转置方法及转置装置与流程

本发明涉及一种转置方法及转置装置。

背景技术：

巨量转移微元件的技术已使用在新兴电子装置的工艺中。以发光二极管显示装置的工艺为例，发光二极管显示装置的工艺包括下列步骤：提供具有多个转置凸块的弹性转置头；提供一个发光二极管阵列；使弹性转置头的转置凸块与发光二极管阵列的多个发光二极管接触，进而提取之；利用弹性转置头将多个发光二极管转移到接收元件上，进而完成发光二极管显示装置。然而，当扩大转置工艺的规模时，目前使用具有多个转置凸块的弹性转置头进行转置的方法面临工艺良率不高、精度不高且量产不易的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种转置方法及转置装置，其工艺良率高。

为实现上述目的，本发明提供一种转置方法，包括下列步骤：提供具有多个凹槽的提取元件；提供第一磁力，用以吸引多个微元件向提取元件的多个凹槽移动；在提供第一磁力的情况下，令提取元件接触多个微元件，以使多个微元件嵌入提取元件的多个凹槽；令多个微元件从提取元件的多个凹槽转移至接收元件。

其中，更包括：令该提取元件设置于一提取滚轴上，其中该提取滚轴用以带动该提取元件的所述凹槽相对于所述微元件运动。

其中，更包括：令该接收元件设置于一接收滚轴上，其中该接收滚轴用以带动该接收元件相对于嵌入所述凹槽的所述微元件运动。

其中，嵌入所述凹槽的所述微元件的至少一者的一部分位于所述凹槽外，而该转置方法更包括：在所述微元件转移至该接收元件前，移除所述微元件的该至少一者。

其中，令所述微元件从该提取元件的所述凹槽转移至该接收元件的步骤包括：提供一第二磁力，以使所述微元件脱离该提取元件的所述凹槽。

其中，该第一磁力的方向与该第二磁力的方向相反，且该第二磁力的大小大于该第一磁力的大小。

其中，所述凹槽包括多个第一凹槽以及多个第二凹槽，所述第一凹槽以一第一间距排列，所述第二凹槽以一第二间距排列，而该第一间距不同于该第二间距。

其中，所述凹槽包括一第一凹槽及一第二凹槽，该第一凹槽的形状不同于该第二凹槽的形状，所述微元件包括一第一微元件及一第二微元件，该第一微元件的形状不同于该第二微元件的形状，该第一微元件的形状对应于该第一凹槽的形状，而该第二微元件的形状对应于该第二凹槽的形状。

其中，所述微元件的每一个具有一磁性材料。

本发明还提供一种转置装置，用以转置多个微元件，该转置装置包括提取元件、第一磁性元件以及控制元件。提取元件具有多个凹槽。至少部分的提取元件设置于第一磁性元件与多个微元件之间。第一磁性元件用以提供第一磁力，用以吸引多个微元件向提取元件的多个凹槽移动。在第一磁性元件提供第一磁力的情况下，控制元件令提取元件接触多个微元件，以使多个微元件嵌入提取元件的多个凹槽。

其中，更包括：一提取滚轴，其中该提取元件设置于该提取滚轴上，而该控制元件令该提取滚轴带动该提取元件的所述凹槽相对于所述微元件运动。

其中，更包括：一接收滚轴；以及一接收元件，设置于该接收滚轴上，其中该控制元件令该接收滚轴带动该接收元件相对于嵌入所述凹槽的所述微元件运动。

其中，嵌入所述凹槽的所述微元件的至少一者的一部分位于所述凹槽外，而该转置装置更包括：一移除元件，其中该控制元件令该移除元件移除所述微元件的该至少一者。

其中，更包括：一第二磁性组件，用以提供一第二磁力，以使所述微元件脱离该提取元件的所述凹槽。

其中，该第一磁力的方向与该第二磁力的方向相反，且该第二磁力的大小大于该第一磁力的大小。

其中，该第一磁性元件用以提供一第三磁力，以使所述微元件脱离该提取元件的所述凹槽。

其中，所述凹槽包括多个第一凹槽以及多个第二凹槽，所述第一凹槽以一第一间距排列，所述第二凹槽以一第二间距排列，而该第一间距不同于该第二间距。

其中，所述凹槽包括一第一凹槽及一第二凹槽，该第一凹槽的形状不同于该第二凹槽的形状，所述微元件包括一第一微元件及一第二微元件，该第一微元件的形状不同于该第二微元件的形状，该第一微元件的形状对应于该第一凹槽的形状，而该第二微元件的形状对应于该第二凹槽的形状。

基于上述，在转置多个微元件的过程中，是利用微元件和提取元件之间的机械力与第一磁力的平衡，将微元件精准地定位于凹槽中。接着，再利用类似于凹版印刷(gravure)的方式将提取元件的凹槽内的微元件转移至接收元件。借此，多个微元件能够与接收元件精准地对位，进而提高制造良率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1a至图1f为本发明一实施例的转置多个微元件的流程示意图。

图2示出本发明一实施例的转置装置的第一磁性元件。

图3示出本发明另一实施例的转置装置的第一磁性元件。

图4示出本发明又一实施例的转置装置的第一磁性元件。

图5a至图5e为本发明另一实施例的转置多个微元件的流程示意图。

图6示出本发明又一实施例的转置多个微元件的流程的一部分。

图7示出本发明另一实施例的转置装置的提取元件。

图8示出本发明一实施例的转置装置的多种提取元件。

图9示出本发明另一实施例的转置装置的提取元件。

图10示出本发明再一实施例的多个微元件转置于接收元件的过程。

其中，附图标记：

10、11、10r、10g、10b：微元件

20、20d：载体

30：接收元件

100、100d：转置装置

110、110’、110d、110e：提取元件

110a：表面

112、112a、112b、112r、112g、112b：凹槽

120、120a、120b、120c、120d：第一磁性元件

122、124、126a、126b：磁极

130：提取滚轴

140：控制元件

150：移除元件

230：接收滚轴

f1：第一磁力

f2：第二磁力

f3：第三磁力

l：激光

m：磁性材料

p1、p2、p11、p12、p21、p22：间距

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电性连接。再者，“电性连接”或“耦合”可为二元件间存在其它元件。

本文使用的“约”、“近似”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

图1a至图1f为本发明一实施例的转置多个微元件的流程示意图。请参照图1a至图1f，转置多个微元件10的流程包括图1a至图1c所示的填充工艺(fillingprocess)及图1d至图1f所示的接合工艺(bondingprocess)，以下配合图示举例说明之。

请参照图1a，在填充工艺中，首先，提供多个微元件10与至少一个载体20。在本实施例中，多个微元件10可以是迷你发光二极管(mini-leds)、微型光二极管(micro-leds)或其它尺寸的发光二极管。需说明的是，微元件10并不限于发光二极管；在其它实施例中，微元件10也可以是需要被巨量转移的其它种类的元件。在本实施例中，多个微元件10可设置于一个载体20上。举例而言，载体20可以是一个储存槽(tank)，但本发明不以此为限；在其它实施例中，载体20也可以是其它适当构件，例如但不限于：蓝膜(bluetape)。

请参照图1a，接着，利用转置装置100提取多个微元件10。转置装置100包括提取元件110。提取元件110具有多个凹槽112。多个凹槽112用以被嵌入多个微元件10。换句话说，多个凹槽112是用以咬合多个微元件10。举例而言，在本实施例中，每一凹槽112的至少部分的轮廓与每一微元件10的至少部分的轮廓可以相同或相似，但本发明不以此为限。在本实施例中，提取元件110的材质以具有弹性的材料为佳，例如但不限于：一种以紫外线固化的聚氨酯类树脂。

请参照图1a，转置装置100还包括第一磁性元件120。至少部分的提取元件110设置于第一磁性元件120与多个微元件10之间。第一磁性元件120用以提供第一磁力f1，以吸引多个微元件10向提取元件110的多个凹槽112移动。在本实施例中，微元件10本身具有磁性材料或具有能被磁化的构件(例如但不限于：发光二极管的电极)，因此微元件10会被第一磁性元件120所吸引。

在本实施例中，转置装置100还可选择性地包括提取滚轴130。提取元件110设置于提取滚轴130上。在本实施例中，第一磁性元件120可选择性地设置于提取滚轴130与提取元件110之间，但本发明不以此为限。在其它实施例中，第一磁性元件120也可设置于其它适当位置，例如但不限于：第一磁性元件120可与提取滚轴130整合。

请参照图1a，在本实施例中，提取元件110的每一凹槽112与提取滚轴130可在一个径向方向上排列，而第一磁力f1可选择性地平行于径向方向，但本发明不以此为限。以下利用图2、图3及图4举例说明第一磁性元件120的可能实施的结构。

图2示出本发明一实施例的转置装置的第一磁性元件。在图2的实施例中，第一磁性元件120a可以选择性地是一个永久磁铁，具有一个第一磁极122(例如：s极)及一个第二磁极124(例如：n极)。请参照图1a及图2，若第一磁性元件120a应用在图1a的实施例中，第二磁极124可选择性地包围第一磁极122，以提供平行于所述径向方向的第一磁力f1，但本发明不以此为限。

图3示出本发明另一实施例的转置装置的第一磁性元件。在图3的实施例中，第一磁性元件120b可由多个永久磁铁所组成，其中每一永久磁铁具有一个第一磁极122(例如：s极)与相对于第一磁极122的一个第二磁极124(例如：n极)。请参照图1a及图3，若第一磁性元件120b应用在图1a的实施例中，多个永久磁铁的多个第二磁极124可选择性地设置于多个永久磁铁的多个第一磁极121的周围，以提供平行于所述径向方向的第一磁力f1。

图4示出本发明又一实施例的转置装置的第一磁性元件。在图4的实施例中，第一磁性元件120c可由至少一个电磁铁所组成，每一电磁铁具有一个第一磁极126a(例如：s极)与相对于第一磁极126a的一个第二磁极126b(例如：n极)。举例而言，每一电磁铁可包括具有电流的线圈(coil)126，但本发明不以此为限。请参照图1a及图4，若第一磁性元件120c应用在图1a的实施例中，第一磁性元件120c可包括多个电磁铁，多个电磁铁的多个第二磁极126b可选择性地设置于多个电磁铁的多个第一磁极126a的周围，以提供平行于所述径向方向的第一磁力f1，但本发明不以此为限。

请参照图1b及图1c，接着，在提供第一磁力f1的情况下，令提取元件110接触多个微元件10，以使多个微元件10嵌入提取元件110的多个凹槽112。具体而言，转置装置100还包括控制元件140。在第一磁性元件120提供第一磁力f1的情况下，控制元件140令提取元件110接触多个微元件10，以使多个微元件10嵌入提取元件110的多个凹槽112。举例而言，在本实施例中，控制单元140(例如但不限于：计算机)可通过适当构件(例如：马达、齿轮等)令提取滚轴130转动且向多个微元件10移动，以使提取滚轴130上的提取元件110接触多个微元件10。提取元件110接触多个微元件10后，提取滚轴130带动提取元件110的多个凹槽112相对于多个微元件10运动(例如：转动)，进而提取多个微元件10。

在提取元件110提取多个微元件10的过程中，通过微元件10与提取元件110的凹槽112之间的机械力(mechanicalforce)，微元件10与凹槽112能粗略地几何对位。特别是，在提取元件110与微元件10接触时，第一磁力f1同时作用在微元件10上，而使微元件10与凹槽112能够精准地对位。

请参照图1c，在提取元件110提取多个微元件10之后，且在多个微元件10转置于接收元件30(绘于图1d)之前，若有微元件11与提取元件110的凹槽112的对位不良，而微元件11的一部分位于凹槽112外，可选择性地移除对位不良的微元件11。具体而言，转置装置100还包括移除元件150，在本实施例中，移除元件150例如是刀片(blade)，刀片可直接且轻微地接触提取元件110的表面110a，当刀片相对于提取元件110运动时(例如刀片固定而提取元件110转动时)，刀片能从提取元件110上移除对位不良的微元件11。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，移除元件150也可以是其它种类的构件，例如：能提供移除磁力的磁性元件，其中所述移除磁力与第一磁力f1的合力指向远离提取元件110的方向。

请参照图1d至图1f，在完成填充工艺后(即多个微元件10分别填入提取元件110的多个凹槽112后)，接着，进行接合工艺。请参照图1d，首先，令微元件10脱离提取元件110的凹槽112。在本实施例中，可提供第二磁力f2，以使微元件10脱离提取元件110的凹槽112。举例而言，在微元件10转移至接收元件30前，第一磁力f1可选择性地仍作用于设置在凹槽112的微元件10上，第二磁力f2的方向与第一磁力f1的方向相反，且第二磁力f2的大小大于第一磁力f1的大小。也就是说，第一磁力f1与第二磁力f2的合力指向远离提取元件110且朝向接收元件30的方向。借此，微元件10能从提取元件110的凹槽112转移至接收元件30上。在本实施例中，接收元件30例如是驱动线路基板，多个微元件10与接收元件30可彼此电性连接，进而形成一个发光二极管显示面板，但本发明不以此为限。

举例而言，在本实施例中，上述的第二磁力f2可由第二磁性元件160提供。本实施例的转置装置100可选择性地包括第二磁性元件160，其中接收元件30可设置于提取元件110与第二磁性元件160之间。然而，本发明不以此为限，在其它实施例中，第二磁力f2也可由接收元件30本身(例如：驱动线路基板之带有电流的导线)提供。

请参照图1d，在本实施例中，于微元件10脱离凹槽112前及/或微元件10脱离凹槽112的过程中，可选择性地利用激光l熔融预先形成在微元件10及/或接收元件30上的焊料(未绘示)。借此，在微元件10从凹槽112转移至接收元件30的同时，微元件10还能与接收元件30电性连接。然而，本发明不以此为限，在其它实施例中，也可在微元件10转移至接收基板30后，再电性连接微元件10与接收基板30。

请参照图1e及图1f，接着，重复进行如图1d所示的动作，直到提取元件110的凹槽112中的微元件10均被转移至接收元件30，于此便完成转置多个微元件10的流程。

值得一提的是，在上述转置多个微元件10的过程中，是利用微元件10和提取元件110之间的机械力(mechanicalforce)与第一磁力f1的平衡，将微元件10精准地定位于凹槽112中。接着，再利用类似于凹版印刷(gravure)的方式将提取元件110的凹槽112内的微元件10转移至接收元件30。借此，多个微元件10能够与接收元件30精准地对位，进而提高制造良率。

此外，在本实施例中，提取元件110是设置于提取滚轴130上，且被填充于提取元件110的多个凹槽112中的多个微元件10是通过提取滚轴130的转动而被转移至接收元件30上。因此，转移多个微元件10的速度快、效率高。

图5a至图5e为本发明另一实施例的转置多个微元件的流程示意图。图5a至图5e所示的转置多个微元件10的流程与图1a至图1f所示的转置多个微元件10的流程类似，两者主要的差异在于：图5a至图5e的实施例所使用的转置装置100d的提取元件110d可以是平面的凹版。以下简要地说明5a至图5e所示的转置多个微元件10的流程。

请参照图5a，首先，提供多个微元件10与至少一个载体20d。在本实施例中，为搭配提取元件110d的形状，载体20d的形状可选择性地为平板状，但本发明不以此为限。

请参照图5a、图5b及图5c，接着，利用转置装置100d提取多个微元件10。转置装置100d包括提取元件110d。提取元件110d具有多个凹槽112，用以被嵌入多个微元件10。在本实施例中，提取元件110d例如是平面的凹版，但本发明不以此为限。

请参照图5a及图5b，具体而言，可先令多个微元件10嵌入多个凹槽112。在本实施例中，于多个微元件10嵌入多个凹槽112的过程中，可选择性地利用第一磁性元件120d所提供的第一磁力f1吸引多个微元件10向提取元件110d的多个凹槽112移动，而使多个微元件10更精准地嵌入提取元件110d的多个凹槽112。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，于多个微元件10嵌入多个凹槽112的过程中，也可不使用第一磁力f1吸引多个微元件10，而仅使用提取元件110d的多个凹槽112与多个微元件10之间的机械力提取微元件10。

请参照图5b及图5c，接着，移除载体20d，以使载体20d与设置于凹槽112中的多个微元件10分离。在本实施例中，于载体20d与多个微元件10分离的过程中，可使用第一磁力f1吸引多个微元件10，以使多个微元件10留在多个凹槽112中。借此，多个微元件10便不易跟着载体20d移动而从凹槽112中脱落。

请参照图5d至图5e，在完成填充工艺后(即多个微元件10分别填入提取元件110d的多个凹槽112后)，接着，进行接合工艺。请参照图5d，首先，可令微元件10脱离提取元件110d的凹槽112。在本实施例中，可提供第二磁力f2，以使微元件10脱离提取元件110d的凹槽112。在本实施例中，第二磁力f2由第二磁性元件160d所提供，第二磁性组件160d可选择性地配合提取元件110d(即平面凹版)的形状设计为板状或块状，但本发明不以此为限。

请参照图5d及图5e，在本实施例中，于微元件10脱离凹槽112前及/或微元件10脱离凹槽112的过程中，可选择性地利用激光l熔融预先形成在微元件10及/或接收元件30上的焊料(未绘示)。借此，在微元件10从凹槽112转移至接收元件30的同时，微元件10还能与接收元件30电性连接，但本发明不以此为限。

图6示出本发明又一实施例的转置多个微元件的流程的一部分。具体而言，图6示出令微元件10脱离提取元件110的凹槽112的另一种方法。在图6的实施例中，微元件10本身具有磁性材料m(例如但不限于：磁粉)，欲使一批微元件10脱离凹槽112时，第一磁性元件120可不提供吸引所述批微元件10的第一磁力f1而提供排斥所述批微元件10的第三磁力f3；借此，转置装置100能将微元件10自提取元件110的凹槽112中释出，进而将提取元件110转移至接收元件30上。图6所示的使微元件10脱离凹槽112的方法可用以取代图1d所示的使微元件10脱离凹槽112的方法。

图7示出本发明另一实施例的转置装置的提取元件110e。图7的提取元件110e与图1f的提取元件110的差异在于：图1f的提取元件110的多个凹槽112是以相同的间距p1排列，而图7的提取元件110e的多个凹槽112a、112b可以不同的间距p11、p12排列。具体而言，在图7的实施例中，提取元件110e具有一个第一区以及第一区外的一个第二区，提取元件110e的第一区上的多个凹槽112a在提取元件110e的运动方向上以第一间距p11排列，提取元件110e的第二区上的多个凹槽112b在提取元件110e的运动方向上以第二间距p12排列，而第一间距p11不同于第二间距p12。

在图1f的实施例中，利用提取元件110的多个凹槽112将多个微元件10转置到接收元件30后，设置于接收元件30上的多个微元件10是以相同的间距p2排列，其中间距p2实质上等于间距p1。若多个微元件10与接收元件30彼此电性连接而形成发光二极管显示面板，发光二极管显示面板具有单一分辨率。

然而，在图7的实施例中，利用提取元件110e的多个凹槽112a、112b将多个微元件10转置到接收元件30后，设置于接收元件30的第一区上的多个微元件10是以间距p21排列，设置于接收元件30的第二区上的多个微元件10是以间距p22排列，其中间距p21实质上等于第一间距p11，间距p22实质上等于第二间距p12，间距p21与间距p22不同。借此，在多个微元件10转置于接收元件30并与接收元件30电性连接后，分离接收元件30的第一区(例如：接收元件30的左侧区)与接收元件30的第二区(例如：接收元件30的右侧区)，即可获得具有不同分辨率的多种发光二极管显示面板。

图8示出本发明一实施例的转置装置的多种提取元件。在图8的实施例中，欲转置的多个微元件10r、10g、10b包括多个第一微元件10r、多个第二微元件10g及多个第三微元件10b。第一微元件10r、第二微元件10g及第三微元件10b例如是分别用以发出第一色光、第二色光及第三色光的发光二极管。第一色光、第二色光及第三色光互不相同。举例而言，第一色光、第二色光及第三色光可以是红光、绿光及蓝光，但本发明不以此为限。

在图8的实施例中，第一微元件10r的形状、第二微元件10g的形状及第三微元件10b的形状互不相同。提取元件110包括第一提取元件110r、第二提取元件110g及第三提取元件110b，分别具有多个第一凹槽112r、多个第二凹槽112g及多个第三凹槽112b。第一凹槽112r的形状、第二凹槽112g的形状及多个第三凹槽112b的形状互不相同，且第一凹槽112r的形状、第二凹槽112g的形状及多个第三凹槽112b的形状分别对应第一微元件10r的形状、第二微元件10g的形状及第三微元件10b的形状。

在图8的实施例中，第一微元件10r、多个第二微元件10g及多个第三微元件10b可分别置于不同的多个载体20中，而分别利用第一提取元件110r、第二提取元件110g及第三提取元件110b提取第一微元件10r、多个第二微元件10g及多个第三微元件10b。本领域具有通常知识者根据图8及前述说明应能将图8所示的多种提取元件110r、110b、110g应用在前述转置多个微元件的过程，于此便不再重述。

图9示出本发明另一实施例的转置装置的提取元件。图9的单一个提取元件110’即具有前述的第一提取元件110r的第一凹槽112r、第二提取元件110g的第二凹槽112g及第三提取元件110b的第三凹槽112b。在图9的实施例中，第一微元件10r、多个第二微元件10g及多个第三微元件10b可置于同一载体20中，而利用具有不同凹槽112r、112g、112b的单一提取元件110’于同一次提取过程中提取第一微元件10r、第二微元件10g及第三微元件10b。本领域具有通常知识者根据图9及前述说明应能将图9所示出的提取元件110’应用在前述转置多个微元件的过程，于此便不再重述。

图10示出本发明再一实施例的多个微元件转置于接收元件的过程。在图10的实施例中，接收元件30具有可挠性，例如聚酰亚胺(polyimide)或塑料薄膜(聚对苯二甲酸乙二酯(poly(ethyleneterephthalate)；pet)、聚萘二甲酸乙二酯(poly(ethylenenaphthalate)；pen)膜、聚醚(polyethersulfone；pes))或超薄玻璃(ultra-thinglass)或金属基板(metalfoil)，而接收元件30可设置于接收滚轴230上。接收滚轴230用以带动接收元件30相对于嵌入提取元件110的多个凹槽112的多个微元件10运动，进而使提取元件110的多个凹槽112的多个微元件10转置于接收元件30上。简言之，在本实施例中，利用滚动对滚动(rolltoroll)的方式转置多个微元件10，能快速且有效率地转置多个微元件10。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。