1.Micro LED tehnologija, kao granično polje u tehnologiji displeja sljedeće-generacije, prima široku pažnju i istraživanje. U poređenju sa tradicionalnim ekranima sa tečnim kristalima i organskim-diodama koje emituju svetlost (OLED), Micro LED nudi veću osvetljenost, veći kontrast i širi spektar boja, a istovremeno ima nižu potrošnju energije i duži životni vek. Ovo daje Micro LED ogroman potencijal u poljima kao što su televizori, pametni telefoni, pametni nosivi uređaji malih{5}}veličina, u-ekranima automobila i AR/VR. Poređenje parametara između Micro LED, LCD i OLED prikazano je na slici 1.
Prijenos mase je ključni korak u prijenosu mikro LED čipova sa supstrata za rast na ciljni supstrat. Zbog velike gustine i male veličine mikro LED čipova, tradicionalne metode prenosa se bore da zadovolje zahtjeve visoke preciznosti. Postizanje niza displeja koji kombinuje Micro LED diode sa drajverima kola zahtijeva višestruke prijenose mase mikro LED čipova (barem sa safirne podloge na privremenu podlogu na novu podlogu), s velikim brojem čipova koji se svaki put prenosi, postavljajući visoke zahtjeve za stabilnost i preciznost procesa prijenosa. Laserski prijenos mase je tehnologija za prijenos Micro LED čipova sa prirodnog safirnog supstrata na ciljnu podlogu. Prvo, čipovi se odvajaju od nativnog safirnog supstrata putem laserskog pilinga; zatim se vrši ablacijski tretman na ciljnoj podlozi kako bi se čipovi prenijeli na podlogu sa ljepljivim materijalom (kao što je polidimetilsiloksan). Konačno, čipovi se prenose sa PDM podloge na TFT zadnju ploču koristeći silu metalnog vezivanja na TFT zadnjoj ploči.
02Tehnologija laserskog pilinga
Prvi korak laserskog masovnog transfera je laserski piling (LLO). Prinos laserskog pilinga direktno određuje konačni prinos cjelokupnog procesa laserskog transfera. 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 termičkog širenja između Si materijala i GaN; stoga se safirne podloge češće koriste za pripremu mikro LED čipova. Pojasni razmak safira je 9,9 eV, GaN je 3,39 eV, a AlN je 6,2 eV. Princip laserskog pilinga uključuje korištenje lasera kratkih{8}}talasnih dužina sa energijom fotona većom od GaN energetskog pojasa, ali manjim od pojasnog razmaka safira i AlN, koji zrače sa safirne strane. Laser prolazi kroz safir i AlN, a zatim ga apsorbuje površina GaN. Tokom ovog procesa, površinski GaN prolazi kroz termičku dekompoziciju, a pošto je tačka topljenja Ga oko 30 stepeni, stvaraju se N2 i tečni Ga, pri čemu N2 potom izlazi, čime se postiže odvajanje epitaksijalnog sloja GaN od safirne podloge mehaničkom silom. Reakcija dekompozicije koja se dešava na interfejsu može se predstaviti kao:
Prema formuli za energiju fotona, optimalna talasna dužina lasera koja ispunjava gore navedene uslove treba da bude u sledećem opsegu: 125 nm < 209 nm Manje ili jednako λ Manje ili jednako 365 nm. Istraživanja pokazuju da su širina laserskog impulsa, talasna dužina lasera i gustina laserske energije ključni faktori u postizanju procesa laserske ablacije.
Za realizaciju Micro LED rasvjete u punoj-boji, potrebno je precizno rasporediti i integrirati Micro LED čipove u crvenoj, zelenoj i plavoj boji na istoj podlozi kako bi se stvorio mali piksel u boji visoke{1}}rezolucije. Metoda Laser Lift-Off (LLO) nije pogodna za selektivnu integraciju ne-ujednačenih crvenih, zelenih i plavih Micro LED uređaja. Štaviše, selektivna popravka malog broja oštećenih Micro LED čipova je ključna za poboljšanje prinosa proizvoda za prikaz. Stoga se pojavila tehnologija selektivnog laserskog podizanja-isključenja (SLLO). Ova tehnologija je primjenjiva na heterogenu integraciju i selektivnu popravku, bez potrebe za složenim postupkom serijske obrade. Također može selektivno prenijeti određene unaprijed{10}}određene LED diode i popraviti oštećene LED diode. SLLO radi korištenjem laserskog zračenja za selektivno uklanjanje mikro LED čipova sa interfejsa sa podlogom. Ultraljubičasto svjetlo se obično koristi kao izvor svjetlosti. Svjetlost kraće valne dužine jače stupa u interakciju s materijalima, omogućavajući precizniji proces pilinga. Dodatno, toplota koja se stvara tokom procesa pilinga ultraljubičastim svetlom je relativno niska, što smanjuje rizik od termičkog oštećenja.
Uniqarta je predložila metodu paralelnog laserskog pilinga velikih-razmjera, kao što je prikazano na slici 4. Dodavanjem X-Y laserskog skenera jednom pulsnom laseru, jedan laserski snop se prelama u više laserskih zraka, omogućavajući -ljuštenje čipova velikih razmjera. Ova shema značajno povećava broj čipova oguljenih u jednoj operaciji, postižući brzinu ljuštenja od 100 M/h, s preciznošću prijenosa od ±34 μm, i posjeduje dobre mogućnosti detekcije defekata, što ga čini pogodnim za prijenos različitih veličina i materijala trenutno.
3Laser Transfer Technology
Drugi korak laserskog masovnog prijenosa je laserski prijenos, koji uključuje prijenos očišćenih čipova sa privremene podloge na stražnju ploču. Tehnologija laserskog-induciranog prijenosa naprijed (LIFT) koju je predložio Coherent je metoda koja može postaviti različite funkcionalne materijale i strukture u korisnički-definirane obrasce, omogućavajući-postavljanje velikih dimenzija struktura ili uređaja male veličine. Trenutno je LIFT tehnologija uspješno postigla prijenos različitih elektronskih komponenti, veličine od 0,1 do preko 6 mm². Slika 5 prikazuje tipičan proces LIFT. U procesu LIFT-a, laser prolazi kroz prozirnu podlogu i apsorbira ga sloj za dinamičko oslobađanje. Zbog ablativnog ili vaporizacijskog efekta lasera, visoki pritisak koji stvara sloj za dinamičko oslobađanje brzo se povećava, čime se čip prenosi sa pečata na supstrat koji prima.
Nakon poboljšanja, Uniqarta je razvila laser-indukovanu tehnologiju prijenosa naprijed zasnovanu na blisterima (BB-LIFT). Kao što je prikazano na slici 6, razlika je u tome što se tokom laserskog zračenja, samo mali dio DRL-a ablira i proizvodi plin koji osigurava energiju udara. DRL može inkapsulirati udarni talas unutar blistera koji se širi, lagano gurajući čip prema supstratu koji prima, što može poboljšati tačnost prijenosa i smanjiti štetu.
Ne-ponovna upotreba pečata je značajan faktor koji ograničava primjenu BB-LIFT-a. Da bi poboljšali isplativost, istraživači su razvili BB-LIFT tehnologiju za višekratnu upotrebu zasnovanu na dizajnu višekratnih pečata, kao što je prikazano na slici 7. Pečat se sastoji od mikrošupljina sa metalnim slojem, sa zidovima šupljine i elastičnog ljepljivog kalupa sa mikrostrukturama koji se koriste za inkapsulaciju i kapsuliranje mikrokaviteta. Kada se ozrači laserom od 808 nm, metalni sloj apsorbira laser i stvara toplinu, uzrokujući da se zrak unutar šupljine brzo širi, što dovodi do deformacije pečata i značajnog smanjenja njegove adhezije. U ovom trenutku, udar koji stvara mjehuriće uzrokuje da se čip odvoji od pečata.
Kod velikog{0}}transfera, potrebna je jaka adhezija tokom branja kako bi se osiguralo pouzdano hvatanje; tokom postavljanja, adhezija mora biti što je moguće minimalna da bi se postigao transfer, tako da jezgro tehnologije leži u poboljšanju omjera prebacivanja sile adhezije. Istraživači su ugradili proširive mikrosfere u sloj ljepila i koristili laserski sistem grijanja za generiranje vanjskih termalnih stimulusa. Tokom procesa branja, male-ugrađene ekspanzivne mikrosfere osiguravaju ravnost površine sloja ljepila, dok se efekat na jako prianjanje sloja ljepila može zanemariti. Međutim, tokom procesa prijenosa, vanjski termalni stimulans od 90 stepeni koji generiše sistem laserskog grijanja brzo se prenosi na sloj ljepila, uzrokujući da se unutrašnje mikrosfere brzo šire, kao što je prikazano na slici 8. Ovo rezultira slojevitom mikro{7}}hrapavom strukturom na površini, značajno smanjujući prianjanje površine i postižući pouzdano oslobađanje.
Da bi se postigao prijenos velikih razmjera, istraživači su otkrili da prijenos ovisi o promjeni adhezije između TRT-a i funkcionalnog uređaja i da se kontrolira temperaturnim parametrima, kao što je prikazano na slici 9. Kada je temperatura ispod kritične temperature Tr, brzina oslobađanja energije TRT-a/funkcionalnog uređaja veća je od kritične brzine oslobađanja energije funkcionalnog uređaja/izvornog supstrata, što uzrokuje pukotine na interfejsu/izvoru, što uzrokuje pukotine na TRT-u/funkcionalnom uređaju. omogućavajući podizanje funkcionalnog uređaja. Tokom procesa prijenosa, temperatura se podiže iznad kritične temperature Tr laserskim grijanjem, a brzina oslobađanja energije TRT/funkcionalnog uređaja je manja od kritične brzine oslobađanja energije funkcionalnog uređaja/ciljnog supstrata, što omogućava da se funkcionalni uređaj uspješno prenese na ciljnu podlogu.
