CN112992665B - 巨量转移装置、系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种巨量转移装置、系统及其控制方法。所述巨量转移装置包括：光束发射组件、旋转透镜、旋转透镜调节组件；所述旋转透镜用于接收从所述光束发射组件出射的光束；所述旋转透镜调节组件与所述旋转透镜连接，所述旋转透镜调节组件用于控制所述旋转透镜进行圆周旋转，且所述旋转透镜调节组件还用于调节所述旋转透镜的旋转半径。本发明的巨量转移装置，通过调节旋转透镜调节组件改变旋转透镜的路径，进而调整旋转透镜出射的光斑路径。本发明通过调整旋转透镜的旋转半径即实现光斑路径的调整，即仅仅需要控制旋转透镜的一轴元件，比传统的需要控制两轴元件的精度更易控制，提高了巨量转移装置的控制精度。

Description

巨量转移装置、系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及巨量转移装置、系统及其控制方法。
背景技术
微发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro-LED)是新一代显示技术，比现有的有机电激光显示(Organic Light-Emitting Diode，OLED)技术亮度更高、发光效果更好，但功耗更低。Micro-LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的微缩版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。然而在Micro-LED技术中，微型化LED制程包括首先将LED结构设计进行薄膜化、微小化和阵列化，使其尺寸在1～250um左右，随后将微型化红、绿、蓝三色的LED微元件批量式转移至电路基板上，再利用物理沉积方法完成保护层与上电极，最后进行上基板的封装。在这其中将LED微元件批量式转移至电路基板上的步骤尤为关键。
目前一般利用激光剥离技术进行Micro-LED巨量转移。待转移的LED组件包括释放层、粘合层、LED芯片、第一临时基板和第二临时基板，释放层可以通过使用例如氟涂层、硅树脂、水溶性粘合剂(例如PVA)、聚酰亚胺等来形成。激光选择性地照射待转移LED位置的释放层，使之失去粘性或直接气化，从而使得待转移LED从第一临时基板剥离出来，黏附于第二临时基板上。
目前用在Micro-LED的激光剥离技术为振镜扫描方式，通过控制X轴和Y轴两轴的反射镜来控制光斑的位置，其对外界的震动、应力及马达的精度特别敏感，故很难实现精确控制光斑的轨迹。
因此，如何提高激光剥离技术中光斑控制的精确度是目前亟需解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供巨量转移装置、系统及其控制方法，旨在解决在激光剥离技术中光斑控制的精确度的问题。
一种巨量转移装置，其包括：光束发射组件、旋转透镜、旋转透镜调节组件；
所述光束发射组件用于发射光束；
所述旋转透镜用于接收从所述光束发射组件出射的光束，并将所述光束折射至载有待剥离LED芯片的基板上；
所述旋转透镜调节组件与所述旋转透镜连接，所述旋转透镜调节组件用于控制所述旋转透镜进行圆周旋转，且所述旋转透镜调节组件还用于调节所述旋转透镜的旋转半径。
上述巨量转移装置，通过调节旋转透镜调节组件改变旋转透镜的路径，进而调整旋转透镜出射到待进行巨量转移的微元件组件上的光斑路径。本实施例仅通过调整旋转透镜的旋转半径即实现光斑路径的调整，即仅仅需要控制旋转透镜的一轴元件，比传统的需要控制两轴元件的精度更易控制，提高了巨量转移装置的控制精度。
可选地，所述旋转透镜调节组件包括长度调节支撑组件和驱动机构；
所述长度调节支撑组件的一端与所述驱动机构连接，所述长度调节支撑组件的另一端与所述旋转透镜连接；
所述长度调节支撑组件在所述驱动机构的驱动下绕所述驱动机构的旋转轴旋转，所述旋转透镜在所述长度调节支撑组件的带动下绕所述驱动机构的旋转轴旋转；
所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜的旋转半径信号时调节与所述驱动机构连接的部分的长度以控制所述旋转透镜的旋转半径。
可选地，所述长度调节支撑组件包括长度可调的伸缩滑杆机构，所述伸缩滑杆机构与所述驱动机构连接；
所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜的旋转半径信号时调节所述伸缩滑杆机构的长度以调节所述旋转半径的大小。
可选地，所述长度调节支撑组件还包括支撑杆，所述支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构上；
所述支撑杆远离所述伸缩滑杆机构的一端与所述旋转透镜连接。
可选地，所述支撑杆包括第一支撑杆，所述第一支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构上。
可选地，所述支撑杆还包括第二支撑杆，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆相互垂直连接，所述第二支撑杆远离所述第一支撑杆的一端与所述旋转透镜连接。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种巨量转移控制方法，所述巨量转移控制方法包括如下步骤：
接收对微元件进行巨量转移的指令；
根据所述指令向所述驱动机构发送第一信号，所述第一信号用于控制所述驱动机构的转速；
根据所述旋转透镜的旋转半径参数向所述旋转透镜调节组件发送第二信号，所述第二信号用于控制旋转透镜的旋转半径；
根据所述驱动机构的转速向所述光束发射组件发送第三信号，所述第三信号用于控制所述光束发射组件发射光束的周期。
上述的巨量转移控制方法，通过调节旋转透镜调节组件改变旋转透镜的路径，进而调整旋转透镜出射到待进行巨量转移的微元件组件上的光斑路径。本实施例仅通过调整旋转透镜的旋转半径即实现光斑路径的调整，即仅仅需要控制旋转透镜的一轴元件，比传统的需要控制两轴元件的精度更易控制，提高了巨量转移装置的控制精度。
可选地，所述第二信号包括控制所述旋转透镜调节组件持续地按照预设规律调节所述旋转透镜的半径。
可选地，所述第二信号包括控制所述旋转透镜调节组件间歇地调节所述旋转透镜的旋转半径。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种巨量转移系统，包括如上任一项所述的巨量转移装置和处理器，所述处理器分别与所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电连接，所述处理器用于分别向所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电发送第一信号、第二信号和第三信号。
上述的巨量转移系统，通过调节旋转透镜调节组件改变旋转透镜的路径，进而调整旋转透镜出射到待进行巨量转移的微元件组件上的光斑路径。本实施例仅通过调整旋转透镜的旋转半径即实现光斑路径的调整，即仅仅需要控制旋转透镜的一轴元件，比传统的需要控制两轴元件的精度更易控制，提高了巨量转移装置的控制精度。
附图说明
图1为本发明实施例巨量转移装置的结构图；
图2为本发明一实施例光斑轨迹图；
图3为本发明另一实施例光斑轨迹图。
附图标记说明：
1-激光器，2-反射镜，3-旋转透镜，4-第二支撑杆，5-伸缩滑杆机构，6-驱动马达，7-旋转轴，8-第一支撑杆，9-光斑；
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
现有的技术中一般利用激光剥离技术进行Micro-LED巨量转移。待转移的LED组件包括释放层、粘合层、LED芯片、第一临时基板和第二临时基板，释放层可以通过使用例如氟涂层、硅树脂、水溶性粘合剂(例如PVA)、聚酰亚胺等来形成。激光选择性地照射待转移LED位置的释放层，使之失去粘性或直接气化，从而使得待转移LED从第一临时基板剥离出来，黏附于第二临时基板上。
目前用在Micro-LED的激光剥离技术为振镜扫描方式，通过控制X轴和Y轴两轴的反射镜2来控制光斑9的位置，其对外界的震动、应力及马达的精度特别敏感，故很难实现精确控制光斑9的轨迹。
基于此，本发明希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
在本发明实施例中，显示背板可包含M行N列阵列的复数个微元件，每一个Micro-LED微元件为制作Micro-LED显示器时所要用的微型化LED元件，例如红光(R)芯片、蓝光(B)芯片、绿光(G)芯片。
本发明提出一种巨量转移装置，所述巨量转移装置应用于微元件巨量转移中，所述巨量转移装置包括：光束发射组件、旋转透镜3、旋转透镜调节组件；
所述光束发射组件用于发射光束；
所述旋转透镜3用于接收从所述光束发射组件出射的光束，并将所述光束折射至载有待剥离LED芯片的基板；
所述旋转透镜调节组件与所述旋转透镜3连接，所述旋转透镜调节组件用于控制所述旋转透镜3进行圆周旋转，且所述旋转透镜调节组件还用于调节所述旋转透镜3的旋转半径。
具体地，本实施例中的巨量转移装置包括光束发射组件，光束发射组件用于发射光束，所述光束发射组件包括激光器1和反射镜2，所述激光器1的发射端朝向所述反射镜2设置，所述反射镜2倾斜地朝向所述激光器1和所述旋转透镜3设置，所述反射镜2用于将从所述激光器1接收的光线反射至所述旋转透镜3。如图1所示，激光器1输出准直光束，在反射镜2处被反射，被反射的光线到达在反射器下方设置的旋转透镜3。旋转透镜3可为球面镜、非球面镜、透镜的组合。所述旋转透镜3下方为待进行巨量转移的微元件组件，经过旋转透镜3的光线被折射，被折射的光线出射至下方的微元件组件上。当需要根据微元件组件上的LED芯片的位置调整照射到LED芯片上的光束时，通过调整旋转透镜3的旋转半径即可实现调整折射光斑9的轨迹。
在本实施例中，所述巨量转移装置还包括旋转透镜调节组件，所述旋转透镜调节组件与所述旋转透镜3连接，用于调节所述旋转透镜3的旋转半径。所述旋转透镜调节组件用于控制所述旋转透镜3进行圆周旋转运动，具体为绕垂直于所述旋转透镜3的竖直轴旋转进行圆周运动，在旋转透镜3进行旋转的过程中，照射到旋转透镜3上的光线被折射在待进行巨量转移的微元件组件上的路线也为圆周。通过改变旋转透镜3的旋转半径，光斑9的路线也将改变，当旋转半径变小时，光斑9的轨迹形成的圆周的半径也变小。当持续变更旋转半径的大小时，光斑9的轨迹即变成半径不断变化的螺旋状。
本实施例中，通过调节旋转透镜调节组件改变旋转透镜3的路径，进而调整旋转透镜3出射到待进行巨量转移的微元件组件上的光斑9路径。本实施例仅通过调整旋转透镜3的旋转半径即实现光斑9路径的调整，即仅仅需要控制旋转透镜3的一轴元件，比传统的需要控制两轴元件的精度更易控制，提高了巨量转移装置的控制精度。
在另一实施例中，所述旋转透镜调节组件包括长度调节支撑组件以及驱动机构；
所述长度调节支撑组件的一端与所述驱动机构连接，所述长度调节支撑组件的另一端与所述旋转透镜3连接；
所述长度调节支撑组件在所述驱动机构的驱动下绕所述驱动机构的旋转轴7旋转，所述旋转透镜3在所述长度调节支撑组件的带动下绕所述驱动机构的旋转轴7旋转；
所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜3的旋转半径信号时调节与所述驱动机构连接的部分的长度以控制所述旋转透镜的旋转半径。
本实施例中，所述旋转透镜调节组件包括长度调节支撑组件和驱动机构，驱动机构为驱动马达6，驱动马达6控制长度调节支撑组件的旋转。在驱动马达6的控制下，长度调节支撑组件绕驱动马达6的旋转轴7旋转。长度调节支撑组件与旋转透镜3连接，在长度调节支撑组件的旋转带动下，旋转透镜3也将绕驱动马达6的旋转轴7进行圆周旋转。
长度调节支撑组件包括与驱动马达6直接连接的部分，该部分的长度与旋转透镜3的旋转半径相关。通过改变该部分的长度来调节旋转透镜3的旋转半径，进而调节光斑9的轨迹。
具体地，所述长度调节支撑组件包括长度可调的伸缩滑杆机构5，所述伸缩滑杆机构5与所述驱动机构连接；
所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜3的旋转半径信号时调节所述伸缩滑杆机构5的长度以调节所述旋转半径的大小。
可以理解的是，所述伸缩滑杆机构5即为长度调节支撑组件中直接与驱动马达6连接的部分，伸缩滑杆机构5的长度可调，在改变伸缩滑杆机构5的长度时即可实现对旋转透镜3的旋转半径的调节。
所述伸缩滑杆机构5的长度调节方式为自动调节，可以为在接收到调节信号时，调节其长度。采用自动调节的方式可以简化整个调节机构，并且使装置更加智能化。用户可以根据LED组件的位置计算出光斑9的轨迹，进而计算出旋转透镜3的旋转半径，进而向伸缩滑杆机构5发送对应的信号，使伸缩滑杆机构5调整到对应的长度。
伸缩滑杆机构5的自动调节方式的结构可以为多样，可以采用配合滑轨的方式来实现长度的调节，即伸缩滑杆机构5包括滑轨和设置在滑轨上的滑杆，且滑杆上连接有驱动滑杆在滑轨上滑动的驱动装置，此时支撑杆连接在滑杆上，而驱动马达6的旋转轴7则与滑轨连接，滑轨的长度不变，当滑杆在滑轨上运动时，相当于滑杆更加的伸出滑轨，在滑轨的长度不变的情况下，滑杆和滑轨的长度总和变长，即可实现通过调节伸缩滑杆机构5的长度来调节旋转透镜3的旋转半径。
所述长度调节支撑组件还包括支撑杆，所述支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构5上；
所述支撑杆远离所述伸缩滑杆机构5的一端与所述旋转透镜3连接。
如图1所示，长度调节支撑组件与驱动机构连接的部分为伸缩滑杆机构5，伸缩滑杆机构5的另一端与支撑杆连接，且支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构5上。可以理解的是，在驱动马达6旋转时，伸缩滑杆机构5随驱动马达6一起旋转，在伸缩滑杆机构5旋转时，将带动与之连接的支撑杆旋转，在支撑杆旋转时，将带动与支撑杆连接的旋转透镜3旋转。伸缩滑杆机构5、支撑杆以及旋转透镜3均将绕驱动马达6的旋转轴7进行圆周运动。需要说明的是，伸缩滑杆机构5与驱动马达6的连接方式为伸缩滑杆机构5水平垂直地连接在驱动马达6竖直的旋转轴7上，由此可以理解，当伸缩滑杆机构5、支撑杆以及旋转透镜3在进行圆周运动时，此圆周运动的半径即为伸缩滑杆机构5的长度。故当需要调整旋转透镜3的旋转半径时，仅需调整伸缩滑杆机构5的长度即可实现。采用本实施例中的旋转透镜调节组件结构简单易于实现。
需要说明的是，调节旋转透镜3的半径可以为断断续续调整，也可以为连续调整。当断断续续调整旋转透镜3的半径时，得到的光斑9图像如图2所示，即为多个半径不同的同心圆。当连续调整旋转透镜3的半径时，得到的光斑9图像如图3所示，即为螺旋状。
进一步地，所述支撑杆包括第一支撑杆8，所述第一支撑杆8垂直连接在所述伸缩滑杆机构5上。需要说明的是，所述第一支撑杆8远离所述伸缩滑杆机构5的另一端与旋转透镜3连接。这种情况下，旋转透镜3可以为可拆卸地连接在第一支撑杆8的顶端，也可以为固定连接在第一支撑杆8的顶端。
在另一实施例中，所述支撑杆还包括第二支撑杆4，所述第一支撑杆8与所述第二支撑杆4相互垂直连接，所述第二支撑杆4远离所述第一支撑杆8的一端与所述旋转透镜3连接。增加第二支撑杆4提高支撑杆对旋转透镜3的支撑作用，提高整个装置的稳定性。
进一步地，所述伸缩滑杆机构5包括滑杆、与所述滑杆连接的调节组件以及与所述调节组件连接的控制组件，所述控制组件用于在接收到调节旋转透镜3的旋转半径的信号后控制所述调节组件调节所述滑杆的长度。本实施例中，所述伸缩滑杆机构5包括滑杆、调节组件和控制组件，所述调节组件与所述控制组件信号连接，调节组件用于调节滑杆的长度，控制组件用于接收控制系统发送的调节旋转透镜3的旋转半径的信号，根据此信号控制调节组件运作调节滑杆的长度。
此外，本发明还提出一种巨量转移控制方法，所述方法包括如下步骤：
接收对微元件进行巨量转移的指令；
根据所述指令向所述驱动机构发送第一信号，所述第一信号用于控制所述驱动机构的转速；
根据所述旋转透镜3的旋转半径参数向所述长度调节支撑组件发送第二信号，所述第二信号用于控制旋转透镜3的旋转半径；
根据所述驱动机构的转速向所述光束发射组件发送第三信号，所述第三信号用于控制所述光束发射组件发射光束。
用户在控制系统上下发进行微元件巨量转移的指令，在接收到指令后控制系统向驱动马达6传输第一信号，该第一信号用于控制驱动马达6的转速；控制系统进一步向伸缩滑杆机构5传输第二信号，该第二信号用于控制伸缩滑杆机构5根据旋转透镜3的旋转半径调节滑杆的长度；
配合第一信号所控制的驱动马达6的转速，输出激光脉冲信号给所述激光器1。使得当激光轨迹运动到待转移LED芯片位置时，激光器1点亮使得该待转移LED芯片脱离第一临时基板；当激光轨迹运动到其他不需要转移的LED芯片位置时，激光器1关闭使得该不需要转移的LED芯片继续留在第一临时基板上。
需要说明的是，调节旋转透镜3的半径可以为断断续续调整，也可以为连续调整。当断断续续调整旋转透镜3的半径时，得到的光斑9图像如图2所示，即为多个半径不同的同心圆。当连续调整旋转透镜3的半径时，得到的光斑9图像如图3所示，即为螺旋状。具体为断断续续调整还是连续调整可以依据LED芯片的位置来确定。这些参数可以在控制系统中设定，在设定好参数后，巨量转移装置将按照设定的参数运行。
此外，本发明还提出一种巨量转移系统，所述巨量转移系统包括如上所述的巨量转移装置和处理器，所述处理器分别与所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电连接，所述处理器用于分别向所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电发送第一信号、第二信号和第三信号。
处理器向驱动马达6传输第一信号，该第一信号用于控制驱动马达6的转速；
向伸缩滑杆机构5传输第二信号，该第二信号用于控制伸缩滑杆机构5根据旋转透镜3的旋转半径调节滑杆的长度；
配合第一信号所控制的驱动马达6的转速，输出激光脉冲信号给所述激光器1。使得当激光轨迹运动到待转移LED芯片位置时，激光器1点亮使得该待转移LED芯片脱离第一临时基板；当激光轨迹运动到其他不需要转移的LED芯片位置时，激光器1关闭使得该不需要转移的LED芯片继续留在第一临时基板上。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种巨量转移装置，其特征在于，包括：光束发射组件、旋转透镜、旋转透镜调节组件；
所述光束发射组件用于发射光束；
所述旋转透镜用于接收从所述光束发射组件出射的光束，并将所述光束折射至载有待剥离LED芯片的基板上；
所述旋转透镜调节组件与所述旋转透镜连接，所述旋转透镜调节组件用于控制所述旋转透镜进行圆周旋转，且所述旋转透镜调节组件还用于调节所述旋转透镜的旋转半径；其中，所述旋转透镜调节组件包括长度调节支撑组件和驱动机构，所述长度调节支撑组件的一端与所述驱动机构连接，所述长度调节支撑组件的另一端与所述旋转透镜连接，所述长度调节支撑组件在所述驱动机构的驱动下绕所述驱动机构的旋转轴旋转，以带动所述旋转透镜绕所述驱动机构的旋转轴旋转，且所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜的旋转半径信号时调节与所述驱动机构连接的部分的长度以间断调整或连续调整所述旋转透镜的旋转半径。
2.如权利要求1所述的巨量转移装置，其特征在于，所述长度调节支撑组件包括长度可调的伸缩滑杆机构，所述伸缩滑杆机构与所述驱动机构连接；
所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜的旋转半径信号时调节所述伸缩滑杆机构的长度以调节所述旋转半径的大小。
3.如权利要求2所述的巨量转移装置，其特征在于，所述长度调节支撑组件还包括支撑杆，所述支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构上；
所述支撑杆远离所述伸缩滑杆机构的一端与所述旋转透镜连接。
4.如权利要求3所述的巨量转移装置，其特征在于，所述支撑杆包括第一支撑杆，所述第一支撑杆垂直连接在所述伸缩滑杆机构上。
5.如权利要求4所述的巨量转移装置，其特征在于，所述支撑杆还包括第二支撑杆，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆相互垂直连接，所述第二支撑杆远离所述第一支撑杆的一端与所述旋转透镜连接。
6.一种巨量转移控制方法，其特征在于，所述巨量转移控制方法包括如下步骤：
接收对微元件进行巨量转移的指令；
根据所述指令向驱动机构发送第一信号，所述第一信号用于控制所述驱动机构的转速；
根据旋转透镜的旋转半径参数向旋转透镜调节组件发送第二信号，所述第二信号用于控制旋转透镜的旋转半径，其中，所述旋转透镜调节组件包括长度调节支撑组件和所述驱动机构，所述长度调节支撑组件的一端与所述驱动机构连接，所述长度调节支撑组件的另一端与所述旋转透镜连接，所述长度调节支撑组件在所述驱动机构的驱动下绕所述驱动机构的旋转轴旋转，以带动所述旋转透镜绕所述驱动机构的旋转轴旋转，且所述长度调节支撑组件在接收到调节所述旋转透镜的旋转半径的信号时，调节与所述驱动机构连接的部分的长度以间断调整或连续调整所述旋转透镜的旋转半径；
根据所述驱动机构的转速向光束发射组件发送第三信号，所述第三信号用于控制所述光束发射组件发射光束的周期。
7.根据权利要求6所述的巨量转移控制方法，其特征在于，所述第二信号包括控制所述旋转透镜调节组件持续地按照预设规律调节所述旋转透镜的半径。
8.根据权利要求7所述的巨量转移控制方法，其特征在于，所述第二信号包括控制所述旋转透镜调节组件间歇地调节所述旋转透镜的旋转半径。
9.一种巨量转移系统，其特征在于，包括如权利要求1～5任一项所述的巨量转移装置和处理器，所述处理器分别与所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电连接，所述处理器用于分别向所述驱动机构、所述旋转透镜调节组件和所述光束发射组件电发送第一信号、第二信号和第三信号。
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