01
Įvadas
„Micro LED“ technologija, kaip pažangiausia-naujos-kartos ekranų technologijos sritis, sulaukia didelio dėmesio ir tyrimų. Palyginti su tradiciniais skystųjų kristalų ekranais ir organiniais-šviesos diodais (OLED), mikro šviesos diodai pasižymi didesniu ryškumu, kontrastu ir platesne spalvų gama, kartu sunaudoja mažiau energijos ir ilgesnį tarnavimo laiką. Tai suteikia „Micro LED“ didelio potencialo televizoriuose, išmaniuosiuose telefonuose, mažuose nešiojamuosiuose įrenginiuose,{5}}transporto priemonių ekranuose ir AR/VR programose. Mikro LED, LCD ir OLED parametrų palyginimas.
Masės perkėlimas yra pagrindinis žingsnis perkeliant Micro LED lustus iš augimo substrato į tikslinį substratą. Dėl didelio mikro LED lustų tankio ir mažo dydžio tradiciniai perdavimo metodai sunkiai atitinka didelio-tikslumo perdavimo reikalavimus. Norint sukurti ekrano masyvą, jungiantį Micro LED ir grandinės pavarą, reikia daug kartų perduoti Micro LED lustų masę (bent jau iš safyro substrato → laikino substrato → naujo substrato), kiekvieną kartą perduodant daug lustų, todėl reikia didelio perdavimo proceso stabilumo ir tikslumo. Masės perkėlimas lazeriu yra metodas, skirtas mikro LED lustams perkelti iš natūralaus safyro substrato į tikslinį substratą. Pirma, lustai atskiriami nuo natūralaus safyro substrato naudojant lazerinį pakėlimą{5}}; tada ant tikslinio pagrindo atliekama abliacija, kad lustai būtų perkelti ant pagrindo su lipniomis medžiagomis (pvz., polidimetilsiloksanu). Galiausiai, naudojant metalo surišimo jėgą ant TFT galinės plokštės, lustai perkeliami iš PDM pagrindo į TFT galinę plokštę.
02
Lazerinio pakėlimo{0}}technologija
Pirmasis lazerinio masės perdavimo veiksmas yra lazerio pakėlimas{0}}(LLO). Lazerio pakėlimo{2}} našumas tiesiogiai lemia galutinį viso lazerio perdavimo proceso našumą. Mikro šviesos dioduose paprastai naudojami substratai, tokie kaip Si ir safyras, kad išaugintų GaN epitaksinius sluoksnius gamybai. Tarp Si ir GaN yra didelių gardelių neatitikimų ir šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumų, todėl ruošiant Micro LED lustus dažniau naudojami safyro substratai.
Safyro juostos tarpas yra 9,9 eV, GaN - 3,39 eV, o AlN - 6,2 eV. Lazerio pakėlimo{4}}principas yra naudoti trumpo-bangos lazerį, kurio fotonų energija yra didesnė nei GaN juostos tarpas, bet mažesnė nei safyro ir AlN juostos tarpai, spinduliuojantys iš safyro pusės. Lazeris praeina per safyrą ir AlN ir yra sugeriamas GaN paviršiaus sluoksnio. Šio proceso metu paviršius GaN termiškai skaidosi. Kadangi Ga lydymosi temperatūra yra apie 30 laipsnių, susidaro N2 ir skystas Ga, o N2 išeina, tokiu būdu mechaniškai atskiriant GaN epitaksinį sluoksnį nuo safyro substrato. Skilimo reakcija, vykstanti sąsajoje, gali būti pavaizduota taip:
Pagal fotonų energijos formulę optimalus lazerio bangos ilgis, atitinkantis aukščiau nurodytas sąlygas, turėtų būti tokiame diapazone: 125 nm < 209 nm Mažesnis arba lygus λ Mažesnis arba lygus 365 nm. Tyrimai rodo, kad lazerio impulso plotis, lazerio bangos ilgis ir lazerio energijos tankis yra pagrindiniai veiksniai norint pasiekti lazerio abliacijos procesą.
Norint pasiekti pilną -spalvų spinduliavimą naudojant „Micro LED“, būtina tiksliai išdėstyti ir integruoti raudonus, žalius ir mėlynus „Micro LED“ lustus ant to paties pagrindo, kad būtų sukurti maži, didelės raiškos spalvoti ekrano pikseliai. Tačiau LLO netinka pasirinktinai integruoti ne-vienodus raudonus, žalius ir mėlynus mikro LED įrenginius. Be to, norint padidinti ekrano gaminių išeigą, labai svarbu pasirinktinai taisyti nedidelį skaičių pažeistų mikro LED lustų. Todėl atsirado lazerinio selektyvaus pakėlimo{6}}(SLLO) technologija. Ši technologija tinka nevienalytei integracijai ir selektyviam taisymui, nereikalaujant sudėtingų paketinių procesų. Jis taip pat gali pasirinktinai perkelti kai kuriuos iš anksto{9}}nurodytus šviesos diodus ir pataisyti pažeistus šviesos diodus.
SLLO pasiekiamas naudojant lazerį, skirtą pasirinktinai atskirti sąsają tarp Micro LED lustų ir pagrindo. Ultravioletinė šviesa dažniausiai naudojama kaip šviesos šaltinis. Trumpo-bangos ilgio šviesa stipriau sąveikauja su medžiaga, todėl galima tiksliau pakelti-procesą. Be to, ultravioletinių spindulių skleidžiama šiluma pakėlimo{5}}proceso metu yra palyginti maža, todėl sumažėja šiluminės žalos rizika.
„Uniqarta“ pasiūlė didelio-masto lygiagretaus lazerinio šveitimo metodą, kaip parodyta 4 paveiksle. Pridėjus X-Y lazerinį skaitytuvą, pagrįstą vienu-impulsiniu lazeriu, vienas lazerio spindulys išsklaidžiamas į kelis pluoštus, o tai įgalina didelio-masto lusto šveitimą. Ši schema žymiai padidina per vieną paleidimą nušveičiamų lustų skaičių, pasiekdama 100 M/h išsisluoksniavimo greitį, ±34 μm perdavimo tikslumą ir gerą defektų aptikimo galimybę, tinkančią įvairių dydžių ir medžiagų srovei perduoti.
03
Lazerio perdavimo technologija
Antrasis lazerinio masinio perdavimo žingsnis yra lazerinis perkėlimas, kuris perkelia išskirstytą lustą iš laikinojo pagrindo į galinę plokštę. „Coherent“ pasiūlyta lazeriu -indukuoto pirmyn perdavimo (LIFT) technologija yra metodas, leidžiantis įvairias funkcines medžiagas ir struktūras sudėti į naudotojo-apibrėžtus modelius, leidžiančius didelio masto-dėti struktūras ar įrenginius su mažais elementų dydžiais. Šiuo metu LIFT technologija sėkmingai perduoda įvairius elektroninius komponentus, kurių dydžiai svyruoja nuo 0,1 iki 6 mm2. 5 paveiksle parodytas tipiškas LIFT procesas. LIFT proceso metu lazeris praeina per skaidrų pagrindą ir yra sugeriamas dinaminio atpalaidavimo sluoksnio. Dėl lazerinės abliacijos arba garinimo dinaminio atpalaidavimo sluoksnio sukuriamas aukštas slėgis greitai didėja, todėl lustas perkeliamas iš antspaudo į priimantį pagrindą.
Po patobulinimų „Uniqarta“ sukūrė lizdinės plokštelės{0}}pagrįstą lazeriu-sukeliamą pirmyn perdavimo technologiją (BB-LIFT). Kaip parodyta 6 paveiksle, skirtumas yra tas, kad apšvitinant lazeriu, tik nedidelė DRL dalis pašalinama, kad susidarytų dujos, suteikiančios smūgio energiją. DRL gali uždengti smūgio bangą viduje, sukurdamas išsiplėtusią pūslę, švelniau stumdamas lustą link priimančio pagrindo, o tai gali pagerinti perdavimo tikslumą ir sumažinti žalą.
Ne{0}}antspaudo pakartotinis naudojimas yra svarbus veiksnys, ribojantis BB-LIFT taikymą. Siekdami pagerinti ekonomiškumą, mokslininkai sukūrė daugkartinio naudojimo BB-LIFT techniką, pagrįstą daugkartinio naudojimo formų dizainu, kaip parodyta 7 paveiksle. Antspaudą sudaro mikroertmė su metaliniu sluoksniu su ertmės sienelėmis ir mikrostruktūrizuotos elastingos lipnios formos, naudojamos drožlių gaubimui ir mikrokapsuliavimui. Apšviestas 808 nm lazeriu, metalinis sluoksnis sugeria lazerį ir generuoja šilumą, todėl oras ertmės viduje greitai plečiasi, deformuodamas antspaudą ir labai sumažindamas jo sukibimą. Šiuo metu burbulo susidarymo sukeltas smūgis palengvina lusto atsiskyrimą nuo antspaudo.
Didelės apimties perkėlimo metu, norint užtikrinti patikimą paėmimą,-paimant reikia stiprų sukibimą, o dėjimo metu sukibimas turi būti kuo mažesnis, kad būtų pasiektas perkėlimas. Todėl pagrindinė technologija yra pagerinti sukibimo perjungimo santykį. Mokslininkai į klijų sluoksnį įdėjo plečiamas mikrosferas ir panaudojo lazerinę šildymo sistemą, kad sukurtų išorinę šiluminę stimuliaciją. Paėmimo-proceso metu mažo-dydžio įterptosios išsiplečiančios mikrosferos užtikrina lipniojo sluoksnio paviršiaus lygumą, o į poveikį stipriam klijų sluoksnio sukibimui galima nepaisyti. Perkėlimo proceso metu 90 laipsnių išorinė šiluminė stimuliacija, kurią sukuria lazerio šildymo sistema, greitai perduodama lipniam sluoksniui, todėl vidinės mikrosferos greitai išsiplečia, kaip parodyta 8 paveiksle. Dėl to paviršiuje susidaro mikro{10}}pakėlimo struktūra, žymiai sumažinanti paviršiaus sukibimą ir užtikrinant patikimą atsipalaidavimą.
Siekdami didelio-masto perdavimo, mokslininkai nustatė, kad perdavimas priklauso nuo sukibimo tarp TRT ir funkcinio įrenginio svyravimų ir yra valdomas temperatūros parametrais, kaip parodyta 9 paveiksle. Kai temperatūra yra žemesnė už kritinę temperatūrą Tr, TRT / funkcinio įrenginio energijos išsiskyrimo greitis viršija funkcinio įrenginio / šaltinio pagrindo kritinį energijos išsiskyrimo greitį, todėl TRT sąsajoje plinta įtrūkimai / veikimo įtaisas. Perkėlimo proceso metu lazerio kaitinimas pakelia temperatūrą virš kritinės temperatūros Tr, todėl TRT / funkcinio įrenginio energijos išsiskyrimo greitis yra mažesnis nei funkcinio įrenginio / tikslinio substrato kritinis energijos išsiskyrimo greitis, taip sėkmingai perkeliant funkcinį įrenginį ant tikslinio pagrindo.
