Produzione continua in rotoli per display microLED...

Il metodo sviluppato dai ricercatori dell’Università di Strathclyde apre la strada alla creazione di matrici su larga scala di componenti ottici e potrebbe essere utilizzato per produrre rapidamente display microLED per occhiali intelligenti AR e VR. Per i display microLED più grandi, le sfide legate all'integrazione di milioni di dispositivi su un substrato sono enormi.

"Il trasferimento di dispositivi a semiconduttore su scala micrometrica dal loro substrato nativo a una varietà di piattaforme riceventi è una sfida affrontata a livello internazionale sia da gruppi di ricerca accademici che da industrie", ha affermato Eleni Margariti, leader del gruppo di ricerca presso l'Università di Strathclyde. “Il nostro processo di stampa a rulli offre un modo per raggiungere questo obiettivo in modo scalabile, soddisfacendo al tempo stesso la precisione richiesta per questa applicazione.”

La tecnologia a rulli può adattarsi al layout del dispositivo progettato con una precisione inferiore a 1 micron ed è economica e sufficientemente semplice da poter essere costruita in luoghi con risorse limitate.

“Questo processo di stampa potrebbe essere utilizzato anche per altri tipi di dispositivi, tra cui silicio ed elettronica stampata come transistor, sensori e antenne per dispositivi elettronici flessibili e indossabili, imballaggi intelligenti e etichette di identificazione a radiofrequenza”, ha affermato Margariti, che ha sviluppato il nuovo processo di stampa. . “Potrebbe anche essere utile per realizzare il fotovoltaico e per applicazioni biomediche come sistemi di somministrazione di farmaci, biosensori e ingegneria dei tessuti”.

“Volevamo migliorare il trasferimento di un gran numero di dispositivi semiconduttori da un substrato a un altro per migliorare le prestazioni e la scalabilità dei sistemi elettronici utilizzati in applicazioni come display e fotonica su chip, dove l’obiettivo è combinare vari materiali che manipolano la luce su scala molto piccola", ha aggiunto. “Per essere utilizzati per la produzione su larga scala, è fondamentale utilizzare metodi in grado di trasferire questi dispositivi in ​​modo efficiente, accurato e con errori minimi”.

Il nuovo approccio inizia con una serie di minuscoli dispositivi fissati in modo lasco al loro substrato di crescita. La superficie di un cilindro contenente una pellicola polimerica siliconica leggermente appiccicosa viene quindi fatta rotolare sulla serie sospesa di dispositivi, consentendo alle forze adesive tra il silicone e il semiconduttore di staccare i dispositivi dal loro substrato di crescita e di disporli sul tamburo del cilindro. Poiché il processo di stampa è continuo, può essere utilizzato per stampare simultaneamente numerosi dispositivi, il che lo rende altamente efficiente per la produzione su larga scala.

"Selezionando attentamente le proprietà del silicone e della superficie del substrato ricevente, nonché la velocità e la meccanica del processo di laminazione, i dispositivi possono essere rotolati con successo e rilasciati sul substrato ricevente preservando il formato disposto spazialmente che avevano sul substrato originale," lei disse. “Abbiamo inoltre sviluppato un metodo di analisi personalizzato che scansiona il campione stampato alla ricerca di difetti e fornisce la resa di stampa e la precisione di posizionamento in pochi minuti”.

I ricercatori hanno testato il nuovo approccio con nitruro di gallio (GaN) su strutture di silicio utilizzate per display micro-LED e l'utilizzo di substrati di silicio ha facilitato la preparazione dei dispositivi come strutture sospese che potevano essere raccolte dal rullo. Sono stati in grado di trasferire oltre il 99% dei dispositivi in ​​una serie di oltre 76.000 singoli elementi con una precisione spaziale inferiore al micron senza errori di rotazione significativi.

Il team sta lavorando per migliorare ulteriormente la precisione del processo di stampa, aumentando al tempo stesso il numero di dispositivi che possono essere trasferiti contemporaneamente. Hanno inoltre in programma di testare la capacità del metodo di combinare diversi tipi di dispositivi sulla stessa piattaforma di ricezione e di determinare se può essere utilizzato per stampare in posizioni specifiche della piattaforma di ricezione.

Articolo: E. Margariti, G. Quinn, D. Jevtics, B. Guilhabert, MD Dawson, MJ Strain, "Stampa a trasferimento continuo a rullo e metrologia automatizzata di >75.000 pixel microLED in un unico scatto"

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