Producción continua de rollos para pantallas microLED...

El método desarrollado por investigadores de la Universidad de Strathclyde allana el camino para la creación de conjuntos de componentes ópticos a gran escala y podría utilizarse para fabricar rápidamente pantallas microLED para gafas inteligentes AR y VR. Para pantallas microLED más grandes, los desafíos de integrar millones de dispositivos en un sustrato son enormes.

"La transferencia de dispositivos semiconductores a escala micrométrica desde su sustrato nativo a una variedad de plataformas receptoras es un desafío que están abordando a nivel internacional tanto los grupos de investigación académicos como las industrias", afirmó Eleni Margariti, líder del equipo de investigación de la Universidad de Strathclyde. "Nuestro proceso de impresión con rodillos ofrece una manera de lograr esto de manera escalable y al mismo tiempo cumplir con la exigente precisión necesaria para esta aplicación".

La tecnología de rodillos puede coincidir con el diseño del dispositivo diseñado con una precisión de menos de 1 micrón y es lo suficientemente económica y simple como para construirse en lugares con recursos limitados.

"Este proceso de impresión también podría usarse para otros tipos de dispositivos, incluido el silicio y la electrónica impresa, como transistores, sensores y antenas para electrónica flexible y portátil, embalajes inteligentes y etiquetas de identificación por radiofrecuencia", dijo Margariti, quien desarrolló el nuevo proceso de impresión. . "También podría resultar útil para fabricar energía fotovoltaica y para aplicaciones biomédicas, como sistemas de administración de fármacos, biosensores e ingeniería de tejidos".

“Queríamos mejorar la transferencia de una gran cantidad de dispositivos semiconductores de un sustrato a otro para mejorar el rendimiento y el escalado de los sistemas electrónicos utilizados en aplicaciones como pantallas y fotónica en chips, donde el objetivo es combinar varios materiales que manipulan la luz. en una escala muy pequeña”, añadió. "Para utilizarlos en la fabricación a gran escala, es fundamental utilizar métodos que puedan transferir estos dispositivos de manera eficiente, precisa y con errores mínimos".

El nuevo enfoque comienza con una serie de pequeños dispositivos que están ligeramente adheridos a su sustrato de crecimiento. Luego, la superficie de un cilindro que contiene una película de polímero de silicona ligeramente pegajosa se enrolla sobre el conjunto de dispositivos suspendidos, lo que permite que las fuerzas adhesivas entre la silicona y el semiconductor separe los dispositivos de su sustrato de crecimiento y los coloque en el tambor del cilindro. Debido a que el proceso de impresión es continuo, se puede utilizar para imprimir numerosos dispositivos simultáneamente, lo que lo hace muy eficiente para la producción a gran escala.

"Al seleccionar cuidadosamente las propiedades de la silicona y la superficie del sustrato receptor y la velocidad y la mecánica del proceso de laminado, los dispositivos se pueden enrollar y soltar con éxito sobre el sustrato receptor, preservando al mismo tiempo el formato espacialmente dispuesto que tenían en el sustrato original". ella dijo. "También desarrollamos un método de análisis personalizado que escanea la muestra impresa en busca de defectos y proporciona rendimiento de impresión y precisión de posicionamiento en solo minutos".

Los investigadores probaron el nuevo enfoque con nitruro de galio (GaN) en estructuras de silicio utilizadas para pantallas micro-LED, y el uso de sustratos de silicio facilitó la preparación de los dispositivos como estructuras suspendidas que podían ser recogidas por el rodillo. Pudieron transferir más del 99% de los dispositivos en una matriz de más de 76.000 elementos individuales con una precisión espacial inferior a una micra y sin errores de rotación significativos.

El equipo está trabajando para mejorar aún más la precisión del proceso de impresión y al mismo tiempo aumentar la cantidad de dispositivos que se pueden transferir a la vez. También planean probar la capacidad del método para combinar diferentes tipos de dispositivos en la misma plataforma receptora y determinar si se puede utilizar para imprimir en ubicaciones específicas de la plataforma receptora.

Artículo: E. Margariti, G. Quinn, D. Jevtics, B. Guilhabert, MD Dawson, MJ Strain, “Impresión por transferencia continua con rodillos y metrología automatizada de >75 000 píxeles microLED en una sola toma”

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