CN107833526A - 拾取‑移除系统以及发光显示器的修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于修复发光显示器的系统和方法。组装后，发光基板被检查以确定有缺陷的阵列位点，缺陷项目被使用拾取‑移除方法移除。在一个方面，发光基板包括一个井阵列，井中设置有发光元件，但没有电连接到所述发光基板。如果所述发光元件是发光二极管(LED)，随后所述发光基板被暴露于紫外光照以激发LED阵列，因此所述LED光罩可以被分析以确定缺陷阵列位点。所述缺陷项目被定义为方向偏离、错位、无效发光元件、或者碎片。确定所述缺陷项目之后，所述自动式拾取‑移除方法被用来移除它们。所述拾取‑移除方法也能被改造用来使用替代发光元件填充空置的井。

Description

拾取-移除系统以及发光显示器的修复方法
技术领域
本发明广义地涉及一种流体组装的发光显示器，更具体地，涉 及一种用于修复发光显示装置的系统及方法。
背景技术
当前竞争的适用于大面积显示装置的技术是液晶显示器 (Liquid CrystalDisplay,LCD)，有机发光装置(Organic Light Emitting Device OLED)显示器，以及最近的，无机LED显示器。 LCD的缺陷是：(1)低效率，背光发出的光只有大概5％可以以图 像的方式被使用者看见；(2)低动态范围，因为LC材料无法完全 阻断光线以产生黑色像素。OLED显示器的缺陷是蓝色OLED材料 的可靠性差且能效低(～5％量子效率(QuantumEfficiency，QE))。 在显示装置中使用无机微型-LED(μLED)可以提供很高的效率， 因为这种显示装置不会使用彩色滤光片和偏光片去吸收光。如本文 所使用的，μLED是直径等于或者小于100微米的LED。这种无机μ LED显示器拥有很高的对比度，因为黑色像素设置为不发光。对于 无机μLED显示器，在常规发光下确立的蓝色氮化镓(GaN)LED 的效率在35％～40％，其可靠性超过50000小时。索尼公司开发了一 种通过拾取和放置系统设置在显示阵列中的被动式的μLED阵列。 然而，由于大型的显示器需要数百万的LED，与其他技术相比通过 这种工艺制造的显示器是费时且价格高昂的。
将微制造电子装置、光电装置、以及子系统从供体基板/晶圆到 大面积和/或非常规基板的流体移转，为电子以及光电装置拓展应用 范围提供了新的机会。例如，显示像素尺寸的LED微结构，比如杆、 鳍片或者圆盘，可以首先在小尺寸晶圆上制造，然后移转到大面板 玻璃基板以制造不需要背光的直接发光显示器。
在任何一种发光显示器的制造过程中，都会出现LED变得错位 或损坏的可能性。考虑到大尺寸显示器可以由数百万个LED组成的 事实，检测和更换有缺陷的LED将会是一个很大的工作量。对于阵 列微元件的压印-移转装配，一个方法是(美国专利第7,723,764号) 电性测试整个集成阵列以识别出有缺陷的元件，然后切断故障元件 的驱动线，并将它们重新布置到安装于缺陷元件的上方的替代元件。
更通常地，修复步骤通常通过绝缘电连接、覆盖缺陷和去除电 触点来减轻缺失，错位或损坏的元件的负面影响。美国专利第 9,252,375号描述了对于缺失或有缺陷的阵列元件的检测和选择性 钝化，以及驱动电路的切除导致这种缺陷。最经常地，重点是放在 无缺陷阵列的生产上。然而，对于数百万元件规模的阵列，即使非 常低的缺陷率也可能导致不可用产品的产生。
同样，当使用流体组装方法来制造大尺寸显示器时缺陷也可能 会产生。因此，需要提升修复由流体自组装产生的低概率缺陷的能 力。更明确地说，如果存在用于识别空的井或破损发光元件的位置 以及随后的校正，随后选择性地移除装置区域内的所有残留的未对 准的元件的系统性方法，将是有利的。
发明内容
在此公开一种可以系统地识别和修复由发光显示器的流体自组 装产生的相对较少数量的缺陷的方法。每个对准位点的检查对于验 证完整和正确定向的元件的占用是必要的。虽然可以通过显微镜和 数字图像处理方法进行检测，这些方法工业电子制造中的标准，但 在一个方面，发射被引入组装好的阵列中，以额外识别正确定位和 对齐且看起来完整但无效的元件。不正确定位和方向不对的装置也 被认为是无效的。
初始检测测试的输出确定一个位置是否被有效元件占据、被无 效或破损的元件占据、或是未被占领的。通过修复操作，第一步是 从对准位点移除无效或破碎的元件。修复的第二步是用有效元件填 充未被占据的位点。这些元件的来源可以是来自所述现场的错位元 件或者位于容器中的充分隔开的可以被拾取-移除装置单个拾取的 新的发光元件。移除和更换步骤都可以通过单个元件拾取和移除子 系统完成。或者，更换可以通过一个或多个重复的流体组装步骤来 实现。
修复的第三步是残留的未被捕获的元件的移除。在流体组装中， 对单个元件轨迹的确定性控制并不总是可能的，在组装之后，元件 可以驻留在接收基板表面上的对准位点之间。对于低填充率的阵列， 捕获位点占据整个阵列区域的一小部分，识别单个错位元件的位置 既昂贵又不必要。相反，可以在单个大规模步骤中移除残留的错位 元件，所述步骤在正确定位的元件中筛选错位元件。修复步骤的成 功是在将元件进一步集成到接收基板之前通过最终检测验证的。如 果所述检测显示阵列中存在持续的缺陷，则可以重复修复过程。
因此，一种用于修复发光显示器的方法被提供。所述方法提供 包含有放置的发光元件的阵列的发光基板。在装配之后，所述发光 基板被检查以确定缺陷阵列位点，以及缺陷项目被从发光基板上移 除。在一个方面，所述发光基板包含井阵列，发光元件设置于所述 井中，但没有电连接到所述发光基板。
在另一个方面，所述发光元件是发光二极管(LED)。随后，检 测发光基板包括使用紫外光(UV)照射发光基板以光激发LED阵 列，并使用光学滤光检测从含有有效LED的位点中区分缺陷位点。 所述缺陷项目可以被定义为缺失发光元件、方向偏离、错位、或者 无效发光元件、或者碎片(例如破损的发光元件部分)。在确定方向 偏离、未对准、或者无效发光元件、或者碎片之后，自动式拾取- 移除方法被用来移除所述缺陷项目。所述自动式拾取-移除方法可以 使用如下面详细描述的静电式、机械式、或者粘合式的维持机制。
替换发光元件在缺陷阵列位点中的定位可以使用流体组装或重 新利用的拾取-移除方法来实现。在任意空井中设置替换发光元件之 后，所述发光基板被重新检查以确认缺陷阵列位点。如果重新检测 通过，则发光基板被进行退火处理以使所述发光元件电连接到发光 基板。
下面提供发光基板修复方法和发光基板的修复系统的详细细 节。
附图说明
图1A至1C为发光显示器修复系统的示意框图。
图2A及2B为描绘静电式拾取-移除装置的图表。
图3A至3F描绘一个示例性的机械式拾取-移除装置。
图4A至4C描绘粘合式拾取移-除装置。
图5A至5C描绘一个示例性的发光元件更换过程。
图6为高阶修复处理流程图。
图7A至7D为一个示例性的发光基板经由流体组装方法处理后 的平面图。
图8A和8B为修复发光基板的方法的流程图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
图1A至1C为发光显示器修复系统的示意框图。发光显示器修 复系统100包括用于检测包含有呈阵列状排列的井106的发光基板 104的检测子系统102。如图所示，发光元件108位于井106中，但 不电连接到发光基板104。或者但是未示出的，发光元件可以设置 于平面发光基板顶表面上的预定阵列位置。具有代表性的，发光元 件108通过流体组装方法被沉积于井106中，正如本文所主张的优 先权中记载的关联专利申请中所述的那样。然而，也可以使用常规 的自动式拾取-移除装置来对井进行填充。检测子系统的作用是用来 确定存在缺陷的阵列位置。存在缺陷的阵列位置110(以虚线圈出) 在图中被示出。
有利地，不需要与基板的电(比如，焊接)连接点即可确定存 在缺陷的阵列位置，从而使缺陷发光元件108可以被更容易地替换。 发光显示器修复系统100还包括用于从发光基板104上移除缺陷项 目113的拾取-移除子系统112。
在一个方面，发光元件108是发光二极管(LED)。在这种情况 下，检测子系统102包括照明器116，用于以紫外(UV)光照射发 光基板104(或单独的LED 108)并对LED进行光激发。双模式图像 传感器118在一种模式中通过视觉对比和边缘检测来识别LED 108 的存在，而在另一种模式中，使用波长特定过滤来通过检测由光生 载流子引起的期望的光致发光来识别有效的LED 108。
例如，紫外激光发生器、紫外LED灯、氙弧灯、水银弧灯或氙 弧光灯都可以作为UV发射单元116使用。如果LED 108存在漏电 流，由半导体层中的光致发光效应导致的发光占据主导地位，因为 激发态电子的重新结合是不发光的。如果LED 108不存在缺陷，光 致发光效应在有源层和半导体层中都存在。在这种情况下，由有源 层中的光致发光效应导致的发光占据主导地位，由此所产生的光具 有与存在缺陷的LED发出的光不同的颜色。因此，具有预定波长的 光被产生并由此可以判断一个LED 108是否存在缺陷。
所述图像传感器118捕获有缺陷的、无缺陷的、以及无LED108 的情况下所产生的光的波长并将量测的结果与预定标准值进行比 较。在其他方面，检测成像可以采用光谱学方式取代波长选择滤波 器来更精确地量化UV激发LED的光致发光。LED的检测可以包 括通过具有均匀性标准的非二进制亮度评估来确定移除阈值，并且 LED的检测可以检测每个像素的红-蓝-绿(RGB)色平衡以供稍后 校正。分光镜收集所有发出的光并记录分布情况。所述测量通常不 包括位置数据，如电荷耦合传感装置(charge-coupled device,CCD) 或CMOS传感器的情况，因此位置数据必须来自记录检测头的xy (水平)位置检测。这意味着一次只能有一个LED被检查。相比之 下，可以带隙过滤的摄像头(band gap filteredcamera)可检测更大 的视野检测(但对波长的定量较少)。
对于氮化镓(GaN)LED，其占主导的波长位于蓝色或绿色光 谱中，这取决于LED的掺杂。对于铝镓铟磷(AlGaInP)LED，其 占主导的波长位于红色光谱中。所述带隙过滤的图像传感器将检测 到的光致发光与所述基板上的预设图交叉参考位置进行比较以预估 波长。缺少或不符合预期颜色图的光的波长确定某个阵列位置是有 缺陷的。在应用任何滤色器或颜色修改层之前进行所述检测。因此， 根据显示器的设计，发光基板104可以由单一类型(一种颜色)的 LED、两种类型(两种颜色)的LED、以及三种类型(三种颜色) 的LED制造而成。在一个方面，所述图像传感器可以被能够通过必 要的较小视野进行定量波长测量的分光镜替代。在另一方面，图像 传感器118将测量的所需波长光强度与预定标准值进行比较，以确 定LED是否存在缺陷。
总的来说，检测子系统102判断缺陷项目，诸如发光元件缺失 (井中未填充发光元件)、发光元件方向偏离(井中填充有“倒置”的 发光元件)、错位(LED未设置在井中)、无效发光元件和碎片(例 如，损坏的发光元件、由于制造发光基底而产生的碎片或流体组装 的流体中的固体物)。对于方向偏离、错位或无效的发光元件以及碎 片，所述拾取-移除子系统112使用自动式拾取-移除装置来移除这 些缺陷项目113，如下面更详细地解释的，自动式拾取-移除装置使 用以下固定机制之一：静电，机械式和粘合。本领域技术人员可以 理解的，所述拾取-移除装置包括常规的光学/摄像机子系统和/或用 于相对于诸如基板边缘或拐角这类已知参考物精确地测量目标位置 (缺陷项目)的系统。
图2A及2B为描绘静电式拾取-移除装置的图表。通过在转移 头上产生静电荷使微型发光元件被固定在转移头上，其包括微元件 中的电荷被分离并吸引。通过消除转移头中的电荷分离来完成释放。 静电式拾取-移除装置200包括可以产生静电荷使缺陷项目204被其 吸附的转移头202(如图2A)。参考标记206表示由静电荷引起的 吸引力。转移头202上的静电荷可以被消除以释放缺陷项目204(如 图2B)。在一个方面，转移头基本上是一个在拾取表面(由薄介电 质保护)上集中电荷的电容器。例如，位于转移头上的正电荷吸引 电子至LED顶表面，以产生小的吸引力。所述过程是有效的，因为 发光元件拥有很小的质量。
图3A及3F描绘一个示例性的机械式拾取-移除装置。转移拾 取头可以是连接到步进式控制的xyz(能够在三维方向上移动)的 转移头平台上的薄的、可加热的金属尖端。所述尖端被涂覆有相变 材料并靠近需要被移除的缺陷项目处的基板表面，然后通过电阻加热尖端引起涂覆材料的熔化，进而使其接触任意元件、碎片、井中 或基板顶表面的碎屑。所述涂覆材料随后冷却凝固，当尖端被移走 时从所述位置移走所有松动的材料。所述涂覆材料以及被移走的材 料通过浸泡于液浴中或喷射溶剂以溶解涂覆材料，随后所述尖端通 过浸泡在相变聚合物的液浴中被重新涂覆新的材料。或者，所述转 移头302为一次性的，可连同被其吸附的缺陷项目310一起被丢弃。 这种方法具有的一个很大的优势是缺陷阵列位置附近的Z-高度(垂 直)控制可能是相对较低的精度，因为相变材料会在重力的作用下 下垂以进行接触，这种方法相较于静电式和弹性体粘合式的方法可 以除去更多种尺寸和形状的颗粒。机械的力相较于静电的力和弹性 体粘合剂的力更强。
因此，机械式拾取-移除装置300包括覆盖有液态聚合物涂层 304的热转移头302。所述热转移头302可被加热，如电压电位306 (图3A)所示，使固态的相变聚合物转变为液态308或者维持聚合 物的液态。在接触到缺陷项目310(图3B)后，缺陷项目附着在所述 转移头上。如图3C和3D所示，转移头302被冷却而使液态聚合物 变为与缺陷项目310连接的固态312。在图3E中，所述转移头302 被用液体314清洗去掉所述聚合物，以移除缺陷项目，以及在图3F 中，转移头302在液态聚合物浴316中被重新涂覆上聚合物304。
图4A至4C描绘粘结式拾取-移除装置。在一个方面，所述缺 陷项目与转移头是可以自然粘合的，具有与界面面积呈比例的总的 结合强度。通过弹性体表面的偏转实现释放，这减少了与刚性缺陷 物微元件的接触面积，从而减小了转移头和缺陷项目之间的保持力。 所述粘结式拾取-移除装置400包括一个含有可形变接触表面区域 404的转移头402。接触表面区域404是具有粘性的，所述粘性可以 是其本身具备的，或者是被覆盖有粘胶层(图4A)。由于转移头402 没有直接接触发光基板104的表面，所以如图4B所示，转移头响 应于接触表面积尺寸的扩大(变形)而粘着缺陷项目408。所述缺 陷项目被释放是通过将转移头浸入溶剂或者增大转移头的形变程度 以减少与缺陷项目接触的表面积(图未示)。
粘结式方法的另一种方式是在转移头上涂覆液体，同时使用在 接触后不残留任何液体的基板。一个例子是，疏水的基板表面以及 通过接触后的表面张力固定待移除的缺陷项目的极性液体。
回到图1C，所述修复装置100还可进一步包括替换子系统。发 光基板中的空的井106能通过流体组装过程被填充，或者如图所示， 用一种被改造的拾取-移除系统120。
图4A至4C也可解读为使用可形变的弹性转移头从基板井中移 除缺陷发光元件的步骤。流体组装的阵列的修复可以被概括地简化 为两个基本操作：基板上发光元件的移除，以及将替换发光元件添 加至发光基板的井中。从井106中移除损坏或无效的元件408需要 拾取-移除装置转移头402在紧密接近与拾取之前与对准位置(如 井)重叠。为了移除，转移头402与发光元件元件部件408的相对 位置并不是关键的，并且通常可以在不需要相机或线性编码器的形 式的附加位置反馈的情况下实现。在拾取之后，零件被从组装区域移出并丢弃，而转移头则被重置以拾取并移除下一个元件。对于陷 入井中的发光元件，粘附性的弹性拾取-转移头能发生形变以接触与 所述部件。对于静电式转移头，可能需要增强的电场来克服增加的 距离以及平方律在抓取力方面下降。相变材料涂覆的拾取头对于从 井中移除损坏元件和碎片也是有效的。
在有缺陷和损坏的元件被从井中移除之后，它们先前所在的位 置以及原本空着的位置被作为新替换元件装配的目标地点。这可以 通过与初始的组装方法相类似的方法——流体组装来完成，并且重 复检测/移除步骤直到阵列达到所需的功能产出。或者，用于移除的 拾取-移除xyz转移头可以被重新用于放置新的元件。添加步骤相较 于移除需要更高的放置精度，所以在新的元件被从分段区域拾取之 后，转移头经过一个仰视的相机，以校正元件中心和转移头中心之 间的相对位置。对于径向不对称的元件，角度取向也可以在此时被 校正。所述元件然后被放置于基板井中，进而将元件沉积在凹槽中。 对于静电式粘附，可以通过使电场断电来实现元件的沉积，但是对 于微尺寸部件的天然粘结可能需要机械辅助分离。
如果所述拾取-移除平移的可靠性对于阵列及元件的尺度是不 够的，那么能够偏转且不损坏已携带的元件的转移头位于对准位置 的附近并轻轻地将元件压靠在装配表面。如图5A至5C所示，随后 转移头在凹槽对应区域中平移所接触的元件以使所述元件被迫进入 凹槽中并机械地留在其中。由于元件的尺寸及易碎属性，向下的力 是被如设置于拾取移除头中的压电力感测量器小心控制和监控。通 过这种方式，没有对被拾取元件以及井的相对位置的完全了解和掌 控，装配也可以被实现。
最后一个修复步骤是大面积清理，使用力量的差別从基板上去 除任何不在正确位置(安放错误)的元件。在这种情况下，井包括 对准位置，发光元件并且场内发光元件部件位于基板表面上，而不 被井横向限制。因此，与衬底表面紧密接触的粘附表面对不在正确 位置的部件比对凹进的正确定位的部件施加显著更强的力。这种吸 引力可以通过库伦力、介电电泳或化学粘附实现。另外一种方法利 用井在正确定位的部件上的横向保持，并且在基板表面上提供机械 剪切力以移除错位部件。剪切力可以由流过基板的流体或由刷子或 固体表面提供的直接力量来提供。倾斜的基板以及重力也可以用于 将未组装的部件引导出组装区域进入收集槽。在这种情况下，基板 可以耦合到定向振动的振荡器以减少部件迟滞，并且基板可以覆盖 在载体流体中以帮助不对准部件的经过。
非流体以及非重力式的最终清洁的方式可以是扫过表面以移除 错位元件的圆柱体、尺寸与装配基板相当的刚性薄片、临界尺寸大 于元件尺寸的柔性薄片或者刷子以便在基板表面施加剪切力时不会 移除正确定位的元件、或者自身柔软有粘性的薄膜比如，举个例子， 聚二甲基硅氧烷(PDMS)，当剥离所述薄片时可以从基板中拉出错 位元件。除了基于凹陷的井中的部件保持的组装之外，这些方法还 适用于任何可替代的装配方案，其中正确定位的元件比错位元件更 牢固地保持，并且通过在两个粘附力之间施加量级的驱动力。然后 错位元件可以被回收到油墨中以用于以后的流体组装。修复后，基 板被再次检查及验证是否所有的阵列点都被完整且有效的元件占据 而且没有错位元件残留在基板上。
图5A至5C示出一个示例性的发光元件更换过程。使用任意一 种上述自动式拾取-移除装置重新用来沉积发光元件，转移头500被 示出具有附接的替换发光元件502。转移头500将替换发光元件502 固定于发光基板104的顶表面504上靠近将被填充的井106的位置(如图5A)。转移头500运输替换发光元件502经过顶表面504， 如箭头506所示，经过井106的开口，迫使替换发光元件进入井(如 图5B及5C)。
图6为高阶修复处理流程图。本文公开的系统非常适合于可以 系统地识别和修复由流体自组装产生的相对较少数量的缺陷的过 程。在步骤602中发光基板被准备，包括选择性地使单个发光元件 启动所需的呈行与列排布的线的矩阵，并且可选地包括有源矩阵驱 动电路，如本发明所主张的优先权中记载的关联专利所述。步骤602 还包括发光基板顶表面上的井的制作。在步骤604中，流体组装方 法将发光元件定位在发光基板的井中发光元件。在步骤606中，使 用图1所示的检测子系统执行初始检测。检测每一个发光元件对于验证完整且正确定向的元件的占用是必要的。虽然可以使用显微镜 和数字图像处理的方法进行检测，其为工业电子制造中的标准，也 可以使用紫外光辐射来激发发光以另外识别出现看起来完整但无效 的正确定位和对准的部件。正确定位但方向偏离的装置也被认为是 无效的。
在步骤608中，有缺陷的阵列位置被修复。初始检测测试(步 骤606)的输出是对应于已知对准位点的三维阵列，同时指示位置 是否是：被有效元件占据、被无效元件占据、碎片、或者未被占据。 步骤608a从对准位置移除无效元件或碎片。所述步骤的成功执行有 效地创建了一个具有二元状态的井阵列，描述由被有效元件占据或 空的位点。
步骤608b使用有效元件将空置位点填充。这些元件的来源可以 是来自现场(基板表面)的错位元件或者位于容器中的充分隔开的 可以被拾取-移除装置单个拾取的新的发光元件。因此，步骤608a 和608b均可以通过单个元件的拾取移除操作来实现。或者，未被占用的井可以通过使用第二次流体组装过程来填充。
在步骤608c中，残留的错位发光元件被去除。错位的发光元件 占据在基板表面上的井的外部或规定位置之外的发光基板表面的位 置。在流体组装(步骤602)中，对于单个部件轨迹的确定性控制 并不总是可能的，并且在组装之后，错位的部件可能驻留在接收基板表面上的井之间。对于低填充率阵列，对准位点占整个阵列区域 的一小部分，识别单个错位元件的位置是既昂贵又不必要的。相反， 可以在单个大规模步骤中移除残留的错位元件，所述步骤在正确定 位的元件中筛选错位元件。例如，刷子、擦拭物、气体或液体可以 被应用在发光基板的顶表面。或者，如果步骤608b使用流体组装方 法，步骤608b和608c可以被组合。
这些修复步骤的成功是通过步骤610之前的最终检测被验证 的，随后在步骤612中将元件进一步集成到接收基板。如果此检测 显示阵列中存在持续的缺陷，则相应地重复修复步骤。
可以检测其余的基底以评估残留发射元件的程度发光元件，但 是错位元件移除的最容易的方法是选择性的大规模操作。否则，这 个过程将初始检测(步骤606)限制到井位点，而且这个过程还包 括在集成之前最终检测(步骤610)中的对整个基板区域的检测。因此，提出了两种检测方法：大面积检测和逐个位置检测。如果流 体组装的元件是微尺寸LED(μLED)，其具有小于100微米的直径 或横截面的尺寸，则两种检测方法之后的基本方法可以是通过UV 照射引起μLED的光激发以及波长选择性测量，以识别存在并正确 定位μLED的功能。利用足够有效的光学器件，大面积成像可以描 述组装基板上μLED的分布特征。如果逐个检测或成像低于全区域， 则成像系统被排列或转移到组装基板表面上方，并且处理后的图像 数据用于产生一个模型，对应于基板对准位点的有效、未被占据、 错位、被无效元件占据、或检测碎片。
图7A至7D为一个示例性的发光基板经由流体组装过程处理后 的平面图。由于集成依赖于电极触点的整个部件，所以不完整但是 有效的元件也会被移除。图7A描绘了目视检测的结果。如图所示， 大多数井106被发光元件108占据，但是一些井未被占据。假设发光元件是LED，图7B描述了通过将发光基板暴露于UV辐射下而 获得的结果。标有“x”的一些位点300，被占据但是不反馈预期亮度 或波长，表示占据其的LED有缺陷。图7C描绘了需要移除缺陷LED 的井302，以及图7D描绘了需要用替换LED重新填充的井304。
在一个方面，修理工具是一个三轴拾取-移除头，能够处理微元 件以修复流体组装的主要缺陷模式：缺少元件、方向偏离的元件、 以及残留在基板表面上的错位元件、以及占用正确位置的破损元件。 通常，行业内标准的拾放操作是通过拾取-移除头和元件之间的基于 气动压力的夹持力进行的，这要求真空口小于部件处理面。对于微 型元件的情况，基于真空的方法变得不太适合，因为微尺度口径限 制气体流动，产生减慢操作的显著的气动阻力。另外，这样的小端 口变得容易堵塞。在微观尺度上，替代处理方法是被需要的。
为了与本文所述的修复系统一起使用，拾取-移除转移头的接触 面应小于最小阵列间距(在井之间)并且大于发光元件的接触面， 使得其能够转移单个微元件。如上所述，用于将部件维持在转移头 上的方法可以是静电式、机械式、或粘合式的。或者，转移头可以包括诸如微机电系统(MEMS)镊子，形貌固持特征，或通过孔的 尺寸明显小于元件尺寸的多微孔特征进行真空拉伸的机械附件。对 于没有径向对称的部件，可以使用4轴拾取-转移头。
图8A和8B为修复发光基板的方法的流程图。尽管为了清楚起 见，所述方法被描绘为编号步骤的序列，但编号并不一定决定步骤 的顺序。应当理解，这些步骤中的一些可以被跳过，同时进行，或 者执行而不需要维持严格的顺序。然而，通常，所述方法遵循所示 步骤的数字顺序。所述方法从步骤800开始。
步骤802提供含有定位的发光元件阵列的发光基板。步骤804 检测发光基板以确定有缺陷的阵列位置。步骤806使用拾取-移除方 法从发光基板有缺陷的阵列位点移除缺陷项目。在使用替换发光元 件填充空的井的步骤808之后，步骤810重新检测发光基板以确定 有缺陷的阵列位置，并且在通过重新检测之后，步骤812对发光基 板进行退火处理。作为退火处理的反馈，步骤814将发光元件电连 接到发光基板上。
在一个方面，步骤802提供具有井阵列的发光基板，井中设置 有发光元件，但发光元件没有电连接到发光基板。如果发光元件是 LED，那么在步骤804中对于发光基板的检测包括子步骤。步骤804a 用UV光照射发光基板。步骤804b对LED阵列进行光激发，以及 步骤804c测量LED在预定的波长的亮度，以确定有缺陷的阵列位 点。缺陷项目可能包括方向偏离的发光元件、错位的发光元件、无 效的发光元件或碎片。在确定上述缺陷之后，步骤806使用自动式 拾取-移除方法从缺陷阵列位点处移除发光元件。所使用的自动式拾 取-移除方法可以使用以下维持机制之一：静电式、机械式、或粘合 式。
在静电式机制的情况下，步骤806a在拾取-移除转移头和缺陷 项目之间产生静电荷。步骤806b通过静电荷将缺陷项目吸附到转移 头，步骤806c消除(驱散)静电电荷以从转移头释放缺陷项目，或 者所述步骤处理附着有缺陷项目的转移头。
在机械式机制的情况下，步骤806d用液态聚合物涂覆拾取-移 除转移头。在缺陷发光元件与转移头接触之后，步骤806e使转移头 冷却，步骤806f将聚合物转化成固态附着于缺陷发光元件。步骤 806g清洁转印头以移除有缺陷的发光元件，以及步骤806h用液态聚合物重新涂覆转移头。或者，步骤806i将附着有缺陷项目的转移 头丢弃。
在粘合式机制的情况下，步骤806j提供发光元件具有拾取移除 可变形接触表面区域的转移头，其相对于缺陷发光元件具有粘性。 步骤806k扩大转移头的可变形接触表面区域以接触有缺陷的发光 元件，响应于所述接触，步骤806l将有缺陷的发光元件粘结到转移 头。更明确地，在步骤806j中，可变形的接触表面区域最初可以是 第一平坦表面区域，且步骤806k扩大转移头的可变形接触表面区 域，以与位于基板的井中的缺陷发光元件的第二凸表面区域接触。 步骤806m丢弃所述缺陷元件。
在一个方面，对于发光基板包括填充有发光元件的井阵列，步 骤808使用如下新的自动式拾取-移除方式将替换发光元件填充于 空的井。步骤808a附着一个替换发光元件到拾取-移除转移头。步 骤808b将替换发光元件放置在发光基板顶表面上的最靠近要被填充的井的位置。步骤808c将替换发光元件平移经过顶表面。作为替 换发光元件经过井的开口的反馈，步骤808d使用弹性变形力将替换 发光元件引导到井中。
已经提供了一种用于发光基板修复的系统和方法。已经提出了 具体的处理步骤和硬件单元的示例来说明本发明。然而，本发明不 限于这些实施例。本领域技术人员可以想到本发明的其它变型和实 施例。

Claims (25)

1.一种用于修复发光显示器的拾取-移除方法，所述方法包括：：
提供含有放置的发光元件的阵列的发光基板；
检测所述发光基板以确定缺陷阵列位点；以及
响应于所述检测，使用拾取-移除系统从缺陷阵列位点去除缺陷项目。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述发光基板包括提供具有井阵列的发光基板，且发光元件位于所述井中，但没有电连接到所述发光基板。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述发光基板以确定缺陷阵列位点包括确定缺陷项目，所述缺陷项目选自由缺失发光元件、未对准的发光元件、错位的发光元件、无效的发光元件、以及碎片组成的组。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使用所述拾取移除系统包括使用所述拾取移除系统从所述发光基板的顶表面移除未对准的发光元件、错位的发光元件、无效的发光元件、以及碎片。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述拾取-移除系统包括使用一个相变维持机制。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，使用所述相变维持机制包括：
使用液态聚合物涂覆拾取-移除转移头；
在缺陷项目与所述转移头接触之后，使转移头冷却；
使所述聚合物变为固态附着于所述缺陷项目。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，涂覆所述拾取-移除转移头包括在多个拾取-移除转移头中涂覆一个拾取-移除转移头；以及
所述方法还包括：
在附着所述缺陷项目之后，丢弃所述转移头。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
在附着所述缺陷项目之后，清洗所述转移头以去除所述缺陷发光元件；以及
使用液态聚合物重新涂覆所述转移头。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在移除缺陷项目之后，使用选自流体组装或重新利用的拾取-移除系统以使用替换发光元件来填充空的井。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
在使用替换发光元件填充空的井之后，重新检测发光基板以确定缺陷的阵列位点；
在通过重新检测之后，退火处理所述发光基板；以及
响应于所述退火处理，使所述发光元件电连接所述发光基板。
11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，提供所述发光基板包括提供发光二极管(LED)发光元件；以及
其中检测所述发光基板包括：
使用紫外光(UV)照射所述发光基板；
光激发所述LED阵列；以及
测量LED在预定波长的亮度以确定缺陷阵列位点。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用拾取-移除系统移除缺陷项目时使用如下静电式维持机制：
在拾取-移除转移头与缺陷项目之间产生静电电荷；
通过静电电荷吸引所述缺陷项目至转移头；以及
消除静电电荷以从转移头上释放缺陷项目发光元件。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用拾取-移除系统移除缺陷项目包括使用如下粘合式维持机制：
提供具有拾取-移除可变形接触表面区域的转移头，其相对于缺陷发光元件具有粘性；
扩大所述转移头可形变接触表面区域以接触所述缺陷项目；以及，
响应于所述接触，使所述缺陷项目附着于所述转移头。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，提供所述发光基板包括提供包含有被发光元件填充的阵列井的发光基板；
其中使用重新利用的拾取-移除系统以用替换发光元件填充空的井包括：
使替换发光元件附着于拾取-移除转移头；
将所述替换发光元件放置在所述发光基板顶表面上的最靠近待填充的井的位置；
使所述替换发光元件平移经过顶表面；以及，
响应于所述替换发光元件平移经过井的开口，使用弹性形变力使所述替换发光元件进入所述井中。
15.一种发光显示器修复系统，所述系统包括：
检测子系统，用于检测包含有阵列井的发光基板，发光元件设置于所述井中，但没有电连接到所述发光基板，以及确定缺陷阵列位点；以及，
从发光基板上移除缺陷项目的拾取-移除子系统。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述发光元件是发光二极管(LED)；
其中检测子系统包括：
用于以紫外(UV)光谱照射所述发光基板并光激发所述LED的照明器；以及，
双模式图像传感器用于在第一种模式中进行视觉对比和边缘检测，以及在第二种模式中进行波长特定过滤以确定有效LED。
17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，检测子系统从由缺失发光元件、错位发光元件、方向偏离发光元件、无效发光元件、以及碎片组成的组中确定缺陷项目。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，检测子系统从由缺失发光元件、错位发光元件、方向偏离发光元件、无效发光元件、以及碎片组成的组中确定缺陷项目；以及
其中所述拾取-移除子系统使用自动式拾取-移除装置移除所述缺陷项目。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述自动式拾取-移除装置使用选自由静电式、机械式及粘合式组成的组中的维持机制。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述静电式拾取-移除装置包括转移头，可以产生静电荷以使所述缺陷项目依附于所述转移头，以及消除转移头上的静电电荷以释放所述缺陷项目。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述机械式拾取-移除装置包括：
热转移头；
覆盖所述热转移头的液态聚合物涂层；以及，
其中所述热转移头在接触所述缺陷项目之后，冷却以使所述液态聚合物变为固态附于所述缺陷项目。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述热转移头被清除掉所述聚合物以移除缺陷项目，并且重新涂覆液态聚合物以便后续使用。
23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述附着有缺陷项目的热转移头被处理。
24.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述粘合式拾取-移除装置包括：
转移头，包含相对于缺陷发光元件具有粘性的可形变接触表面区域；以及，
其中所述转移头通过扩大所述接触表面区域尺寸使其与所述缺陷项目粘结。
25.如权利要求24所述的系统还包括：
用于将替换发光元件填充于所述井的替换子系统，所述替换子系统使用流体组装方法或重新利用的拾取移除装置。
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