マイクロLEDとミニLEDディスプレイについて解説!

まとめ

次世代のディスプレイとしてマイクロLEDディスプレイが注目されています。原理的に最高性能のディスプレイになると期待されています。また似たような言葉としてミニLEDディスプレイというものもあり、こちらも同様に注目されています。以下にまとめます。

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マイクロLEDディスプレイの課題は?普及するの?

マイクロLEDディスプレイとは、ディスプレイの赤、緑、青のサブピクセルをそれぞれの色の微小なLED素子で形成したものです。赤、緑、青のサブピクセルで1つの画素を構成します。4Kの解像度のディスプレイであれば、横3840×縦2160=8,294,400画素ありますので、膨大な数のLED素子が並べられていることがわかります。原理的には最高性能のディスプレイになると期待されていますが、製造コストが極めて高いことが大きな課題となり、製品化を妨げています。

かつてはあまりに膨大な数の微小なLED素子を正確に配列し、実装する必要があるため、実用的ではないという印象がありました。しかし、ソニーが世界で初めて試作品を開発し、2012 International CES(米国、ラスベガス)」において「Crystal LED Display」として参考展示したことから一気に業界の注目を集めるようになり、多くのメーカーが研究開発を開始しています。

ソニーの試作品は55型でフルHD解像度(1920×1080ピクセル)のディスプレイで、つまり横方向と縦方向にそれぞれ1920個、1080個の画素分のLED素子を並べたものです(サブピクセルはこの3倍の個数です)。現時点でもこれと同様のディスプレイは製品化されていません。ソニーは、製造コストなどを考慮し、世界で始めてサイネージ用途向けなどの大型ディスプレイとして事業化しています。

今後はより多くの用途向けのディスプレイとして普及するのでしょうか?詳しくは以下の記事で紹介しています。

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マイクロLEDディスプレイの製造方法は改善されるのか?

マイクロLEDディスプレイは、膨大な数の微細なLED素子を並べ、それらを画素として駆動させ、画像表示できるディスプレイです。高性能のディスプレイとなると期待されていますが、製造コストが非常に高いことが普及に向けての最大の課題です。赤・緑・青のそれぞれの色で発光するLED素子は、結晶構造・化学組成が異なっており、作製条件も異なります。したがって、赤・緑・青のそれぞれのLED素子を別々に作り、その1つ1つをピックアップし、画素の位置に配置し、配線・実装する必要があります。このことが製造コストを高くする大きな要因の一つとなっています。これを改善するために、紫外線LEDのみを配置し、赤・緑・青のそれぞれのサブピクセルの位置に、紫外線照射によってこれらの色で発光する蛍光体を配置する方法が提案されています。以下の記事で紹介します。

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シャープがSID2019で発表したマイクロLEDディスプレイとは?

シャープがSID2019でマイクロLEDディスプレイの発表をし、試作品も展示しました。1,053 ppiの0.38インチのマイクロディスプレイで、解像度は209,088 sub-pixels (H:352 x RGB X V:198)です。サブピクセルのサイズが24×8 um2で、これを3つ合わせて24x24um2がピクセルサイズとなっています。赤色・緑色・青色のサブピクセルから構成され、フルカラー表示が可能です。シャープがこれを「Silicon Display」と呼んでいるのは、Silicon processにより作製しているためです。上記の小さな画素&高画素密度のmonolithic LEDアレイを作製し、その上に赤色と緑色用の量子ドット(QD)層をフォトリソグラフィにより形成しています。またサブピクセル間のクロストークを防ぐシールドも形成しています。詳しくは以下の記事で紹介しています。

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京セラがSID2019で発表したマイクロLEDディスプレイとは?

京セラがSID2019でマイクロLEDディスプレイの発表をし、試作品の展示も行いました。1.8インチのディスプレイで、解像度256×256、赤・緑・青・黄のサブピクセルから1画素を構成し、各サブピクセルをそれぞれの色で発光するLEDで構成しています。最大輝度は984nits、コントラストは100万対1、色域はNTSC比117%、Rec.2020比88%です。展示ブースでは、撮影禁止になっており、マスコミ向けでの公開時に撮影された画像などがインターネット上にある程度です。実物を見たときは輝度が高すぎて直視できないほどでした。マイクロLEDディスプレイの特長である、最大輝度の高さが実感できる試作品でした。アウトドアで使用するような用途の機器には魅力的なディスプレイです。詳しくは以下の記事で紹介しています。

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JDIがマイクロLEDディスプレイを開発!glo社からチップを調達

ジャパンディスプレイ(JDI)が、マイクロLEDディスプレイを開発したと発表しました。1.6インチで解像度300×RGB×300、精細度265ppi、最大輝度3000 cd/m2
視野角>178°、バックプレーンはLTPS(低温ポリシリコン)です。注目すべきは、マイクロLEDチップを米国glo社から調達しているということ。JDIはLEDメーカーでは無いということもありますが、垂直統合型で内製することにこだわらず、技術的に進んでいる他社から調達する道を選んだことは、スピード・コスト・投資リスクなどの観点からも妥当でしょう。マイクロLEDディスプレイは、まだ成熟して無く、技術が日進月歩で、どの製造技術が本命となるのか分かりません。常に優れたものを選び、自社の力を発揮できるところで勝負する進め方で、他社に先んじて製品化すべきでしょう。詳しくは以下の記事で紹介しています。

関連記事:JDIがマイクロLEDディスプレイを開発!glo社からチップを調達

PlayNitrideのマイクロLEDディスプレイに注目!

マイクロLEDディスプレイは、ディスプレイとして高いポテンシャルを持っていることは多くの人が認めるところです。しかし、マイクロLEDディスプレイの製造コストが、現在主流の液晶ディスプレイなどと比べて桁違いに大きいため、一般消費者向けの民生用のディスプレイとしては製品化されていません。ソニーがすでにマイクロLEDディスプレイを事業化し、サムソンなども追随していますが、これらは主に業務用の超大型ディスプレイや映画館のシネマスクリーンなどであり、一般消費者向けではありません。現在多くの企業がマイクロLEDディスプレイの研究開発を進めているだけに、どの企業が最初に一般消費者向けのものを製品化するのか多くの人が予想しています。その中の有力候補の1つが台湾のPlayNitride Inc.です。同社の試作品の動画を含めて、以下の記事で紹介しています。

関連記事:PlayNitrideのマイクロLEDによる透明ディスプレイに注目!

ミニLEDとマイクロLEDの違いは?ディスプレイとして普及する?

マイクロLEDディスプレイと似たようなディスプレイとして、ミニLEDディスプレイというものがあります。これらは何が違うのでしょうか?一つ一つの画素をサブピクセルとなるLED素子の大きさが異なっています。マイクロLEDは100ミクロン未満の大きさで、数十ミクロン程度のものがほとんどです。ミニLEDは100ミクロン以上の大きさですが、従来のスタジアムなどで利用されているLEDディスプレイよりはずっと小さいものを指します。空港や大きな建物の高い位置に設置する大型ディスプレイや、ビルの壁面に設置する大型ディスプレイなどでは、ミニLEDディスプレイでも十分な精細度となる場合があります。以下の記事で紹介しています。

関連記事:ミニLEDとマイクロLEDの違いは?ディスプレイとして普及する?

マイクロLEDディスプレイの製造装置をブイ・テクノロジーが販売

液晶ディスプレイは、現在は非常に高精細なものが広く普及しています。多くの非常に困難な課題を乗り越え、多大な研究開発努力によってこのような高画質なディスプレイが実現しました。さらにここまで低価格化が進んでのは、高精度で大量生産できる製造装置を、装置メーカーが開発・販売したことも大きな要因です。韓国、台湾、中国が猛烈にキャッチアップできたのはこれらの製造装置を導入できたからです。次世代ディスプレイとして期待されているマイクロLEDディスプレイは、優れた性能であることは実証されていますが、製造コストを下げることが最大の課題です。これまでは各社が研究開発を続けてきましたが、いよいよ製造装置メーカーが、マイクロLEDディスプレイの製造装置の販売を開始しました。以下の記事で紹介しています。

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マイクロLEDディスプレイの製造工程改良に役立つ大学の研究

マイクロLEDディスプレイは、そのポテンシャルの高さから、次世代ディスプレイの本命として期待されています。現状では、極めて製造コストが高く、これを許容できるレベルまで下げることが最大の課題です。そのため製造コストを下げることにつながる新しい製造工程についての研究が、大学でも進められています。その中でも注目を集めているのは、東京大学生産技術研究所の藤岡洋教授の研究グループが進めるスパッタリング法についての研究、大阪大学の藤原康文教授の研究グループが進める希土類を添加したGaNの研究です。これらの研究成果をマイクロLEDディスプレイの研究開発・製造にかかわるメーカーが活用すれば、製造コストの低減が大きく進む可能性があります。以下の記事で紹介しています。

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まとめ

マイクロLEDディスプレイとミニLEDディスプレイについてまとめました。最先端のディスプレイ技術について把握しておきましょう。

▼SID2019で発表された最新のマイクロLEDの情報についてはこちら▼
SID2019のマイクロLED、有機EL、ミニLEDバックライトに注目!

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