東大、ガラス基板上に低コストでLEDディスプレイを作製する技術を開発

東京大学は、ガラス基板上に低コストでLEDディスプレイを作製する技術を開発したと発表した。

同成果は、同大 生産技術研究所の藤岡洋教授らによるもの。詳細は、「Scientific Reports」に掲載された。

これまで、無機半導体を用いた発光ダイオード(LED)は高価なサファイアなどの単結晶基板の上に、生産性の低いMOCVD法で形成されていた。このため、価格が高く、細かく切ってパッケージに入れた小さなLEDチップとしてのみ利用されてきた。これに対し、研究グループは、科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業「CREST」の支援を受けて、安価なガラス板を基板上に、生産性の高いスパッタリング法で窒化物半導体のLEDを作製する技術を開発してきた。しかし、これまで、窒化物半導体のLEDでは紫外域から青色、緑色の光は発光するが、赤色で発光するものの作製は困難だった。

今回、研究グループは半導体形成時の温度を下げることにより、青、緑、赤の3原色のLEDを作製することに成功した。ガラス基板は、原子が不規則に並んだ非晶質と呼ばれる物質で、この上に結晶質の窒化物半導体を積むことは困難である。そこで、ガラス基板と窒化物半導体の間に炭素の2次元物質であるグラフェンの層を挿入した。グラフェンは非晶質基板の上でも、一定の方向を向いているため、良質な結晶の窒化物半導体を形成することが可能である。この高品質な窒化物半導体を用いて、今回RGBフルカラーのLEDの試作に成功した。

今回の成果は、安価なガラス板上に信頼性の高いフルカラーのディスプレイを作製できるようになる他、フレキシブルディスプレイにも応用できる。また、窒化物半導体のLEDは応答速度が速いため、通信機能を備えたディスプレイなどへの展開も期待される。さらに、LEDは高価なため点光源としてのみ利用されてきたが、同技術を用いるとフレキシブルな面発光照明へ応用される可能性も高まる。このように、普及している液晶や有機ELを代替する技術としてだけでなく、その用途の幅は広いとコメントしている。