CN111244016B - 转移装置、转移装置的制备方法、转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明一方面提供一种转移装置，其包括非磁性板、多个具有磁性的探针以及磁性板。所述非磁性板定义有贯穿的多个通孔。每一所述探针固定于一个所述通孔内。所述磁性板设置于所述非磁性板的一表面上并封闭每一所述通孔的一个开口。所述磁性板能够产生磁场，以使所述探针磁性吸附一个发光元件。所述通孔在远离所述磁性板一侧的开口的尺寸小于所述发光元件的尺寸。所述探针远离所述磁性板的一端未超出所述通孔。还提供一种转移装置的制备方法以及一种转移方法。

Description

转移装置、转移装置的制备方法、转移方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种转移装置、一种转移装置的制备方法及一种转移方法。

背景技术

目前，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）等发光元件的尺寸越来越趋向于微小化，这使得将大量微小的发光元件转移到一目标基板的技术难度越来越高。

发明内容

本发明一方面提供一种转移装置，其包括：

非磁性板，所述非磁性板定义有贯穿的多个通孔；

多个具有磁性的探针，每一所述探针固定于一个所述通孔内而未超出所述通孔；以及

磁性板，设置于所述非磁性板的一表面上并封闭每一所述通孔的一个开口；

其中，所述磁性板能够产生磁场，以使每一所述探针能够磁性吸附一个发光元件，每一所述通孔在远离所述磁性板一侧的开口的尺寸小于所述发光元件的尺寸。

本发明另一方面提供一种转移装置的制备方法，其包括:

于一非磁性板上形成贯穿的多个通孔；

提供多个具有磁性的探针，使每一所述探针固定于一个所述通孔内而未超出所述通孔；以及

于所述非磁性板的一表面上设置一磁性板，所述磁性板封闭每一个所述通孔的一个开口；

其中，所述磁性板能够产生磁场，以使每一个所述探针能够磁性吸附一个发光元件，每一所述通孔在远离所述磁性板一侧的开口的尺寸小于所述发光元件的尺寸。

本发明再一方面提供一种转移方法，其包括：

提供上述的转移装置以及多个发光元件，每一所述发光元件的一端设置有一磁性材料层；

使每一所述探针在所述磁性板的磁场作用下磁性吸附所述发光元件上的磁性材料层从而吸附一个所述发光元件；

提供一目标基板，所述目标基板定义有多个接收区域，每一所述接收区域用于接收一个所述发光元件；

使所述转移装置的磁性吸附有多个所述发光元件的表面与所述目标基板的定义有所述多个接收区域的表面对置，且所述多个发光元件和所述多个接收区域为一一对准的；以及

使每一所述发光元件脱离所述转移装置，并对应转移至所述目标基板的一个所述接收区域上。

本发明又一方面提供一种显示装置，其包括：

采用上述的转移方法得到的多个发光元件；以及

驱动基板，所述驱动基板包括驱动电路层，所述多个发光元件电性连接所述驱动电路层。

所述转移装置，由于其磁性板能够产生磁场，使得位于通孔内的每一个探针能够磁性吸附一个发光元件，进而使得该转移装置可以一次可以吸附大量的发光元件，可实现对发光元件的巨量转移。另，由于通孔在远离磁性板一侧的开口尺寸小于发光元件的尺寸，探针位于通孔内而未超出通孔，使得发光元件被磁性吸附后，抵持非磁性板的表面而不会落入通孔内被探针损坏。

附图说明

图1为本发明第一实施例的转移装置的剖面示意图。

图2为本发明第二实施例的转移装置的剖面示意图。

图3为本发明第三实施例的转移装置的剖面示意图。

图4为本发明一实施例的转移装置的制备方法的流程示意图。

图5至图8为本发明第一实施例的转移装置的制备方法的各步骤的示意图。

图9至图16为本发明第二实施例的转移装置的制备方法的各步骤的示意图。

图17为本发明一实施例的转移方法的流程示意图。

图18至图21为本发明一实施例的转移方法的各步骤的示意图。

图22为本发明第一实施例的显示装置的剖面示意图。

图23为本发明第二实施例的显示装置的剖面示意图。

主要元件符号说明

转移装置 10a、10b、10c

非磁性板 11

第一基板 111

第二基板 112

通孔 12

固定孔 121

容纳孔 122

探针 13

磁性板 14

凹槽 15

发光元件 20

第一电极 21

P型掺杂的无机发光材料层 22

活性层 23

N型掺杂的无机发光材料层 24

第二电极 25

磁性材料层 26

承载基板 30

目标基板 40

接收区域 41

驱动基板 50

基底 51

驱动电路层 52

导电块 53

波长转换层 54

第一波长转换块 541

第二波长转换块 542

第三波长转换块 543

绝缘块 55

黑矩阵 56

盖板 57

显示装置 100a、100b

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

图1为本发明第一实施例的转移装置10a的剖面示意图。如图1所示，转移装置10a包括非磁性板11、多个探针13以及磁性板14。所述非磁性板11定义有贯穿其相对两表面的多个通孔12。每一所述探针13固定于一个所述通孔12内而未超出所述通孔12。磁性板14设置于所述非磁性板11的一表面上并封闭每一所述通孔12的一个开口。所述探针13具有磁性。所述磁性板14能够产生磁场，以使每一所述探针13能够磁性吸附一个发光元件20。每一所述通孔12在远离所述磁性板14一侧的开口的尺寸小于所述发光元件20的尺寸，以使得每一发光元件20被磁性吸附后抵持非磁性板11的远离磁性板14的表面而不会落入通孔12内。

由于该转移装置10a中，磁性板14能够产生磁场，使得位于通孔12内的每一个探针13能够磁性吸附一个发光元件20，进而该转移装置10a一次可以吸附大量的发光元件20，可实现对发光元件20的巨量转移。另，由于通孔12在远离磁性板14一侧的开口尺寸小于发光元件20的尺寸，探针13位于通孔12内而未超出通孔12，使得发光元件20被磁性吸附后，抵持非磁性板11的表面而不会落入通孔12内被探针13损坏。

于一实施例中，所述非磁性板11远离所述磁性板14的表面具有凹槽15，所述凹槽15位于相邻的两个所述通孔12之间，以用于减弱相邻通孔12之间的磁场的影响。由于磁性板14产生的磁场在空气介质中相较于在绝缘非磁性介质中较弱，因此相邻两个通孔12之间具有凹槽15，可使得磁场在凹槽15处较弱，进而避免每一发光元件20在被吸附过程中的出现偏移的问题，有利于提高发光元件20在转移过程中的准确率。

于一实施例中，所述磁性板14为磁性材料或所述磁性板14通电后能够产生磁场。磁性板14的材料例如可以为铝镍钴系永磁合金、铁铬镍系永磁合金、永磁铁氧体、其他稀土永磁材料或者上述材料构成的复合永磁性材料。或者，磁性板14为电磁平板，其通电后能够产生磁场。

于一实施例中，非磁性板11可为但不限于聚酰亚胺基复合材料。

于一实施例中，发光元件20可为传统的LED、miniLED或者microLED。其中，microLED又称微型发光二极管，意指晶粒尺寸小于100微米的LED。miniLED又称次毫米发光二极管，其尺寸介于传统的LED和microLED之间，一般意指晶粒尺寸大致在100到200微米的LED。

于一实施例中，每一待吸附的发光元件20包括磁性材料层26，该磁性材料层26为可供磁吸引材料，例如可以为铝镍钴系永磁合金、铁铬镍系永磁合金、永磁铁氧体、其他稀土永磁材料或者上述材料构成的复合永磁性材料。

于一实施例中，每一所述通孔12包括用于固定所述探针13的固定孔121及正对且连通所述固定孔121的容纳孔122。所述容纳孔122的尺寸大于所述固定孔121的尺寸，所述磁性板14封闭所述固定孔121的一个开口。其中，探针13固定于固定孔121后延伸至容纳孔122而未超出非磁性板11远离磁性板14的表面。

于一实施例中，探针13的长度小于等于非磁性板11的厚度。即，探针13的远离磁性板14的一端的端面位于通孔12内或者与非磁性板11远离磁性板14的表面平齐，以保护被探针13磁性吸附的发光元件20不被损坏。

图2为本发明第二实施例的转移装置10b的剖面示意图。如图2所示，第二实施例的转移装置10b与第一实施例的转移装置10a区别在于：第二实施例中，所述非磁性板11包括层叠的第一基板111和第二基板112，所述第一基板111开设有所述固定孔121，所述第二基板112开设有所述容纳孔122。即，第二实施例中，非磁性板11为两层基板贴合而成。其中，第一基板111开设有两种尺寸大小的通孔12，其一为尺寸较小的固定孔121用于固定探针13，其二为尺寸较大的容纳孔122，探针13固定于固定孔121后延伸超出第一基板111。第二基板112上开设有容纳孔122以及凹槽15。

于一实施例中，第二基板112上开设的容纳孔122对准且连通第一基板111上的容纳孔122，且第二基板112上开设的容纳孔122尺寸可等于或大于第一基板111上容纳孔122的尺寸，在此不做限定。

图3为本发明第三实施例的转移装置10c的剖面示意图。如图3所示，第三实施例的转移装置10c与第二实施例的转移装置10b区别在于：第二实施例中，第一基板111上开设有一种尺寸的通孔12（即固定孔121），第二基板112开设有容纳孔122和凹槽15。容纳孔122与固定孔121对准连通。

图4为本发明一实施例的转移装置10a的制备方法的流程示意图。如图4所示，该转移装置10a的制备方法，包括以下步骤。

步骤S11：于一非磁性板11上形成贯穿的多个通孔12。

步骤S12：于每一个所述通孔12内固定一个具有磁性的探针13。

步骤S13：于所述非磁性板11的一表面上设置一磁性板14，所述磁性板14封闭每一个所述通孔12的一个开口。

图5至图8为本发明第一实施例的转移装置10a的制备方法的各步骤的示意图。

如图5所示，提供一非磁性板11。于一实施例中，可通过激光图案化或者蚀刻法于所述非磁性板11上形成贯穿的多个通孔12。

如图6所示，多个通孔12阵列排布。于一实施例中，通孔12可以为圆孔，但不限于此。

图7为图6沿剖面线VII-VII的剖面示意图。如图7所示，通孔12为阶梯孔，其包括尺寸较小的固定孔121以及尺寸较大的容纳孔122。

于一实施例中，形成通孔12后还包括于通孔12周围形成凹槽15的步骤。

如图8所示，提供多个具有磁性的探针13，使每一所述探针13固定于一个所述通孔12内而未超出所述通孔12。

于一实施例中，探针13固定于通孔12内后，其位于固定孔121内的一端的端面与非磁性板11的一表面平齐，其位于容纳孔122内的另一端的端面与非磁性板11的一表面平齐或者未超出该表面。

将探针13固定于通孔12内后，提供一磁性板14，将磁性板14设置于非磁性板11的一侧，其封闭每一个通孔12的开口，探针13与磁性板14的表面接触，即可得到如图1所示的转移装置10a。

图9至图16为本发明第二实施例的转移装置10b的制备方法的各步骤的示意图。

如图9所示，提供一第一基板111。该第一基板111的材料为绝缘非磁性的。于一实施例中，可通过激光图案化或者蚀刻法于所述第一基板111上形成贯穿的多个通孔12。

如图10所示，多个通孔12阵列排布。于一实施例中，通孔12可以为圆孔，但不限于此。

图11为图10沿剖面线XI-XI的剖面示意图。如图11所示，第一基板111上开设的通孔12具有两种尺寸，其一为尺寸较小的固定孔121用于固定探针13，其二为尺寸较大的容纳孔122。

如图12所示，提供多个具有磁性的探针13，使每一所述探针13固定于一个所述通孔12内。其中，探针13固定于固定孔121内后，其位于固定孔121内的一端的端面与第一基板111的一表面平齐，其另一端的端面超出容纳孔122。

如图13所示，提供一第二基板112。该第二基板112的材料为绝缘非磁性的。于一实施例中，可通过激光图案化或者蚀刻法于所述第二基板112上形成贯穿的多个容纳孔122。其中，该第二基板112上的容纳孔122的位置与第一基板111上固定孔121的位置为一一对应的。

如图14所示，多个容纳孔122阵列排布。于一实施例中，容纳孔122可以为圆孔，但不限于此。其中，第二基板112上的容纳孔122的尺寸大于或等于第一基板111上容纳孔122的尺寸。

另，于第二基板112上形成多个容纳孔122后，还包括于其一表面形成多个凹槽15，每一凹槽15位于相邻的两个容纳孔122之间。如图14所示，多个凹槽15横纵交错相交成一网状结构。

图15为图14沿剖面线XV-XV的剖面示意图。如图15所示，容纳孔122贯穿第二基板112的相对两表面，凹槽15位于相邻的两个容纳孔122之间。

如图16所示，将固定有探针13的第一基板111和第二基板112贴合。其中，第二基板112上的每一容纳孔122对应一个第一基板111上的固定孔121，每一个探针13穿插至第二基板112上的一个容纳孔122内。

于一实施例中，第一基板111和第二基板112可以为绝缘非磁性材料，例如有机材料，二者之间通过胶粘剂进行贴合。于另一实施例中，第一基板111和第二基板112可以为金属材料，二者之间可以通过金属铟结合。

将第一基板111和第二基板112对位贴合后，提供一磁性板14，将磁性板14设置于第一基板111的一侧，其封闭第一基板111上的固定孔121的开口，探针13和磁性板14的表面接触，即可得到如图2所示的转移装置10b。

本发明第三实施例的转移装置10c的制备方法与第二实施例的转移装置10b的制备方法区别在于：于第一基板111上形成固定孔121的步骤中，未形成有容纳孔122，即第一基板111上开设有一种尺寸的通孔12（即，固定孔121）。

图17为本发明一实施例的转移方法的流程示意图。如图17所示，该转移方法包括以下步骤。

步骤S21：利用上述的转移装置10a（10b、10c）磁性吸附多个发光元件20。

步骤S22：提供一定义有多个接收区域41的目标基板40，使所述多个发光元件20和所述多个接收区域41一一对准。

步骤S23：使每一所述发光元件20脱离所述转移装置10a，并对应转移至所述目标基板40的一个所述接收区域41上。

图18至图21为本发明一实施例的转移方法的各步骤的示意图。下面以本发明第二实施例的转移装置10b示意性说明该转移方法。

如图18所示，提供上述转移装置10b和多个发光元件20。多个发光元件20间隔排布在承载基板30上。每一个通孔12的下方对应一个发光元件20。每一发光元件20包括依次层叠设置的P型掺杂的无机发光材料层22、活性层23、以及N型掺杂的无机发光材料层24。活性层23位于P型掺杂的无机发光材料层22和N型掺杂的无机发光材料层24之间。

于一实施例中，承载基板30可以为多个发光元件20的生长衬底，如蓝宝石等。于另一实施例中，承载基板30也可以为放置多个发光元件20的一平台。

于一实施例中，磁性材料层26可以为发光元件20的第一电极21或第二电极25。每一发光元件20的相对两端分别设置有第一电极21和第二电极25，其中第一电极21和第二电极25分别为一磁性材料层26，且二者的磁性相反。P型掺杂的无机发光材料层22电性连接第一电极21，N型掺杂的无机发光材料层24电性连接第二电极25。即，第一电极21和第二电极25为磁性相反的异名磁极，例如，第一电极21的磁极为N极，第二电极25的磁极为S极，或者第一电极21的磁极为S极，第二电极25的磁极为N极。

于另一实施例中，该磁性材料层26不作为发光元件20的电极。每一发光元件20的第一电极21和第二电极25上分别设置磁性材料层26，且二者的磁性相反。

于再一实施例中，每一发光元件20仅第一电极21或第二电极25上设置有磁性材料层26，每一发光元件20均保持设置有磁性材料层26的一端朝上有序地排布在承载基板30上。

于一实施例中，磁性材料层26为可供磁吸引材料，例如可以为铝镍钴系永磁合金、铁铬镍系永磁合金、永磁铁氧体、其他稀土永磁材料或者上述材料构成的复合永磁性材料。

于一实施例中，发光元件20可为传统的LED、miniLED或者microLED。其中，microLED又称微型发光二极管，意指晶粒尺寸小于100微米的LED。miniLED又称次毫米发光二极管，其尺寸介于传统的LED和microLED之间，一般意指晶粒尺寸大致在100到200微米的LED。

如图19所示，每一所述探针13在所述磁性板14的磁场作用下磁性吸附所述发光元件20上的磁性材料层26从而吸附一个所述发光元件20。

于一实施例中，磁性板14为具有磁性的，其产生的磁场使每一探针13磁性吸附位于其下方的一个发光元件20。

由于通孔12在远离磁性板14一侧的开口尺寸小于一个发光元件20的尺寸，如图19所示，每一个发光元件20被磁性的探针13吸附后抵持非磁性板11的表面而不是落入通孔12内。

另外，相邻的通孔12之间具有凹槽15，由于凹槽15位置处磁场强度相较于通孔12位置处较弱，使得磁场集中在通孔12位置处，而非凹槽15处，保证了每一发光元件20被吸附时的精度，使其不易偏差。

如图20所示，提供一目标基板40，目标基板40上定义有多个接收区域41，使转移装置10b上吸附有多个发光元件20的表面和目标基板40上定义有多个接收区域41的表面对置，进而使多个发光元件20和多个接收区域41为一一对准的。

于一实施例中，目标基板40为中转基板，发光元件20先转移至目标基板40上后再转移至一驱动基板50。于另一实施例中，目标基板40即为驱动基板50。驱动基板50例如为薄膜晶体管基板，其包括基底51、位于基底51上的驱动电路层52（如，薄膜晶体管阵列层）以及位于驱动电路层52一侧并电性连接驱动电路层52的多个间隔设置的导电块53。其中，每一导电块53定义为一个接收区域41。

于一实施例中，基底51的材料可以为玻璃、石英、硅片等，也可以为聚酰亚胺（polyimide，PI）或聚对苯二甲酸(Poly Ethylene Terephthalate, PET)等柔性材料。

如图21所示，每一发光元件20脱离转移装置10b，并对应转移至目标基板40的一个接收区域41上。

于一实施例中，磁性板14为具有磁性的材料，可以通过在目标基板40远离转移装置10b的一侧设置与磁性板14磁性相同的磁性平板，使发光元件20在目标基板40远离转移装置10b的一侧受到更大的磁力而脱离转移装置10b。或者，翻转磁性板14，使其磁极对换。例如，磁性板14靠近探针13的一侧为与发光元件20异名的磁极，磁性板14远离探针13的一侧为与发光元件20同名的磁极，通过翻转磁性板14，使磁性板14与发光元件20同名的磁极的一侧与探针13接触，进而使得发光元件20受到磁场的斥力，而脱离转移装置10b。

于另一实施例中，磁性板14为电磁平板，可以通过为磁性板14施加相反的电流，使发光元件20受到相反的磁力而转移至对应的接收区域41上，或者通过为磁性板14断电，使发光元件20不再受到转移装置10b的磁性吸引力，使其在自身重力的作用下转移至对应的接收区域41上。

图22为本发明第一实施例的显示装置100a的剖面示意图。如图22所示，该显示装置100a包括采用上述的转移方法得到的多个发光元件20以及驱动基板50。所述多个发光元件20通过导电块53电性连接所述驱动电路层52。相邻的发光元件20之间通过绝缘块55得以绝缘间隔设置。

于一实施例中，显示装置100a还包括位于发光元件20远离驱动基板50一侧的盖板57，以保护电路和发光元件20使其避免受潮等。

于一实施例中，步骤S21中提供的发光元件20可以为发同一种颜色光的发光元件20，如均为发红光的发光元件20、均为发绿光的发光元件20、均为发蓝光的发光元件20等，则该显示装置100a为一单色的显示装置100a，其可用作广告标牌、指示灯显示等。

于另一实施例中，步骤S21中提供的多个发光元件20为发不同种颜色光的发光元件20，则该显示装置100a为一彩色的显示装置100a，其可应用于手机、平板电脑、智能手表等。

图23为本发明第二实施例的显示装置100b的剖面示意图。如图23所示，其与第一实施例的显示装置100a的不同在于：第二实施例中，显示装置100b还包括波长转换层54。驱动基板50上定义有多个子像素，如红色像素R、绿色像素G和蓝色像素B。发光元件20为发同一种颜色光（如，蓝光）的发光元件20。波长转换层54包括第一波长转换块541、第二波长转换块542、第三波长转换块543。每一波长转换块位于一个发光元件20远离驱动基板50的表面，相邻的波长转换块之间设置有黑矩阵56，以防止颜色串扰。

于一实施例中，波长转换层54可以为量子点材料。例如，发光元件20为蓝光二极管，第一波长转换块541、第二波长转换块542、第三波长转换块543可以分别为红色量子点材料、绿色量子点材料及蓝色量子点材料，以通过将发光元件20发出的蓝光经过波长转换，实现显示装置100b的彩色显示。

于另一实施例中，波长转换层54可以为光阻材料。例如，发光元件20为蓝光二极管，第一波长转换块541、第二波长转换块542、第三波长转换块543可以分别为红色光阻、绿色光阻及蓝色光阻，以通过将发光元件20发出的蓝光经过波长转换，实现显示装置100b的彩色显示。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种转移装置，其特征在于，包括：

非磁性板，所述非磁性板定义有贯穿的多个通孔；

多个具有磁性的探针，每一所述探针固定于一个所述通孔内而未超出所述通孔；以及

磁性板，设置于所述非磁性板的一表面上并封闭每一所述通孔的一个开口；

其中，所述磁性板能够产生磁场，以使每一所述探针能够磁性吸附一个发光元件，每一所述通孔在远离所述磁性板一侧的开口的尺寸小于所述发光元件的尺寸。

2.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述非磁性板远离所述磁性板的表面具有凹槽，所述凹槽位于相邻的两个所述通孔之间。

3.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，每一所述通孔包括贯穿所述非磁性板的一表面的固定孔和由所述固定孔的底壁开设且贯穿所述非磁性板的另一个表面的容纳孔；

所述容纳孔的尺寸大于所述固定孔的尺寸，所述探针的一端固定在所述固定孔中，另一端容纳在该容纳孔中，所述磁性板封闭所述固定孔的一个开口。

4.根据权利要求3所述的转移装置，其特征在于，所述非磁性板包括层叠的第一基板和第二基板，所述第一基板开设有所述固定孔，所述第二基板开设有所述容纳孔。

5.根据权利要求1所述的转移装置，其特征在于，所述磁性板为磁性材料或所述磁性板通电后能够产生磁场。

6.一种转移装置的制备方法，其特征在于，包括:

于一非磁性板上形成贯穿的多个通孔；

提供多个具有磁性的探针，使每一所述探针固定于一个所述通孔内而未超出所述通孔；以及

于所述非磁性板的一表面上设置一磁性板，所述磁性板封闭每一个所述通孔的一个开口；

其中，所述磁性板能够产生磁场，以使每一个所述探针能够磁性吸附一个发光元件，每一所述通孔在远离所述磁性板一侧的开口的尺寸小于所述发光元件的尺寸。

7.根据权利要求6所述的转移装置的制备方法，其特征在于，还包括于所述非磁性板的一表面上形成凹槽，所述凹槽位于相邻的两个所述通孔之间。

8.一种转移方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1至5中任意一项所述的转移装置以及多个发光元件，每一所述发光元件的一端设置有一磁性材料层；

使每一所述探针在所述磁性板的磁场作用下磁性吸附所述发光元件上的磁性材料层从而吸附一个所述发光元件；

提供一目标基板，所述目标基板定义有多个接收区域，每一所述接收区域用于接收一个所述发光元件；

使所述转移装置的磁性吸附有多个所述发光元件的表面与所述目标基板的定义有所述多个接收区域的表面对置，且所述多个发光元件和所述多个接收区域为一一对准的；以及

使每一所述发光元件脱离所述转移装置，并对应转移至所述目标基板的一个所述接收区域上。

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