CN110603142A - 用于转印显示像素的图案膜及使用其制备显示器的方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明实施例的用于转印显示像素的图案膜包括：基板；以及聚二甲基硅氧烷基膜，其设置在基板上并且在其表面上包括凸起图案。
Description
技术领域
本申请要求2017年9月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0124183的优先权及权益，其全部内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种用于转印显示像素的图案膜及使用该图案膜制造显示器的方法。
背景技术
近年来，对由发光二极管(LED)配置的照明装置等的需求爆炸性地增加，因为与现有的白炽灯或荧光灯相比该照明装置寿命长并且消耗相对低的电力并且在制造过程中不排放污染物的优点，并且，LED的应用领域已逐渐多样化，例如使用光发射的显示装置以及照明装置或LCD显示装置的背光元件的应用。
特别地，LED的优点在于，LED可以以相对较低的电压被驱动，并且由于高能量效率而具有低散热和长寿命，并且随着技术的发展，该技术能够提供在相关技术中难以以高亮度实现的白光，预期LED能够替代目前使用的大多数光源装置。
发明内容
技术问题
本发明致力于提供一种用于转印显示像素的图案膜及使用该图案膜制造显示器的方法。
技术方案
本发明的实施例提供一种用于转印显示像素的图案膜，包括：基板；以及聚二甲基硅氧烷基膜，所述聚二甲基硅氧烷基膜设置在基板上并且在表面上包括凸起图案，其中，构成凸起图案的凸起的形式是多边形柱或圆柱形柱形式，并且所述凸起的上表面是平坦形式，凸起图案的高度在20μm至50μm的范围内，基于聚二甲基硅氧烷基膜的上平面，凸起图案所占据的面积比为5％以下，并且凸起图案包括主凸起图案和辅助凸起图案，并且构成辅助凸起图案的各辅助凸起的上部面积是构成主凸起图案的各主凸起的上部面积的5％至20％。
此外，本发明的另一实施例提供一种显示器的制造方法，包括：制备用于转印显示像素的图案膜；在主凸起图案的表面上设置显示像素；以及将显示像素转印到显示器的电极基板。
有益效果
根据本发明的一个实施例，由于凸起图案形成在聚二甲基硅氧烷基膜的表面上，因此在显示像素的转印过程中可以减少电极表面与聚二甲基硅氧烷基膜之间的接触表面，并且在显示像素转印之后聚二甲基硅氧烷基膜具有优异的脱模性能。
此外，根据本发明的实施例，当使用用于转印显示像素的图案膜时，由于仅是形成在晶片上的发光二极管芯片中的特定间隔处的发光二极管芯片被选择性地接触，所以可以防止晶片的污染。
另外，根据本发明的实施例，凸起图案除了主凸起图案之外，还包括辅助凸起图案，以防止主凸起图案因转印压力的变形，其结果，可以减少与电极基板的不必要接触。
附图说明
图1和图2分别是示意性地示出根据本发明实施例的用于转印显示像素的图案膜的图。
附图标记的说明
10：基板
20：主凸起图案
30：辅助凸起图案
40：聚二甲基硅氧烷基膜
50：粘合层
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明。
转印是将单个微LED或多个微LEDs移送到对置基板的一系列动作。相关技术中用于移送LED单个芯片的方法通过使用拾取和放置设备(Pick&Place equipment)被用于封装工艺中，但是需要当LED尺寸减小直至几微米时以高精度移送LED单个芯片的技术。为此，到目前为止，已经对直接转印和印刷转印两种方法进行了技术开发。直接转印可以被定义为直接将要移送的材料或薄膜接合到目标基板的技术，并且印刷转印可以被定义为使用诸如静电或粘合印模(bonding stamp)的中间介质的技术。直接转印和印刷转印方案的代表技术如下。
直接转印方案是通过蚀刻工艺将p型GaN分离成几微米的尺寸然后将p型GaN直接接合到具有诸如CMOS的微小开关元件的基板的方案。可以根据需要去除用作生长基板的硅基板或蓝宝石基板，并且分离成单一尺寸的具有几微米尺寸的GaN单独元件与将要制造的开关微小电子元件组合以便容易地调整工作电流。这种方法的优点在于LED制造和转印方法容易，但是每个元件的质量管理成为非常重要的要素。
众所周知，作为印刷型转印方法，到目前为止具有两种方法。作为第一种方法，提出了使用美国的Luxvue的静电头的方法。该方法是以下原理：将电压施加到由硅材料制成的头部以通过充电现象产生与微LED的粘附。这种方法的优点在于可以选择性地移送所需区域或单个元件，但是可能具有如下的问题：在静电感应期间由施加到头部的电压导致的充电现象而导致微LED被损坏。作为由美国X-Celeprint开发的方法的第二种方法是通过将转印头应用于弹性聚合物材料而将晶片上的LED移送到所需基板的方法。LED损坏没有问题，但是仅当转印过程中弹性转印头的粘附力大于目标基板的粘附力时微LED才可以稳定地被移送，并且与静电头方案相比需要用于形成电极的附加工艺。此外，持续保持弹性聚合物材料的粘附力也作为非常重要的要素。
因此，本发明旨在提供一种转印特性优异的用于形成显示像素的转印图案膜。
根据本发明实施例的用于转印显示像素的图案膜包括：基板；以及聚二甲基硅氧烷基膜，设置在基板上并且在表面上包括凸起图案，构成凸起图案的凸起的形式是多边形柱形式或圆柱形柱形式，所述凸起的上表面是平坦形式，凸起图案的高度在20μm至50μm的范围内，基于聚二甲基硅氧烷基膜的上平面，凸起图案所占据的面积比为5％以下，并且凸起图案包括主凸起图案和辅助凸起图案，并且构成辅助凸起图案的各辅助凸起的上部面积是构成主凸起图案的各主凸起的上部面积的5％至20％。
在本发明中，显示像素可以是发光二极管(LED)芯片。LED芯片的水平尺寸和垂直尺寸中的每一个可以在10μm到100μm的范围内或者在25μm到50μm的范围内。
在本发明中，基板可以是具有优异的透明度、表面光滑度、处理容易性和防水性的玻璃基板或透明塑料基板，但不限于此，并且只要其是在电子装置中通常使用的透明基板则没有限制。具体地，透明基板可以由玻璃、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酯树脂、(甲基)丙烯酸酯类聚合物树脂以及诸如聚乙烯或聚丙烯的聚烯烃类树脂制成。
基板的厚度可以在100μm至1000μm的范围内或者在300μm至700μm的范围内，但不仅限于此。
在本发明中，基于聚二甲基硅氧烷基膜的上平面，凸起图案所占据的面积比可以是5％以下、在1％至5％的范围内、在1％至3.5％的范围内。当基于聚二甲基硅氧烷基膜的上平面，凸起图案所占据的面积比大于5％时，在转印工艺期间可能难以与电极基板脱离，当面积比小于1％时，LED芯片可以置于凸起顶部的正确位置的可用空间不充足，其结果，可能发生有缺陷的对准。
凸起图案所占据的面积比可以通过下面的等式1计算。
[等式1]
凸起图案所占据的面积比(％)＝{[(a×b)+(c×d)]/Pitch2}×100
在以上等式1中，
(a×b)表示主凸起的上部面积，(c×d)表示辅助凸起的上部面积，并且Pitch表示主凸起图案的间距。
在本发明中，构成凸起图案的凸起的形式是多边形柱或圆柱形柱形式，并且所述凸起的上表面是平坦形式。更具体地，构成凸起图案的凸起的形式可以是诸如四边形柱、圆柱形柱等的柱形式，当凸起表面具有平坦形式时，可以减小诸如LED芯片的损坏等的风险。在本发明中，“平坦形式”是指0.5μm以下的10点表面粗糙度Rz。Rz可以通过Mitutoyo SJ301测量设备来测量。
主凸起的上部面积可以根据显示器的分辨率和设计结构而不同，更具体地，主凸起的上部面积可以是显示像素的尺寸的10倍至20倍，但不仅限于此。此外，主凸起和辅助凸起的形式可以是四边形柱，在这种情况下，主凸起的上部面积可以是100μm×200μm、100μm×150μm等，辅助凸起的上部面积可以是50μm×50μm等。
在本发明中，凸起图案的高度可以在20μm至50μm的范围内。当凸起图案的高度小于20μm时，由于高度台阶不充足，聚二甲基硅氧烷基膜即使受到非常低的转印压力也会变形而使得完全接触，并且当凸起图案的高度大于50μm时，图案复制和母模供应变得困难。
此外，凸起图案之间的间隔，即凸起图案的间距可以由显示分辨率确定，并且考虑到产率等还可以包括子像素的重复形式。更具体地，主凸起图案的间距和辅助凸起图案的间距中的每一个可以是独立地并且在700μm至900μm的范围内，或者可以是约800μm，但是不仅限于此。
凸起图案的间距可以根据显示分辨率任意地改变，但是当凸起间距等于或小于预定值时，转印时的接触面积会相对较大，这有利于脱离。因此，在本发明中，用于LED芯片的选择性转印的凸起图案的间距优选在700μm至900μm的范围内。当凸起图案的间距小于700μm时，具有的缺点是难以应用凸起图案，例如设计太小尺寸的要转印的像素等。
在本发明中，投影图案用于选择性地仅转印晶片上的LED芯片中的由特定像素间距分离的芯片，并且仅特定像素芯片被选择性地接触并转印以防止不必要的接触、污染等并且容易地拆卸LED芯片。
在本发明中，凸起图案包括主凸起图案和辅助凸起图案，并且构成辅助凸起图案的各辅助凸起的上部面积是构成主凸起图案的各主凸起的上部面积的5％至20％。构成辅助凸起图案的各辅助凸起的上部面积可以是构成主凸起图案的各主凸起的上部面积的5％至15％。
当凸起图案仅由主凸起图案构成时，在转印工艺期间由于转印压力可能发生变形，当变形过度时，发生与电极基板的不必要的接触，从而显著地降低了转印工艺之后转印图案膜的可脱离性(releasability)。因此，在本发明中，除了主凸起图案之外还包括辅助凸起图案，以防止主凸起图案因转印压力而变形，从而减少与电极基板的不必要的接触。
辅助凸起图案用于防止主凸起图案因转印压力而变形，并且聚二甲基硅氧烷基膜上的设置辅助凸起图案的位置不特别限制。例如，辅助凸起可以设置在两个相邻的主凸起之间，并且可以设置在具有四个相邻的主凸起作为顶点的虚拟多边形的重心处，但是本发明不仅限于此。
在本发明中，在表面上包括凸起图案的聚二甲基硅氧烷基膜可以由包括与凸起图案相对应的凹槽部图案的母模制造。包括凹槽部图案的母模可以通过使用本领域中公知的方法制造，更具体地，可以通过使用光刻法制造，但是本发明不仅限于此。
由于聚二甲基硅氧烷基膜具有优异的模具复制和可脱离性，所以聚二甲基硅氧烷基膜可以更有效地应用于根据本发明的用于转印显示像素的图案膜。在相关技术中主要用于复制的UV可固化聚氨酯树脂(聚氨酯丙烯酸酯(PUA))难以具有适当的影响转印特性的硬度和粘附性。
在现有技术中，由于聚二甲基硅氧烷基膜的表面的自粘性，在将显示像素转印到期望的电极基板之后使聚二甲基硅氧烷基膜脱离是非常困难的。然而，在本发明中，由于在聚二甲基硅氧烷基膜的表面上形成具有特定面积比和特定高度的凸起图案，因此在显示像素的转印过程中可以减少电极表面与聚二甲基硅氧烷基膜之间的接触表面，并且在显示像素转印之后聚二甲基硅氧烷基膜具有优异的脱模性能。
考虑到尺寸变形等，聚二甲基硅氧烷基膜的厚度可以在200μm至800μm的范围内或在300μm至600μm的范围内，但不仅限于此。
在本发明中，凸起图案的表面的粘附力可以等于或小于600gf/cm2。凸起图案的表面的粘附力是当面积为1cm×1cm的玻璃基板与凸起图案的表面以1000gf的载荷接触30秒然后脱离时施加的最大载荷值。此外，凸起图案的表面的粘附力可以等于或大于300gf/cm2。当凸起图案的表面的粘附力小于300gf/cm2时，LED芯片可能在工艺间处理的过程中由于不充分的粘附而分离或丢失，或者可能发生不必要的旋转。
在本发明中，粘合层可以被附加地包括在基板与聚二甲基硅氧烷基膜之间。
对于粘合层，可以使用本领域中已知的材料，更具体地，可以使用压敏粘合剂(PSA)，并且可以使用丙烯酸粘合剂、合成橡胶粘合剂等，但粘合层不仅限于此。此外，在本发明的一个实施例中，可以使用双面PSA作为粘合层，在这种情况下，双面PSA的一个表面可以包括硅基粘合剂，另一个表面可以包括丙烯酸粘合剂。因此，异质材料的粘合可以是优异的。
基板的厚度可以在30μm至300μm的范围内或者在50μm至150μm的范围内，但不仅限于此。
根据本发明实施例的用于转印显示像素的图案膜被示意性地示于下面的图1和2中。
此外，根据本发明实施例的显示器的制造方法包括：制备用于转印显示像素的图案膜；在主凸起图案的表面上设置显示像素；以及将显示像素转印到显示器的电极基板。
在凸起图案的表面上设置显示像素可以通过使用激光的剥离技术来执行，但不仅限于此。
在将显示像素转印到显示器的电极基板中，可以使用通过适当的转印压力将显示像素附接到被赋予粘合功能的电极基板的方法。
此外，根据本发明的实施例，当使用用于转印显示像素的图案膜时，由于仅是形成在晶片上的发光二极管芯片中的特定间隔处的发光二极管芯片被选择性地接触，因此可以防止晶片的污染。
发明实施例
在下文中，将通过示例描述本发明的实施例。然而，实施例的范围不旨在受以下示例限制。
<示例>
<示例1和2及比较例1至6>
使用具有在平坦度为10μm以下的石英石板上以凹版图案形成的凸起图案的母模利用间隙涂布器将聚二甲基硅氧烷(PDMS，Dow公司的模具产品)以约400μm的水平涂覆，并在室温下固化24小时。母模通过使用光刻工艺并且通过使用硅或玻璃的蚀刻或光反应性树脂来制造。
固化的PDMS通过涂布或层压方法被覆盖有硅基PSA，并且在这种状态下聚碳酸酯基板被层压，并从一侧逐渐复制/脱离，从而制造用于转印显示像素的图案膜。
是否存在主凸起图案和辅助凸起图案以及凸起图案的高度示于下表1中，并且主凸起的上部面积是100μm×200μm并且辅助凸起的上部面积是50μm×50μm(示例1和2)。关于凸起图案的高度，通过蚀刻程度或图案化高度来调整母模的凹版深度。此外，主凸起图案的间距为800μm，并且通过上式1计算出的由凸起图案所占据的面积比为3.5％。此外，构成辅助凸起图案的各辅助突起的上部面积是构成主凸起图案的各主凸起的上部面积的12.5％。另外，主凸起图案和辅助凸起图案的形式示于下面的图2中。
<实验例>
评价示例1和2及比较例1至6的膜的临界载荷、凸起面积比等并在下表1中示出。
关于临界载荷，当转印的基板通过转印压力而接触包括凸起图案的聚二甲基硅氧烷基膜的底表面时测得最大压力值。临界载荷越大，凸起图案的变形越小，并且可以减少与电极基板的不必要的接触。因此，在转印工艺之后可以提高与电极基板的可脱离性。
评价以下转印工艺的符合性的标准如下。
◎：非常优秀，并且粘性时间(tack time)在一分钟内
△：优秀，并且粘性时间大于1分钟且小于等于5分钟
X：不符合/需要改善，粘性时间超过5分钟
[表1]
如上面示例1所述，当基于转印面积(100mm×100mm)，转印压力调整到5kgf以下时，证实了：提供压力分散效应以及主凸起和辅助凸起中的适当的凸起高度，除了图案转印膜的凸起之外，底部不接触。在这种情况下，在转印之后脱离工艺更容易，并且当总的转印工艺粘性时间在1分钟以内时，可以认为转印工艺符合性优秀。
此外，当如示例2中所述进一步增大转印压力时，具有可以附加地确保电极基板的转印产率和附接特性的优点。
如结果所示，根据本发明的一个实施例，由于在聚二甲基硅氧烷基膜的表面上形成凸起图案，因此在显示像素的转印期间可以减少电极表面与聚二甲基硅氧烷基膜之间的接触表面，并且在显示像素转印之后聚二甲基硅氧烷基膜具有优异的脱模性能。
此外，根据本发明的实施例，当使用用于转印显示像素的图案膜时，由于仅是形成在晶片上的发光器件芯片中的特定间隔处的发光器件芯片被选择性地接触，因此可以防止晶片的污染。
另外，根据本发明的实施例，凸起图案除了主凸起图案之外还包括辅助凸起图案，以防止主凸起图案因转印压力的变形，其结果，可以减少与电极基板的不必要接触。
Claims (9)
1.一种用于转印显示像素的图案膜，包括：
基板；以及
聚二甲基硅氧烷基膜，所述聚二甲基硅氧烷基膜设置在所述基板上并且在表面上包括凸起图案，
其中，构成所述凸起图案的凸起的形式是多边形柱形式或圆柱形柱形式，并且所述凸起的上表面是平坦形式，
所述凸起图案的高度在20μm至50μm的范围内，
基于所述聚二甲基硅氧烷基膜的上平面，所述凸起图案所占据的面积比为5％以下，并且
所述凸起图案包括主凸起图案和辅助凸起图案，并且
构成所述辅助凸起图案的各辅助凸起的上部面积是构成所述主凸起图案的各主凸起的上部面积的5％至20％。
2.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，其中，基于所述聚二甲基硅氧烷基膜的所述上平面，所述凸起图案所占据的所述面积比在1％至3.5％的范围内。
3.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，其中，所述凸起图案的表面的粘附力为600gf/cm2以下。
4.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，其中，所述主凸起图案和所述辅助凸起图案的间距中的每一个是独立地并且在700μm至900μm的范围内。
5.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，其中，所述聚二甲基硅氧烷基膜的厚度在200μm至800μm的范围内。
6.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，其中，所述显示像素是发光二极管LED芯片。
7.根据权利要求1所述的用于转印显示像素的图案膜，还包括：
所述基板与所述聚二甲基硅氧烷基膜之间的粘合层。
8.一种显示器的制造方法，包括：
制备权利要求1至7中任一项所述的用于转印显示像素的图案膜；
在主凸起图案的表面上设置显示像素；以及
将所述显示像素转印到所述显示器的电极基板。
9.根据权利要求8所述的显示器的制造方法，其中，所述显示器是透明发光二极管显示器。
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