CN108281368A - 一种转印设备及其转印方法 - Google Patents

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CN108281368A CN201810058307.5A CN201810058307A CN108281368A CN 108281368 A CN108281368 A CN 108281368A CN 201810058307 A CN201810058307 A CN 201810058307A CN 108281368 A CN108281368 A CN 108281368A
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Abstract

本发明公开了一种转印设备及其转印方法，通过在转印头面向目标基板的一侧设置固定于转印头上的器件控制结构，在对目标器件进行转印过程中，在将目标器件进行拾取和转移时，通过器件控制结构固定目标器件，以使目标器件与源基板脱离，在将目标器件转移至目标基板的特定位置时，通过器件控制结构释放目标器件，以使目标器件与目标基板接触。与现有技术中需要精确的控制转印头的速度相比，本发明实施例提供的转印设备可以通过器件控制结构有效地将目标器件进行拾取与释放，从而可以降低控制难度，提高转印良率。

Description

一种转印设备及其转印方法
技术领域
本发明涉及转印技术领域，特别涉及一种转印设备及其转印方法。
背景技术
微转印技术可大规模地将目标器件转移到目标基板上，可以实现集成电路(Integrated Circuit，IC)与显示面板的集成，实现微型发光二极管(Light EmittingDiode，LED)显示集成等，有利于推动显示产品实现量产与成本降低。
现有技术中的微转印技术一般是在打印头上设置弹性印模(Stamp)，以通过使用弹性印模结合高精度运动控制的打印头，有选择地从源基板上拾取(Pick-up)微型目标器件，并将其打印或放置到目标基板上。其中，通过改变打印头的速度，选择性地调整弹性印模和微型目标器件之间的黏附力，以拾取或放置微型目标器件。具体地，当打印头移动较快时，黏附力较大，以拾取微型目标器件，使微型目标器件脱离源基板。当打印头移动较慢时，黏附力较小，可以使微型目标器件脱离，以放置在目标基板上。然而，由于对微型目标器件的拾取和放置需要精准的控制转印头的速度，导致控制难度较大。并且，在控制的转印头的速度有偏差时，还会造成对微型目标器件的拾取或放置失败，导致转印良率降低的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种转印设备及其转印方法，用以解决现有技术中在拾取或放置目标器件时，存在的控制难度较大以及转印良率降低的问题。
因此，本发明实施例提供一种转印设备，包括：用于将目标器件转移至目标基板的特定位置的转印头，设置于所述转印头面向所述目标基板一侧的器件控制结构；
所述器件控制结构固定于所述转印头上，用于在将所述目标器件进行拾取和转移时，固定所述目标器件，以及在将所述目标器件转移至所述目标基板的特定位置时，释放所述目标器件。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述器件控制结构包括：间隔且相对设置的两个压电传感器，所述两个压电传感器之间的间隙用于放置所述目标器件；
各所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极位于所述两个压电传感器之间。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述器件控制结构包括：四个相互独立的压电传感器；所述四个压电传感器在所述目标基板的正投影包围所述目标器件在所述目标基板的正投影；
各所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极设置于所述四个压电传感器的内围。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述器件控制结构包括：环形设置的一个压电传感器；所述压电传感器在所述目标基板的正投影包围所述目标器件在所述目标基板的正投影；
所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极设置于所述压电传感器的内围。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述转印设备还包括：控制单元；所述控制单元用于针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取所述目标器件；以及针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放所述目标器件。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述转印设备还包括：设置于所述转印头背离所述目标基板一侧的机械臂，所述机械臂用于固定所述转印头。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述机械臂还用于在所述转印头释放所述目标器件时，对所述目标器件施加由所述转印头指向所述目标基板方向上的力。
可选地，在本发明实施例提供的转印设备中，所述转印设备还包括：用于承载所述目标器件的第一机台，以及用于承载所述目标基板的第二机台。
相应地，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述任一种转印设备的转印方法，包括：
控制所述器件控制结构固定所述目标器件，并控制所述转印头移动，将所述目标器件拾取并转移至所述目标基板的特定位置；
控制所述器件控制结构释放所述目标器件，将所述目标器件转印至所述目标基板的特定位置。
可选地，在本发明实施例提供的转印方法中，所述控制所述器件控制结构固定并拾取所述目标器件，具体包括：
针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取所述目标器件；
所述控制所述器件控制结构释放所述目标器件，具体包括：
针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放所述目标器件。
可选地，在本发明实施例提供的转印方法中，在所述释放所述目标器件时，还包括：控制所述机械臂对所述目标器件施加由所述转印头指向所述目标基板方向上的作用力。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的转印设备及其转印方法，通过在转印头面向目标基板的一侧设置固定于转印头上的器件控制结构，在对目标器件进行转印过程中，在将目标器件进行拾取和转移时，通过器件控制结构固定目标器件，以使目标器件与源基板脱离，在将目标器件转移至目标基板的特定位置时，通过器件控制结构释放目标器件，以使目标器件与目标基板接触。与现有技术中需要精确的控制转印头的速度相比，本发明实施例提供的转印设备可以通过器件控制结构有效地将目标器件进行拾取与释放，从而可以降低控制难度，提高转印良率。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的转印设备的俯视结构示意图之一；
图1b为本发明实施例提供的转印设备的俯视结构示意图之二；
图1c为本发明实施例提供的转印设备的俯视结构示意图之三；
图2为图1a所示的转印设备沿AA’方向的剖视结构示意图；
图3a为本发明实施例提供的压电材料的结构形变示意图之一；
图3b为本发明实施例提供的压电材料的结构形变示意图之二；
图4为本发明实施例提供的压电传感器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的转印设备的具体结构示意图；
图6为本发明实施例提供的转印方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的转印方法中各步骤所用时间的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图，对本发明实施例提供的转印设备及其转印方法的具体实施方式进行详细地说明。应当理解，下面所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
附图中各器件对应的厚度和形状均不反映转印设备的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
如图1a至图2所示，其中，图1a至图1c分别为本发明实施例提供的转印设备的俯视结构示意图；图2为图1a所示的示意图沿AA’方向的剖面结构示意图。本发明实施例提供的一种转印设备可以包括：用于将目标器件110转移至目标基板120的特定位置的转印头210，设置于转印头210面向目标基板120一侧的器件控制结构220；
器件控制结构220固定于转印头210上，用于在将目标器件110进行拾取和转移时，固定目标器件110，以及在将目标器件110转移至目标基板120的特定位置时，释放目标器件110。
本发明实施例提供的转印设备，通过在转印头面向目标基板的一侧设置固定于转印头上的器件控制结构，在对目标器件进行转印过程中，在将目标器件进行拾取和转移时，通过器件控制结构固定目标器件，以使目标器件与源基板脱离，在将目标器件转移至目标基板的特定位置时，通过器件控制结构释放目标器件，以使目标器件与目标基板接触。与现有技术中需要精确的控制转印头的速度相比，本发明实施例提供的转印设备可以通过器件控制结构有效地将目标器件进行拾取与释放，从而可以降低控制难度，提高转印良率。
在具体实施时，本发明实施例提供的转印设备可以包括一个或多个打印头，在此不作限定。
一般压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致压电材料发送形变。在不施加电场时，压电材料便不会发生形变。例如，如图3a所示，实线框代表压电材料形变前，虚线框代表压电材料形变后，通过对压电材料施加与其极化方向Ps相同方向的电场E1，压电材料在平行于其极化方向Ps上会产生指向压电材料外侧的张力F1，从而发生形变以膨胀。如图3b所示，实线框代表压电材料形变前，虚线框代表压电材料形变后，通过对压电材料施加与其极化方向Ps相反方向的电场E2，压电材料在平行于其极化方向上会产生指向压电材料内侧的缩力F2，从而发生形变以内缩。在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，结合图1a、图2、图4以及图5所示，器件控制结构220可以包括：间隔且相对设置的两个压电传感器221_m(m＝1、2)，两个压电传感器221_m之间的间隙d用于放置目标器件110。在具体实施时，间隙d的尺寸需要根据目标器件110的尺寸进行设置，在此对间隙d的尺寸不作限定。各压电传感器221_m可以包括：相对设置的第一电极2211与第二电极2212、以及位于第一电极2211与第二电极2212之间的压电材料部2213；其中，第一电极2211位于两个压电传感器221_1与221_2之间。即压电传感器221_1的第一电极2211位于压电传感器221_1面向压电传感器221_2的一侧，压电传感器221_1的第二电极2212位于压电传感器221_1背离压电传感器221_2的一侧。同理，压电传感器221_2的第一电极2211位于压电传感器221_2面向压电传感器221_1的一侧，压电传感器221_2的第二电极2212位于压电传感器221_2背离压电传感器221_1的一侧。并且，压电材料部2213的极化方向可以为由第一电极2211指向第二电极2212的方向。或者，压电材料部2213的极化方向也可以为由第二电极2212指向第一电极2211的方向，这需要根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
一般，为了实现IC与显示面板的集成，实现微型LED显示集成等，在具体实施时，目标器件可以包括：IC、微型LED等器件。因此，在本发明实施例提供的转印设备中，如图1b所示，器件控制结构也可以包括：环形设置的一个压电传感器，压电传感器在目标基板120的正投影包围目标器件110在目标基板120的正投影；该压电传感器的内围区域用于放置目标器件。并且，该压电传感器可以包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于第一电极与第二电极之间的压电材料部；其中，第一电极设置于压电传感器的内围，其具体实施方式可以参照图4的实施方式，在此不作赘述。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，如图1c所示，器件控制结构220可以包括：四个相互独立的压电传感器222_n(n＝1、2、3、4)；四个压电传感器222_n在目标基板120的正投影包围目标器件110在目标基板120的正投影。其中，压电传感器222_1与压电传感器222_3相对设置，压电传感器222_2与压电传感器222_4相对设置，压电传感器222_1、222_2、222_3以及222_4环形设置的内围区域用于放置目标器件110。并且，各压电传感器可以包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于第一电极与第二电极之间的压电材料部；其中，第一电极设置于四个压电传感器的内围，其具体实施方式可以参照图4的实施方式，在此不作赘述。
当然，在实际应用中，这些目标器件的大小和尺寸可能不同，因此环形设置的压电传感器的内围区域的尺寸以及四个相互独立的压电传感器环形设置的内围区域的尺寸可能需要与目标器件的尺寸对应设置，使得该转印设备相比之下可能不利于广泛使用。在采用相对设置的两个压电传感器对不同尺寸的目标器件进行固定和释放时，可以不必限定两个压电传感器之间的间隙与目标器件的尺寸一一对应，从而可以提高使用率。
一般压电材料具有无机压电材料和有机压电材料。在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，压电材料部的材质可以包括压电晶体或压电陶瓷。当然，在实际应用中，压电材料部的材质还可以是其他能够实现图3a与图3b所示的性能的压电材料，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，转印设备还可以包括：控制单元；其中，控制单元用于针对每一个压电传感器，对压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对压电材料部施加与压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取目标器件。下面均以图1a所示的结构进行解释说明，但读者应知，其具体结构不局限于此。具体地，结合图4与图5所示，这样可以分别对压电传感器221_m的第一电极2211与第二电极2212施加不同的电压，以使压电材料部2213被施加与压电材料部2213的极化方向相同方向的电场，从而使压电材料部2213在平行于其极化方向上发生形变以膨胀，使目标器件110被相对设置的压电传感器221_1与221_2夹紧，进而将目标器件110牢固的固定于转印头210上，从而在对目标器件进行拾取和转移时实现对目标器件110有效地固定，避免目标器件110掉落，提高良率。并且，控制单元还用于针对每一个压电传感器，对压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对压电材料部施加与压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放目标器件。具体地，结合图4与图5所示，这样可以分别对压电传感器221_m的第一电极2211与第二电极2212施加不同的电压，以使压电材料部2213被施加与压电材料部2213的极化方向相反方向的电场，从而使压电材料部2213在平行于其极化方向上发生形变以内缩，使目标器件110与压电传感器221_1和221_2之间产生缝隙，进而可以将目标器件110从转印头210上进行释放，实现将目标器件110转印到目标基板上。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，控制单元可以为处理器。该处理器可以采用软件与硬件相结合的方式实现其功能。并且，处理器的结构和功能可以与现有技术中的相同，在此不作赘述。
进一步地，为了避免目标器件的掉落，在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，转印头还可以用于对目标器件进行静电吸附或粘附的方式，以进一步将目标器件固定于转印头上，避免目标器件掉落。
在实际应用中，可以采用人工或机械方式控制转印头完成转印过程。然而采用人工方式可能导致工作量加大，不利于大批量生产。因此，在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，如图5所示，转印设备还可以包括：设置于转印头210背离目标基板110一侧的机械臂230，机械臂230用于固定转印头210。具体地，机械臂可以受驱动装置控制，以采用机械方式控制转印头完成转印过程。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，机械臂还可以用于在转印头释放目标器件时，对目标器件施加由转印头指向目标基板方向上的力。这样可以进一步使目标器件与目标基板接触良好。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，转印设备还可以包括：与机械臂连接的主体结构，该主体结构用于控制机械臂进行操作。并且，主体结构可以设置于防震台上，防震台的反震级别需要满足一定级别，例如VCB级别，从而可以有效减少转印设置运动时的震动。
在具体实施时，该机械臂还可以包括支撑结构、承载结构以及连接结构；其中，支撑结构的一端设置于设备主体上，支撑结构的另一端支撑连接结构。承载结构的一端设置于连接结构上，转印头设置于承载结构的另一端上。支撑结构、承载结构以及连接结构可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印设备中，如图5所示，转印设备还可以包括：用于承载目标器件的第一机台，以及用于承载目标基板120的第二机台130。其中，第一机台上设置有用于承载目标器件的源基板，转印头上的器件控制结构从第一机台上固定并拾取目标器件，并将目标器件释放到第二机台130上的目标基板120的特定位置。在具体实施时，第一机台与第二机台的具体结构可以与现有技术中的相同，在此不作限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述任一种转印设备的转印方法，如图6所示，可以包括以下步骤：
S601、控制器件控制结构固定目标器件，并控制转印头移动，将目标器件拾取并转移至目标基板的特定位置；
S602、控制器件控制结构释放目标器件，将目标器件转印至目标基板的特定位置。
本发明实施例提供的转印方法，通过控制器件控制结构固定并拾取目标器件，以及通过控制器件控制结构释放目标器件，可以有效地将目标器件进行拾取、固定与释放，从而可以降低控制难度，提高转印良率。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印方法中，控制器件控制结构固定目标器件，具体可以包括：
针对每一个压电传感器，对压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对压电材料部施加与压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取目标器件。
控制器件控制结构释放目标器件，具体客源包括：
针对每一个压电传感器，对压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对压电材料部施加与压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放目标器件。
在具体实施时，在本发明实施例提供的转印方法中，在释放目标器件时，还包括：控制机械臂对目标器件施加由转印头指向目标基板方向上的力。
下面以图5所示的转印设备为例，结合图4所示的结构对本发明实施例提供的转印方法进行详细说明。本发明实施例提供的转印方法可以包括如下步骤：
(1)分别对压电传感器221_m的第一电极2211与第二电极2212施加不同的电压，以使压电材料部2213被施加与压电材料部2213的极化方向相同方向的电场，从而使压电材料部2213在平行于其极化方向上发生形变以膨胀，使目标器件110被相对设置的压电传感器221_1与221_2夹紧，进而将目标器件110牢固的固定于转印头210上，实现对目标器件110有效地固定。并且，控制转印头210进行移动，将目标器件110从源基板上拾取，并转移至目标基板120的特定位置。
(2)分别对压电传感器221_m的第一电极2211与第二电极2212施加不同的电压，以使压电材料部2213被施加与压电材料部2213的极化方向相反方向的电场，从而使压电材料部2213在平行于其极化方向上发生形变以内缩，使目标器件110与压电传感器221_1和221_2之间产生缝隙，进而可以将目标器件110从转印头210上进行释放，将目标器件110转印至目标基板120的特定位置上，完成对目标器件的转印过程。并且，控制机械臂对目标器件110施加由转印头210指向目标基板120方向上的力，以使目标器件110与目标基板120进一步接触良好。
需要说明的是，在本发明实施例提供的上述转印方法中，由于对目标器件的拾取和转移所需的时间可能会较长，因此完成步骤(1)的时间t1与完成步骤(2)的时间t2可以如图7所示，即t1>t2。当然，由于目标器件不同，对t1与t2的要求也不同，因此t1与t2可以根据实际应用来具体设置确定，在此不作限定。
本发明实施例提供的转印设备及其转印方法，通过在转印头面向目标基板的一侧设置固定于转印头上的器件控制结构，在对目标器件进行转印过程中，在将目标器件进行拾取和转移时，通过器件控制结构固定目标器件，以使目标器件与源基板脱离，在将目标器件转移至目标基板的特定位置时，通过器件控制结构释放目标器件，以使目标器件与目标基板接触。与现有技术中需要精确的控制转印头的速度相比，本发明实施例提供的转印设备可以通过器件控制结构有效地将目标器件进行拾取与释放，从而可以降低控制难度，提高转印良率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种转印设备，其特征在于，包括：用于将目标器件转移至目标基板的特定位置的转印头，设置于所述转印头面向所述目标基板一侧的器件控制结构；
所述器件控制结构固定于所述转印头上，用于在将所述目标器件进行拾取和转移时，固定所述目标器件，以及在将所述目标器件转移至所述目标基板的特定位置时，释放所述目标器件。
2.如权利要求1所述的转印设备，其特征在于，所述器件控制结构包括：间隔且相对设置的两个压电传感器，所述两个压电传感器之间的间隙用于放置所述目标器件；
各所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极位于所述两个压电传感器之间。
3.如权利要求1所述的转印设备，其特征在于，所述器件控制结构包括：四个相互独立的压电传感器；所述四个压电传感器在所述目标基板的正投影包围所述目标器件在所述目标基板的正投影；
各所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极设置于所述四个压电传感器的内围。
4.如权利要求1所述的转印设备，其特征在于，所述器件控制结构包括：环形设置的一个压电传感器；所述压电传感器在所述目标基板的正投影包围所述目标器件在所述目标基板的正投影；
所述压电传感器包括：相对设置的第一电极与第二电极、以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的压电材料部；其中，所述第一电极设置于所述压电传感器的内围。
5.如权利要求2-4任一项所述的转印设备，其特征在于，所述转印设备还包括：控制单元；所述控制单元用于针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取所述目标器件；以及针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放所述目标器件。
6.如权利要求1所述的转印设备，其特征在于，所述转印设备还包括：设置于所述转印头背离所述目标基板一侧的机械臂，所述机械臂用于固定所述转印头。
7.如权利要求6所述的转印设备，其特征在于，所述机械臂还用于在所述转印头释放所述目标器件时，对所述目标器件施加由所述转印头指向所述目标基板方向上的力。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的转印设备的转印方法，其特征在于，包括：
控制所述器件控制结构固定所述目标器件，并控制所述转印头移动，将所述目标器件拾取并转移至所述目标基板的特定位置；
控制所述器件控制结构释放所述目标器件，将所述目标器件转印至所述目标基板的特定位置。
9.如权利要求8所示的转印方法，其特征在于，所述控制所述器件控制结构固定并拾取所述目标器件，具体包括：
针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相同方向的电场，固定并拾取所述目标器件；
所述控制所述器件控制结构释放所述目标器件，具体包括：
针对每一个所述压电传感器，对所述压电传感器的第一电极与第二电极施加不同的电压，以对所述压电材料部施加与所述压电材料部的极化方向相反方向的电场，释放所述目标器件。
10.如权利要求8所示的转印方法，其特征在于，在所述释放所述目标器件时，还包括：控制所述机械臂对所述目标器件施加由所述转印头指向所述目标基板方向上的作用力。
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