CN111261572B - 转移装置以及微元件的转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微元件处理技术领域，公开了一种转移装置以及微元件的转移方法。该转移装置包括转移基板；转移手臂，转移手臂位于转移基板上，转移手臂具有第一、第二两种状态，第一状态下的转移手臂形成夹持微元件的状态，第二状态下的转移手臂形成预夹持或释放微元件的状态。通过上述方式，本发明能够提高微元件的转移效率。
Description
技术领域
本发明涉及微元件处理技术领域，特别是涉及一种转移装置以及微元件的转移方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种光电半导体元件，其具有低功耗、尺寸小亮度高、易与集成电路匹配、可靠性高等优点，作为光源被广泛应用。并且，随着LED技术的成熟，直接利用LED作为自发光显示点像素的LED显示器或Micro LED(微型发光二极管)显示器的技术也逐渐被广泛应用。
其中，Micro LED显示屏综合了TFT-LCD和LED显示屏的技术特点，其显示原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，之后将Micro LED从最初的生长衬底上转移到目标基板上，目前Micro LED技术发展的难点之一就在于Micro LED的转移过程。
发明内容
有鉴于此，本发明主要解决的技术问题是提供一种转移装置以及微元件的转移方法，能够提高微元件的转移效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种转移装置，该转移装置包括转移基板；转移手臂，转移手臂位于转移基板上，转移手臂具有第一、第二两种状态，第一状态下的转移手臂形成夹持微元件的状态，第二状态下的转移手臂形成预夹持或释放微元件的状态。
在本发明的一实施例中，转移装置还包括驱动件，驱动件位于转移基板上并连接转移手臂，驱动件具有第一、第二两种输出量；其中，驱动件在输出第一输出量时，转移手臂处于第一状态，驱动件在输出第二输出量时，转移手臂处于第二状态。
在本发明的一实施例中，转移手臂远离转移基板的一端形成有凹槽，凹槽的侧面壁体形成转移支臂，转移支臂靠近转移基板的一端与驱动件连接，转移支臂远离转移基板的一端为其自由端。
在本发明的一实施例中，第一状态、第二状态下的转移手臂其转移支臂延长线之间的夹角不同，使得不同状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离不同，进而形成夹持微元件的状态、预夹持或释放微元件的状态。
在本发明的一实施例中，驱动件用于调整转移手臂的温度，第一状态下的转移手臂的温度小于第二状态下的转移手臂的温度，使得第一状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离小于第二状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离。
在本发明的一实施例中，第一状态、第二状态下的转移手臂其转移支臂延长线之间的夹角相同且转移支臂之间的距离不同，使得不同状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离不同，进而形成夹持微元件的状态、预夹持或释放微元件的状态。
在本发明的一实施例中，驱动件用于调整转移手臂的温度，第一状态下的转移手臂的温度大于第二状态下的转移手臂的温度，使得第一状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离小于第二状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离。
在本发明的一实施例中，转移装置包括多个转移手臂，多个转移手臂在转移基板上间隔设置，转移手臂为密封结构，其内部填充有气体，第一状态下的转移手臂的体积大于第二状态下的转移手臂的体积；其中，相邻的转移手臂之间用于夹持、预夹持或释放微元件。
在本发明的一实施例中，第一状态下的转移手臂所处环境的气压为第一气压，第二状态下的转移手臂所处环境的气压为第二气压；其中，第一气压小于第二气压。
为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种微元件的转移方法，该转移方法基于如上述实施例所阐述的转移装置，包括：控制转移手臂处于第二状态，以预夹持微元件；控制转移手臂切换为第一状态，夹持微元件并将微元件转移至目标基板上；控制转移手臂切换回第二状态，释放微元件。
本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明提供一种转移装置，该转移装置所包括的转移手臂具有第一、第二两种状态。其中，第一状态下的转移手臂形成夹持微元件的状态，而第二状态下的转移手臂形成预夹持或释放微元件的状态。本发明利用转移手臂在第一状态和第二状态下拾取或释放微元件，实现包括Micro LED在内的微元件的高效拾取转移，从而提高微元件的转移效率。
附图说明
图1是本发明转移装置第一实施例的结构示意图；
图2是图1所示转移装置中处于第一记忆状态下的转移手臂一实施例的结构示意图；
图3是图1所示转移装置中处于第二记忆状态下的转移手臂一实施例的结构示意图；
图4是图1所示转移装置的制备过程中各步骤的结构示意图；
图5是本发明转移装置第二实施例的结构示意图；
图6是图5所示转移装置的制备过程中各步骤的结构示意图；
图7是本发明转移装置第三实施例的结构示意图；
图8是图7所示转移装置的制备过程中各步骤的结构示意图；
图9是本发明微元件的转移方法一实施例的流程示意图；
图10是图9所示转移方法中各步骤的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
为解决现有技术中Micro LED转移效率较低的技术问题，本发明的一实施例提供一种转移装置，该转移装置包括转移基板；转移手臂，转移手臂位于转移基板上，转移手臂具有第一、第二两种状态，第一状态下的转移手臂形成夹持微元件的状态，第二状态下的转移手臂形成预夹持或释放微元件的状态。以下进行详细阐述。
Micro LED显示器是一种以在一个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，Micro LED显示器和有机发光二极管显示器一样属于自发光显示器。
微转移技术是目前制备Micro LED显示器的主流方法，其具体制备过程为：首先在蓝宝石基板生长出Micro LED，然后通过激光剥离技术将Micro LED从蓝宝石基板上分离，随后使用转移头将Micro LED从蓝宝石上吸附到接收基板预留的位置上，然后释放，即完成将Micro LED转移到接收基板上的工作，故而制得Micro LED显示器。
目前转移头一般采用通电吸附或PDMS方式粘附进行转移，然而PDMS剥离时较难控制剥离效果，静电吸附需要对每个转移头进行导通，不仅复杂而且效果欠佳。除此之外，还可以通过控制磁流变液的状态实现Micro LED与转移头之间进行物理连接，但这种方式不仅效率低，而且容易造成磁流变液的泄漏，导致对Micro LED造成污染。在上述Micro LED的转移过程中，由于Micro LED的尺寸微小，对Micro LED的操作存在非常大的限制，因此包括上述几种转移方式在内的现有转移方法均存在转移效率较低且产品良率较低的问题。
有鉴于此，本实施例提供一种转移装置，以解决现有技术中所存在的Micro LED转移效率较低的技术问题。
请参阅图1，图1是本发明转移装置第一实施例的结构示意图。
在本实施例中，转移装置1包括转移基板11以及位于转移基板11上的驱动件111和转移手臂12，驱动件111用于调整转移手臂12所处的状态，使得转移手臂12在不同状态下执行不同动作，以完成微元件(例如Micro LED等电子器件)的夹持与释放。转移手臂12能够快速并且准确地切换不同状态下所需执行的动作，实现Micro LED的高效拾取，从而提高Micro LED的转移效率。
驱动件111调整转移手臂12所处状态的方式具体可以为：驱动件111耦接转移手臂12，并且驱动件111至少具有第一、第二两种输出量。驱动件111在输出第一输出量时，转移手臂12处于第一状态，第一状态下的转移手臂12形成夹持微元件的状态，以夹持包括MicroLED在内的电子器件，实现Micro LED从其生长基板到接收基板的批量转移工作；而驱动件111在输出第二输出量时，转移手臂12处于第二状态，第二状态下的转移手臂12形成预夹持或释放微元件的状态。
其中，预夹持状态是指在拾取Micro LED之前的对位以及准备夹持动作。通过对位动作，能够校正转移手臂12与微元件(Micro LED)的位置关系，使得微元件处于转移手臂12可夹持的范围之内，进而执行准备夹持动作。而释放微元件状态，顾名思义即为转移手臂12夹持微元件至目标位置后，释放微元件以使其达到该目标位置。对于Micro LED而言，目标位置即为接收基板上对应Micro LED的安装位置。
在本实施例中，不同状态下的转移手臂12之所以能够完成夹持微元件、预夹持或释放微元件，其原因在于不同状态下的转移手臂12具备不同的结构形式，包括用于夹持微元件的结构形式，以及用于预夹持或释放微元件的结构形式等。其中，由于用于预夹持以及释放微元件的结构形式并不冲突，可以共用，因此本实施例所阐述的用于预夹持以及释放微元件的结构形式相同，以减少转移手臂12所需记忆的状态数量。在本发明的其他实施例中，用于预夹持以及释放微元件的结构形式也可不同，旨在相应的结构能够便于对应动作的实施即可，在此不做限定。
进一步地，转移手臂12的具体结构可以为：转移手臂12远离转移基板11的一端形成有凹槽122，凹槽122的侧面壁体形成转移支臂121。转移支臂121靠近转移基板11的一端与驱动件111连接，转移支臂121远离转移基板11的一端为其自由端1211，各转移支臂121的自由端1211用于形成夹持微元件的状态、以及形成预夹持或释放微元件的状态。
转移支臂121整体可呈现类似于柱状结构，其沿远离转移基板11的方向延伸。第一状态、第二状态下的转移手臂12其转移支臂121延长线之间的夹角不同，使得不同状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离不同，进而形成夹持微元件的状态、预夹持或释放微元件的状态。
请参阅图2-3。图2展示了第一状态下的转移手臂12，其形成夹持微元件2(MicroLED)的状态。由于本实施例以第一状态下的转移支臂121相互平行为例进行阐述，因此第一状态下的转移支臂121延长线之间的夹角为0°。当然，在本发明的其他实施例中，第一状态下的转移支臂121也可不相互平行，而是以存在一定的夹角相交，在此不做限定。
图3展示了第二状态下的转移手臂12，其形成预夹持或释放微元件2(Micro LED)的状态。此时，转移支臂121延长线之间的夹角为α。可见，由于第一状态、第二状态下的转移支臂121延长线之间的夹角不同，使得第一状态、第二状态下的转移支臂121自由端1211之间的距离不同，例如图2、3所展示的第一距离A与第二距离B。
进一步地，转移装置1包括多组转移手臂12，各组转移手臂12设置于转移基板11的同一表面，以实现Micro LED的批量转移。转移基板11上的转移手臂12与生长基板上的Micro LED一一对应；其中，一组转移手臂12用于转移一件Micro LED。
转移装置1还包括有控制电路112，控制电路112连接驱动件111，用于控制驱动件111在第一输出量、第二输出量之间进行输出切换，以使转移手臂12在第一状态、第二状态之间切换。控制电路112可以设置于转移基板11上，当然其也可设置于转移基板11之外的结构上，本实施例以控制电路112设置于转移基板11上的情况为例进行阐述，并非因此对本实施例所阐述控制电路112的设置位置造成限定。
由于每组转移手臂12均对应一驱动件111，并且控制电路112可以独立控制转移基板11上的一个或多个驱动件111进行输出切换，因此控制电路112对各组转移手臂12所对应驱动件111的控制是相互独立的，其可选择性地驱动一个或多个驱动件111进行输出切换，从而使得转移手臂12拾取Micro LED。
在本实施例中，第一输出量以及第二输出量用于调整转移手臂12的温度，以刺激转移手臂12在第一状态、第二状态之间切换。其具体可以为：驱动件111在输出第一输出量时，转移手臂12具备第一温度并且其处于第一状态；驱动件111在输出第二输出量时，转移手臂12具备第二温度并且其处于第二状态。
具体地，在第一温度下(即转移手臂12的自身温度为第一温度)，第一状态描述为转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成夹持微元件的状态。同组转移手臂12中的各转移支臂121沿既定方向W夹持住微元件(Micro LED)，可以理解的是，上述第一距离A应等于微元件在既定方向W上的尺寸，使得转移手臂12能够可靠夹持微元件。
而在第二温度下(即转移手臂12的自身温度为第二温度)，第二状态描述为转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第二距离B，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成预夹持或释放微元件的状态。此时，转移手臂12的各转移支臂121自由端1211之间相互远离，转移手臂12呈现“张开”趋势，使得转移支臂121自由端1211之间的距离增大，也就是第一距离A小于第二距离B。由于第一距离A等于微元件在既定方向上的尺寸，当转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A时，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成夹持微元件的状态，因此在转移支臂121自由端1211之间的距离增大为第二距离B后，转移手臂12张开，转移手臂12所夹持的微元件能够脱离转移手臂12，完成释放，即释放微元件的状态，或是转移手臂12的各转移支臂121自由端1211形成准备夹持微元件状态，即预夹持微元件的状态。
可选地，转移手臂12的材质可以为具有双向记忆功能的形状记忆合金，例如镍钛合金等，或是其他具有记忆属性的材料。形状记忆合金中具有两种相：奥氏体相以及马氏体相，不同相态下的形状记忆合金具备不同的结构和或或尺寸。在本实施例中，转移手臂12的状态切换过程是可逆的，在转移手臂12完成状态的记忆过程后，即可持续投入使用。转移手臂12借助形状记忆合金的材料特性，使其具有记忆属性，即第一状态以及第二状态。通过驱动件111所输出的第一、第二输出量的输出切换，控制转移手臂12的相态切换，使得转移手臂12的转移支臂121自由端1211之间的距离在第一距离A以及第二距离B之间切换，从而完成夹持Micro LED、以及预夹持或释放Micro LED的动作。
需要说明的是，如果转移手臂12的材质为形状记忆合金，由于金属材料具备一定的延展性，因此上述第一距离A也可小于微元件在既定方向W上的尺寸，转移手臂12的转移支臂121产生一定的弯曲形变使得其自由端1211夹持住微元件(Micro LED)，转移手臂12利用其所具备的延展性与微元件之间弹性配合，转移手臂12的转移支臂121弯曲所产生的弹性恢复力能够进一步保证转移手臂12夹持微元件的可靠性。
并且，为减小转移装置1转移Micro LED的能量损耗，第一温度可以小于第二温度。由于转移手臂12的奥氏体相对应的温度相对较高，而马氏体相对应的温度相对较低，因此第一温度下的转移手臂12所处第一状态即为马氏体相，而第二温度下的转移手臂12所处第二状态即为奥氏体相。由于第一温度小于第二温度，即温度相对较低的马氏体相所对应的第一状态形成夹持微元件的状态，而温度相对较高的奥氏体相所对应的第二状态形成预夹持或释放微元件的状态。上述温度相对较低的相态形成夹持微元件的状态，而温度相对较高的相态形成预夹持或释放微元件的状态，转移手臂12处于第一温度时，其转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A，此时驱动件111输出第一输出量；而需要转移手臂12夹持或是释放Micro LED之前，就需要通过驱动件111输出第二输出量，以调整转移手臂12的温度使其达到第二温度(即加热转移手臂12)，此时转移支臂121自由端1211之间的距离为第二距离B，从而形成预夹持或释放微元件(Micro LED)的状态，完成预夹持或释放MicroLED动作。
对于第一温度设置为大于第二温度的情况，也就是转移手臂12温度相对较高的相态对应的是形成夹持微元件的状态，而温度相对较低的相态对应的是形成预夹持或释放微元件的状态。由于转移手臂12在转移Micro LED的过程中，需要保持夹持Micro LED的状态，因此驱动件111需要保持转移手臂12处于第一温度，温度相对较高；而对于第一温度设置为小于第二温度的情况，转移手臂12在转移Micro LED的过程中，驱动件111保持转移手臂12处的第一温度，其温度相对较低，因此其所带来的能量损耗也相对较低。
更进一步地，针对本实施例中第一温度设置为小于第二温度的情况，第一温度可以选取为转移装置1转移Micro LED作业所处工作环境的常规温度。如此一来，驱动件111对转移手臂12状态的控制仅在其输出第二输出量时，控制转移手臂12处于第二状态，即加热转移手臂12至第二温度；而在驱动件111不输出第二输出量时，转移手臂12依靠正常散热并降温至第一温度，使得转移手臂12切换为第一状态，此时可以认为驱动件111输出的第一输出量为零。由于第一温度选取为转移装置1转移Micro LED作业所处工作环境的常规温度，无需驱动件111输出第一输出量以控制转移手臂12切换为第一状态，从而进一步减小转移装置1转移Micro LED的能量损耗。
对应地，驱动件111可以仅具备加热功能，即输出第二输出量功能，用于加热转移手臂12，使其切换至第二状态，而在驱动件111停止加热转移手臂12，即停止输出第二输出量时，转移手臂12随着自身温度降低并切换至第一状态。
当然，驱动件111也可以同时具备加热以及降温功能。驱动件111输出第一输出量，使得转移手臂12处于第一温度，而当驱动件111输出第二输出量，则加热转移手臂12使其处于第二温度，即加热功能；而在驱动件111再次输出第一输出量时，由于第一输出量所对应的第一温度小于第二温度，会使得转移手臂12从第二温度降至第一温度，即降温功能。
可选地，为实现转移基板11上控制电路112对各个驱动件111输出切换的独立控制，转移基板11上相邻的驱动件111之间设置有隔热层113，用于减小相邻驱动件111之间的热量串扰。隔热层113的材质可以为氮化硅、氧化硅等，在此不做限定。
在本发明的其他实施例中，第一输出量以及第二输出量用于向转移手臂12施加不同机械应力，以驱使转移手臂12的相态切换。其具体可以为：驱动件111输出第一输出量，用于向转移手臂12施加第一机械应力；而驱动件111输出第二输出量，用于向转移手臂12施加第二机械应力，从而驱使转移手臂12在第一状态、第二状态之间切换。
具体地，在第一机械应力下(即驱动件111施加于转移手臂12的机械应力)，第一状态描述为转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成夹持微元件的状态。同组转移手臂12中的各转移支臂121沿既定方向夹持住微元件(Micro LED)，可以理解的是，上述第一距离A应等于微元件在既定方向上的尺寸，使得转移手臂12能够可靠夹持微元件。
而在第二机械应力下，第二状态描述为转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第二距离B，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成预夹持或释放微元件的状态。此时，转移手臂12的各转移支臂121自由端1211之间相互远离，转移手臂12呈现“张开”趋势，使得转移支臂121自由端1211之间的距离增大，也就是第一距离A小于第二距离B。由于第一距离A等于微元件在既定方向上的尺寸，当转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A时，转移手臂12中的各转移支臂121自由端1211形成夹持微元件的状态，因此在转移支臂121自由端1211之间的距离增大为第二距离B后，转移手臂12张开，转移手臂12所夹持的微元件能够脱离转移手臂12，完成释放，即释放微元件的状态，或是转移手臂12的各转移支臂121自由端1211形成准备夹持微元件状态，即预夹持微元件的状态。
与上述第一温度小于第二温度的设计同理，第一机械应力也可以小于第二机械应力，以减小转移装置1转移Micro LED的能量损耗。即在转移装置1转移Micro LED的过程中，驱动件111向转移手臂12施加机械应力相对较小的第一机械应力，使得转移手臂12保持夹持微元件(Micro LED)的状态，驱动件111所施加的第一机械应力相对较小，其所对应的第一输出量的能量损耗就小，因此能够减小转移装置1转移Micro LED的能量损耗。
请参阅图4。以下大致阐述转移装置1的制备过程以及转移手臂12的记忆过程：
第一步：化学沉积形成隔热层113；
第二步：干法刻蚀隔热层113，以在隔热层113上形成凹陷部114，并在凹陷部114中填充驱动件111，从而形成转移基板11；
第三步：在转移基板11上物理沉积具有记忆属性的材料，以形成转移手臂12；
第四步：在转移手臂12远离转移基板11的一端进行图案化处理，以形成凹槽122，凹槽122的侧面壁体即为转移支臂121；
第五步：驱动件111输出第一输出量，并且转移手臂12的转移支臂121自由端1211之间的距离为第一距离A，转移手臂12记忆此时的形状，并形成第一状态；
第六步：干法刻蚀形成第二形状模具3，第二形状模具3上形成有对应第二状态结构的凸起31；
第七步：将转移手臂12上的凹槽122与第二形状模具3上的凸起31，相互嵌合，使得转移手臂12的转移支臂121自由端1211沿凸起31表面延伸，使得转移支臂121自由端1211之间的距离增大至第二距离B，驱动件111输出第二输出量，转移手臂12记忆此时的形状，并形成第二状态。
请参阅图5，图5是本发明转移装置第二实施例的结构示意图。
在替代实施例中，与上述实施例的不同之处在于：第一状态、第二状态下的转移手臂12其转移支臂121延长线之间的夹角可以相同，但两个状态下的转移手臂12其转移支臂121之间的距离不同，使得不同状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离不同，进而形成夹持微元件的状态、预夹持或释放微元件的状态。
转移手臂12具有热胀属性。驱动件111用于调整转移手臂12的温度，以在驱动件111输出第一输出量、第二输出量时，转移手臂12具有不同的温度。其具体可以为：驱动件111输出第一输出量，转移手臂12处于第一状态；而驱动件111输出第二输出量，转移手臂12处于第二状态。其中，第一状态下的转移手臂12的温度大于第二状态下的转移手臂12的温度。即第一状态下的转移手臂12的温度较高，转移手臂12相对膨胀，而第二状态下的转移手臂12的温度较低，转移手臂12相对收缩，使得第一状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离小于第二状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离。也就是说，第一状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离较小，其形成夹持微元件的状态，而第二状态下的转移手臂12其转移支臂121自由端1211之间的距离较大，其形成预夹持或释放微元件的状态。
也就是说，本实施例所阐述的转移手臂12并不存在上述实施例所阐述的“张开”、“闭合”的动作，而改变转移手臂12的转移支臂121延长线之间的夹角。本实施例所阐述的转移手臂12其受热膨胀，使得转移手臂12中转移支臂121之间的距离减小，进而使得转移支臂121的自由端1211之间的距离减小。
转移手臂12优选采用高热胀性系数的金属，例如铝、镁及其二者合金等。发明人发现当转移手臂12采用上述的高热胀性系数的金属时，转移手臂12对于温度变化所对应的体积改变明显，即在温度变化量相同时，采用高热胀性系数金属的转移手臂12其体积改变量更大，以此显著提高转移手臂12拾取或释放微元件的效果，避免了转移手臂12的体积改变量过小，使得转移手臂12无法完成拾取或释放微元件的动作，或是需要以很高的温度才能驱使转移手臂12的体积改变至所需的量值。此外，金属材质的转移手臂12还具备良好的导热性，使得转移手臂12上各处的导热均匀，膨胀一致，进而使得转移手臂12在第一状态和第二状态之间切换。转移手臂12具有热胀和导热的一体化功能。
进一步地，转移手臂12可以嵌入于转移基板11中，即转移手臂12的外壁抵接转移基板11，而转移手臂12的转移支臂121的自由端1211之间用于拾取微元件。由于转移手臂12的热胀位置总在对其膨胀限制较小的地方，例如转移手臂12与空气接触的位置。转移手臂12的外壁抵接转移基板11，而转移手臂12的内部与凹槽122中的空气接触，因此转移手臂12受热膨胀的体积变化量集中于转移手臂12的内部，体现在转移手臂12其转移支臂121的自由端1211之间的距离改变量上，使得转移手臂12的转移支臂121的自由端1211之间的距离变化明显，进一步提高转移手臂12拾取或释放微元件的效果。
并且，为实现转移基板11上驱动件111输出切换以及转移手臂12状态切换的独立控制，转移基板11上相邻的驱动件111之间，以及相邻的转移手臂12之间设置有隔热层113。隔热层113为上述实施例中所阐述的隔热层113，在此就不再赘述。
请参阅图6。以下大致阐述转移装置1的制备过程：
第一步：形成转移基板11，可以通过例如化学气相沉积的方式沉积氮化硅、氧化硅等无机材料形成隔热层113，进而形成转移基板11；
第二步：对隔热层113进行图案化处理，例如通过干法刻蚀等，在隔热层113上形成凹陷部114；
第三步：在凹陷部114中进行物理沉积，形成转移手臂12以及驱动件111；
第四步：在转移手臂12远离驱动件111的一端进行图案化处理，例如通过湿法刻蚀等，在转移手臂12上形成凹槽122，凹槽122的侧面壁体即为转移支臂121，进而完成转移装置1的制备。
请参阅图7，图7是本发明转移装置第三实施例的结构示意图。
在替代实施例中，转移装置1包括多个转移手臂12，该多个转移手臂12在转移基板11上间隔设置，相邻的转移手臂12之间用于夹持、预夹持或释放微元件。
转移手臂12为密封结构，其内部填充有气体，即转移手臂12内部填充的气体与转移手臂12外部的大气环境隔绝。并且转移手臂12具备一定的弹性形变能力，能够随转移手臂12内部的气体膨胀或收缩。第一状态下的转移手臂12的体积大于第二状态下的转移手臂12的体积。即第一状态下的转移手臂12的体积较大，使得相邻的转移手臂12之间的距离较小，能够夹持微元件，而第二状态下的转移手臂12的体积较小，使得相邻的转移手臂12之间的距离较大，能够预夹持或释放微元件。
第一状态下的转移手臂12所处环境(即转移手臂12外部的大气环境)的气压为第一气压，第二状态下的转移手臂12所处环境的气压为第二气压。其中，第一气压小于第二气压。转移手臂12在其内外气压压差的作用下，转移手臂12在不同气压的大气环境中具有不同的体积。由于第一气压小于第二气压，转移手臂12内气体的压强为趋于与转移手臂12外部的大气气压相等，因此第一状态下的转移手臂12的体积会相对大于第二状态下的转移手臂12的体积(转移手臂12内部的气体通过改变体积的方式，改变其气压大小)。
具体地，第二气压优选为转移装置1批量转移微元件的工作环境的气压，通常可以为一个标准大气压，即常压。如此一来，转移装置1批量转移微元件的工作环境只需与常温下的大气连通，而无需人工营造具有第二气压的大气氛围，以节约转移装置1批量转移微元件的作业成本。对应地，小于第二气压的第一气压可以通过抽真空的方式实现，使得转移装置1批量转移微元件的工作环境具备较高的真空度，呈现真空状态。转移手臂12所处环境的气压由第二气压改变为第一气压，转移手臂12外部的气压下降，使得转移手臂12内部的气体膨胀，以使得转移手臂12内部气体的压强趋于与转移手臂12外部的气压相等，反之则反。
优选地，转移手臂12可以采用具有多孔结构的聚合物等，例如发泡材料，其中包括发泡聚丙烯等，使得转移手臂12类似于海绵结构。发明人发现转移手臂12采用具有多孔结构的聚合物，其在内外形成压差时体积变化明显，能够提高拾取或释放微元件的效果。并且转移手臂12的外表面密封以形成密封结构。同时，采用多孔结构聚合物的转移手臂12其长度可以控制在1～100微米，并且能够切割成0.1毫米厚，该规格下的转移手臂12表现出与包括Micro LED在内的微元件良好的尺寸匹配性，更适合于应用在微元件的批量转移工艺中。
对应地，转移基板11的材质优选为采用与多孔结构聚合物具有良好结合力的材料，例如聚酰亚胺(PI)等，能够增强转移基板11与转移手臂12之间的连接强度，改善转移装置1的结构稳定性。
请参阅图8。以下大致阐述转移装置1的制备过程：
第一步：准备好一整块的具有多孔结构的聚合物4，用于形成转移手臂12；
第二步：在具有多孔结构的聚合物4的一侧上旋涂例如聚酰亚胺等材料，用于形成转移基板11；
第三步：对具有多孔结构的聚合物4进行图案化处理，例如通过干法刻蚀的方式，以在转移基板11上形成多个间隔设置的转移手臂12；
第四步：将转移手臂12的外表面密封，并在其中填充气体，进而完成转移装置1的制备。
请参阅图9-10，图9是本发明微元件的转移方法一实施例的流程示意图，图10是图9所示转移方法中各步骤的结构示意图。需要说明的是，本实施例所阐述微元件的转移方法基于上述实施例中所阐述的转移装置(以图1所示的转移装置为例进行阐述)，并且本实施例所阐述微元件的转移方法并不局限于以下步骤：
S101：控制转移手臂处于第二状态，以预夹持微元件；
在本实施例中，转移装置1批量转移微元件2，其先控制转移装置1的转移手臂12处于第二状态，第二状态下的转移手臂12执行预夹持微元件2的动作，与微元件2完成对位，并且准备夹持微元件2。
S102：控制转移手臂切换为第一状态，夹持微元件并将微元件转移至目标基板上；
在本实施例中，转移手臂12完成与微元件2的对位，并且准备夹持微元件2后，控制转移手臂12切换为第一状态，第一状态下的转移手臂12执行夹持微元件2的动作，并且转移装置1携带着微元件2移动至目标基板5处，并将其所携带的微元件2放置于目标基板5上。
S103：控制转移手臂切换回第二状态，释放微元件；
在本实施例中，转移装置1将其所携带的微元件2放置于目标基板5上后，再控制转移手臂12切换回第二状态，第二状态下的转移手臂12切换回上述第二状态，从而将微元件2释放于目标基板5上。可见，转移手臂12的预夹持微元件2的动作与释放微元件2的动作一致。
综上所述，本发明所提供转移装置所包括的转移手臂具有第一、第二两种状态。其中，第一状态下的转移手臂形成夹持微元件的状态，而第二状态下的转移手臂形成预夹持或释放微元件的状态。本发明利用转移手臂在第一状态和第二状态下拾取或释放微元件，实现包括Micro LED在内的微元件的高效拾取转移，从而提高微元件的转移效率。
以上所述仅为本发明的实施方式，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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种转移装置，其特征在于，所述转移装置包括：
转移基板；
转移手臂，所述转移手臂位于所述转移基板上，所述转移手臂远离所述转移基板的一端形成有凹槽，所述凹槽的侧面壁体形成转移支臂，所述转移手臂的外壁抵接所述转移基板，所述转移支臂远离所述转移基板的一端为其自由端，所述转移手臂具有第一、第二两种状态；
驱动件，所述驱动件位于所述转移基板上并连接所述转移手臂，所述驱动件具有第一、第二两种输出量；其中，所述驱动件在输出所述第一输出量时，所述转移手臂处于所述第一状态，所述驱动件在输出所述第二输出量时，所述转移手臂处于所述第二状态；
其中，所述转移手臂为具有热胀属性的金属，所述第一状态下的所述转移手臂的温度大于所述第二状态下的所述转移手臂的温度，所述第一状态下所述转移手臂相对膨胀，所述第二状态下所述转移手臂相对收缩，使得所述第一状态下的转移手臂其转移支臂自由端之间的距离小于第二状态下的转移手臂转移支臂自由端之间的距离，且所述第一状态、所述第二状态下的所述转移手臂其转移支臂延长线之间的夹角相同。
2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述转移支臂靠近所述转移基板的一端与所述驱动件连接。
3.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述驱动件用于调整所述转移手臂的温度，所述第一状态下的所述转移手臂的温度小于所述第二状态下的所述转移手臂的温度，使得所述第一状态下的所述转移手臂其转移支臂自由端之间的距离小于所述第二状态下的所述转移手臂其转移支臂自由端之间的距离。
4.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述转移装置包括多个所述转移手臂，所述多个转移手臂在所述转移基板上间隔设置，所述转移手臂为密封结构，其内部填充有气体，所述第一状态下的所述转移手臂的体积大于所述第二状态下的所述转移手臂的体积；
其中，相邻的所述转移手臂之间用于夹持、预夹持或释放微元件。
5.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，所述第一状态下的所述转移手臂所处环境的气压为第一气压，所述第二状态下的所述转移手臂所处环境的气压为第二气压；其中，所述第一气压小于所述第二气压。
6.一种微元件的转移方法，其特征在于，所述转移方法基于如权利要求1至5任一项所述的转移装置，包括：
控制转移手臂处于第二状态，以预夹持微元件；
控制所述转移手臂切换为第一状态，夹持所述微元件并将所述微元件转移至目标基板上；
控制所述转移手臂切换回所述第二状态，释放所述微元件。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20201211 Address after: No.146 Tianying Road, Chengdu hi tech Zone, Chengdu, Sichuan Province Applicant after: Chengdu CHENXIAN photoelectric Co.,Ltd. Address before: No. 188, CHENFENG Road, Kunshan high tech Zone, Kunshan City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: Kunshan New Flat Panel Display Technology Center Co.,Ltd. Applicant before: KunShan Go-Visionox Opto-Electronics Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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