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MicroLED ディスプレイとは何ですか?

最近の噂によると、Appleは数年前からMicroLEDと呼ばれる新しいディスプレイの研究を進めており、かなり進んでいるようです。Apple製のMicroLEDディスプレイは、今後2年以内にApple Watchに搭載される可能性があり、その後スマートフォンやタブレットにも搭載されるかもしれません。

この新しいディスプレイ技術については、慎重ながらも楽観的に捉えましょう。マイクロLEDは多くの点でOLEDよりも優れている可能性があり、10年後には新製品における主流のディスプレイ技術となる可能性があります。マイクロLEDが期待に値する理由をご紹介します。

OLEDよりも薄い

従来の LCD ディスプレイと比較した OLED ディスプレイの大きな利点の 1 つは、より薄いことですが、MicroLED はさらに薄くなるはずです。

iPhone(iPhone Xを除く)やiPadに搭載されているような従来の液晶画面は、複数の層で構成されています。赤、緑、青の小さなサブピクセルは実際には発光しません。白色バックライトの前に赤、緑、青のフィルターがあり、その間に液晶層が挟まれています。さらに偏光板とガラス基板も加わり、比較的分厚いディスプレイサンドイッチ構造となっています。

OLEDとLED テックオプティ

OLEDディスプレイはLCDよりも層数が少なく、そのため薄型です。マイクロLEDはさらに薄型です。

OLEDディスプレイは、電流を流すと赤、緑、青の光を発する有機化合物を使用しています。そのため、小さなサブピクセルが自ら光を発し、バックライトは不要です。液晶層も不要で、偏光層は1層だけで済みます。そのため、ディスプレイははるかに薄型です。

マイクロLEDはOLEDに似ていますが、従来のカラーLEDに使用されている窒化ガリウム無機材料を使用しています。実際、マイクロLEDは通常のカラーLEDと非常によく似ており、サイズがはるかに小型化されています。小さなサブピクセルが自発光するため(OLEDのように自ら光を発するため)、バックライトや液晶層は必要ありません。また、偏光板も全く不要で、上部に薄いガラス層を設けるだけで済みます。OLEDよりもさらに薄く、通常のLCDよりもはるかに薄くすることができます。

より効率的

マイクロLEDディスプレイに搭載される超小型LEDは、電気を光子に変換する効率に優れています。つまり、従来のLCDディスプレイやOLEDディスプレイよりも「ワットあたりの輝度」が高いということです。まだ完全には商用化されていない新しい製品ですが、マイクロLEDはOLEDの約半分のエネルギーで同等の輝度を実現できるという推定もあります。また、エネルギー節約効果ははるかに大きいという推定もあります。

これはどんなデバイスにとっても朗報です。ディスプレイは現在、バッテリーを最も消耗するものの一つだからです。特にApple Watchのような小型デバイスでは、より大きなバッテリーを搭載するスペースがないため、これは大きなメリットとなります。MicroLEDを採用することで、Apple Watchは一日中持ちこたえるバッテリー駆動時間を犠牲にすることなく、よりスリムなデザインを実現できるでしょう。

高解像度

LCDディスプレイとOLEDディスプレイの最大解像度はそれほど変わりません。ソニーZ5 Premiumは、5.5インチディスプレイにフル4K解像度(1インチあたり806ピクセル)を詰め込んでいます。

まだ製品化はされていないものの、GoogleとLGはVR向けのOLEDディスプレイを開発しました。4.3インチで18メガピクセルを誇ります。これは1インチあたり1443ピクセルという驚異的な数値です。

マイクロLED製品はまだ市販されていませんが、赤、緑、青の個々のLEDは、まさに極小サイズです。100ミクロン未満です。従来のLCDやOLEDの何倍もの解像度を実現できる可能性があります。「Apple Watchのフル4Kディスプレイ」、つまり1インチあたり数千ピクセルの解像度です。最初のマイクロLEDディスプレイがそこまでの高解像度になることはほぼ確実ではありませんが、この技術はそれ以上の解像度を実現可能です。

OLED LCD マイクロLED レイヤー トレンドフォース

LCD、OLED、MicroLED ディスプレイ レイアウトの断面図。

焼き付きに対する耐性が向上

OLED画面の「焼き付き」という言葉を耳にしたことがあるかもしれません。これは基本的に、ディスプレイが同じ場所に同じ画像を長時間表示すると、画面に「焼き付き」のような残像が残り始め、常に同じ画像がそこに見えるようになる現象です。これはあらゆる画面で発生し、車のダッシュボードの液晶ディスプレイでも、インターフェース部分が色あせたまま消えないことがあります。

マイクロLEDディスプレイのLEDは、OLEDの有機化合物や従来のLCDの液晶層に比べて、焼き付きの影響をはるかに受けにくいです。ほとんどのマイクロLED製品では、焼き付きは問題にならないはずです。

エマーソン・マクドナルド CNN バーンイン ウィキペディア

マクドナルドのこの LCD 画面は、毎日一日中 CNN に合わせていたため、ロゴが表示された部分に焼き付きが生じています。

超高速スイッチング時間、VRに最適

LCDに対するOLEDの大きな利点の一つは、スイッチング時間(各ピクセルが完全に色を変えるのにかかる時間)が非常に速いことです。スイッチング時間が遅いと、物体がディスプレイ上を素早く横切る際に、画面がぼやけたり、にじんだりすることがあります。

最高級のLCDは、数ミリ秒(1000分の1秒)で色を完全に切り替えることができます。OLEDディスプレイの切り替え速度はマイクロ秒(100万分の1秒)単位です。そのため、VRヘッドセットにはOLEDディスプレイが使用され、高いリフレッシュレートと、各フレームのほんのわずかな時間だけピクセルを「パルス」で切り替えるという特徴を備えています。LCDでは、優れたVR体験を実現するには切り替え速度が足りません。

マイクロLEDのスイッチング速度は、ディスプレイというよりマイクロチップに近いと言えるでしょう。ナノ秒(10億分の1秒)単位の高速動作です。極めて小さなサイズでありながら超高解像度を実現し、超高速スイッチング速度と相まって、マイクロLEDはVR/ARヘッドセットに最適です。

Oculus DK2 低持続性 オキュラス

VRディスプレイは、ぼやけを軽減するために「低残像」を実現するために、非常に高速にオンオフを切り替えます。OLEDはこの点に優れており、マイクロLEDはさらに優れた性能を発揮します。

優れた色彩、コントラスト、明るさ

繰り返しになりますが、まだテスト可能な消費者向け製品はありませんが、マイクロLEDは、ほぼ無限のコントラスト比(黒ピクセルが完全にオフになっているため)でより明るいディスプレイを実現できると予想されており、HDRに最適です。最大輝度が大幅に向上したため、マイクロLEDディスプレイは直射日光下でもはるかに読みやすくなります。

マイクロLEDはより広い色域に対応できると言われており、より精密に制御できるため、色の精度が向上します。

欠点:高コスト

マイクロLEDの欠点があるとすれば、それはコストです。LEDはシリコンチップとほぼ同様に製造され、その後、LEDに接続する電極を制御するための微細なゲートが多数配置されたバックプレーンに転写されます。まるでコンピューターチップの一部を別のコンピューターチップに転写するようなものです。これはバッチ処理で何度も繰り返されるため、各工程でエラーが発生する可能性があります。

生産規模が本格的に拡大するまでは、マイクロLEDは高価です。一部の推定ではOLEDの3~4倍の価格になるとされています。しかし、大規模なマイクロLED工場が多数稼働し、製造プロセスの信頼性が向上すれば、コストは大幅に低下し、最終的にはOLEDと同等、ひいては高品質LCDと同等の価格になる可能性もあります。

MicroLEDはいつ登場しますか?

ブルームバーグの報道によると、Appleは2014年にマイクロLED研究会社LuxViewを買収して以来、秘密の研究所でこの技術の開発に取り組んできた。Appleは長年にわたり、62,000平方フィート(約6,300平方メートル)の製造施設で、消費者向けグレードのマイクロLEDを製造するプロセスの開発に取り組んできた。どうやらAppleは、バックプレーン、TFT、スクリーンドライバーなど、ディスプレイのすべての部品を自社で製造できるようだ。

ブルームバーグによると、この研究施設では、Apple Watchに必要なサイズの完全に機能するマイクロLEDを一度に「少数」生産できるという。ただし、それらのマイクロLEDは実際にはApple Watchに組み込まれていない。

Appleは、まずApple Watchサイズから始めて、消費者向けマイクロLEDを効率的に製造するプロセスを開発し、その後、より大規模な設備を持つサードパーティに実際の製造を委託する意向のようです。ブルームバーグの報道によると、マイクロLEDディスプレイを搭載したApple Watchは今年発売される可能性は低いものの、2019年か2020年には登場する可能性が高いようです。

この技術がiPhoneに搭載されるとしたら、おそらくApple Watchのデビューから2、3年後になるだろう。