究極のディスプレイの
社会実装を加速せよ。

INTRODUCTION

テクノロジーの進化がたどり着いた究極のディスプレイ、それがマイクロLEDディスプレイです。最大の特徴は、マイクロ（1/1000mm）レベルの超小型LEDが可能にする圧倒的ともいえる画質の高さ。液晶パネルより明るく、コントラスト比の高い映像を、高速の応答速度と低い消費電力で実現でき、次世代のスマートグラス（メガネ型デバイス）などへの採用も期待されています。現在、国内外のディスプレイメーカー各社が研究開発にしのぎを削っていますが、製造に要するコストの高さが開発を阻む大きな課題でした。

PROFILE

メカトロファインテック事業本部 第一事業部設計部・部長: 森英治

マイクロLEDプロジェクトグループの統括リーダー。元々は複数の事業部で独立して行っていた商談窓口を一つに総括し、各事業部と情報共有を密に取りながら戦略を立案していくことでより価値の高い提案を実現。

メカトロファインテック事業本部 第一事業部開発部開発チーム: 武久翔多

2019年に入社し、はじめて携わったのが本プロジェクト。一貫型製造装置の核となる新型のレーザー転写装置の開発に携わり、実現する。

メカトロファインテック事業本部 第一事業部製造部製造チーム・技師: 奥田優馬

実際にお客様の現場で一貫型製造装置の立ち上げを担う。新機能追加や操作画面をカスタマイズできないかなどのお客様ごとに異なるご要望にきめ細かく対応。

製造装置単体の性能向上を越えて、
工程全体を見直してブレイクスルーできないか。

マイクロLEDディスプレイの製造にコストがかさむ主な理由は、素子のサイズと膨大な数量。現在一般的に利用されているLEDの大きさは約1mm角、進化形のミニLEDは約0.1〜0.2mm角、これに対して次世代のマイクロLEDは、約15μｍ（マイクロメートル）角という極小サイズです。この微細なLEDを基板に敷き詰めていく作業は非常に緻密で膨大な時間を要します。8Kディスプレイなら約1億個が必要というスケールからも高コストの理由がわかるでしょう。
この製造工程に不良品除去用のレーザートリミング装置を提供することになったメカトロファインテック事業本部第一事業部では、設計部部長の森を中心に、どうすればお客様の抱えている生産性・品質向上の課題解決に貢献できるかについて検討を重ねていました。しかし、自分たちが担当する装置の性能アップにより改善できるパフォーマンスは、製造工程全体としてみればごくわずか。「当社がこのプロジェクトに本当の意味で貢献するためには、もっと大きなブレイクスルーが必要だが…」。森は常にそんな思いを抱えていました。そんなときに意外な事実が発覚します。実はマイクロLEDの品質を検査する工程も、基板に素子を並べていくボンディング工程も自社の別事業部が請け負っていることがわかり、これらの前後の工程をつないで考えることで従来とは異なる価値を提案できるのではないかという期待が膨らみます。

物理的なリペア作業がネックなら、
工程を変えてしまえばいい。

別事業部と情報交換しながらプロジェクトを進めていくうちに、森はディスプレイメーカーのお客様が抱えている本質的な問題点に思い当たります。製造されたマイクロLEDには必ず1%程度の不良品が含まれているため、基板に素子を並べたあと不良品を良品に入れ替えなければなりません。その際は、まずレーザートリミング装置で不良品を除去した後、そこにボンディング装置が良品を1チップずつピックアップして貼り付け（転写）ていくのですが、この物理的に不良品を交換する「リペア工程」こそが最も時間がかかっており、改善を阻むボトルネックだと確信しました。
「ボンディング装置の性能が今後どれだけ高まっても、このやり方ではおそらく劇的な改善にはつながらない。それならばいっそ、製造工程自体を見直す提案はできないだろうか」。こう考えた森は、新しい製造プロセスを描きます。それはLED素子のキャリア（仮の基板）の時点で精密に検査を行うことで、不良品を排除しながら別のキャリアから良品LEDのみを選択的に転写して、リペアの工程を減らすという発想の転換。外観検査装置とレーザートリミング装置、更にレーザー転写装置の間で欠陥データを連携することによって、100%良品LEDのみを基板へ転写してしまう考えです。「不良LEDをあらかじめ取り除き、転写後のリペア工程の負荷を軽減させることで圧倒的な時間短縮ができると思い至ったのです」。
この斬新なアイデアに、ディスプレイメーカー各社は大いに期待を高めます。そこで具体的に新しいレーザー転写装置の開発がスタート。開発を担当した武久は、まだ世の中にない装置を実現するために新人ながら奮闘しました。「森さんが構想した工程を実現する専用装置はどこを探してもありませんから、自分たちで内製するしかありません。ひたすら試行錯誤を繰り返して開発を進めていきましたが、その間もずっと周囲からの期待の大きさは感じていて、なんとか形にしなければという想いでした」。そんな武久の努力はついに2年後に形になる。東レエンジニアリングは機能を追加した新たなレーザー転写装置を用い、画期的なマイクロLEDの一貫型製造工程をお客様に提案。従来の製造プロセスを一変させる工夫により、リードタイムを1/10に短縮することに成功したのです。

一つの事業部だけでなく、力を合わせ、
グループでお客様の価値づくりに向き合う。

こうして実現した一貫型製造工程の提案は、ディスプレイメーカー各社の課題解決に大きな貢献を果たしますが、プロジェクトチームの挑戦は終わりません。次のフェーズでは東レや他の材料メーカーとも連携して、さらに生産性を高めるために専用の材料を開発。これにより、装置と材料の両面からより複合的にお客様をサポートする手厚い体制が実現しました。また価値を作り込むのは、設計・開発だけではありません。製造の奥田は、受注生産品であるシステムを客先へ納入させ、スムーズな運用に結びつけるために尽力。「実際にお客様の元を訪れて作業していると、その場でいろいろなご相談・ご要望をお聞きすることができます。私がその声をキャッチして設計・開発にフィードバックすることで、当社のシステムをより価値あるものに高めていければと考えています」。マイクロLEDの一貫型製造工程の提案は、このようにさまざまな部門が緊密に連携し、まさにグループ力でつむぎ、高めてきた価値創造と言えます。
現在はさらなる改善として、武久らが新たな技術開発に挑戦。素子を基板に接合するボンディング工程を従来のヒーター加熱からレーザーでの局所加熱に変更することで、30秒の接合時間を1秒に短縮することを目指しています。今後もこのグループは、お客様の開発陣と一体となった試行錯誤により製造工程に新たな価値を創り続けていくのでしょう。究極のディスプレイが私たちの暮らしの身近で広く利用されるようになる日も、そう遠い将来ではないかもしれません。

究極のディスプレイの 社会実装を加速せよ。

INTRODUCTION

PROFILE

製造装置単体の性能向上を越えて、 工程全体を見直してブレイクスルーできないか。

物理的なリペア作業がネックなら、 工程を変えてしまえばいい。

一つの事業部だけでなく、力を合わせ、 グループでお客様の価値づくりに向き合う。

究極のディスプレイの
社会実装を加速せよ。

製造装置単体の性能向上を越えて、
工程全体を見直してブレイクスルーできないか。

物理的なリペア作業がネックなら、
工程を変えてしまえばいい。

一つの事業部だけでなく、力を合わせ、
グループでお客様の価値づくりに向き合う。