Cristaux fonctionnels dans l'électronique structurelle...
... MicroLEDs, QDs & the Energy Gap |QD-LED & Cd-Free QDs
Bienvenue dans l'édition de cette semaine de notre bulletin d'information. Tout d'abord, quelques remarques d'ordre administratif :
Nous avons commencé à couvrir certaines technologies d'affichage et de QD dans ce bulletin. Il y a deux raisons à cela : (1) l'électronique additive est utilisée dans ces domaines puisque, par exemple, les QDs sont traités par zones ou les microLEDs peuvent être imprimés par transfert, et (2) nous organisons un événement unique au monde sur les microLEDs et les QDs du 30 novembre au 2 décembre - voir le programme ici www.TechBlick.com/microLEDs.
veuillez noter qu'il y a une forte demande pour notre événement sur place à Eindhoven - le Future of Electronics RESHAPED. La masterclass et les visites sont presque complètes. Veuillez réserver votre place dès maintenant si vous souhaitez vous joindre à nous https://www.techblick.com/electronicsreshaped
Les sujets de cette édition : La mise à l'échelle des nanoparticules de cuivre | Le tricotage en chaîne des E-Textiles | Les cristaux fonctionnels dans l'électronique structurelle | Les microLEDs et l'écart énergétique | Les avancées dans les QD-LED et les QDs sans Cd | Les QDs stables pour les microLEDs
Les encres à nanoparticules de cuivre arriveront-elles enfin à maturité pour perturber la domination de l'argent dans le domaine des pâtes conductrices ?
Le coût de production a été un obstacle majeur malgré le fait que les prix des matières premières du cuivre sont beaucoup plus bas que ceux de l'argent. En effet, cette grande différence de coût des matières premières ne se traduit pas souvent par des différences de coût de dispersion des nanoparticules ou d'encre tout aussi importantes.
Pour résoudre ce problème, Zachary James Davis et ses collaborateurs du Teknologisk Institut ont augmenté la production de nanoparticules de cuivre d'une taille comprise entre 30 et 300 nm. Comme on peut le voir ci-dessous, ils ont déjà obtenu les résultats suivants :
10+ Kg par jour - ici le principal goulot d'étranglement est le chauffage et le mélange des ingrédients verts.
Coût de production de 300 euros par kg, comparable au coût de production des nanoparticules d'argent. Ce niveau de coût de production, associé à un coût des matières premières beaucoup plus faible (36,7 euros/kg), peut se traduire par un coût du produit beaucoup plus faible.
Les encres imprimables par jet d'encre avec des solvants à base de DGME sont capables de déposer des couches de 0,5 à 1 um d'épaisseur en un seul passage, atteignant 60 mOhm par mètre carré.
Les versions sérigraphiables (en cours de développement) visent 50 mOhm/carré.
La mise à l'échelle de la production de nanoparticules de Cu avec des flux de travail automatisés est une étape importante pour faire de la technologie des encres et pâtes de Cu une alternative commercialement viable aux encres et pâtes d'Ag dominantes.
Quel est le dernier état de la technologie des QD-LED et des matériaux QD sans Cd ?
Le Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP est un groupe de recherche de premier plan dans ce domaine, qui repousse toujours les limites de performance de la technologie QD. Comme indiqué ci-dessous, Armin Wedel partage quelques mises à jour dans sa présentation TechBlick de mai 2021. Voici quelques points clés :
1) Matériaux QD sans Cd : la première diapositive montre des résultats optimisés pour le QY, la FWHM et le PL des QD bleus, verts et rouges basés sur des chimies sans Cd.
Les QDs B, G et R sont constitués de structures cœur-coquille ZnTeSe/ZnSe/ZnS, InZnP, GaP/ZnSe/ZnS et InZnP/ZnSe/ZnS, ce qui permet de se rapprocher des normes BT.2020 dans un affichage non émissif.
Il s'agit de produits chimiques et de structures core-shell très innovants : Le dopage Te dans le noyau ZnSe permet d'obtenir des couleurs bleues très saturées avec un QY élevé (92 %) ; la coquille GaP et le chauffage contrôlé permettent de réduire à 41 nm la FWHM habituellement large des QDs à base d'InP, et l'application d'oléate de sodium pendant la synthèse du noyau des QDs R permet d'obtenir une FWHM encore plus étroite.
2) Les QDs comme convertisseur de couleur dans les microLEDs : La deuxième diapositive montre que les QDs CdSe et InP peuvent être utilisés comme convertisseurs de couleur dans les microLEDs, tandis que la troisième diapositive montre que les QDs peuvent être stables dans un système matriciel pour les uLEDs. La conversion des couleurs par les QD est très prometteuse pour
3) QD-LEDs émissives : La luminance maximale et l'EQE des OLED sont toujours supérieures à celles des QD-LEDs émissives, qui sont beaucoup moins avancées. Les CdSe se sont améliorés au fil des ans, offrant d'excellentes performances, mais la toxicité du Cd est une préoccupation. Les performances des QD-LEDs InP sont loin derrière en termes de Cd/m2, d'EQE et de durée de vie.
Il s'agit d'un domaine de développement passionnant. En effet, il existe déjà une feuille de route allant des OLED ou WOLED RVB aux QD-LED émissives imprimées par jet d'encre (IJP) via le développement et la mise à l'échelle de la technologie de conversion OLED bleue + QD IJP (R,G).
Pour en savoir plus, participez en ligne au premier événement mondial consacré aux microLED et aux QD. https://lnkd.in/eDRi5kp2
Intégrer des circuits électroniques dans des textiles standard en utilisant une technique de production de masse ?
Le tricotage chaîne est un excellent candidat. Il combine le tissage et le tricotage de trame, ce qui permet aux tissus tricotés en chaîne d'avoir la stabilité des tissus tissés et l'élasticité des tissus tricotés. Cette technologie bien établie peut permettre l'intégration de modèles de circuits complexes utilisant des tissus fonctionnels/conducteurs avec des textiles standard en utilisant une technique de production de masse capable de traiter de nombreuses fibres différentes dans le même processus.
Dans ce court exposé, Sophia Krinner KARL MAYER présente les étonnants démonstrateurs technologiques suivants :
textile comme télécommande pour commander un mini robot
chargeur de téléphone portable fonctionnel à base de textile
chemise intelligente permettant de mesurer le rythme cardiaque, la température et l'humidité
Que sont les micro-, mini- et traditionnelles LEDs ?
Eric Virey - super analyste dans le domaine Yole Group - a préparé le tableau ci-dessous, montrant les principales différences entre chacun.
Les LED traditionnelles se présentent sous la forme de boîtiers SMD ou de boîtiers à trous traversants et les puces mesurent généralement 1 mm ou plus. Cette application bien établie est utilisée dans l'éclairage général, l'éclairage automobile et les rétro-éclairages des écrans LCD.
Les mini-LED ont une taille de puce généralement inférieure à 200 um mais supérieure à 50 um, et sont présentées dans des boîtiers SMD ou CoB (chip-on-board). Elles sont actuellement commercialisées et trouvent des applications dans les rétroéclairages d'écrans LCD et de claviers, les LED à vision directe à pas de pixel étroit et d'autres secteurs. Dans le secteur des LCD, elles sont adaptées pour fournir un gradateur local afin d'améliorer le contraste, ce qui rapproche les LCD des OLED sur cette caractéristique.
et les micro-LED sont très petites, généralement inférieures à 50 um. La taille des microLED devrait encore diminuer au fur et à mesure que la technologie progresse pour réduire le coût des LED (plus de LED par plaquette) et le coût/temps de transfert (par exemple, plus de LED transférées dans le même timbre).
De toute évidence, chaque catégorie de DEL est très différente dans tous les sens du terme, des techniques de croissance aux performances en passant par les applications.
Participez à l'événement microLED de TechBlick pour écouter Eric et 30 autres intervenants de haut niveau couvrant tous les aspects de l'industrie des microLEDs.y https://lnkd.in/eDRi5kp2
Des QDs sans Cd stables et conformes à la directive RoHS pour les microLEDs ?
Cette technologie est nécessaire pour simplifier la fabrication des microLEDs - de cette façon, il n'est pas nécessaire de transférer les uLEDs R G B mais seulement les uLEDs bleues déjà efficaces et obtenir la couleur RGB via la conversation de couleur des QDs rouges et verts.
Il existe bien sûr de nombreux défis matériels, notamment la réalisation de QD verts et rouges sans Cd et conformes à la directive RoHS avec (1) une stabilité thermique et lumineuse suffisamment élevée pour une intégration directe dans les puces/diodes microLED, (2) une absorbance bleue élevée même à faible épaisseur pour éviter les fuites de couleur bleue, (3) une FWHM étroite et un QY élevé, (4) une faible auto-excitation, etc.
QustomDot - spin-off du groupe de Zeger Hens à l'université de Gand - fait d'excellents progrès dans ce domaine. Ils disposent d'un nouveau processus de synthèse hautement contrôlé pour les QDs à base d'InP. L'année dernière, lors du TechBlick, ils ont partagé des données intéressantes sur la stabilité de l'intégration des QD dans les macro LED et les LED à couche mince. Ces résultats sont présentés dans les diapositives ci-dessous. Ils montrent une voie claire vers le développement de QDs pour l'intégration directe sur les LEDs.
Le niveau de QD de 500um d'épaisseur intégré sur une macro LED montre une stabilité de >>300 heures même sous 1W/cm2, et un film mince de QD de 100-150um sous 130mW/cm2 montre également >>1500 heures de photostabilité dans des conditions d'insertion.
Ces résultats datent de l'année dernière. Pour entendre les derniers développements de QustomDot sur les QD sur microLED, veuillez vous joindre à l'événement microLED et QD de TechBlick. Consultez l'agenda de classe mondiale à l'adresse suivante www.TechBlick.com/microLEDs
Pourquoi la technologie microLED peut-elle contribuer à réduire le déficit énergétique des appareils électroniques ?
@Khaled Ahmed d'Intel Corporation a proposé une évaluation unique riche en données lors de l'événement de présentation de TechBlick en 2021.
La première diapositive montre l'écart entre les batteries - Ahmed a recueilli des données par année montrant que la demande en énergie des téléphones dépasse de loin le niveau d'alimentation des batteries, créant ainsi un "écart entre les batteries" qui se creuse chaque année à mesure que des fonctionnalités plus gourmandes en énergie sont ajoutées, alors que les technologies des batteries ne s'améliorent que progressivement. Environ 70 % de la consommation d'énergie d'un téléphone mobile ou d'une tablette provient de l'écran, ce qui montre l'importance capitale de ce dernier pour réduire cet écart.
La deuxième diapositive montre l'amélioration de l'efficacité (lm/W) des dispositifs OLED "sortis" chaque année. L'efficacité des OLED a clairement atteint un plateau dans les produits fabriqués ou commercialisés. Le point arrière représente le potentiel prévu des microLEDs, montrant comment la technologie microLED peut changer la donne.
La troisième diapositive montre qu'il existe un écart entre l'EQE des OLED de laboratoire et celui des produits commercialisés. Les origines ne sont pas claires mais impliquent probablement des compromis nécessaires à la production et des compromis entre la stabilité de la durée de vie et l'EQE.
Le quatrième côté compare l'efficacité des LEDs GaNw à différentes longueurs d'onde par rapport aux LEDs organiques (des diapositives précédentes). Elle montre que les LED GaN offrent des niveaux d'EQE considérablement plus élevés par rapport aux OLEDs à toutes les longueurs d'onde sauf le rouge. En effet, il existe un écart d'efficacité dans le rouge dans la technologie microLED GaN, dont le comblement fait l'objet d'une intense R&D au niveau mondial.
Ces graphiques montrent clairement que si la technologie OLED semble avoir atteint un plateau et ne pourra donc probablement jamais combler le fossé des batteries, la technologie émergente des microLED est très prometteuse. Bien sûr, le développement et la fabrication des microLEDs impliquent d'autres défis tels que le transfert rapide et la production à haut rendement, que nous aborderons ailleurs.
Pour en savoir plus sur les technologies microLED, participez à la toute première conférence mondiale spécialisée sur le sujet. Consultez l'agenda de classe mondiale sur https://lnkd.in/eDRi5kp2
Les cristaux fonctionnels rencontrent l'électronique imprimée, l'électronique structurelle/embarquée rencontre l'intérieur des véhicules ?
Rafael Michalczuk présente de fantastiques et magnifiques démonstrateurs combinant toutes ces technologies. Ici, en collaboration avec PolyIC et Kurz, ils présentent de magnifiques surfaces intelligentes interactives avec des cristaux fonctionnels intégrés pour l'automobile.
La technologie de l'électronique embarquée (cachée) est celle de Kurz (basée sur la technologie PolyIC), qui s'appuie sur sa technologie de maille métallique R2R (largeur de ligne de 10 um et espacement de 100 um avec des couches ultrafines (100 nm) de nanoparticules d'argent imprimées) et sur sa technologie dite de "Functional Foil Bonding", qui permet d'intégrer ces films de maille métallique au dos de pièces en plastique façonnées avec des couches de décoration. Cela permet de créer une pièce avec de l'électronique intégrée de manière transparente dans la pièce courbée ou en forme 3D.
SWAROVSKI I fournit les magnifiques cristaux fonctionnels qui améliorent l'esthétique mais permettent également une interaction tactile et optique continue avec l'électronique sous-jacente.
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