Les microdiodes à émissionnement luminique (μLED) sont sur le point de révolutionner la technologie des écrans plats (FPD) grâce à leur luminosité exceptionnelle, leur rapport de contraste, leur efficacité énergétique et leurs très hautes résolutions, les rendant indispensables pour les micro-écrans de réalité augmentée (AR) et de réalité virtuelle (VR). Cependant, la réalisation de micro-écrans μLED à haute fréquence de pixels par pouce (PPI) exige des backplanes à transistors à film mince (TFT) avancés avec des capacités de conduite robustes. Actuellement, le CMOS en silicium monocristallin domine l’industrie pour cette application, mais sa nature non transparente, ses limites de taille des plaquettes et son coût élevé de fabrication en restreignent l’évolutivité. Les technologies alternatives, notamment le silicium polycristallin à basse température (LTPS) et les semi-conducteurs à oxyde métallique, ne parviennent pas à fournir les petites dimensions requises du dispositif, ne garantissent pas les performances et la stabilité. Les dichalcogénures de métal de transition bidimensionnel (TMD) ont montré du potentiel, mais leur intégration a rencontré des défis, tels que des processus de transfert complexes et une scalabilité limitée, ne conduisant qu’à des démonstrations d’affichage en matrice semi-active. Ici, nous présentons un prototype de microécran μLED à matrice active (AM) piloté par des TFT optimisés à nanotubes de carbone (CNT) avec Al₂O₃/SiO₂ Pile diélectrique de grilles et Y₂O₃/SiO₂/polyimide passivation layers. Our CNT TFTs with a channel length (L_Ch) de 3 μm atteignent un courant de conduite de ∼10 μA/μm et une mobilité de ∼27 cm²/(V·s), while scaling L_Ch à 0,5 μm augmente le courant de conduite à ∼80 μA/μm et une mobilité 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.

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