AMOLED：TFEからプリンテッドRGBエミッタまで
QLED：エンハンスメントフィルムからOLED-QLED、AMQLEDまで
精密加工・修理
MicroLEDs：ウェハから全ての工程で印刷を実施
AR/VRディスプレイ用導波路
完全印刷のR2R低コスト・ディスプレイ
この記事では、AMOLED、AMQLED、microLEDs、エレクトロクロミックなど、さまざまな種類の印刷がさまざまなディスプレイ技術にどのような影響を与え、また今後与えることになるのかを紹介する。
この記事で取り上げた技術革新やトレンドの多くは、TechBlickが今後開催するユニークなLIVE（オンライン）カンファレンスとトレードショーで取り上げられる予定です。 ディスプレイと照明のイノベーション 7月14日～16日に開催される
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本カンファレンスでは、ディスプレイ材料開発、マイクロLED、フレキシブルディスプレイ、AR/VR、大面積照明、プリンテッドディスプレイなど、重要なイノベーションのトレンドを代表するスピーカーを厳選してお招きしています。
スピーカーのラインナップは以下の通りです。ドルビー、ボルボ、グーグル、マイクロソフト、GEリサーチ、IBM、パルク（ゼロックス）、ラマー広告、ナノシス、ビューリアル、プレイナイトライド、ロイアル、アプライドマテリアル、ユニバーサルディスプレイ、モルフォトニクス、アバンたま、エンジェット、オプトメック。Kent Display, DSCC, Yole, Fraunhofer IAP, Nanosys, Schott, Ten Flecs, Metamaterials, iBeam Materials Heilo, imec, C3Nano, Pixelligent, TNO/Holst, XTPL, Scrona, Inuru, OTI Lumionics, QustomDot, Quantum Solutions., その他 アジェンダの詳細を見る これ
イベントはとてもインタラクティブです。私たちの言葉を鵜呑みにせず、こちらの体験談を読んでみてください。
年間パス1枚で、今回のイベントと今後開催されるTechBlickのすべてのライブ（オンライン）イベントに12ヶ月間参加することができます。さらに、TechBlickの過去のオンデマンドトークライブラリにアクセスすることができます。 催し物.
AMOLED：TFEから印刷RGBエミッターへ
インクジェット印刷は、有機ELディスプレイですでに実用化されている。これは、多層薄膜封止の有機層の成膜に使用される。ここでは、インクジェット印刷された有機物が、PECVDで成膜された無機物層を分離するバッファ層として作用する。これを下図に示します。これは、すでに現存するプロセスである。
マルチレイター薄膜封止におけるインクジェット印刷とUV硬化した有機バッファー層の例。画像はKateeva 2017より
発光するRGB層の印刷は、より困難です。この技術は、少なくとも20年以上前から開発されている。実際、溶液プロセスによる有機EL材料は、この20年の間に大きな進歩を遂げました。現在では、高分子系も低分子系も、溶液プロセス材料は蒸着系とほぼ同等の性能を発揮している。
3つのベンチマークチャート（2021年第1四半期時点のアップデート）は、印刷された赤、緑、青の性能レベルを蒸着されたものと比較してベンチマークしています。ここでは、大手サプライヤーの低分子材料系と高分子材料系の両方が含まれている。特に赤と緑については、性能のギャップがほぼ埋まっており、性能上のペナルティをあまり負うことなく採用への道が開かれたことが分かります。寿命の長いもの、特に青色は、おそらくさらなる改良が必要だろう。
グラフは、プリントOLEDの性能と蒸着材料の比較（2021年第1四半期時点）です。なお、青色については、正確な色座標のため比較が難しいので、参考となる蒸着材料は入れていません。その代わり、右下のチャートを掲載しました。このチャートは2020年（サムスン）のもので、色座標を考慮しながら蒸着と印刷の青を比較しています。TEとBEは、それぞれトップエミッションとボトムエミッションを表しています。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は、以下のサイトにアクセスしてください。 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
また、印刷機やプロセスのノウハウも格段に進歩しています。下の画像は、インクジェットで印刷された有機ELディスプレイの例を簡単に紹介したものです。サイズ、PPIともに向上しています。この傾向は今後も続くでしょう。実際、2018年から21.6 "インチディスプレイの量産体制に入った製造もあります。今後も増えていくでしょう。
なお、アディティブデポジションは、インクジェット印刷や溶液処理された材料だけではありません。UDC（Universal Display Corp）は、蒸着した有機EL材料をベーパージェット化し、蒸着材料の性能を維持したままアディティブ製造を実現するという興味深いアプローチをとっている。
これは、完全に蒸着された添加剤のサイドバイサイドのRGB蒸着で、蒸着材の性能とGen10スケールアップへの道筋を示したものです。これはUDCからのものです。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は、以下のページにご参加ください。7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。また、UDCは、この技術を最新の材料開発とともに紹介します。
QLED：強化フィルムからOLED-QLED、AMQLEDまで
量子ドット（QD）は、大きな成功例です。量子ドットは、カラーコンバータとして、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、マイクロLEDディスプレイに価値を提供しています。液晶ディスプレイの色域を広げ、有機ELディスプレイに対する性能競争力を維持することができる。青色有機ELでは、WCGの大面積部分印刷ディスプレイを実現し、優れたコントラストを実現することができる。マイクロLEDでは、小型の青色LEDでRGBを実現することができる。また、QLEDでは、真に発光するQDを用いたディスプレイへの応用がある。
しかし、現在の主な用途は液晶ディスプレイである。ここで、現在のディスプレイの集積化の主流は、エンハンスメントモードフィルムであることに変わりはない。ここで言及するのは、QDを充填した樹脂にR2Rコートを施しているからである。以下にその一例を示す。
液晶ディスプレイの色域を広げるR2RスロットダイコーティングQD樹脂強化フィルム。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は、以下のイベントにご参加ください。7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
量子ドット・狭帯域蛍光体分野では、以下の企業から話を聞くことができます。Nanosys, GE Research, Avantama, Heilo Materials, Fraunhofer IAP, Emberion, QustomDots, Quantom Solutions, etc.
QDはもちろん、LCDとOLEDの両方でカラーフィルター／色変換器として使用できる。特に、OLEDとの統合は興味深い。1つのアプローチは、連続した青色層スタックを蒸着することである（または、電圧を分割して寿命を延ばすために複数の青色層スタックを蒸着する）。赤と緑を得るために、狭帯域量子ドット（QD）を各画素にインクジェット印刷し、カラーフィルタ／カラーコンバータとして機能させることができる。
この方法は、色域とコントラストに優れた完全発光の大面積プリントディスプレイを実現できるため、有望視されている。この方式は、サムスン（有機ELと発光型ディスプレイの大面積化を目指す）や他の複数の企業によって積極的に進められている。このアプローチには、数十億ドルの巨額の投資が行われている。
このアプローチは、将来の完全印刷AMQLEDに向けた素晴らしい学習をもたらしてくれるという意味で、興味深いものです。発光型QLED材料は比較的早い開発段階にあるが、インクジェット印刷、大面積、発光型、高EQE、高収縮、薄型、WCGなど、究極のディスプレイとなることが期待される。
もちろん、技術開発は一筋縄ではいかない。非Cd含有QDの外部量子効率と寿命の改善、より優れたブルー組成の配合、輸送層を含むスタック材料全体の開発と最適化、適切なデバイスアーキテクチャの開発、そして最終的にはスピンコーティングを超えるアクティブマトリクス大量生産プロセスが必要である。
ここでも急速な進歩があり、すべての開発を詳述するのが私の目的ではありません。ただ、その複雑さのレベルを示すために、BOEの以下の例を紹介します。これは、55インチの完全インクジェットプリントAMQLEDです（2021年5月）。
BOE社製IJP 55インチAMQLEDです。EQEおよびその他の性能データは、スピンコートQLEDデバイスのみの報告であり、IJPのAMQLEDではありません。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
量子ドット・狭帯域蛍光体分野では、以下の企業から話を聞くことができます。Nanosys、GE Research、Avantama、Heilo Materials、Fraunhofer IAP、Emberion、QustomDots、Quantom Solutions、など。
精度と修理
デジタル印刷は、インクジェットをはるかに超える進化を遂げています。実際、印刷の解像度をサブミクロン単位まで高めたり、非平坦な表面への成膜を可能にする新たなアプローチが登場している。これらのエレクトロハイドロダイナミック（シングルまたはマルチヘッド）、エアロゾル、マイクロディスペンシング技術は、ディスプレイ産業において多くの潜在的なアプリケーションを持つことができます。
以下の例では、複雑な非平坦 AMOLED 表面のオープン欠陥を修復するためにマイクロディスペンシングを導入する方法を示しています。もう一つの例は、このプロセス、または複数のEHDプリントヘッドを使用したバージョンで、より小さなマイクロLEDを配置するために付着材料を蒸着する方法を示しています。
有機ELやマイクロLEDのディスプレイで、精密デジタル印刷がどのように利用されるかを示す2つの例。XTPL社のマイクロディスペンサーと高粘度銀ナノインクを使用した例です。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は、以下のイベントにご参加ください。7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
精密デジタル印刷の分野では、Optomec、Enjet、XTPL、Scronaなどの話を聞くことができます。
MicroLEDs：ウェハーから全ての工程で印刷される。
MicroLEDは、依然として業界の関心が高いトピックです。ここでは、印刷とR2Rがどのように価値を提供できるかを紹介したいと思います。
マイクロLED製造の主な課題の1つは、高歩留まり（99.99%以上）かつ高スループットの転写プロセスです。これまでにも多くのアプローチが開発されてきました。興味深い技術の中には、何らかの印刷（スタンプ転写、R2Rなど）を伴うものがあります。ここでは、2つの興味深いアプローチにのみ焦点を当てる。
1つ目は、VueReal社が開発したカートリッジベースのアプローチである。そのプロセスは以下の通りです。まず、マイクロチップを搭載したドナー基板をレシーバー基板に接触させます。そして、2枚の基板をアライメントしてから転写を行う。このとき、マイクロチップをドナー基板に付着させておく力に打ち勝つために、何らかの力機構を適用する必要がある。これが機械的なものなのか、熱接着剤（受け側の基板に加えた材料に基づくもの）なのか、あるいはそれらの組み合わせなのかは明らかではない。
VueRealのカートリッジベースのプリンテッドマイクロLEDのアプローチに関わるプロセスステップの概略図。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向について詳しく聞くには、以下のページに参加してください。 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
MicroLEDのイノベーションについては、Intel、PlayNitride、VueReal、iBeam、Parc、Imec、Applied Materialsなどから話を聞くことができます。
もう一つ、興味深いのは、ゼロックス社のParc社による初期の開発です。これは、ゼログラフィック印刷を応用したものです。ここでは、マイクロGaN LEDのようなマイクロチップを溶液に懸濁させます。そして、電極の2次元配列を制御するアクティブマトリクス基板上にキャストし、静電気力を発生させて、カメラの視線の下で個々のチップを空間的に移動させる。そして、組み立てられたマイクロチップは、ローラーを使って最終的なターゲット基板に移されます。
2021年のデモ機は、50umのLEDに2.5×2.5cmの小さなサイズで、歩留まりデータもまだない。組み立て工程は、フォトスイッチアレイにアドレス指定するプロジェクターを使用して実現されている。液体からの大量無秩序堆積から最終的なアライメントまでの組立工程は以下の通りです。現状では遅すぎるが、一桁改善すれば競争力を持たせることができる。
このプロセスは、特別なマイクロチップの構造を必要としないため、興味深い開発ポテンシャルを持っています。また、アライメントや位置決めはソフトウェアで制御されるため、任意の複雑な形状も可能である。
パルクで開発中のゼログラフィック印刷のアイデアを応用したマイクロプリンター。 ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向について詳しく知りたい方は 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
MicroLEDのイノベーションについて、Intel、PlayNitride、VueReal、iBeam、Parc、Imec、Applied Materialsなどから話を聞くことができる。
近年、注目されているのが、この転写工程です。マイクロLEDの製造には、他にも重要な工程がたくさんあります。その中で、印刷や導電性インクが重要な役割を果たすこともあるからです。
以下に、Applied Materials社による様々な例を示します。スクリーン印刷は、ビアを埋める導電性ペーストの印刷に使用することができます。フロントプレーンとバックプレーンの間の微細な電極を印刷することができます。さらに、マイクロLEDとドライバーICを接続するラップアラウンド電極の印刷も可能です。さらに、マイクロLEDを配置・接着するための各種接着剤（はんだ、ECAなど）の印刷も可能です。
上の画像は、アプライド マテリアルズ社から提供されたものです。マイクロLEDの製造において、高度な微細線スクリーン印刷がいかに重要な役割を果たすかを示しています。スクリーン印刷は、真空ベースのPVDプロセスやエッチングを必要とせず、微細な電極や配線の印刷、ラップアラウンド電子回路の作成、ビアの充填、さらには材料の貼り付けまで行うことができます。ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向について詳しく知りたい方は、以下のセミナーにご参加ください。7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
MicroLEDのイノベーションについては、Intel、PlayNitride、VueReal、iBeam、Parc、Imec、Applied Materialsなどから話を聞くことができます。
マイクロLEDの分野では、さまざまな革新的な技術が生み出されています。そのひとつが、テープオンリール方式で大面積のマイクロLEDディスプレイを組み立てる方法です。
下図をご覧ください。ここでは、まずマイクロLEDを大きなパネルに転写し、さらに小さなタイルに切り分けます。タイルは検査工程を経て、コントラストを高めるために黒色の充填材が追加されます。このように、テープオンリール方式を採用することで、SMTのようなプロセスで大型のマイクロLEDディスプレイを構築することが可能になりました。これは、PlayNitrideによる、この分野での非常に興味深いイノベーションです。
これらの画像は、大面積のマイクロLEDディスプレイをリールオンテープ方式で実現するために必要な手順を示しています。このイノベーションはPlayNitride社によるものです。 ディスプレイと照明の主要な技術革新の動向についてもっと知りたい方は、以下のページにご参加ください。 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
AR/VRディスプレイ用導波路
ディスプレイ業界では、他にも印刷やR2R/R2Pの用途がたくさんあります。例えば、R2P（Roll-to-Plate）ナノインプリントでは、AV/VR用メガネのインカップリング・アウトカップリング機能を作ることができます。
このようなインカップリング・アウトカップリングは、300mmウェーハでも可能ですが、スループットが低くなります。R2Pナノインプリンティングを用いれば、スループットを大幅に向上させることができるかもしれません。
興味深いのは、モルフォトニクスのアプローチです。この会社では、ナノインプリントスタンプを組み合わせて、第5世代のR2Pナノインプリントラインを構築し、1回のインプリントでサブミクロンの特徴と480個の接眼レンズを実現しました。R2Pナノインプリントプロセスでは、高屈折率で無溶剤の樹脂が必要です。例えば、ピクセリジェント社のジルコニアとチタニアをベースにした処方では、屈折率1.857の樹脂を得ることができます。
タイリング・アプローチは、UV硬化を統合したGen5 R2Pナノインプリント・ツールで、ナノまたはサブマイクロフィーチャを忠実に再現することが可能です。上記の画像は、Morphotonics社から提供されたものです。 7月14日～16日に開催されるTechBlickのLIVE(online)イベント、年間パス付き。
ナノインプリントに関しては、Meta社、Morphotonics社、Pixelligent社など、主要なイノベーターから話を聞くことができます。
ナノインプリントは、AR/VRに限らず、ディスプレイの分野でも多くの応用が期待できる。一例として、高透明・高導電性金属メッシュ透明導電膜の開発があります。
メタ（メタマテリアル）社の例です。彼らはローリングリソグラフィーシステムを持っています。ここでは、UV光を柔らかいロールアップマスクの中に包み込んでいます。このローリングリソグラフィーは、フォトレジストでコーティングされた金属基板上にサブミクロンの露光を行うために使用されます。その後、フォトレジストをエッチングし、非常に高解像度の金属メッシュを作成する。
左下の模式図は、株式会社メタ（メタマテリアル）によるローリングUVナノリソグラフィーのアイデアを示しています。左上の画像は、超微細な金属メッシュを撮影したものです。ベンチマークチャートによると、このプロセスにより超透明で高導電性のフィルムが作成できることがわかります。現在、ウェブ幅は300mmですが、1〜1.2mまでスケールアップが可能です。
完全印刷のR2R低コストディスプレイ
印刷は、スマートパッケージングやそれ以外の用途で、シンプルな（すなわちセグメント化された）低コスト大量生産ディスプレイにおいても役割を果たす。
その一例が、R2R印刷エレクトロクロミックディスプレイである。この分野では、Ynvisibleが代表的なプレーヤーである。下の左の画像は、R2Rのフルライン（プリンタとコンバーティング）のスナップショットである。このレベルのR2R自動生産は、この分野での真の進歩である。
右の画像は、アプリケーションの例です。スマートパッケージング、IoTセンサー、低コストユビキタスインジケーターなど、数多くのアプリケーションがあります。
私たちは、15年にわたるディスプレイと照明の分野での見識を活かして、素晴らしいスピーカーのラインアップを厳選しました。TechBlickの次回のLIVE（オンライン）イベントでは、最も革新的な企業から、あらゆる重要なイノベーション・トレンドについて聞くことができます。
年間パス1枚で、今回のイベントと今後開催されるTechBlickのすべてのLIVE（オンライン）イベントに12ヶ月間参加することができます。さらに、TechBlickが過去に開催したオンデマンドトークライブラリにアクセスすることができます。のイベントを開催しています。
イベントは、とてもインタラクティブなものです。
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スピーカーのラインナップは、Dolby、Volvo、Google、Microsoft、GE Research、IBM、Parc（Xerox）、Lamar Advertising、Nanosys、VueReal、PlayNitride、Royole、Applied Materials、Universal Display Corp、Morphotonics、Avantama、Enjet, Optomec, Kent Display, DSCC, Yole, Fraunhofer IAP, Nanosys, Schott, Ten Flecs, Metamaterials, iBeam Materials Heilo, imec, C3Nano, Pixelligent, TNO/Holst, XTPL, Scrona, Inuru, OTI Lumionics, QustomDot, Quantum Solutions, etc.
[This is automatically translated from English]