2024年5月13日  JMInsights

5月13日、海外メディアの報道によると、アプライド マテリアルズは革新的な量子ドット（QD）技術を利用してフルカラーのMicro LEDディスプレイを作る新しい方法を発表しました。

同社の研究チームはこの新技術を「フルカラー変換方法（Full-color conversion approach）」と呼んでおり、UV Micro LEDと赤、緑、青の量子ドットを組み合わせることで、従来のフルカラー化技術に比べて多くの利点があります。

現在、フルカラーのMicro LEDディスプレイを実現する方法は主に三つあります。一つ目は3色のRGB のLEDを使用する方法（Native RGB Micro LEDs）、二つ目は部分的な色変換を用いたハイブリッド方式（Hybrid structures (partial color conversion)）、三つ目はフルカラー変換方法（Full-color conversion）です。

3色RGB方法は組み立てが簡単ですが、発光効率が低く、バックプレーン回路の設計が複雑という問題があります。部分色変換方式は製造の複雑さを軽減しますが、色純度が損なわれることがあります。それに対し、アプライド マテリアルズはフルカラー変換方法に期待を寄せており、UV Micro LEDとRGB量子ドットを組み合わせることで、フルカラーMicro LEDの製造を簡略化し、色の均一性を向上させ、ピクセル数を増加させることができます。

具体的には、アプライド マテリアルズは385nmのUV Micro LEDを励起源として、カドミウムレス・鉛レスの量子ドットを使用しています。これにはInPベースの赤色および緑色量子ドット、ZnSeベースの青色量子ドットが含まれており、これらの量子ドットは優れた紫外光吸収特性と環境にやさしい特性を持ち、集積プロセスにおいて安定性を示し、高性能ディスプレイの可能性を示しています。

量子ドットピクセルの製造過程において、アプライド マテリアルズは主にフォトリソグラフィとインクジェット印刷技術を採用しています。フォトリソグラフィ技術は高PPIディスプレイの製造に適しており、大型ディスプレイにはインクジェット印刷技術を用いて量子ドットの正確な配置を確保しています。これにより、研究チームは革新的な印刷-硬化-洗浄-乾燥（PCWD）プロセスを開発しました。工業用圧電インクジェット印刷を採用し、選択的UV硬化を行うことで、QDの正確な配置と色漏れ防止を実現しています。

この研究において、アプライド マテリアルズはUV Micro LEDとRGB量子ドット技術を組み合わせた1.37インチのスマートウォッチディスプレイのプロトタイプを発表しました。このディスプレイは318PPIのピクセル密度、3,000nitsを超える輝度、高コントラストを実現しています。また、DCI-P3色域の90%以上をカバーしており、ピクセル分離を強化することで色域を99%にまで向上させることができます。

また、GaNベースのMicro LED、OLED、LCDディスプレイと比較して、量子ドット色変換Micro LEDディスプレイは視野角における発光の均一性が高いです。

アプライド マテリアルズは、このMicro LED全カラー化技術が一定の進展を遂げたものの、まだ成熟していないと述べています。今後の課題としては、低電流密度でのLED効率の向上、Micro LED側壁でのキャリア損失問題の解決、量子ドットの安定性の確保が挙げられます。また、封止技術の改良や量子ドット合成の強化は、劣化の軽減と長期的な安定性を実現するために非常に重要です。