CN111129058B - 微发光器件的转印系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微发光器件的转印系统及方法，转印系统包括：供给基板，供给基板的至少一表面设置有若干微发光器件；转印装置，转印装置包括传送头及针形转印头，针形转印头一端固定于传送头，另一端为自由端，针形转印头的自由端用于拾取微发光器件；接受基板，接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽，凹槽用于容纳微发光器件。通过上述方式，能够实现微发光器件的巨量转移，提高微发光器件的生产效率。
Description
技术领域
本申请涉及液晶显示领域，特别是涉及一种微发光器件的转印系统及方法。
背景技术
微发光二极管显示器是一种以在一个接受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，微发光二极管显示器和有机发光二极管显示器一样属于自发光显示器。
微转印技术是目前制备微发光二极管显示装置的主流方法，具体制备过程为：首先在蓝宝石接受基板生长出微发光二极管，然后通过激光剥离技术将微发光二极管芯片从蓝宝石接受基板上分离，键合到临时接受基板上，随后使用转印头将微发光二极管芯片从临时接受基板上吸附到接受基板预留的位置上，然后释放，即可完成将微发光二极管芯片转移到接受基板上，制得微发光二极管显示器。
目前的转印技术一般采用静电吸附或范得华力吸附进行转印，然而范得华力剥离时较难控制剥离效果；静电吸附需要对每个转印头进行导通，不仅复杂而且效果欠佳；还有通过真空吸附及分离的装置，设备操作过于复杂，不利于重复进行的高效转印。
发明内容
本申请提供一种微发光器件的转印方法及装置，能够解决现有技术中微发光器件转移时存在的定位不精准、吸附释放结构及操作复杂等问题。
本申请采用的一个技术方案是：提供一种微发光器件的转印系统，所述转印系统包括：供给基板，所述供给基板的至少一表面设置有若干所述微发光器件；转印装置，所述转印装置包括传送头及针形转印头，所述针形转印头一端固定于所述传送头，另一端为自由端，所述针形转印头的所述自由端用于拾取所述微发光器件；接受基板，所述接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽，所述凹槽用于容纳所述微发光器件。
本申请采用的另一个技术方案是：提供一种微发光器件的转印方法，所述转印方法包括：准备转印装置、供给基板及接受基板，其中，所述接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽；将所述转印装置的针形转印头对准所述供给基板的若干微发光器件并至少拾取部分所述微发光器件；将拾取有所述微发光器件的针形转印头和所述接受基板的所述凹槽进行对位，并将所述微发光器件放置于所述凹槽内；横向移动所述转印装置，以使得所述微发光器件和所述针形转印头分离，从而将所述微发光器件释放于所述凹槽内。
本申请的有益效果是：提供一种微发光器件的转印系统及方法，通过在接受基板的表面上设置若干容纳微发光器件的凹槽，在转印装置将微发光器件置于凹槽内时，结合针形转印头对微发光器件的剪切力以及凹槽侧壁对微发光器件的阻力，可以将微发光器件轻易释放，从而实现微发光器件的巨量转移，提高微发光器件的生产效率。进一步地，通过在凹槽底部或侧壁设置键合胶，通过转印装置对微发光器件上粘性胶的横向剪切力且结合凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用，更有利于将微发光二极管轻易释放，从而进一步提高微发光器件的生产效率。
附图说明
图1是本申请微发光器件转移系统第一实施方式的结构示意图；
图2是本申请转印装置一实施方式的结构示意图；
图3是申请微发光器件转印系统第二实施方式的结构示意图；
图4是本申请转印装置另一实施方式的结构示意图；
图5是本申请微发光器件转印方法一实施方式的流程示意图；
图6是本申请微发光器件转印过程一实施方式的示意图；
图7是本申请步骤S110一实施方式的流程示意图；
图8是本申请微发光器件转印过程另一实施方式的示意图。
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，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本申请中所提到的微发光器件均指微发光二极管(Micro LED)，具体可以包括红色微发光二极管、绿色微发光二极管以及蓝色为发光二极管。
参阅图1，图1为本申请微发光器件转印系统一实施方式的结构示意图，如图1，本申请提供的微发光器件转印系统包括供给基板100、转印装置200以及接受基板300。
供给基板100的至少一表面上设置有若干微发光器件400，其中，该供给基板100可以是激光透明基板，例如蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板等等，此处不做具体限定。该微发光器件400可以被用于安装到显示屏面板上。可以理解的是，该微发光器件400在该供给基板100上周期性的阵列排布。
可选地，本实施例中微发光器件400的表面涂覆有粘性胶(图未示)，转印装置200通过该粘性胶拾取供给基板100上的微发光器件400。其中，该粘性胶可以为低粘度稀释胶，且该稀释胶的粘度范围可以为0.5～1.2Pa·s，具体可以是0.5Pa·s、0.85Pa·s、1.2Pa·s等等，此处不做具体限定。可选地，该粘性胶可以采用粘性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯、聚乙烯醇缩醛以及过氯乙烯树脂中的至少一种，此处不做进一步限定。
转印装置200包括传送头210及针形转印头220。其中，针形转印头220一端固定于传送头210，另一端为自由端，针形转印头220的自由端用于拾取微发光器件400。可选地，采用针形转移技术可以将特定的微发光器件400和针形转印头220精确定位。
可选地，结合图2，图2为本申请转印装置一实施方式的结构示意图，该转印装置200还可以包括接触垫230，该接触垫230设置于针形转印头220的自由端，即可以仅设置于针形转印头220的自由端的端面，也可以包裹设置于针形转印头220的自由端。该接触垫230的用于拾取微发光器件400的一面的面积可以设置为大于或等于微发光器件400的面积，以防止在针形转印头220自由端在拾取微发光器件400时损坏器件，确保微发光器件400的完整，从而可以进一步提高微发光器件400的转移效率及生产良率。
接受基板300可以是透明基板，例如玻璃基板、单晶硅基板等等，此处不做具体限定。其中，接受基板300的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽310，本实施例中的凹槽310设置在接受基板300的靠近针形转印头220自由端的表面，该凹槽310用于容纳微发光器件400，该凹槽310在接受基板300上阵列排布。可以理解的是，接受基板300上凹槽310的阵列排布的周期可以和微发光器件400在供给基板100上的排布周期相同，也可以为不同(即可以为微发光器件400排布周期的倍数等)，即通过将二者的排布周期设置为不同也可以实现对微发光器件400的选择性转移。
可选地，该凹槽310的底部或侧壁设置有键合胶，该键合胶用于将微发光器件400黏贴于凹槽310内。其中，该键合胶也可以为粘性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯、聚乙烯醇缩醛以及过氯乙烯树脂中的至少一种，此处不做进一步限定。且该键合胶可以为高粘度胶，其粘度范围可以为1.8～2.5Pa·s，具体可以是1.8Pa·s、2.15Pa·s、2.5Pa·s等等，此处不做具体限定。其粘性强度大于供给基板100上微发光器件400表面涂覆的粘性胶的粘性强度，如此一来在后续的转印过程中，可确保将微发光器件400固定于接受基板300的凹槽310内。
可选地，在转印装置200和接受基板300上的凹槽310精确对位后，使得微发光器件400置于凹槽310中时，可以将转印装置200按照预设的水平方向移动指定位移，对微发光器件400上的粘性胶进行横向剪切，此时在转印装置200对微发光器件400的横向剪切力、凹槽310底部的键合胶的粘附力以及凹槽310侧壁的阻力三者综合作用下完成微发光器件400和转印装置200的分离。其中，采用对微发光器件400上的粘性胶进行横向剪切，有利于对微发光器件400的释放，提高微发光器件的生产效率。
可选地，本申请采用的转印系统其实用性强、便于操作、经济成本低，且通过针形转移技术拾取结合转印装置的水平剪切力、凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用实现微发光器件的巨量转移，从而提高微发光器件的生产效率。
请参阅图3，图3为本申请微发光器件转印系统第二实施方式的结构示意图，本实施例中的微发光器件转移系统和第一实施方式中的类似，不同之处在于本实施例中的转印装置还包括控制组件，用于控制和选择转印装置中针形转印头，以实现对微发光器件的选择性转移，且具体描述如下：
本申请提供的微发光器件转印系统包括供给基板100、转印装置200以及接受基板300。
供给基板100的至少一表面上设置有若干微发光器件400，其中，该供给基板100可以是激光透明基板，例如蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板等等，此处不做具体限定。可选地，该供给基板100上的微发光器件400表面涂覆有粘性胶，转印装置200通过该粘性胶拾取供给基板100上的微发光器件400。其中，该粘性胶可以为低粘度稀释胶，且该稀释胶的粘度范围可以为0.5～1.2Pa·s，具体可以是0.5Pa·s、0.85Pa·s、1.2Pa·s等等，此处不做具体限定。可选地，该粘性胶可以采用粘性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯、聚乙烯醇缩醛以及过氯乙烯树脂中的至少一种，此处不做进一步限定。
转印装置200包括传送头210及针形转印头220。其中，针形转印头220的一端固定于传送头210，另一端为自由端，针形转印头220的自由端用于拾取微发光器件400。
可选地，本实施例中转印装置200还进一步包括控制组件240，所述控制组件240设置于传送头210的内部，传送头210固定针形转印头220一侧设有若干孔洞(图未示)，至少部分针形转印头220一端可活动置于孔洞内，且连接控制组件240。
其中，控制组件240用于驱动选定至少部分针形转印头220从孔洞回缩入传送头210内部，剩余针形转印头220拾取供给基板100上的至少部分微发光器件400。
本实施例中，通过在传送头内部设置控制组件控制针形转印头，不仅能实现微发光器件的精准对位，还能选择性的拾取微发光器件，且在转印过程中还能保持微发光器件的稳定性。
结合图4，图4为本申请转印装置另一实施方式的结构示意图，如图4，该转印装置200还可以包括接触垫230，该接触垫230设置于针形转印头220的自由端。该接触垫230的用于拾取微发光器件400的一面的面积可以设置为大于或等于微发光器件400的面积，以防止在针形转印头220自由端在拾取微发光器件400时损坏器件，确保微发光器件400的完整，从而可以进一步提高微发光器件400的转移效率及生产良率。
接受基板300可以是透明基板，例如玻璃基板、单晶硅基板等等，此处不做具体限定。其中，接受基板300的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽310，本实施例中的凹槽310设置在接受基板300的靠近针形转印头220自由端的表面，该凹槽310用于容纳微发光器件400，其中，该凹槽310在接受基板300上阵列排布。可以理解的是，接受基板300上凹槽310的阵列排布的周期可以和微发光器件400在供给基板100上的排布周期相同，也可以为不同(即可以为微发光器件400排布周期的倍数等)，即通过将二者的排布周期设置为不同也可以实现对微发光器件400的选择性转移。
可选地，该凹槽310的底部或侧壁设置有键合胶，该键合胶用于将微发光器件400黏贴于凹槽310内。其中，该键合胶也可以为粘性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯、聚乙烯醇缩醛以及过氯乙烯树脂中的至少一种，此处不做进一步限定。且该键合胶可以为高粘度胶，其粘性强度大于供给基板100上微发光器件400表面涂覆的粘性胶的粘性强度，其粘度范围可以为1.8～2.5Pa·s，具体可以是1.8Pa·s、2.15Pa·s、2.5Pa·s等等，此处不做具体限定，如此一来在后续的转印过程中，可确保将微发光器件400固定于接受基板300的凹槽310内。
可选地，在转印装置200和接受基板300上的凹槽310精确对位后，使得微发光器件400置于凹槽310中时，可以将转印装置200按照预设的水平方向移动指定位移，对微发光器件400上的粘性胶进行横向剪切，此时在转印装置200对微发光器件400的横向剪切力、凹槽310底部的键合胶的粘附力以及凹槽310侧壁的阻力三者综合作用下完成微发光器件400和转印装置200的分离。其中，采用对微发光器件400上的粘性胶进行横向剪切，有利于将微发光器件释放，提高微发光器件的生产效率。
上述实施方式中，通过在传送头内部设置控制组件，通过控制组件控制针形转印头实现对微发光器件的选择性转移，且在转印过程中结合转印装置的水平剪切力、凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用实现微发光器件的巨量转移，从而提高微发光器件的生产效率。
参阅图5，图5为本申请微发光器件转印方法一实施方式的流程示意图，如图5本申请中的微发光器件转印方法包括如下步骤：
S100，准备转印装置、供给基板及接受基板，其中，接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽。
步骤S100中，在采用本申请所提供的转印方法对微发光器件进行转印之前，还需要预先准备转印所需的系统，包括转印装置、供给基板及接受基板，其中，转印系统的具体结构可以参见上述第一实施方式及第二实施方式中的具体描述，此处不再赘述。
可选地，结合图6，图6为本申请微发光器件转印过程一实施方式的示意图。如图6本实施例中采用第一实施方式中的转印系统为例详细介绍微发光器件的转印方法。
其中，供给基板100可以是透明基板，例如蓝宝石基板、碳化硅(SiC)基板等等。可以理解的是，本实施例中可以在该供基板100上形成一个微发光器件400，也可以形成多个微发光器件400，且该供给基板100上的多个微发光器件400可以形成阵列排布。准备接受基板300，在接受基板300上形成若干阵列排布的凹槽310，该凹槽310用于容纳微发光器件400。其中，接受基板300上凹槽310的阵列排布的周期可以和微发光器件400在供给基板100上的排布周期相同，也可以为微发光器件400排布周期的倍数等。其中，若二者阵列排布的周期不同，则可以将供给基板100上的微发光器件400选择性的转印至接受基板300。
转印装置200包括传送头210及针形转印头220。其中，针形转印头220一端固定于传送头210，另一端为自由端，针形转印头220的自由端用于拾取微发光器件400。且该转印系统的详细介绍，参见上述第一实施方式中的具体描述，此处不再赘述。
S110，将转印装置的针形转印头对准供给基板上设置的若干微发光器件并至少拾取部分微发光器件。
参阅图7，步骤S110进一步包括如下子步骤：
S111，在供给基板的微发光器件表面涂覆粘性胶。
预先在供给基板100的微发光器件400表面涂覆粘性胶，该粘性胶可以为低粘度稀释胶，且该稀释胶的粘度范围可以为稀释胶0.5～1.2Pa·s，具体可以是0.5Pa·s、0.85Pa·s、1.2Pa·s等等，此处不做具体限定。可选地，该粘性胶可以采用粘性树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚胺酯、聚乙烯醇缩醛以及过氯乙烯树脂中的至少一种，此处不做进一步限定。
S112，将转印装置的针形转印头对准且接触微发光器件具有粘性胶一侧。
S113，控制针形转印头远离供给基板。
微发光器件400通过粘性胶的作用粘贴于针形转印头220，此时控制传送头远离(如图所示的上移)供给基板100，使得针形转印头220拾取部分供给基板100上的微发光器件400。
S120，将拾取有微发光器件的针形转印头和接受基板的凹槽进行对位，并将微发光器件放置于凹槽内。
可选地，凹槽310的底部或侧壁设置有键合胶，该键合胶用于将微发光器件400黏贴于凹槽内，且该键合胶的粘性强度大于供给基板100上为发光器件400表面涂覆的粘性胶的粘性强度，其粘度范围可以为1.8～2.5Pa·s，具体可以是1.8Pa·s、2.15Pa·s、2.5Pa·s等等，此处不做具体限定。
S130，横向移动转印装置，以使得微发光器件和针形转印头分离，从而将微发光器件释放于凹槽内。
如图6，横向移动转印装置210(图示方向为向左移动)，对微发光器件400上的粘性胶进行横向剪切，且同时借助凹槽310底部键合胶的粘附力以及凹槽310侧壁的阻力实现微发光器件400的巨量转移，从而提高其生产率。
继续参见图6，将微发光器件400释放于接受基板300的凹槽310后进一步包括：
S140，上移针形转印头，完成微发光器件的转印。
在将微发光器件400释放于凹槽310后，上移针形转印头220完成一个转印周期。
S150，清洗接受基板的微发光器件及针形转印头。
清洗微发光器件400上的粘性胶以及采用超声清洗针形转印头220以继续进行下一周期的转印。
可以理解的是，步骤S140-S150并非实现本申请的必选步骤，本领域技术人员可根据实际使用情况进行修改或省略。
上述实施方式中，通过转印装置传送头对微发光器件上粘性胶的横向剪切力且结合凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用，利于将微发光二极管轻易释放，从而实现微发光器件的巨量转移，提高微发光器件的生产效率。
参阅图8，图8为本申请微发光器件转印过程另一实施方式的示意图。如图8本实施例中采用第二实施方式中的转印系统为例详细介绍微发光器件的转印方法，其中和图6中转印过程不同之处在于，本实施例中通过在传送头内部设置控制组件，通过控制组件控制针形转印头选择性的将供给基板上的微发光器件转印至接受基板，且相同之处本实施例不再赘述，具体描述如下：
请一并结合图5，首先准备转印所需的系统，包括转印装置200、供给基板100及接受基板300，其中，转印系统的具体结构可以参见上述第二实施方式中的具体描述，本实施例中采用的转印装置200包括控制组件240。其中，控制组件240控制针形转印头220，不仅能实现微发光器件的精准对位，还能选择性的拾取微发光器件，且在转印过程中还能保持微发光器件的稳定性。
可选地，控制组件240设置于传送头210的内部，传送头210固定针形转印头220的一侧设有若干孔洞(图未示)，至少部分针形转印头220一端可活动置于孔洞内，且连接控制组件240。控制组件240用于驱动选定至少部分针形转印头220从孔洞回缩入传送头210内部，剩余针形转印头220拾取供给基板100上的至少部分微发光器件400。
本实施例一应用场景中，针形转印头220在拾取供给基板100上的微发光器件400时，控制组件240控制部分针形转印头220从传送头210上的孔洞收起，而剩下的针形转印头220拾取供给基板100上的微发光器件400，并进一步将拾取到的微发光器件转印至接受基板300的凹槽310内，且具体的转印过程详见上述实施方式的具体描述，此处不再赘述。
上述实施方式中，通过控制组件控制针形转印头实现对微发光器件的选择性转移，且在转印过程中结合转印装置的水平剪切力、凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用实现微发光器件的巨量转移，从而提高微发光器件的生产效率。
综上所述，本领域技术人员容易理解，本申请提供一种微发光器件转印系统及方法，通过传送头对微发光器件上粘性胶的横向剪切力且结合凹槽底部键合胶黏附力以及凹槽侧壁的阻力三者共同作用，利于将微发光二极管轻易释放，从而实现微发光器件的巨量转移，提高微发光器件的生产效率。
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 (7)
1.一种微发光器件的转印系统，其特征在于，所述转印系统包括：
供给基板，所述供给基板的至少一表面设置有若干所述微发光器件；所述微发光器件的表面涂覆有粘性胶；
转印装置，所述转印装置包括传送头及针形转印头，所述针形转印头一端固定于所述传送头，另一端为自由端，所述针形转印头的所述自由端用于拾取所述微发光器件；
接受基板，所述接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽，所述凹槽用于容纳所述微发光器件；所述凹槽底部或侧壁设置有键合胶，用于将所述微发光器件黏贴于所述凹槽内；
所述转印装置还包括控制组件，所述控制组件设置于所述传送头的内部，所述传送头固定所述针形转印头的一侧设有若干孔洞，至少部分所述针形转印头一端可活动置于所述孔洞内，且连接所述控制组件；
其中，所述控制组件用于驱动选定所述至少部分所述针形转印头从所述孔洞回缩入所述传送头内部，剩余所述针形转印头拾取所述供给基板上的至少部分所述微发光器件。
2.根据权利要求1所述的转印系统，其特征在于，所述键合胶的粘性强度大于所述粘性胶的粘性强度。
3.根据权利要求1所述的转印系统，其特征在于，所述转印装置进一步包括接触垫，所述接触垫设置于所述针形转印头的所述自由端。
4.一种微发光器件的转印方法，其特征在于，所述转印方法包括：
准备转印装置、供给基板及接受基板，其中，所述接受基板的至少一表面上设置有若干阵列排布的凹槽；
将所述转印装置的针形转印头对准所述供给基板的若干微发光器件并至少拾取部分所述微发光器件；其中，所述微发光器件的表面涂覆有粘性胶；
将拾取有所述微发光器件的所述针形转印头和所述接受基板的所述凹槽进行对位，并将所述微发光器件放置于所述凹槽内；其中，所述凹槽底部或侧壁设置有键合胶，用于将所述微发光器件黏贴于所述凹槽内；
横向移动所述转印装置，以使得所述微发光器件和所述针形转印头分离，从而将所述微发光器件释放于所述凹槽内。
5.根据权利要求4所述的转印方法，其特征在于，将所述转印装置的针形转印头对准所述供给基板的若干微发光器件并至少拾取部分所述微发光器件包括：
在所述供给基板上的所述微发光器件的表面涂覆所述粘性胶；
将所述转印装置的所述针形转印头对准且接触所述微发光器件具有所述粘性胶的一侧；
控制所述转印装置远离所述供给基板。
6.根据权利要求5所述的转印方法，其特征在于，所述键合胶的粘性强度大于所述粘性胶的粘性强度。
7.根据权利要求4所述的转印方法，其特征在于，所述转印方法进一步包括：
上移所述针形转印头，完成所述微发光器件的转印；
清洗所述接受基板的所述微发光器件及所述针形转印头。
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