Produção contínua de rolos para displays microLED ...

O método desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Strathclyde abre caminho para a criação de conjuntos de componentes ópticos em grande escala e pode ser usado para fabricar rapidamente displays microLED para óculos inteligentes AR e VR. Para telas microLED maiores, os desafios de integração de milhões de dispositivos em um substrato são enormes.

“Transferir dispositivos semicondutores em escala micrométrica de seu substrato nativo para uma variedade de plataformas receptoras é um desafio enfrentado internacionalmente por grupos de pesquisa acadêmica e indústrias”, disse Eleni Margariti, líder da equipe de pesquisa da Universidade de Strathclyde. “Nosso processo de impressão baseado em rolo oferece uma maneira de conseguir isso de maneira escalonável, ao mesmo tempo em que atende à exigente precisão necessária para esta aplicação.”

A tecnologia de rolos pode corresponder ao layout do dispositivo projetado com uma precisão de menos de 1 mícron e é barata e simples o suficiente para ser construída em locais com recursos limitados.

“Este processo de impressão também pode ser usado para outros tipos de dispositivos, incluindo silício e eletrônicos impressos, como transistores, sensores e antenas para eletrônicos flexíveis e vestíveis, embalagens inteligentes e etiquetas de identificação por radiofrequência”, disse Margariti, que desenvolveu o novo processo de impressão. . “Também poderia ser útil para a produção de energia fotovoltaica e para aplicações biomédicas, como sistemas de distribuição de medicamentos, biossensores e engenharia de tecidos.”

“Queríamos melhorar a transferência de um grande número de dispositivos semicondutores de um substrato para outro para melhorar o desempenho e o dimensionamento de sistemas eletrônicos usados ​​em aplicações como displays e fotônica on-chip, onde o objetivo é combinar vários materiais que manipulam a luz em uma escala muito pequena”, acrescentou ela. “Para serem usados ​​na fabricação em larga escala, é crucial usar métodos que possam transferir esses dispositivos de forma eficiente, precisa e com erros mínimos.”

A nova abordagem começa com uma série de pequenos dispositivos que estão frouxamente ligados ao seu substrato de crescimento. A superfície de um cilindro contendo uma película de polímero de silicone ligeiramente pegajosa é então rolada sobre o conjunto suspenso de dispositivos, permitindo que forças adesivas entre o silicone e o semicondutor separem os dispositivos do seu substrato de crescimento e os organizem no tambor do cilindro. Como o processo de impressão é contínuo, ele pode ser usado para imprimir simultaneamente vários dispositivos, o que o torna altamente eficiente para produção em larga escala.

“Ao selecionar cuidadosamente as propriedades do silicone e da superfície do substrato receptor e a velocidade e a mecânica do processo de laminação, os dispositivos podem ser rolados e liberados com sucesso no substrato receptor, preservando o formato espacialmente organizado que tinham no substrato original”, ela disse. “Também desenvolvemos um método de análise personalizado que verifica a amostra impressa em busca de defeitos e fornece o rendimento da impressão e a precisão do posicionamento em apenas alguns minutos.”

Os pesquisadores testaram a nova abordagem com nitreto de gálio (GaN) em estruturas de silício usadas para displays micro-LED, e o uso de substratos de silício facilitou a preparação dos dispositivos como estruturas suspensas que poderiam ser captadas pelo rolo. Eles foram capazes de transferir mais de 99% dos dispositivos em uma matriz de mais de 76.000 elementos individuais com precisão espacial abaixo de um mícron, sem erros rotacionais significativos.

A equipe está trabalhando para melhorar ainda mais a precisão do processo de impressão e, ao mesmo tempo, aumentar o número de dispositivos que podem ser transferidos de uma só vez. Eles também planejam testar a capacidade do método de combinar diferentes tipos de dispositivos na mesma plataforma de recepção e determinar se ele pode ser usado para imprimir em locais específicos da plataforma de recepção.

Artigo: E. Margariti, G. Quinn, D. Jevtics, B. Guilhabert, MD Dawson, MJ Strain, “Impressão por transferência contínua de rolos e metrologia automatizada de> 75.000 pixels microLED em uma única foto”

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