SITRAB基盤2500PPI(1インチ当たりの画素数)の超高密度マイクロ発光ダイオード(Micro-LED)ディスプレー。/韓国電子通信研究院

韓国の研究陣が人工知能(AI)・拡張現実(XR)機器に活用できる超高解像度マイクロ発光ダイオード(LED)ディスプレイの核心技術を開発した。シリコン基板の回路上にマイクロLEDを精密に接合するプロセス技術で、次世代拡張現実(AR)グラスや仮想現実(VR)ヘッドセット、高密度半導体パッケージング分野に活用できる。

韓国電子通信研究院(ETRI)は2500PPI(1インチ当たりの画素数)級のLEDOS(Light Emitting Diode on Silicon)ディスプレイと、これを実装するための超精密レーザー接合技術を開発したと11日明らかにした。研究成果は最近開催された「情報ディスプレイ学会(SID)ディスプレイ・ウィーク2026」で公開され、マイクロLED分野の「ピープルズ・チョイス・アワード」を受賞した。

LEDOSはシリコン相補型金属酸化膜半導体(CMOS)回路上にマイクロLEDを直接結合した超小型ディスプレイである。目の近くで映像を実装しなければならないXR機器は小面積に多くの画素を集積する必要があるため、高解像度、高輝度、低消費電力の特性が重要である。

ETRIの研究陣は10㎛(マイクロメートル・100万分の1m)間隔で配列された約92万個の微細接点を一度に精密に接続できるプロセス技術を確保した。これはAI半導体に用いられるHBM4よりも狭い間隔で、より多くの接点を接続しなければならない水準である。

従来の超微細接合プロセスは高温処理の過程で基板が反ったり、微細な汚染物が発生したり、接合位置がずれる問題があった。特にマイクロLEDのように数十万個以上の接点を一度に接合しなければならない場合、小さな誤差も歩留まり低下につながりうる。

研究陣はETRIが開発した新素材「SITRAB」を適用し、この問題を低減した。SITRABはレーザー工程中に発生するフューム状の微細汚染物の生成を抑制する特性を持つ。また室温ステージ基盤のプロセスが可能で、熱膨張による基板変形とアライメント誤差を減らせる。

これにより研究陣はシリコンCMOS回路上に窒化ガリウム基盤のマイクロLEDチップを安定的に接合し、2500PPI級のLEDOSディスプレイを実装した。

今回の研究結果は国際学術誌「マイクロシステムズ&ナノエンジニアリング(Microsystems & Nanoengineering)」に5月に掲載された。SITRAB素材技術は韓国の素材企業に技術移転され、関連プロセス装置は韓国の半導体後工程専門企業の量産ラインで検証されている。

ETRIは今後、RGB(赤・緑・青)フルカラー実装、超低消費電力駆動、大面積化技術の開発を継続する計画である。あわせて韓国の素材・装置・パッケージング企業との協力を拡大し、次世代ディスプレイと先端パッケージング分野の商用化基盤を強化する方針である。

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