研究者がマイクロスタックのプロセスを開拓

May 03, 2023

仮想現実ヘッドセットを装着すると、おそらく網戸越しに世界を見ているように見えるでしょう。 現在のフラット パネル ディスプレイは、肉眼で見えるピクセルと、各ピクセル間の小さな部分の点灯していない暗いスペースを使用しており、黒いメッシュ状のグリッドとして表示されます。

今回、ジョージア工科大学の研究者は、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者と協力して、新しいプロセスを開発した 2D マテリアルに基づいて、より小さく薄いピクセルの LED ディスプレイを作成します。 二次元の材料ベースの層転写技術によって実現されたこのイノベーションは、より鮮明でよりリアルな LED ディスプレイの将来を約束します。

研究チームは2月に「2D材料ベースの層転写による垂直フルカラーマイクロLED」というタイトルの論文をNature誌に発表した。 共著者には、韓国の世宗大学の研究者や、米国と韓国のその他の機関の研究者も含まれています。

ジョージア工科大学ヨーロッパ教授のアブダラ・オウガザデン氏と研究科学者のスレシュ・スンダラム氏（二人ともジョージア工科大学電気・コンピュータ工学部の職も兼務）は、MITの研究者らと協力して、従来のLED製造プロセスを文字通りひっくり返した。 ピクセル密度を制限する赤、緑、青 (RGB) LED を並べて配置する一般的なプロセスを使用する代わりに、チームは自立型の極薄 RGB LED メンブレンを垂直に積層し、最小サイズである 5,100 ピクセル/インチのアレイ密度を達成しました。これまでに報告されているピクセル サイズ (4 ミクロン) と史上最小のスタック高さを実現しながら、商用の全範囲の色を提供します。 この超小型垂直スタックは、ジョージア工科大学ヨーロッパ研究所で開発された 2D 窒化ホウ素上のファンデルワールスエピタキシー技術と、MIT で開発されたグラフェン上のリモートエピタキシー技術によって実現されました。

この研究では、グラフェンやホウ素などの 2D 材料を使用した活性層分離技術によって、世界で最も薄く最小のピクセル ディスプレイが可能になり、高密度のマイクロ LED が可能になり、その結果、マイクロ LED ディスプレイのフルカラーが実現できることが示されました。

2 次元の材料ベースの層転写 (2DLT) 技術のユニークな側面の 1 つは、エピタキシャル ウェーハの再利用が可能であることです。 この高価な基板を再利用すれば、より小さく、より薄く、よりリアルなディスプレイの製造コストを大幅に削減できる可能性があります。

ジョージア工科大学チームの主任研究員であるオーガザデン氏は、「この高度な2D、材料ベースの成長および転写技術が、仮想現実や拡張現実ディスプレイなどの特定の領域で従来の成長および転写技術を上回ることができることを実証しました」と述べた。

これらの高度な技術は、ウェーハスケールでの LED 製造の重要なツールである有機金属化学気相成長 (MOCVD) リアクターで開発されました。 2DLT 技術は、高いスループット収率で工業規模で再現できます。 この技術は、仮想現実と拡張現実の分野を次のレベルに引き上げ、次世代の没入型でリアルなマイクロ LED ディスプレイを可能にする可能性を秘めています。

「この新興技術は、フレキシブルエレクトロニクスとオプトエレクトロニクスにおける異種統合に関して多大な可能性を秘めており、これにより新たな機能が開発され、スマートフォン画面から医療機器に至る商用製品の開発に産業界を誘致すると信じている」とオガザデン氏は述べた。

- このプレスリリースはもともとジョージア工科大学のウェブサイトに掲載されたものです