Непрерывное производство рулонов для дисплеев microLED...

Метод, разработанный исследователями из Университета Стратклайда, открывает путь к созданию крупномасштабных массивов оптических компонентов и может быть использован для быстрого изготовления микросветодиодных дисплеев для умных очков AR и VR. Для более крупных дисплеев microLED проблемы интеграции миллионов устройств на подложке огромны.

«Перенос полупроводниковых устройств микрометрового масштаба с их родной подложки на различные приемные платформы — это задача, которую решают на международном уровне как академические исследовательские группы, так и промышленные предприятия», — сказала Элени Маргарити, руководитель исследовательской группы в Университете Стратклайда. «Наш процесс печати на роликах предлагает возможность масштабируемого достижения этой цели, одновременно обеспечивая требуемую точность, необходимую для этого приложения».

Роликовая технология может соответствовать проектируемой компоновке устройства с точностью менее 1 микрона, она недорога и достаточно проста, чтобы ее можно было построить в местах с ограниченными ресурсами.

«Этот процесс печати также можно использовать для других типов устройств, включая кремниевые и печатные электронные устройства, такие как транзисторы, датчики и антенны для гибкой и носимой электроники, умной упаковки и меток радиочастотной идентификации», — сказал Маргарити, разработавший новый процесс печати. . «Это также может быть полезно для создания фотоэлектрических систем и биомедицинских приложений, таких как системы доставки лекарств, биосенсоры и тканевая инженерия».

«Мы хотели улучшить перенос большого количества полупроводниковых устройств с одной подложки на другую, чтобы улучшить производительность и масштабирование электронных систем, используемых в таких приложениях, как дисплеи и встроенная фотоника, где цель состоит в том, чтобы объединить различные материалы, управляющие светом. в очень небольших масштабах», — добавила она. «Чтобы использовать эти устройства в крупномасштабном производстве, крайне важно использовать методы, которые могут передавать эти устройства эффективно, точно и с минимальными ошибками».

Новый подход начинается с набора крошечных устройств, которые свободно прикреплены к субстрату для выращивания. Затем поверхность цилиндра, содержащего слегка липкую пленку из силиконового полимера, накатывается на подвешенный массив устройств, позволяя силам сцепления между силиконом и полупроводником отделить устройства от подложки для выращивания и разместить их на барабане цилиндра. Поскольку процесс печати является непрерывным, его можно использовать для одновременной печати на нескольких устройствах, что делает его очень эффективным для крупномасштабного производства.

«Тщательно выбирая свойства силикона и принимающей поверхности подложки, а также скорость и механику процесса прокатки, устройства можно успешно перевернуть и выпустить на подложку-приемник, сохраняя при этом пространственно-выстроенный формат, который они имели на исходной подложке». она сказала. «Мы также разработали специальный метод анализа, который сканирует отпечатанный образец на наличие дефектов и обеспечивает производительность печати и точность позиционирования за считанные минуты».

Исследователи протестировали новый подход с использованием нитрида галлия (GaN) на кремниевых структурах, используемых для микро-светодиодных дисплеев, а использование кремниевых подложек облегчило подготовку устройств в виде подвешенных структур, которые можно было поднять с помощью ролика. Им удалось перенести более 99% устройств в массиве из более чем 76 000 отдельных элементов с пространственной точностью ниже микрона без значительных ошибок вращения.

Команда работает над дальнейшим повышением точности процесса печати, а также над увеличением количества устройств, которые можно передавать одновременно. Они также планируют проверить способность метода объединять различные типы устройств на одной приемной платформе и определить, можно ли использовать его для печати в определенных местах приемной платформы.

Статья: Э. Маргарити, Дж. Куинн, Д. Джевтикс, Б. Гильабер, М. Д. Доусон, М. Дж. Стрейн, «Непрерывная роликовая трансферная печать и автоматизированная метрология > 75 000 пикселей microLED за один снимок».

doi.org/10.1364/OME.483657; www.strathclyde.ac.uk