01
Inngangur
Micro LED tækni, sem er fremstu-svið næstu-kynslóðar skjátækni, fær víðtæka athygli og rannsóknir. Í samanburði við hefðbundna fljótandi kristalskjái og lífræna -ljósdíóða (OLED), bjóða ör LED hærri birtustig, meiri birtuskil og breiðari litasvið, á sama tíma og þeir eyða minni orku og hafa lengri líftíma. Þetta gefur Micro LED umtalsverða möguleika í sjónvörpum, snjallsímum, litlum tækjum sem hægt er að bera á, í-ökutækjaskjáum og AR/VR forritum. Samanburður á breytum milli Micro LED, LCD og OLED.
Massaflutningur er lykilskref í því að flytja Micro LED flís frá vaxtarhvarfefninu yfir á markundirlagið. Vegna mikils þéttleika og lítillar stærðar Micro LED flísar eiga hefðbundnar flutningsaðferðir í erfiðleikum með að uppfylla kröfur um mikla-nákvæmni flutning. Til að ná fram skjáfylki sem sameinar Micro LED með hringrásardrifi þarf margfalda fjöldaflutninga af Micro LED flísum (að minnsta kosti frá safír undirlagi → tímabundið undirlag → nýtt undirlag), með miklum fjölda flísar fluttar í hvert skipti, sem krefst mikils stöðugleika og nákvæmni flutningsferlisins. Laser massaflutningur er tækni til að flytja Micro LED flís frá innfæddu safírundirlaginu yfir á markundirlagið. Í fyrsta lagi eru flögurnar aðskildar frá upprunalegu safírundirlaginu með leysilyftu-af; síðan er fjarlæging framkvæmd á markundirlaginu til að gera kleift að flytja flísina yfir á undirlag með límefnum (eins og pólýdímetýlsíloxan). Að lokum, með því að nota málmtengikraftinn á TFT bakplaninu, eru flögurnar fluttar frá PDM undirlaginu yfir í TFT bakplanið.
02
Laser Lift-Off Technology
Fyrsta skref leysimassaflutnings er leysir lyfta-af (LLO). Afrakstur leysirlyftingar-af ákvarðar beint lokaafrakstur alls leysiflutningsferlisins. Ör LED nota venjulega hvarfefni eins og Si og safír til að rækta GaN epitaxial lög til framleiðslu. Það er verulegur mismunur á grindunum og varmaþenslustuðlinum á milli Si og GaN, þannig að safír hvarfefni eru oftar notuð við framleiðslu á Micro LED flögum.
Bandbilið á safír er 9,9eV, GaN er 3,39eV og AlN er 6,2eV. Meginreglan um leysilyftingu-af er að nota stuttan-bylgjulengd leysir með ljóseindaorku sem er meiri en GaN bandbilið en minna en bandbilið safírs og AlN, sem geislar frá safírhliðinni. Laserinn fer í gegnum safír og AlN og frásogast af GaN yfirborðslaginu. Á meðan á þessu ferli stendur verður GaN yfirborðið undir varma niðurbroti. Þar sem bræðslumark Ga er um það bil 30 gráður myndast N2 og fljótandi Ga og N2 sleppur og skilur þannig GaN epitaxial lagið vélrænt frá safír undirlaginu. Niðurbrotsviðbrögðin sem eiga sér stað við viðmótið má tákna sem:
Samkvæmt formúlunni fyrir ljóseindaorku ætti ákjósanlegur leysibylgjulengd sem uppfyllir ofangreind skilyrði að vera á eftirfarandi bili: 125 nm < 209 nm Minna en eða jafnt og λ Minna en eða jafnt og 365 nm. Rannsóknir sýna að leysir púlsbreidd, leysibylgjulengd og leysiorkuþéttleiki eru lykilþættir til að ná fram leysireyðingarferlinu.
Til að ná fullri-litalosun með Micro LED er nauðsynlegt að raða og samþætta nákvæmlega og samþætta rauða, græna og bláa Micro LED flís á sama undirlagið til að búa til örsmáa,-litaskjápixla með mikilli upplausn. Hins vegar hentar LLO ekki fyrir sértæka samþættingu ó-jafnra rauðra, grænna og bláa Micro LED tækja. Þar að auki er sértæk viðgerð á fáeinum skemmdum Micro LED flísum mikilvægt til að bæta afrakstur skjávara. Þess vegna hefur Laser Selective Lift-Off (SLLO) tækni komið fram. Þessi tækni er hentug fyrir misleita samþættingu og sértæka viðgerð, án þess að þurfa flókin lotuferli. Það getur einnig valið flutt nokkrar fyrirfram-tilgreindar LED og gert við skemmda LED.
SLLO er náð með því að nota leysir til að aðgreina viðmótið á milli Micro LED flísanna og undirlagsins. Útfjólublátt ljós er almennt notað sem ljósgjafi. Stutt-bylgjulengd ljós hefur sterkari víxlverkun við efnið, sem gerir nákvæmara-lyftingarferli kleift. Að auki er hitinn sem myndast af útfjólubláu ljósi meðan á lyftu-afferlinu stendur tiltölulega lítill, sem dregur úr hættu á hitaskemmdum.
Uniqarta hefur lagt til stóra-samhliða leysisflögnunaraðferð, eins og sýnt er á mynd 4. Með því að bæta við X-Y leysiskanni á grundvelli eins-púlsleysis, er einn leysigeisli sveigður í marga geisla, sem gerir flísaflögun í stórum-skala kleift. Þetta kerfi eykur verulega fjölda flísa sem skrúfað er af í einni keyrslu, sem nær 100 M/klst hraða, flutningsnákvæmni upp á ±34 μm og góða gallagreiningargetu, hentugur fyrir flutning á ýmsum straumstærðum og efnum.
03
Laser Transfer Tækni
Annað skref leysigeislaflutnings er leysiflutningur, sem flytur delaminated flísinn frá tímabundnu undirlaginu yfir á bakplanið. Laser-framleidd framflutningstækni (LIFT) sem Coherent leggur til er tækni sem getur sett ýmis hagnýt efni og mannvirki í notenda-skilgreint mynstur, sem gerir kleift að staðsetja mannvirki eða tæki með litlum eiginleikum í stórum- mælikvarða. Eins og er, hefur LIFT tæknin náð góðum árangri í flutningi ýmissa rafeindaíhluta, með stærðum á bilinu 0,1 til yfir 6 mm2. Mynd 5 sýnir dæmigert LIFT ferli. Í LIFT ferlinu fer leysirinn í gegnum gegnsætt undirlagið og frásogast af kraftmiklu losunarlaginu. Með leysireyðingu eða uppgufun eykst háþrýstingurinn sem myndast af kraftmikla losunarlaginu hratt og flytur þannig flísinn frá stimplinum yfir á móttökuundirlagið.
Eftir endurbætur þróaði Uniqarta blöðru-undirstaða leysir-framvirka flutningstækni (BB-LIFT). Eins og sýnt er á mynd 6 liggur munurinn í því að við leysigeislun er aðeins lítill hluti af DRL fjarlægður til að mynda gas til að veita höggorku. DRL getur hulið höggbylgjuna inni með því að búa til stækkaða blöðru, ýta flísinni varlega í átt að móttökuundirlaginu, sem getur bætt flutningsnákvæmni og dregið úr skemmdum.
Ó-endurnýtanleiki stimpilsins er mikilvægur þáttur sem takmarkar notkun BB-LIFT. Til að bæta kostnaðar-hagkvæmni hafa vísindamenn þróað endurnýtanlega BB-LIFT tækni sem byggir á hönnun endurnýtanlegra móta, eins og sýnt er á mynd 7. Stimpillinn samanstendur af örholi með málmlagi, með holrúmsveggjum og öruppbyggðu teygjanlegu límmóti sem notað er til að hjúpa örflöguna og tengja örflöguna. Undir lýsingu með 808 nm leysir gleypir málmlagið leysirinn og myndar hita, sem veldur því að loftið inni í holrúminu stækkar hratt, afmyndar stimpilinn og dregur verulega úr viðloðun hans. Á þessum tímapunkti auðveldar höggið sem myndast við bólumyndun að losa flísina frá stimplinum.
Í stórum-flutningi er þörf á sterkri viðloðun við upptöku-til að tryggja áreiðanlega upptöku, en viðloðun þarf að vera eins lítil og hægt er við staðsetningu til að ná yfirfærslu. Þess vegna liggur lykiltæknin í því að bæta viðloðunskiptahlutfallið. Vísindamenn hafa sett stækkanlegar örkúlur í límlagið og notað leysirhitakerfi til að mynda ytri hitaörvun. Meðan á upptöku-ferlinu stendur, tryggja litlar-stærðar, innbyggðu stækkanlegu örkúlurnar flatleika yfirborðs límlagsins á meðan hægt er að vanrækja áhrifin á sterka viðloðun límlagsins. Á flutningsferlinu er 90 gráðu ytri hitaörvunin sem myndast af leysihitakerfinu flutt hratt yfir á límlagið, sem veldur því að innri örkúlurnar stækka hratt, eins og sýnt er á mynd 8. Þetta leiðir til ör{10}}lyftingarbyggingar á yfirborðinu, sem dregur verulega úr yfirborðsviðloðun og nær áreiðanlegri losun.
Til að ná stórum-flutningi komust vísindamenn að því að flutningurinn er háður breytileika í viðloðun milli TRT og virka tækisins og er stjórnað af hitastigsbreytum, eins og sýnt er á mynd 9. Þegar hitastigið er undir mikilvægu hitastigi Tr, fer orkulosunarhraði TRT/virka tækisins yfir mikilvæga orkulosunarhraða virka tækisins/uppsprettu undirlagsins, sem veldur sprungu við TRT, sem veldur sprungu við TRT. upp virka tækið. Meðan á flutningsferlinu stendur, hækkar leysirhitun hitastigið yfir mikilvæga hitastigið Tr, sem gerir orkulosunarhraða TRT/virka tækisins lægra en mikilvæga orkulosunarhraða virka tækisins/markundirlagsins, og flytur þar með hagnýta tækið yfir á markundirlagið.
