CN112635368B - 微型发光二极管转移设备及转移方法 - Google Patents

微型发光二极管转移设备及转移方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微型发光二极管转移设备及转移方法。所述微型发光二极管转移设备中包括操作台、光源发生器以及光致磁性基板。所述光源发生器设于所述操作台上方，其具有若干发光单元，每一发光单元都具有一发光侧，所述发光侧朝向所述操作台。所述光致磁性基板具有若干光致磁性单元，用以吸附微型发光二极管。

Description

微型发光二极管转移设备及转移方法
技术领域
本发明涉及半导体显示制造技术领域，尤其涉及一种微型发光二极管转移设备及转移方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light-Emitting Diode，Micro LED)是一种尺寸为微米级的发光二极管，由于Micro LED的尺寸较小，因此其可以作为显示面板上的像素，采用Micro LED制备得到的显示面板可称为Micro LED显示面板。与有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)显示面板相比，Micro LED显示面板的使用寿命和可视角度均优于OLED显示面板，因此Micro LED显示技术成为目前显示技术领域的研究重点。
Micro LED显示面板包括阵列基板以及阵列排布在阵列基板上的多颗Micro LED，每颗Micro LED可以视为一个像素。相关技术中，通常采用巨量转移(Mass Transfer)技术将Micro LED转移并放置在阵列基板上，并将Micro LED芯片与阵列基板焊接，最终制备得到Micro LED显示面板。
巨量转移要求是把微米级别的、几十万甚至上百万的Micro LED晶圆芯片精确地从施主晶圆上分裂出来有序地转移至目标基板(显示阵列基板)上。目前主流的激光加热释放技术或激光剥离技术均需要利用激光穿过透明转移基板使得简单物理形变或光敏材料化学反应使得芯片与晶圆分离。但均无法避免激光对基板伤及对晶片的的热损，无法重复利用，降低使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种微型发光二极管转移设备及转移方法，以解决现有技术中的转移设备会对基板和晶片造成损伤的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种微型发光二极管转移设备，所述微型发光二极管转移设备中包括操作台、光源发生器以及光致磁性基板。
所述操作台具有一用于放置阵列基板的第一平台以及一用于放置微型发光二极管的第二平台。所述光源发生器与所述操作台相对设置，所述光源发生器具有若干发光单元，每一发光单元都具有一发光侧，所述发光侧朝向所述操作台。所述光致磁性基板具有若干光致磁性单元，所述光致磁性基板设于所述光源发生器的发光侧，且每一发光单元对应一光致磁性单元。其中，当所述光致磁性单元接受光照时，产生磁性用以吸附所述微型发光二极管，当所述光致磁性单元未接受光照时，磁性消失用以释放所述微型发光二极管。
进一步地，所述微型发光二极管中还包括若干光波过滤器，所述光波过滤器设于每一发光单元和该发光单元所对应的所述光致磁性单元之间。
进一步地，所述光源发生器中包括光源和透光板。
所述光源具有一发光侧。所述透光板具有若干透光区和围绕所述透光区的遮光区，所述透光板设于所述光源的发光侧。
进一步地，所述光致磁性基板中包括转移基板和光致磁性材料层。
所述转移基板平行于所述光源发生器。所述光致磁性材料层设于所述转移基板朝向光源发生器的一面，且位于所述光致磁性单元中。
进一步地，所述转移基板上具有若干磁通道，每一磁通道对应一光致磁性单元。所述磁通道中填充有磁性材料。所述磁通道所产生的吸附力小于所述微型发光二极管的重力。
进一步地，所述光源发生器发出光波波长范围为10纳米-800纳米。
进一步地，所述发光单元的排布规律与所述阵列基板中像素的排布规律相同。
进一步地，所述微型发光二极管转移设备中还包括一控制装置，所述控制装置与所述光源发生器连接，其用于控制所述光源发生器开启和关闭以及其发光的光波的强弱。
进一步地，所述微型发光二极管转移设备中还包括移动装置，所述移动装置与所述光源发生器和所述光致磁性基板连接，其用于同时移动所述光源发生器和所述光致磁性基板。
本发明中还提供一种微型发光二极管转移方法，其包括以下步骤：
在操作台上分别放置阵列基板以及微型发光二极管。将光源发生器和光致磁性基板移动至所述微型发光二极管上方。打开所述光源发生器，使所述光致磁性基板产生磁性并吸附所述微型发光二极管。将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述阵列基板上方，减弱或关闭所述光源发生器发出的光波，使所述微型发光二极管从所述光致磁性基板上下落至所述阵列基板上。
进一步的，将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述微型发光二极管上方后，将所述光源发生器中的发光单元和所述光致磁性基板中的光致磁性单元与所述微型发光二极管进行对位操作。将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述阵列基板上方后，将所述光源发生器和所述光致磁性基板与所述微型发光二极管进行对位操作。
进一步地，通过控制装置打开所述光源发生器的光源，所述光源产生光波，所述光波经过光波过滤器射入所述光致磁性基板中，激发所述光致磁性单元产生磁性并吸附所述微型发光二极管。通过控制装置关闭所述光源或减少所述光源产生的光波，所述光致磁性单元所产生磁性消失或减弱，被吸附的微型发光二极管得以释放。
本发明的优点是：本发明的一种微型发光二极管转移设备及转移方法，其利用光磁效应的原理控制磁性的产生，从而控制设备的吸附力，能在常温环境下进行巨量转移，避免常规激光剥离方法对设备部件及微型发光二极管造成的热损伤，提高转移效率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
图1为本发明实施例中微型发光二极管转移设备的层状结构示意图；
图2为本发明实施例中操作台的俯视图；
图3为本发明实施例中光源发生器的层状结构示意图；
图4为本发明实施例中光致磁性基板的层状结构示意图；
图5为本发明实施例中微型发光二极管转移方法的转移流程图。
图中部件表示如下：
微型发光二极管转移设备10；
微型发光二极管20；阵列基板30；
操作台100；第一平台110；
第二平台120；光源发生器200；
发光单元210；发光侧220；
光源230；透光板240；
透光区241；遮光区242；
光波过滤器300；光致磁性基板400；
光致磁性单元410；光致磁性材料层420；
转移基板430；磁通道431；
控制装置500；移动装置600。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，证明本发明可以实施，所述发明实施例可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的发明实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
此外，以下各发明实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定发明实施例。本发明中所提到的方向用语，例如，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“侧面”等，仅是参考附加图式的方向，因此，使用的方向用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
当某些部件被描述为“在”另一部件“上”时，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中间部件，所述部件置于所述中间部件上，且所述中间部件置于另一部件上。当一个部件被描述为“安装至”或“连接至”另一部件时，二者可以理解为直接“安装”或“连接”，或者一个部件通过一中间部件间接“安装至”、或“连接至”另一个部件。
本发明实施例中提供了一种微型发光二极管转移设备10，如图1所示，所述微型发光二极管转移设备10中具有一操作台100、一光源发生器200以及一光致磁性基板400。
所述操作台100具有两个工作平台：第一平台110以及第二平台120。如图2所示，所述第一平台110用于放置阵列基板30，所述第二平台120用于放置微型发光二极管20。
如图1和图3所示，所述光源发生器200设于所述操作台100上方，所述光源发生器200具有若干发光单元210，每一发光单元210都可发出波长为10纳米-800纳米的光波。所述光波从所述发光单元210的发光侧220发出，所述发光侧220朝向所述操作台100。所述光源发生器200用于为所述光致磁性基板400提供光波。
如图3所示，所述光源发生器200中具有一光源230以及一透光板240。所述光源230用于为所述光源发生器200提供光波，所述光波的波长范围为10纳米-800纳米之内。所述光源230的发光侧220与所述发光单元210的发光侧220相同。所述透光板240上平行于所述操作台100的台面设置。所述透光板240具有若干透光区241和围绕所述透光区241的遮光区242，其中每一透光区241对应一发光单元210设置。所述光源230发出的光波从所述透光板240的透光区241穿过，形成一个个发光单元210。
如图1和图4所示，所述光致磁性基板400设于所述操作台100和所述光源发生器200之间，位于所述光源发生器200的发光侧220。所述光致磁性基板400具有若干光致磁性单元410，每一光致磁性单元410对应一发光单元210，所述发光单元210发出的光波促使所述光致磁性单元410产生磁性，吸附微型发光二极管20。所述发光单元210在光源发生器200上的排布规律和所述光致磁性单元410在光致磁性基板400上的排布规律与接受转移微型发光二极管20的阵列基板30中像素的排布规律相同，从而使每一个被吸附转移的微型发光二极管20在被释放后能过准确落在相对应的阵列基板30像素位上。
如图4所示，所述光致磁性基板400中具有一转移基板430以及光致磁性材料层420。所述转移基板430平行于所述透光板240设置，所述光致磁性材料层420设于所述转移基板430朝向所述光源发生器200的一表面上，并且每一光致磁性单元410中均具有一光致磁性材料层420。所述光致磁性材料层420中具有能发生光磁效应的光磁性高分子材料，所述光磁性高分子材料一般为含有铁、钴、镍等离子的高分子螯合物。当光致磁性材料层420受到光照时，光磁性高分子材料会发生光磁效应，从而产生磁性，使光致磁性基板400能够吸附微型发光二极管20。当光致磁性材料层420没有光照时，光磁性高分子材料就不会发生光磁效应，产生的磁性也会消失，所述光致磁性基板400也就没有磁性，被吸附的微型发光二极管20也能得以释放。
如图4所示，所述转移基板430中具有若干磁通道431，所述磁通道431沿垂直于所述转移基板430靠近所述光源发生器200的一表面的方向贯穿所述转移基板430，并且每一磁通道431对应一光致磁性单元410设置。在每一光致磁性单元410中，所述磁通道431和所述光致磁性材料层420在所述操作台100上的正投影重合。所述磁通道431中填充有硬磁性材料，例如铁氧体材料、金属化合物等。所述磁通道431的磁性较弱，其所产生的吸附力小于被转移的微型发光二极管20的重力，单靠磁通道431的磁性不能吸附微型发光二极管20。所述磁通道431用于巩固光致磁性材料层420的磁性，增加光致磁性基板400的磁性，提高光致磁性基板400对微型发光二极管20的吸附力，提高设备转移过程中的稳定性。
如图1所示，所述微型发光二极管转移设备10中还具有光波过滤器300、控制装置500和移动装置600。所述光波过滤器300设置在光源发生器200与光致磁性基板400之间，每一发光单元210对应设有一光波过滤器300。所述光波过滤器300用于过滤光波，为光致磁性基板400提供更加稳定的光波，提高光磁性转化的效率。所述控制装置500与所述光源发生器200连接，其用于控制光源发生器200中光源230的开启、关闭以及强弱，从而控制光致磁性基板400的磁性。所述移动装置600与光源发生器200和光致磁性基板400连接，其用于在操作台100的第一平台110和第二平台120之间来回移动所述光源发生器200和所述光致磁性基板400。
本发明实施例中还提供一种使用上述微型发光二极管转移设备10转移微型发光二极管20的转移方法，所述转移方法的转移流程如图5所示，所述转移方法中包括以下步骤：
步骤S10)准备工作：在操作台100的第一平台110上放置阵列基板30，在操作台100的第二平台120上放置具有微型发光二极管20的晶圆。
步骤S20)吸附微型发光二极管20：通过移动装置600将光源发生器200和光致磁性基板400移动至第二平台120上方，并与微型发光二极管20进行对位，使光致磁性基板400上的每一光致磁性单元410分别对应一微型发光二极管20。通过控制装置500打开光源发生器200，使每一个发光单元210都发出光波，并照射在对应的光致磁性单元410，从而使每一个光致磁性单元410都发生光磁效应，产生磁性，进而吸附晶圆上的微型发光二极管20。
步骤S30)转移至阵列基板30：光源发生器200保持打开状态，移动装置600将光源发生器200和光致磁性基板400移动至第一平台110上，同时被所述光致磁性基板400吸附的微型发光二极管20也被移动至第一平台110上。将所述光致磁性基板400与阵列基板30进行对位，使光致磁性基板400上的每一光致磁性单元410分别对应阵列基板30上的一像素。通过控制装置500减弱或关闭光源发生器200发出的光波，从而使光致磁性基板400的磁性减弱或消失，使其吸附力小于微型发光二极管20的重力，从而无法吸附微型发光二极管20，使微型发光二极管20下落，并由于光致磁性基板400与阵列基板30进行过对位操作，所以光致磁性基板400上所吸附的每一个微型发光二极管20都能对应落在阵列基板30的相应像素位上，从而完成转移。
本发明实施例中所提供的微型发光二极管转移设备10，其在能过在常温状态下进行巨量转移并有效释放，避免常规激光剥离方法对转移基板430及微型发光二极管20造成的热损伤，提高了设备部件的使用寿命，转移基板430也能够重复使用，降低生产成本，且该设备的转移方法操作流程简单，易操作，能够有效提高转移效率。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种微型发光二极管转移设备，其特征在于，包括：
操作台，所述操作台具有一用于放置阵列基板的第一平台以及一用于放置微型发光二极管的第二平台；
光源发生器，与所述操作台相对设置，所述光源发生器具有若干发光单元，每一发光单元都具有一发光侧，所述发光侧朝向所述操作台；
光致磁性基板，具有若干光致磁性单元，其中，所述光致磁性基板包括：
转移基板，平行于所述光源发生器；
光致磁性材料层，设于所述转移基板朝向光源发生器的一面，且位于所述光致磁性单元中；
若干磁通道，每一磁通道对应一光致磁性单元；所述磁通道中填充有磁性材料；所述磁通道所产生的吸附力小于所述微型发光二极管的重力；
所述光致磁性基板设于所述光源发生器的发光侧，且每一发光单元对应一光致磁性单元，其中，当所述光致磁性单元接受光照时，产生磁性用以吸附所述微型发光二极管，当所述光致磁性单元未接受光照时，磁性消失用以释放所述微型发光二极管。
2.如权利要求1所述的微型发光二极管转移设备，其特征在于，还包括：
若干光波过滤器，设于每一发光单元和该发光单元所对应的所述光致磁性单元之间。
3.如权利要求1所述的微型发光二极管转移设备，其特征在于，所述光源发生器包括：
光源，具有一发光侧；
透光板，具有若干透光区和围绕所述透光区的遮光区，所述透光板设于所述光源的发光侧。
4.如权利要求1所述的微型发光二极管转移设备，其特征在于，
所述光源发生器发出光波波长范围为10纳米-800纳米；
所述发光单元的排布规律与所述阵列基板中像素的排布规律相同。
5.如权利要求1所述的微型发光二极管转移设备，其特征在于，还包括：
控制装置，与所述光源发生器连接，用于控制所述光源发生器开启和关闭以及其发光的光波的强弱。
6.如权利要求1所述的微型发光二极管转移设备，其特征在于，还包括：
移动装置，与所述光源发生器和所述光致磁性基板连接，用于同时移动所述光源发生器和所述光致磁性基板。
7.一种应用在如权利要求1-6中任意一项所述的微型发光二极管转移设备上的微型发光二极管转移方法，其特征在于，包括以下步骤：
在操作台上分别放置阵列基板以及微型发光二极管；
将光源发生器和光致磁性基板移动至所述微型发光二极管上方；
打开所述光源发生器，使所述光致磁性基板中的光致磁性材料层产生磁性并吸附所述微型发光二极管，同时所述光致磁性基板通过磁通道增加所述光致磁性材料层的磁性；
将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述阵列基板上方，减弱或关闭所述光源发生器发出的光波，使所述微型发光二极管从所述光致磁性基板上下落至所述阵列基板上。
8.如权利要求7所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，
将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述微型发光二极管上方后，将所述光致磁性基板中的光致磁性单元与所述微型发光二极管进行对位操作；
将所述光源发生器和所述光致磁性基板移动至所述阵列基板上方后，将所述光致磁性基板与所述阵列基板进行对位操作。
9.如权利要求7所述的微型发光二极管转移方法，其特征在于，还包括以下步骤：
通过控制装置打开所述光源发生器的光源，所述光源产生光波，所述光波经过光波过滤器射入所述光致磁性基板中，激发所述光致磁性单元产生磁性并吸附所述微型发光二极管；
通过控制装置关闭所述光源或减少所述光源产生的光波，所述光致磁性单元所产生磁性消失或减弱，被吸附的微型发光二极管得以释放。
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