マイクロLEDの発光効率5倍に―次世代ディスプレー実現に道：産業技術総合研究所ほか
(2019年7月3日発表)
（国）産業技術総合研究所と東北大学は7月3日、次世代のウエアラブル端末として期待される高効率・高輝度・高解像度のマイクロLEDディスプレー実現のための新技術を開発したと発表した。LEDを6μｍ（マイクロメートル、１μｍは1,000分の1ｍｍ）角にまで小型化しながら、発光効率を従来の5倍にすることに成功した。マイクロLEDを高密度に並べて画像表示する高性能ディスプレーの実現に道をひらいた。
LEDは既に照明などに広く実用化しているが、マイクロLEDディスプレーは極限まで微細化したLEDを高密度に並べて高解像度の画像表示ができるようにする装置。実現すれば小型軽量のウエアラブル端末になると期待されている。
研究グループは今回、青色発光ダイオードの半導体材料として知られる窒化ガリウム（GaN）でマイクロLEDの作製を試みた。LEDの作製にはサファイア基板上に成長させた窒化ガリウムの結晶薄膜にμm単位の微細構造を作る必要があるが、今回はこの加工技術として東北大学が開発を進めてきた中性子ビームエッチング法を活用した。
実験では、最大40μm角から最小6μm角の4種類のマイクロLEDを、新技術と従来技術でそれぞれ試作。発光効率を調べたところ、従来技術では電流密度が大きくなるとサイズの小さなLEDほど急激に発光効率が落ちた。それに対し新技術で作ったLEDは、電流密度が増えても発光効率はほとんど落ちなかった。従来技術によるLEDと比べると発光効率は約5倍で、6μm角のマイクロLEDでも十分に明るいことが分かった。顔にかけて立体画像などが見られるヘッドマウントディスプレーに必要な超高解像度の表示にも使えるという。
従来は微細加工に誘導プラズマエッチング技術を用いていたが、LEDの側面に発光に役立たない欠陥ができやすかった。LEDのサイズが小さくなるほどその影響が大きくなり、発光効率が急激に悪くなるという問題があった。このため従来技術では、高効率・高輝度・高解像度マイクロディスプレーの実現は困難とされていた。
研究グループは今後、新技術を用いた緑色と赤色のマイクロLEDの作製を進め、フルカラーマイクロLEDディスプレーの実現を目指す。
