Les micro-diodes électroluminescentes – microLED – pourraient être utilisées pour créer la prochaine génération d’écrans, à utiliser dans les montres intelligentes et les appareils de réalité augmentée, si divers problèmes de fabrication peuvent être résolus.
Les écrans d’ordinateur, de télévision et mobiles sont aujourd’hui basés sur des diodes électroluminescentes organiques (OLED) et des écrans à cristaux liquides (LCD), qui ont commencé à remplacer les tubes à rayons cathodiques il y a plus de 20 ans. Mais les OLED et les LCD ont des limites et une gamme de technologies d’affichage de nouvelle génération sont actuellement en concurrence pour les remplacer. L’un de ces concurrents est les micro-diodes électroluminescentes inorganiques, également appelées microLED ou μLED.
Image de microscopie optique des puces microLED développées par Yoo, Jeong, Hwang et ses collègues. Les puces sont sur un substrat de silicium, avec toutes les faces alignées de la même manière.
Crédit : Kyungwook Hwang, SAIT
Le développement des microLED remonte aux travaux de Hongxing Jiang et Jingyu Lin à la fin des années 1990 et au début des années 2000. Comme Jiang et Lin le racontent dans un Article sur l’ingénierie inverse dans ce numéro de Électronique naturelle, leurs efforts ont émergé d’une table ronde sur ce qui se passerait si une diode électroluminescente (DEL) au nitrure de gallium (GaN) était réduite à l’échelle microscopique. Avec leur équipe de la Kansas State University (Jiang et Lin sont maintenant basés à la Texas Tech University), ils ont ensuite créé une LED à microdisque d’un diamètre de seulement 12 μm, observant pour la première fois l’émission de lumière bleue de l’appareil en août 1999.
La technologie a évolué rapidement depuis lors. Et comme Keith Behrman et Ioannis Kymissis de l’Université de Columbia l’ont exploré dans un article de Review en septembre1, les écrans basés sur des microLED présentent un certain nombre d’avantages potentiels par rapport aux écrans OLED et LCD, notamment la luminosité, la couleur, la durée de vie et la taille minimale des pixels. Ces capacités signifient que les appareils pourraient être utilisés dans les appareils portables, tels que les montres intelligentes, ainsi que dans les technologies proches des yeux, telles que les appareils de réalité augmentée. Mais divers problèmes – en particulier concernant les étapes de fabrication et de transfert – doivent encore être résolus avant une adoption généralisée.
Les méthodes de transfert de masse sont souvent utilisées pour fabriquer des écrans microLED. Mais cela nécessite l’alignement minutieux de nombreux appareils. Dans un Article Dans ce numéro, Geonwook Yoo, Jaewook Jeong, Kyungwook Hwang et leurs collègues rapportent une technique qui peut aligner rapidement les microLED à l’échelle de la plaquette. (Voir aussi l’accompagnement Article Nouvelles et opinions sur le papier.)
L’approche fonctionne en concevant les faces supérieure et inférieure des puces microLED pour avoir une rugosité de surface différente ; en conséquence, la force de van der Waals entre un substrat et la face supérieure et la face inférieure est différente. Les puces, qui sont fabriquées à l’aide d’une technologie GaN-sur-silicium, sont déposées sur le substrat à partir d’une solution, et grâce à un processus de transfert d’auto-alignement assisté par fluide, une face particulière du dispositif peut ensuite être sélectivement liée au substrat dans un emplacement de pixel spécifique.
L’équipe – qui est basée au Samsung Advanced Institute of Technology, à l’Université nationale de Chungbuk, à l’Université Soongsil et à l’Université nationale de Séoul – montre que la technique peut être utilisée pour aligner avec précision 259 200 puces microLED avec un rendement de transfert de 99,992 %. Ils l’utilisent également pour créer des écrans à matrice passive et à matrice active, qui affichent diverses images générées par ordinateur. Les images choisies incluent l’une des mises en page de Le plus, le mieux, une œuvre de l’artiste Nam June Paik. La pièce a été créée en 1988 et intègre 1 003 moniteurs de télévision Samsung fabriqués à l’aide de la technologie des tubes cathodiques.
