CN111128833B - 一种微元件的转移装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种微元件的转移装置，所述转移装置包括：转移基板；吸附件，数量为多个，固定于所述转移基板的至少一表面，用于吸附所述微元件；活动件，数量为多个，连接于所述转移基板的所述至少一表面，且每个所述吸附件均邻近至少一个所述活动件设置；驱动电路，用于独立驱动所述活动件，使其施力于选定的所述微元件进而使所述微元件自所述吸附件脱离或不能被所述吸附件吸附。通过上述方式，本申请能够在批量转移过程中实现对每一颗微元件进行单独操作。

Description

一种微元件的转移装置
技术领域
本申请涉及转移技术领域，特别是涉及一种微元件的转移装置。
背景技术
微发光二极管(Micro-LED)芯片是指以高密度集成在一定施主基板(例如，施主晶圆等)上的微小尺寸Micro-LED阵列，Micro-LED芯片的尺寸一般在100微米以下。在制造显示器过程中，一般需要采用静电吸附、磁力吸附、范德华力作用、真空吸附等技术将Micro-LED芯片从施主基板批量转移到目标基板。
本申请的发明人在长期研究过程中发现，现有批量转移过程中无法做到对每一颗Micro-LED芯片进行单独操作。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种微元件的转移装置，能够在批量转移过程中实现对每一颗微元件进行单独操作。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种微元件的转移装置，所述转移装置包括：转移基板；吸附件，数量为多个，固定于所述转移基板的至少一表面，用于吸附所述微元件；活动件，数量为多个，连接于所述转移基板的所述至少一表面，且每个所述吸附件均邻近至少一个所述活动件设置；驱动电路，用于独立驱动所述活动件，使其施力于选定的所述微元件进而使所述微元件自所述吸附件脱离或不能被所述吸附件吸附。
其中，所述吸附件高出所述至少一表面第一距离；所述活动件在所述驱动电路驱动下，至少在第一状态、第二状态下切换，所述第一状态下所述活动件高出所述至少一表面第二距离，所述第二状态下所述活动件高出所述至少一表面第三距离，其中所述第一距离大于所述第二距离，且小于所述第三距离；其中，所述活动件的至少一部分位于所述转移基板和所述微元件之间，在所述第二状态下施力于所述微元件邻近所述转移基板一侧，使所述微元件自所述吸附件脱离或不能被所述吸附件吸附。
其中，所述活动件为弹性件，所述弹性件一端固定于所述转移基板的所述至少一表面，另一端为自由端且设置有第一电极，所述转移基板的所述至少一表面对应所述第一电极的位置设有第二电极，所述第一电极和所述第二电极均连接所述驱动电路，在所述驱动电路控制下所述第一电极和所述第二电极带有属性相同或相反的电荷，进而相互排斥或吸引使得所述弹性件自由端远离或靠近所述转移基板，以形成所述弹性件自由端的所述第一状态、所述第二状态。
其中，所述驱动电路包括：第一电荷产生子电路，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第一电压；第一开关，数量为多个，一个所述第一开关对应连接一个所述第一电极，所述第一开关包括第一控制端、第一端和第二端，其中，所述第一端与所述第一电荷产生子电路连接，所述第二端与对应的所述第一电极连接；第二电荷产生子电路，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第二电压；第二开关，数量为多个，一个所述第二开关对应连接一个所述第二电极，所述第二开关包括第二控制端、第三端和第四端，其中，所述第三端与所述第二电荷产生子电路连接，所述第四端与对应的所述第二开关连接；开关控制电路，用于分别连接多个所述第一开关的每个所述第一控制端、和多个所述第二开关的每个所述第二控制端。
其中，所述吸附件与对应的所述弹性件在所述转移基板所在平面的正投影无交叉。
其中，一个所述吸附件对应两个所述弹性件，每个所述弹性件的自由端可在所述吸附件相对两侧或者同一侧靠近或远离所述转移基板；或者，一个所述吸附件对应一个所述弹性件，所述弹性件的自由端可在所述吸附件的一侧靠近或者远离所述转移基板。
其中，所述弹性件的一端自所述转移基板向与所述转移基板的表面垂直的方向延伸，所述弹性件的自由端自所述一端向与所述转移基板的表面平行的方向延伸。
其中，所述第一电极位于所述自由端的头部，且所述头部的宽度大于等于所述自由端除所述头部外其余部分的宽度。
其中，所述转移基板包括与所述弹性件的一端固定连接的第一区域，所述第一区域的粗糙度大于所述转移基板除所述第一区域外其余区域的粗糙度。
其中，所述吸附件包括橡胶，所述橡胶包括聚二甲基硅氧烷。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的转移装置包括驱动电路，驱动电路可以独立驱动活动件施力于选定的微元件，进而使微元件自吸附件脱离或不能被吸附件吸附，以在批量转移过程中实现对每一颗微元件进行单独操作；同时本申请所提供的转移装置可以提高抓取微元件的效率。
另外，由于本申请所提供的转移装置中吸附件包括橡胶，例如，聚二甲基硅氧烷，在吸附微元件时，可以通过形变使得转移装置同时吸附高度略微有差别的微元件。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本申请微元件的转移装置一实施方式的结构示意；
图2为图1中转移装置对应的一实施方式的俯视示意图；
图3为图1中转移装置对应的另一实施方式的俯视示意图；
图4a为图1中转移装置另一实施方式的结构示意图；
图4b为图1中转移装置另一实施方式的结构示意图；
图5为本申请微元件的转移装置另一实施方式的结构示意图；
图6为图5中转移装置对应的一实施方式的俯视示意图；
图7为图5中转移装置对应的另一实施方式的俯视示意图；
图8为图1中驱动电路与第一电极、第二电极连接的一实施方式的电路结构示意图；
图9为利用图1中转移装置进行微元件转移的一实施方式的流程示意图；
图10为图9中步骤S101-步骤S105对应的一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1-图3，图1为本申请微元件的转移装置一实施方式的结构示意，图2为图1中转移装置对应的一实施方式的俯视示意图，图3为图1中转移装置对应的另一实施方式的俯视示意图。该转移装置1包括转移基板10、吸附件12、活动件14、驱动电路16。
具体地，转移基板10的材质可以为硅、玻璃等。
吸附件12数量为多个，固定于转移基板10的至少一表面100，用于吸附微元件，优选地多个吸附件12可以在转移基板10的表面100上呈阵列排布，可以与微元件更好地对应，当然，在其他实施例中，多个吸附件12也可以在转移基板10的表面上采用其他排布方式，例如，无规律的排布方式；在本实施例中，吸附件12包括橡胶，优选地，橡胶包括聚二甲基硅氧烷，当然，在其他实施例中，吸附件12的材质也可为其他橡胶，例如，聚氨酯、三元乙丙胶等。吸附件12与微元件接触时，通过范德华力吸附微元件。此外，吸附件12在吸附微元件时，可以通过形变使得转移装置1能够同时吸附高度略微有差别的微元件。
活动件14数量为多个，连接于转移基板10的至少一表面100，且一个吸附件12临近至少一个活动件14；在一个应用场景中，如图2所示，一个吸附件12邻近一个活动件14设置；在另一个应用场景中，如图3所示，一个吸附件12a邻近两个活动件14a设置；当然，在其他应用场景中，每个吸附件12还可邻近三个、四个等活动件14设置。
驱动电路16用于独立驱动活动件14，使其施力于选定的微元件进而使微元件自吸附件12脱离或不能被吸附件吸附。
在一个实施例中，请再次参阅图1，吸附件12高出至少一表面100第一距离d1；活动件14在驱动电路16驱动下，至少在第一状态(如图1中中间一个活动件a所示)、第二状态(如图1中最右边一个活动件b所示)下切换，第一状态下活动件14高出至少一表面100第二距离d2，第二状态下活动件14高出至少一表面100第三距离d3，其中第一距离d1大于第二距离d2，且小于第三距离d3；其中，活动件14的至少一部分位于转移基板10和微元件之间，在第二状态下施力于微元件邻近转移基板10一侧，使微元件10自吸附件12脱离或不能被吸附件吸附。
需要说明的是，上述第二距离d2、第三距离d3衡量的位置可以是活动件14与微元件在转移基板10的表面100上正投影互相重合的区域，上述第二距离d2、第三距离d3可以是该区域的平均值、或者极值等。此外，驱动电路16不对活动件14进行驱动时，活动件14所处状态为初始状态，该初始状态可以是上述第一状态，也可以是上述第二状态，也可以是上述第一状态与第二状态之间的状态(如图1中最左边一个活动件c所示)，本申请对此不作限定。
在本实施例中，请继续参阅图1，活动件14为弹性件14，弹性件14一端A固定于转移基板10的至少一表面100，另一端B为自由端B且设置有第一电极18，转移基板10的至少一表面100对应第一电极18的位置设有第二电极11，第一电极18和第二电极11均通过导线电性连接驱动电路16，在驱动电路16控制下第一电极18和第二电极11带有属性相同或相反的电荷，进而相互排斥或吸引使得弹性件14自由端B远离或靠近转移基板10，以形成弹性件14自由端B的第一状态、第二状态。当驱动电路16控制第一电极18和第二电极11带有属性相反的电荷时，第一电极18与第二电极11之间产生吸引力F1，吸引力F1将自由端B吸引，并向靠近转移基板10方向运动，该状态为自由端B的第一状态；当驱动电路16控制第一电极18和第二电极11带有属性相同的电荷时，第一电极18与第二电极11之间产生排斥力F2，自由端B在排斥力F2的作用下向远离转移基板10方向运动，自由端B越远离转移基板10，排斥力F2越小，自由端B本身产生的形变越大回弹力越大，两种力此消彼长会在某个位置达到平衡状态，该平衡状态即为第二状态；但弹性件14的自由端B与微元件作用不一定发生在第二状态时，只要在自由端B在远离转移基板10过程中，自由端B相比吸附件12更接近微元件时，即与微元件接触发生作用力。
在一个应用场景中，请再次参阅图1，弹性件14的一端A自转移基板10向与转移基板10的表面100垂直的方向延伸，弹性件14的自由端B自一端A向与转移基板10的表面100平行的方向延伸。通过该设计方式，可以增大弹性件14与微元件的接触面积，从而保证弹性件14可以将微元件与吸附件12分离。在其他应用场景中，弹性件14的一端和自由端也可处在同一直线上，弹性件14的结构与弹簧类似，弹性件14的一端自转移基板向与转移基板的表面垂直的方向延伸，延伸的另一端即为自由端。
在另一个应用场景中，如图2所示，第一电极18位于自由端B的头部B1，第一电极18的边缘可以距离头部B1的边缘第一预定距离，头部B1的宽度d4大于等于自由端B除头部B1外其余部分的宽度d5。该头部B1的设计，一方面可以使头部B1承载与其宽度相适应的第一电极18，以提高第一电极18与第二电极11之间吸引力或排斥力的大小；另一方面，该设计可以增大自由端B与微元件的作用面积，以使得自由端B施力于选定的微元件时，使微元件自吸附件12脱离或不能被吸附件吸附。在本实施例中，如图2所示，弹性件14在转移基板10的表面的投影为“T”形，在其他实施例中，弹性件14在转移基板10的表面的投影也可为其他形状，例如，如图4a和4b所示的“L”形。
此外，本实施例中，转移基板10包括与弹性件14的一端A固定连接的第一区域(未标示)，该第一区域的粗糙度大于转移基板10除第一区域外其余区域的粗糙度，实现第一区域粗糙度大的方式可以是磨砂、打孔等，该粗糙度的设计是为了增加弹性件14与转移基板10之间的黏着力，以使得弹性件14与转移基板10之间的连接更为紧固；当然，在其他应用场景中，为进一步增加弹性件14与转移基板10之间的粘着力，也可提高弹性件14的一端A与转移基板10固定的表面的表面积。
在上述实施例中，一个吸附件12对应一个微元件，一个微元件可以由多个吸附件12吸附，吸附件12与对应的微元件在转移基板10所在平面的正投影有交叉，即保证吸附件12能够与微元件接触，以吸附微元件；弹性件14的自由端B与对应的微元件在转移基板10所在平面的正投影有交叉，即保证弹性件14的自由端B能够与微元件接触，以向微元件施力；吸附件12与对应的弹性件14的自由端B在转移基板10所在平面的正投影无交叉，以保证弹性件14远离或者靠近转移基板10时，吸附件12对弹性件14的运动无影响。当然，在其他实施例中，吸附件12与对应的弹性件14的自由端B在转移基板10所在的平面正投影有交叉，例如，吸附件12为中空结构，吸附件12的边缘吸附微元件，自由端B位于吸附件12的中空结构内，且能够在该中空结构中远离或者靠近转移基板10。
在一个应用场景中，一个吸附件对应一个弹性件，弹性件的自由端可在吸附件的一侧靠近或者远离转移基板。如图2所示，吸附件12位于与弹性件14的自由端B的延伸方向相互平行的方向上。或者，如图5-图6所示，图5为本申请微元件的转移装置另一实施方式的结构示意图，图6为图5中转移装置一实施方式的俯视示意图。在本实施例中，一个吸附件12b对应一个弹性件14b，在本实施例中，吸附件12b位于弹性件14b的自由端Bb的延伸方向上，且与弹性件14b的自由端Bb的头部B1b相对设置。
在又一个应用场景中，优选地，一个吸附件对应两个弹性件，一个吸附件的相对两侧或者同一侧设置有两个弹性件，每个弹性件的自由端可靠近或远离转移基板，两个弹性件同时施力于微元件，以保证弹性件可将吸附件与微元件分离。当然，在其他应用场景中，一个吸附件还可以对应更多个(例如，三个、四个等)弹性件。如图3所示，两个弹性件14a的自由端Ba位于吸附件12a的相对两侧，每个弹性件14a的自由端Ba在吸附件12a的相对两侧靠近或者远离转移基板10a。又或者，如图7所示，图7为图5中转移装置另一实施方式的俯视示意图。在本实施例中，两个弹性件14c的自由端Bc位于吸附件12c的同一侧。
在另一个实施例中，为实现驱动电路16独立驱动弹性件14，请参阅图8，图8为图1中驱动电路与第一电极、第二电极连接的一实施方式的电路结构示意图，本申请所提供的驱动电路16包括：
第一电荷产生子电路160，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第一电压；在本实施例中，第一电荷产生子电路160可以是现有技术中任一种静电产生电路。
第一开关162，数量为多个，一个第一开关162对应连接一个第一电极18，第一开关162包括第一控制端K1、第一端K2和第二端K3，其中，第一端K2与第一电荷产生子电路160连接，第二端K3与对应的第一电极18连接；在本实施例中，第一开关162可以是开关晶体管，例如，P型开关晶体管或者N型开关晶体管等。
第二电荷产生子电路164，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第二电压；在本实施例中，第二电荷产生子电路164可以是现有技术中任一种静电产生电路。
第二开关166，数量为多个，一个第二开关166对应连接一个第二电极11，第二开关166包括第二控制端K4、第三端K5和第四端K6，其中，第三端K5与第二电荷产生子电路164连接，第四端K6与对应的第二开关166连接；在本实施例中，第二开关166可以是开关晶体管，例如，P型开关晶体管或者N型开关晶体管等。
开关控制电路168，用于分别连接多个第一开关162的每个第一控制端K1、和多个第二开关166的每个第二控制端K4。
下面介绍一下行程上述转移装置的方法，在一个应用场景中，形成上述转移装置1的方法过程包括：提供转移基板10，并在转移基板10的相应位置形成多个第一电极11；在转移基板10上沉积多个牺牲块，在牺牲块的表面沉积弹性件14，弹性件14的材质可以是玻璃、树脂、塑料等；当然，在该步骤之前，还可以预先在转移基板10与弹性件14接触的位置进行打磨、打孔等，以增大粗糙度；利用蚀刻、溶解等方法去除牺牲块；在弹性件14的自由端B形成第二电极18；最后制作驱动电路16、吸附件12。当然，在其他应用场景中，也可采用其他制备方式形成上述转移装置1，本申请对此不作限定。
下面介绍一下利用本申请所提供的转移装置进行微元件转移的具体过程。请参阅图9-图10，图9为利用图1中转移装置进行微元件转移的一实施方式的流程示意图，图10为图9中步骤S101-步骤S105对应的一实施方式的结构示意图。该转移过程具体包括：
S101：提供施主基板2，其中，施主基板2上设置有多个微元件3。
具体地，如图10a所示，在本实施例中，施主基板2可以是施主晶圆，施主基板2与微元件3之间可以通过附着胶等方式固定连接。微元件3可以为垂直型微发光二极管芯片或者横向型微发光二极管芯片，且上述多个微元件3可以为同种颜色(例如，红色或绿色或蓝色)或者不同颜色的微发光二极管芯片。上述多个微元件3的高度可以相同，也可以略有不同。
S102：提供转移装置1，将转移装置1的多个吸附件12与多个微元件3对位。
具体地，如图10b所示，在本实施例中，一个吸附件12可以对应一个微元件3；当然，在其他实施例中，也可以多个吸附件12对应一个微元件3。相邻微元件3之间也可以间隔多个吸附件12。
S103：驱动电路16驱动多个活动件14靠近转移基板10一表面100，与多个活动件14对应的吸附件12接触微元件3的表面，以吸附微元件3。
具体地，如图10c所示，驱动电路16可以驱动第一电极18和第二电极11带相反属性的电荷，例如，一个带正电荷，一个带负电荷，进而使得活动件14在吸引力的作用下朝向转移基板10的一表面100运动，而与之对应的吸附件12与微元件3的表面接触，以将微元件3吸附。对于不需要进行吸附的微元件3，如图10c中最右边的微元件3，此时驱动电路16可以驱动其对应的第一电极18和第二电极11带相同属性的电荷，进而使得活动件14在排斥力的作用下远离转移基板10的一表面100运动，与之对应的吸附件12与微元件3的表面不能接触。
另外，在本实施例中，上述步骤S103还包括激光剥离/烧结微元件3与施主基板2之间的附着胶。
S104：转移装置1将吸附的微元件3转移至接收基板4。
具体地，请参阅图10d，接收基板4包括：临时基板、TFT背板等。
S105：驱动电路16驱动多个活动件14远离转移基板10一表面100，以使得微元件3从吸附件12脱离。
具体地，请参阅图10e，驱动电路16可以驱动微元件3对应的第一电极18和第二电极11带相同属性的电荷，进而使得活动件14在排斥力的作用下远离转移基板10的一表面100运动，活动件14给予微元件3朝向接收基板4方向的作用力，进而使得微元件3自吸附件12脱离。
总而言之，区别于现有技术的情况，本申请所提供的转移装置包括驱动电路，驱动电路可以独立驱动活动件施力于选定的微元件，进而使微元件自吸附件脱离或不能被吸附件吸附，以在批量转移过程中实现对每一颗微元件进行单独操作；同时本申请所提供的转移装置可以提高抓取微元件的效率。另外，由于本申请所提供的转移装置中吸附件包括橡胶，例如，聚二甲基硅氧烷，在吸附微元件时，可以通过形变使得转移装置同时吸附高度略微有差别的微元件。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种微元件的转移装置，其特征在于，所述转移装置包括：
转移基板；
吸附件，数量为多个，固定于所述转移基板的至少一表面，用于吸附所述微元件；
活动件，数量为多个，连接于所述转移基板的所述至少一表面，且每个所述吸附件均邻近至少一个所述活动件设置；
驱动电路，用于独立驱动所述活动件，使其施力于选定的所述微元件进而使所述微元件自所述吸附件脱离或不能被所述吸附件吸附；
其中，所述吸附件高出所述至少一表面第一距离；
所述活动件在所述驱动电路驱动下，至少在第一状态、第二状态下切换，所述第一状态下所述活动件高出所述至少一表面第二距离，所述第二状态下所述活动件高出所述至少一表面第三距离，其中所述第一距离大于所述第二距离，且小于所述第三距离；
其中，所述活动件的至少一部分位于所述转移基板和所述微元件之间，在所述第二状态下施力于所述微元件邻近所述转移基板一侧，使所述微元件自所述吸附件脱离或不能被所述吸附件吸附。
2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，
所述活动件为弹性件，所述弹性件一端固定于所述转移基板的所述至少一表面，另一端为自由端且设置有第一电极，所述转移基板的所述至少一表面对应所述第一电极的位置设有第二电极，所述第一电极和所述第二电极均连接所述驱动电路，在所述驱动电路控制下所述第一电极和所述第二电极带有属性相同或相反的电荷，进而相互排斥或吸引使得所述弹性件自由端远离或靠近所述转移基板，以形成所述弹性件自由端的所述第一状态、所述第二状态。
3.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，所述驱动电路包括：
第一电荷产生子电路，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第一电压；
第一开关，数量为多个，一个所述第一开关对应连接一个所述第一电极，所述第一开关包括第一控制端、第一端和第二端，其中，所述第一端与所述第一电荷产生子电路连接，所述第二端与对应的所述第一电极连接；
第二电荷产生子电路，用于提供产生正电荷或者负电荷所需第二电压；
第二开关，数量为多个，一个所述第二开关对应连接一个所述第二电极，所述第二开关包括第二控制端、第三端和第四端，其中，所述第三端与所述第二电荷产生子电路连接，所述第四端与对应的所述第二开关连接；
开关控制电路，用于分别连接多个所述第一开关的每个所述第一控制端、和多个所述第二开关的每个所述第二控制端。
4.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，
所述吸附件与对应的所述弹性件在所述转移基板所在平面的正投影无交叉。
5.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，
一个所述吸附件对应两个所述弹性件，一个所述吸附件的相对两侧或者同一侧设置有两个所述弹性件，每个所述弹性件的自由端可靠近或远离所述转移基板；或者，
一个所述吸附件对应一个所述弹性件，所述弹性件的自由端可在所述吸附件的一侧靠近或者远离所述转移基板。
6.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，
所述弹性件的一端自所述转移基板向与所述转移基板的表面垂直的方向延伸，所述弹性件的自由端自所述一端向与所述转移基板的表面平行的方向延伸。
7.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，所述第一电极位于所述自由端的头部，且所述头部的宽度大于等于所述自由端除所述头部外其余部分的宽度。
8.根据权利要求2所述的转移装置，其特征在于，
所述转移基板包括与所述弹性件的一端固定连接的第一区域，所述第一区域的粗糙度大于所述转移基板除所述第一区域外其余区域的粗糙度。
9.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述吸附件包括橡胶，所述橡胶包括聚二甲基硅氧烷。
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