CN109920754A - 一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法，该巨量转印头，包括：转印基板，位于转印基板上的多个用于容置发光二极管芯片的容置槽，位于转印基板上且在各容置槽的边缘处的电致伸缩器件，以及位于转印基板与电致伸缩器件之间的第一电极和第二电极；其中，第一电极和第二电极与电致伸缩器件连接，用于向电致伸缩器件施加第一信号或第二信号；电致伸缩器件，用于在第一电信号的控制下朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口，以及在第二电信号的控制下远离容置槽移动，以露出容置槽的开口。本发明实施例提供的巨量转印头，该转印基板上具有多个容置槽和对应的电致伸缩器件，可以实现多个发光二极管芯片的同时转移。

Description

一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤指一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法。

背景技术

随着发光二极管(Light Emitting Diode，LED)的发展，微型发光二极管(Micro-LED)显示技术将成为下一代具有革命性的技术，因为Micro-LED显示技术同时具备液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)和有机发光二极管显示器(Organic Light-EmittingDiode，OLED)的优点，而且其克服了OLED显示器蓝光寿命短的问题，Micro-LED显示技术可以应用于小到增强现实显示(Augmented Reality，AR)或虚拟现实(Virtual Reality，VR)显示，大到广告牌电影银幕显示，同时Micro-LED显示技术也适用于柔性可穿戴设备。目前限制Micro-LED技术发展的关键技术之一为巨量转移技术，即如何将大量的微米尺寸的Micro-LED芯片转移到驱动背板上。

发明内容

本发明实施例提供了一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法，用以解决现有技术中存在的无法将大量的微米尺寸的Micro-LED芯片转移到驱动背板上的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种巨量转印头，包括：转印基板，位于所述转印基板上的多个用于容置发光二极管芯片的容置槽，位于转印基板上且各所述容置槽的边缘处的电致伸缩器件，以及位于转印基板与电致伸缩器件之间的第一电极和第二电极；其中，

第一电极和第二电极分别与电致伸缩器件连接，用于向电致伸缩器件施加第一电信号或第二点信号；

所述电致伸缩器件，用于在所述第一电信号的控制下朝向所述容置槽移动，以遮挡所述容置槽的部分开口，以及在所述第二电信号的控制下远离所述容置槽移动，以露出所述容置槽的开口。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，所述容置槽在相对两侧的边缘处设有所述电致伸缩器件。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，所述电致伸缩器件，包括：第三电极，第四电极，位于所述第三电极与所述第四电极之间的电致伸缩结构，以及位于所述转印基板与所述电致伸缩结构之间的支撑部件；

所述支撑部件位于所述电致伸缩器件远离所述容置槽的一侧，且所述电致伸缩器件在靠近所述容置槽的一侧与所述转印基板之间存在空隙。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，所述电致伸缩器件，还包括：第一导电连接部和第二导电连接部；

所述第三电极与所述第四电极在平行于所述转印基板的方向上交替排列，且排列方向所在的直线在所述转印基板上的正投影与所述容置槽在所述转印基板上的正投影相交；

各所述第三电极通过所述第一导电连接部相互电连接，各所述第四电极通过所述第二导电连接部相互电连接；

相邻的所述第三电极与所述第四电极之间设有所述电致伸缩结构。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，相邻的所述电致伸缩结构由不同的电致伸缩材料构成。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，所述第三电极与所述第四电极在垂直于所述转印基板的表面的方向上交替排列；

所述电致伸缩结构，包括：在垂直于所述转印基板的表面的方向上层叠设置的至少两个电致伸缩层；

在所述转印基板指向所述电致伸缩器件的方向上，在相同的电压下各所述电致伸缩层的形变量逐渐减小。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，还包括：多个与所述电致伸缩器件一一对应的开关晶体管，多条第一信号线，多条第二信号线，以及多条第三信号线；

所述第一信号线与所述电致伸缩器件对应的所述开关晶体管的源极连接，所述第二信号线与所述电致伸缩器件对应的所述开关晶体管的栅极连接；

所述电致伸缩器件的所述第三电极与对应的所述开关晶体管的漏极连接，所述电致伸缩器件的所述第四电极与所述第三信号线连接；

所述第一信号线通过所述开关晶体管与所述第一电极连接，所述第三信号线与所述第二电极连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，还包括：测试基板；

所述测试基板上设有多个条状的测试电极，且各所述测试电极的延伸方向一致；

每相邻两条所述测试电极为一个测试电极组；在所述转印基板的所述容置槽中夹持所述发光二极管芯片时，每一个所述测试电极组中的一条所述测试电极用于与一列所述发光二极管芯片的阳极连接，另一条所述测试电极用于与一列所述发光二极管芯片的阴极连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述巨量转印头中，所述测试电极在背离所述测试基板一侧的表面上设有条状凹槽；

所述条状凹槽与所述测试电极的形状一致，用于容置发光二极管芯片的阳极或阴极。

第二方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的转移方法，包括：

提供一具有多个发光二极管芯片的衬底基板，以及提供一具有多个驱动电极的驱动背板；

将上述巨量转印头中的转印基板具有容置槽的一面与所述衬底基板具有所述发光二极管芯片的一面进行对位并压合，以将各所述发光二极管芯片置于所述转印基板上的各所述容置槽内；

向所述巨量转印头中的电致伸缩器件施加第一电信号，以使所述电致伸缩器件遮挡所述容置槽的部分开口；

将所述衬底基板与所述转印基板分离；

将所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面与所述驱动背板具有所述驱动电极的一面进行对位；

向所述电致伸缩器件施加第二电信号，以露出所述容置槽的开口；待各所述发光二极管芯片置于所述驱动背板上以后，移走所述转印基板。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述转移方法中，所述将所述衬底基板与所述转印基板分离之后，所述将所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面与所述驱动背板具有所述驱动电极的一面进行对位之前，还包括：

将所述巨量转印头中的所述测试基板具有测试电极的一面与所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面进行对齐并压合；

向所述测试基板上的各所述测试电极施加测试电压，并采用光学检测设备对各所述发光二极管芯片进行光学检测。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述转移方法中，所述向所述电致伸缩器件施加第二电信号，以露出所述容置槽的开口，包括：

根据所述光学检测设备的检测结果，向检测合格的发光二极管芯片对应的所述电致伸缩器件施加第二电信号。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述转移方法中，所述提供一具有多个发光二极管芯片的衬底基板，包括：

提供一具有多个发光二极管芯片的晶片；

在所述晶片之上形成与各所述发光二极管芯片对应连接的阳极与阴极；

将所述晶片具有所述阳极与所述阴极的一侧粘合到所述衬底基板上；

将所述晶片与各所述发光二极管芯片分离。

第三方面，本发明实施例还提供了一种转印设备，包括：上述巨量转印头。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法，该巨量转印头，包括：转印基板，位于转印基板上的多个用于容置发光二极管芯片的容置槽，位于各容置槽的边缘处的电致伸缩器件，以及位于转印基板与电致伸缩器件之间的第一电极和第二电极；其中，第一电极和第二电极分别与电致伸缩器件连接，用于向电致伸缩器件施加第一电信号或第二电信号；电致伸缩器件，用于在第一电信号的控制下朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口，以及在第二电信号的控制下远离容置槽移动，以露出容置槽的开口。本发明实施例提供的巨量转印头，通过在转印基板上设置容置槽以及位于容置槽的边缘处的电致伸缩器件，需要抓取发光二极管芯片时，可以将发光二极管芯片置于转印基板的容置槽内，然后通过向电致伸缩器件施加第一电信号，以控制电致伸缩器件朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口使发光二极管芯片被钳合住，将钳合有发光二极管芯片的转印基板移动到特定位置处以后，可以通过向电致伸缩器件施加第二电信号，以控制电致伸缩器件远离容置槽移动，以露出容置槽的开口使发光二极管放置到特定位置处，从而实现发光二极管芯片的转移。且该转印基板上具有多个容置槽和对应的电致伸缩器件，从而可以实现多个发光二极管芯片的同时转移。

附图说明

图1为本发明实施例提供的巨量转印头中的转印基板的结构示意图；

图2为图1中虚线M处的截面示意图之一；

图3为图1中虚线M处的截面示意图之二；

图4为本发明实施例中用于控制电致伸缩器件的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的巨量转印头中的测试基板的结构示意图；

图6为图5中虚线N处的截面示意图；

图7为本发明实施例提供的发光二极管芯片的转移方法的流程图；

图8a至图8g为本发明实施例中的转移方法中各步骤对应的结构示意图；

图9为本发明实施例中晶片的结构示意图；

图10a至图10d为本发明实施例中将晶片上的发光二极管芯片转移到衬底基板的流程对应的结构示意图；

图11a和图11b为本发明实施例中将晶片上的发光二极管芯片转移到衬底基板的流程对应的另一种结构示意图；

其中，11、转印基板；12、容置槽；13、电致伸缩器件；131、第三电极；132、第四电极；133、电致伸缩结构；134、支撑部件；135、第一导电连接部；136、第二导电连接部；137、绝缘层；14、对位标记；15、测试基板；16、测试电极组；161、测试电极；162、条状凹槽；17、衬底基板；18、发光二极管芯片；181、外延结构；1811、缓冲层；1812、N型半导体层；1813、多量子阱层；1814、P型半导体层；1815、刻蚀阻挡层；182、电极；19、驱动背板；191、驱动电极；20、晶片；21、粘合层；22、剥离液。

具体实施方式

针对现有技术中存在的无法将大量的微米尺寸的Micro-LED芯片转移到驱动背板上的问题，本发明实施例提供了一种巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法。

下面结合附图，对本发明实施例提供的巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法的具体实施方式进行详细地说明。附图中各结构的大小和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

第一方面，本发明实施例提供了一种巨量转印头，如图1所示，包括：转印基板11，位于转印基板11上的多个用于容置发光二极管芯片的容置槽12，位于转印基板11上且在各容置槽12的边缘处的电致伸缩器件13，以及位于转印基板11与电致伸缩器件13之间的第一电极和第二电极(图中未示出)；其中，

第一电极和第二电极分别与电致伸缩器件13连接，用于向电致伸缩器件13施加第一电信号或第二电信号；

电致伸缩器件13，用于在第一电信号的控制下朝向容置槽12移动，以遮挡容置槽12的部分开口，以及在第二电信号的控制下远离容置槽12移动，以露出容置槽12的开口。

本发明实施例提供的巨量转印头，通过在转印基板上设置容置槽以及位于容置槽的边缘处的电致伸缩器件，需要抓取发光二极管芯片时，可以将发光二极管芯片置于转印基板的容置槽内，然后通过向电致伸缩器件施加第一电信号，以控制电致伸缩器件朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口使发光二极管芯片被钳合住，将钳合有发光二极管芯片的转印基板移动到特定位置处以后，可以通过向电致伸缩器件施加第二电信号，以控制电致伸缩器件远离容置槽移动，以露出容置槽的开口使发光二极管放置到特定位置处，从而实现发光二极管芯片的转移。且该转印基板上具有多个容置槽和对应的电致伸缩器件，从而可以实现多个发光二极管芯片的同时转移。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述巨量转印头优选为用于转移尺寸在微米级别(＜100μm)微型发光二极管芯片，从而实现将数以百万计的微型发光二极管芯片转移安装到驱动背板上，从而能够实现Micro-LED显示，由于每一个Micro-LED都能够单独驱动发光，且Micro-LED采用无机材料制作，因而Micro-LED显示克服了OLED显示器出现的屏幕烧屏以及寿命短等缺点，而且，Micro-LED显示具有响应速度快、对比度高、色彩饱和度高、结构简单、能够实现超高解析度和轻薄弯曲等优点。此外，上述巨量转印头也可以应用到转印尺寸较大的发光二极管芯片的工艺中，从而提高发光二极管芯片的转移效率。在具体实施时，可以将容置槽的尺寸设置为稍大于将要转移的发光二极管芯片的尺寸，以保证能够容置对应的发光二极管芯片，可以根据需要转移的发光二极管芯片的尺寸来确定容置槽的尺寸，从而使该巨量转印头能够钳合住发光二极管芯片，而且，转印基板上的容置槽的数量要大于或等于需要转移的发光二极管芯片的数量，以及转印基板上的容置槽的排布方式优选为与需要转移的多个发光二极管芯片的排布方式相同，从而能够同时转移大量的发光二极管芯片。

参照图1，为了实现高精度抓取发光二极管芯片，可以在转印基板11上设置对位标记14，该对位标记14与发光二极管芯片的背板上的对位标记的位置相对应，从而可以通过对齐转印基板11上的对位标记14与发光二极管芯片的背板上的对位标记，实现转印基板11上的容置槽12与发光二极管芯片的精准对位。

在实际应用中，发光二极管芯片置于容置槽12中之后，可以通过施加第一电信号的方式控制电致伸缩器件13朝向容置槽12移动，从而遮挡容置槽12的部分开口，以钳合住发光二极管芯片，巨量转印头带动发光二极管移动到驱动背板上方并对齐后，可以通过施加第二电信号的方式控制为位移驱动器13远离容置槽12移动，以露出容置槽12的开口，从而将发光二极管芯片放置到相应的位置处。可以理解的是，电致伸缩器件13朝向(远离)容置槽12移动，可以指在平行于转印基板11的方向上移动，也可以指垂直于转印基板11的方向上移动，或者也可以指倾斜于转印基板11的方向上移动，此处不做限定。

在具体实施时，通过在转印基板与电致伸缩器件之间设置第一电极和第二电极，从而可以通过第一电极和第二电极向电致伸缩器件施加第一电信号和第二电信号，便于控制电致伸缩器件移动。

在实际应用中，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，在容置槽的边缘处至少设置一个电致伸缩器件，为了保证转移发光二极管芯片的过程的稳定性，如图1所示，优选为容置槽12的边缘处具有两个相对设置的电致伸缩器件13。从而保证转移过程中发光二极管芯片不会脱落，以使巨量转印头能够顺利的转移发光二极管芯片，此外，在容置槽12的边缘处也可以包括更多个电致伸缩器件13，此处不对电致伸缩器件13的数量进行限定。

具体地，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，上述电致伸缩器件，可以包括：第三电极，第四电极，位于第三电极与第四电极之间的电致伸缩结构，以及位于转印基板与电致伸缩结构之间的支撑部件；

支撑部件位于电致伸缩器件远离容置槽的一侧，且电致伸缩器件在靠近容置槽的一侧与转印基板之间存在空隙。

在具体实施时，可以通过第三电极和第四电极向电致伸缩结构施加第一电信号或第二电信号，从而控制电致伸缩结构在特定方向伸展或收缩，从而可以通过电信号来控制电致伸缩器件遮挡或露出容置槽的开口。此外，通过在转印基板与电致伸缩结构之间设置支撑部件，可以对电致伸缩结构起到支撑作用，使电致伸缩器件在靠近容置槽的一侧与转印基板之间存在空隙，以便于电致伸缩结构在电信号的控制下进行伸缩，以实现对发光二极管芯片的嵌合与放置。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，上述电致伸缩器件具有多种实现方式，本发明实施例中以两种实现方式进行举例说明。图2和图3为图1中虚线M处的截面示意图。

方式一：

如图2所示，上述电致伸缩器件13，还包括：第一导电连接部135和第二导电连接部136；

第三电极131与第四电极132在平行于转印基板的方向上交替排列，且排列方向所在的直线在转印基板上的正投影与容置槽在转印基板上的正投影相交；

各第三电极131通过第一导电结构135相互电连接，各第四电极132通过第二导电连接部136相互电连接；

相邻的第三电极131与第四电极132之间设有电致伸缩结构133。

由于第三电极131与第四电极132在平行于转印基板的方向上交替排列，且排列方向所在的直线(例如图2中箭头S1所在的直线)在转印基板11上的正投影与容置槽12在转印基板11上的正投影相交，从而可以保证电致伸缩结构133伸长时能够嵌合住发光二极管芯片。

相邻的第三电极131与第四电极132之间设有电致伸缩结构133，从而可以采用向第三电极131和第四电极132施加电信号的方式，控制电致伸缩结构133在平行于转印基板11且朝向容置槽12的方向移动，例如，向第三电极131和第四电极132施加第一电信号时，图2中靠左侧的电致伸缩器件13按照箭头S1所指的方向移动，靠右侧的电致伸缩器件13按照箭头S2所指的方向移动，从而能够夹持住容置于容置槽12内的发光二极管芯片，向第三电极131和第四电极132施加第二电信号时，图2中靠左侧的电致伸缩器件13按照与箭头S1相反的方向移动，靠右侧的电致伸缩器件13按照与箭头S2相反的方向移动，从而露出容置槽12的开口，以将容置槽12内的发光二极管芯片放置到特定位置处。

为了保证电致伸缩结构133能够在电信号的控制下发生伸缩，在转印基板11与电致伸缩器件13之间还设有支撑部件134，支撑部件134位于电致伸缩器件13远离容置槽12的一侧，且电致伸缩器件13在靠近容置槽12的一侧与转印基板11之间存在间隙，从而使电致伸缩器件13的一端固定，另一端可以在电信号的控制下发生伸缩，以嵌合或放置发光二极管芯片。在具体实施时，为了避免第三电极131和第四电极132短接，可以采用绝缘材料制作支撑部件134。

为了便于向第三电极131和第四电极132施加电信号，优选为将各第三电极131电连接，且各第三电极131通过第一导电连接部135连接，将各第四电极132电连接，且各第四电极132通过第二导电连接部136连接，由于第三电极131与第四电极132交替排列，从而构成了如图2所示的插指状结构。此外，在电致伸缩结构133与第三电极131，以及电致伸缩结构133与第四电极134之间还可以设置绝缘层137，以保证电致伸缩结构133在平行于转印基板11的方向上与第三电极131或第四电极132接触，而不是在电致伸缩结构133的上下表面与第三电极131或第四电极132接触，以保证电致伸缩结构133的伸缩方向。

此外，上述第一导电连接部135和第二导电连接部136可以采用具有弹性的材料，以使电致伸缩器件13的伸缩程度较大，同理，也可以上述绝缘层137也可以采用具有弹性的材料，例如可以采用银胶、纳米银线或者其他聚合物导电材料，此处不做限定。而且，为了提高夹持发光二极管芯片的成功率，优选为使电致伸缩器件的总厚度小于将要转移的发光二极管芯片的电极的厚度。

上述方式一中电致伸缩器件的控制原理为电致伸缩效应，具体地，具有电致伸缩效应的材料包括多晶材料(如锆钛酸铅陶瓷)、聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)或氮化铝等材料，这些材料存在着自发形成的分子集团即所谓电畴，它具有一定的极化，并且沿极化方向的长度往往与其他方向的不同，当有外加电场作用时，这种电畴就会发生转动，使其极化方向尽量转到与外电场方向一致，因此这种材料沿外电场方向的长度会发生变化。

参照图2，由于单个电致伸缩结构133的位移量比较小，为了增大电致伸缩器件13的位移量，优选为设置多个堆叠在一起的电致伸缩结构133，且多个电致伸缩结构133在平行于转印基板11且朝向容置槽12的方向排列，整个电致伸缩器件13的总位移由各电致伸缩结构133的位移合成，从而增大了电致伸缩器件13的位移量。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，参照图2，相邻的电致伸缩结构133由不同的电致伸缩材料构成。也就是说，电致伸缩器件13中至少包括两种电致伸缩材料，例如图2中，由电致伸缩材料a构成的电致伸缩结构133与由电致伸缩材料b构成的电致伸缩结构133交替排列，此外，为位于电致伸缩器件13中也可以包括更多种电致伸缩材料，此处不做限定。相邻的电致伸缩结构133由不同的电致伸缩材料构成是本发明的实现方式，在具体实施时，电致伸缩器件13中的各电致伸缩结构133也可以由相同的电致伸缩材料构成，此处不做限定。

方式二：

如图3所示，第三电极131与第四电极132在垂直于转印基板11的表面的方向上交替排列；

电致伸缩结构133，包括：在垂直于转印基板11的表面的方向上层叠设置的至少两个电致伸缩层(如图3中的电致伸缩层c和电致伸缩层d)；

在转印基板11指向电致伸缩器件13的方向上，在相同的电压下各电致伸缩层的形变量逐渐减小(也就是图中电致伸缩层c的形变量小于电致伸缩层d的形变量)。

参照图3，电致伸缩结构133由至少两层电致伸缩层层叠构成双晶片结构或多晶片结构，上述电致伸缩层优选为由压电晶体材料构成，例如可以是ZnO，ALNx，聚偏氟乙烯(PVDF)等材料，且相邻的电致伸缩层之间可以通过粘结剂等直接粘贴在一起，或者可以在两片电致伸缩层之间设置弹性梁，当向电致伸缩层施加电压时，极化方向与电场方向相同的电致伸缩层将发生横向收缩，而极化方向与电场方向相反的电致伸缩层将横向伸长，因此，可以根据该原理控制电致伸缩结构133向特定方向伸长或者收缩，以控制电致伸缩器件13遮挡容置槽12的开口或露出容置槽12的开口，从而实现对发光二极管芯片的抓取。

具体地，在转印基板11指向电致伸缩器件13的方向上，也就是图中由下至上的方向上，在相同的电压下各电致伸缩层的形变量逐渐减小，也就是向第三电极131和第四电极132施加第二电信号后，由于电致伸缩层d的伸长量大于电致伸缩层c的伸长量，因而电致伸缩结构133会向背离转印基板11的方向翘起，如图3所示，左侧的电致伸缩器件13按照箭头S3的方向翘起并弯曲，右侧的电致伸缩器件13按照箭头S4的方向翘起并弯曲，从而露出容置槽12的开口，向第三电极131和第四电极132施加第一电信号后，由于电致伸缩层d的收缩量大于电致伸缩层c的收缩量，因而电致伸缩结构133会向朝向转印基板11的方向收缩，从而遮挡容置槽12的至少部分开口。

在具体实施时，为了使电致伸缩层能够更容易的弯曲，上述第三电极131和第四电极132可以采用能够弯曲的柔性导电材料制作，例如铜、铝等金属材料，也可以采用方式一中提到的弹性材料，此处不对第三电极131和第四电极134的材料进行限定。此外，参照图3并结合图8c和图8d，采用方式二所示的电致伸缩器件进行转印的过程中，需要先控制电致伸缩器件13弯曲，如果电致伸缩器件13弯曲的程度过大，在后续控制电致伸缩器件13伸直时，容易夹持发光二极管芯片18失败，因而，在具体实施时，可以通过控制电致伸缩器件13的厚度和伸缩量，使电致伸缩器件13弯曲后的总厚度小于发光二极管芯片18的电极182的厚度，以提高夹持发光二极管芯片18的成功率。

如图3所示，为了保证电致伸缩结构133能够在电信号的控制下发生伸缩，在转印基板11与电致伸缩器件13之间还设有支撑部件134，支撑部件134位于电致伸缩器件13远离容置槽12的一侧，且电致伸缩器件13在靠近容置槽12的一侧与转印基板11之间存在间隙，从而使电致伸缩器件13的一端固定，另一端可以在电信号的控制下发生伸缩，以嵌合或放置发光二极管芯片。在具体实施时，为了避免第三电极131和第四电极132短接，可以采用绝缘材料制作支撑部件134。

进一步地，为了能够单独控制电致伸缩器件，本发明实施例提供的上述巨量转印头，如图4所示，还可以包括：多个与电致伸缩器件一一对应的开关晶体管TFT，多条第一信号线L1，多条第二信号线L2，以及多条第三信号线L3；

第一信号线L1与电致伸缩器件对应的开关晶体管TFT的源极S连接，第二信号线L2与电致伸缩器件对应的开关晶体管TFT的栅极G连接；

电致伸缩器件的第三电极131与对应的开关晶体管TFT的漏极D连接，电致伸缩器件的第四电极132与第三信号线L3连接；

第一信号线L1通过开关晶体管TFT与第一电极连接，第三信号线与第二电极连接。

为了更清楚的示意电致伸缩器件与开关晶体管的连接关系，图4中仅示意出了电致伸缩器件中的第三电极131和第四电极132，从图中可以看出，每一个第三电极131与开关晶体管TFT一一对应，间接反应了电致伸缩器件与开关晶体管TFT的一一对应关系。

此外，为了便于单独控制各电致伸缩器件，可以将电致伸缩器件设置为呈阵列排布，例如可以采用微电子机电(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)工艺制作电致伸缩器件，电致伸缩器件也可以采用其他排布方式，在具体实施时，可以结合将要转印的发光二极管芯片的排布方式，来设置电致伸缩器件的排布方式。

同时参照图3和图4，电致伸缩器件13中的第三电极131与开关晶体管TFT的漏极D连接，第一信号线L1与一列开关晶体管TFT的源极S连接，第二信号线L2与一行开关晶体管TFT的栅极连接，第三信号线L3与一列电致伸缩器件的第四电极132连接，从而可以通过第一信号线L1和第三信号线L3向电致伸缩器件施加第一电信号或第二电信号，以控制电致伸缩器件移动。在具体实施时，可以将第三信号线L3作为公共的电极，也就是说，可以向各第三信号线L3施加相同的电压，通过调节第一信号线L1上的电压来控制电致伸缩器件的位移量。

在具体实施时，可以通过向第二信号线L2施加电信号，控制一行的开关晶体管TFT导通，从而实现第一信号线L1与第三电极131的导通，通过向第一信号线L1施加电信号，来单独控制电致伸缩器件移动，例如，可以向靠上的第一行的第二信号线L2施加电信号，则该行的开关晶体管TFT导通，也就是该行的第三电极131与各第一信号线L1导通，若向左侧第一列的第一信号线L1施加电信号，则可以控制第一行第一列的电致伸缩器件移动，同理，若向左侧第二列的第一信号线L1施加电信号，则可以控制第一行第二列的电致伸缩器件移动，若向所有的第一信号线L1都施加电信号，则可以控制该行所有的电致伸缩器件移动。在具体实施时，可以根据实际需要移动的发光二极管芯片的数量和对应的位置，来确定向哪些第一信号线L1和第二信号线L2施加信号。

此外，通过将第一信号线L1设置为通过开关晶体管TFT与第一电极连接，第三信号线L3与第二电极连接，也就是说第三电极131通过第一电极与对应的开关晶体管TFT连接，第四电极132通过第二电极与第三信号线L3连接，从而可以直接向第一电极和第二电极施加电信号，来控制电致伸缩器件移动，更便于信号的控制。

应该说明的是，在图4中，为了更清楚的示意各信号线与电致伸缩器件的连接关系，仅示意出有限数量的电致伸缩器件中的第三电极131和第四电极132，在具体实施时，可以根据需要转移的发光二极管芯片的数量来确定电致伸缩器件的数量，以及第一信号线L1和第二信号线L2的数量。此外，图4中，以第三信号线L3连接一列第四电极132为例进行示意，在具体实施时，第三信号线L3也可以设置为连接一行第四电极132，或者连接其他数量的第四电极132，例如连接一个第四电极或两个第四电极等，此处不对第三信号线L3的设置方式进行限定。

此外，若电致伸缩器件不呈阵列排布时，也可以采用其他方式单独控制电致伸缩器件，例如可以采用导线单独连接一个电致伸缩器件的方式，需要控制哪个电致伸缩器件就向对应的导线施加信号，此处不对电致伸缩器件的控制方式进行限定。

在实际应用中，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，如图5所示，还可以包括：测试基板15；

测试基板15上设有多个条状的测试电极161，且各测试电极161的延伸方向一致；

每相邻两条测试电极161为一个测试电极组16；在转印基板的容置槽中夹持发光二极管芯片时，每一个测试电极组16中的一条测试电极161用于与一列发光二极管芯片的阳极连接，另一条测试电极161用于与一列发光二极管芯片的阴极连接。

图5中由虚线构成的方框表示将要与测试电极161连接的发光二极管芯片的位置，图中以三个测试电极组16为例进行示意，此处不对测试电极161的数量进行限定。在具体实施时，可以采用该测试基板15具有测试电极161的一面，与转印基板夹持有发光二极管芯片的一面进行压合，使发光二极管芯片的阳极和阴极分别与测试电极161连接，通过向测试电极161施加电压，并采用光学检测设备检测发光二极管芯片的发光情况，来确定转印基板上夹持的哪些发光二极管芯片是合格的，从而使后续转印基板将发光二极管芯片转移到驱动背板上时，可以只需将合格的发光二极管芯片放置到驱动背板上，以保证移动到驱动背板上的发光二极管芯片的合格率，保证显示装置的显示效果。

在具体实施时，需要根据发光二极管芯片的数量和排布方式来确定测试电极161的数量和位置。此外，在测试基板15上也可以设置对位标记14，在测试时，可以采用对齐测试基板15上的对位标记14和转印基板11上的对位标记的方式，将测试电极组16与一列发光二极管芯片对齐。此外，每组测试电极组16中测试电极161之间的间距需要与相邻两列发光二极管芯片的距离匹配，以保证测试电极161与发光二极管芯片的阳极或阴极能够良好接触。

此外，为了使测试电极与发光二极管芯片的阳极或阴极能够牢固的接触，本发明实施例提供的上述巨量转印头中，如图6所示，图6为图5中虚线N处的截面示意图，测试电极161在背离测试基板15一侧的表面上设有条状凹槽162；

条状凹槽162与测试电极161的形状一致，用于容置发光二极管芯片的阳极或阴极。

通过在测试电极161的表面设置条状凹槽162，在测试过程中，可以将发光二极管芯片的阳极或阴极卡到条状凹槽162中，以使测试电极161与发光二极管芯片的阳极或阴极能够良好接触。

第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的转移方法，如图7所示，包括：

S201、同时参照图8a，提供一具有多个发光二极管芯片18的衬底基板17，以及提供一具有多个驱动电极191的驱动背板19，如图8b所示；

S202、如图8c所示，将上述巨量转印头中的转印基板11具有容置槽12的一面与衬底基板17具有发光二极管芯片18的一面进行对位并压合，以将各发光二极管芯片18置于转印基板11上的各容置槽12内；

S203、如图8d所示，向巨量转印头11中的电致伸缩器件13施加第一电信号，以使电致伸缩器件13遮挡容置槽12的部分开口；

S204、将衬底基板17与转印基板11分离，得到如图8e所示的结构；

S205、如图8g所示，将转印基板11具有发光二极管芯片18的一面与驱动背板19具有驱动电极191的一面进行对位；

S206、同样参照图8g，向电致伸缩器件13施加第二电信号，以露出容置槽12的开口；待各发光二极管芯片18置于驱动背板上以后，移走转印基板11。

本发明实施例提供的发光二极管芯片的转移方法，采用上述巨量转印头中的转印基板，通过将发光二极管芯片置于转印基板的容置槽内，然后通过向电致伸缩器件施加第一电信号，以控制电致伸缩器件朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口使发光二极管芯片被钳合住，将钳合有发光二极管芯片的转印基板移动到驱动背板并对位后，可以通过向电致伸缩器件施加第二电信号，以控制电致伸缩器件远离容置槽移动，以露出容置槽的开口使发光二极管放置到特定位置处，从而实现发光二极管芯片的转移。

如图8a所示，上述发光二极管芯片18可以包括外延结构181和位于外延结构181之上的电极182(阳极或阴极)，本发明实施例提供的转移方法优选为用于转移阳极和阴极位于同一侧的发光二极管芯片，在具体实施时，对于阳极和阴极位于不同侧的发光二极管芯片，也可以通过制作引线的方式，将阳极和阴极引到同一侧的方式后，采用上述转移方法进行转移，此处不对发光二极管芯片的结构进行限定。此外，为了保证转移后发光二极管芯片18上的电极182能够与驱动背板上的驱动电极接触，保证衬底基板17上的发光二极管芯片18的电极182位于外延结构181靠近衬底基板17的一侧。

在上述步骤S202中，可以采用将转印基板11上的对位标记与衬底基板17上的对位标记进行对位的方式，将转印基板11与衬底基板17进行对位，然后将转印基板11与衬底基板17进行压合，以使发光二极管芯片18置于转印基板11上的各容置槽12内，在步骤S02的过程中，转印基板11上的容置槽12没有被电致伸缩器件13遮挡，以保证发光二极管芯片18能够进入到容置槽12内。

上述步骤S203中，通过向巨量转印头中的电致伸缩器件13施加第一电信号，使电致伸缩器件13朝向容置槽12移动，以遮挡容置槽12的至少部分开口，从而使转印基板11夹持住发光二极管芯片18，从而保证后续步骤S204中将衬底基板与转印基板11分离后，发光二极管芯片18不会脱离转印基板11，以保证发光二极管芯片18能够顺利转移。

上述步骤S205中，可以通过将转印基板11上的对位标记与驱动背板19上的对位标记对齐的方式，使转印基板11上夹持的发光二极管芯片18与驱动电极191对齐，在步骤S206中，通过向电致伸缩器件13施加第二电信号，使电致伸缩器件13向远离容置槽12的方向移动，也就是按照图8g中向左和向右的箭头方向移动，以露出容置槽12的开口，使转印基板11夹持的发光二极管芯片18落到驱动背板19上的对应位置处。

进一步地，本发明实施例提供的上述转移方法，上述步骤S204之后，上述步骤S205之前，还可以包括：

如图8f所示，将巨量转印头中的测试基板15具有测试电极161的一面与转印基板11具有发光二极管芯片18的一面进行对齐并压合；

向测试基板15上的各测试电极161施加测试电压，并采用光学检测设备对各发光二极管芯片进行光学检测。

在具体实施时，可以通过将测试基板15上的对位标记与转印基板11上的对位标记对齐的方式，实现测试电极161与发光二极管芯片18的位置相对应，具体地，一列发光二极管芯片18对应相邻的两条测试电极161，然后将测试基板15与转印基板11进行压合，使测试电极161与发光二极管芯片18的电极接触，以实现测试电极161与发光二极管芯片18的电连接，当测试电极161上具有条状凹槽162时，使发光二极管芯片18上的电极刚好卡到条状凹槽162中，以保证发光二极管芯片18的电极与测试电极161接触良好。

通过向测试基板15上的各测试电极161施加测试电压，也就是向发光二极管芯片18的电极182施加电压，如果发光二极管芯片18合格，则发光二极管芯片18能够发光，若发光二极管芯片18不合格，则发光二极管芯片18不能发光，因此，可以通过光学检测设备对各发光二极管芯片进行光学检测的方式，来确定哪些发光二极管芯片18合格，并记录发光二极管芯片18的位置信息，该位置信息可以是发光二极管芯片18位于第几行第几列的信息。具体地，上述光学检测设备可以是自动光学检测(Automated Optical Inspection，AOI)，此外，也可以采用其他光学检测设备，此处只是举例说明，不对光学检测设备进行限定。在光学检测过程中，可以将光学检测设备置于转印基板11背离容置槽12的一侧，为了便于对发光二极管芯片18进行光学检测，上述转印基板11可以采用玻璃或石英等透光性好的材料。

进一步地，本发明实施例提供的上述转移方法，上述步骤S206中，向电致伸缩器件施加第二电信号，以露出容置槽的开口，包括：

根据光学检测设备的检测结果，向检测合格的发光二极管芯片对应的电致伸缩器件施加第二电信号。

也就是说，在将转印基板11夹持的发光二极管芯片18放置到驱动背板19上之前，会有一个筛选的过程，仅将检测合格的发光二极管芯片18放置到驱动背板19上，避免将不合格的发光二极管芯片18焊接到驱动背板19上，而影响显示装置的显示效果，提高了显示装置的质量和良品率，省去了后续二次更换不合格的发光二极管芯片18的过程，提高生产效率。

在实际应用中，仅将检测合格的发光二极管芯片放置到驱动背板上之后，驱动背板上会缺少一些发光二极管芯片，可以向驱动背板上缺少发光二极管芯片的位置进行补偿，例如，可以再次采用本发明实施例提供的上述转移方法进行转移，而在步骤S206中，仅将需要补偿的位置对应的电致伸缩器件施加的第二电信号，以在需要补偿的位置处放置发光二极管芯片，或者也可以采用逐个补偿的方式，此次不做限定。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述转移方法中，上述步骤S201中，提供一具有多个发光二极管芯片的衬底基板，包括：

如图9所示，提供一具有多个发光二极管芯片18的晶片20；

在晶片之上形成与各发光二极管芯片对应连接的阳极与阴极；

将晶片具有阳极与阴极的一侧粘合到衬底基板上；

将晶片与各发光二极管芯片分离。

根据上述步骤S201至上述步骤S206，并结合图8a至图8g可知，上述转移方法优选为应用于阳极和阴极位于同一侧的发光二极管芯片，且为了便于与驱动电极进行焊接，需要在转移之前将晶片上的发光二极管芯片转移到临时的衬底基板上，以使发光二极管芯片的阳极和阴极位于外延结构与衬底基板之间。

对于不同材料的晶片，可以采用不同的方式将晶片上的发光二极管芯片转移到衬底基板上，以下结合附图进行举例说明。

若晶片为蓝宝石材料构成，如图10a所示，在晶片20上生长外延结构181，该外延结构181包括：缓冲层1811、N型半导体层1812(例如采用n-GaN材料)、多量子阱层1813(MQW)和P型半导体层1814(例如采用p-GaN材料)，如图10b所示，在外延结构181之上形成金属层并进行图形化，以形成发光二极管芯片的电极182，如图10c所示，通过粘合层21将衬底基板17与发光二极管芯片的电极182进行粘合，如图10d所示，采用一定波长(例如266nm左右)的紫外光线对晶片20进行照射，图中箭头的方向表示紫外光线的方向，以使晶片20脱离发光二极管芯片的外延结构181，从而将发光二极管芯片转移到临时的衬底基板17上。

若晶片为砷化镓(GaAs)材料构成，如图11a所示，在晶片20上形成外延结构181，该外延结构181包括：缓冲层1811、刻蚀阻挡层1815、N型半导体层1812(例如采用n-AlGaInP材料)、多量子阱层1813(MQW)和P型半导体层1814(例如采用p-AlGaInP材料)，参照图10b，在外延结构181之上形成金属层并进行图形化，以形成发光二极管芯片的电极182，参照10c，通过粘合层21将衬底基板17与发光二极管芯片的电极182进行粘合，如图11b所示，将晶片20至于剥离液22中浸泡一段时间，例如采用NH₃OH：H₂O₂(1:9)溶液，以将晶片20剥离掉，从而将发光二极管芯片转移到临时的衬底基板17上。

对于其他材料的晶片可以采用相应的方式将晶片与外延结构进行分离，以将发光二极管芯片转移到临时的衬底基板上，此次不再一一举例。

第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种转印设备，包括上述巨量转印头，由于该转印设备解决问题的原理与上述巨量转印头相似，因此该转印设备的实施可以参见上述巨量转印头的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的巨量转印头、转印设备及发光二极管芯片的转移方法，通过在转印基板上设置容置槽以及位于容置槽的边缘处的电致伸缩器件，需要抓取发光二极管芯片时，可以通过将发光二极管芯片置于转印基板的容置槽内，然后通过向电致伸缩器件施加第一电信号，以控制电致伸缩器件朝向容置槽移动，以遮挡容置槽的部分开口使发光二极管芯片被钳合住，将钳合有发光二极管芯片的转印基板移动到特定位置处以后，可以通过向电致伸缩器件施加第二电信号，以控制电致伸缩器件远离容置槽移动，以露出容置槽的开口使发光二极管放置到特定位置处，从而实现发光二极管芯片的转移。且该转印基板上具有多个容置槽和对应的电致伸缩器件，从而可以实现多个发光二极管芯片的同时转移。

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 (14)

1.一种巨量转印头，其特征在于，包括：转印基板，位于所述转印基板上的多个用于容置发光二极管芯片的容置槽，位于所述转印基板上且在各所述容置槽的边缘处的电致伸缩器件，以及位于所述转印基板与所述电致伸缩器件之间的第一电极和第二电极；其中，

所述第一电极和所述第二电极分别与所述电致伸缩器件连接，用于向所述电致伸缩器件施加第一电信号或第二电信号；

所述电致伸缩器件，用于在所述第一电信号的控制下朝向所述容置槽移动，以遮挡所述容置槽的部分开口，以及在所述第二电信号的控制下远离所述容置槽移动，以露出所述容置槽的开口。

2.如权利要求1所述的巨量转印头，其特征在于，所述容置槽的边缘处具有两个相对设置的所述电致伸缩器件。

3.如权利要求1所述的巨量转印头，其特征在于，所述电致伸缩器件，包括：第三电极，第四电极，位于所述第三电极与所述第四电极之间的电致伸缩结构，以及位于所述转印基板与所述电致伸缩结构之间的支撑部件；

所述支撑部件位于所述电致伸缩器件远离所述容置槽的一侧，且所述电致伸缩器件在靠近所述容置槽的一侧与所述转印基板之间存在空隙。

4.如权利要求3所述的巨量转印头，其特征在于，所述电致伸缩器件，还包括：第一导电连接部和第二导电连接部；

所述第三电极与所述第四电极在平行于所述转印基板的方向上交替排列，且排列方向所在的直线在所述转印基板上的正投影与所述容置槽在所述转印基板上的正投影相交；

各所述第三电极通过所述第一导电连接部相互电连接，各所述第四电极通过所述第二导电连接部相互电连接；

相邻的所述第三电极与所述第四电极之间设有所述电致伸缩结构。

5.如权利要求4所述的巨量转印头，其特征在于，相邻的所述电致伸缩结构由不同的电致伸缩材料构成。

6.如权利要求3所述的巨量转印头，其特征在于，所述第三电极与所述第四电极在垂直于所述转印基板的表面的方向上交替排列；

所述电致伸缩结构，包括：在垂直于所述转印基板的表面的方向上层叠设置的至少两个不同的电致伸缩层；

在所述转印基板指向所述电致伸缩器件的方向上，在相同的电压下各所述电致伸缩层的形变量逐渐减小。

7.如权利要求3所述的巨量转印头，其特征在于，还包括：多个与所述电致伸缩器件一一对应的开关晶体管，多条第一信号线，多条第二信号线，以及多条第三信号线；

所述第一信号线与所述电致伸缩器件对应的所述开关晶体管的源极连接，所述第二信号线与所述电致伸缩器件对应的所述开关晶体管的栅极连接；

所述电致伸缩器件的所述第三电极与对应的所述开关晶体管的漏极连接，所述电致伸缩器件的所述第四电极与所述第三信号线连接；

所述第一信号线通过所述开关晶体管与所述第一电极连接，所述第三信号线与所述第二电极连接。

8.如权利要求1～7任一项所述的巨量转印头，其特征在于，还包括：测试基板；

所述测试基板上设有多个条状的测试电极，且各所述测试电极的延伸方向一致；

每相邻两条所述测试电极为一个测试电极组；在所述转印基板的所述容置槽中夹持所述发光二极管芯片时，每一个所述测试电极组中的一条所述测试电极用于与一列所述发光二极管芯片的阳极连接，另一条所述测试电极用于与一列所述发光二极管芯片的阴极连接。

9.如权利要求8所述的巨量转印头，其特征在于，所述测试电极在背离所述测试基板一侧的表面上设有条状凹槽；

所述条状凹槽与所述测试电极的形状一致，用于容置发光二极管芯片的阳极或阴极。

10.一种发光二极管芯片的转移方法，其特征在于，包括：

提供一具有多个发光二极管芯片的衬底基板，以及提供一具有多个驱动电极的驱动背板；

将如权利要求1～9任一项所述的巨量转印头中的转印基板具有容置槽的一面与所述衬底基板具有所述发光二极管芯片的一面进行对位并压合，以将各所述发光二极管芯片置于所述转印基板上的各所述容置槽内；

向所述巨量转印头中的电致伸缩器件施加第一电信号，以使所述电致伸缩器件遮挡所述容置槽的部分开口；

将所述衬底基板与所述转印基板分离；

将所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面与所述驱动背板具有所述驱动电极的一面进行对位；

向所述电致伸缩器件施加第二电信号，以露出所述容置槽的开口；待各所述发光二极管芯片置于所述驱动背板上以后，移走所述转印基板。

11.如权利要求10所述的转移方法，其特征在于，所述将所述衬底基板与所述转印基板分离之后，所述将所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面与所述驱动背板具有所述驱动电极的一面进行对位之前，还包括：

将所述巨量转印头中的所述测试基板具有测试电极的一面与所述转印基板具有所述发光二极管芯片的一面进行对齐并压合；

向所述测试基板上的各所述测试电极施加测试电压，并采用光学检测设备对各所述发光二极管芯片进行光学检测。

12.如权利要求11所述的转移方法，其特征在于，所述向所述电致伸缩器件施加第二电信号，以露出所述容置槽的开口，包括：

根据所述光学检测设备的检测结果，向检测合格的发光二极管芯片对应的所述电致伸缩器件施加第二电信号。

13.如权利要求10～12任一项所述的转移方法，其特征在于，所述提供一具有多个发光二极管芯片的衬底基板，包括：

提供一具有多个发光二极管芯片的晶片；

在所述晶片之上形成与各所述发光二极管芯片对应连接的阳极与阴极；

将所述晶片具有所述阳极与所述阴极的一侧粘合到所述衬底基板上；

将所述晶片与各所述发光二极管芯片分离。

14.一种转印设备，其特征在于，包括：如权利要求1～9任一项所述的巨量转印头。