CN112967976B - 一种巨量转移装置及转移方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种巨量转移装置及转移方法，所述巨量转移装置包括升降机构、转移基板、压电结构以及电流监测器；所述升降机构与所述转移基板相固定；所述转移基板背离所述升降机构的一侧表面上固定有至少一个所述压电结构；所述电流监测器的数量与所述压电结构的数量相等，每个所述电流监测器与对应的所述压电结构电连接。由此可知，本发明通过压电结构的正压电效应对施加到LED芯片上的压力进行实时反馈，控制升降机构下压高度，避免施加到LED芯片上的压力过大或过小，减少次品产生率。
Description
技术领域
本发明涉及Micro LED技术领域，特别涉及一种巨量转移装置及转移方法。
背景技术
Micro LED技术相比现有的其他显示技术(LCD，PDP，OLED等)具有高亮度，高对比度，宽色域，大视角，低功耗，长寿命，超薄柔性显示等优点，是未来显示的终极技术。由于Micro LED制造流程中存在芯片高度差异，该高度差异可由制作芯片时外延精度，或晶圆、转移板、背板原料平整度差异，以及制造过程中工序(加热、激光等)导致晶圆、转移板、背板产生应力导致变形，产生过多次品，导致合格率降低。
因此，现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种巨量转移装置及转移方法，以解决现有芯片转移由于高度差异导致过多次品产生，产品合格率低的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种巨量转移装置，其包括：
升降机构、转移基板、压电结构以及电流监测器；
所述升降机构与所述转移基板相固定；
所述转移基板背离所述升降机构的一侧表面上固定有至少一个所述压电结构；
所述电流监测器的数量与所述压电结构的数量相等，每个所述电流监测器与对应的所述压电结构电连接。
可选地，所述压电结构包括压电上电极层、压电下电极层以及压电晶体层，所述压电晶体层位于所述压电上电极层和所述压电下电极层之间。
可选地，所述巨量转移装置还包括用于吸附LED芯片的压电黏贴层和压电保护层，所述压电下电极层上依次层叠有所述压电保护层和所述压电黏贴层。
可选地，所述电流监测器的一端连接所述压电上电极层，所述电流监测器的另一端连接所述压电下电极层，所述电流监测器实时获取电流值。
可选地，所述巨量转移装置还包括：
放大器，所述放大器的一端与所述压电结构连接，所述放大器的另一端与所述电流监测器连接，所述放大器用于放大电路中的电流。
可选地，还包括：
一个所述升降机构对位一个所述压电结构；
一个所述升降机构在所述转移基板上的正投影区域与一个所述压电结构在所述转移基板上的正投影区域相重合。
可选地，还包括：
一个所述升降机构对位多个所述压电结构；
一个所述升降机构在所述转移基板上的正投影区域与多个所述压电结构在所述转移基板上的正投影区域相重合。
第二方面，本申请还提供一种转移方法，所述转移方法包括：
提供一暂存基板，所述暂存基板上设置有多个LED芯片；
提供一巨量转移装置，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个所述LED芯片转移至显示背板，其中，所述巨量转移装置为上述巨量转移装置。
可选地，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个所述LED芯片转移至显示背板具体包括：
所述巨量转移装置的每个压电黏贴层对位所述暂存基板上的一个LED芯片；
所述升降机构带动所述压电结构向靠近所述暂存基板方向运动，获取每个所述电流监测器所监测到的第一电流值；
当每个所述第一电流值均在第一电流阈值范围内时，通过激光剥离工艺分离所述LED芯片与所述暂存基板，使得所述巨量转移装置吸附所述LED芯片后移动至所述显示背板上方，并将所述LED芯片上的LED电极对位所述显示背板上的显示背板电极；
所述升降机构带动所述压电结构向靠近所述显示背板方向运动，获取每个所述电流监测器所监测到的第二电流值；
当每个所述第二电流值均在第二电流阈值范围内时，所述巨量转移装置将所述LED芯片转移至显示背板，并通过键合工艺将所述LED芯片与所述显示背板固定。
有益效果：
本发明提供了一种巨量转移装置及转移方法，所述巨量转移装置包括升降机构、转移基板、压电结构以及电流监测器；所述升降机构与所述转移基板相固定；所述转移基板背离所述升降机构的一侧表面上固定有至少一个所述压电结构；所述电流监测器的数量与所述压电结构的数量相等，每个所述电流监测器与对应的所述压电结构电连接。还提供一种转移方法，其方法包括：提供一暂存基板，所述暂存基板上设置有多个LED芯片；提供一巨量转移装置，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个LED芯片转移至显示背板。由此可知，本发明通过压电结构的正压电效应对施加到LED芯片上的压力进行实时反馈，控制升降机构下压高度，避免施加到LED芯片上的压力过大或过小，减少次品产生率。
附图说明
图1为本发明提供的巨量转移装置的示意图。
图2为本发明提供的闭合回路的示意图。
图3为本发明提供的一种巨量转移方法的流程图。
图4为本发明提供的暂存基板与LED芯片的示意图。
图5为本发明提供的转移过程之一的示意图。
图6为本发明提供的转移过程之一的示意图。
图7为本发明提供的转移过程之一的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种巨量转移装置及转移方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
经发明人研究发现，Micro-led显示面板上包括了若干像素区域SPR，每个像素区域SPR包括红光LED芯片、蓝光LED芯片以及绿光LED芯片。在显示器的制作过程中，需要将红绿蓝三种LED芯片从各自的生长基板(WAFER)转移到显示背板上。然而Micro LED制造流程中存在芯片高度差异，该高度差异在制造过程中工序如加热工序、激光工序容易导致转移板、背板产生应力而变形，造成高度不足部分芯片粘附不到位或过高芯片嵌入胶层中导致粘结力过大而转移失败，产生过多次品，成品合格率低。因此，本申请针对LED芯片高度差异导致转移绑定过程中过多次品产生，合格率低的技术问题，通过压电结构的的压电效应，产生电流实时监测，通过升降机构下压调整LED芯片高度并进行电流监控，达到高度精准控制，提高产品合格率，减少次品产生。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施例提供了一种巨量转移装置，如图1所示，所述巨量转移装置3包括：升降机构31、转移基板32、压电结构39、压电保护层36以及压电黏贴层37。
所述升降机构31固定于所述转移基板32上；所述转移基板32背离所述升降机构31的一侧表面上设置有至少一个所述压电结构39。所述压电结构39包括压电上电极层33、压电晶体层34以及压电下电极层35。所述压电晶体层34位于所述压电上电极层33和所述压电下电极层35之间。所述压电上电极层33背离所述转移基板32的一侧设置有所述压电晶体层34，所述压电晶体层34背离所述压电上电极层33的一侧设置有所述压电下电极层35；所述压电下电极层35背离所述压电晶体层34一侧设置有所述压电保护层36；所述压电保护层36背离所述压电下电极层35设置有所述压电黏贴层37。即所述压电下电极层35上依次层叠有所述压电保护层36和所述压电黏贴层37。
所述巨量转移装置3用于根据压电晶体层34的压电效应所产生的电流值与预设的电流阈值的比较结果来调整升降机构31下压高度，达到精准控制每个LED芯片高度，提高产品良率，减少次品。
所述转移基板32用于在制造流程中保护压电上电极层33。
所述压电晶体层34的特性是每个晶体在受到外力微小形变的情况下，会在压电晶体层34两端产生电流差，并且该电流差随压力改变而改变。
所述压电上电极层33和所述压电下电极层35通过电镀的方式在压电晶体层34两侧形成欧姆接触。
所述压电保护层36是通过蒸镀/电镀在下电极形成高强度耐酸碱保护层，在制造流程中用于保护压电晶体层34。示例性的，所述压电保护层的材料可选用聚四氟乙烯或者其他惰性金属Cu等。
所述压电黏贴层37涂覆在所述压电保护层36的下表面。所述压电黏贴层37用于粘附所述LED芯片。
请参阅图2，所述巨量转移装置3还包括：
电流监测器38，所述电流监测器38的一端连接所述压电上电极层33，另一端连接所述压电下电极层35，通过所述电流监测器38获取电流值。所述电流监测器38的数量与所述压电结构39的数量相等，每个所述电流监测器38与对应的所述压电结构39电连接。
放大器40，所述放大器40与所述电流监测器38串联连接，所述放大器40的一端与所述电流监测器38连接，所述放大器40的另一端与所述压电结构39连接，所述放大器40用于放大电流，所述放大器40包括电子管、晶体管以及电源变压器中一种。
在某些实施方式中，当所述压电结构39受力时，所述压电上电极层33、所述压电晶体层34、所述压电下电极层35形成闭合回路。
所述压电结构39在外力作用下产生变形产生电流差。在本实施例中，所述电流监测器38可以根据需求设置电流阈值，示例性的，所述电流监测器38存储有预设的第一电流阈值和预设的第二电流阈值。所述预设的第一电流阈值指的是所述压电黏贴层37与所述LED芯片粘附达到的最佳黏结力时电流差对应的电流阈值，该最佳黏结力刚好将所述暂存基板1上的所述LED芯片吸附住，既不会使得所述LED芯片从所述压电黏贴层37脱落，也不会使得所述LED芯片受力变形。所述压电黏贴层37采用的材料可以是胶水，也可以是其他具有粘附作用的物质，如胶带等。不同胶水固化条件不同，其在不同力值条件下，胶水与LED芯片的黏结力不同，通过实验设计DOE获取不同胶水的最佳黏结力，然后根据不同胶水对应的最佳黏结力设置所述电流监测器38的第一电流阈值。
需要说明的是，也可以认为压电上电极层33、所述压电晶体层34、所述压电下电极层35、所述电流监测器38以及所述放大器40形成闭合回路。
在某些实施方式中，所述升降机构31包括驱动装置(图未标识)，示例性的，所述驱动装置可以是电机。所述升降机构31带动所述压力机构39沿垂直于所述压力机构39方向垂直上下运动。在本实施例中，所述升降机构31带动所述压力机构39向靠近所述暂存基本1方向运动，在接触所述暂存基板1上的LED芯片时，向所述压电晶体层34反向作用力，使得所述压电晶体层34受到上下压力下垂直方向收缩，产生电流差，该电流差随压力改变而改变。
在某些实施方式中，一个所述升降机构31可以对位一个所述压电结构39；一个所述升降机构31在所述转移基板1上的正投影区域与一个所述压电结构39在所述转移基板1上的正投影区域相重合。这样，根据单个压电晶体层34的压电电流值，实现单个LED芯片贴合高度调整。
在某些实施方式中，一个所述升降机构31还可以对位多个所述压电结构39；一个所述升降机构31在所述转移基板1上的正投影区域与多个所述压电结构39在所述转移基板1上的正投影区域相重合。这样，通过1个升降机构31以阵列方式实现多个压电晶体层34控制，提高效率，节省时间，还实现多个LED芯片高度调整，简化调整制程。
基于上述巨量转移装置实现一种转移方法，如图3所示，所述转移方法包括：
S100、提供一暂存基板1，所述暂存基板1上设置有多个LED芯片2。
具体地，请参阅图4，所述暂存基板1为晶圆，所述晶圆为半导体电路制作所用的硅晶片，所述晶圆是为不同LED芯片的载体，所述LED芯片分为红光LED芯片、蓝光LED芯片、绿光LED芯片等。每个所述LED芯片2设置有LED电极对60。所述LED电极对60用于对位显示背板4上的显示背板电极对50。
S200、提供一巨量转移装置，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个LED芯片转移至显示背板。
具体地，制备如图1所示的巨量转移装置3，在压电保护层36涂覆压电黏贴层37，如图5所示，将所述巨量转移装置3中的压电黏贴层37对位粘附所述暂存基板1上的LED芯片。当所述升降机构31对位一个压电晶体层34时，即一个所述升降机构31在所述转移基板1上的正投影区域与一个所述压电结构39在所述转移基板1上的正投影区域相重合，所述压电黏贴层37对位粘附所述暂存基板1上的任一个LED芯片。
所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述暂存基板方向向下运动，所述压电晶体层34受到上下压力下垂直方向收缩，电流监测器38获取到第一电流值。
在升降机构31持续下压同时，实时比对第一电流值A1与预设的第一电流阈值A2的大小，当A1<A2值，升降机构31持续下压，当A1＝A2值时，升降机构31停止下压；当A1>A2时，升降机构31上移。
一旦A1＝A2值时，如图6所示，通过剥离工艺剥离底部晶圆即暂存基本1，得到粘附有多个LED芯片的暂态转移板。
如图7所示，所述显示背板4上设置有若干对背板电极50。所述LED芯片与所述暂存基板1之间设置有LED电极60。当所述暂存基板1与每个所述LED芯片2剥离后，继续通过所述升降机构31带动所述压电结构39移动至所述显示背板4的上方，然后将所述LED芯片2上的LED电极60对对位所述显示背板4上的背板电极50，然后通过所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述显示背板4方向向下运动，所述电流监测器38获取第二电流值A3，第二电流值A3用于反馈LED芯片与显示背板4贴合的实时电流值，所述预设的第二电流阈值A4指的是所述LED芯片转移至所述显示背板4最佳绑定时对应的压电结构39的电流值。
当A3<A4，升降机构31下压，当A3＝A4，升降机构31停止下压。当电流值A3＝A4时，通过焊接等工艺实现LED芯片2与显示背板4绑定，并经过胶水剥离工艺，分离压电黏贴层37与所述LED芯片2。
具体地，一个所述升降机构31对位一个压电结构39，所述巨量转移装置3根据所述电流监测器38所监测到的所述压电结构39反馈的电流值将多个LED芯片2转移至显示背板4具体包括：
所述巨量转移装置3的每个压电黏贴层37对位所述暂存基板1上的一个LED芯片2；
所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述暂存基板1方向运动，获取每个所述电流监测器38所监测到的第一电流值；
当每个所述第一电流值均在第一电流阈值范围内时，通过激光剥离工艺分离所述LED芯片2与所述暂存基板1，使得所述巨量转移装置3吸附所述LED芯片2后移动至所述显示背板4上方，并将所述LED芯片2上的LED电极60对位所述显示背板4上的显示背板电极50；
所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述显示背板4方向运动，获取每个所述电流监测器38所监测到的第二电流值；
当每个所述第二电流值均在第二电流阈值范围内时，所述巨量转移装置3将所述LED芯片2转移至显示背板4，并通过键合工艺将所述LED芯片2与所述显示背板4固定。
这样，根据单个压电晶体层34的压电电流值，实现单个LED芯片贴合高度调整。
需要说明的是，一个所述升降机构31也可以对位多个压电结构39，一个所述压电结构39对应一个所述LED芯片2，即一个所述升降机构31在所述转移基板1上的正投影区域与多个所述压电结构39在所述转移基板1上的正投影区域相重合。所述电流监测器38的数量与所述压电结构39的数量相等。即每个电流监测器38均检测一个压电结构39反馈的电流值。因此，一个所述升降机构31对位多个压电结构39,所述巨量转移装置3根据每个所述电流监测器38所监测到的所述压电结构39反馈的电流值将多个LED芯片2转移至显示背板4的原理与一个升降机构31对应一个压电结构39的原理相同。
具体地，当一个所述升降机构31对位多个压电结构39,所述巨量转移装置3根据每个所述电流监测器38所监测到的所述压电结构39反馈的电流值将多个LED芯片2转移至显示背板4具体包括：
所述巨量转移装置3的每个压电黏贴层37对位所述暂存基板1上的一个LED芯片2；
所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述暂存基板1方向运动，获取每个所述电流监测器38所监测到的第一电流值；
当每个所述第一电流值均在第一电流阈值范围内时，通过激光剥离工艺分离所述LED芯片2与所述暂存基板1，使得所述巨量转移装置3吸附所述LED芯片2后移动至所述显示背板4上方，并将所述LED芯片2上的LED电极60对位所述显示背板4上的显示背板电极50；
所述升降机构31带动所述压电结构39向靠近所述显示背板4方向运动，获取每个所述电流监测器38所监测到的第二电流值；
当每个所述第二电流值均在第二电流阈值范围内时，所述巨量转移装置3将所述LED芯片2转移至显示背板4，并通过键合工艺将所述LED芯片2与所述显示背板4固定。
在本实施例的另一个方式中，由于所述LED芯片2体积微小，每个所述压电结构39所反馈的第一电流值或所述第二电流值相等。因此，所述第一电流值或所述第二电流值可作为多个压电结构39反馈的平均值，然后所述巨量转移装置3根据所述电流监测器38所监测到的所述压电结构39反馈的第一电流值将多个LED芯片2从所述暂存基板1上分离，所述巨量转移装置3根据所述压电结构39反馈的第二电流值将分离后的多个LED芯片2转移至显示背板4。
这样，通过1个升降机构31以阵列方式实现多个压电晶体层34控制，通过一个压电晶体层34反馈电流值反馈给升降机构31，最终实现多个LED高度调整，简化调整制程。
综上，本申请实时反馈贴合压力的电流值，精准控制巨量转移装置的闭环贴合状态，并利用对压电效应电流进行实时监控，对实时电流值与设定阈值进行判定，控制升降机构下压高度，不仅降低制程对平整度要求，提高产品良率，还精准实现单颗、多颗LED高度，针对不同胶层高度、基底平整度，有针对性调整相应LED高度，减少由于高度差异造成的次品。
综上所述，本发明提供了一种巨量转移装置及转移方法，所述巨量转移装置包括升降机构、转移基板、压电结构以及电流监测器；所述升降机构与所述转移基板相固定；所述转移基板背离所述升降机构的一侧表面上固定有至少一个所述压电结构；所述电流监测器的数量与所述压电结构的数量相等，每个所述电流监测器与对应的所述压电结构电连接。还提供一种转移方法，其方法包括：提供一暂存基板，所述暂存基板上设置有多个LED芯片；提供一巨量转移装置，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个LED芯片转移至显示背板。由此可知，本发明通过压电结构的正压电效应对施加到LED芯片上的压力进行实时反馈，控制升降机构下压高度，避免施加到LED芯片上的压力过大或过小，减少次品产生率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种巨量转移装置，其特征在于，所述巨量转移装置包括：
升降机构、转移基板、压电结构以及电流监测器；
所述升降机构与所述转移基板相固定；
所述转移基板背离所述升降机构的一侧表面上固定有至少一个所述压电结构；
所述电流监测器的数量与所述压电结构的数量相等，每个所述电流监测器与对应的所述压电结构电连接，所述压电结构包括压电下电极层，所述压电下电极层上依次层叠有压电保护层和压电黏贴层，所述电流监测器存储有预设的第一电流阈值，所述预设的第一电流阈值为压电黏贴与LED芯片粘附达到的最佳黏结力时电流差对应的电流阈值；
一个所述升降机构对位一个所述压电结构；
一个所述升降机构在所述转移基板上的正投影区域与一个所述压电结构在所述转移基板上的正投影区域相重合。
2.根据权利要求1所述的巨量转移装置，其特征在于，所述压电结构包括压电上电极层、压电下电极层以及压电晶体层，所述压电晶体层位于所述压电上电极层和所述压电下电极层之间。
3.根据权利要求2所述的巨量转移装置，其特征在于，所述巨量转移装置还包括用于吸附LED芯片的压电黏贴层和压电保护层，所述压电下电极层上依次层叠有所述压电保护层和所述压电黏贴层。
4.根据权利要求2所述的巨量转移装置，其特征在于，所述电流监测器的一端连接所述压电上电极层，所述电流监测器的另一端连接所述压电下电极层，所述电流监测器实时获取电流值。
5.根据权利要求4所述的巨量转移装置，其特征在于，所述巨量转移装置还包括：
放大器，所述放大器的一端与所述压电结构连接，所述放大器的另一端与所述电流监测器连接，所述放大器用于放大电路中的电流。
6.根据权利要求1所述的巨量转移装置，其特征在于，
一个所述升降机构对位多个所述压电结构；
一个所述升降机构在所述转移基板上的正投影区域与多个所述压电结构在所述转移基板上的正投影区域相重合。
7.一种转移方法，其特征在于，所述转移方法包括：
提供一暂存基板，所述暂存基板上设置有多个LED芯片；
提供一巨量转移装置，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个所述LED芯片转移至显示背板，所述压电结构包括压电下电极层，所述压电下电极层上依次层叠有所述压电保护层和所述压电黏贴层，所述电流监测器存储有预设的第一电流阈值，所述预设的第一电流阈值为所述压电黏贴与所述LED芯片粘附达到的最佳黏结力时电流差对应的电流阈值；
一个所述升降机构对位一个所述压电结构；
一个所述升降机构在所述转移基板上的正投影区域与一个所述压电结构在所述转移基板上的正投影区域相重合；
其中，所述巨量转移装置为如权利要求1-6任一项所述的巨量转移装置。
8.根据权利要求7所述的转移方法，其特征在于，所述巨量转移装置根据所述电流监测器所监测到的所述压电结构反馈的电流值将多个所述LED芯片转移至显示背板具体包括：
所述巨量转移装置的每个压电黏贴层对位所述暂存基板上的一个LED芯片；
所述升降机构带动所述压电结构向靠近所述暂存基板方向运动，获取每个所述电流监测器所监测到的第一电流值；
当每个所述第一电流值均在第一电流阈值范围内时，通过激光剥离工艺分离所述LED芯片与所述暂存基板，使得所述巨量转移装置吸附所述LED芯片后移动至所述显示背板上方，并将所述LED芯片上的LED电极对位所述显示背板上的显示背板电极；
所述升降机构带动所述压电结构向靠近所述显示背板方向运动，获取每个所述电流监测器所监测到的第二电流值；
当每个所述第二电流值均在第二电流阈值范围内时，所述巨量转移装置将所述LED芯片转移至显示背板，并通过键合工艺将所述LED芯片与所述显示背板固定。
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