高吞吐量的缩微印刷工艺的制作方法

1.本发明涉及将微装置整合到受体衬底中，且更具体地说，本发明涉及辅助将选择性微装置从供体衬底转移到受体衬底的结构和方法。


技术实现要素：

2.本发明的一个目标是提供将选择性微装置从供体衬底转移且接合到受体衬底的方法和结构。
3.根据一个实施例，提供一种在受体衬底上转移选定的微装置的方法。可以提供包含发光装置(led)阵列的高分辨率显示器以辅助转移所述微装置。led阵列可以选择性地通过使用光来释离层或固化接合层。可以开启led阵列中的一组选定led。因此，可以选择性地进行释离或固化。如果释离或固化层连接到led/微装置，那么所述微装置将释离或固化到受体衬底。
4.根据另一实施例，可以提供耦接到led阵列的外壳结构/薄膜。一对微装置经由释离层连接到外壳。光导或光限制结构可以用于将各led/像素的光直接聚焦至外壳或微装置的表面，从而减少光扩散至相邻微装置。led阵列可以具有高于嵌入于外壳结构/薄膜中的微装置的分辨率。外壳可以是聚合物或其它材料或不同层。外壳还可以吸收来自led的光以进一步减少光泄漏到邻近/相邻微装置。
5.根据一个实施例，将耦接到led阵列的微装置移动到受体衬底附近。所述受体衬底可以在顶部具有接合或固持层。所述层可以是图案化或统一层。所述接合/固持层可以是导电的。在对准过程之后，移动微装置和受体衬底使其更靠近在一起，使得所述微装置部分地(或完全地)与固持/接合层接触。选择性地开启led。在这种情况下，释离与选定的微装置相关联的释离层或固化与选定的微装置相关联的接合/固持层部分。因而，选定的微装置将留在受体衬底上。
6.根据另一实施例，提供一种将选定的微装置转移到受体衬底的方法。所述方法包含：在供体衬底上提供一或多个微装置，其中各微装置的一部分经由释离层耦接到外壳薄膜；提供耦接到受体衬底的固持层；提供耦接到供体衬底的显示器；将微装置与受体衬底对准；将微装置或受体衬底移动到预定义位置；以预定义强度开启显示器中对应于一组选定的微装置的像素，以从供体衬底释离所述选定的微装置组；将所述选定的微装置组固持在具有固持层的受体衬底上；以及分离所述受体衬底与外壳薄膜，而使所述选定的微装置组留在受体衬底上。
7.根据一个实施例，释离层可以包括使光转换成热从而引起剥蚀且将微装置朝向受体衬底推离外壳的层。在一种情况下，外壳薄膜还可以是释离层。在另一种情况下，衬底可以是释离层。
8.鉴于参考图式进行的各种实施例和/或方面的详细描述，本发明的前述和额外方面以及实施例将对所属领域的一般技术人员显而易见，接下来提供对图式的简要说明。
附图说明
9.在阅读以下具体实施方式之后且在参考图式之后，本发明的前述和其它优势将变得显而易见。
10.图1a示出根据本发明的实施例的具有接合到临时衬底的微装置阵列的供体衬底的截面视图。
11.图1b示出根据本发明的实施例的移除供体衬底的截面视图。
12.图1c示出根据本发明的实施例的将临时衬底与显示器对准的截面视图。
13.图2a示出根据本发明的实施例的使用显示器选择性地将微装置转移到受体衬底中的截面视图。
14.图2b示出根据本发明的实施例的启动选定的微装置的截面视图。
15.图2c示出根据本发明的实施例的使用推动力元件的截面视图。
16.图2d示出根据本发明的实施例的使用显示器将另一组选择性微装置转移到受体衬底中的截面视图。
17.图2e示出根据本发明的实施例的启动另一组选择性微装置的截面视图。
18.图2f示出根据本发明的实施例的使用推动力元件以将被转移的另一组微装置进一步嵌入固持层中的截面视图。
19.图3a示出根据本发明的实施例的使用全域力将微装置从薄膜转移到受体衬底中的另一截面视图。
20.图3b示出根据本发明的实施例的使用全域力将微装置从薄膜转移到受体衬底中的截面视图。
21.图3c示出根据本发明的实施例的使用推动力元件以将被转移的微装置进一步嵌入固持层中的截面视图。
22.图3d示出根据本发明的实施例的将另一组选择性微装置转移到受体衬底中的截面视图。
23.图3e示出根据本发明的实施例的启动另一组选择性微装置的截面视图。
24.图3f示出根据本发明的实施例的使用推动力元件以将被转移的另一组微装置进一步嵌入固持层中的截面视图。
25.在不同图式中使用相同参考数字指示类似或相同元件。
26.鉴于参考图式进行的各种实施例和/或方面的详细描述，本发明的前述和额外方面以及实施例将对所属领域的一般技术人员显而易见，接下来提供对图式的简要说明。
具体实施方式
27.虽然本发明容许各种修改和替换形式，但借助于图式中的实例展示具体实施例或实施方式，且将在本文中详细描述。然而，应理解本发明并不意图限制于所公开的具体形式。相反地，本发明涵盖属于如由随附权利要求书所定义的本发明的精神内的所有修改、等效物和替代方案。
28.除非上下文另外明确指示，否则如本说明书和权利要求书中所使用，单数形式“一(a/an)”和“所述”包括多个参考物。
29.在本说明书中，术语“系统衬底”、“受体衬底”和“显示器衬底”可以互换使用。然
而，所属领域的技术人员清楚，本文所描述的实施例与衬底类型无关。
30.在本说明书中，术语“供体衬底”和“载体衬底”可以互换使用。然而，所属领域的技术人员清楚，本文所描述的实施例与衬底类型无关。
31.在本说明书中，术语“临时衬底”、“中间衬底”和“盒式衬底”可以互换使用。然而，所属领域的技术人员清楚，本文所描述的实施例与衬底类型无关。
32.另外，这些实施例例示性地示出五个微发光装置，但本发明不限于此。可以根据实际需求改变微发光装置的数目。
33.通常成批地制造(通常在平面衬底上)许多微装置，包括发光二极管(led)、有机led、传感器、固态装置、集成电路、mems(微机电系统)和其它电子组件。为了形成可操作系统，需要将来自至少一个供体衬底的微装置选择性地转移到受体衬底。
34.本发明的一些实施例可以包括在供体衬底上形成与外壳薄膜耦接的微装置且将供体衬底耦接到显示器的例示性方法。所述显示器具有高于供体衬底上的微装置的分辨率。
35.图1a示出根据本发明的实施例的具有接合到临时衬底的微装置阵列的供体衬底的截面视图。此处，一或多个微装置102在未处理(或临时)衬底104上完全或部分形成。随后，通过释离层106覆盖微装置102的至少一部分。随后，在微装置102上或周围形成外壳薄膜/结构108。外壳可以是聚合物或其它材料或不同层。外壳还可以吸收来自led的光以进一步减少光泄漏到邻近/相邻微装置。在一种情况下，可以在将微装置转移到另一临时衬底110中之后进行此方法。
36.图1b示出根据本发明的实施例的移除供体衬底的截面视图。随后将外壳结构108接合到另一临时衬底110以辅助剥离过程。在一种情况下，尽管存在剥离过程，但微装置外壳薄膜108仍留在未处理衬底上。在另一种情况下，将外壳薄膜108转移到临时衬底110。在剥离之后，可以进行其它加工步骤，如添加接触层。
37.图1c示出根据本发明的实施例的将临时衬底与led阵列对准的截面视图。嵌入外壳薄膜108中的微装置102可以从临时衬底释离。
38.此处，显示器120可以直接或经由光导结构122与微装置外壳薄膜108对准和耦接。光导或光限制结构122可以用于将各led/像素的光直接聚焦至外壳薄膜或微装置的表面，从而减少光扩散至相邻微装置。在一种情况下，可以移除临时衬底110(如图1b中所示)以使微装置与显示器之间的距离降到最小。在另一种情况下，临时衬底可以与显示器对准。
39.显示器120可以是led阵列124或具有背(或正)光源的光调变装置。此说明是基于led阵列，然而，此说明还可以应用于光调变装置。
40.在一种情况下，显示器120可以用可以被选择性地启动的加热器或机械致动器的阵列替换。热量可以改变释离层106的特性且因此影响微装置102与外壳薄膜108之间的力。机械致动器可以将微装置102推离外壳薄膜108或使释离层106分解。
41.在另一种情况下，led阵列124可以是拾取头的部分。此处，拾取力可以是阵列的部分或在led阵列124的边缘处。
42.在另一种情况下，将led阵列124与微装置外壳薄膜108耦接。随后，通过拾取头拾取组合结构。此处，在对准之后将led阵列124接合到微装置薄膜(或盒)，拾取头拾取组合结构，且led阵列连接到决定开启哪些led的控制器。所述连接可以是拾取过程和拾取力的一
部分。所述拾取头可以使用以下各者中的一种：真空力、静电力、电磁力或另一类型。
43.在另一种情况下，微装置薄膜或组合结构装配于可以为其带来受体衬底的固持器或模板中。在使用用于微装置薄膜的固持器或模板的情况下，显示器(led阵列)可以是来自微装置外壳薄膜的其它阵列且投射到外壳薄膜中以选择性地释离装置。
44.图2a-2f示出根据本发明的实施例的使用led阵列选择性地将微装置转移到受体衬底中的截面视图。
45.图2a展示使用led阵列以将微装置选择性地转移到受体衬底中的工艺。提供具有固持层204的受体衬底202。微装置外壳薄膜108与受体衬底202对准。此处，led阵列120可以用作对准过程的部分。开启一组206处于较低强度的不同led灯或相同led灯作为对准标记。对准系统使用受体衬底202上的对准标记和具有微装置外壳薄膜108的led阵列206来对准两个结构。此方法可以重复一次，且随后使用被校准的数据呼叫以将微装置外壳薄膜移动到受体衬底202的不同位置，或可以多次重复所述方法。
46.在将微装置外壳薄膜108移动到预定义位置之后，将外壳薄膜或受体衬底202朝向彼此移动，使得微装置102触碰受体衬底202。此处，可以使用额外力将微装置压靠在受体衬底202上。
47.图2b示出根据本发明的实施例的启动选择性微装置的截面视图。与选定的微装置208相关联的led 206在预定义强度下开启。光(波长)可以从释离层106释离微装置208或固化微装置208与受体衬底2202的界面。受体衬底202与微装置外壳薄膜108彼此分离，且选定的微装置208留在嵌入固持层204中的受体衬底202上。
48.图2c示出根据本发明的实施例的用于将被转移的微装置进一步嵌入固持层204中的推动力元件的截面视图。在将微装置转移到受体衬底中之后(如图2b中所示)，可以使用推动力元件212以将被转移的微装置208进一步嵌入固持层204中。所述固持层可以是图案化或统一层。接合/固持层可以是导电的。此处，固持层204可以比微装置208更厚或与微装置208一样高。固持层204可以具有不同层以适应不同功能。推动力212可以归因于较强取出力而产生，或机械设置将微装置压入固持层中。此处，机械设置可以具有表面轮廓以使得微装置能够更深地穿透到固持层204中。
49.图2d-2f示出根据本发明的实施例的将另一组选择性微装置转移到受体衬底中的截面视图。第一组微装置嵌入固持层中之后的表面几乎再次扁平。这使得能够使用不同微装置薄膜来转移第二(和更多)类型的微装置。对于第二和其它类型的微装置，可以重复类似方法。
50.图2d示出根据本发明的实施例的另一组被启动的选定的微装置的截面视图。此处，与选定的微装置208-2相关联的led 206-2在预定义强度下开启。灯(波长)可以从释离层106释离微装置208-2或固化微装置208-2与受体衬底202的界面。
51.图2e展示受体衬底202与微装置外壳薄膜108彼此分离，且选定的微装置208-2留在嵌入固持层204中的受体衬底202上。
52.图2f示出根据本发明的实施例的用于将被转移的另一组微装置进一步嵌入固持层中的推动力元件的截面视图。在将微装置转移到受体衬底中之后(如图2e中所示)，可以使用推动力元件212以将被转移的微装置208-2进一步嵌入固持层204中。此处，固持层204可以比微装置208-2更厚或与微装置208-2一样高。固持层204可以具有不同层以适应不同
功能。推动力212可以归因于较强取出力而产生或机械设置将微装置208-2压入固持层中。此处，机械设置可以具有表面轮廓以使得微装置能够更深地穿透到固持层204中。
53.本发明的一些实施例包括使用施加到受体衬底的全域力将微装置从外壳薄膜转移到受体衬底中。全域力在释离层弱化之后取出微装置。全域取出力可以是电磁力或静电力。
54.图3a-3c示出根据本发明的实施例的使用全域力将微装置从外壳薄膜转移到受体衬底中的另一截面视图。
55.此处，全域力302朝向受体衬底202取出微装置102，而释离层106将微装置固持在外壳薄膜108的适当位置。通过开启显示器306中与选定的微装置102相关联的led304，弱化释离层106且朝向受体衬底202取出微装置102。
56.在一种情况下，led阵列306中的相同光或不同光可以用于固化微装置与受体衬底202的界面以将其永久地固持在适当位置。
57.全域取出力302可以是电磁力或静电力。在电磁力的情况下，微装置具有磁性。此处，受体衬底下方的磁力朝向受体衬底取出微装置。然而，释离层将其固持在适当位置。对于具有弱化释离层的样品，微装置朝向受体衬底移动。在静电力的状况下，微装置被充电或施加偏压，且受体衬底下方(或在受体衬底的顶部上或作为受体衬底的一部分)的全域电极吸引微装置。此处，微装置可以选择性地被施加偏压或充电以用于进一步的选择性加强。具有弱化释离层106的样品将朝向受体衬底202移动。
58.图3b示出根据本发明的实施例的使用全域力将微装置从薄膜转移到受体衬底中的截面视图。
59.此处，提供具有固持层204的受体衬底202。微装置外壳薄膜108与受体衬底202对准。此处，led阵列306可以用作对准过程的一部分。开启一组304的处于较低强度的不同led灯或相同led灯作为对准标记。对准系统使用受体衬底202上的对准标记和具有微装置外壳薄膜108的led阵列306来对准两个结构。此方法可以重复一次，且随后使用被校准的数据以将微装置外壳薄膜移动到受体衬底202的不同位置，或可以多次重复所述方法。
60.在微装置外壳薄膜108移动到预定义位置之后，外壳薄膜或受体衬底202朝向彼此移动，使得微装置触碰受体衬底202。全域力302朝向受体衬底202取出选定的微装置308，而释离层106将微装置固持在外壳薄膜108的适当位置。通过开启显示器306中与选定的微装置308相关联的led 304，弱化释离层106且因此朝向受体衬底202取出微装置308。
61.为了避免倾斜或错位，选择微装置薄膜外壳(供体衬底)相对于受体衬底的预定义位置，使得通过取出力移动到受体衬底的微装置仍部分地通过外壳薄膜供应。此距离是基于外壳薄膜的深度和微装置的高度。在微装置临时地或完全地被固定之后，供体衬底可以从受体衬底移开且因此微装置完全脱离外壳薄膜。
62.图3c示出根据本发明的实施例的用于将被转移的微装置进一步嵌入固持层中的推动力元件的截面视图。在将微装置转移到受体衬底中之后(如图3b中所示)，可以使用推动力元件312将被转移的微装置308进一步嵌入固持层204中。此处，固持层204可以比微装置208更厚或与微装置208一样高。固持层204可以具有不同层以适应不同功能。推动力312可以归因于较强取出力而产生，或机械设置将微装置压入固持层中。此处，机械设置可以具有表面轮廓，使得微装置能够更深地穿入固持层204中。
63.图3d示出根据本发明的实施例的将另一组选择性微装置转移到受体衬底中的截面视图。此处，另一组与选定的微装置308-2相关联的led 304-2以预定义强度开启。通过开启显示器306中与选定的微装置308-2相关联的led 304-2，弱化释离层106且因此通过使用全域力302朝向受体衬底202取出微装置308-2。
64.图3e展示受体衬底202与微装置外壳薄膜108彼此分离，且选定的微装置308-2留在受体衬底202上嵌入固持层204中。通过全域力302移动到受体衬底的微装置308-2仍部分地通过外壳薄膜108支撑。此距离是基于外壳薄膜的深度和微装置的高度。在微装置308-2临时地或完全地被固定之后，供体衬底可以从受体衬底移开且因此微装置完全脱离外壳薄膜。
65.图3f示出根据本发明的实施例的用于将另一组被转移的微装置进一步嵌入固持层中的推动力元件的截面视图。在将微装置转移到受体衬底中之后(如图3e中所示)，可以使用推动力元件312将被转移的微装置308-2进一步嵌入固持层204中。此处，固持层204可以比微装置308-2更厚或与微装置308-2一样高。固持层204可以具有不同层以适应不同功能。推动力312可以归因于较强取出力而产生或机械设置将微装置308-2压入固持层中。此处，机械设置可以具有表面轮廓，使得微装置能够更深地穿入固持层204中。
66.在前述实施例中，释离层可以包括使光转换成热从而引起剥蚀且将微装置朝向受体衬底推离外壳的层。
67.根据另一实施例，提供一种将选定的微装置转移到受体衬底的方法。所述方法包含：在供体衬底上提供一或多个微装置，其中各微装置的一部分经由释离层耦接到外壳薄膜；提供耦接到受体衬底的固持层；提供耦接到供体衬底的显示器；将微装置与受体衬底对准；将微装置或受体衬底移动到预定义位置；以预定义强度开启显示器中对应于一组选定的微装置的像素，以从供体衬底释离所述选定的微装置组；将所述选定的微装置组固持在具有固持层的受体衬底上；以及分离所述受体衬底与外壳薄膜，而使所述选定的微装置组留在受体衬底上。
68.根据一些实施例，固持层提供临时接合，以在释离层弱化之后从供体衬底取出所述选定的微装置组。在将微装置置放于所述固持层上或内部之后，固化所述固持层以提供永久接合。
69.根据其它实施例，所述方法可以进一步包含提供推动力元件，以使被转移的所述选定的微装置组更深地穿入固持层中。
70.根据另一实施例，所述方法可以进一步包含：以预定义强度开启显示器中对应于第二组选定的微装置的第二组像素，以从供体衬底释离第二组选定的微装置；将第二组选定的微装置固持在具有固持层的受体衬底上；以及分离受体衬底与外壳薄膜，而使第二组选定的微装置留在受体衬底上。
71.根据一个实施例，所述方法可以进一步包含通过弱化释离层提供全域力以朝向受体衬底取出微装置。全域力可以包含以下各者中的一种：电磁力或静电力。在将静电力施加到受体衬底的情况下，微装置被充电或施加偏压且受体衬底下方的全域电极吸引微装置。
72.根据另一实施例，以预定义强度开启所述显示器中对应于一组选定的微装置的像素的步骤进一步包含固化与所述选定的微装置组相关联的固持层的一部分。
73.根据一个实施例，固持层是单一或图案化层。显示器包含发光二极管的阵列或光
调变装置。显示器具有高于供体微装置阵列的分辨率。
74.根据一个实施例，所述方法可以进一步包含在显示器上方提供光导或光限制结构，以将各像素的光直接聚焦至外壳薄膜的表面。所述外壳薄膜包含聚合物。
75.根据另一实施例，提供耦接到供体衬底的显示器包含将供体衬底直接或经由光导结构与显示器对准。在对准之后将显示器接合到供体衬底。显示器具有可以拾取供体衬底的拾取力。
76.根据其它实施例，将供体衬底置放于模板中，其中所述模板可以在转移过程期间固持一或多个供体衬底。将显示器投影于供体衬底上以弱化用于选定的微装置的释离层。显示器可以包含加热器或机械致动器的阵列。
77.在前述实施例中，释离层可以包括使光转换成热从而引起剥蚀且将微装置朝向受体衬底推离外壳的层。
78.在一个实施例中，外壳薄膜还可以是释离层。在另一实施例中，衬底可以是释离层。
79.虽然本发明容许各种修改和替换形式，但已借助于图式中的实例展示具体实施例或实施方式，且在本文中详细描述。然而，应理解本发明并不意图限制于所公开的具体形式。相反地，本发明是为了涵盖属于如由随附权利要求书所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代方案。