用于微型LED显示器的200亿钙钛矿量子点喷墨打印

118 2024-01-30

瑞士初创公司Scrona已将其电流体动力学（EHD）喷墨打印用于带有量子点的微型LED显示器。

Avantama的开发将Scrona的EHD喷墨工艺与钙钛矿量子点（QDs）的高图案化分辨率相结合，实现了更高效、更具成本效益的微型LED显示器制造，提高了颜色纯度和亮度。

Scrona Patrick Galliker的首席执行官兼联合创始人告诉eeNews Europe：“我们还没有达到工业化生产的水平，但我们看到的是该行业正在研究颜色转换等技术，对我们来说重要的一件事是生产过程的可行性。”

他看到喷墨工艺被用于在硅片上用光刻法构建的量子点上应用滤色器，然后将其移动到显示面板上。他说，应用滤色器来创建带有旋涂的全彩显示器目前是一个重大挑战，而这正是喷墨打印或增材制造可以提供帮助的地方，但前提是速度足够快。

“基本上，当我们观察一块6英寸晶圆上200亿像素的像素数量时，这是一个巨大的数字。20kHz的单喷嘴系统需要275小时，因为需要沉积38个液滴才能在像素中获得足够的高度。”

Avantama钙钛矿量子点在量子点中具有最高的吸收系数，这允许具有良好光密度的更薄像素。与其他量子点相比，钙钛矿量子点也具有最高的基于重量的吸收，这直接转化为非常高的OD/厚度值。

他说：“在我看来，只有一种方法可以使用增材制造。”。“20kHz已经很快了，你需要从一个像素移动到另一个像素，所以你需要很多喷嘴。这已经在图形中得到了证明，卷对卷打印机增加了喷嘴数量。”

目标是每小时处理60片晶圆，即一分钟处理一片晶圆。他说：“这是16000个喷嘴，在图形行业已经有了，所以这是可行的。”

另一种方法是增加频率。使用EHD，当阀门打开时，墨水会流动，因此相当于每个脉冲有多个液滴来加快过程。他说：“你也有机会为这些点优化材料，而不是10微米高的薄膜，可以减少到5微米。还有其他机会是使用粘度更高的材料。溶剂通常是丙烯酸单体，它成为microLED结构的一部分。”

他说：“如果把所有这些加在一起，你可以生产出16个带有1000个喷嘴的打印头，这已经在喷墨行业中使用了。”

Scrona打印头技术使用EHD喷墨打印处理QD油墨，通过静电力从喷嘴喷出液滴。通过将墨水暴露于源自喷嘴外部的电场，离子被拉到液体表面，然后开始在液体上产生机械应力。

通过调节用于产生电场的电压强度来控制表面上的离子密度。液滴大小可以通过施加的电压来控制，包括比喷嘴本身小一个数量级的液滴。

该公司一直在开发一种最多有256个喷嘴的打印头，可以扩展到数千个。打印头还可以并行使用，以在一分钟内实现200亿个量子点的处理。

“我们将喷嘴数量保持在较低水平，以便尽可能容易地调查喷嘴之间的变化。我们很快将在前两个季度开始生产更高喷嘴数量的版本，单个芯片上有100个喷嘴。

“我们正在使用数字光刻技术在晶圆上制造打印头，因此尺寸没有限制，只取决于晶圆的尺寸和间距。目前，我们在4英寸晶圆上制造，每个喷嘴需要125微米，因此15mm x 6mm的打印头可以提供近6000个喷嘴。您需要连接空间，因此它的4000个喷嘴用于封装和触点。”

“考虑到目前的产量，我们可以在MEMS侧的每个芯片上生产1000个喷嘴，但这是前端。决定时间的是电子驱动器，因此今年将有多达256个喷嘴使用现成的喷墨设备。更重要的是，这将是我们自己的CMOS设计，以满足我们的电压和电流要求。我们将在下一轮融资，”他说。

该公司已经有一个商业打印头，带有五个喷嘴，由Notion System开发，可以在相同的占地面积内升级为更高的喷嘴数8个。今年晚些时候，该公司计划发布第三代打印头，其占地面积在64到256个之间。

他说：“我们正在建立一个自动化组装，对于Gen3，我们有集成芯片的工作原型，现在可以工作了。”

Avantama联合创始人兼CTO Norman Lüchinger博士表示：“传统喷墨打印对于新兴的MicroLED显示器来说不是一个可行的选择，因为它们使用的像素比QD-OLED显示器小得多。”

“通过与Scrona合作，我们已经能够证明，当钙钛矿QD层厚度低于2µm时，可以获得大于1的OD。这可以将打印头喷嘴数量减少五倍，并提供薄的QD层，从而提高MicroLED显示技术的整体效率和生产节拍时间。”

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