導体素子320に直接接続された配線321にソルダーボール322を接続するように形成している。 Next, FIG. 12C shows an example in which wiring formed on the element substrate and a solder ball are connected so that the direction of the semiconductor element is opposite to that in the case of FIG. In FIG. 12C, the solder ball 322 is formed so as to be connected to the wiring 321 directly connected to the semiconductor element 320.
なおフリップチップ法の場合、接続するべき配線の数が増加しても、ワイヤボンディング法に比べて、比較的配線間のピッチを広く確保することができるので、薄膜回路またはLED駆動用薄膜回路と、配線との接続数が多い場合に有効である。 In the case of the flip chip method, even if the number of wirings to be connected is increased, a relatively wide pitch between the wirings can be secured as compared with the wire bonding method. This is effective when the number of wiring connections is large.
ソルダーボールと、素子基板上の配線との接続は、熱圧着や、超音波による振動を加えた熱圧着等様々な方法を用いることができる。なお、アンダーフィルが圧着後のソルダーボール間の隙間を埋めるようにし、接続部分の機械的強度や、薄膜回路で発生した熱の拡散などの効率を高めるようにしても良い。アンダーフィルは必ずしも用いる必要はないが、素子基板と半導体素子の熱膨張係数のミスマッチから生ずる応力により、接続不良が起こるのを防ぐことができる。超音波を加えて圧着する場合、単に熱圧着する場合に比べて接続不良を抑えることができる。特に、接続するバンプが300程度よりも多い場合に有効である。 For the connection between the solder ball and the wiring on the element substrate, various methods such as thermocompression bonding and thermocompression bonding with vibration by ultrasonic waves can be used. Note that the underfill may fill the gaps between the solder balls after the pressure bonding so as to increase the mechanical strength of the connecting portion and the efficiency of diffusion of heat generated in the thin film circuit. The underfill is not necessarily used, but connection failure can be prevented from occurring due to a stress caused by a mismatch between the thermal expansion coefficients of the element substrate and the semiconductor element. When crimping by applying ultrasonic waves, poor connection can be suppressed as compared to the case of simply thermocompression bonding. This is particularly effective when there are more than 300 bumps to be connected.
図12(A)〜図12(C)を組み合わせることで、素子基板に形成された配線と、薄膜回路またはLED駆動用薄膜回路とを、様々な形態で電気的に接続することができる。またフリップチップ法と、ワイヤボンディング法とを組み合わせて接続することも可能である。 By combining FIGS. 12A to 12C, the wiring formed on the element substrate and the thin film circuit or the LED driving thin film circuit can be electrically connected in various forms. It is also possible to connect by combining the flip chip method and the wire bonding method.
なお本実施の形態では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置について説明したが、本発明はパッシブマトリクス型の液晶表示装置であってもよい。 Note that although an active matrix liquid crystal display device has been described in this embodiment mode, the present invention may be a passive matrix liquid crystal display device.
本発明は上記構成によって、機械的強度が損なわれることなく液晶表示装置を飛躍的に薄くすることができ、また軽量化することができる。そして本発明の液晶表示装置を電子機器に用いることで、ICに用いるスペースをより広く確保することができ、電子機器の軽量化または小型化を妨げることなく高機能化を実現することができる。特に携帯用電子機器の場合、軽量化、小型化することで使い勝手が飛躍的に良くなるため、本発明の液晶表示装置を用いることは非常に有用である。また逆に、本発明では液晶表示装置の画素部のサイズをより大きくしても、従来のガラス基板を用いた液晶表示装置と同程度の重量とすることができる。 According to the present invention, the liquid crystal display device can be remarkably thinned and reduced in weight without losing mechanical strength. By using the liquid crystal display device of the present invention for an electronic device, a wider space can be secured for the IC, and higher functionality can be realized without hindering weight reduction or miniaturization of the electronic device. In particular, in the case of a portable electronic device, it is very useful to use the liquid crystal display device of the present invention because the usability is greatly improved by reducing the weight and size. On the contrary, in the present invention, even if the size of the pixel portion of the liquid crystal display device is made larger, the weight can be almost the same as that of a liquid crystal display device using a conventional glass substrate.
本実施例では、電子カードに代表されるカードに、本発明の液晶表示装置を用いた場合について説明する。 In this embodiment, a case where the liquid crystal display device of the present invention is used for a card typified by an electronic card will be described.
図13を用いて、本実施例の電子カードの構成について説明する。図13(A)に、パネルが完成した時点での、素子基板401の断面図を示す。また図13(B)は、図13(A)に示した素子基板の上面図に相当し、図13(B)のA−A’における断面図が図13(A)に相当する。 The configuration of the electronic card of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13A shows a cross-sectional view of the element substrate 401 at the time when the panel is completed. 13B corresponds to a top view of the element substrate illustrated in FIG. 13A, and a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 13B corresponds to FIG.
図13(A)、図13(B)に示す素子基板401は、凹部402を有しており、該凹部402内にLED403が1つまたは複数設けられている。また凹部402には、LED駆動用薄膜回路404が設けられており、LED403とLED駆動用薄膜回路404とが共に樹脂407によって覆われている。 An element substrate 401 illustrated in FIGS. 13A and 13B includes a recess 402, and one or more LEDs 403 are provided in the recess 402. The concave portion 402 is provided with an LED driving thin film circuit 404, and both the LED 403 and the LED driving thin film circuit 404 are covered with a resin 407.
415はパネル、411は薄膜回路であり、ともに別途形成され、素子基板401上に貼り合わされている。薄膜回路411はアンテナコイル406を有している。そして、素子基板401上に形成された配線405がアンテナコイル406と電気的に接続されている。 Reference numeral 415 denotes a panel, and reference numeral 411 denotes a thin film circuit, both of which are separately formed and bonded onto the element substrate 401. The thin film circuit 411 has an antenna coil 406. A wiring 405 formed on the element substrate 401 is electrically connected to the antenna coil 406.
図13(C)に、電子カードが完成した時点での、本発明の液晶表示装置の断面図を示す。図13(D)は、図13(C)に示した状態の液晶表示装置の上面図に相当し、図13(D)のB−B’における断面図が図13(C)に相当する。 FIG. 13C is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present invention at the time when the electronic card is completed. 13D corresponds to a top view of the liquid crystal display device in the state illustrated in FIG. 13C, and a cross-sectional view taken along line B-B ′ in FIG. 13D corresponds to FIG.
図13(C)、図13(D)に示す電子カードは、素子基板401上に形成されたパネル415や薄膜回路411が、樹脂422で封止するようにカバー材420で覆われている。そして本実施例では、カバー材420のうちパネル415と重なる部分421において、パネル415からの光が透過するようになっている。なお本発明はこれに限定されず、パネル以外の部分も光が透過するような材料で、カバー材を形成していてもよい。 In the electronic card shown in FIGS. 13C and 13D, a panel 415 and a thin film circuit 411 formed over the element substrate 401 are covered with a cover material 420 so as to be sealed with a resin 422. In this embodiment, light from the panel 415 is transmitted through a portion 421 of the cover material 420 that overlaps the panel 415. Note that the present invention is not limited to this, and the cover material may be formed of a material that allows light to pass through portions other than the panel.
なお本実施の形態では、アンテナコイルを用いて電磁誘導により信号や電源電圧の供給を行なうことができる電子カードの構成について説明したが、発光素子や光センサ等を用いて光により信号や電源電圧の供給を行なう電子カードであってもよい。また電子カードは非接触型に限定されず、端末装置との間で、端子を介して直接信号のやり取りを行なう接触型の電子カードであってもよい。 Note that in this embodiment mode, the structure of an electronic card that can supply a signal and a power supply voltage by electromagnetic induction using an antenna coil has been described. It may be an electronic card that supplies the card. The electronic card is not limited to a non-contact type, and may be a contact type electronic card that directly exchanges signals with a terminal device via a terminal.
電子カードは、キャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、身分証明書の代わりになるようなIDカード、定期券、など様々な用途に用いられる。本発明の液晶表示装置を搭載することで、電子カード内のデータを画素部に表示することが可能になり、また顔写真を表示することで、本人認証の確実性を高めることができる。顔写真を証明写真の代わりに用いるのならば、少なくともQVGA(320×240)程度の解像度が必要であると考えられる。 Electronic cards are used for various purposes such as cash cards, credit cards, prepaid cards, ID cards that can be used as identification cards, and commuter passes. By mounting the liquid crystal display device of the present invention, it is possible to display data in the electronic card on the pixel portion, and it is possible to increase the certainty of personal authentication by displaying a face photograph. If a face photograph is used instead of an ID photograph, it is considered that a resolution of at least about QVGA (320 × 240) is necessary.
図14に、大型の素子基板から複数の液晶表示装置を作製する方法について説明する。 FIG. 14 illustrates a method for manufacturing a plurality of liquid crystal display devices from a large element substrate.
図14(A)に示すように、大型の素子基板601を用いる場合、それぞれの液晶表示装置に対応するエリア602に、凹部603を複数設ける。そして各凹部603にLED604を設ける。そして、LED604に電気的に接続される配線、LED駆動用薄膜回路、反射膜等(全て図示せず)を設けたあと、各凹部603に図14(B)に示すように、樹脂605を充填する。 As shown in FIG. 14A, when a large element substrate 601 is used, a plurality of recesses 603 are provided in an area 602 corresponding to each liquid crystal display device. An LED 604 is provided in each recess 603. Then, after providing wirings electrically connected to the LED 604, LED driving thin film circuits, reflective films, etc. (all not shown), each recess 603 is filled with resin 605 as shown in FIG. 14B. To do.
そして実施の形態において示した方法に従って、パネルや薄膜回路を形成し、ダイシングすることで、複数の液晶表示装置を1つの素子基板から作製することができる。ダイシングのタイミングは、パネルや薄膜回路を形成する前でも、形成した後でも、いずれの工程においても行なうことができる。 A plurality of liquid crystal display devices can be manufactured from one element substrate by forming a panel or a thin film circuit and dicing in accordance with the method shown in the embodiment mode. The dicing timing can be performed in any step before or after the panel or thin film circuit is formed.
本実施例では、LEDを素子基板上に設けた配線と直接接続するのではなく、LEDをフレキシブルプリント配線基板(FPC)に接続し、該FPCを素子基板上の配線に接続する例について説明する。 In this embodiment, an example in which an LED is connected to a flexible printed circuit board (FPC) and the FPC is connected to a wiring on the element substrate, instead of directly connecting the LED to the wiring provided on the element substrate. .
図15(A)に、LEDが接続されたFPCの上面図を示す。LED701はプラスチックフィルム703によって挟まれたリード702と接続されている。そして、リード702に接続されている端子704は、プラスチックフィルム703に覆われず、露出している。 FIG. 15A shows a top view of an FPC to which an LED is connected. The LED 701 is connected to a lead 702 sandwiched between plastic films 703. The terminal 704 connected to the lead 702 is not covered with the plastic film 703 and is exposed.
図15(B)に、素子基板706が有する凹部705に、図15(A)に示したLED701を貼り付けた様子を示す。また図15(C)に、図15(B)に示した素子基板706の裏側の面を示す。 FIG. 15B illustrates a state where the LED 701 illustrated in FIG. 15A is attached to the recess 705 included in the element substrate 706. FIG. 15C illustrates a back surface of the element substrate 706 illustrated in FIG.
素子基板706において、凹部705が設けられた面の裏面には、配線707が設けられている。そして、凹部705に設けられたLED701と、配線707とは、リード702によって電気的に接続されている。 In the element substrate 706, wiring 707 is provided on the back surface of the surface provided with the recess 705. The LED 701 provided in the recess 705 and the wiring 707 are electrically connected by a lead 702.
素子基板706の配線707が設けられている面には、凹部710が設けられている。凹部705と凹部710が設けられている領域は、素子基板706の強度を考慮すると、互いに重ならないようにする方が望ましい。そして凹部710には太陽電池708と、該太陽電池708の駆動を制御するための駆動回路709が設けられており、配線707は駆動回路709と電気的に接続されている。 A recess 710 is provided on the surface of the element substrate 706 where the wiring 707 is provided. In consideration of the strength of the element substrate 706, it is preferable that the regions where the recesses 705 and 710 are provided do not overlap each other. The recess 710 is provided with a solar cell 708 and a drive circuit 709 for controlling driving of the solar cell 708, and the wiring 707 is electrically connected to the drive circuit 709.
このように、FPCを用いることで、素子基板の両方の面に形成された素子を互いに電気的に接続することが容易になる。よって、素子基板を無駄なく活用することができる。 Thus, by using FPC, it becomes easy to electrically connect elements formed on both surfaces of the element substrate to each other. Therefore, the element substrate can be utilized without waste.
図15(D)に、凹部705の破線A−A’における断面図を示す。凹部705には、その表面に金属の反射膜711が成膜されている。本実施例では、反射膜711を腐食させたり、金剛砂等で表面を研磨するサンドブラスト加工をしたりすることで、表面に微細な凹凸を設けることで光を乱反射させ、LEDからの光を均一に画素部に照射しやすくすることができる。 FIG. 15D shows a cross-sectional view of the recess 705 along the broken line A-A ′. A metal reflection film 711 is formed on the surface of the recess 705. In this embodiment, the reflective film 711 is corroded or sandblasted to polish the surface with gold sand or the like, so that light is diffusely reflected by providing fine irregularities on the surface, and the light from the LED is made uniform. Irradiation to the pixel portion can be facilitated.
本実施例では、凹部を有する素子基板の形成の仕方について説明する。 In this embodiment, a method for forming an element substrate having a recess will be described.
図16(A)に、開口部803を有するプラスチック基板801と、平坦なプラスチック基板802を2枚示す。このプラスチック基板801、802を貼り合わせることで、開口部803が平坦なプラスチック基板802と重なる領域に、凹部804を有する素子基板805が形成される。 FIG. 16A illustrates two plastic substrates 801 each having an opening 803 and two flat plastic substrates 802. By bonding the plastic substrates 801 and 802, an element substrate 805 having a recess 804 is formed in a region where the opening 803 overlaps the flat plastic substrate 802.
本実施例では、本発明の液晶表示装置を用いた電子カードに、エリアセンサを設けた例について示す。 In this embodiment, an example in which an area sensor is provided on an electronic card using the liquid crystal display device of the present invention will be described.
図17(A)に、画像の表示だけではなく、エリアセンサとしても機能する画素部910に、指を押し当てている図を示す。そして図17(B)に、図17(A)に示した画素部910の、断面図を示す。 FIG. 17A shows a diagram in which a finger is pressed against the pixel portion 910 that functions not only as an image display but also as an area sensor. FIG. 17B is a cross-sectional view of the pixel portion 910 illustrated in FIG.
図17(B)に示すように、素子基板901には凹部905が設けられており、凹部905の表面には反射膜902が設けられている。また凹部905にはLED903が設けられており、該LED903は樹脂904によって覆われている。 As shown in FIG. 17B, the element substrate 901 is provided with a recess 905, and a reflective film 902 is provided on the surface of the recess 905. The recess 905 is provided with an LED 903, and the LED 903 is covered with a resin 904.
また素子基板901上には、液晶907に電圧を印加するためのTFT906と、フォトダイオード908が設けられている。TFT906と、フォトダイオード908は、共に別途異なる基板上に形成された後、剥離され、素子基板901上に貼り合わされている。 On the element substrate 901, a TFT 906 for applying a voltage to the liquid crystal 907 and a photodiode 908 are provided. The TFT 906 and the photodiode 908 are separately formed on different substrates, then peeled off and bonded to the element substrate 901.
そして、LED903から発せられた光が被写体である指911において反射し、フォトダイオード908に照射することで、指911の画像のデータを取得することができる。 Then, the light emitted from the LED 903 is reflected by the finger 911 that is a subject, and is applied to the photodiode 908, whereby image data of the finger 911 can be acquired.
本発明の液晶表示装置は様々な電子機器に用いることが可能であるが、特に携帯用の電子機器の場合、軽量化、小型化することで使い勝手が飛躍的に良くなるため、本発明の液晶表示装置を用いることは非常に有用である。 The liquid crystal display device of the present invention can be used for various electronic devices. However, in the case of portable electronic devices in particular, the liquid crystal display device of the present invention is greatly improved in terms of weight and size. It is very useful to use a display device.
図18(A)はシート型の携帯電話であり、本体2101、表示部2103、音声入力部2104、音声出力部2105、スイッチ2106、外部接続ポート2107等を含む。外部接続ポート2107を介して、別途用意したイヤホン2108を接続することができる。表示部2103には、センサを備えたタッチパネル式の、本発明の液晶表示装置が用いられており、表示部2103に表示されたタッチパネル式操作キー2109に触れることで、一連の操作を行なうことができる。また本発明の液晶表示装置が有する薄膜回路は、本体2101内に設けられた各種信号処理回路として用いることができる。 FIG. 18A shows a sheet-type mobile phone, which includes a main body 2101, a display portion 2103, an audio input portion 2104, an audio output portion 2105, a switch 2106, an external connection port 2107, and the like. A separately prepared earphone 2108 can be connected through the external connection port 2107. A touch panel type liquid crystal display device of the present invention is used for the display portion 2103, and a series of operations can be performed by touching a touch panel type operation key 2109 displayed on the display portion 2103. it can. The thin film circuit included in the liquid crystal display device of the present invention can be used as various signal processing circuits provided in the main body 2101.
図18(B)は電子ブックであり、本体2201、表示部2202、操作キー2203等を含む。またモデムが本体2201に内蔵されていても良い。表示部2202には本発明の液晶表示装置が用いられている。また本発明の液晶表示装置の薄膜回路は、各種信号処理回路として用いることができる。 FIG. 18B shows an electronic book, which includes a main body 2201, a display portion 2202, operation keys 2203, and the like. A modem may be built in the main body 2201. The display portion 2202 uses the liquid crystal display device of the present invention. The thin film circuit of the liquid crystal display device of the present invention can be used as various signal processing circuits.
図18(C)は腕時計であり、本体2301、表示部2302、留具2303等を含む。表示部2302には本発明の液晶表示装置が用いられている。また本発明の液晶表示装置の薄膜回路は、本体2301内に設けられた各種信号処理回路として用いることができる。 FIG. 18C shows a wristwatch, which includes a main body 2301, a display portion 2302, a fastener 2303, and the like. The display portion 2302 uses the liquid crystal display device of the present invention. The thin film circuit of the liquid crystal display device of the present invention can be used as various signal processing circuits provided in the main body 2301.
図18(D)はシート型のパーソナルコンピュータであり、本体2401、表示部2402、タッチパネル式キーボード2403、マウス2404、外部接続ポート2405、電源プラグ2406等を含む。表示部2402には、本発明の液晶表示装置が用いられている。また、タッチパネル式キーボード2403、マウス2404には、センサを備えたタッチパネル式の、本発明の液晶表示装置が用いられており、タッチパネル式キーボード2403、マウス2404に触れることで、一連の操作を行なうことができる。また本発明の液晶表示装置の薄膜回路は、各種信号処理回路として用いることができる。 FIG. 18D shows a sheet-type personal computer, which includes a main body 2401, a display portion 2402, a touch panel keyboard 2403, a mouse 2404, an external connection port 2405, a power plug 2406, and the like. The liquid crystal display device of the present invention is used for the display portion 2402. Further, the touch panel keyboard 2403 and the mouse 2404 use the touch panel type liquid crystal display device of the present invention provided with a sensor, and a series of operations can be performed by touching the touch panel keyboard 2403 and the mouse 2404. Can do. The thin film circuit of the liquid crystal display device of the present invention can be used as various signal processing circuits.
図18(E)は自動車の車内から見たフロントガラスに相当する。フロントガラス2501には、本発明の液晶表示装置2503が貼り付けられており、表示部2502に運転者が必要とする各種の情報を表示することができる。なお図18(E)では、本発明の液晶表示装置をフロントガラスに貼り付けた例について説明したが、運転席のサイドやバックに配置された窓ガラスに貼り付けておいても良い。また窓ガラス以外でも、自動車の内部、外部を問わず、貼り付けることが可能である。 FIG. 18E corresponds to a windshield viewed from the inside of a car. A liquid crystal display device 2503 of the present invention is attached to the windshield 2501, and various information required by the driver can be displayed on the display portion 2502. Although FIG. 18E illustrates an example in which the liquid crystal display device of the present invention is attached to the windshield, the liquid crystal display device may be attached to a window glass disposed on the side or back of the driver's seat. In addition to the window glass, it can be attached regardless of the inside or outside of the automobile.
図18(F)は電子カードであり、本体2601、表示部2602、接続端子2603等を含む。本発明の液晶表示装置の画素部は、表示部2602として用いることができる。また本発明の液晶表示装置の薄膜回路は、本体2601内に設けられた各種信号処理回路として用いることができる。 FIG. 18F illustrates an electronic card, which includes a main body 2601, a display portion 2602, a connection terminal 2603, and the like. The pixel portion of the liquid crystal display device of the present invention can be used as the display portion 2602. Further, the thin film circuit of the liquid crystal display device of the present invention can be used as various signal processing circuits provided in the main body 2601.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜5に示したいずれの構成の液晶表示装置を用いても良い。 As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields. Further, the electronic apparatus of this embodiment may use the liquid crystal display device having any configuration shown in Embodiments 1 to 5.
本実施例では、剥離後の第1の基板側と、絶縁膜側における断面を、TEMにより観察した結果を示す。 In this example, a result of TEM observation of a cross section on the first substrate side and the insulating film side after peeling is shown.
ガラス基板上に、スパッタリング法でW膜を50nm、スパッタリング法で酸化珪素膜を200nm、プラズマCVD法で酸化窒化珪素膜を100nm、半導体膜としてプラズマCVD法で非晶質珪素膜を50nm、順次積層形成した。その後500度1時間と550度4時間の熱処理を行ない、ポリテトラフルオロエチレンテープなどの物理的手段により剥離した。このときの基板側のW膜と酸化物層のTEM写真が図19、半導体膜側の酸化物層と酸化珪素膜のTEM写真が図20である。 On a glass substrate, a W film is deposited by sputtering to a thickness of 50 nm, a silicon oxide film by sputtering to a thickness of 200 nm, a silicon oxynitride film by plasma CVD to a thickness of 100 nm, and an amorphous silicon film as a semiconductor film being deposited by plasma CVD to a thickness of 50 nm. Formed. Thereafter, heat treatment was performed at 500 ° C. for 1 hour and 550 ° C. for 4 hours, and the film was peeled off by physical means such as polytetrafluoroethylene tape. FIG. 19 shows a TEM photograph of the W film and oxide layer on the substrate side, and FIG. 20 shows a TEM photograph of the oxide layer and silicon oxide film on the semiconductor film side.
図19では、金属膜に接して金属酸化膜が不均一に残存している。同様に、図20でも、酸化珪素膜に接して金属酸化膜が不均一に残存している。両TEM写真から、剥離は金属酸化膜の層内及び両界面で行われたことが実証され、また金属酸化膜は金属膜及び酸化珪素膜に密着して不均一に残存することがわかる。 In FIG. 19, the metal oxide film remains unevenly in contact with the metal film. Similarly, also in FIG. 20, the metal oxide film remains unevenly in contact with the silicon oxide film. Both TEM photographs demonstrate that peeling was performed in the metal oxide film layer and at both interfaces, and that the metal oxide film is in close contact with the metal film and the silicon oxide film and remains unevenly.
すなわち、本発明の液晶表示装置では、絶縁膜の素子基板側に金属酸化膜が多少付着した状態で残存していると考えられる。 In other words, in the liquid crystal display device of the present invention, it is considered that the metal oxide film remains on the element substrate side of the insulating film with some adhesion.
本実施例では、液晶表示装置を完成してから第1の基板を剥がす場合において用いる、液晶の材料について説明する。 In this embodiment, a liquid crystal material used in the case where the first substrate is peeled after the liquid crystal display device is completed will be described.
図21に、本実施例の液晶表示装置の断面図を示す。図21(A)に示す液晶表示装置は、画素に柱状のスペーサ1401が設けられており、該柱状のスペーサ1401によって対向基板1402と素子側の偏光板1403との間の密着性を高めている。これにより、第1の基板の剥離の際にシール材と重なる領域以外の半導体素子が第1の基板側に残留してしまうのを防ぐことができる。 FIG. 21 shows a cross-sectional view of the liquid crystal display device of this example. In the liquid crystal display device illustrated in FIG. 21A, a columnar spacer 1401 is provided in a pixel, and the columnar spacer 1401 improves adhesion between the counter substrate 1402 and the element-side polarizing plate 1403. . Accordingly, it is possible to prevent the semiconductor element other than the region overlapping with the sealant from being left on the first substrate side when the first substrate is peeled off.
また図21(B)に、ネマチック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液晶或いはそれらが高分子樹脂中に含有されたPDLC(ポリマー分散型液晶)を用いた液晶表示装置の断面図を示す。PDLC1404を用いることで、対向基板1402と素子側の偏光板1403との間の密着性が高められ、第1の基板の剥離の際にシール材と重なる領域以外の半導体素子が第1の基板側に残留してしまうのを防ぐことができる。 FIG. 21B is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, or PDLC (polymer dispersion type liquid crystal) containing them in a polymer resin. By using the PDLC 1404, the adhesion between the counter substrate 1402 and the polarizing plate 1403 on the element side is improved, and the semiconductor element other than the region overlapping with the sealant when the first substrate is peeled off is on the first substrate side. Can be prevented from remaining on the surface.
Claims (12)
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
加熱処理を施すことで前記金属酸化膜を結晶化し、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
プラスチック基板上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記プラスチック基板上に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子を前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、液晶セルを形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
The metal oxide film is crystallized by applying heat treatment,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on a plastic substrate, and a resin is applied on the plastic substrate so as to cover the light emitting element.
Using the second adhesive, the semiconductor element is bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a liquid crystal cell after removing the second substrate by removing the first adhesive.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
プラスチック基板上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記プラスチック基板上に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子を前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、液晶セルを形成し、
前記半導体素子を形成する際に行われる加熱処理によって、前記金属酸化膜が結晶化されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on a plastic substrate, and a resin is applied on the plastic substrate so as to cover the light emitting element.
Using the second adhesive, the semiconductor element is bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin,
After removing the second substrate by removing the first adhesive, a liquid crystal cell is formed,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the metal oxide film is crystallized by a heat treatment performed when the semiconductor element is formed.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
加熱処理を施すことで前記金属酸化膜を結晶化し、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
凹部を有するプラスチック基板の前記凹部上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記凹部に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子を前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、液晶セルを形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
The metal oxide film is crystallized by applying heat treatment,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on the concave portion of the plastic substrate having the concave portion, and a resin is applied to the concave portion so as to cover the light emitting element,
Using the second adhesive, the semiconductor element is bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a liquid crystal cell after removing the second substrate by removing the first adhesive.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
前記半導体素子を間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
凹部を有するプラスチック基板の前記凹部上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記凹部に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子を前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除いた後、液晶セルを形成し、
前記半導体素子を形成する際に行われる加熱処理によって、前記金属酸化膜が結晶化されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
The second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element interposed therebetween,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on the concave portion of the plastic substrate having the concave portion, and a resin is applied to the concave portion so as to cover the light emitting element,
Using the second adhesive, the semiconductor element is bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin,
After removing the second substrate by removing the first adhesive, a liquid crystal cell is formed,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the metal oxide film is crystallized by a heat treatment performed when the semiconductor element is formed.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
液晶セルを形成し、
前記半導体素子及び前記液晶セルを間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
加熱処理を施すことで前記金属酸化膜を結晶化し、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
プラスチック基板上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記プラスチック基板上に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子及び前記液晶セルを前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除くことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
Forming a liquid crystal cell ,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element and the liquid crystal cell in between.
The metal oxide film is crystallized by applying heat treatment,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on a plastic substrate, and a resin is applied on the plastic substrate so as to cover the light emitting element.
Using the second adhesive, the semiconductor element and the liquid crystal cell are bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin.
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the second substrate is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
液晶セルを形成し、
前記半導体素子及び前記液晶セルを間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
プラスチック基板上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記プラスチック基板上に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子及び前記液晶セルを前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除き、
前記半導体素子を形成する際に行われる加熱処理によって、前記金属酸化膜が結晶化されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
Forming a liquid crystal cell ,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element and the liquid crystal cell interposed therebetween,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on a plastic substrate, and a resin is applied on the plastic substrate so as to cover the light emitting element.
Using the second adhesive, the semiconductor element and the liquid crystal cell are bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin.
Removing the second substrate by removing the first adhesive;
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the metal oxide film is crystallized by a heat treatment performed when the semiconductor element is formed.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
液晶セルを形成し、
前記半導体素子及び前記液晶セルを間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
加熱処理を施すことで前記金属酸化膜を結晶化し、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
凹部を有するプラスチック基板の前記凹部上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記凹部に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子及び前記液晶セルを前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除くことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
Forming a liquid crystal cell ,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element and the liquid crystal cell interposed therebetween,
The metal oxide film is crystallized by applying heat treatment,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on the concave portion of the plastic substrate having the concave portion, and a resin is applied to the concave portion so as to cover the light emitting element,
Using the second adhesive, the semiconductor element and the liquid crystal cell are bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin.
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the second substrate is removed by removing the first adhesive.
前記半導体膜を用いて半導体素子を形成し、
液晶セルを形成し、
前記半導体素子及び前記液晶セルを間に挟んで前記第1の基板と向かい合うように、第1の接着剤を用いて第2の基板を貼り合わせ、
前記金属酸化膜を前記金属膜側と前記絶縁膜側とに分離することで、前記第1の基板を取り除き、
凹部を有するプラスチック基板の前記凹部上に発光素子を配置し、前記発光素子を覆うように前記凹部に樹脂を塗布し、
第2の接着剤を用いて、前記樹脂に、前記金属酸化膜の一部が付着した前記絶縁膜を接着することで、前記半導体素子及び前記液晶セルを前記プラスチック基板に貼り合わせ、
前記第1の接着剤を除去することで前記第2の基板を取り除き、
前記半導体素子を形成する際に行われる加熱処理によって、前記金属酸化膜が結晶化されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 A metal film, a metal oxide film, an insulating film, and a semiconductor film are sequentially stacked on one surface of the first substrate,
A semiconductor element is formed using the semiconductor film,
Forming a liquid crystal cell ,
A second substrate is bonded using a first adhesive so as to face the first substrate with the semiconductor element and the liquid crystal cell interposed therebetween,
By separating the metal oxide film into the metal film side and the insulating film side, the first substrate is removed,
A light emitting element is disposed on the concave portion of the plastic substrate having the concave portion, and a resin is applied to the concave portion so as to cover the light emitting element,
Using the second adhesive, the semiconductor element and the liquid crystal cell are bonded to the plastic substrate by adhering the insulating film with a part of the metal oxide film adhered to the resin.
Removing the second substrate by removing the first adhesive;
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the metal oxide film is crystallized by a heat treatment performed when the semiconductor element is formed.
前記液晶セルは透過型であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 8 ,
The method for manufacturing a liquid crystal display device before Symbol liquid crystal cell, which is a transmissive type.
前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 9 ,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the light-emitting element is a light-emitting diode.
前記発光ダイオードはFPCに接続されており、前記FPCを介して電流が供給されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 In claim 10 ,
The method for manufacturing a liquid crystal display device, wherein the light emitting diode is connected to an FPC, and current is supplied through the FPC.
前記液晶セルを構成する液晶として、ネマチック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液晶、または前記液晶が高分子樹脂中に含有されたポリマー分散型液晶を用いることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 11 ,
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising using a nematic liquid crystal, a smectic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal, or a polymer dispersed liquid crystal in which the liquid crystal is contained in a polymer resin as the liquid crystal constituting the liquid crystal cell .
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