microLEDディスプレイ用の連続ロール生産...

ストラスクライド大学の研究者が開発したこの方法は、光学コンポーネントの大規模アレイを作成する道を切り開き、AR および VR スマート グラス用の microLED ディスプレイを迅速に製造するために使用できる可能性があります。 大型の microLED ディスプレイの場合、何百万ものデバイスを基板上に統合するという課題は膨大です。

「マイクロメートルスケールの半導体デバイスをネイティブ基板からさまざまな受け取りプラットフォームに移すことは、学術研究グループと産業界の両方が国際的に取り組んでいる課題です」とストラスクライド大学の研究チームリーダー、エレニ・マルガリティ氏は述べた。 「当社のローラーベースの印刷プロセスは、この用途に必要な厳しい精度を満たしながら、これを拡張可能な方法で実現する方法を提供します。」

ローラー技術は、設計されたデバイスのレイアウトを 1 ミクロン未満の精度で一致させることができ、リソースが限られた場所でも構築できるほど安価で簡単です。

新しい印刷プロセスを開発したマルガリティ氏は、「この印刷プロセスは、シリコンやトランジスタなどのプリンテッドエレクトロニクス、フレキシブルでウェアラブルなエレクトロニクス用のセンサーやアンテナ、スマートパッケージング、無線周波数識別タグなど、他のタイプのデバイスにも使用できる可能性がある」と述べた。 。 「太陽光発電の製造や、ドラッグデリバリーシステム、バイオセンサー、組織工学などの生物医学応用にも役立つ可能性があります。」

「私たちは、光を操作するさまざまな材料を組み合わせることが目的で、ディスプレイやオンチップフォトニクスなどのアプリケーションで使用される電子システムの性能とスケーリングを向上させるために、ある基板から別の基板への多数の半導体デバイスの転写を改善したいと考えていました。非常に小規模です」と彼女は付け加えた。 「大規模製造に使用するには、これらのデバイスを効率的、正確に、最小限のエラーで転送できる方法を使用することが重要です。」

新しいアプローチは、成長基板に緩く取り付けられた小さなデバイスのアレイから始まります。 次に、わずかに粘着性のあるシリコーンポリマーフィルムを含むシリンダーの表面を、吊り下げられたデバイスのアレイ上で転がします。これにより、シリコンと半導体の間の接着力によってデバイスが成長基板から剥離され、シリンダードラム上にアレイ化されます。 印刷プロセスは連続的であるため、多数のデバイスを同時に印刷することができ、大規模生産において非常に効率的になります。

「シリコンと受け取り基板の表面の特性、回転プロセスの速度と機構を慎重に選択することにより、デバイスは元の基板上で空間的に配列されたフォーマットを維持しながら、うまく回転させて受け取り基板上にリリースすることができます。」彼女は言いました。 「また、印刷サンプルの欠陥をスキャンし、印刷歩留まりと位置決め精度をわずか数分で提供するカスタム分析方法も開発しました。」

研究者らは、マイクロ LED ディスプレイに使用されるシリコン構造上に窒化ガリウム (GaN) を用いた新しいアプローチをテストしました。シリコン基板を使用することで、ローラーで持ち上げることができる吊り下げ構造としてのデバイスの準備が容易になりました。 彼らは、76,000 を超える個々の要素のアレイ内のデバイスの 99% 以上を、重大な回転誤差なしで 1 ミクロン未満の空間精度で転写することができました。

チームは、印刷プロセスの精度をさらに向上させると同時に、一度に転送できるデバイスの数を増やすことに取り組んでいます。 また、同じ受信プラットフォーム上で異なるタイプのデバイスを組み合わせるこの方法の機能をテストし、受信プラットフォームの特定の場所に印刷するために使用できるかどうかを判断することも計画しています。

論文: E. Margariti、G. Quinn、D. Jevtics、B. Guilhabert、MD Dawson、MJ Strain、「連続ローラー転写印刷とシングル ショットでの > 75,000 microLED ピクセルの自動計測」

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