带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线及排列方法

摘要

本发明公开了一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，包括有两个左右对称设置的排列机器人，两个排列机器人中间设有一个机械运转手臂，阴极板设于第二辊轴件上，热交换器设有出液板和进液板，出液板、进液板分别设于电泳槽相对的两个内壁上，阴极板靠近进液板设置；其中两个第一辊轴件分别设有预热氮气喷嘴、冷却氮气喷嘴；本发明能够进行大量Micro LED元件连续式定向均匀化排列操作，效率高。

权利要求

1.一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，其特征在于，包括有两个左右对称设置的排列机器人，两个排列机器人中间设有一个机械运转手臂（a）；

每个排列机器人包括底板（1）、通过支撑柱连接在底板（1）上的顶板（2）和安装在底板（1）上的且其膜表面均布有元件容置井的元件固定膜料卷（3），以及沿元件固定膜传送方向依次设置的电泳排列槽（4）、第一水洗槽（5）、第二水洗槽（6）、常温氮气烘干箱（7），所述顶板（2）的一端沿其长度方向设有U形缺口，所述电泳排列槽（4）、第一水洗槽（5）、第二水洗槽（6）安装在底板（1）上并分别位于顶板（2）的U形缺口下方，所述常温氮气烘干箱（7）安装在顶板（2）的另一端上，所述顶板（2）上对应安装有多个用于传送元件固定膜的第一辊轴件；

所述电泳排列槽（4）包括电泳槽（41）、热交换器（42）、阳极板（43）、阴极板（44）以及用于传送元件固定膜的第二辊轴件（45），所述电泳槽（41）固定在底板（1）上，所述热交换器（42）固定在电泳槽（41）的外壁上，所述第二辊轴件（45）固定在电泳槽（41）内的底部，所述阳极板（43）固定在电泳槽（41）的内壁并与第二辊轴件（45）平行，所述热交换器（42）与阳极板（43）分别设于电泳槽（41）相邻的两个槽壁上，所述阴极板（44）固定在第二辊轴件（45）上并与阳极板（43）平行，所述热交换器（42）设有出液板（421）和进液板（422），所述出液板（421）、进液板（422）分别设于电泳槽（41）相对的两个内壁上，且均与阳极板（43）、阴极板（44）平行，所述出液板（421）位于阳极板（43）与电泳槽（41）的内壁之间，所述阴极板（44）靠近进液板（422）设置；

其中两个位于电泳排列槽（4）上方的所述第一辊轴件分别对应设有一排预热氮气喷嘴（10）、冷却氮气喷嘴（20），且所述预热氮气喷嘴（10）靠近元件固定膜料卷（3）设置；

所述第一水洗槽（5）、第二水洗槽（6）内的底部分别设有用于传送元件固定膜的第三辊轴件；

所述常温氮气烘干箱（7）包括氮气烘干罩以及两个分别设于氮气烘干罩内底部和内顶部的静压氮气喷出板，所述氮气烘干罩通过两个烘干罩支架固定在顶板（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，其特征在于，所述第一水洗槽（5）的外壁设有过滤器（51），所述过滤器（51）用于将第一水洗槽（5）内含有Micro LED元件的液体过滤浓缩后注入热交换器（42）内。

3.根据权利要求1所述的一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，其特征在于，还包括电子束缺陷检测机构（8），所述电子束缺陷检测机构（8）设于顶板（2）的另一端并位于元件固定膜传送方向的前方。

4.根据权利要求3所述的一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，其特征在于，还包括激光烧蚀机构（9），所述激光烧蚀机构（9）设于顶板（2）的另一端并位于常温氮气烘干箱（7）与电子束缺陷检测机构（8）之间。

说明书

带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线及排列方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线。

背景技术

[0002] 目前，限制Micro LED(微型发光二极管)显示技术发展的瓶颈主要包括巨量转移技术，Micro LED在显示技术领域常常使用巨量转移技术，即将大量微小尺度的Micro LED
转移到大尺寸的转移板上，但在对Micro LED单体进行转移之前，需要对其进行定向均匀化
排列，而目前并没有一种对如此尺寸量级的微元件进行定向排列的装置。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线。

[0004] 为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

[0005] 一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，包括有两个左右对称设置的排列机器人，两个排列机器人中间设有一个机械运转手臂。

[0006] 每个排列机器人包括底板、通过支撑柱连接在底板上的顶板和安装在底板上的且其膜表面均布有元件容置井的元件固定膜料卷，以及沿元件固定膜传送方向依次设置的电
泳排列槽、第一水洗槽、第二水洗槽、常温氮气烘干箱，所述顶板的一端沿其长度方向设有U
形缺口，所述电泳排列槽、第一水洗槽、第二水洗槽安装在底板上并分别位于顶板的U形缺
口下方，所述常温氮气烘干箱安装在顶板的另一端上，所述顶板上对应安装有多个用于传
送元件固定膜的第一辊轴件；

[0007] 所述电泳排列槽包括电泳槽、热交换器、阳极板、阴极板以及用于传送元件固定膜的第二辊轴件，所述电泳槽固定在底板上，所述热交换器固定在电泳槽的外壁上，所述第二
辊轴件固定在电泳槽内的底部，所述阳极板固定在电泳槽的内壁并与第二辊轴件平行，所
述热交换器与阳极板分别设于电泳槽相邻的两个槽壁上，所述阴极板固定在第二辊轴件上
并与阳极板平行，所述热交换器设有出液板和进液板，所述出液板、进液板分别设于电泳槽
相对的两个内壁上，且均与阳极板、阴极板平行，所述出液板位于阳极板与电泳槽的内壁之
间，所述阴极板靠近进液板设置；

[0008] 其中两个位于电泳排列槽上方的所述第一辊轴件分别对应设有一排预热氮气喷嘴、冷却氮气喷嘴，且所述预热氮气喷嘴靠近元件固定膜料卷设置；

[0009] 所述第一水洗槽、第二水洗槽内的底部分别设有用于传送元件固定膜的第三辊轴件；

[0010] 所述常温氮气烘干箱包括氮气烘干罩以及两个分别设于氮气烘干罩内底部和内顶部的静压氮气喷出板，所述氮气烘干罩通过两个烘干罩支架固定在顶板上。

[0011] 本发明中，所述第一水洗槽的外壁设有过滤器，所述过滤器用于将第一水洗槽内含有Micro LED元件的液体过滤浓缩后注入热交换器内。

[0012] 本发明中，还包括电子束缺陷检测机构，所述电子束缺陷检测机构设于顶板的另一端并位于元件固定膜传送方向的前方。

[0013] 本发明中，还包括激光烧蚀机构，所述激光烧蚀机构设于顶板的另一端并位于常温氮气烘干箱与电子束缺陷检测机构之间。

[0014] 本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明利用粒子电迁移沉积原理能够实现Micro LED元件在巨量转移之前进行大量Micro LED元件连续式定向均匀化排列操作，效
率高，便于后期巨量转移技术的实行，利于打破Micro LED显示技术的发展瓶颈。

附图说明

[0015] 图1是本发明的主视图；

[0016] 图2是本发明使用的Micro LED元件的结构示意图；

[0017] 图3是本发明的结构示意图；

[0018] 图4是本发明的剖面示意图；

[0019] 图5是图4中I处的局部放大示意图；

[0020] 图6是本发明隐藏元件固定膜料卷后的结构示意图；

[0021] 图7是本发明的电泳排列槽的结构示意图；

[0022] 图8是本发明使用的部分元件固定膜的示意图；

[0023] 附图标记说明：1-底板；2-顶板；3-元件固定膜料卷；4-电泳排列槽；41-电泳槽；42-热交换器；421-出液板；422-进液板；43-阳极板；44-阴极板；45-第二辊轴件；5-第一水
洗槽；51-过滤器；6-第二水洗槽；7-常温氮气烘干箱；8-电子束缺陷检测机构；9-激光烧蚀
机构；10-预热氮气喷嘴；20-冷却氮气喷嘴；机械运转手臂-a。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

[0025] 为了配合本实施例的装置使用，如图1所示，包括有两个左右对称设置的排列机器人，两个排列机器人中间设有一个机械运转手臂a。

[0026] 每个排列机器人将Micro LED元件的底部引脚之间在生产过程中沉积有一层电极化沉积层，该电极化沉积层与Micro LED元件的重心存在偏移，以便于Micro LED元件的定
向，同时该电极化沉积层为有机大长链分子结构盐类，如硬脂酸钠等，能溶于水并吸附溶液
中的阳离子，使元件粒子极化带电。

[0027] 如图1至图8所示，本实施例所述的一种带式电泳Micro LED元件连续排列机器人流水线，包括底板1、通过支撑柱连接在底板1上的顶板2和安装在底板1上的且其膜表面均
布有元件容置井的元件固定膜料卷3，以及沿元件固定膜传送方向依次设置的电泳排列槽
4、第一水洗槽5、第二水洗槽6、常温氮气烘干箱7，所述顶板2的一端沿其长度方向设有U形
缺口，所述电泳排列槽4、第一水洗槽5、第二水洗槽6安装在底板1上并分别位于顶板2的U形
缺口下方，所述常温氮气烘干箱7安装在顶板2的另一端上，所述顶板2上对应安装有多个用
于传送元件固定膜的第一辊轴件；

[0028] 所述电泳排列槽4包括电泳槽41、热交换器42、阳极板43、阴极板44以及用于传送元件固定膜的第二辊轴件45，所述电泳槽41固定在底板1上，所述热交换器42固定在电泳槽
41的外壁上，所述第二辊轴件45固定在电泳槽41内的底部，所述阳极板43固定在电泳槽41
的内壁并与第二辊轴件45平行，所述热交换器42与阳极板43分别设于电泳槽41相邻的两个
槽壁上，所述阴极板44固定在第二辊轴件45上并与阳极板43平行，所述热交换器42设有出
液板421和进液板422，所述出液板421、进液板422分别设于电泳槽41相对的两个内壁上，且
均与阳极板43、阴极板44平行，所述出液板421位于阳极板43与电泳槽41的内壁之间，所述
阴极板44靠近进液板422设置；

[0029] 其中两个位于电泳排列槽4上方的所述第一辊轴件分别对应设有一排预热氮气喷嘴10、冷却氮气喷嘴20，且所述预热氮气喷嘴10靠近元件固定膜料卷3设置；

[0030] 所述第一水洗槽5、第二水洗槽6内的底部分别设有用于传送元件固定膜的第三辊轴件；

[0031] 所述常温氮气烘干箱7包括氮气烘干罩以及两个分别设于氮气烘干罩内底部和内顶部的静压氮气喷出板，所述氮气烘干罩通过两个烘干罩支架固定在顶板2上。

[0032] 本实施例的工作方式是：将元件固定膜料卷3的元件固定膜的前端通过第一辊轴、第二辊轴的传送下，进入电泳排列槽4中，然后将Micro LED元件与NaCl溶液以及表面活性
剂等添加剂按照比例混合得到Micro LED元件的悬浊液，单体状态的Micro LED元件悬浮于
离子溶液中时，其表面会大量吸附溶液中的阳离子，从而呈现出正电性，然后将配比好的悬
浊液加入电泳排列槽4的电泳槽41中，然后在热交换器42的循环加热状态下，使悬浊液达到
工作温度，优选地，工作温度为50～55摄氏度，同时安装在第一辊轴上的预热氮气喷嘴10对
进入电泳槽41内的元件固定膜进行预热，使得元件固定膜上的元件容置井由于热胀导致投
影面积增大，提高Micro LED元件进入元件容置井的概率，在悬浊液和元件固定膜达到工作
温度后，在阳极板43和阴极板44上通直流电，使得两极板之间产生一定强度的电场，而元件
固定膜经由第二辊轴传送时，会将阴极板44阻隔在膜层之间，此时显正电性的Micro LED元
件在电场力的作用下向阴极板44方向迁移聚集，由于元件固定膜的阻挡，大量Micro LED元
件聚集在阳极板43与阴极板44之间的元件固定膜的表面，先期到达的Micro LED元件落入
元件固定膜上的元件容置井中，且由于Micro LED元件上的电极化沉积层，使得Micro LED
元件在电场力作用下，定向落入元件容置井中，然后随着元件固定膜的移动，该部分元件固
定膜移动出两极板之间的电场区并进入阴极板44背面，此时附着在该部分元件固定膜表面
且并未进入元件容置井的Micro LED元件会从元件固定膜上脱落，元件固定膜继续移动，并
移出电泳槽41，此时，安装在第一辊轴上的冷却氮气喷嘴20喷出低温氮气对元件固定膜进
行冷却降温，随着元件固定膜的冷却降温，元件固定膜上的元件容置井收缩变小，进而将
Micro LED元件固定在元件容置井中，预热氮气喷嘴10与冷却氮气喷嘴20的配合，能够提高
Micro LED元件的排列良率和固定效果，然后元件固定膜依次进入第一水洗槽5、第二水洗
槽6进行清洗，清洗完成后，进入常温氮气烘干箱7的氮气烘干罩内，两个静压氮气喷出板同
时对元件固定膜的上下表面进行干燥处理，干燥处理完后，元件固定膜逐渐移出氮气烘干
罩，如此便将Micro LED元件的定向均匀化排列，如此，随着元件固定膜的不断传送，可以连
续进行大量Micro LED元件的定向均匀化排列。

[0033] 本实施例利用粒子电迁移沉积原理能够实现Micro LED元件在巨量转移之前进行大量Micro LED元件连续式定向均匀化排列操作，效率高，便于后期巨量转移技术的实行，
利于打破Micro LED显示技术的发展瓶颈。

[0034] 本实施例在电泳槽41上设置热交换器42，通过热交换器42实现对悬浊液的循环加热，并使得电泳槽41内的悬浊液进行定向输送搅拌，防止Micro LED元件沉积分层。

[0035] 本实施例中，具体地，第一辊轴、第二辊轴、第三辊轴的结构相同，均包括辊轴支架和辊轴，辊轴转动连接在辊轴支架上，第一辊轴的辊轴支架通过一个辊轴底板1固定在顶板
2上，预热氮气喷嘴10、冷却氮气喷嘴20均是固定在第一辊轴的辊轴支架上，第二辊轴的辊
轴支架固定在电泳槽41底部，阴极板44通过两个极板支架固定在第二辊轴的辊轴支架上，
第三辊轴的辊轴支架固定在第一水洗槽5或第二水洗槽6底部。

[0036] 本实施例中，所述阳极板43和阴极板44均为平面结构，且由石墨材料制成。

[0037] 当元件固定膜经过电泳排列槽4后进入第一水洗槽5中，未能牢固在元件固定膜的Micro LED元件会掉落在第一水洗槽5的液体中，为此，基于上述实施例的基础上，进一步
地，所述第一水洗槽5的外壁设有过滤器51，所述过滤器51用于将第一水洗槽5内含有Micro 
LED元件的液体过滤浓缩后注入热交换器42内，如此设置，能够实现Micro LED元件的回收。

[0038] 基于上述实施例的基础上，进一步地，还包括电子束缺陷检测机构8，所述电子束缺陷检测机构8设于顶板2的另一端并位于元件固定膜传送方向的前方；通过电子束缺陷检
测机构8检测元件缺失部位数量及位置，能够确保Micro LED元件的排列良率，检测效率高，
定位准备。

[0039] 具体地，本实施例采用的电子束缺陷检测机构8包括具有方形孔的薄膜托板支架、缺陷检测箱、电子束发生源、电子束透射板、电子束接收板以及接收板支架，所述薄膜托板
支架固定在顶板2上，所述缺陷检测箱设于顶板2上并位于薄膜托板支架的方形孔的正下
方，所述电子束发生源设于缺陷检测箱内，所述电子束透射板盖合在缺陷检测箱的顶部，所
述接收板支架固定在顶板2上并与薄膜托板支架垂直设置，所述电子束接收板设于接收板
支架的内顶部并位于薄膜托板支架的方形孔的正上方。

[0040] 基于上述实施例的基础上，进一步地，还包括激光烧蚀机构9，所述激光烧蚀机构9设于顶板2的另一端并位于常温氮气烘干箱7与电子束缺陷检测机构8之间；工作时，固定有
Micro LED元件的元件固定膜经过常温氮气烘干箱7后，进入激光烧蚀机构9区域，由激光烧
蚀机构9烧蚀去除元件容置井底部的薄膜层，使得Micro LED元件的引脚部位裸露出，以便
于Micro LED元件后期抓取、安放。

[0041] 具体地，本实施例采用的激光烧蚀机构9包括烧蚀支架和激光烧蚀头，所述烧蚀支架固定在顶板2上，所述激光烧蚀头设于烧蚀支架的内顶部。

[0042] 优选地，本实施例的元件固定膜的正面为固定层，且根据Micro LED元件排列要求均布有轮廓在常温下略小于Micro LED元件轮廓的元件容置井，而元件固定膜的背面由易
高温分解材料制成，以便在元件固定膜烘干后利用激光烧蚀使材料分解，暴露出元件引脚，
便于Micro LED元件被抓取和安放。

[0043] 以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。