1.Micro LED tehnologija, kao granično polje u tehnologiji zaslona sljedeće-generacije, privlači široku pozornost i istraživanja. U usporedbi s tradicionalnim zaslonima s tekućim kristalima i organskim svjetlećim-diodama (OLED), Micro LED nudi veću svjetlinu, veći kontrast i širu gamu boja, uz nižu potrošnju energije i dulji životni vijek. To Micro LED-u daje ogroman potencijal u poljima kao što su televizori, pametni telefoni, mali-pametni nosivi uređaji,-zasloni u automobilima i AR/VR. Usporedba parametara između Micro LED-a, LCD-a i OLED-a prikazana je na slici 1.
Prijenos mase ključni je korak u prijenosu Micro LED čipova sa supstrata za rast na ciljni supstrat. Zbog velike gustoće i male veličine mikro LED čipova, tradicionalne metode prijenosa teško ispunjavaju zahtjeve visoke preciznosti. Postizanje niza zaslona koji kombinira mikro LED diode s pokretačkim sklopovima zahtijeva višestruke prijenose mase mikro LED čipova (barem sa safirne podloge na privremenu podlogu na novu podlogu), s velikim brojem prebačenih čipova svaki put, postavljajući visoke zahtjeve na stabilnost i preciznost procesa prijenosa. Laserski prijenos mase je tehnologija za prijenos Micro LED čipova s izvorne safirne podloge na ciljnu podlogu. Prvo, čipovi se odvajaju od izvorne safirne podloge laserskim pilingom; zatim se provodi tretman ablacije na ciljnoj podlozi za prijenos strugotina na podlogu s ljepljivim materijalom (kao što je polidimetilsiloksan). Konačno, čipovi se prenose s PDM supstrata na TFT stražnju ploču pomoću sile metalnog vezivanja na TFT stražnjoj ploči.
02 Tehnologija laserskog pilinga
Prvi korak laserskog masovnog prijenosa je laserski piling (LLO). Učinkovitost laserskog pilinga izravno određuje konačnu učinkovitost cjelokupnog procesa laserskog prijenosa. Mikro LED diode obično koriste supstrate poput Si i safira za uzgoj GaN epitaksijalnih slojeva za pripremu. Postoje značajni problemi kao što su velika neusklađenost rešetke i razlike u koeficijentima toplinske ekspanzije između Si materijala i GaN; stoga se supstrati od safira češće koriste kada se pripremaju mikro LED čipovi. Razmak između safira je 9,9 eV, GaN je 3,39 eV, a AlN je 6,2 eV. Načelo laserskog pilinga uključuje korištenje lasera kratke-valne duljine s energijom fotona većom od GaN energetskog razmaka, ali manjom od razmaka pojasa safira i AlN, koji zrače sa strane safira. Laser prolazi kroz safir i AlN, a zatim ga apsorbira površina GaN. Tijekom ovog procesa površinski GaN prolazi kroz toplinsku razgradnju, a budući da je talište Ga oko 30 stupnjeva , stvaraju se N2 i tekući Ga, pri čemu N2 naknadno izlazi, čime se mehaničkom silom postiže odvajanje epitaksijalnog sloja GaN od safirne podloge. Reakcija razgradnje koja se odvija na granici može se predstaviti kao:
Prema formuli za energiju fotona, optimalna valna duljina lasera koja zadovoljava gore navedene uvjete trebala bi biti unutar sljedećeg raspona: 125 nm < 209 nm Manje ili jednako λ Manje ili jednako 365 nm. Istraživanja pokazuju da su širina laserskog pulsa, laserska valna duljina i gustoća laserske energije ključni čimbenici u postizanju procesa laserske ablacije.
Da biste ostvarili -Micro LED rasvjetu u punoj boji, potrebno je precizno rasporediti i integrirati mikro LED čipove u crvenoj, zelenoj i plavoj boji na istoj podlozi kako biste stvorili mali piksel u boji visoke-razlučivosti. Metoda Laser Lift{3}}Off (LLO) nije prikladna za selektivnu integraciju ne-jednolikih crvenih, zelenih i plavih mikro LED uređaja. Štoviše, selektivno popravljanje malog broja oštećenih mikro LED čipova ključno je za poboljšanje učinka zaslonskih proizvoda. Stoga se pojavila tehnologija Selective Laser Lift-Off (SLLO). Ova je tehnologija primjenjiva na heterogenu integraciju i selektivne popravke, bez potrebe za složenim postupkom skupne obrade. Također može selektivno prenijeti određene unaprijed{10}}određene LED diode i popraviti oštećene LED diode. SLLO radi pomoću laserskog zračenja za selektivno ljuštenje mikro LED čipova sa sučelja sa podlogom. Kao izvor svjetlosti obično se koristi ultraljubičasto svjetlo. Svjetlo kraće valne duljine ima jaču interakciju s materijalima, omogućujući precizniji proces ljuštenja. Osim toga, toplina koja se stvara tijekom procesa ljuštenja ultraljubičastim svjetlom je relativno niska, smanjujući rizik od toplinskog oštećenja.
Uniqarta je predložila metodu-paralelnog laserskog ljuštenja velikih razmjera, kao što je prikazano na slici 4. Dodavanjem X-Y laserskog skenera laseru s jednim pulsom, jedna laserska zraka se difragira u više laserskih zraka, omogućujući-ljuštenje komadića u velikim-razmjerima. Ova shema značajno povećava broj oljuštenih strugotina u jednoj operaciji, postižući brzinu ljuštenja od 100 M/h, s točnošću prijenosa od ±34 μm, te posjeduje dobre mogućnosti otkrivanja nedostataka, što je trenutno čini pogodnom za prijenos različitih veličina i materijala.
3Tehnologija laserskog prijenosa
Drugi korak laserskog masivnog prijenosa je laserski prijenos, koji uključuje prijenos ogoljenih čipova s privremene podloge na stražnju ploču. Tehnologija laser-induciranog prijenosa naprijed (LIFT) koju predlaže Coherent je metoda koja može postaviti različite funkcionalne materijale i strukture u -korisnički definirane uzorke, omogućujući -postavljanje malih struktura ili uređaja velikih razmjera. Trenutno je LIFT tehnologija uspješno postigla prijenos različitih elektroničkih komponenti, s veličinama u rasponu od 0,1 do preko 6 mm². Slika 5 prikazuje tipičan LIFT proces. U procesu LIFT, laser prolazi kroz prozirnu podlogu i apsorbira ga sloj za dinamičko otpuštanje. Zbog ablativnog ili vaporizacijskog učinka lasera, visoki tlak koji stvara sloj za dinamičko odvajanje brzo se povećava, prenoseći tako čip s pečata na prihvatnu podlogu.
Nakon poboljšanja, Uniqarta je razvila laser-induciranu tehnologiju prijenosa naprijed koja se temelji na blisterima (BB-LIFT). Kao što je prikazano na slici 6, razlika je u tome što se tijekom laserskog zračenja samo mali dio DRL-a ablira i proizvodi plin koji osigurava energiju udarca. DRL može inkapsulirati udarni val unutar blistera koji se širi, nježno gurajući čip prema primajućoj podlozi, što može poboljšati točnost prijenosa i smanjiti štetu.
Ne-ponovna upotreba pečata značajan je faktor koji ograničava primjenu BB-LIFT-a. Kako bi poboljšali -učinkovitost troškova, istraživači su razvili tehnologiju BB-LIFT za višekratnu upotrebu koja se temelji na dizajnu pečata za višekratnu upotrebu, kao što je prikazano na slici 7. Pečat se sastoji od mikrošupljina s metalnim slojem, sa stjenkama šupljina i elastičnim ljepljivim kalupom s mikrostrukturama koje se koriste za kapsuliranje mikrošupljina i spajanje čipa. Kada je ozračen laserom od 808 nm, metalni sloj apsorbira laser i stvara toplinu, uzrokujući brzo širenje zraka unutar šupljine, što dovodi do deformacije pečata i značajnog smanjenja njegove adhezije. U ovom trenutku, udar generiran mjehurićima uzrokuje odvajanje čipa od pečata.
U -prijenosu velikih razmjera potrebno je snažno prianjanje tijekom branja kako bi se osiguralo pouzdano hvatanje; tijekom postavljanja, prianjanje mora biti što je moguće minimalnije kako bi se postigao prijenos, stoga srž tehnologije leži u poboljšanju omjera prebacivanja sile prianjanja. Istraživači su ugradili proširive mikrosfere u ljepljivi sloj i koristili laserski sustav grijanja za generiranje vanjskih toplinskih podražaja. Tijekom procesa branja, ugrađene proširive mikrosfere male -veličine osiguravaju ravnost površine ljepljivog sloja, dok se učinak na jako prianjanje ljepljivog sloja može zanemariti. Međutim, tijekom procesa prijenosa, vanjski toplinski podražaj od 90 stupnjeva koji stvara laserski sustav grijanja brzo se prenosi na ljepljivi sloj, uzrokujući brzo širenje unutarnjih mikrosfera, kao što je prikazano na slici 8. To rezultira slojevitom mikro-hrapavom strukturom na površini, značajno smanjujući prianjanje površine i postižući pouzdano otpuštanje.
Kako bi se postigao prijenos velikih-razmjera, istraživači su otkrili da prijenos ovisi o promjeni adhezije između TRT-a i funkcionalnog uređaja, a kontroliraju ga temperaturni parametri, kao što je prikazano na slici 9. Kada je temperatura ispod kritične temperature Tr, brzina otpuštanja energije TRT-a/funkcionalnog uređaja veća je od kritične brzine otpuštanja energije supstrata funkcionalnog uređaja/izvora, uzrokujući širenje pukotina na sučelju TRT-a/funkcionalnog uređaja, stoga omogućujući podizanje funkcionalnog uređaja. Tijekom procesa prijenosa, temperatura se podiže iznad kritične temperature Tr laserskim zagrijavanjem, a brzina otpuštanja energije TRT/funkcionalnog uređaja manja je od kritične brzine otpuštanja energije funkcionalnog uređaja/ciljne podloge, što omogućuje uspješan prijenos funkcionalnog uređaja na ciljnu podlogu.
