この記事では、MicroLEDおよび/またはQDディスプレイの重要な進歩について、技術スライドを使用して紹介します。これらの技術の進歩は、TechBlickが2日間にわたって開催するグローバルカンファレンス「Mini & Micro-LED Displays」で発表される予定です。2022年11月30日から12月1日にかけて、TechBlickの「対面式バーチャル」プラットフォームでオンライン開催される「Mini & Micro-LED Display: Markets, Manufacturing Innovations, Applications, Promising Start-ups」（市場、製造イノベーション、アプリケーション、有望な新興企業）の2日間にわたるグローバル会議で発表される予定です。
アジェンダには、Samsung、Sharp、AUO、Coherent、ASMPT、Komori、CEA、Micledi、3D Micromac、Allows Semiconductors、その他多数の企業が参加しています。アジェンダの全容はこちらでご覧いただけます。www.TechBlick.com/microLEDs
マイクロLEDの販売台数、アプリケーション、チップタイプ、バックプレーンなど、今後の市場について教えてください。
以下のスライドは、この分野の主要アナリストの一人であるOmdia社のJerry Kang氏が、11月30日から12月1日にかけて開催されるTechBlick社のマイクロLEDおよびQDイベントにおいて、オンラインでライブプレゼンテーションを行う際の主要予測および分析について紹介したものである。 www.TechBlick.com/microLEDs
スライド1は、microLEDの市場が今後数年で大きく成長することを示しています。2021年は、技術の成熟度の低さ、製造の高コスト・低歩留まりを反映して、わずか0.12万個の販売と予想された。2029年には、面積当たり12.7Mユニットに達すると予想される。これは画期的な成長ですが、それでもFPD市場全体の0.3%にしか過ぎません。
また、スライド1には、アプリケーション別の市場規模（単位：千台）が示されています。最初に登場したのは、技術的な障壁が低く、ダイが大きく、超低PPIであるパブリックディスプレイであった。また、プレミアムTVも登場し、今後伸びていくだろう。ここでは、色域、輝度、コントラストなどの優れた性能が価値をもたらす。スマートウォッチは、小型化と低 PPI が技術的な障壁となり、販売台数の牽引役となることが予想されます。
スライド 2 は、バックプレーン技術別の市場の推移を示したものである。MicroLED on Silicon (on CMOS)は、高PPIのARやHUDデバイスに適しています。LTPSバックプレーンは、LTPSの高いモビリティにより、スマートウォッチなどの中小型アプリケーションに最適ですが、LTPSはp-Siの超大型不均一性により、大面積化には向いていません。酸化物TFTはGen8まで拡張可能であり、PCBはサイネージなどの超大型ディスプレイに使用されるでしょう。
スライド 2 では、チップタイプ別の予測も示しています。オンウエハーオプションは、エピウエハー上で直接uLEDアレイを成長させることを意味します。この場合、画素を非常に小さくすることができますが、全体のサイズはウェーハサイズ（6-12インチ）によって制限されます。フリップチップとは、マイクロLEDに底面電極を設け、ターゲット基板/バックプレーン上にフリップチップで実装できるようにすることです。
2022年11月30日-12月1日、マイクロLEDとQunatumドットの技術と市場について学ぶために、私たちと一緒に参加しませんか？Samsung、AUO、Sharp、ST Micro、Omdia、Yole、Coherent、Allosなど、素晴らしいスピーカーのラインアップから話を聞くことができます。アジェンダはこちらからご確認ください。www.TechBlick.com/microLEDs
QD-Si イメージセンサ - 1.62-2.2um ピクセルピッチで NIR および SWIR 領域において InGaAs および SiGe を凌駕する。
コロイド量子ドット（CQD）イメージセンサーの商品化には、およそ20年の研究開発を要した。CQDをフォトルミネセンスモードで使用する他のすべての現行製品とは対照的に、エレクトロアクティブデバイスでCQDを使用する初の商用製品である。
まず、なぜ量子ドットなのか。量子ドットの粒径を調整することで、1000nmから2500nmの近赤外領域で吸収することができます。下のスライドは、この量子ドットが近赤外、可視、紫外領域で同時に吸収することを示しています。
次に、なぜ量子ドット＋シリコンなのか？もちろん、最先端のイメージング技術はシリコンをベースにしています。しかし、シリコンは近赤外や紫外には感度がありません。そのため、InGaAsやSiGeのセンサーがこの市場を担ってきました。しかし、これらは高価であり、シリコン読み出し回路（ROIC）との異種混載により複雑さが増し、ピクセルサイズやピッチに制限が生じますが、Cu-Cuボンディングの進歩により、この状況は変わっていくでしょう。
下のスライドに示すように、QDは300mmシリコンウェハーの上にスピンコートすることができます。単一のPbS QDは、リガンドマトリックスとQD薄膜に形成されます。この薄膜から、上下の電極を持つQF（量子膜）フォトダイオードが形成される（幅広い光スペクトルに対して透明であることが必要）。この量子膜フォトダイオードは、上面照射型イメージセンサーのBEOLの上に形成される。その後、Cuビアを用いてQD層とイメージセンサを接続する。
シリコンイメージセンサ技術を NIR/SWIR スペクトルに適用することに加え、QD 技術は 100%の充填率を実現し、複雑なグローバルシャッターピクセル（他の方法ではフォトダイオードのために大きなスペースを必要とします）の縮小に役立ちます。
11 月 30 日～12 月 1 日に開催される TechBlick の Quantum Dot and microLED conference で発表されるこの研究では、ST の Jonathan Steckel が、300mm ウェハで 1.62 ～ 2.2um のピクセル・ピッチが実証されたことを示し、最先端技術の概要を説明します。量子効率（QE）は 60%以上です（940-1400nm）。
詳細については、11月30日～12月1日に開催されるTechBlickのインタラクティブプラットフォームで、ジョナサンやその他多くの世界的な講演者と一緒にご覧ください。
uLEDの物質移動。磁気ヘッド・スタンプ技術による寸法・製造上のばらつきの克服
microLEDディスプレイ技術には、大規模な並列転送技術が必要です。これは、そのままでは複雑な技術であり、ダイの小型化や高PPIのディスプレイが検討されると、さらに複雑になっていく。これは、uLED産業における開発の最前線の1つとなっている。
これまで多くの並列転送方式が提案されてきた。その多くは、成長基板からマイクロLEDダイをピックアップし、ターゲット基板上に移し、適切な位置に配置する一種のスタンプをベースにしています。
標準的なエラストマーベースのマイクロLED技術では、uLEDの高さや寸法のばらつきが避けられないため、適切に管理しなければ、重要な指標である歩留まりに悪影響を及ぼす可能性があることをどう克服するかが重要な課題だ
LuxNour Technologies Inc.は、電磁スタンプに基づく新しいアプローチを提案しています。このアプローチは、スライド1に示すように、数十σのuLEDのばらつきを許容することができます！これにより、歩留まりが向上し、クローズアップが容易になります。これにより、歩留まりが向上し、成長中のマイクロLEDの寸法を正確に制御するプレッシャーが軽減されます。11月30日、12月1日に開催されるマイクロLEDの専門カンファレンスTechBlickに参加し、以下のことを学びましょう。も www.TechBlick.com/microLEDs
スライド1のMakarem Husseinは、このような電磁ヘッドの構造を示しており、背面にバルク電磁石、その間に非磁性の誘電体素子、そして高透磁率材料（例えばNi）と開口部のパターンを含んでいます。高透磁率部はバルク電磁石を遮蔽し、その磁束が外にはみ出さないようにする。一方、開口部はシールドの不連続性を表し、電磁力が外に貫通することを可能にします。スライド2には、この構造と磁束の様子をクローズアップしています。
このアプローチでは、マイクロLEDにも強誘電体材料によるメタライズの層が必要になります。スライド2に示すように、磁場がオンのとき、マイクロLEDは高さの違いにかかわらず、開口部/不連続部の位置で電磁力によりピックアップされます。磁場がオフのときは、金型は解放（配置）されます。
スライド3は、150mmのSiウェハに100mx100mmのスタンプを押した例です。ここでは、高透磁率材料としてニッケルを使用しています。このスタンプは、15umのマイクロLEDダイをわずか7.5umの間隔で扱うことができます。
これは非常に面白い技術で、素晴らしい可能性を秘めています。もちろん、EMスタンプ/ヘッド開発には、大きなノウハウと専門技術（特許参照：）があります。さらに、マイクロLEDウェハーメーカーは、鉄系材料を蒸着するために、彼らのメタライゼーションステップを採用する必要があります。
Makarem Husseinは、サムスン、シャープ、AUO、ST、コヒーレント、その他多くのスピーカーと共に、11月30日～12月2日に開催されるマイクロLED技術の現状と将来について議論します。www.TechBlick.com/microLEDs
マイクロLED、プリンテッドエレクトロニクス、レーザープリンター？
ホルスト社は、マイクロLEDのような微細部品のレーザー転写やレーザー印刷を1umの高い精度で行うことができる、いわゆるLIFT技術を開発・発展させてきました。
最初のスライドは、従来のレーザー誘起前方転写（LIFT）とホルスト社が開発した体積制御レーザープリンティング（VCLP）技術の比較です。
LIFTでは、レーザー照射により、低粘度から中粘度のインクをアクセプターまたはターゲット基板に噴射します。これは決して若い技術ではなく、スクリーン印刷をデジタル化したものと考える人もいます。この例では、LIFTプロセスで印刷された200μmの導電性ペーストのドットを見ることができます。
VCLPは違います。VCLPでは、レーザーがターゲット/アクセプター基板上に微細な液滴を放出します。体積を制御することで、より高い解像度を得ることができる。この例では、40μmの高粘度ソルダーペーストをVCLP技術で印刷したものを示しています。導電性接着剤やソルダーペーストのような超微細配線のハイスループット成膜は、独自の永久剥離コーティングで覆われた構造キャリアプレートから行われることに留意してください。
VCLP技術の重要な特徴は、熱流束を制御することです。この熱流束を制御しないと、レーザー印刷がぼやけたり、精細感が損なわれたりすることがあります。ホルストは、熱流束を管理するために、独自の「パーマネント」スタックを開発し、クリーンで微細なインターコネクトの印刷を可能にしました。2枚目のスライドでは、この層が高解像度のレーザー印刷を実現する上で、プラスの効果を発揮していることが分かります。
驚くべきは、インクやペースト（接着剤やはんだも）だけでなく、マイクロLEDのダイのようなマイクロ部品も印刷できることです。スライド3の模式図では、そのコンセプトを見ることができます。ここでは、マイクロLEDは独自の「パーマネント」スタックの上に置かれ、その後、プリントギャップを越えてアクセプタ／ターゲット基板上にレーザー放出されます。ダイは、5μm以下のダイシングストリートで10μm以下とすることができます。この技術は、1umの組み立て精度で1,000万個以上のUPH（units per hour）を達成することができます。
最後のスライドは、この技術を使って転写されたミニLEDとマイクロLEDの例です。ミニLEDは125x125x80 um3、マイクロLEDは60x60x10 um3です。
これらの結果は、インクの細線化、高粘度ペーストの印刷、ミニ・マイクロ部品の印刷を可能にする新しい高スループットレーザー印刷技術であることを示しています。
詳細については、11月30日～12月1日に開催されるmicroLEDのオンラインイベントに参加し、この技術について発表してください。
QDカラーコンバータとGaNマイクロLEDチップのモノリシックチップスケール集積化
マイクロ LED ディスプレイの実現には、製造、特に質量移動と修復が依然として最大の課題となっています。プロセスを簡略化するために、多くの人が青色（あるいは紫外）LEDだけを転送し、量子ドットなどのカラーコンバータを蒸着することでRGBを実現することを提案しています。この場合、蒸着工程が追加されます。しかし、QD と GaN microLED のチップスケールのモノリシック集積を実現できるとしたらどうだろうか。実際、Saphlux はこれを提案し、2022 年 11 月 30 日から 12 月 1 日にかけて TechBlick の microLED および QD イベントで発表する予定です。 www.TechBlick.com/microLEDs
Saphlux は、このアプローチをさらに一歩進めました。彼らの技術は、量子ドットの転写後の堆積の代わりに、チップスケールの量子ドットとマイクロLEDの統合を可能にします。この技術では、ナノポーラス構造がLED内部に直接形成され、in-situ QD集積のための自然な容器として機能します。ナノポーラス構造によって有効光路を拡大し、強力な散乱効果によって全体的な効率を高めることができます。また、窒化ガリウムは熱伝導率が高いため、量子ドットの信頼性も大幅に向上するとしています。
重要なのは、この技術により、赤、緑、青の画素を1つのチップにモノリシックに集積し、マイクロLEDディスプレイの製造の複雑さとコストを大幅に削減できるとしていることです。
この技術では、LEDの材料を酸性溶液に浸し、バイアス電圧をかけることで、n型GaNの電気化学エッチングを駆動させ、ナノポアを形成することができます。エッチング電圧を調整することで、ナノ穴の空隙率や大きさを変えることができる。その後、青色LEDを露出したナノ穴GaNで電流駆動パネルに接合し、赤/緑QDを選択的に装填することで、マイクロLEDのフルカラー化を実現します。
Saphlux は、2022 年 11 月 30 日～12 月 1 日に TechBlick の microLED and QD イベントでこれを発表する予定です。www.TechBlick.com/microLEDs
Si CMOSドライバ上のGaNマイクロLEDのハイブリッド化またはモノリシック集積：テクノロジーレビュー
マイクロLEDは、通常のTFTバックプレーンの代わりにCMOSドライバーと直接統合することができ、AR/MRグラスやメタバース、場合によっては大面積ディスプレイに適した高PIディスプレイを実現することができます。そのための重要な技術的課題は、GaNマイクロLEDとCMOSのハイブリッド化およびモノリシック集積化である。これは、2つの異なる材料系の異種混成や集積を伴うため、簡単なことではありません。GaNとSiという異なる材料系を異種混成・集積するのだから。
長年にわたり、企業や研究機関によって、この2つの部品をハイブリッド化する技術がいくつか提案されてきました。それらは、ハイブリッド化技術から完全なモノリシック3次元集積に至るまで、多岐にわたります。2011年から2022年までの10年間に検討されたこれらの選択肢は、以下のスライドに示されており、ハイブリダイゼーションとモノリシックインテグレーション、直接接合と間接接合、アラインとノンアラインなど、技術の明確な分類を提供している。
このプレゼンテーションでは、CEA-LetiのFrançois Templier氏が、TechBlickのマイクロLEDに関する専門イベント（11月30日～12月1日）で、これらの技術をレビューし、その製造における課題を説明します。 www.TechBlick.com/microLEDs. マイクロチューブ技術やハイブリッドボンディングの最近の成果など、ソリューションの例をいくつか紹介する。
詳細はこちら www.TechBlick.com/microLEDs
高価なサファイアウェハーの代わりに金属フォイルにR2R成長させたGaN LED？
高価な小面積サファイア基板の代わりに、金属箔上に R2R 成長の GaN LED、さらには GaN/AlGaN HEMT トランジスターを実現する？これは画期的な技術で、堅牢で効率的な無機 LED 技術を大面積にもたらす可能性があります。マイクロLEDディスプレイでは、モノリシック集積化を意味し、ウェーハから基板への転写工程なしで製造されるモバイルサイズや大型ディスプレイにつながる可能性があります。
アイビームマテリアルズでは、以下のような技術を開発しています。まず、粗い金属箔を平坦化し、イオンビームを使って結晶粒が整列した層をnmの厚さで形成する。この「テンプレート」が、サファイアウェハーなどの代わりに成長基板として機能する。
この技術を使って、すでに機能性GaN LEDやGaN/AlGaN HEMTを実証している（下図）。2021年7月（TechBlickでの成果発表時）には、PLが通常のLEDの70%までR2R成長した。しかし、標準的なアプローチは、何十年も何十年も蓄積されたノウハウと生産ノウハウの恩恵を受けているため、直接比較することはまだ公平ではありません。
現在、LEDはまだR2R方式で行われていないが、「テンプレート」は20インチ幅の基板でR2R製造が可能である。次の開発ステップでは、MOCVDによるGaN成長のR2Rを実証する予定です。テンプレートのR2R製造がボトルネックではなく、厚い（5um程度）GaN LEDの成長がボトルネックになるのです
最後にVladimir Matias氏は、この技術が生産コストを25分の1に下げる可能性があると主張する。以下に詳細なコスト分析を示し、このコストロードマップを実現するために達成すべき技術的マイルストーンを示しています。
この講演とマイクロLEDに関する詳細については、TechBlickが初めて開催するマイクロLEDの専門イベントにご参加ください。www.TechBlick.com/microLEDs
[This is automatically translated from English]
