Los microdiodos emisores de luz (μLEDs) están a punto de revolucionar la tecnología de pantallas planas (FPD) gracias a su excepcional brillo, relación de contraste, eficiencia energética y resoluciones ultraaltas, haciéndolos indispensables para micropantallas de realidad aumentada (AR) y realidad virtual (VR). Sin embargo, la realización de micropantallas μLED de alto píxel por pulgada (PPI) exige retroplanos avanzados de transistores de película fina (TFT) con robustas capacidades de conducción. Actualmente, el CMOS de silicio monocristalino domina la industria para esta aplicación, pero su naturaleza no transparente, limitaciones de tamaño de oblea y alto coste de fabricación limitan su escalabilidad. Las tecnologías alternativas, como el silicio policristalino de baja temperatura (LTPS) y los semiconductores de óxido metálico, no logran ofrecer las dimensiones pequeñas requeridas del dispositivo, lo que impulsa el rendimiento y la estabilidad. Los dicalcogenitos de metales de transición bidimensionales (TMD) han mostrado potencial, pero su integración ha enfrentado desafíos, como procesos de transferencia complejos y escalabilidad limitada, resultando únicamente en demostraciones de pantalla de matriz semiactiva. Aquí presentamos un prototipo de micropantalla μLED de matriz activa (AM) impulsada por TFTs optimizados de nanotubos de carbono (CNT) con Al₂O₃/SiO₂ Pila dieléctrica de compuerta e Y₂O₃/SiO₂/polyimide passivation layers. Our CNT TFTs with a channel length (L_Ch) de 3 μm alcanzan una corriente de conducción de ∼10 μA/μm y una movilidad de ∼27 cm²/(V·s), while scaling L_Ch hasta 0,5 μm aumenta la corriente de impulso a ∼80 μA/μm y una movilidad de ∼40 cm²/(V·s), surpassing most previously reported CNT TFTs for AM displays and enabling AM-μLED microdisplays with a PPI up to 3400. Moreover, a heterogeneous integration process ultilizing flip-chip eutectic bonding was developed to assemble μLED arrays onto CNT TFT backplanes, achieving a yield of ∼100% aided by the PI layer. Furthermore, CNT TFT-based two-transistor, one-capacitor (2T1C) pixel-driving circuits and peripheral control circuits were designed to support both pulse amplitude modulation (PAM) and pulse width modulation (PWM) of μLED operation. These advancements culminate in a 32 × 32-pixel AM-μLED prototype microdisplay with a PPI of 357, capable of dynamic image and video display. Our work demonstrates CNT TFTs as a viable and scalable solution for next-generation μLED microdisplays.

Enlace original: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c00672