CN113634457B - 一种MicroLED面板覆膜装置及使用方法 - Google Patents

一种MicroLED面板覆膜装置及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种MicroLED面板覆膜装置及使用方法，该装置包括箱体、盖板和钝化反应台，盖板与装置箱体可开合连接，盖板下表面中间设有环形密封圈体，装置箱体上安装有控制面板、钝化反应台、抽真空管路；钝化反应台包括可旋转的载物台，载物台有阵列孔，孔与反应台底部的空气管路连通，反应台底部设有电机，牵引载物台转动。本发明提供的MicroLED面板覆膜装置及使用方法有利于量子点在MicroLED面板成膜制造应用时隔绝水氛从而提高成膜的稳定性。

Description

一种MicroLED面板覆膜装置及使用方法
技术领域
本发明涉及MicroLED面板加工技术领域，具体涉及一种MicroLED面板覆膜装置及使用方法。
背景技术
显示面板技术经历了几次重大技术革新，改变了现代人的日常生活方式。发光二极管作为一种显示技术，因其制造成本低、兼容性高和节能性好等优势今年来被广泛应用于显示面板。与传统的发光二极管显示技术相比，微型发光二极管(MicroLED)具有超高集成度、高亮度、低能耗和良好的色彩饱和度等优点，是显示面板技术的未来主流器件。然而，彩色MicroLED器件的研发和制造目前还面临一些产业技术问题，主要是彩色发光材料的稳定性和批量制造的良率问题。
MicroLED彩色背光源面板器件中使用的主流发光材料是量子点材料。量子点材料是三维尺寸在数十纳米一下的半导体材料，具有更高的发光效率和更窄的发光光谱(色彩更纯)特点，被广泛应用于新型光电显示器件。
钙钛矿量子点材料是化学元素为ABX3构型的一类材料体系，A、B、X代表化学元素、化学键分子或有机分子式，由于其合成方法简单、工业生产成本低等特点被认为是MicroLED面板技术的核心材料，目前量子点材料应用于显示器件采用喷墨涂覆的方式，进行涂覆时存在因暴露于空气中，空气中的水分子会继续促进钙钛矿量子点结晶，导致其形貌不规则、出现支晶，大大影响量子点的光子限域模式，材料容易老化、发光效率显著降低。
因此，有必要设计一种MicroLED面板覆膜装置及其使用方法，能够有效消除钙钛矿量子点材料因暴露于空气中的水氧环境而导致性能衰退的现象。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一提出一种MicroLED面板覆膜装置，有利于量子点在MicroLED面板成膜制造应用时隔绝水氛提高成膜的稳定性。
本发明为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种MicroLED面板覆膜装置，该装置包括箱体、盖板和钝化反应台，盖板与箱体通过拉杆连接件连接，盖板可以通过连接件翻转并扣合在箱体上，盖板下表面中间设有环形密封圈体，可以与箱体实现紧密扣合。装置箱体安装有控制面板、钝化反应台、抽真空管路。钝化反应台载物台为10英寸圆盘，上表面有阵列空隙结构，空隙结构连接反应台底部的气体管路，反应台底部设有电机，可以牵引载物台实现高速转动。
所述装置箱体为铝合金材质的壳体，相应位置预留有控制面板区域、空气管路孔隙、电源端口、钝化反应台空间。箱体起到支撑、稳固、保护装置的作用。
所述钝化反应台为石墨材质的圆盘体，圆盘表面有直径为3-5mm的镂空圆柱形孔洞，孔洞为周期阵列排列，周期距离为1-3cm，孔洞底部有腔体，腔体与底部的空气管路连接，并延伸到壳体之外，与机械真空泵及空气管路连接，可以实现连续吸抽空气的作用。当4/6/8/10寸MicroLED晶圆水平放置在钝化反应台上时，通过空气管路吸抽空气，利用大气压压力，可以稳定固定MicroLED晶圆在顿化反应台上。钝化反应台底部连接有电机，电机连接控制面板，通过连接电源后，通过控制面板设置可以实现高达6000r/s的高速旋转。钝化反应台与控制面板连接，通过设置参数可以实现钝化反应台恒温加热功能。
所述盖板为铝合金材质的壳体，盖板下表面设有环形密封圈体和圆柱状卡扣，将盖板紧密扣合到箱体后，卡扣和环形密封圈体可以完美贴合箱体结构，并在吸抽空气条件下，实现腔体负压真空环境，真空度约为0.01-1大气压。
所述盖板中央设有密封微孔隙，空隙直径为3-6mm，空隙有有机物薄膜填充。该孔隙为移液枪头设计，移液枪头可一次性插入到孔隙中，移液枪头与量子点涂料输送管连接，可以在负压腔体环境，为MicroLED晶圆滴涂钙钛矿量子点涂料。
所述箱体上的空气管路为直径1-2cm的软管接口，可以与机械泵及空气管路连接。
所述连接件为铝合金材质，两端通过螺丝分别于盖板和箱体连接和固定。
所述载物台下端设置有加热板。
所示的控制面板为液晶或实体按钮的控制面板，可以对所有组件的电源开关进行控制，对电机实现简单的编程控制。
本发明的另一目的提供上述MicroLED面板覆膜装置的使用方法，以GaN垒晶晶圆为蓝光LED背光板，经彩色量子点均匀旋涂成膜形成彩色LED垒晶晶圆片，后续结合激光切割加工、巨量转移等过程最终形成高密度集成的彩色MicroLED面板，具体包括以下步骤：
步骤1，取一定体积的钙钛矿量子点涂料，与PMMA溶液混合搅拌均匀，合成涂覆溶液，钙钛矿量子点涂料与PMMA溶液的体积配比为1:2～1:5。
步骤2，用镊子将4/6/8、10寸GaN蓝光LED垒晶晶圆夹取至钝化反应台中心位置，盖上盖板，检查卡扣和密封圈刚好扣紧机箱，打开机械泵实现钝化反应台腔室负大气压环境，减少腔室的氧气和水气含量。
步骤3，用移液枪取适量步骤1合成的涂覆溶液，移液枪枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；涂覆溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成涂覆。
步骤4，用移液枪取适量封装涂料溶液，枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成封装层涂覆。
进一步的，步骤1还包括钙钛矿溶液的钝化处理步骤：将平底烧瓶放置于钝化反应台上，设置反应温度为40-60℃，玻璃棒持续搅拌5-10分钟；最关键的技术步骤在于，反应充分完成后，迅速关闭钝化反应台加热功能，开启钝化反应台吸抽空气功能，空气吸收速率为500-2000sccm，实现快速降温，降温速率为0.5-2℃/s。
本发明的有益效果是：通过本发明MicroLED面板覆膜装置，钙钛矿量子点量子点在MicroLED面板涂覆成膜应用时有效与空气中的水分子隔绝，避免钙钛矿量子点结晶而导致其形貌不规则、出现支晶，影响量子点的光子限域模式，使材料容易老化、发光效率显著降低等现象。
附图说明
图1为装置的结构示意图；
图2为载物台的结构示意图；
图3为量子点表面缺陷钝化对比示意图；
图4为本发明实施例钙钛矿量子点涂料的荧光稳定性。
图中：1-盖板；2-环形密封圈体；3-钝化反应台；4-卡扣孔洞；5-控制面板；6-箱体；7-卡扣；8-软管接口；9-连接件；10-空气管道；11-电源端口；12-电机；13-圆柱形孔洞。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，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他实施例，都属于本公开保护的范围。
本实施例的一种MicroLED面板覆膜装置，该装置包括箱体6、盖板1和钝化反应台3，盖板与装置箱体通过拉杆连接件连接，盖板可以通过连接件翻转并扣合在箱体上，盖板下表面中间设有环形密封圈体2，可以与箱体实现紧密扣合。装置箱体上安装有控制面板5、钝化反应台3、抽真空管路。钝化反应台采用可旋转的载物台，本实施例的载物台为10英寸圆盘，圆盘上表面有阵列空隙结构，空隙结构与反应台底部的气体管路连通，反应台底部设有电机12，可以牵引载物台实现高速转动。
所述箱体为铝合金材质的壳体，相应位置预留有控制面板区域、空气管道10、电源端口11、钝化反应台空间。箱体起到支撑、稳固、保护装置的作用。
所述载物台采用石墨材质制成的圆盘体，空隙结构为直径为3-5mm的圆柱形通孔，通孔为周期阵列排列，周期距离为1-3cm，通孔底部有腔体，腔体与底部的空气管路连接，并延伸到壳体之外，与机械真空泵及空气管路连通，可以实现对通孔连续吸抽空气的作用。当4/6/8/10寸MicroLED晶圆水平放置在钝化反应台上时，通过空气管路吸抽空气，利用大气压压力，可以稳定固定MicroLED晶圆在钝化反应台上。钝化反应台底部连接有电机，电机连接控制面板，通过连接电源后，通过控制面板设置可以实现高达6000r/s的高速旋转。钝化反应台与控制面板连接，通过设置参数可以实现钝化反应台恒温加热功能。
所述盖板为铝合金材质的壳体，盖板下表面设有环形密封圈体和圆柱状卡扣7，将盖板紧密扣合到箱体卡扣孔洞4后，卡扣和环形密封圈体可以完美贴合箱体结构，并在吸抽空气条件下，实现箱体的腔体负压真空环境，真空度约为0.01-1大气压。
所述盖板中央设有密封微孔隙，空隙直径为3-6mm，空隙有有机薄膜填充。该孔隙为移液枪头设计，移液枪头可一次性插入到孔隙中，移液枪头与量子点涂料输送管连接，输送管布置在盖板下，输送管设置多个与晶圆数量对应的开口，通过该开口可以在负压腔体环境为MicroLED晶圆滴涂钙钛矿量子点涂料。
所述箱体上的空气管道设有直径1-2cm的软管，分别与机械泵及空气管路连接。
所示的控制面板为液晶或实体按钮的控制面板，可以对所有组件的电源开关进行控制，对电机实现简单的编程控制。
上述MicroLED面板覆膜装置的使用方法，以GaN垒晶晶圆为蓝光LED背光板，经彩色量子点均匀旋涂成膜形成彩色LED垒晶晶圆片，后续结合激光切割加工、巨量转移等过程最终形成高密度集成的彩色MicroLED面板。具体包括以下步骤：
步骤1，取一定体积的钙钛矿量子点涂料，与PMMA溶液混合搅拌均匀合成涂覆溶液，钙钛矿量子点涂料与PMMA溶液的体积配比为1:2～1:5。
步骤2，用镊子将4/6/8/10寸GaN蓝光LED垒晶晶圆夹取至钝化反应台中心位置，盖上盖板，检查卡扣和密封圈刚好扣紧机箱，打开机械泵实现钝化反应台腔室负大气压环境，减少腔室的氧气和水气含量。
步骤3，用移液枪取适量步骤1合成的涂覆溶液，移液枪枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；涂覆溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成涂覆。
步骤4，用移液枪取适量封装涂料溶液，枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成封装层涂覆。
进一步的，步骤1还包括钙钛矿溶液的钝化处理步骤：将平底烧瓶放置于钝化反应台上，设置反应温度为40-60℃，玻璃棒持续搅拌5-10分钟；最关键的技术步骤在于，反应充分完成后，迅速关闭钝化反应台加热功能，开启钝化反应台吸抽空气功能，空气吸收速率为500-2000sccm，实现快速降温，降温速率为0.5-2℃/s。
本实施例的钙钛矿量子点涂料使用油酸、硅烷基为配体，以极性溶剂为反应溶剂，添加卤化铅以及铯源为前驱体物质，直接暴露在空气气氛下反应，通过量子点配体硅烷基水解生成致密的SiO2层，一步制备。
所述的硅烷基选用APTES；所述反应溶剂包括十八烯；所述反应铯源包括三氟乙酸铯；所述卤化铅选用氯化铅。
采用如下步骤制得：步骤1，用托盘天平称取一定量的铯源以及一定量的卤化铅加入到极性溶剂中，加入一定比例的油酸、硅烷基；
步骤2，将步骤1的混合液在空气下加热形成稳定的钙钛矿溶液；
步骤3，步骤2制备的溶液冷却后，用乙酸乙酯进行稀释，离心后取沉淀再用乙酸乙酯稀释离心，所得沉淀分散于极性溶剂或非极性溶剂中即得。
步骤1中铯源在反应溶剂中的质量分数为4％-5％，所述卤化铅在反应溶剂中的质量分数为15％，所述油酸与反应溶剂的体积比为1:10，所述硅烷基与反应溶剂的体积比为1:10～1:20。
步骤2中加热温度为80℃～90℃。
步骤3中乙酸乙酯与溶液体积比为2：1添加，在8000r/min条件下离心约10min，两次稀释、离心后分散于正己烷或甲苯中。
本发明面向MicroLED彩色背光源面板产业应用，开发一种MicroLED面板覆膜装置及有效消除钙钛矿量子点缺陷钝化方法，参见图3，钙钛矿量子点在普通大气合成过程中，表面会存在较多的原子缺陷(图3左)，通过本装置及使用方法合成的钙钛矿量子点(图3右)，一方面表面缺陷明显降低，另一方面量子点外包裹着致密的SiO2保护层，可有效隔绝水氧环境，显著提高钙钛矿量子点的稳定性，长时间维持荧光效率(图4)。
以上所述仅为本发明的实施例，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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种MicroLED面板覆膜装置的使用方法，所述MicroLED面板覆膜装置包括箱体、盖板和钝化反应台，盖板与装置箱体可开合连接，盖板下表面中间设有环形密封圈体，装置箱体上安装有控制面板、钝化反应台、抽真空管路；钝化反应台包括可旋转的载物台，载物台有阵列孔，孔与反应台底部的空气管路连通，反应台底部设有电机，牵引载物台转动，所述盖板中央设有密封微孔隙，孔隙直径为3-6mm，孔隙有有机薄膜填充，该孔隙与移液枪头配合，其特征在于：以GaN垒晶晶圆为蓝光LED背光板，经彩色量子点均匀旋涂成膜形成彩色LED垒晶晶圆片，后续结合激光切割加工、巨量转移过程最终形成高密度集成的彩色MicroLED面板，具体包括以下步骤：
步骤1，取一定体积的钙钛矿量子点涂料，钙钛矿量子点涂料进行钝化处理：将平底烧瓶放置于钝化反应台上，设置反应温度为40-60℃，玻璃棒持续搅拌5-10分钟；反应充分完成后，迅速关闭钝化反应台加热功能，开启钝化反应台吸抽空气功能，空气吸收速率为500-2000sccm，实现快速降温，降温速率为0.5-2℃/s，钝化后的钙钛矿量子点涂料与PMMA溶液混合搅拌均匀，合成涂覆溶液，钙钛矿量子点涂料与PMMA溶液的体积配比为1:2～1:5；
步骤2，用镊子将GaN蓝光LED垒晶晶圆夹取至钝化反应台中心位置，盖上盖板，检查卡扣和密封圈刚好扣紧机箱，打开机械泵实现钝化反应台腔室负大气压环境，减少腔室的氧气和水气含量；步骤3，用移液枪取适量步骤1合成的涂覆溶液，移液枪枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；涂覆溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成涂覆；步骤4，用移液枪取适量封装涂料溶液，枪头垂直插入盖板中心的一次性有机物薄膜孔洞；打开钝化反应台电机开关，设置钝化反应台转速为100-500r/s，匀速按压移液枪挤出涂覆溶液；溶液全部挤出后，迅速设置钝化反应台转速为3000-5000r/s，旋转4-5min；设置反应台转速100-500r/s，为恒温温度为100-150℃，持续4-5min，完成封装层涂覆。
2.根据权利要求1所述的一种MicroLED面板覆膜装置的使用方法，其特征在于：所述钙钛矿量子点涂料使用油酸、硅烷基为配体，以极性溶剂为反应溶剂，添加卤化铅以及铯源为前驱体物质，直接暴露在空气气氛下反应，通过量子点配体硅烷基水解生成致密的SiO2层而一步制备。
3.根据权利要求1所述的一种MicroLED面板覆膜装置的使用方法，其特征在于：所述载物台为石墨材质的圆盘体，圆盘表面有直径为3-5mm的圆柱形通孔，通孔为周期阵列排列，周期距离为1-3cm。
4.根据权利要求3所述的一种MicroLED面板覆膜装置的使用方法，其特征在于：载物台下端设置有加热板。
5.根据权利要求4所述的一种MicroLED面板覆膜装置的使用方法，其特征在于：孔隙处还设置有量子点涂料输送管，输送管布置在盖板下，输送管设置多个与晶圆数量对应的开口，通过该开口在负压腔体环境为MicroLED晶圆滴涂钙钛矿量子点涂料。
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