Production continue de rouleaux pour écrans microLED ...

La méthode développée par des chercheurs de l’Université de Strathclyde ouvre la voie à la création de réseaux de composants optiques à grande échelle et pourrait être utilisée pour fabriquer rapidement des écrans microLED pour les lunettes intelligentes AR et VR. Pour les écrans microLED plus grands, les défis liés à l’intégration de millions d’appareils sur un substrat sont énormes.

"Le transfert de dispositifs semi-conducteurs à l'échelle micrométrique de leur substrat natif vers diverses plates-formes de réception est un défi relevé au niveau international par les groupes de recherche universitaires et les industries", a déclaré Eleni Margariti, chef de l'équipe de recherche à l'Université de Strathclyde. « Notre processus d'impression au rouleau offre un moyen d'y parvenir de manière évolutive tout en répondant à la précision exigeante nécessaire à cette application. »

La technologie des rouleaux peut correspondre à la disposition du dispositif conçu avec une précision inférieure à 1 micron et est suffisamment peu coûteuse et simple pour être construite dans des endroits aux ressources limitées.

"Ce processus d'impression pourrait également être utilisé pour d'autres types de dispositifs, notamment le silicium et l'électronique imprimée, tels que les transistors, les capteurs et les antennes pour l'électronique flexible et portable, les emballages intelligents et les étiquettes d'identification par radiofréquence", a déclaré Margariti, qui a développé le nouveau processus d'impression. . "Cela pourrait également être utile pour la fabrication de systèmes photovoltaïques et pour des applications biomédicales telles que les systèmes d'administration de médicaments, les biocapteurs et l'ingénierie tissulaire."

« Nous voulions améliorer le transfert d'un grand nombre de dispositifs semi-conducteurs d'un substrat à un autre pour améliorer les performances et l'évolutivité des systèmes électroniques utilisés dans des applications telles que les écrans et la photonique sur puce, où l'objectif est de combiner divers matériaux qui manipulent la lumière. à très petite échelle », a-t-elle ajouté. "Pour être utilisés dans la fabrication à grande échelle, il est essentiel d'utiliser des méthodes capables de transférer ces appareils de manière efficace, précise et avec un minimum d'erreurs."

La nouvelle approche commence par une série de minuscules dispositifs faiblement attachés à leur substrat de croissance. La surface d'un cylindre contenant un film polymère de silicone légèrement collant est ensuite enroulée sur le réseau de dispositifs suspendu, permettant aux forces d'adhérence entre le silicone et le semi-conducteur de détacher les dispositifs de leur substrat de croissance et de les disposer sur le tambour du cylindre. Le processus d’impression étant continu, il peut être utilisé pour imprimer simultanément de nombreux appareils, ce qui le rend très efficace pour une production à grande échelle.

"En sélectionnant soigneusement les propriétés du silicone et de la surface du substrat récepteur ainsi que la vitesse et la mécanique du processus de laminage, les dispositifs peuvent être roulés et libérés avec succès sur le substrat récepteur tout en préservant le format spatialement disposé qu'ils avaient sur le substrat d'origine." dit-elle. « Nous avons également développé une méthode d'analyse personnalisée qui analyse l'échantillon imprimé à la recherche de défauts et fournit le rendement d'impression et la précision de positionnement en quelques minutes seulement. »

Les chercheurs ont testé la nouvelle approche avec du nitrure de gallium (GaN) sur des structures en silicium utilisées pour les écrans micro-LED, et l'utilisation de substrats en silicium a facilité la préparation des dispositifs sous forme de structures suspendues pouvant être saisies par le rouleau. Ils ont pu transférer plus de 99 % des dispositifs dans un ensemble de plus de 76 000 éléments individuels avec une précision spatiale inférieure au micron, sans erreurs de rotation significatives.

L’équipe s’efforce d’améliorer encore la précision du processus d’impression tout en augmentant le nombre d’appareils pouvant être transférés simultanément. Ils prévoient également de tester la capacité de la méthode à combiner différents types d'appareils sur la même plate-forme de réception et de déterminer si elle peut être utilisée pour imprimer vers des emplacements spécifiques de la plate-forme de réception.

Article : E. Margariti, G. Quinn, D. Jevtics, B. Guilhabert, MD Dawson, MJ Strain, « Impression par transfert à rouleaux continu et métrologie automatisée de > 75 000 pixels microLED en un seul coup »

est ce que je.org/10.1364/OME.483657 ; www.strathclyde.ac.uk