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用於微型LED顯示器的200億鈣鈦礦量子點噴墨打印
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2024-01-30
瑞士初創公司Scrona已將其電流體動力學（EHD）噴墨打印用於帶有量子點的微型LED顯示器。
Avantama的開發將Scrona的EHD噴墨工藝與鈣鈦礦量子點（QDs）的高圖案化分辨率相結合，實現了更高效、更具成本效益的微型LED顯示器製造，提高了顏色純度和亮度。
Scrona Patrick Galliker的首席執行官兼聯合創始人告訴eeNews Europe：“我們還沒有達到工業化生產的水平，但我們看到的是該行業正在研究顏色轉換等技術，對我們來說重要的一件事是生產過程的可行性。”
他看到噴墨工藝被用於在矽片上用光刻法構建的量子點上應用濾色器，然後將其移動到顯示面板上。他說，應用濾色器來創建帶有旋塗的全彩顯示器目前是一個重大挑戰，而這正是噴墨打印或增材製造可以提供幫助的地方，但前提是速度足夠快。
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“基本上，當我們觀察一塊6英寸晶圓上200億像素的像素數量時，這是一個巨大的數字。20kHz的單噴嘴系統需要275小時，因為需要沉積38個液滴才能在像素中獲得足夠的高度。”
Avantama鈣鈦礦量子點在量子點中具有最高的吸收係數，這允許具有良好光密度的更薄像素。與其他量子點相比，鈣鈦礦量子點也具有最高的基於重量的吸收，這直接轉化為非常高的OD/厚度值。
他說：“在我看來，只有一種方法可以使用增材製造。”。 “20kHz已經很快了，你需要從一個像素移動到另一個像素，所以你需要很多噴嘴。這已經在圖形中得到了證明，卷對卷打印機增加了噴嘴數量。”
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目標是每小時處理60片晶圓，即一分鐘處理一片晶圓。他說：“這是16000個噴嘴，在圖形行業已經有了，所以這是可行的。”
另一種方法是增加頻率。使用EHD，當閥門打開時，墨水會流動，因此相當於每個脈衝有多個液滴來加快過程。他說：“你也有機會為這些點優化材料，而不是10微米高的薄膜，可以減少到5微米。還有其他機會是使用粘度更高的材料。溶劑通常是丙烯酸單體，它成為microLED結構的一部分。”
他說：“如果把所有這些加在一起，你可以生產出16個帶有1000個噴嘴的打印頭，這已經在噴墨行業中使用了。”
Scrona打印頭技術使用EHD噴墨打印處理QD油墨，通過靜電力從噴嘴噴出液滴。通過將墨水暴露於源自噴嘴外部的電場，離子被拉到液體表面，然後開始在液體上產生機械應力。
通過調節用於產生電場的電壓強度來控製表面上的離子密度。液滴大小可以通過施加的電壓來控制，包括比噴嘴本身小一個數量級的液滴。
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該公司一直在開發一種最多有256個噴嘴的打印頭，可以擴展到數千個。打印頭還可以並行使用，以在一分鐘內實現200億個量子點的處理。
“我們將噴嘴數量保持在較低水平，以便盡可能容易地調查噴嘴之間的變化。我們很快將在前兩個季度開始生產更高噴嘴數量的版本，單個芯片上有100個噴嘴。
“我們正在使用數字光刻技術在晶圓上製造打印頭，因此尺寸沒有限制，只取決於晶圓的尺寸和間距。目前，我們在4英寸晶圓上製造，每個噴嘴需要125微米，因此15mm x 6mm的打印頭可以提供近6000個噴嘴。您需要連接空間，因此它的4000個噴嘴用於封裝和触點。”
“考慮到目前的產量，我們可以在MEMS側的每個芯片上生產1000個噴嘴，但這是前端。決定時間的是電子驅動器，因此今年將有多達256個噴嘴使用現成的噴墨設備。更重要的是，這將是我們自己的CMOS設計，以滿足我們的電壓和電流要求。我們將在下一輪融資，”他說。
該公司已經有一個商業打印頭，帶有五個噴嘴，由Notion System開發，可以在相同的佔地面積內升級為更高的噴嘴數8個。今年晚些時候，該公司計劃發布第三代打印頭，其占地面積在64到256個之間。
他說：“我們正在建立一個自動化組裝，對於Gen3，我們有集成芯片的工作原型，現在可以工作了。”
Avantama聯合創始人兼CTO Norman Lüchinger博士表示：“傳統噴墨打印對於新興的MicroLED顯示器來說不是一個可行的選擇，因為它們使用的像素比QD-OLED顯示器小得多。”
“通過與Scrona合作，我們已經能夠證明，當鈣鈦礦QD層厚度低於2µm時，可以獲得大於1的OD。這可以將打印頭噴嘴數量減少五倍，並提供薄的QD層，從而提高MicroLED顯示技術的整體效率和生產節拍時間。”
