CN112382643B - 转印基板、其制作方法及显示面板的制作方法、转印设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转印基板、其制作方法及显示面板的制作方法、转印设备，包括：衬底基板；遮光层，位于衬底基板的一侧，遮光层具有多个透光区；多个生长基底，位于衬底基板背离遮光层的另一侧，多个生长基底在衬底基板上的正投影与多个透光区的正投影一一对应交叠，每个生长基底用于生长一个微发光二极管。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种转印基板、其制作方法及显示面板的制作方法、转印设备。
背景技术
微发光二极管(Micro-LED)显示技术，即二极管微缩化和矩阵化技术，是指在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的二极管阵列，如二极管显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，将像素点距离从毫米级降至微米级。Micro-LED显示器件，具有自发光显示特性，其具有全固态、长寿命、高亮度、低功耗、体积较小、超高分辨率、可应用于高温或辐射等极端环境的优势。且Micro LED不仅效率高、寿命长，材料也不易受到环境影响，因此表现相对稳定，也能避免产生残影现象等，可广泛应用于显示屏、背光源及照明等显示领域。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种转印基板、其制作方法及显示面板的制作方法、转印设备，用以实现微发光二极管的大面积生长及高精度巨量转移。
因此，本发明实施例提供的一种转印基板，包括：
衬底基板；
遮光层，位于所述衬底基板的一侧，所述遮光层具有多个透光区；
多个生长基底，位于所述衬底基板背离所述遮光层的另一侧，所述多个生长基底在所述衬底基板上的正投影与所述多个透光区的正投影一一对应交叠，每个所述生长基底用于生长一个微发光二极管。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，所述生长基底在所述衬底基板上的正投影与对应所述透光区的正投影完全重合。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，还包括：位于所述遮光层背离所述衬底基板一侧的多个聚光结构，所述多个聚光结构与所述多个生长基底一一对应，且所述聚光结构在所述衬底基板上的正投影与对应所述生长基底的正投影完全重合。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，还包括：在所述多个聚光结构所在层背离所述衬底基板的一侧整面设置的平坦层。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，所述衬底基板为玻璃基板。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述所述转印基板的制作方法，包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板的一侧形成具有多个透光区的遮光层；
将所述衬底基板翻转，之后在所述衬底基板背离所述遮光层的另一侧形成多个生长基底，所述多个生长基底在所述衬底基板上的正投影与所述多个透光区的正投影一一对应交叠，每个所述生长基底用于生长一个微发光二极管。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，形成多个生长基底，具体包括：
采用制作所述遮光层的掩膜板、以及与遮挡所述遮光层的第一光刻胶类型相反的第二光刻胶，形成多个生长基底。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在所述衬底基板的一侧形成具有多个透光区的遮光层之后，且将所述衬底基板翻转之前，还包括：
在所述遮光层上形成多个聚光结构，所述多个聚光结构与所述多个透光区一一对应，且所述聚光结构在所述衬底基板上的正投影与对应所述透光区的正投影完全重合；
在所述多个聚光结构所在层上形成整面设置的平坦层。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板的制作方法，包括：
提供上述转印基板；
在每个所述生长基底背离所述衬底基板的一侧分别对应生长一个微发光二极管；
提供具有多个连接电极组的驱动背板；
将所述转印基板与所述驱动背板进行对位，使得各所述微发光二极管与各所述连接电极组一一对应；
在所述遮光层所在侧采用激光照射所述转印基板，使得所述微发光二极管自所述生长基底上脱离转移至对应所述连接电极组上。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种转印设备，包括：上述转印基板。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的转印基板、其制作方法及显示面板的制作方法、转印设备，包括：衬底基板；遮光层，位于衬底基板的一侧，遮光层具有多个透光区；多个生长基底，位于衬底基板背离遮光层的另一侧，多个生长基底在衬底基板上的正投影与多个透光区的正投影一一对应交叠，每个生长基底用于生长一个微发光二极管。通过在衬底基板一侧制作具有多个透光区的遮光层，在巨量转移微发光二极管时该遮光层可替代相关方案中激光掩膜板，避免了相关方案中激光掩膜板与常规转印基板的对位过程；另外通过在衬底基板另一侧的生长基底上直接生长独立分开的微发光二极管阵列，一方面实现了微发光二极管的大面积生长，另一方面不必使用常规转印基板来拾取微发光二极管，从而避免了相关技术拾取微发光二极管过程中的对位操作。基于此，本发明可实现微发光二极管的大面积生长及高精度的巨量转移，而且工艺比较简单。
附图说明
图1为本发明实施例提供的转印基板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的转印基板的制作流程图；
图3至图7分别为本发明实施例提供的转印基板在制作过程中的结构示意图；
图8为本公开实施例提供的显示面板的制作流程图；
图9为本公开实施例提供的驱动背板的结构示意图；
图10为本公开实施例提供的转印基板与驱动背板的对位示意图；
图11为本公开实施例提供的激光解离微发光二极管的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。并且自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前微发光二极管显示技术最大的生产挑战就在于如何通过高精度的设备，把巨量的微米等级的微发光二极管布置在目标基板或者电路上，此过程被称为巨量转移(MassTransfer)。而用在微发光二极管的显示产品生产上，就是要把数百万甚至数千万颗微米级的微发光二极管正确且有效率的移动到电路基板上。以一个4K电视为例，需要转移的晶粒就高达2400万颗(以4000*2000*RGB三色计算)，即使一次转移1万颗，也需要重复2400次。因此，巨量转移技术成为制约微发光二极管显示产品能否成功量产商业化的关键所在。
相关技术中，由于微发光二极管制作工艺的限制，只能在与半导体材料的晶格常数和热膨胀系数匹配的晶圆衬底上制作微发光二极管。之后对具有微发光二极管的晶圆衬底进行切割为矩形，并在第一转印基板上对矩形晶圆衬底上的微发光二极管进行对位排片，此时，微发光二极管的电极与第一转印基板接触。为了使得微发光二极管的电极裸露在外，以便后续电连接驱动背板，还需要将第一转印基板与第二转印基板对位后，采用第二转印基板拾取第一转印基板上的微发光二极管，该第二转印基板上的微发光二极管的发光部与第二转印基板接触，电极位于发光部背离第二转印基板的一侧。随后，将驱动背板和激光掩膜板分别与第二转印基板对位，以通过激光将微发光二极管自第二转印基板上解离脱落至驱动背板上，至此实现了微发光二极管的一次巨量转移。可以看出，在巨量转移过程中，需要多次对位操作，大大降低了转移精度；另外，晶圆衬底的尺寸较小，不能实现微发光二极管大面积生长。
针对相关技术中存在的上述问题，本公开实施例提供了本发明实施例提供的一种转印基板，如图1所示，可以包括：
衬底基板101；
遮光层102，位于衬底基板101的一侧，遮光层102具有多个透光区T；
多个生长基底103，位于衬底基板101背离遮光层102的另一侧，多个生长基底103衬底基板101上的正投影与多个透光区T的正投影一一对应交叠，每个生长基底103用于生长一个微发光二极管104。
在本发明实施例提供的上述转印基板中，通过在衬底基板101一侧制作具有多个透光区T的遮光层102，在巨量转移微发光二极管104时该遮光层102可替代相关方案中激光掩膜板(Laser Mask)，避免了相关方案中激光掩膜板与转印基板的对位过程；另外通过在衬底基板101另一侧的生长基底103上可以直接生长独立分开的微发光二极管104阵列，一方面实现了微发光二极管104的大面积生长，另一方面避免了相关技术拾取微发光二极管104过程中的两次对位操作。基于此，本发明可实现微发光二极管104的大面积生长及高精度的巨量转移。
另外，遮光层102的存在，节省了激光掩膜板，降低了生产成本。此外，与相关技术中在晶圆衬底上生长微发光二极管104，并切割转移部分微发光二极管104不同，本发明中可直接在生长基底103上生长并转移全部微发光二极管104，由此避免了切割碎片风险，提高了微发光二极管104的利用率，简化了制作工艺，节省了生产成本，保证了产品良率。
需要说明的是，遮光层102所含各透光区T的设置方式，具体与实际生产过程中微发光二极管104的排列方式对应。在一些实施例中，遮光层102的材质可以为金属及其合金、黑矩阵材料等不透光的材料，厚度可以大于或等于
生长基底103的材料可以为氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、磷化镓(GaP)或砷化镓(GaAs)。微发光二极管104可以包括发光部1041，以及在发光部1041一侧设置的第一电极1042和第二电极1043。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，为了提高激光解离的效率，如图1所示，生长基底103在衬底基板101上的正投影与对应透光区T的正投影完全重合。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，还可以包括：位于遮光层102背离衬底基板101一侧的多个聚光结构105，多个聚光结构105与多个生长基底103一一对应，且聚光结构105在衬底基板101上的正投影与对应生长基底103的正投影完全重合。每个聚光结构105可以将激光能量汇聚至生长基底103，使得生长基底103可以更好地与微发光二极管104的解离，从而提高巨量转移效率。可选地，聚光结构105可以为透镜(Lens)等。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，如图1所示，还可以包括：在多个聚光结构105所在层背离衬底基板101的一侧整面设置的平坦层106。一方面，平坦层106可以实现对聚光结构105及遮光层102的保护，另一方面，可使得衬底基板101具有遮光层102的一侧表面较平整，利于后续在衬底基板的另一侧制作生长基底103及微发光二极管104。在一些实施例中，平坦层106可以采用树脂材料，厚度可以大于2μm。应当理解的是，为了实现平坦化作用，平坦层106的厚度大于聚光结构105的厚度。
可选地，在本发明实施例提供的上述转印基板中，衬底基板101可以为玻璃基板，以通过在玻璃基板上大面积制作生长基底103，来实现微发光二极管104在生长基底103上的大面积生长。并且，相较于晶圆衬底，玻璃基板的成本极低。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述转印基板的制作方法。由于该制作方法解决问题的原理与上述转印基板解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该制作方法的实施可以参见本发明实施例提供的上述转印基板的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种上述转印基板的制作方法，如图2所示，包括：
S201、提供一衬底基板；
S202、在衬底基板的一侧形成具有多个透光区的遮光层；
S203、将衬底基板翻转，之后在衬底基板背离遮光层的另一侧形成多个生长基底，多个生长基底在衬底基板上的正投影与多个透光区的正投影一一对应交叠，每个生长基底用于生长一个微发光二极管。
为了更好的理解本发明实施例提供的上述制作方法，下面对转印基板的制作过程进行详细介绍。
第一步，如图3所示，在衬底基板101的一侧形成具有多个透光区T的遮光层102。具体地，可先在衬底基板101的一侧依次沉积不透光材料和第一光刻胶；然后采用掩膜板对第一光刻胶进行曝光、显影处理，以保留位于待制作遮光层102的区域的第一光刻胶；之后以保留的第一光刻胶为遮挡，对不透光材料层进行刻蚀，形成遮光层102；最后剥离第一光刻胶。
第二步，如图4所示，在遮光层102上形成多个聚光结构105。
第三步，如图5所示，在多个聚光结构105所在层上形成整面设置的平坦层106。
第四步，如图6所示，翻转上述衬底基板101，并在衬底基板101的另一侧通过原子层沉积的方式形成非晶态的氧化铝膜。
第五步，如图7所示，将氧化铝膜刻蚀形成多个生长基底103。具体地，可先在氧化铝膜上沉积第二光刻胶；然后采用制作遮光层102的掩膜板对第二光刻胶进行曝光、显影处理，以保留位于透光区T的第二光刻胶；之后以保留的第二光刻胶为遮挡，对氧化铝膜进行刻蚀，形成与多个透光区T完全重合的氧化铝膜；随后剥离第二光刻胶，最后对保留的氧化铝膜进行退火(anneal)热处理使其结晶化而作为生长基底103，为后续微发光二极管104的生长做好准备。其中，第二光刻胶的类型与第一光刻胶的类型相反，即第一光刻胶为正性光刻胶，则第二光刻胶为负性光刻胶；第一光刻胶为负性光刻胶，则第二光刻胶为正性光刻胶。通过共用掩膜板，不仅可以降低成本，更重要的是确保聚光结构105所在区域形成生长基底103，保障后续巨量转移精度。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板的制作方法。由于该制作方法解决问题的原理与上述转印基板解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该制作方法的实施可以参见本发明实施例提供的上述转印基板的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种显示面板的制作方法，如图8所示，可以包括以下步骤：
S801、提供上述转印基板，如图7所示。
S802、在每个生长基底103背离衬底基板101的一侧分别对应生长一个微发光二极管104，如图1所示。一般地，微发光二极管104所含发光部1041包括由层叠设置的第一半导体层、多量子阱层和第二半导体层构成。在一些实施例中，可以分别形成红绿蓝三种颜色的微发光二极管104。并且在微发光二极管104为红色微发光二极管时，生长基底103的材料为GaP或GaAs，第一半导体层的材料为p-GaP、多量子阱层的材料为AlInGaP、第二半导体层的材料为n-GaP；在微发光二极管104为绿色微发光二极管和蓝色微发光二极管,时，生长基底的材料为氧化铝或SiC，第一半导体层的材料为p-GaN、多量子阱层的材料为AlInGaN、第二半导体层的材料为n-GaN。
S803、提供具有多个连接电极组201的驱动背板；一般地，驱动背板还可以包括第一衬底基板202和驱动电路203，如图9所示。其中，第一衬底基板202可以为刚性基板(例如玻璃基板)，也可以为柔性基板(例如PI基板)；驱动电路203所含各晶体管可以为氧化物(Oxide)晶体管、低温多晶硅(LTPS)晶体管或非晶硅(A-Si)晶体管，在此不做限定。
S804、将转印基板与驱动背板进行对位，使得各微发光二极管104与各连接电极组201一一对应，如图10所示。一般地，每个连接电极组201包括与第一电极、第二电极分别对应的第一连接电极、第二连接电极。
S805、在遮光层102所在侧采用激光照射转印基板，使得微发光二极管104自生长基底103上脱离转移至对应连接电极组201上，如图11所示。具体地，通过利用高能脉冲激光束穿透生长基底103(例如结晶态氧化铝)，光子能量(例如5eV)介于结晶态氧化铝的带隙(9.9eV)和发光部1041(例如GaN材质)带隙(3.4eV)之间，对结晶态氧化铝与外延生长的GaN材料的交界面进行均匀扫描；GaN层大量吸收光子能量，并分解形成液态Ga和氮气，则可以实现生长基底103和微发光二极管104的分离，使得几乎可以在不使用外力的情况下，实现生长基底103的剥离。
一般地，在微发光二极管转移至对应连接电极组上后，可通过绑定工艺实现二者之间的电连接。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述制作方法中，形成各层结构涉及到的构图工艺，不仅可以包括沉积、光刻胶涂覆、掩模板掩模、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等部分或全部的工艺过程，还可以包括其他工艺过程，具体以实际制作过程中形成所需构图的图形为准，在此不做限定。例如，在显影之后和刻蚀之前还可以包括后烘工艺。
其中，沉积工艺可以为化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或物理气相沉积法，在此不做限定；掩膜工艺中所用的掩膜板可以为半色调掩膜板(Half ToneMask)、单缝衍射掩模板(Single Slit Mask)或灰色调掩模板(Gray Tone Mask)，在此不做限定；刻蚀可以为干法刻蚀或者湿法刻蚀，在此不做限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种转印设备，包括：本发明实施例提供的上述转印基板。由于该转印设备解决问题的原理与上述转印基板解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该转印设备的实施可以参见本发明实施例提供的上述转印基板的实施，重复之处不再赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种转印基板，其特征在于，包括：
衬底基板；
遮光层，位于所述衬底基板的一侧，所述遮光层具有多个透光区；
多个生长基底，位于所述衬底基板背离所述遮光层的另一侧，所述多个生长基底在所述衬底基板上的正投影与所述多个透光区的正投影一一对应交叠，每个所述生长基底用于生长一个微发光二极管。
2.如权利要求1所述的转印基板，其特征在于，所述生长基底在所述衬底基板上的正投影与对应所述透光区的正投影完全重合。
3.如权利要求1所述的转印基板，其特征在于，还包括：位于所述遮光层背离所述衬底基板一侧的多个聚光结构，所述多个聚光结构与所述多个生长基底一一对应，且所述聚光结构在所述衬底基板上的正投影与对应所述生长基底的正投影完全重合。
4.如权利要求3所述的转印基板，其特征在于，还包括：在所述多个聚光结构所在层背离所述衬底基板的一侧整面设置的平坦层。
5.如权利要求1-4任一项所述的转印基板，其特征在于，所述衬底基板为玻璃基板。
6.一种如权利要求1-5任一项所述转印基板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板的一侧形成具有多个透光区的遮光层；
将所述衬底基板翻转，之后在所述衬底基板背离所述遮光层的另一侧形成多个生长基底，所述多个生长基底在所述衬底基板上的正投影与所述多个透光区的正投影一一对应交叠，每个所述生长基底用于生长一个微发光二极管。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，形成多个生长基底，具体包括：
采用制作所述遮光层的掩膜板、以及与遮挡所述遮光层的第一光刻胶类型相反的第二光刻胶，形成多个生长基底。
8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述衬底基板的一侧形成具有多个透光区的遮光层之后，且将所述衬底基板翻转之前，还包括：
在所述遮光层上形成多个聚光结构，所述多个聚光结构与所述多个透光区一一对应，且所述聚光结构在所述衬底基板上的正投影与对应所述透光区的正投影完全重合；
在所述多个聚光结构所在层上形成整面设置的平坦层。
9.一种显示面板的制作方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1-5任一项所述的转印基板；
在每个所述生长基底背离所述衬底基板的一侧分别对应生长一个微发光二极管；
提供具有多个连接电极组的驱动背板；
将所述转印基板与所述驱动背板进行对位，使得各所述微发光二极管与各所述连接电极组一一对应；
在所述遮光层所在侧采用激光照射所述转印基板，使得所述微发光二极管自所述生长基底上脱离转移至对应所述连接电极组上。
10.一种转印设备，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的转印基板。
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