Mae technoleg 1.Micro LED, fel maes terfyn yn nhechnoleg arddangos y genhedlaeth nesaf, yn cael sylw ac ymchwil eang. O'i gymharu ag arddangosfeydd crisial hylif traddodiadol a deuodau allyrru golau organig (OLED), mae Micro LED yn cynnig disgleirdeb uwch, cyferbyniad uwch, a gamut lliw ehangach, tra hefyd yn defnyddio llai o ynni a hyd oes hirach. Mae hyn yn rhoi potensial enfawr i Micro LED mewn meysydd fel setiau teledu, ffonau clyfar, dyfeisiau gwisgadwy craff bach, mewn-sgriniau ceir, ac AR/VR. Dangosir y gymhariaeth baramedr rhwng Micro LED, LCD, ac OLED yn Ffigur 1.
Mae trosglwyddo màs yn gam allweddol wrth drosglwyddo sglodion Micro LED o'r swbstrad twf i'r swbstrad targed. Oherwydd dwysedd uchel a maint bach sglodion Micro LED, mae dulliau trosglwyddo traddodiadol yn ei chael hi'n anodd bodloni'r gofynion manwl uchel. Mae cyflawni amrywiaeth arddangos sy'n cyfuno Micro LEDs â gyrwyr cylched yn gofyn am drosglwyddiadau màs lluosog o'r sglodion Micro LED (o leiaf o swbstrad saffir i swbstrad dros dro i swbstrad newydd), gyda nifer fawr o sglodion yn cael eu trosglwyddo bob tro, gan osod gofynion uchel ar sefydlogrwydd a manwl gywirdeb y broses drosglwyddo. Mae trosglwyddo màs laser yn dechnoleg ar gyfer trosglwyddo sglodion Micro LED o'r swbstrad saffir brodorol i'r swbstrad targed. Yn gyntaf, mae'r sglodion yn cael eu gwahanu oddi wrth y swbstrad saffir brodorol trwy pilio laser; yna, cynhelir triniaeth abladiad ar y swbstrad targed i drosglwyddo'r sglodion i swbstrad gyda deunydd gludiog (fel polydimethylsiloxane). Yn olaf, trosglwyddir y sglodion o'r swbstrad PDM i'r backplane TFT gan ddefnyddio'r grym bondio metel ar y backplane TFT.
02 Technoleg Pilio Laser
Y cam cyntaf o drosglwyddo swmp laser yw pilio laser (LLO). Mae cynnyrch pilio laser yn pennu cynnyrch terfynol y broses drosglwyddo laser gyfan yn uniongyrchol. Mae micro-LEDs fel arfer yn defnyddio swbstradau fel Si a saffir i dyfu haenau epitaxial GaN i'w paratoi. Mae yna faterion sylweddol megis diffyg cyfatebiaeth dellt mawr a gwahaniaethau mewn cyfernodau ehangu thermol rhwng deunyddiau Si a GaN; felly, mae swbstradau saffir yn cael eu defnyddio'n fwy cyffredin wrth baratoi sglodion Micro LED.Y bandgap o saffir yw 9.9 eV, GaN yw 3.39 eV, ac AlN yw 6.2 eV. Mae egwyddor pilio laser yn cynnwys defnyddio laserau tonfedd byr gydag egni ffoton yn fwy na'r bwlch band egni GaN ond yn llai na bylchau band saffir ac AlN, yn arbelydru o ochr saffir. Mae'r laser yn mynd trwy saffir ac AlN, yna'n cael ei amsugno gan yr wyneb GaN. Yn ystod y broses hon, mae'r wyneb GaN yn cael ei ddadelfennu'n thermol, a chan fod pwynt toddi Ga tua 30 gradd, mae N2 a hylif Ga yn cael eu cynhyrchu, gyda N2 yn dianc wedi hynny, gan wahanu haen epitaxial GaN o'r swbstrad saffir trwy rym mecanyddol. Gellir cynrychioli'r adwaith dadelfennu sy'n digwydd yn y rhyngwyneb fel:
Yn ôl y fformiwla ar gyfer ynni ffoton, dylai'r donfedd laser gorau posibl sy'n cwrdd â'r amodau uchod ddod o fewn yr ystod ganlynol: 125 nm < 209 nm Llai na neu'n hafal i λ Llai na neu'n hafal i 365 nm. Mae ymchwil yn dangos bod lled pwls laser, tonfedd laser, a dwysedd ynni laser yn ffactorau allweddol wrth gyflawni'r broses abladiad laser.
Er mwyn gwireddu goleuadau Micro LED lliw llawn, mae angen trefnu ac integreiddio sglodion Micro LED yn fanwl gywir mewn coch, gwyrdd a glas ar yr un swbstrad i greu picsel arddangos lliw bach, cydraniad uchel. Nid yw'r dull Laser Lift-Oddi ar (LLO) yn addas ar gyfer integreiddio dethol dyfeisiau Micro LED nad ydynt yn unffurf coch, gwyrdd a glas. At hynny, mae atgyweirio nifer fach o sglodion Micro LED sydd wedi'u difrodi yn ddetholus yn hanfodol ar gyfer gwella cynnyrch cynhyrchion arddangos. Felly, mae technoleg Lift Laser Dewisol-Oddi ar (SLLO) wedi dod i'r amlwg. Mae'r dechnoleg hon yn berthnasol i integreiddio heterogenaidd ac atgyweirio dethol, heb fod angen gweithdrefn brosesu swp gymhleth. Gall hefyd drosglwyddo LEDs penodol a ddynodwyd ymlaen llaw yn ddetholus ac atgyweirio LEDs sydd wedi'u difrodi. Mae SLLO yn gweithio trwy ddefnyddio arbelydru laser i blicio sglodion Micro LED yn ddetholus o'r rhyngwyneb â'r swbstrad. Defnyddir golau uwchfioled yn nodweddiadol fel ffynhonnell golau. Mae'r golau tonfedd byrrach yn rhyngweithio'n gryfach â'r deunyddiau, gan alluogi proses pilio mwy manwl gywir. Yn ogystal, mae'r gwres a gynhyrchir yn ystod y broses plicio gyda golau uwchfioled yn gymharol isel, gan leihau'r risg o ddifrod thermol.
Mae Uniqarta wedi cynnig dull pilio laser cyfochrog ar raddfa fawr, fel y dangosir yn Ffigur 4. Trwy ychwanegu sganiwr laser X{-Y i'r laser pwls sengl, mae pelydryn laser sengl yn cael ei ddifreithio'n drawstiau laser lluosog, gan alluogi'r pilio sglodion ar raddfa fawr. Mae'r cynllun hwn yn cynyddu'n sylweddol nifer y sglodion sy'n cael eu plicio mewn un llawdriniaeth, gan gyflawni cyfradd plicio o 100 M/h, gyda chywirdeb trosglwyddo o ±34 μm, ac mae ganddo alluoedd canfod diffygion da, gan ei gwneud yn addas ar gyfer trosglwyddo gwahanol feintiau a deunyddiau ar hyn o bryd.
Technoleg Trosglwyddo 3Laser
Yr ail gam o drosglwyddo laser enfawr yw trosglwyddo laser, sy'n golygu trosglwyddo'r sglodion wedi'u tynnu o'r swbstrad dros dro i'r awyren gefn. Mae'r dechnoleg trosglwyddo ymlaen a achosir gan laser (LIFT) a gynigir gan Coherent yn ddull a all osod deunyddiau a strwythurau swyddogaethol amrywiol mewn-patrymau wedi'u diffinio gan ddefnyddwyr, gan ganiatáu ar gyfer gosod strwythurau neu ddyfeisiau maint nodwedd bach ar raddfa fawr. Ar hyn o bryd, mae technoleg LIFT wedi llwyddo i drosglwyddo gwahanol gydrannau electronig, gyda meintiau'n amrywio o 0.1 i dros 6 mm². Mae Ffigur 5 yn dangos proses LIFT nodweddiadol. Yn y broses LIFT, mae'r laser yn mynd trwy'r swbstrad tryloyw ac yn cael ei amsugno gan yr haen rhyddhau deinamig. Oherwydd effaith abladol neu anweddu'r laser, mae'r pwysedd uchel a gynhyrchir gan yr haen rhyddhau deinamig yn cynyddu'n gyflym, a thrwy hynny drosglwyddo'r sglodion o'r stamp i'r swbstrad derbyn.
Ar ôl gwelliannau, datblygodd Uniqarta dechnoleg trosglwyddo ymlaen a achosir gan laser yn seiliedig ar bothelli (BB-LIFT). Fel y dangosir yn Ffigur 6, y gwahaniaeth yw mai dim ond rhan fach o'r DRL sy'n cael ei ablatio yn ystod arbelydru laser ac yn cynhyrchu nwy i ddarparu egni effaith. Gall y DRL grynhoi'r siocdon o fewn pothell sy'n ehangu, gan wthio'r sglodion yn ysgafn tuag at y swbstrad derbyn, a all wella cywirdeb trosglwyddo a lleihau difrod.
Mae'r ffaith nad yw'r stamp yn gallu ailddefnyddio'r stamp yn ffactor arwyddocaol sy'n cyfyngu ar y defnydd o BB-LIFT. Er mwyn gwella cost-effeithiolrwydd, datblygodd yr ymchwilwyr dechnoleg BB ailddefnyddiadwy yn seiliedig ar ddyluniad stampiau y gellir eu hailddefnyddio, fel y dangosir yn Ffigur 7. Mae'r stamp yn cynnwys micro-geudodau gyda haen fetel, gyda'r waliau ceudod a mowld gludiog elastig gyda microstrwythurau a ddefnyddir ar gyfer amgáu'r microgeuoedd a bondio'r sglodion. Pan gaiff ei arbelydru gan laser 808 nm, mae'r haen fetel yn amsugno'r laser ac yn cynhyrchu gwres, gan achosi i'r aer y tu mewn i'r ceudod ehangu'n gyflym, gan arwain at ddadffurfiad y stamp a lleihau ei adlyniad yn sylweddol. Ar y pwynt hwn, mae'r sioc a gynhyrchir gan fyrlymu yn achosi i'r sglodyn ddatgysylltu oddi wrth y stamp.
Mewn -trosglwyddiad ar raddfa fawr, mae angen adlyniad cryf wrth gasglu er mwyn sicrhau cipio dibynadwy; yn ystod y lleoliad, mae angen i'r adlyniad fod mor fach â phosibl i gyflawni trosglwyddiad, felly mae craidd y dechnoleg yn gorwedd wrth wella cymhareb newid grym adlyniad. Mewnosododd ymchwilwyr microsfferau ehangadwy yn yr haen gludiog a defnyddio system wresogi laser i gynhyrchu ysgogiadau thermol allanol. Yn ystod y broses ddewis, mae'r microsfferau ehangu mewnosodedig bach yn sicrhau gwastadrwydd wyneb yr haen gludiog, tra gellir esgeuluso'r effaith ar adlyniad cryf yr haen gludiog. Fodd bynnag, yn ystod y broses drosglwyddo, mae'r ysgogiad thermol allanol o 90 gradd a gynhyrchir gan y system wresogi laser yn trosglwyddo'n gyflym i'r haen gludiog, gan achosi i'r microsfferau mewnol ehangu'n gyflym, fel y dangosir yn Ffigur 8. Mae hyn yn arwain at strwythur haenog micro haenog ar yr wyneb, gan leihau'r adlyniad arwyneb yn sylweddol a chyflawni rhyddhau dibynadwy.
Er mwyn cyflawni trosglwyddiad ar raddfa fawr, canfu'r ymchwilwyr fod y trosglwyddiad yn dibynnu ar y newid yn yr adlyniad rhwng y TRT a'r ddyfais swyddogaethol, a'i fod yn cael ei reoli gan baramedrau tymheredd, fel y dangosir yn Ffigur 9. Pan fo'r tymheredd yn is na'r tymheredd critigol Tr, mae cyfradd rhyddhau ynni'r TRT/dyfais swyddogaethol yn fwy na chyfradd rhyddhau egni critigol y ddyfais swyddogaethol/swbstrad ffynhonnell, gan achosi craciau i dueddu i godi'r ddyfais swyddogaethol/ffynhonnell, gan ganiatáu i'r rhyngwyneb godi/godi'r ddyfais swyddogaethol. Yn ystod y broses drosglwyddo, codir y tymheredd uwchlaw'r tymheredd critigol Tr trwy wresogi laser, ac mae cyfradd rhyddhau ynni'r TRT / dyfais swyddogaethol yn llai na chyfradd rhyddhau ynni critigol y ddyfais swyddogaethol / swbstrad targed, gan ganiatáu i'r ddyfais swyddogaethol gael ei throsglwyddo'n llwyddiannus i'r swbstrad targed.
