TW201921634A - 用於轉移顯示器像素之圖案膜及使用彼來製造顯示器的方法 - Google Patents

用於轉移顯示器像素之圖案膜及使用彼來製造顯示器的方法

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Abstract

根據本發明實施方案之用於轉移顯示器像素之圖案膜包含了：基板；及提供在基板上並在表面上包含凸出物圖案之聚二甲基矽氧烷系膜。

Description

用於轉移顯示器像素之圖案膜及使用彼來製造顯示器的方法
本發明關於用於轉移顯示器像素之圖案膜及使用彼來製造顯示器的方法。
近年來，對於由發光二極體(LED)所設置的照明設備(lighting apparatus)等的需求急劇增加，此係由於該照明裝置具有長壽命且與現有白熾燈或螢光燈相比消耗相對低的功率的優點並且在製造程式中不排放污染物所致；而且LED的應用領域已經逐漸多樣化，諸如應用於使用光發射的顯示器裝置，和照明裝置的背光元件或LCD顯示器裝置。
特別地，LED的優點在於LED可以以相對低的電壓驅動，並且由於高能量效率而具有低的熱輻射和長壽命；並且隨著技術的發展，其可以提供在相關技術中難以實現的高亮度白光，係期望LED可以代替當前使用的大多數光源裝置。
[技術問題]
本發明致力於提供用於轉移顯示器像素(display pixel)之圖案膜及使用彼來製造顯示器的方法。 [技術方案]
本發明的一實施方案提供了一種用於轉移顯示器像素之圖案膜，其包含：基板；及提供在基板上並在表面上包含凸出物圖案之聚二甲基矽氧烷系膜(polydimethylsiloxane-based film)，其中構成凸出物圖案之凸出物的形式是多邊形柱形式或圓柱形柱形式，並且凸出物的上表面是平坦形式，凸出物圖案的高度是在20 mm至50 mm範圍中，基於聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，凸出物圖案所占面積率為5%或更低，及凸出物圖案包含主要凸出物圖案及輔助凸出物圖案，及構成輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積為構成主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之5%至20%。
又者，本發明的另一實施方案提供了一種顯示器的製造方法，其包含：製備用於轉移顯示器像素之圖案膜；在主要凸出物圖案的表面上提供顯示器像素；及將該顯示器像素轉移到顯示器之電極基板。 [有利效果]
根據本發明的一實施方案，因為凸出物圖案係形成在聚二甲基矽氧烷系膜的表面上，則可減少顯示器像素轉移期間電極表面與聚二甲基矽氧烷系膜之間的接觸面且在顯示器像素轉移後聚二甲基矽氧烷系膜具有優異模具釋離(mold release)性質。
又者，根據本發明的一實施方案，當使用該用於轉移顯示器像素之圖案膜時，因為於形成在晶圓上的發光二極體晶片中，只有於特定間隔的發光二極體晶片被選擇性地接觸，所以可以防止晶圓的污染。
另外，根據本發明的一實施方案，凸出物圖案除了包含主要凸出物圖案之外還額外包含輔助凸出物圖案，以防止主要凸出物圖案因轉移壓力變形，且結果是可以減少與電極基板的不必要接觸。
[最佳模式]
在下文中，將詳細描述本發明。
轉移是將單個微LED或多個微LED輸送到對口基板(counter substrate)的一系列動作。乃藉由使用Pick＆Place儀器將相關技術領域中用於運輸LED單個晶片的方法應用於封裝程序中，但是當LED尺寸減小到幾微米時需要以高精度輸送LED單個晶片的技術。為此，到目前為止，已於兩種直接轉移和印刷轉移方法中進行開發。直接轉移可以定義為將待輸送的材料或薄膜直接接合到目標基板的技術，而印刷轉移可以定義為使用諸如靜電或接合印模之中間介質的技術。直接轉移和印刷轉移方案的代表性技術如下。
直接轉移方案是藉由蝕刻程序將p型GaN分離成幾微米的尺寸，然後將p型GaN直接接合到具有諸如CMOS之微小開關元件(switching element)的基板的方案。有需要時可移除用作生長基板的矽或藍寶石基板，並且將分離成單個尺寸之具有幾微米尺寸的GaN個別元件與待製造的開關微小電子元件組合，以便容易地調整工作電流(operating current)。這種方法的優點在於LED製造和轉移方法是容易的，但各元件的品質管理變成是非常重要的元素。
到目前為止，已知有作為印刷型轉移方法的兩種方法。作為第一種方法，提出了一種使用美國Luxvue靜電頭的方法。該方法的原理是將電壓施加到由矽材料製成的頭部而藉由帶電現象產生與微LED的黏著。這種方法的優點在於可以選擇性地輸送所欲區域或單個元件，但是可能有微LED因將電壓施加到頭部之帶電現象而於靜電感應期間損壞的問題。作為由美國X-Celeprint開發的方法的第二種方法是藉由將轉移頭應用於彈性聚合物材料而將晶圓上的LED輸送到所欲基板的方法。這沒有LED損壞的問題，但是僅當於轉移程序期間彈性轉移頭的黏著力大目標基板的黏著力時，可以安定地輸送微LED，並且其與靜電頭方案相比需要用於形成電極的額外程序。又者，持續保持彈性聚合物材料的黏著性也是非常重要的元素。
因此本發明意圖提供用於轉移顯示器像素之轉移圖案膜，其於轉移特性上係優異。
根據本發明一實施方案之用於轉移顯示器像素之圖案膜係包含：基板；及提供在基板上並在表面上包含凸出物圖案之聚二甲基矽氧烷系膜，其中構成凸出物圖案之凸出物的形式是多邊形柱形式或圓柱形形式，凸出物的上表面是平坦形式，凸出物圖案的高度是在20 mm至50 mm範圍中，基於聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，凸出物圖案所占面積率為5%或更低，及凸出物圖案包含主要凸出物圖案及輔助凸出物圖案，及構成輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積為構成主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之5%至20%。
在本發明中，顯示器像素可為發光二極體(LED)晶片。LED晶片的水平和垂直尺寸各可為在10 mm到100 mm的範圍中或在25 mm到50 mm的範圍中。
在本發明中，基板可以是玻璃基板或具有優異的透明度、表面光滑度、易於處理和防水性的透明塑料基板，但不限於此，且只要它是通常使用在電子設備中的透明基板即可。具體地，透明基板可以由下列製成：玻璃；聚碳酸樹脂；胺酯樹脂；聚醯亞胺樹脂；聚酯樹脂；(甲基)丙烯酸酯系聚合物樹脂；和聚烯烴系樹脂，諸如聚乙烯或聚丙烯。
基板的厚度可在100 μm至1000 μm的範圍中或在300 μm至700 μm的範圍中，但不僅限於此。
在本發明中，基於聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，凸出物圖案所占面積率為5%或更低，在1%至5%範圍中，及在1%至3.5%範圍中。基於聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，當凸出物圖案所占面積率大於5%，在轉移程序期間可能難從電極基板上脫附，而當面積率小於1%時，其中LED晶片可能座落在凸出物頂部的正確位置的可用空間則不足，且結果是可能發生對準不良。
凸出物圖案所占面積率可藉由下面的等式1計算。 [等式1] 　　凸出物圖案所占面積率(%)={[(a×b)+(c×d)]/節距2 }×100 　　在上面的等式1中， 　　(a×b)表示主要凸出物的上部面積，(c×d)表示輔助投影的上部面積，並且節距表示主要凸出物圖案的節距。
在本發明中，構成凸出物圖案之凸出物的形式是多邊形柱形式或圓柱形柱形式，並且該凸出物的上表面是平坦形式。更具體地，構成凸出物圖案之凸出物的形式可以是柱形式，諸如四角柱、圓柱形柱等，並且當凸出物的表面具有平坦形式時，可以減少諸如LED晶片損壞等的風險。在本發明中，“平坦形式(flat form)”是指10點表面粗糙度Rz為0.5 μm或更小。Rz可藉由Mitutoyo SJ301測量儀器測量。
主要凸出物的上部面積可以取決於顯示器的解析度和設計結構而變化，且更特定地，可以是顯示器像素的尺寸的10倍至20倍，但不僅限於此。又者，主要凸出物和輔助凸出物的形式可以是四角柱，而在這種情況下，主要凸出物的上部面積可以是100 mm×200 mm、100 mm×150 mm等，輔助凸出物的上部面積可以是50 mm×50 mm等。
在本發明中，凸出物圖案的高度可以是在20 mm至50 mm範圍中。當凸出物圖案的高度小於20 μm時，因為高度步階不充分，聚二甲基矽氧烷系膜即使在非常低之形成完全接觸的轉移壓力下也會變形，而當凸出物圖案的高度超過50 mm，圖案複製和母模供應變得困難。
又者，凸出物圖案之間的間隔，即凸出物圖案的節距可由顯示器解析度決定，以及考慮到產率等，還可以包含重複形式的子像素。更具體地，主要凸出物圖案的節距和輔助凸出物圖案節距各可獨立為在700 mm至900 mm範圍中，或者可以是大約800 μm，但不僅限於此。
凸出物圖案的節距可以根據顯示器解析度任意改變，但是當凸出物節距等於或小於預定值時，轉移時的接觸面積可能相對較大，這是有利於脫附的。因此，在本發明中，用於選擇性轉移LED晶片的凸出物圖案的節距較佳在700 μm至900 μm的範圍中。當凸出物圖案的節距小於700 μm時，有難以施加凸出物圖案的缺點，諸如設計太小的待轉移像素等。
在本發明中，凸出物圖案係用於選擇性地轉移在晶圓上的LED晶片中之僅由特定像素節距分開的晶片，並且僅特定像素晶片會選擇性地接觸和轉移，以防止不必要的接觸、污染等，並且容易將LED晶片脫附。
在本發明中，凸出物圖案包含主要凸出物圖案及輔助凸出物圖案，且構成輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積為構成主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之5%至20%。構成輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積可為構成主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之5%至15%。
當凸出物圖案僅由主要凸出物圖案構成時，可能發生由於轉移程序期間的轉移壓力所致變形，並且當變形過度時，發生與電極基板的不必要接觸，從而顯著劣化用於轉移之圖案膜在轉移程序後的釋離性。因此，在本發明中，除了包含主要凸出物圖案之外還額外包括輔助凸出物圖案，以防止主要凸出物圖案因轉移壓力變形，從而減少與電極基板的不必要接觸。
輔助凸出物圖案係用於防止主要凸出物圖案因轉移壓力的變形，並且對於輔助凸出物圖案提供在聚二甲基矽氧烷系膜上的位置沒有特別限制。例如，可將輔助凸出物提供在兩個相鄰的主要凸出物之間，且可將輔助凸出物提供在具有四個相鄰的主要凸出物作為頂點的虛擬多邊形的重心處，但是本發明不僅限於此。
在本發明中，在表面上包含凸出物圖案的聚二甲基矽氧烷系膜可以從包含對應於凸出物圖案的凹槽部圖案的母模製造。包括凹槽部圖案的母模可藉由使用本技術領域已知的方法製造，且更具體地，可以藉由使用光微影法製造，但是本發明不僅限於此。
因為聚二甲基矽氧烷系膜具有優異的模具複製和釋離性，因此聚二甲基矽氧烷系膜可以更有效地施加於根據本發明的用於轉移顯示器像素之圖案膜。在相關技術領域中主要用於複製的UV可固化聚胺酯樹脂(聚胺酯丙烯酸酯(PUA))難以具有適當之影響轉移特性的硬度和附著力。
在相關技術領域中，由於聚二甲基矽氧烷系膜的表面的自黏性所致，在顯示器像素轉移到所欲的電極基板之後很難將聚二甲基矽氧烷系膜釋離。然而，在本發明中，因為係在聚二甲基矽氧烷系膜的表面上形成了具有特定面積率和特定高度的凸出物圖案，所以可減少顯示器像素轉移期間電極表面與聚二甲基矽氧烷系膜之間的接觸面且在顯示器像素轉移後聚二甲基矽氧烷系膜具有優異模具釋離性質。
考慮到尺寸變形等，聚二甲基矽氧烷系膜的厚度可在200 mm至800 mm範圍中或在300 mm至600 mm範圍中，但不僅限於此。
在本發明中，凸出物圖案的表面的附著力可以等於或小於600 gf/cm2 。凸出物圖案表面的附著力是當以1,000 gf負載將具有面積1 cm×1 cm的玻璃基板與凸出物圖案的表面接觸30秒然後釋放時所施加的最大負載值。又者，凸出物圖案的表面的附著力可以是等於或大於300 gf/cm2 。當凸出物圖案的表面的附著力小於300 gf/cm2 時，LED晶片可能在程序間的處理期間由於不充分附著而分離或丟失，或者可能發生不必要的旋轉。
在本發明中，可額外在基板與聚二甲基矽氧烷系膜之間包含黏著劑層。
可以使用本技術領域已知的材料作為黏著劑層，更具體地，可以使用壓敏黏著劑(PSA)，並且可以使用丙烯酸系黏著劑、合成橡膠黏著劑等，但黏著劑層不僅限於此。又者，在本發明的一實施方案中，作為黏著劑層，可以使用雙面PSA，而在這種情況下，雙面PSA的一個表面可以包含矽系(silicon-based)黏著劑，另一個表面可以包含丙烯酸系黏著劑。因此，異質材料的接合可為優異。
基板的厚度可以在30 μm至300 μm的範圍中或在50 μm至150 μm的範圍中，但不僅限於此。
根據本發明一實施方案的用於轉移顯示器像素之圖案膜係示意性地例示說明於下圖1及2中。
又者，根據本發明一實施方案的顯示器的製造方法係包含：製備用於轉移顯示器像素之圖案膜；在主要凸出物圖案的表面上提供顯示器像素；及將顯示器像素轉移到顯示器之電極基板。
在主要凸出物圖案的表面上提供顯示器像素係可藉由使用雷射的剝離技術進行，但不僅限於此。
在該將顯示器像素轉移到顯示器之電極基板中，可以使用藉由適當的轉移壓力將顯示器像素附著到配有黏著劑功能之電極基板的方法。
又者，根據本發明一實施方案，當使用用於轉移顯示器像素之圖案膜時，因為於形成在晶圓上的發光裝置晶片中，只有於特定間隔的發光裝置晶片被選擇性地接觸，所以可以防止晶圓的污染。 [發明的模式]
在下文中，將通過實施例描述本發明的實施方案。然而，實施方案的範圍不意圖限於以下實施例。 ＜實施例＞ ＜實施例1和2以及比較例1至6＞
使用具有凸出物圖案(以凹版圖案形成在具有10 mm或更小平坦度的石英石板上)的母模，將聚二甲基矽氧烷(PDMS，Dow company的模具產品)以約400 μm的程度用隙塗佈器塗佈，並在室溫下固化24小時。藉由使用光微影程序以及使用矽或玻璃的蝕刻或光反應樹脂來製造母模。
藉由塗佈或層壓方法而以矽系PSA覆蓋固化的PDMS，並且在這種狀態下層壓聚碳酸酯基板並從一側逐漸複製/釋離，從而製造用於轉移顯示器像素的圖案膜。
是否有主要凸出物圖案和輔助凸出物圖案以及凸出物圖案的高度係如下表1所示，主要凸出物的上部面積為100 mm×200 mm，輔助凸出物的上部面積為50 mm×50 mm (實施例1和2)。關於凸出物圖案的高度，藉由蝕刻程度或圖案高度調節母模的凹板深度。又者，主要凸出物圖案的節距是800 mm，並且由上面的等式1計算的凸出物圖案所佔面積率是3.5%。又者，構成輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積為構成主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之12.5%。另外，主要凸出物圖案和輔助凸出物圖案的形式例示說明在下圖2中。 ＜實驗例＞
在下表1中評價和例示說明實施例1和2以及比較例1至6的膜的臨界負載、凸出物面積率等。
關於臨界負載，係在轉移的基板藉由轉移壓力接觸包含凸出物圖案的聚二甲基矽氧烷系膜的底表面時，測量最大壓力值。臨界負載越大，凸出物圖案的變形越小，並且可以減少與電極基板的不必要接觸。因此，可以改善在轉移程序後與電極基板的釋離性。
評價以下轉移程序的符合性(conformity)的標準如下。 　　◎：非常優異且黏著時間(tack time)在一分鐘內 　　△：優異且黏著時間大於1分鐘並等於或小於5分鐘 　　×：不符合性/需要改進，黏著時間超過5分鐘
如上述實施例1所述，當基於轉移面積(100 mm´100 mm)計之轉移壓力係調整至5 kgf或更低時，藉由在主要凸出物和輔助凸出物中的壓力分散效應和適當凸出物高度，確認了除了圖案轉移膜的凸出物以外，底部不接觸。在這種情況下，在轉移之後的脫附程序係更容易，並且當總轉移程序黏著時間是在1分鐘內時，可以說轉移程序的符合性是優異的。
又者，當如實施例2中所述可能進一步增加轉移壓力時，有可額外確保轉移產量和電極基板的附著特性的優點。
如結果所示，根據本發明的一實施方案，因為凸出物圖案係形成在聚二甲基矽氧烷系膜的表面上，則可減少顯示器像素轉移期間電極表面與聚二甲基矽氧烷系膜之間的接觸面且在顯示器像素轉移後聚二甲基矽氧烷系膜具有優異模具釋離性質。
又者，根據本發明的一實施方案，當使用該用於轉移顯示器像素之圖案膜時，因為於形成在晶圓上的發光裝置晶片中，只有於特定間隔的發光裝置晶片被選擇性地接觸，所以可以防止晶圓的污染。
另外，根據本發明的一實施方案，凸出物圖案除了包含主要凸出物圖案之外還額外包括輔助凸出物圖案，以防止主要凸出物圖案因轉移壓力變形，且結果是可以減少與電極基板的不必要接觸。
10‧‧‧基板
20‧‧‧主要凸出物圖案
30‧‧‧輔助凸出物圖案
40‧‧‧聚二甲基矽氧烷系膜
50‧‧‧黏著劑層
圖1及2分別為示意性地例示說明根據本發明實施方案之用於轉移顯示器像素之圖案膜的圖。

Claims (9)

  1. 一種用於轉移顯示器像素之圖案膜，其包含： 　　基板；及 　　提供在該基板上並在表面上包含凸出物圖案之聚二甲基矽氧烷系膜， 　　其中構成該凸出物圖案之凸出物的形式是多邊形柱形式或圓柱形柱形式，並且該凸出物的上表面是平坦形式， 　　該凸出物圖案的高度是在20 mm至50 mm範圍中， 　　基於該聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，該凸出物圖案所占面積率為5%或更低，及 　　該凸出物圖案包含主要凸出物圖案及輔助凸出物圖案，及 　　構成該輔助凸出物圖案之各自輔助凸出物的上部面積為構成該主要凸出物圖案之各自主要凸出物的上部面積之5%至20%。
  2. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其中，基於該聚二甲基矽氧烷系膜的上平面計，該凸出物圖案所占面積率係在1%至3.5%範圍中。
  3. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其中該凸出物圖案的表面的附著力(adhesion)為600 gf/cm2 或更低。
  4. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其中該主要凸出物圖案與該輔助凸出物圖案之節距各獨立為在700 mm至900 mm範圍中。
  5. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其中該聚二甲基矽氧烷系膜的厚度係在200 mm至800 mm範圍中。
  6. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其中該顯示器像素為發光二極體(LED)晶片。
  7. 如請求項1之用於轉移顯示器像素之圖案膜，其進一步包含： 　　在該基板與該聚二甲基矽氧烷系膜之間的黏著劑層。
  8. 一種顯示器的製造方法，其包含： 　　製備如請求項1至7中任一項之用於轉移顯示器像素之圖案膜； 　　在主要凸出物圖案的表面上提供顯示器像素；及 　　將該顯示器像素轉移到顯示器之電極基板。
  9. 如請求項8之顯示器的製造方法，其中該顯示器為透明發光二極體顯示器。
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