MicroLED（µLED）は、比較的新しい技術であり、20フィート（6メートル）を超える巨大な寸法に経済的に拡大できる、鮮やかで高解像度のディスプレイを生成します。現在、会議室、アリーナ、コンサート会場、屋外用途での大型ディスプレイに役立ちます。最終的には、大型テレビの一般的な技術になるでしょう。今後5年間で、µLEDディスプレイは100億ドル以上の市場に成長することが見込まれており、レーザはその生産を可能にする上で重要な役割を果たします。
AMOLEDとMicroLEDの違い
モバイルデバイスやテレビに現在使用されているAMOLEDやその他のディスプレイ技術では、発光（または光フィルタリング）ピクセルは、ディスプレイを形成するガラスパネル上に直接生成されます。したがって、サイズを拡大するということは、必要なすべての回路を含む非常に大きなパネルで、高価な有機EL材料を使用して複数のステップを実行することを意味します。大きくなるにつれて、それは高価になり、非常に速く非現実的になります。80インチを超えるテレビが数万ドルもするのは、そのためです。
MicroLEDディスプレイは異なります。個々のLEDエミッターは、比較的小さなサファイアウェハで大量生産されています。それらは密集しているため、単価が低くなります。次に、これらのµLEDはそのウェハから取り外され、回路がすでにパターン化されているガラス片に移されます。非常に巨大なディスプレイは、その上のµLED間の間隔を広げることで、費用対効果の高い方法で構築できます。主なコスト要因は、ガラスのサイズではなく、ピクセル数です。多くの個別のパネルをまとめることで、より大きなディスプレイのコストも抑えることができます。
何百万ものピクセル
さて、大きな問題が1つあります。µLEDディスプレイの各ピクセルは、3つの別々のLEDエミッター（赤、緑、青）で構成されており、これらは実際には非常に小さいものです。最新技術は現在約50 x 50ミクロンであり、最終的には10 x 10ミクロンに近づくと予測されています。そして、文字通り何百万ものピクセルがあります。たとえば、標準の高解像度ディスプレイ（1920 x 1080）でも200万ピクセルを超えます。また、これらのピクセルのそれぞれに3つの個別のµLEDが必要であることを忘れないでください。そのため、非常に大きなディスプレイには、何億ものµLEDが含まれている可能性があります。
製造上の課題は、これらすべての小さなLED光源を、成長したサファイアから最終的なガラスディスプレイパネルに物理的に移動することです。そして、それらを非常に正確に配置し、それらを損傷しないようにします。真空ピックアップを使用するか、非常に精密なアクチュエータを使用するかにかかわらず、あらゆる種類の機械的方法は、µLEDを処理するには遅すぎ、おそらく粗すぎます。レーザがそのような繊細で要求の厳しい操作に必要な「軽いタッチ」を正確に提供することは驚くべきことではありません。
レーザ誘起前方転写送（LIFT）とは
レーザ誘起前方転写送（LIFT）と呼ばれる加工方法が実用的な方法となっています。仕組みついては、こちらのビデオをご覧ください。簡単に言うと、2段階の加工方法があります。まず、µLEDはサファイアウェハから分離され、レーザリフトオフ（LLO）と呼ばれる別のレーザベースの技術を使用して成長し、一時的なキャリアに転送されます。これにより、µLEDは一時的なキャリア上に残り、成長ウェーハ上と同じ間隔で配置されます。
図LIFTでは、大面積のレーザビームがフォトマスクを通過するため、特定のダイのみが解放され、ディスプレイ基板に押し付けられます。均一ないわゆるトップハットビームは、完璧な配置に不可欠です（縮尺どおりではありません）。
次はLIFTです。ここでは、紫外線（エキシマ）レーザからのパルスが、透明なキャリアの裏側から入ります。レーザ光は、µLEDを一時的なキャリアに保持している接着剤の薄層に吸収されて蒸発します。これにより、実際にはµLEDが物理的に吹き飛ばされ、密着して配置された最終的なディスプレイパネルに押し付けられます。最終的なガラスパネルの接着剤は、µLEDを所定の位置に保持します。
ビームとマスク
ただし、秘密はこれです。長方形のレーザビームは、最終的なディスプレイのピクセルと同じ距離にある穴のあるマスクを通過します。そのため、特定のレーザパルスによって、5日ごと、または10日ごとにµLEDがディスプレイに押し出されます。マスクを使用した光路が固定され、一時的なキャリアがわずかに移動して隣接するµLEDのセットに到達しますが、ディスプレイパネルが大きく移動し、パネルの新しい部分でこの加工方法が繰り返されます。これにより、比較的小さなサファイアウェハ上に多数のµLEDを経済的に製造し、さらに大きな間隔で配置して1つの大きなパネルを作成できます。また、LIFTのもう1つの大きな利点は、高速であることです。数千のµLEDが各パルスによって移動します。500パルス/秒（500 Hz）のレーザパルスレートでは、最大32 mm x 1メートルの領域をわずか1秒でµLEDでカバーできます。
現在それに取り組んでいます
Coherentは、µLEDディスプレイ処理用のUVtransferと呼ばれるツールをすでに作成しています。このツールは、レーザリフトオフ（LLO）、レーザ誘起フォワードトランスファー（LIFT）、欠陥ピクセルの修復/トリミングの3つの別々の加工方法を実際に実行します。この3-in1ツールは、処理基準を設定し、実用的で経済的な大型µLEDディスプレイの製造の可能性を示します。
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