微发光二极管批量转印装置

技术领域

本发明涉及微发光二极管的移转技术，特别是指在移转过程中以压印方式来将转印料板平整压印于待转印面板的一种微发光二极管(Micro LED)批量转印装置。

背景技术

微发光二极管显示器(Micro LED Display)，是继液晶显示器以及有机发光二极管显示器之后，在显示器产业所积极发展的下一代显示器，其主要是将一微米(μm)至100微米大小的LED芯片直接做为显示发光点的一种显示器。

中国台湾公告第201929265号专利，揭露了一种具有气孔的多孔性部件的转移头，而借由真空吸引的方式来转移微发光二极管。此案的专利说明书在先前技术中揭露了多种将微发光二极管置移转至面板的技术，然而，现有技术大多是在移转过程可能对微发光二极管造成损坏，或是使用胶来黏合，在移转的造技术上仍不够成熟。

发明内容

本发明的主要目的即在于提出一种微发光二极管(Micro LED)批量转印装置，其可以压印的方式，将具有多个微发光二极管的一转印料板压印在待转印面板上，借以在压印的过程进行激光焊接，进而可借由转印的技术来达到批量转印的效果。

本发明的再一目的即在于提出一种微发光二极管(Micro LED)批量转印装置，其可准确调整转印料板来使其完整压制于待转印面板。

为了达成上述目的，本发明提出一种微发光二极管(Micro LED)批量转印装置，包含有：一基座；一下移载平台，具有X方向、Y方向的移动能力以及θ方向的旋转能力，而设于该基座，该下移载平台具有一镂空部位；一透明承台，设于该下移载平台且位于该镂空部位上方，且该透明承台的上表面具有向下凹设的一承台抽气构造，该透明承台用以承载一待转印面板；一料盘暂置台，直接或间接设于该基座，该料盘暂置台表面具有多个容置槽，用以置放多个转印料板，各该转印料板均呈矩形且于底部设有多个微发光二极管；一上移载平台，具有X方向、Y方向的移动能力以及θ方向的旋转能力，而设于该基座，且位置高于该下移载平台；一升降平台，具有三升降驱动装置以及设于该三升降驱动装置的一压制板，该三升降驱动装置设于该上移载平台，该压制板位于该三升降驱动装置的下方受驱动而升降；一吸嘴，设于该压制板底部，该吸嘴具有朝下的一压制面，该吸嘴用以借由真空吸引的方式吸附/释放一该转印料板；以及二料板摄影机，直接或间接设于该基座，用以对吸附于该吸嘴上的一该转印料板取像。

其中：更包含有二面板摄影机，设于该基座，用以对该待转印面板取像。

其中：该二面板摄影机位于该上移载平台的一侧，该下移载平台能够分别移动至该二面板摄影机能取像的位置以及移动至该上移载平台下方。

其中：更包含有多个测距装置，直接或间接设于该基座，以测量该转印料板与该待转印面板之间的距离。

其中：该多个测距装置设于该压制板，而为间接设于该基座，该多个测距装置均有部分位于该压制板底部但不低于该吸嘴底端。

其中：该三升降驱动装置各具有一驱动杆，该压制板设置于该三升降驱动装置的驱动杆，且各该驱动杆上均设有一压力传感器，各该压力传感器用以分别感测该压制板回馈至各该驱动杆的压力。

其中：该转印料板具有二定位特征，该二料板摄影机对该转印料板的该二定位特征分别取像，该二定位特征是定位标记或该转印料板的二对角轮廓。

其中：该吸嘴呈板状，而于底面形成一吸嘴抽气构造，该吸嘴抽气构造用以连接于一抽气源，用以利用真空吸引的方式吸附一该转印料板；该吸嘴贴接于该压制板底面，且该压制板设有贯穿二者且位于对角的二观察孔，该二料板摄影机经由该二观察孔来对该转印料板取像。

其中：更包含有一激光焊接装置，设于该基座且位于该下移载平台下方，用以发射激光穿过该镂空部位及穿透该透明承台，借以对该待转印面板进行焊接。

其中：该三升降驱动装置所围合的范围中心至各该升降驱动装置的路径上，沿着该压制板分别定义一虚拟连线，该多个测距装置的数量为三个且分别位于该三虚拟连线上，且该多个测距装置穿过该压制板但不穿过该吸嘴。

其中：该压制板呈三角形，该吸嘴呈四方形板状，且该吸嘴的边缘不超出该压制板的边缘。

其中：该下移载平台具有一台座、一X轴驱动滑轨、一Y轴驱动滑轨、一旋转马达以及一旋转平台；该上移载平台具有一台座、一X轴驱动滑轨、一Y轴驱动滑轨、一旋转马达以及一旋转平台。

由上可知，本发明借由压印的方式，将具有多个微发光二极管的一转印料板压印在待转印面板上，并在压印的过程进行激光焊接，进而可借由转印的技术来达到批量转印的效果。此外，本发明在压印时，可准确调整转印料板来使其完整压制于待转印面板。

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1为本发明一较佳实施例的立体图。

图2为本发明一较佳实施例的侧视图。

图3为本发明一较佳实施例的部分元件侧视图，显示移除部分的基座后的状态。

图4为本发明一较佳实施例的部分元件立体图，显示下移载平台与基座的结构。

图5为本发明一较佳实施例的部分元件示意图，显示透明承台。

图6为本发明一较佳实施例的部分元件俯视图，显示下移载平台。

图7为本发明一较佳实施例的部分元件立体图，显示上移载平台的底视视角。

图8为本发明一较佳实施例的部分元件立体图，显示上移载平台与下移载平台的相互空间关系。

图9为本发明一较佳实施例的部分元件放大图，显示压制板及上方的部分组件。

图10为本发明一较佳实施例的另一部分元件放大图，显示压制板及上方的部分组件。

图11为本发明一较佳实施例的另一种实施态样示意图，显示料板设影机设置于透明承台下方的状态。

图12为本发明一较佳实施例的动作图，显示透明承台置放待压印面板的状态。

图13为本发明一较佳实施例的再一动作图，显示料盘暂置台位于吸嘴下方。

图14为本发明一较佳实施例的又一动作图，显示吸嘴下降取料的状态。

图15为本发明一较佳实施例的局部元件放大图，显示吸嘴吸取一转印料板的状态。

图16为本发明一较佳实施例的另一动作图，显示透明承台移动至料板摄影机下方的状态。

图17为本发明一较佳实施例的再一动作图，显示透明承台移动至吸嘴下方，且吸嘴下压的状态。

图18为图17的局部放大图。

其中，附图标记：

10:微发光二极管(Micro LED)批量转印装置

11:基座

21:下移载平台

211:台座

212:X轴驱动滑轨

213:Y轴驱动滑轨

214:旋转马达

215:旋转平台

22:镂空部位

28:透明承台

281:承台抽气构造

29:料盘暂置台

291:容置槽

31:上移载平台

311:台座

312:X轴驱动滑轨

313:Y轴驱动滑轨

314:旋转马达

315:旋转平台

41:升降平台

42:升降驱动装置

421:驱动杆

422:压力传感器

44:压制板

51:吸嘴

52:压制面

521:吸嘴抽气构造

54:观察孔

61:测距装置

71:料板摄影机

81:激光焊接装置

88:面板摄影机

91:转印料板

99:待转印面板

VL:虚拟连线

11’:基座

28’:透明承台

31’:上移载平台

51’:吸嘴

71’:料板摄影机

81’:激光焊接装置

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术特点所在，兹举以下的较佳实施例并配合图式说明如后，其中：

如图1至图10所示，本发明一较佳实施例提出一种微发光二极管(Micro LED)批量转印装置10，主要由一基座11、一下移载平台21、一透明承台28、一料盘暂置台29，一上移载平台31、一升降平台41、一吸嘴51、多个测距装置61以及二料板摄影机71所组成，其中：

该下移载平台21，具有一台座211、一X轴驱动滑轨212、一Y轴驱动滑轨213、一旋转马达214以及一旋转平台215，而具有X方向、Y方向的移动能力，以及具有θ方向的旋转能力。该下移载平台21设于该基座11，且该下移载平台21具有一镂空部位22。由于X方向、Y方向及θ方向的移动旋转机构(例如直驱马达)已是公知技术，而可以为本领域技术人员直接理解，因此其详细结构及组装方式容不赘述。

该透明承台28，设于该下移载平台21且位于该镂空部位22上方，该透明承台28的上表面具有一承台抽气构造281，用以与一抽气源(图中未示)连接，该透明承台28用以承载一待转印面板99。于本实施例中，该承台抽气构造281乃设置为沟状，但在其他实施状态中，亦可改设置为多孔的形态。

该料盘暂置台29，设于该下移载平台21，而呈间接设置于该基座11的状态，且该料盘暂置台29表面具有多个容置槽291，用以置放多个转印料板91，各该转印料板91均呈矩形且于底部设有多个微发光二极管(图中未示)，其中，因为微发光二极管极为微小，难以用图式表示出来，且这样的结构为本领域技术人员所熟知，因此容不以图式表示之。在其他种实施状态中，该料盘暂置台29亦可以直接设置于该基座11，亦即，并不以设置于该下移载平台21为限制，由于这种设置方式可直接为本领域技术人员直接理解，因此容不以图式表示之。

该上移载平台31，具有一台座311、一X轴驱动滑轨312、一Y轴驱动滑轨313、一旋转马达314以及一旋转平台315，而具有X方向、Y方向的移动能力以及θ方向的旋转能力。该上移载平台31设于该基座11，且位置高于该下移载平台21。

该升降平台41，具有三升降驱动装置42以及设于该三升降驱动装置42的一压制板44，该三升降驱动装置42设于该上移载平台31，该三升降驱动装置42实务上以等角分布较佳，因为这样可以方便后续计算及调整压力及角度。该三升降驱动装置42随着该上移载平台31移动及旋转，该压制板44位于该三升降驱动装置42的下方受驱动而升降。在实际实施时，该三升降驱动装置42可以选用伺服马达，并且各具有一驱动杆421，该压制板44可以选择为等角三角形板，而以三个角分别设置于该三升降驱动装置42的驱动杆421底端。此外，在各该驱动杆421上均设有一压力传感器422，各该压力传感器422用以分别感测该压制板44回馈至各该驱动杆421的压力。

该吸嘴51，设于该压制板44底部，该吸嘴51具有朝下的一压制面52，该吸嘴51用以借由真空吸引的方式吸附/释放一该转印料板91。在本实施例中，该吸嘴51呈四方形板状，而于底面形成一吸嘴抽气构造521，于本实施例中以沟槽为例，但亦可设设置为多孔的形态，该吸嘴抽气构造521用以连接于该抽气源(图中未示)，用以利用真空吸引的方式对一该转印料板91吸附。该吸嘴51贴接于该压制板44底面，且该吸嘴51的边缘不超出该压制板44的边缘，此外，该吸嘴51与该压制板44设有贯穿二者且位于对角的二观察孔54。由于该吸嘴51可以由金属制造而呈不透明状，也可以由玻璃制造而呈透明状，因此，当该吸嘴51为不透明时，则该二观察孔54即可贯穿该压制板44及该吸嘴51，当该吸嘴51为透明时，则该二观察孔54仅需贯穿该压制板44即可。

该多个测距装置61，设于该压制板44而朝下，而呈间接设置于该基座11的状态，该多个测距装置61有部分位于该压制板44底部但不低于该吸嘴51底端。于本实施例中，该三升降驱动装置42的驱动杆421所围合的中心即为该压制板44的中心，而由这个中心至各该驱动杆421的路径上则沿着该压制板44来分别定义一虚拟连线VL，为了表示上的方便，在图15中仅以一条虚拟连线VL表示之。该多个测距装置61的数量为三个且分别位于该三虚拟连线VL上，且该多个测距装置61穿过该压制板44但不穿过该吸嘴51，而位于该吸嘴51旁边。在其他实施状态中，该多个测距装置61也可以直接设置在该基座11，而并不以设置于该压制板44为限制，由于这种设置方式可直接为本领域技术人员直接理解，因此容不以图式表示之。再者，在该吸嘴51为透明的情况下，该多个测距装置61也可以设置为穿过该压制板44但不穿过该吸嘴51，而位于该吸嘴51上方。又或者，也可以在该吸嘴51为不透明的情况下，于该吸嘴51设置穿孔，借以供该多个测距装置61的测距信号通过来进行测距。此外，即使不设置该多个测距装置61，在没有量测距离的功能下，只要先将整体机台调校好，就可以借由预先设定好的距离参数来直接操作，只是这样就较不能实时测距来实时调整了，因此，设置该多个测距装置61可增加整体机台操作的方便性及效率。

该二料板摄影机71，设于该基座11且向下取像，该二料板摄影机71对吸附于该吸嘴51上的一该转印料板91取像，该转印料板91具有二定位特征，该二定位特征可以是额外设置的定位标记，也可以是该转印料板91本身的两对角轮廓。于本实施例中，该二料板摄影机71由上往下经由该二观察孔54来对被吸附于该吸嘴51的该转印料板91的两对角轮廓进行取像。

上述结构可配合一激光焊接装置81来设置，在实务上可将该激光焊接装置81设于该基座11，且位于该下移载平台21下方，在焊接时由下往上发射激光，激光穿过该镂空部位22以及穿透该透明承台28，借以对该待转印面板99进行焊接。

此外，在本实施例中，为了该待转印面板99的定位，可以在该待转印面板99上设置位于二对角位置的二定位标记(图中未示)，其中，由于定位标记在面板相关领域为公知技术，且非本案的重点，因此容不以图式表示之。以及在该基座11上设置二面板摄影机88，该二面板摄影机88位于该上移载平台31的一侧，而该下移载平台21可以自该上移载平台31下方移动至该二面板摄影机88下方的可取像位置，借以供该二面板摄影机88向下对该二定位标记进行取像，借以进行后续定位。类同前述，该二面板摄影机88也可以位于下方而向上取像，其安装位置并不限制。

又，如图11所示，在其他种实施状况中，该二料板摄影机71’也可设置于该激光焊接装置81’而向上取像，而呈间接设置于该基座11’的状态，此时，该二料板摄影机71’即位于该透明承台28’的下方，而仍可借由该上移载平台31’移动来使该吸嘴51’位于该二料板摄影机71’上方。

以上说明了本实施例的结构，接下来说明本实施例的操作状态。

如图12所示，在操作前，先将一待转印面板99置于该透明承台28上，并将该承台抽气构造281连接该抽气源(图中未示)，借此将该待转印面板99吸附于该透明承台28而固定住。此外，再于该料盘暂置台29上置入多个转印料板91，而各该转印料板91底面都设有多个微发光二极管(图中未示)。

如图13及图15所示，在操作时，可以计算机或控制器(图中未示)来执行下述操作。首先使该下移载平台21移动，而使该料盘暂置台29位于该吸嘴51下方，并操作该升降平台41来使该吸嘴51升降而吸起一该转印料板91，此时，该转印料板91的二对角轮廓刚好位于该二观察孔54所涵盖的范围内。而若该料盘暂置台29设于该基座11时，则就使该上移载平台31移动至该料盘暂置台29上方即可。

如图15及图16所示，接着，移动该下移载平台21使该透明承台28位于该二面板摄影机88下方借以进行取像，并依据所取得的影像来调整该下移载平台21的X方向以及Y方向的位置，并调整旋转角度来使该待转印面板99定位准确。在前述定位该待转印面板99的过程的同时，也借由该二面板摄影机88经由该二观察孔54来对吸附于该吸嘴51的该转印料板91的两对角轮廓取像，借以判断该转印料板91的位置及角度是否有误差，并根据这个判断结果来调整该上移载平台31的X方向以及Y方向的位置，并调整旋转角度来使该转印料板91旋转至正确位置。旋转时，借由该上移载平台31将整个升降平台41连同该压制板44以及该吸嘴51一起旋转。

接下来，如图17及图18所示，在保持前述定位结果的前提下，移动该下移载平台21至该上移载平台31的下方，再使该吸嘴51下降来使该转印料板91压抵于该待转印面板99的预定位置上，此时该吸嘴的压制面52即压抵于该转印料板91。在下降的过程中，同时以该三测距装置61来测量该压制板44与该待转印面板99之间的距离，而在该转印料板91压抵于该待转印面板99后，即依据该三测距装置61所测得的结果来分别调整各该升降驱动装置42，进而调整该压制板44的水平状态，该三驱动杆421等角分布的架构可以方便计算压制力量及该压制板44的角度以便于调整，借此可以调整该转印料板91完整贴抵于该待转印面板99。而由于该转印料板91的底面设置了多个微发光二极管，因此实际上即是该转印料板91的多个微发光二极管抵接于该待转印面板99。此外，在前述的压抵状态下，该三驱动杆421上的该三压力传感器422也会感测到该转印料板91经由该吸嘴51回馈至该压制板44的力量，这个回馈的力量数值也可以用来调整该三升降驱动装置42来调整该压制板44的下压行程，进而调整下压力量。

如图17参考图3及图6所示，操作该激光焊接装置81来对该多个微发光二极管照射激光来进行焊接，激光穿过该镂空部位22以及穿透该透明承台28，并穿透该待转印面板99来进行焊接，在焊接完成后升起该吸嘴51而使得该转印料板91随之升起，该转印料板91上的多个微发光二极管即因前述焊接动作而留在该待转印面板99上。在本实施例中，该转印料板91上的多个微发光二极管均为发出相同色光者，例如，均为发红光的多个微发光二极管，或均为绿光或均为蓝光者，因此，基于该待转印面板99上的一个像素至少是由三个色光(即红、绿及蓝)所组成，在实际焊接时，是不会一次性将该转印料板91上的所有微发光二极管都焊接在该待转印面板99上的，而是仅焊接部分数量的多个微发光二极管至该待转印面板99，例如，在每一个像素位置仅焊接一个微发光二极管，因此在该转印料板91上还留存有部分的多个微发光二极管。

接着，移动该下移载平台21来移动该待转印面板99至新的待焊接位置，再下降该吸嘴51，借以使前述还存留有剩余的多个微发光二极管的该转印料板91压抵于该待转印面板99上需要焊接的位置，再依前述动作以该激光焊接装置81来进行焊接。如此不断重复前述的该吸嘴51升降及焊接动作直到该转印料板91上的所有应该被焊接的多个微发光二极管都焊接至该待转印面板99。

如图13及图14所示，移动该下移载平台21来使该料盘暂置台29位于该吸嘴51下方，该吸嘴51即下降来将刚才焊接完的该转印料板91置回该料盘暂置台29，并再移动来吸起另一未使用过的转印料板91，再重复进行前述焊接动作。

由于一个转印料板91的面积是小于该待转印面板99的面积的，因此前述的步骤可以重复多次，借以将多个转印料板91上的不同色光的多个微发光二极管借由激光焊接的方式转印并焊接至该待转印面板99上的各个位置，进而完成一个完整的微发光二极管面板。

由上可知，本发明是以压印的方式来将具有多个微发光二极管的一转印料板91压印在待转印面板99上，借以在压印的过程进行激光焊接，进而可完成转印。而由于一个转印料板91上的多个微发光二极管的数量可能就高达一百万个，而实务上的激光焊接技术对于这一百万个微发光二极管的焊接而言，可能在一次焊接动作中仅需要焊接其上的数万个微发光二极管而已，而实际上以该激光焊接装置81对这数万个微发光二极管进行焊接时仅耗时不到一秒钟，因此，本发明确定可以达到批量转印的功效。

此外，借由该多个测距装置61来配合调整该三升降驱动装置42，可使得该压制板44的水平倾斜角度得以调整，进而使该转印料板91准确的贴合该待转印面板99的表面。

由前述可知，本发明的技术重点在于该压制板44的准确而完整的压制效果。至于该激光焊接装置81，则可以视需要而整合于同一个机台或设置于生产线的下一个工作站来进行焊接。此外，关于该待转印面板99的定位机制，也可以视需要而整合于同一个机台或以另外的已知定位手段处理。

而再由前述内容中，该料盘暂置台29的设置位置、该二料板摄影机71的设置位置、该二面板摄影机88的设置位置、以及该多个测距装置61的设置位置的说明可知，这四个元件的设置位置均可以视需要来调整，而并不以其中某一个设置位置为限制，亦即其中一种设置位置不能用来限缩本案的专利范围。

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。