CN211605118U - 一种激光剥离的巨量转移系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光剥离的巨量转移系统，其系统包括转移装置和接收装置；所述转移装置上设置有等待转移的LED芯片，所述LED芯片沿第一方向和第二方向形成LED芯片矩阵；所述接收装置包括目标基板；在所述目标基板上设置有光刻胶层，并在光刻胶层的对应LED芯片装配位置预先设置对应的凹槽，所述凹槽与所述LED芯片对应匹配，并在底部露出键合电极设置。本实用新型激光剥离的巨量转移系统由于采用了在接收装置上设置的具有对应凹槽的光刻胶层，从而对落下的LED芯片进行卡位，因此可以大大提升LED芯片在安装过程中的对位准确性，能够实现微操作的精准性。

Description

一种激光剥离的巨量转移系统

技术领域

本实用新型涉及一种LED装配技术领域，尤其涉及的是一种针对Micro-LED的巨量转移系统改进。

背景技术

现有技术中，Micro-LED技术是最新发展的电视机及显示技术，Micro-LED作为新一代显示技术，比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好、但功耗更低。2017年5月，苹果已经开始新一代显示技术的开发。2018年2月，三星在CES 2018上推出了Micro LED电视。

Micro-LED显示器，具有良好的稳定性，寿命，以及运行温度上的优势，同时也承继了LED低功耗、色彩饱和度、反应速度快、对比度强等优点,具有极大的应用前景。

如图1所示是Micro-LED显示背板上包括了若干像素区域SPR(Sub-PixelRendering)，每个像素区域SPR包括红色LED(R)、蓝色LED(B)、绿色LED(G)芯片100。在显示器的制作过程中，需要将红绿蓝三色LED芯片100从各自的生长基板101(WAFER)转移到显示器的显示背板102上。在某些技术情况下，还可能有白色(W)的LED芯片需要转移和装配。

如美国专利US8361268B2中所公开的，如图2A-图2D所示，在第一基板1和第二基板7相距预定距离d时(此预定距离根据实际的技术需要，通常设置的很小)，激光Lh选择性照射在第一基板1上的微器件(Micro-LED)区域，则可以通过激光照射后使剥离层3分解，从而剥离对应的剥离层3，使得对应的微器件(Micro-LED)5落入第二基板(目标基板)7，在第二基板7上设置有粘合剂层9，粘住对应的所述微器件5，从而完成Micro-LED的转移过程。

然而，如图3所示的，现有技术在进行转移过程中，在微器件(Micro-LED)落入目标基板102(也即图2A-图2D中的第二基板7和图1中的显示背板102)的过程中，可能出现微器件(Micro-LED)的位置偏移的问题，即微器件(Micro-LED)无法对准第二基板(目标基板)上的对应位置。如图3所示的，第一列从左到右示意了常见的几种偏移情况，图中LED1、LED2、LED3、LED4、LED5都有不同情况的偏移，其中虚线所示为LED应该转移的位置，实线所示为LED实际转移的位置，从转动到上下左右的偏移，会形成电路板上的故障和产品良率下降。同时由于微器件Micro-LED的尺寸微小，很难做到批量解决转移过程中的精准定位。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光剥离的巨量转移系统，针对现有技术的微器件Micro-LED的批量加工过程中，在转移过程的位置偏移问题，实现一种定位更精准度的转移系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种激光剥离的巨量转移系统，其中，包括转移装置和接收装置；

所述转移装置上设置有等待转移的LED芯片，所述LED芯片沿第一方向和第二方向形成LED芯片矩阵；

所述接收装置包括目标基板；

在所述目标基板上设置有光刻胶层，并在光刻胶层的对应LED芯片装配位置预先设置对应的凹槽，所述凹槽与所述LED芯片对应匹配，并在底部露出键合电极设置。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，所述转移装置包括：透明载体以及在所述透明载体朝向所述接收装置的一侧表面对应位置设置等待转移的LED芯片；所述LED芯片通过剥离层设置与所述透明载体连接。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，所述透明载体朝向所述接收装置的一侧表面，对应所述LED芯片及剥离层的位置设置有凸台。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，在所述透明载体背离所述接收装置的一侧设置有一功能层，所述功能层包括在所述第一方向上间隔设置遮光粒子区域和透明区域；

所述LED芯片在所述功能层上的正投影位置属于所述透明区域的位置，所述遮光粒子区域设置在相邻两列透明区域之间，并在所述遮光粒子区域靠近所述透明区域的两侧设置有第一电极和第二电极，用于通电控制所述遮光粒子的遮蔽区域中所述遮光粒子的运动。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，所述遮光粒子的遮蔽区域在通电控制下可形成分布在整个遮光粒子区域或集中于所述遮光粒子区域的中线部分。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，所述剥离层采用聚酰亚胺实现。

所述的激光剥离的巨量转移系统，其中，所述遮光粒子材料包括以下材料中的一种或多种的组合：Cu2+铜离子、Fe2+亚铁离子、Ni2+镍离子、Cr3+铬离子、Au3+金离子。

一种实现所述系统的激光剥离的巨量转移方法，其包括以下步骤：

A、将转移装置上的LED芯片位置与接收装置上的凹槽对准；

B、通过第一电极和第二电极的通电，控制所述遮光粒子区域整个区域遮光；

C、用激光通过所述遮光粒子区域之间的窗口照射剥离层，使LED芯片脱离转移装置，并落入所述凹槽。

所述的激光剥离的巨量转移方法，其中，在所述步骤C之后还包括以下步骤：

D、通过第一电极和第二电机的再通电，控制所述遮光粒子集中到遮光粒子区域中心，以扩大激光透射区域；

E、用激光通过所述透明载体，照射溶解所述光刻胶层。

本实用新型所提供的一种激光剥离的巨量转移系统，由于采用了在接收装置上设置的具有对应凹槽的光刻胶层，从而对落下的LED芯片进行卡位，因此可以大大提升LED芯片在安装过程中的对位准确性；同时，通过对遮光粒子的移动位置控制，使得在对微器件Micro-LED的安装过程中的光电操作而减少机械工作步骤，从而能够实现微操作的精准性。

附图说明

图1为现有技术的微器件转移过程的工作原理示意图。

图2A-图2D为现有技术的转移过程实施例示意图。

图3为现有技术转移过程中出现微器件定位偏差的示意图。

图4所示为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统较佳实施例的示意图。

图5为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统功能层示例一俯视示意图。

图6为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统工作过程一示意图。

图7为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统工作过程二示意图。

图8为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统工作过程三示意图。

图9所示为本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统功能层另一示例俯视示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的较佳实施例加以详细说明。

本实用新型所提供的一种激光剥离的巨量转移系统，主要是针对微器件Micro-LED的转移过程，由于微器件的尺寸非常小，而在显示屏上的数量又极大，这样为提升加工效率就需要能够更加快速的加工。本实用新型系统和方法通过利用激光的二次照射和剥离，无需使用洗液，可以快速地实现转移加工过程。

具体地，在本实用新型较佳实施例中，所述的激光剥离巨量转移系统如图4所示的，其包括转移装置210和接收装置220，所述转移装置210上设置有承载用于等待转移的LED芯片230，具体根据需要，可以是相应的R、G、B以及白光等的不同LED芯片，设置在所述转移装置210的下侧面上，即对应所述接收装置的一侧上。所述LED芯片230沿第一方向A和第二方向B形成LED芯片矩阵，如图5和图9所示箭头方向，需要理解的是，所述第一方向A和第二方向B为相对的，并不局限于图中所示方向，也可以对换设置。

与该转移装置210的下侧面相对的是接收装置220，在本实用新型的改进点实施例中，所述接收装置220设置包括一目标基板221，在该目标基板221上设置有一光刻胶层222，并在该光刻胶层222上设置有对应安装所述LED芯片位置的预先设置的凹槽223，该凹槽223可以通过预先处理技术进行设置，例如使用光刻方式，在此不再赘述。该凹槽223的形状及尺寸都与对应要装配的LED芯片完全匹配，并在所述凹槽223的底部设置露出对应的键合电极224。

在所述转移装置210上，更佳的实施例中，本实用新型还可以设置采用透明载体211，并在该透明载体211的下侧面上设置有对应装配位置上的LED芯片230，具体地是呈矩阵方式布置，较好地是，所述LED芯片通过剥离层212设置与所述透明载体连接，所述剥离层设置可以但不限于采用聚酰亚胺实现，当然也可以采用其他的粘接材料，只要通过预定的技术手段可以释放所述LED芯片即可。聚酰亚胺材料可以通过激光的照射迅速蒸发，从而爆发性地剥离所述LED芯片。

在更佳的实施例中，本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统在所述转移装置210的透明载体211下方，对应所述LED芯片230以及剥离层212的位置还设置有一凸台213，如图4所示，从而可以将所述LED芯片230从所述透明载体的下侧向所述接收装置延伸，方便更快的装配LED芯片。

本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统再进一步的实施例中，在所述转移装置210的上侧面上还设置有一功能层214，如图4所示，该功能层214设置形成了多个遮光粒子区域216，在遮光粒子区域之间在正投影对应所述LED芯片和剥离层的位置，在所述透明载体上形成了对应的透光窗口215即透明区域，该透明区域可以略大于所述LED芯片的正投影大小，该窗口其实由周边的遮光粒子区域216围绕形成，也就是说，在相邻的LED芯片和剥离层位置之间都设置有遮光粒子区域216，并在每一遮光粒子区域216的两端设置有一第一电极217和第二电极218，从而可以从所述透明载体211的上方进行通电控制，用来控制所述遮光粒子的运动，从而可以控制所述遮光粒子区域的遮光程度，主要是控制遮光粒子均匀分布到整个遮光粒子区域内在整个遮光粒子区域内全遮光，或者，将遮光粒子集中到区域中线部分，从而减少全部遮光的区域，形成基本全部透光的状态。

如图5和图6、图7所示，在相邻遮光粒子区域216之间的间隙就是用来透过激光的窗口215，此时，如果通过第一电极217和第二电极218的通电控制模式，将整个遮光粒子区域均匀分布不透光，则激光将通过窗口进入凸台213，并照射在所述剥离层212上，从而可以将对应的LED芯片剥离释放(此时，需要将转移装置上的LED芯片对准接收装置上的对应凹槽)，从而使的对应的LED芯片落入对应的凹槽223中。

遮光粒子区域所采用的遮光粒子材料为现有技术所常见，通常可以采用的材料包括但不限于Cu2+铜离子、Fe2+亚铁离子、Ni2+镍离子、Cr3+铬离子、Au3+金离子，其中的一种或多种粒子的结合材料，只要是电离处理过的金属粒子就可以，同时，对遮光粒子的透光性能的控制也为现有技术所已知，因此，在此不再赘述。

如图5和图9所示的，所述遮光粒子区域的设置可以采用条形或格纹方式实现，在所述遮光粒子区域216之间如果不能覆盖，而又不作为窗口215的间隙内可以预先保持透光状态，形成完全的透光区域310；该透光区域310在另外的实施例情况下，也可以采用与遮光粒子区域216一样的涂覆材料，只是注意到每一电极217或218可能需要被复用，或者设置多点位置，并要考虑其电路组成，加工制造的工艺要求更为复杂，如图5和图9所示的不同，在于对所述遮光粒子区域216以及其第一电极217和第二电极218设置方式的实施例不同。

图5中所示的实施例中，所述遮光粒子区域216设置在任何相邻的两个窗口215之间，并从上向下(第二方向B)和从左到右(第一方向A)依次在端部设置第一电极217和第二电极218，这样就可以依照每一窗口215设置对接的电路，每一窗口215的上侧和左侧设置第一电极217，而对应在下侧和右侧设置第二电极218，这样在相邻窗口215之间的遮光粒子区域216就具有正负极，从而可以通电控制其遮光程度在全面遮光和集中到中心遮光(即基本全部不遮光)状态之间的切换。在邻近的四个窗口215之间会形成一个正方形的透明区域310。

当然该两电极的设置方式并不限于本实施例的方式，还可以做其他方便的修改，比如围绕所述窗口215从顶部依顺时针方向依次设置217-218-217-218，而在与该窗口相邻的另一窗口上，从顶部依顺时针方向依次可以设置为218-217-218-217，如此，就在某一遮光粒子区域216的两端设置了不同的电极，从而可以方便实现电路控制。

可以理解的是，本实用新型较佳实施例中，可以设置至少一个方向(第一方向A、第二方向B或者两个方向同时)上的两个透明区域即窗口215之间设置所述遮光粒子区域216，并在所述遮光粒子区域216靠近所述透明区域的两侧设置有第一电极217和第二电极218，分别作为正负极，用来通电控制所述遮光粒子区域216的遮蔽区域为全部区域或者集中在中心(基本全部不遮蔽)。

而图9中所示另一较佳实施例中，所述遮光粒子区域216设置在任何相邻的两列窗口215之间，并直接将第一电极217和第二电极218设置在每一列窗口215的两侧长条形状，并在同列相邻的两个窗口215之间设置透光区域310。这样对第一电极217和第二电极218由于其具有较长的长条形状，更容易导电连接，设置外在电路连接时更容易。相比图5所示实施例来说，对功能层214上的布局更为简单，实现起来更符合实际加工的简化工艺要求。在进一步的实施例中，所述透光区域310内也可以设置成采用遮光粒子区域的方案，只是需要预先对第一电极217和第二电极218进行设计和布置，以便能够对该区域的遮光粒子移动也同样能够进行控制，例如，设置所述第一电极和第二电极分别具有独立针对该区域(图示中透光区域310区域)的独立控制电极，再例如，该独立控制电极沿该区域作为独立的电极进行设置。

如图6至图8所示，本实用新型较佳实施例中，通过对第一电极217和第二电极218的通电控制(控制模式为现有技术所已知)，可以控制每一遮光粒子区域216内的遮光粒子从全面覆盖区域内遮光而变换为集中到区域中心位置，从而扩大所述透明载体的透光区域，此时再通过激光的照射，就可以对整个目标基板221上的光刻胶层222进行照射溶解。最终在所述目标基板221上仅留下微小的残余光刻胶层225，此部分残余并不影响整个显示面板的使用，因此，就可以完成整个面板的巨量转移。

本实用新型同时提供了一种针对上述较佳实施例的巨量转移系统的转移方法，其具体包括以下步骤：如图6所示，首先将转移装置210上的LED芯片位置与接收装置220上的对应凹槽对准；然后通过第一电极217和第二电极218的通电控制，控制每一遮光粒子区域的整体均匀遮光，此时激光从正面照射所述转移装置，就可以通过遮光粒子区域216之间的窗口215照射剥离层212，从而使所述LED芯片落下进入对应的凹槽223中，如图7所示。

通过对第一电极217和第二电极218的再通电控制，可以调节控制所述遮光粒子的运动，使得每个遮光粒子区域216中的遮光粒子集中位于遮光粒子区域中心位置219，如图8所示。此时，再使用激光进行照射，就可以通过所述透明载体的大部分区域，照射到所述接收装置220的光刻胶层222上，通过激光光束的作用，可以溶解掉光刻胶层的绝大部分，仅留下微小的残留部分光刻胶层229，由此完成微器件的巨量转移过程。

本实用新型所述激光剥离的巨量转移系统，由于采用了在接收装置上设置的凹槽结构，以方便了接收装置上的LED芯片精准定位到装配位置，利用了凹槽的卡位作用，落下的LED芯片在所述目标基板上位置更精准。此外，本实用新型所述系统和方法，利用对遮光粒子移动位置的控制，通过对第一电极和第二电极的通电，使得所述遮光粒子区域在整体和中心位置集中的不同遮光模式之间切换，实现通过激光光束的两次不同面积的照射，从而实现不仅可以剥离LED芯片，而且还可以溶解目标基板上的光刻胶层，而无需额外再对光刻胶层进行清洗，节约了制程时间，提高了工作效率。本实用新型通过激光光束的二次照射(扩大照射面积)，使整个制程更为简便。

应当理解的是，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，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种激光剥离的巨量转移系统，其特征在于，包括转移装置和接收装置；

所述转移装置上设置有等待转移的LED芯片，所述LED芯片沿第一方向和第二方向形成LED芯片矩阵；

所述接收装置包括目标基板；

在所述目标基板上设置有光刻胶层，并在光刻胶层的对应LED芯片装配位置预先设置对应的凹槽，所述凹槽与所述LED芯片对应匹配，并在底部露出键合电极设置；

所述转移装置包括：透明载体以及在所述透明载体朝向所述接收装置的一侧表面对应位置设置等待转移的LED芯片；所述LED芯片通过剥离层与所述透明载体连接；

所述透明载体朝向所述接收装置的一侧表面，对应所述LED芯片及剥离层的位置设置有凸台；

在所述透明载体背离所述接收装置的一侧设置有一功能层，所述功能层包括在所述第一方向上间隔设置遮光粒子区域和透明区域；

所述LED芯片在所述功能层上的正投影位置属于所述透明区域，所述遮光粒子区域设置在相邻两列透明区域之间，并在所述遮光粒子区域靠近所述透明区域的两侧设置有第一电极和第二电极，用于通电控制所述遮光粒子区域中所述遮光粒子的运动。

2.根据权利要求1所述的激光剥离的巨量转移系统，其特征在于，所述遮光粒子在通电控制下可分布在整个遮光粒子区域或集中于所述遮光粒子区域的中线部分。

3.根据权利要求2所述的激光剥离的巨量转移系统，其特征在于，所述剥离层采用聚酰亚胺实现。

4.根据权利要求3所述的激光剥离的巨量转移系统，其特征在于，所述遮光粒子材料包括以下材料中的一种：Cu2+铜离子、Fe2+亚铁离子、Ni2+镍离子、Cr3+铬离子、Au3+金离子。

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