マイクロLED

マイクロLED （ micro-LED、mLED 、 μLEDとも呼ばれる）は、個々のピクセル要素を形成する微細なLEDのアレイで構成される新興のフラットパネルディスプレイ技術です。無機半導体マイクロLED（μLED）技術^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}は、テキサス工科大学（TTU）のHongxing JiangとJingyu Linの研究グループがカンザス州立大学（KSU）に在籍していた2000年に初めて発明されました。最初の高解像度でビデオ対応のVGAフォーマットのInGaNマイクロLEDマイクロディスプレイは、Jiang、Lin、およびテキサス工科大学とIII-N Technology, Inc.の同僚によって、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）ICによるマイクロLEDアレイのアクティブ駆動によって2009年に実現されました。^{[ 6 ]}

従来の LCD ディスプレイと比較して、マイクロ LED ディスプレイは、ピクセルレベルの光制御と高いコントラスト比を提供するだけでなく、エネルギー要件を大幅に削減します。^{[ 7 ] [ 8 ]} OLEDと比較して、マイクロ LED の無機的な性質により、寿命が長くなり、画面の焼き付きのリスクを最小限に抑えながら、より明るい画像を表示できます。^{[ 7 ]} 3D/AR/VR に使用される他のディスプレイ技術と比較して、μLED のサブナノ秒の応答時間は、3D/AR/VR ディスプレイがゴーストを最小限に抑えるために毎秒の高いフレーム数と高速な応答時間を必要とするため、大きな利点があります。 [ ^{7 ]マイクロ}LED は高速変調が可能で、チップ間相互接続アプリケーションに提案されています。^{[ 9 ]}

2021年現在ソニー、サムスン、コンカはマイクロLEDビデオウォールの^販売を開始しました。^{[ 10 ]} [ ^{11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]} LG、Tianma、PlayNitride、TCL / CSoT、Jasper Display、Jade Bird Display、Plessey Semiconductors Ltd、Ostendo Technologies, Inc.はプロトタイプを実証しました。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18][ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}ソニーはすでに従来の映画スクリーンの代替としてマイクロLEDディスプレイを販売しています。^{[ 24 ] BOE}、 Epistar 、 LeyardはマイクロLEDの量産を計画しています。^{[ 25 ] [ 26 ]マイクロLEDはOLEDと}同様に柔軟で透明にすることができます。^{[ 27 ] [ 26 ]}

Market Research Futureのレポートによると、マイクロLEDディスプレイ市場は2027年までに約243億米ドルに達する見込みです。^{[ 28 ]} Custom Market Insightsは、マイクロLEDディスプレイ市場は2032年までに約1827億米ドルに達すると予測しています。^{[ 29 ]}

2000年にHongxing JiangとJingyu Linの研究グループがインジウムガリウム窒化物（InGaN）半導体に基づく電気注入型マイクロLEDを初めて報告して以来、^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}いくつかのグループがすぐにこの概念の追求に取り組んできました。^{[ 30 ] [ 31 ]多くの関連する潜在的なアプリケーションが特定されています。マイクロLEDピクセルアレイのさまざまなオンチップ接続方式は、AC LED Lighting, LLC（ Jiang}とLinが出資する会社）によって採用され、高電圧電気インフラとLEDの低電圧動作特性および高輝度自発光マイクロディスプレイとの互換性の問題に対処するために、シングルチップ高電圧DC/AC-LEDの^{開発を可能にしました。[ 32 ] [} 33 ^{] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 6 ]}

マイクロLEDアレイは、光遺伝学アプリケーション^{[ 40 ] [ 41 ]}および可視光通信^{[ 42 ]}の光源としても研究されている。

初期のInGaNベースのマイクロLEDアレイとマイクロディスプレイは、主に受動的に駆動されていました。低電圧要件を備えたVGAフォーマット（640×480ピクセル、各ピクセル のサイズは12μm、 ピクセル間の間隔は15μm）の最初の能動的に駆動されるビデオ対応の自発光InGaNマイクロLEDマイクロディスプレイは、マイクロLEDアレイとCMOS集積回路（IC）の統合により、2009年にテキサス工科大学とIII-N Technology, Inc.（JiangとLinが出資する会社）のJiang、Lin、および同僚によって特許取得され実現されました^{[ 6 ]。}この研究はその後数年間にも発表されました。^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}

最初のマイクロLED製品は2012年にソニーによって発表されました。しかし、これらのディスプレイは非常に高価でした。^{[ 47 ]}

マイクロLEDディスプレイを製造する方法はいくつかあります。フリップチップ方式では、従来のサファイア基板上にLEDを製造し、トランジスタアレイとソルダーバンプは従来の製造および金属化プロセスを使用してシリコンウェハ上に堆積します。マス転送を使用して、数千個のLEDを1つのウェハから別のウェハに同時にピックアンドプレースし、リフローオーブンを使用してLEDをシリコン基板に接合します。フリップチップ方式は、仮想現実ヘッドセットで使用されるマイクロディスプレイに使用されます。別のマイクロLED製造方法では、LEDをシリコン基板上のIC層に接合し、従来の半導体製造技術を使用してLED接合材料を除去します。^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}現在の製造プロセスのボトルネックは、LEDとその基板間の接合を弱めるためにレーザーを使用するエキシマレーザーリフトオフ装置を使用して、すべてのLEDを個別にテストし、不良のLEDを交換する必要があることです。不良LEDの交換は、高精度ピックアンドプレースマシンを使用して行う必要があり、テストと修理プロセスには数時間かかります。ガラス基板のスマートフォン画面の場合、質量転送プロセスだけでも18日かかることがあります。^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]}特殊なLED製造技術を使用することで、歩留まりを向上させ、交換が必要な不良LEDの数を減らすことができます。各LEDは、直径5μmほど小さくすることができます 。^{[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]} LED歩留まりを向上させるには、LEDエピタキシャル技術を改善する必要があります。^{[ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}

エキシマレーザーは、LEDをサファイア基板から分離し、不良LEDを除去するためのレーザーリフトオフ、LTPS-TFTバックプレーンの製造、完成したLEDのレーザー切断など、いくつかの工程で使用されます。エラストマースタンプを使用した特殊な質量転送技術も研究されています。^{[ 62 ]}他の企業は、質量転送コストを削減するために、赤、緑、青のLEDを1つずつ1つのパッケージにパッケージ化する可能性を検討しています。^{[ 63 ] [ 64 ]}

量子ドットはマイクロLEDピクセルのサイズを縮小する方法として研究されており、他の企業は蛍光体と量子ドットを使用して異なる色のLEDの必要性をなくすことを模索している。^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]}センサーはマイクロLEDディスプレイに埋め込むことができる。^{[ 69 ]}

130社以上の企業がマイクロLEDの研究開発に関わっています。^{[ 70 ]}マイクロLEDライトパネルも製造されており、従来のOLEDやLEDライトパネルの代替品となっています。^{[ 71 ]}

デジタルパルス幅変調は、マイクロLEDディスプレイの駆動に最適です。マイクロLEDは、電流値が変化すると色ずれが発生します。アナログ方式では、電流値を変化させることで輝度を調整しますが、デジタルパルスでは、オン状態には単一の電流値しか使用されません。そのため、輝度の変化に伴う色ずれは発生しません。

サムスンとソニーの現在のマイクロLEDディスプレイは、タイル状に並べて任意のサイズの大型ディスプレイを作成できる「キャビネット」で構成されており、ディスプレイの解像度はサイズとともに向上します。また、ディスプレイを水や埃から保護する機構も備えています。各キャビネットは対角線で36.4インチ（92cm ）で、解像度は960×540です。^{[ 72 ] [ 12 ] [ 73 ] [ 13 ] [ 74 ] [ 75 ]} 

マイクロLEDは、高輝度、低遅延、高コントラスト比、高彩度、自己発光、高効率、長寿命など、LCDやOLEDディスプレイよりも優れた性能をすでに実証しています。OLEDディスプレイやLCDと比較すると、マイクロLEDディスプレイは、高性能、耐久性、エネルギー効率の組み合わせで際立っています。^{[ 76 ]} 超高輝度は、屋外環境で太陽光の明るさと競合する拡張現実ディスプレイのアプリケーションに特に重要です。^{[ 76 ]}

GloとJasper Display Corporationは、SID Display Week 2017で、対角線0.55インチ（1.4cm ）の世界初のRGBマイクロLEDマイクロディスプレイを展示した。GloはマイクロLEDをJasper Displayのバックプレーンに移植した。^{[ 77 ]} 

ソニーは2012年に、1920×1080の解像度を持つ55インチ（140cm ）の「Crystal LED Display」をデモ製品として発売した。 ^{[ 78 ]}ソニーは、大型ディスプレイ製造に表面実装型LEDを使用するCLEDIS（Crystal LED Integrated Structure）ブランドを発表した。^{[ 79 ]} 2019年8月現在  ソニーは、146インチ（3.7m ）、182インチ（4.6m ）、219インチ（5.6m ）のディスプレイでCLEDISを提供しています。^{[ 80 ]} 2019年9月12日、ソニーは、1080p 110インチ（2.8m ）から16K 790インチ（20m ）までのディスプレイでCrystal LEDが消費者に提供されることを発表しました。^{[ 81 ]}     

サムスンは、CES 2018で The Wall と呼ばれる146 インチ (3.7 m) のマイクロ LED ディスプレイを展示しました。^{[ 82 ]} 2018 年 7 月、サムスンは 2019 年に 4K マイクロ LED テレビを消費者市場に投入する計画を発表しました。^{[ 83 ]} CES 2019では、サムスンは75 インチ (1.9 m)の 4K マイクロ LED ディスプレイと219 インチ (5.6 m) の6K マイクロ LED ディスプレイを展示しました。^{[ 84 ]} 6 月 12 日、InfoComm 2019 で、サムスンは2K で73 インチ (1.9 m)から 8K で292 インチ (7.4 m)まで構成可能な The Wall Luxury マイクロ LED ディスプレイのグローバル発売を発表しました。^{[ 85 ]} 2019 年 10 月 4 日、サムスンは The Wall Luxury マイクロ LED ディスプレイの出荷が開始されたことを発表しました。^{[ 14 ] [ 86 ]}     

2018年3月、ブルームバーグは、アップルがマイクロLEDスクリーンの社内開発に約300人のエンジニアを投入していると報じた。^{[ 87 ] [ 88 ]} 2018年8月のIFAでは、LGディスプレイが173インチ（4.4m ）のマイクロLEDディスプレイを披露した。^{[ 17 ]} 

SIDのDisplay Week 2019（5月）で、TianmaとPlayNitrideは、60%以上の透明度を持つ共同開発の7.56インチ（19.2cm ）マイクロLEDディスプレイを展示した。 ^{[ 18 ] [ 19 ]} China Star Optoelectronics Technology（CSoT）は、PlayNitrideと共同開発した、約45%の透明度を持つ3.3インチ（8.4cm ）の透明マイクロLEDディスプレイを展示した。 ^{[ 20 ]} Plessey Semiconductors Ltdは、 Jasper Display CMOSバックプレーンに接合されたモノリシックな単色青色GaNオンシリコンウェハーと、 8μmピクセルピッチの0.7インチ（18mm ）アクティブマトリクスマイクロLEDディスプレイを展示した。^{[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]}    

5月に開催されたSIDのDisplay Week 2019で、Jade Bird Displayは、それぞれ 5μmと2.5μmの ピッチを持つ720pと1080pのマイクロLEDマイクロディスプレイを展示し、平方メートルあたり数百万カンデラの輝度を実現しました。2021年には、Jade Bird DisplayとVuzixがスマートグラスと拡張現実グラス用のマイクロLEDベースのプロジェクターを製造するための共同製造契約を締結しました^{[ 93 ]。}

2019年9月4日に開催されたTouch Taiwan 2019では、AU Optronicsが12.1インチ（31cm ）のマイクロLEDディスプレイを展示し、マイクロLEDが量産化まであと1 ～ 2年であることを示唆した。 ^{[ 94 ]} 2019年9月13日に開催されたIFA 2019では、TCL Corporationが子会社のChina Star Optoelectronics Technology（CSoT）が製造した、最大輝度1,500cd /m2 、コントラスト比2,500,000: ¹の4K 132インチ（3.4m ）マイクロLEDディスプレイを搭載したCinema Wallを展示した。^{[ 21 ]}   

2024年現在、サムスンは「The Wall」を含むマイクロLEDディスプレイ製品を既に発売している。サムスンのマイクロLEDディスプレイ技術は、マイクロメートルサイズのLEDをLEDモジュールに転写することで、ほぼ顕微鏡レベルの光の塊が大量に転写されてできた壁タイルに似たものを作り出す。^{[ 95 ] [ 96 ]}

サムスンは2024年のCESで透明マイクロLEDディスプレイも初披露した。^{[ 97 ]}

LGは2024年のCESで、LG MAGNITと呼ばれるマイクロLEDディスプレイも初披露した。^{[ 98 ]}

マイクロLEDマイクロディスプレイに関しては、Jade Bird Displayは、対角線で0.13インチ（3.3mm）の有効領域と640×480の解像度を持つ0.13インチシリーズのマイクロLEDディスプレイをARおよびVRディスプレイ製品向けに発売しました。^{[ 99 ]}

報道によると、Appleは2024年までの数年間、マイクロLEDディスプレイの開発に数十億ドルを投資し、Apple Watch Ultraを皮切りに自社製品をこの技術に移行させる予定だったが、最終的には実現不可能と判断してその取り組みを断念した。^{[ 100 ]}しかし、同社は依然として「将来の他のプロジェクトでマイクロLEDに注目している」と報じられている。^{[ 100 ]}

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• AMOLED
• ミニLED
• フラットパネルディスプレイメーカー一覧

• マーフィー、デビッド（2014年5月3日）「アップルがマイクロLEDディスプレイメーカーのLuxVue Technologyを買収」 PC Mag。
• カンポス、アルバロ（2014年5月13日）「なぜアップル社はこのマイクロLED技術スタートアップを買収したのか？」。モトリーフール。
• US 8552436、Bibl, Andreas; Higginson, John A. & Law, Hung-fai Stephen他、「発光ダイオード構造」、2013年10月8日公開、LuxVue Technology Corp.に譲渡。 

• VGAフォーマットのビデオ出力対応高解像度マイクロLEDマイクロディスプレイ（アクティブ駆動方式）が初登場
• MicroLEDのレビュー（2013年）
• マイクロLED技術の実演（2024年）
• クリスタルLED - ソニー
• 壁
• LGマグニットマイクロLED
• 「ジョン・ドーア氏による長期的な展望」では、KPC&Bのジョン・ドーア氏がマイクロLEDのコンセプトについて解説しています。動画は5分頃から始まります。
• LEDスクリーンはマイクロLEDとは大きく異なります