CN112735972B - 一种微元件的转移基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示面板技术领域，特别是涉及一种微元件的转移基板及其制造方法，所述微元件的转移基板包括第一板体和若干柱体，所述若干柱体以阵列方式排布于所述第一板体的一侧主表面上，所述柱体具有粘性，用于粘附所述微元件；其中所述第一板体的弹性模量大于所述柱体的弹性模量。本发明的微元件转移基板粘结微元件的拾取率高，转移基板转移微元件时微元件阵列间距变化减小，提高了转移微元件时的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及显示面板技术领域，特别是涉及一种微元件的转移基板及其制造方法。
背景技术
Micro LED(微型发光二极管)显示屏综合了TFT-LCD和LED显示屏的技术特点，有着极高的发光效率和寿命，有希望成为下一代显示技术，其显示原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，之后将Micro LED从最初的生长衬底上转移到电路基板上，目前Micro LED技术发展的难点之一就在于Micro LED的转移过程。
发明内容
有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种微元件的转移基板及其制造方法，能够提高发光微元件的转移精确度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种微元件的转移基板，包括第一板体和若干柱体，若干柱体以阵列方式排布于第一板体的一侧主表面上，柱体具有粘性，用于粘附微元件；其中第一板体的弹性模量大于柱体的弹性模量。转移基板在转移微元件时，使得第一板体在受到温度、压力以及微元件重力等外界影响后，第一板体形变量较小，微元件阵列间距变化较小，从而可以提高微元件转移的精确度。
进一步地，柱体的粘性大于第一板体的粘性。柱体的粘性较大以用于粘附微元件；第一板体的粘性较小时，对应的第一板体弹性模量更大，使得第一板体受力形变量更小，使得转移基板能够粘附微元件，且受力形变量较小。
进一步地，第一板体的热膨胀系数小于柱体的热膨胀系数。第一板体的热膨胀系数较小，受热时，第一板体的膨胀变形较小，使得转移微元件时，微元件之间的间距变化较小，微元件阵列保持较高的精确度。
进一步地，第一板体和柱体均为有机高分子材料。有机高分子材料性能优异，且可选择范围广。
优选地，柱体的材料包括聚二甲基硅氧烷。柱状材料采用聚二甲基硅氧烷时，其粘附微元件的效果较好。
进一步地，第一板体的材料包括聚二甲基硅氧烷或树脂。第一板体采用聚二甲基硅氧烷或树脂，使得第一板体均可以具有较小的热膨胀系数和较大的弹性模量。
进一步地，第一板体的弹性模量大于等于柱体的弹性模量的2倍，可以确保第一板体的受到作用力时，第一板体的形变量较小。
优选地，第一板体的弹性模量大于等于柱体的弹性模量的2.2倍。受到作用力时，第一板体的形变量较小或几乎不变形。
进一步地，转移基板进一步包括第二板体，第二板体层叠设置于第一板体的远离柱体的另一侧主表面上，其中第二板体为无机材料，第二板体的弹性模量大于第一板体的弹性模量，可以保障微元件转移时的平整度。
进一步地，第一板体的厚度大于柱体的高度。第一板体具有缓冲作用，避免微元件受损，当第一板体的厚度相对较大时，其缓冲作用也相对较大。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种微元件的转移基板的制造方法，方法包括：
提供一模板，模板的一侧主表面上设置有以阵列方式排布的若干凹陷；
在凹陷内填充第一类型材料；
在模板的具有凹陷的一侧主表面上涂布第二类型材料，进而利用固化后的第二类型材料形成第一板体，并利用固化后的第一类型材料形成以阵列方式排布于第一板体的一侧主表面上的若干柱体，柱体具有粘性，用于粘附微元件；
其中，第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的柱体的弹性模量小于第一板体的弹性模量。通过该方法制造出的转移基板的的柱体均匀分布，且柱体的高度一致性强，柱体与第一板体的结合度强。
进一步地，第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的柱体的粘性和/或热膨胀系数大于第一板体的粘性和/或热膨胀系数。可以使得制造出的转移基板柱体的粘性较大，以用于粘附微元件；和/或，第一板体的热膨胀系数较小，受热形变较小，微元件阵列保持较高的精确度。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明提供的一种微元件的转移基板，包括第一板体和设置于第一板体上的柱体，第一板体的弹性模量大于柱体的弹性模量，使得柱体用于粘结拾取微元件，保证转移基板粘结微元件的拾取率，第一板体受力形变量较小，使得转移基板转移微元件时微元件阵列间距变化减小，提高转移微元件精确度，本发明转移基板尤其适用于Micro LED的转移，使得Micro LED阵列在转移过程中拾取Micro LED的拾取率高，Micro LED阵列间距变化减小，精确度高。
附图说明
图1是本发明模板实施例的结构示意图；
图2是本发明模板填充第一类型材料实施例的结构示意图；
图3是本发明涂布第二类型材料实施例的结构示意图；
图4是本发明剥离模板后的微元件的转移基板实施例的结构示意图；
图5是本发明微元件的转移基板实施例的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
为解决现有技术中发光微元件转移过程中转移精确度的技术问题本发明的一实施例提供一种微元件的转移基板。如图4所示，该微元件的转移基板包括第一板体2和若干柱体1，若干柱体1以阵列方式排布于第一板体2的一侧主表面上，柱体1具有粘性，用于粘附微元件；其中第一板体2的弹性模量大于柱体1的弹性模量。以下进行详细阐述。
Micro LED显示器是一种以在一个基板上集成的高密度微小尺寸的LED阵列作为显示像素实现图像显示的显示器，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低至微米级，Micro LED显示器和有机发光二极管显示器一样属于自发光显示器。
微转移技术是目前制备Micro LED显示器的主流方法，其具体制备过程为：首先在蓝宝石基板生长出Micro LED，然后将Micro LED从蓝宝石基板上剥离下来，随后将MicroLED从蓝宝石基板上转移到驱动背板上，即完成将Micro LED转移到驱动背板上的工作，故而制得Micro LED显示器。
由于Micro LED尺寸微小并且转移数量巨大，很大程度上限制了Micro LED的微转移技术的操作。基于粘结方式转移的微转移技术，采用的转移基板具有粘附力，用于粘附Micro LED，转移基板受到到压力和温度影响时候较容易变形，当转移基板粘附拾取巨量Micro LED时，因受到巨量Micro LED的重力影响，转移基板也易变形，因此转移基板会受到温度、压力和巨量Micro LED的重力等外界因素的多重影响，造成Micro LED芯片阵列间距发生变化，影响转移至驱动背板上的精确度，当采用弹性模量较大的材料作为转移基板时，面临粘附力较低，难以拾取的问题。
有鉴于此，本发明的一实施例提供一种发光微元件，能够解决现有技术中包括上述Micro LED在内的微元件的转移过程中微元件阵列间距发生变化、精确度较低的技术问题。
请参阅图4，图4是本发明提供一种微元件的转移基板一实施例的结构示意图。
在一实施例中，该微元件的转移基板包括第一板体2和若干柱体1，若干柱体1以阵列方式排布于第一板体2的一侧主表面上，柱体1具有粘性，用于粘附微元件；其中第一板体2的弹性模量大于柱体1的弹性模量。
本实施例中，在柱体1具有足够粘附微元件的粘性时，第一板体2和柱体1为弹性模量不同的材料，且第一板体2的弹性模量大于柱体1的弹性模量，使得当转移基板在转移微元件的过程中，受到作用力时，第一板体2的形变量较小，转移基板拾取的微元件阵列间距变化较小，且可以保障柱体1的粘度，提高转移基板拾取微元件的拾取率。
可见，本实施例所阐述的微元件的转移基板，第一板体2和柱体1的弹性模量不同，使得第一板体2不受柱体1粘性的制约。从而可以保障用于粘结微元件的柱体1的粘度，同时通过设置第一板体2的弹性模量较大，确保微元件的拾取率，同时可以保障拾取微元件阵列的间距变化较小，提高发光微元件的转移精确度。
优选地，第一板体2和柱体1均为有机高分子材料。有机高分子材料性能优异，且可选择范围广。
进一步地，如图5所示，本实施例的转移基板还包括第二板体3，第二板体3层叠设置于第一板体2的远离柱体1的另一侧主表面上，其中第二板体3为无机材料，第二板体3的弹性模量大于第一板体2的弹性模量。
具体地，第二板体3的材质为玻璃或石英等。本实施例中第二板体3与第一板体2通过范德华力结合在一起。本实施例中第二板体3在转移基板中作为基础板体，保障微元件转移时的平整度。
具体地，作为优先方案，第一板体2的厚度大于柱体1的高度，可知的，第一板体2的厚度和柱体1的高度均是指转移基板厚度方向上的长度，第一板体2的厚度在100微米～1厘米之间，柱体1的高度在1微米～99微米之间，柱体1与微元件对应，每个柱体1用于粘附一个微元件，第一板体2的厚度大于柱体1的高度，使得转移基板在拾取微元件和将微元件转移至驱动背板上与驱动背板接触时，第一板体2具有缓冲作用，避免微元件受损，当第一板体2的厚度相对较大时，其缓冲作用也相对较大。
作为优选方案，本实施例中柱体1的粘性大于第一板体2的粘性，只要保障柱体1的粘性满足粘附微元件即可，一般情况下，高分子材料的粘性较小，对应的弹性模量较大，本申请实施例的第一板体2的粘性并不会制约弹性模量较大的材料选择的限制。
更进一步的，第一板体2的热膨胀系数小于柱体1的热膨胀系数，转移基板在转移微元件时，将粘附的微元件转移至驱动基板上时，一般情况下可以通过加热使得转移基板与微元件脱离，而转移基板在受热时易出现膨胀的现象，当第一板体2受热膨胀变形较大时，也影响微元件阵列的间距，使得微元件阵列之间间距不均匀；本实施例中，第一板体2的热膨胀系数小于柱体1的热膨胀系数，可以使得第一板体2受热膨胀时，第一板体2形变量较小，且由于柱体1的高度相对较小，其受热膨胀的形变量对转移基板整体而言影响较小，从而可以保证转移基板在转移微元件时受热形变量减小，微元件之间的间距变化较小，进一步保证微元件转移的精确度。
更为优选地，第一板体2的弹性模量与柱体1的弹性模量的差值大于柱体1的弹性模量，更为优选地，第一板体2的弹性模量与柱体1的弹性模量的差值大于柱体1弹性模量的1.2倍。从而可以确保第一板体2的弹性模量的较大，确保第一板体2的受到作用力的形变量较小。
具体地，本实施例中，柱体1的材料为聚二甲基硅氧烷A，第一板体2的材料为聚二甲基硅氧烷B，其中A和B仅用于区分不同的聚二甲基硅氧烷，本实施例中聚二甲基硅氧烷A的粘性大于聚二甲基硅氧烷B的粘性；聚二甲基硅氧烷B的弹性模量大于聚二甲基硅氧烷A的弹性模量；聚二甲基硅氧烷A的热膨胀系数大于聚二甲基硅氧烷B的热膨胀系数。更为具体地，本实施例中，聚二甲基硅氧烷B的弹性模量是聚二甲基硅氧烷A的弹性模量的2.2倍，可以使转移基板粘附到微元件，转移过程中，聚二甲基硅氧烷B形成的第一板体2在受到外界影响时，第一板体2变形较小或几乎不变形。在其他实施例中，聚二甲基硅氧烷B的弹性模量也可以大于聚二甲基硅氧烷A的弹性模量的2.2倍，例如3倍、4倍、5倍或6倍等。作为变形，在其他实施例中，柱体1的材料可以为聚二甲基硅氧烷，第一板体2的材料可以为树脂，且满足聚二甲基硅氧烷的粘度和热膨胀系数大于树脂的粘度和热膨胀系数，聚二甲基硅氧烷的弹性模量小于树脂的弹性模量。
本实施例中还包括上述微元件的转移基板的制造方法，如图1-5所示，包括以下步骤：
如图1所示，第一步：提供一模板4，模板4的一侧主表面上设置有以阵列方式排布的若干凹陷5。
如图2所示，第二步：在凹陷5内填充第一类型材料；
具体地，在凹陷5内填充第一类型材料，利用刮刀刮去模板4上的多余的第一类型材料，进行固化。优选地，第一类型材料包括第一有机高分子材料，更为具体，第一有机高分子材料包括聚二甲基硅氧烷。
如图3所示，第三步：在模板4具有凹陷5的一侧主表面上涂布第二类型材料，进而利用固化后的第二类型材料形成第一板体2，固化后的第一类型材料形成以阵列方式排布于第一板体2的一侧主表面上的若干柱体1。
具体地，通过旋涂在在固化后的第一类型材料及模板4上涂覆一层第二类型材料，固化，剥离模板4，如图4所示，获得一微元件的转移基板。
优选地，第二类型材料包括第二有机高分子材料，更为具体地，第二有机高分子材料包括聚二甲基硅氧烷或树脂。
其中，第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的柱体1的弹性模量小于第一板体2的弹性模量。
近一地，还包括第四步：如图5所示，在一微元件的转移基板的第一板体2的远离柱体1的另一侧主表面上通过范德华力吸附第二板体3，具体地，第二板体3为无机材料，第二板体3的弹性模量大于第一板体2的弹性模量，更为具体地，第二板体3材料为石英或玻璃等。作为变形，第四步也可以发生在第三步的固化之后，玻璃模板4之前。
更为优选地，第一类型材料和第一类型材料设置成使得经固化后得到的柱体1的粘性和热膨胀系数大于第一板体2的粘性和热膨胀系数，在其他实施例中，第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的柱体1的粘性大于第一板体2的粘性；或第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的柱体1的热膨胀系数大于第一板体2的热膨胀系数。
具体地，如图1-5所示，本实施例中，微元件的转移基板的制造方法包括以下步骤：
第一步：提供一模板4，模板4的一侧主表面上设置有以阵列方式排布的若干凹陷5。本实施例中的模板4材料为硅，在其他实施例中，模板4材料也可以为玻璃或石英。
第二步：使用聚二甲基硅氧烷与固化剂的比例为12:1的试剂填充于凹陷5中，刮去模板4上的多余的聚二甲基硅氧烷与固化剂，在65℃下固化2h，获得聚二甲基硅氧烷A柱体1。
第三步：使用聚二甲基硅氧烷与固化剂的比例为9:1的试剂旋涂于模板4及聚二甲基硅氧烷A上，在100摄氏度下固化2h，获得一层聚二甲基硅氧烷B作为第一板体2；剥离模板4获得一微元件的转移基板。
在转移基板的获得聚二甲基硅氧烷B远离聚二甲基硅氧烷A柱体1的另一侧主表面上通过范德华力设置一石英板体作为第二板体3，形成本实施例的另一微元件转移基板。
其中，微元件的转移基板的聚二甲基硅氧烷B的弹性模量是聚二甲基硅氧烷A的2.2倍。聚二甲基硅氧烷A的粘性和热膨胀系数大于聚二甲基硅氧烷B的粘性和热膨胀系数。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种微元件的转移基板，其特征在于，包括：
第一板体（2）；
若干柱体（1），所述若干柱体（1）以阵列方式排布于所述第一板体（2）的一侧主表面上，所述柱体（1）具有粘性，用于粘附所述微元件；
其中，所述第一板体（2）的弹性模量大于所述柱体（1）的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述柱体（1）的粘性大于所述第一板体（2）的粘性。
3.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述第一板体（2）的热膨胀系数小于所述柱体（1）的热膨胀系数。
4.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述第一板体（2）和所述柱体（1）均为有机高分子材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转移基板，其特征在于，所述柱体（1）的材料包括聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述第一板体（2）的弹性模量大于等于所述柱体（1）的弹性模量的2倍。
7.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述转移基板进一步包括第二板体（3），所述第二板体（3）层叠设置于所述第一板体（2）的远离所述柱体（1）的另一侧主表面上，其中所述第二板体（3）为无机材料，所述第二板体（3）的弹性模量大于所述第一板体（2）的弹性模量。
8.根据权利要求1所述的转移基板，其特征在于，所述第一板体（2）的厚度大于所述柱体（1）的高度。
9.一种微元件的转移基板的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
提供一模板（4），所述模板（4）的一侧主表面上设置有以阵列方式排布的若干凹陷（5）；
在所述凹陷（5）内填充第一类型材料；
在所述模板（4）的具有所述凹陷的一侧主表面上涂布第二类型材料，进而利用固化后的所述第二类型材料形成第一板体（2），并利用固化后的所述第一类型材料形成以阵列方式排布于所述第一板体（2）的一侧主表面上的若干柱体（1），所述柱体（1）具有粘性，用于粘附所述微元件；
其中，所述第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的所述柱体（1）的弹性模量小于所述第一板体（2）的弹性模量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一类型材料和第二类型材料设置成使得经固化后得到的所述柱体（1）的粘性和/或热膨胀系数大于所述第一板体（2）的粘性和/或热膨胀系数。
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- 2019-10-28 CN CN201911033526.9A patent/CN112735972B/zh active Active
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