CN116111011A - 发光器件的转移装置及其转移方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种发光器件的转移装置及转移方法。该转移装置包括转移基板及位于转移基板上阵列分布的多个拾取单元，拾取单元包括电控件和包覆于电控件外周侧的弹性件，电控件与转移基板电连接，弹性件远离转移基板的一端形成有凹面，凹面与发光器件的表面接触时能够形成负压，以吸附发光器件；电控件在通电时可伸长，以使凹面变形为凸面，并释放发光器件。由此实现对多个发光器件的精准吸附与释放，简化发光器件的巨量转移过程，提高转移效率。

Description

发光器件的转移装置及其转移方法

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种发光器件的转移装置及其转移方法。

背景技术

随着显示技术的发展，基于微小型发光器件(MiniLED或者MicroLED)的显示装置开始应用，该显示装置仅有一块显示基板，其上包含成千上万颗微小型发光器件。因此，如何高效准确地将微小型发光器件转移到目标基板上，成为目前的一大难题。

发明内容

本申请旨在提供一种发光器件的转移装置及其转移方法，其可以实现对多个发光器件的精准吸附与释放，简化发光器件的巨量转移过程，提高转移效率。

第一方面，本申请实施例提出了一种发光器件的转移装置，包括转移基板及位于转移基板上阵列分布的多个拾取单元，拾取单元包括电控件和包覆于电控件外周侧的弹性件，电控件与转移基板电连接，弹性件远离转移基板的一端形成有凹面，凹面与发光器件的表面接触时能够形成负压，以吸附发光器件；电控件在通电时可伸长，以使凹面变形为凸面，并释放发光器件。

在一种可能的实施方式中，转移基板包括衬底基板及形成于衬底基板上的驱动线路层，驱动线路层包括多个开关器件，多个开关器件与多个拾取单元一一对应设置，用于控制对应的电控件的通电与断电。

在一种可能的实施方式中，电控件为采用电致伸缩材料制成的柱体，电致伸缩材料包括聚偏二氟乙烯或者聚偏二氟乙烯三氟乙烯。

在一种可能的实施方式中，凹面的形状为球形，凹面的弦长为L，凹面的深度为H，且满足如下条件：H＝1/2*L*tanθ，其中，θ的取值范围为5°～30°。

在一种可能的实施方式中，凹面的弦长L的长度为发光器件的晶粒尺寸的0.7～0.9。

在一种可能的实施方式中，电控件在通电时的伸长量d＝2*H。

在一种可能的实施方式中，弹性件远离转移基板的一端还包括围绕凹面设置的平面。

第二方面，本申请实施例还提出了一种发光器件的转移方法，包括：

提供承载基板和目标基板，承载基板上设置有多个发光器件，目标基板上设置有多个电极焊盘；将如前所述的转移装置的多个拾取装置对准并贴合于承载基板上的多个发光器件上，以使拾取单元的弹性件的凹面与对应的发光器件的表面接触形成负压；将多个发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处，其中，相邻的两个电极焊盘之间的中心距等于相邻的两个拾取单元之间的中心距；将拾取装置的电控件通电，以使凹面变形为凸面，并释放发光器件至对应的电极焊盘上。

在一种可能的实施方式中，目标基板划分为n种颜色的子像素区，每个承载基板用于承载同种颜色的多个发光器件，将多个发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处包括：按照预设颜色转移顺序，通过拾取单元将与子像素区颜色相同的多个发光器件从对应颜色的承载基板依次分别转移至目标基板的子像素区，其中，转移装置中相邻的两个拾取单元之间的中心距等于承载基板上相邻的两个发光器件之间的中心距的n倍。

在一种可能的实施方式中，目标基板划分为n种颜色的子像素区，每个承载基板用于承载同种颜色的多个发光器件，将多个发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处包括：按照预设颜色在目标基板的排布顺序，通过拾取单元依次从对应颜色的承载基板吸附不同颜色的多个发光器件，然后转移至目标基板的子像素区，其中，承载基板上相邻的两个发光器件之间的中心距等于转移装置中相邻的两个拾取单元之间的中心距的n倍。

根据本申请实施例提供的发光器件的转移装置及其转移方法，该转移装置包括转移基板及位于转移基板上阵列分布的多个拾取单元，拾取单元包括电控件和包覆于电控件外周侧的弹性件，电控件与转移基板电连接，弹性件远离转移基板的一端形成有凹面，凹面与发光器件的表面接触时能够形成负压，以吸附发光器件；电控件在通电时可伸长，以使凹面变形为凸面，并释放发光器件。由此基于气压差的原理，通过多个拾取单元的弹性件的凹面对多个发光器件进行精准吸附，并通过电控件在通电时使凹面变形为凸面，实现对多个发光器件的精准释放，简化发光器件的巨量转移过程，提高转移效率。

附图说明

下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制，仅用于示意相对位置关系，某些部位的层厚采用了夸大的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。

图1示出本申请第一实施例提供的发光器件的转移装置的结构变化示意图；

图2示出图1中拾取单元的放大结构示意图；

图3示出本申请第二实施例提供的发光器件的转移方法的流程框图；

图4示出发光器件的一种转移方法的场景示意图；

图5示出发光器件的另一种转移方法的场景示意图。

附图标记说明：

1、衬底基板；2、驱动线路层；3、拾取单元；31、电控件；32、弹性件；321、凹面；322、凸面；323、平面；

T、承载基板；O、目标基板；W、电极焊盘；Ld、发光器件。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了区域结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

第一实施例

图1示出本申请第一实施例提供的发光器件的转移装置的结构变化示意图；图2示出图1中拾取单元的放大结构示意图。

如图1和图2所示，本申请第一实施例提供的发光器件的转移装置包括转移基板及位于转移基板上阵列分布的多个拾取单元3，拾取单元3包括电控件31和包覆于电控件31外周侧的弹性件32，电控件31与转移基板电连接，弹性件32远离转移基板1的一端形成有凹面321，凹面321与发光器件Ld的表面接触时能够形成负压，以吸附发光器件Ld；电控件31在通电时可伸长，以使凹面321变形为凸面322，并释放发光器件Ld。

可选地，发光器件Ld为微型发光二极管(Micro-LED)或者亚毫米发光二极管(Mini-LED)。发光器件Ld的光型能量分布呈朗博状分布，其中心光线能量最大。其中，Micro-LED是指晶粒尺寸在200微米以下的LED芯片，Mini-LED是指晶粒尺寸在200～300微米左右的LED芯片。Mini-LED或者Micro-LED可以作为自发光的发光元件显示，具有低功耗、高亮度、高分辨率、高色彩饱和度、反应速度快、寿命较长、效率较高等优点。另外，术语“微型发光二极管(Micro-LED)”或者“亚毫米发光二极管(Mini-LED)”指在制造发光器件Ld的各个步骤中形成的整个发光结构的统称，包括已经形成的所有层或区域。

拾取单元3的电控件31在断电时，包覆于电控件31外周侧的弹性件32远离转移基板1的一端形成有凹面321，凹面321与承载基板T上的发光器件Ld的表面接触时形成的内腔气压小于外界大气压，即内腔处于负压状态，从而可以使发光器件Ld被吸附在弹性件32上，进而转移至目标基板O的对应位置。然后，通过转移基板为电控件31施加预定电压值，电控件31在通电时可伸长，以使弹性件32的凹面321变形为凸面322。通过弹性件32的形状发生变化，可以破坏当前形成的负压状态释放发光器件Ld，以使发光器件Ld在自身重力的作用下落在目标基板上的对应位置，完成发光器件Ld的转移过程。

根据本申请实施例提供的发光器件的转移装置，基于气压差的原理，通过多个拾取单元3的弹性件32的凹面321对多个发光器件Ld进行精准吸附，并通过电控件31在通电时使凹面321变形为凸面322，实现对多个发光器件Ld的精准释放，简化发光器件Ld的巨量转移过程，提高转移效率。

进一步地，转移基板包括衬底基板1及形成于衬底基板1上的驱动线路层2，驱动线路层2包括多个开关器件，多个开关器件与多个拾取单元3一一对应设置，用于控制对应的电控件31的通电与断电。

可选地，衬底基板1为玻璃基板。发光器件Ld采用COB(Chips on Board)或者COG(Chips on Glass)技术，通过导电胶或者非导电胶粘附在衬底基板1上，然后进行引线键合实现电气连接，不需要支架、金线等，使用的物料较少，制程上可减少一次回流焊，避免二次回流风险。

驱动线路层2通过刻蚀等工艺形成于衬底基板1上，开关器件为薄膜晶体管，通过金线键合等工艺与电控件31电连接，可以单独对每个电控件31进行控制，实现通电与断电。与采用一个开关器件控制多个甚至所有电控件31相比，可以根据待转移发光器件Ld的排布规律及间距启动相应的拾取单元3，提高转移装置的适用范围。

进一步地，电控件31为采用电致伸缩材料制成的柱体，电致伸缩材料包括聚偏二氟乙烯或者聚偏二氟乙烯三氟乙烯，使得电控件31在通电时长度会发生变化，并根据电压值的大小调整伸缩量，断电时可以恢复原状。

如图1所示，电控件31与弹性件32的交界面为平面，当电控件31通电加压时，其沿自身长度方向伸长，使得该交界面处的平面随之凸起变形，并推动弹性件32的凹面321变形为凸面322。

在一些实施例中，凹面321的形状为球形，凹面321的弦长为L，凹面321的深度为H，且满足如下条件：H＝1/2*L*tanθ，其中，θ的取值范围为5°～30°。

如图2所示，当θ的取值范围小于5°时，凹面321的深度H较浅，其与发光器件Ld的表面之间的内腔容易漏气而无法形成负压，当θ的取值范围大于30°时，凹面321的深度H过深，可能无法在电控件31通电时变形为凸面322。在一个示例中，θ＝10°，既可以使凹面321与发光器件Ld的表面之间的内腔形成负压状态，又可以在电控件31通电时变形为凸面322。

进一步地，凹面321的弦长L的长度为发光器件Ld的晶粒尺寸的0.7～0.9。

如前所述，Micro-LED是指晶粒尺寸在200微米以下的LED芯片，Mini-LED是指晶粒尺寸在200～300微米左右的LED芯片。为了使凹面321能够吸附发光器件Ld，凹面321的弦长L的长度为发光器件Ld的晶粒尺寸的0.7～0.9，例如0.8，以防止发光器件Ld在吸附的过程中脱落。弦长L的取值范围例如可以为20μm～300μm。

进一步地，电控件31在通电时的伸长量d＝2*H，也就是说，凸面322的高度即为凹面321的深度。由此，根据电控件31的伸长率等参数可以计算出开关器件的供电电压值。

在一些实施例中，弹性件32远离转移基板1的一端还包括围绕凹面321设置的平面323。如图1所示，平面323也与发光器件Ld的表面接触，提高吸附力的大小，防止发光器件Ld在转移过程脱落。

第二实施例

图3示出本申请第二实施例提供的发光器件的转移方法的流程框图。

如图3所示，本申请第二实施例提供的发光器件的转移方法包括如下步骤S1～S4。

步骤S1：提供承载基板T和目标基板O，承载基板T上设置有多个发光器件Ld，目标基板O上设置有多个电极焊盘W；

发光器件Ld可以为主波长为440nm-470nm范围内的蓝光芯片。可选地，发光器件Ld为倒装结构。每个发光器件Ld可以包括第一电极和第二电极，当发光器件Ld为倒装结构时，第一电极和第二电极位于发光器件Ld的同侧。发光器件Ld通过第一电极和第二电极与对应的电极焊盘W电连接。可选地，发光器件Ld可以通过弱黏性胶粘贴于承载基板T上，或者承载基板T上设置有多个凹槽，发光器件Ld容纳于凹槽中。

步骤S2：将如前所述的转移装置的多个拾取装置3对准并贴合于承载基板T上的多个发光器件Ld上，以使拾取单元3的弹性件32的凹面321与对应的发光器件Ld的表面接触形成负压；

步骤S3：将多个发光器件Ld吸附至目标基板O的多个电极焊盘W的上方预设距离处，其中，相邻的两个电极焊盘W之间的中心距等于相邻的两个拾取单元3之间的中心距；该预设距离略高于发光器件Ld及电极焊盘W的高度之和，可以确保发光器件Ld释放后不至于发生倾翻。

步骤S4：将拾取装置的电控件31通电，以使凹面321变形为凸面322，并释放发光器件Ld至对应的电极焊盘W上。可选地，发光器件Ld与电极焊盘W之间通过键合或者绑定的方式实现电连接。

图4示出发光器件的一种转移方法的场景示意图。

在一个示例中，目标基板O划分为n种颜色的子像素区，每个承载基板T用于承载同种颜色的多个发光器件Ld，步骤S3中，将多个发光器件Ld吸附至目标基板O的多个电极焊盘W的上方预设距离处包括：

按照预设颜色转移顺序，通过拾取单元3将与子像素区颜色相同的多个发光器件Ld从对应颜色的承载基板T依次分别转移至目标基板O的子像素区，其中，转移装置中相邻的两个拾取单元3之间的中心距等于承载基板T上相邻的两个发光器件Ld之间的中心距的n倍。当然，颜色的种类数n还可以为4种或者更多种。

如图4所示，发光器件Ld具有红色、绿色和蓝色三种颜色，转移装置中相邻的两个拾取单元3之间的中心距等于承载基板T上相邻的两个发光器件Ld之间的中心距的3倍。

预设颜色转移顺序例如为红色、绿色、蓝色，通过多个拾取单元3将红色的承载基板T上的多个红色发光器件Ld一起转移至目标基板O的红色子像素区，然后依次将绿色和蓝色的发光器件Ld一起转移至目标基板O的绿色子像素区和蓝色子像素区。由于转移装置中相邻的两个拾取单元3之间的中心距等于承载基板T上相邻的两个发光器件Ld之间的中心距的3倍，各颜色的发光器件Ld相互之间不会产生干涉问题，目标基板O上已有发光器件Ld和转移基板上的发光器件Ld也不会产生干涉的问题，可一次性转移到目标基板O上的对应位置。

图5示出发光器件的另一种转移方法的场景示意图。

在另一个示例中，目标基板O划分为n种颜色的子像素区，每个承载基板T用于承载同种颜色的多个发光器件Ld，步骤S3中，将多个发光器件Ld吸附至目标基板O的多个电极焊盘W的上方预设距离处包括：

按照预设颜色在目标基板O的排布顺序，通过多个拾取单元3依次从对应颜色的承载基板T吸附不同颜色的多个发光器件Ld，然后转移至目标基板O的子像素区，其中，承载基板T上相邻的两个发光器件Ld之间的中心距等于转移装置中相邻的两个拾取单元3之间的中心距的n倍。当然，颜色的种类数n还可以为4种或者更多种。

如图5所示，发光器件Ld具有红色、绿色和蓝色三种颜色，承载基板T上相邻的两个发光器件Ld之间的中心距等于转移装置中相邻的两个拾取单元3之间的中心距的3倍。

预设颜色转移顺序例如为红色、绿色、蓝色，通过多个拾取单元3从红色承载基板T、绿色承载基板T和蓝色承载基板T上依次分别吸附对应颜色的多个发光器件Ld，然后一并转移至目标基板O的对应颜色的各子像素区，同样地，各颜色的发光器件Ld相互之间不会产生干涉问题，目标基板O上已有发光器件Ld和转移基板上的发光器件Ld也不会产生干涉的问题。

应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本申请中的“在……上”、“在……以上”和“在……之上”，以使得“在……上”不仅意味着“直接处于某物上”，还包括“在某物上”且其间具有中间特征或层的含义，并且“在……以上”或者“在……之上”不仅包括“在某物以上”或“之上”的含义，还可以包括“在某物以上”或“之上”且其间没有中间特征或层(即，直接处于某物上)的含义。

文中使用的术语“层”可以指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个的下层结构或上覆结构之上延伸，或者可以具有比下层或上覆结构的范围小的范围。此外，层可以是匀质或者非匀质的连续结构的一个区域，其厚度小于该连续结构的厚度。例如，层可以位于所述连续结构的顶表面和底表面之间或者所述顶表面和底表面处的任何成对的横向平面之间。层可以横向延伸、垂直延伸和/或沿锥形表面延伸。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种发光器件的转移装置，其特征在于，包括转移基板及位于所述转移基板上阵列分布的多个拾取单元，所述拾取单元包括电控件和包覆于所述电控件外周侧的弹性件，所述电控件与所述转移基板电连接，所述弹性件远离所述转移基板的一端形成有凹面，所述凹面与发光器件的表面接触时能够形成负压，以吸附所述发光器件；所述电控件在通电时可伸长，以使所述凹面变形为凸面，并释放所述发光器件。

2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述转移基板包括衬底基板及形成于所述衬底基板上的驱动线路层，所述驱动线路层包括多个开关器件，所述多个开关器件与所述多个拾取单元一一对应设置，用于控制对应的所述电控件的通电与断电。

3.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述电控件为采用电致伸缩材料制成的柱体，所述电致伸缩材料包括聚偏二氟乙烯或者聚偏二氟乙烯三氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述凹面的形状为球形，所述凹面的弦长为L，所述凹面的深度为H，且满足如下条件：H＝1/2*L*tanθ，其中，θ的取值范围为5°～30°。

5.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，所述凹面的弦长L的长度为所述发光器件的晶粒尺寸的0.7～0.9。

6.根据权利要求4所述的转移装置，其特征在于，所述电控件在通电时的伸长量d＝2*H。

7.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述弹性件远离所述转移基板的一端还包括围绕所述凹面设置的平面。

8.一种发光器件的转移方法，其特征在于，包括：

提供承载基板和目标基板，所述承载基板上设置有多个发光器件，所述目标基板上设置有多个电极焊盘；

将如权利要求1至7任一项所述的转移装置的多个拾取装置对准并贴合于所述承载基板上的多个发光器件上，以使所述拾取单元的弹性件的凹面与对应的发光器件的表面接触形成负压；

将多个所述发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处，其中，相邻的两个所述电极焊盘之间的中心距等于相邻的两个所述拾取单元之间的中心距；

将所述拾取装置的电控件通电，以使所述凹面变形为凸面，并释放所述发光器件至对应的所述电极焊盘上。

9.根据权利要求8所述的转移方法，其特征在于，所述目标基板划分为n种颜色的子像素区，每个所述承载基板用于承载同种颜色的多个发光器件，所述将多个所述发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处包括：

按照预设颜色转移顺序，通过所述拾取单元将与所述子像素区颜色相同的多个发光器件从对应颜色的所述承载基板依次分别转移至所述目标基板的所述子像素区，其中，所述转移装置中相邻的两个所述拾取单元之间的中心距等于所述承载基板上相邻的两个发光器件之间的中心距的n倍。

10.根据权利要求8所述的转移方法，其特征在于，所述目标基板划分为n种颜色的子像素区，每个所述承载基板用于承载同种颜色的多个发光器件，所述将多个所述发光器件吸附至目标基板的多个电极焊盘的上方预设距离处包括：

按照预设颜色在所述目标基板的排布顺序，通过所述拾取单元依次从对应颜色的所述承载基板吸附不同颜色的多个发光器件，然后转移至所述目标基板的所述子像素区，其中，所述承载基板上相邻的两个发光器件之间的中心距等于所述转移装置中相邻的两个所述拾取单元之间的中心距的n倍。

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