ไดโอดเปล่งแสงขนาดเล็ก (μLED) พร้อมที่จะปฏิวัติเทคโนโลยีจอแสดงผลแบบจอแบน (FPD) ด้วยความสว่างที่ยอดเยี่ยม อัตราส่วนคอนทราสต์ ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความละเอียดสูงเป็นพิเศษ ทําให้ขาดไม่ได้สําหรับไมโครดิสเพลย์ความเป็นจริงเสริม (AR) และความเป็นจริงเสมือน (VR) อย่างไรก็ตาม การตระหนักถึงไมโครดิสเพลย์ μLED พิกเซลต่อนิ้ว (PPI) สูงนั้นต้องการแบ็คเพลนทรานซิสเตอร์ฟิล์มบาง (TFT) ขั้นสูงพร้อมความสามารถในการขับขี่ที่แข็งแกร่ง ปัจจุบัน CMOS ซิลิกอนผลึกเดี่ยวครองอุตสาหกรรมสําหรับการใช้งานนี้ แต่ลักษณะที่ไม่โปร่งใสข้อจํากัดด้านขนาดเวเฟอร์และต้นทุนการผลิตที่สูงจะจํากัดความสามารถในการปรับขนาด เทคโนโลยีทางเลือก รวมถึงโพลีคริสตัลไลน์ซิลิกอนอุณหภูมิต่ํา (LTPS) และเซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์ ล้มเหลวในการส่งมอบขนาดอุปกรณ์ขนาดเล็ก ประสิทธิภาพการขับขี่ และความเสถียรที่ต้องการ ไดคาลโคเจไนด์โลหะทรานซิชันสองมิติ (TMDs) ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพ แต่การบูรณาการของพวกเขาต้องเผชิญกับความท้าทาย เช่น กระบวนการถ่ายโอนที่ซับซ้อนและความสามารถในการปรับขนาดที่จํากัด ที่นี่ เราขอนําเสนอไมโครดิสเพลย์ μLED แบบแอคทีฟเมทริกซ์ (AM) ต้นแบบที่ขับเคลื่อนโดย TFT คาร์บอนนาโนทูบ (CNT) ที่ปรับให้เหมาะสมพร้อม Al₂O₃/SiO₂ กองอิเล็กทริกประตูและ Y₂O₃/SiO₂/polyimide passivation layers. Our CNT TFTs with a channel length (L_ช) ของ 3 μm บรรลุกระแสขับเคลื่อน ∼10 μA/μm และความคล่องตัว ∼27 ซม²/(V·s), while scaling L_ช ถึง 0.5 μm ช่วยเพิ่มกระแสขับเคลื่อนเป็น ∼80 μA/μm และความคล่องตัว ∼40 ซม.²/(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.

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