Лазерный мир

Micro-LED — микро-светодиоды, основанные на GaN, отлично смотрятся на дисплеях, превосходящих существующие технологии с точки зрения разрешения, эффективности, яркости, срока службы и диапазона рабочих температур. Переход от светодиодов (размер матрицы около 200 мкм) к микро-светодиодам (размер матрицы около 20 мкм) требует передовых методов изготовления, создающих новые возможности для лазерной обработки.

Подавляющее большинство производства светодиодов сегодня использует сапфировую пластину в качестве подложки для выращивания из-за ее небольшого несоответствия решеток и относительно низкой стоимости.

Однако в качестве постоянного несущего материала она сильно затрудняет работу GaN-светодиодов с точки зрения оптической эффективности и рассеивания тепла. Следовательно, активная область для разработки и изготовления HB-LED включает в себя интеграцию слоев GaN с разнородными подложками-хозяевами посредством пластинчатых склеиваний, после бесконтактного расслоения сапфира с помощью процесса Laser Lift-Off (LLO, лазерное поднятие, отрыв (в литографии), пер.).

Новые типы микро-светодиодов также требуют, чтобы сапфир был удален для создания тонких или даже гибких устройств отображения.

В процессе LLO пластина Micro-LED подвергается воздействию интенсивных 248 нм импульсов, направленных сквозь сапфировую подложку. Поверхностный слой GaN толщиной около 10 нм поглощает фотоны УФ-лазера и подвергается термическому разложению на жидкий галлий и газообразный азот. Сапфировая пластина затем легко снимается с почти нулевым усилием, воздействующим на матрицы Micro-LED.

Например, шестидюймовая пластина может быть покрыта в рамках одного сканирования с использованием новой 248 нм эксимерной излучающей лазерной линейкой, совместно разработанной Coherent и Fraunhofer ILT (Aachen, Germany) (см. Изображение). Система использует прямоугольный профиль излучения, чтобы гарантировать, что вся площадь пластины будет экспонирована с одинаковой оптимальной плотностью мощности.

Сборка дисплея с высоким разрешением из многих миллионов микро-светодиодов создает свои собственные проблемы. Фактически, дисплей 4K с 3,840 x 2,160 x 3 RGB субпикселями требует, чтобы на объединительную панель дисплея было подключено почти 24 миллиона микро-светодиодов. Таким образом, индивидуальный метод «выбрать и разместить» потребует 6 недель для каждого дисплея!

Параллельный перенос с использованием большого эксимерного лазерного луча теперь обеспечивает высокоскоростное решение этой задачи. С этой целью обработанный Micro-LED эпитаксиальный слой может быть связан с временной несущей пластиной с помощью УФ-поглощающей полимерной клеевой пленки. Освещение эксимерным лазерным лучом 248 нм может затем испарять адгезив. Это отделяет микросхемы Micro-LED и одновременно дает им импульс переместить их на принимающую панель объединительной платы. Высокая энергия импульсов эксимерного пучка позволяет лучу покрывать много квадратных миллиметров, перенося десятки тысяч микро-светодиодов одним импульсом. Это означает скорость переноса миллионов субпикселей в секунду.

Этот процесс прямого переноса с использованием эксимерного лазера (LIFT) сжимает общее время переноса светодиодов для сборки дисплея 4K менее чем за минуту.

Таким образом, эксимерные лазеры хорошо подходят для поддержки новых приложений в индустрии дисплеев. Их уникальные характеристики, такие как короткая длина волны ультрафиолетового излучения и короткая длительность импульса, в сочетании с масштабируемым размером поля и производительностью являются ключевыми факторами для лазерного производства MicroLED.

Перевод: http://www.ailu.org.uk/laser_technology/news/2018-10-22/coherent_221018.html