Apple は、以下を含む多くの製品にミニ LED を導入してきました。iPad Proおよび MacBook Pro で使用されており、マイクロ LED テクノロジーにも取り組んでいます。 TFT LCD や OLED に代わる新しいディスプレイ技術に何が期待できるかについて説明します。
ディスプレイ技術の変化は遅く、業界が次の業界に移行するには数十年かかるようです。ブラウン管 (CRT) スクリーンは、薄くて軽い TFT LCD スクリーンが安価で消費者にとって十分魅力的なものになるまで、長い間使われ続けていました。
OLED スクリーンは以前は次の大型ディスプレイ技術としてもてはやされていましたが、実際に一般的に使用されるようになったのはここ数年のことです。
テクノロジーが業界で広く採用され始めると、必然的に、これから何が起こるかに注目が集まります。 Apple は microLED とミニ LED に関心を持っており、iPad Pro やミニ LED でのミニ LED の使用は、MacBook Pro範囲、および将来の製品で両方のテクノロジーが使用される可能性があるため、観察者からの多くの関心が高まっています。
2 つのテクノロジは興味深いもので、それぞれがデバイス テーブルに独自の利点をもたらします。 microLED の場合、デバイスの設計、製造、消費者への表示方法に大きな根本的な変化が生じます。
インバウンド技術が潜在的に何を実現できるかを完全に理解するには、現在のディスプレイ技術がどのような状況にあるのかを理解する必要があります。
TFT LCD、LEDバックライト
TFT LCD は、現在使用されている古くて確立されたディスプレイ技術の 1 つで、Thin Film Transistor Liquid Crystal Display (薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ) の略です。これは何十年もの間、ノートブックで最も一般的に使用されてきたスクリーンですが、タブレット、スマートフォン、その他のモバイルデバイスでも使用されています。
この技術は、液晶材料を挟む一連の層に依存しているという点で、電卓のセグメント化された画面に比較的似ています。電流が印加されると、液晶材料の特性が変化する可能性があり、光の通過に影響を与えます。
単純な電卓ディスプレイでは、特定の構造で液晶材料を含む層にポケットが形成され、これらの領域に電流を流すと、特定のセグメントが不透明になり、他のセグメントは透明または半透明のままになります。これらのセグメントのどのセグメントに電流が適用されるかをさまざまな組み合わせで制御すると、さまざまな数値が表示されます。
TFT LCD スクリーンでも、中心となる概念は同じですが、より複雑になっています。
電卓ディスプレイは、TFT LCD 画面で使用されるテクノロジを簡略化したものです。
数字のセグメントの代わりに、ピクセルのグリッドで画面全体に何百万もの小さなポケットが存在します。赤、緑、青のカラー フィルターを備えたポケットを使用すると、これらのセグメントを使用して、色のさまざまな組み合わせを表示できます。
これらの小さなポケットの各グループを使用してピクセルを作成できます。電圧を変えることで各セクションの不透明度を変えることができ、他のセクションと組み合わせて使用すると、より多くの色を表示できます。
偏光フィルターはディスプレイサンドイッチの両側にあり、特定の方法で光を強制的に通過させるために使用されます。 LCD セクションが光の通過を遮断する可能性があり、その結果、そのセクションのピクセルが暗くなったり、黒くなったりすることがあります。
MacBook Pro は引き続き TFT LCD スクリーンを使用しますが、将来的には変更される可能性があります。
システムの重要な要素は光であり、光は TFT LCD スタックの背後から伝達されます。その光がないと、画面は暗くなり、ユーザーにはほとんど見えなくなります。
長年にわたり、これにはバックライトに LED を使用し、画面の端全体に広げ、バックライト全体を照らすために注ぎ込むことが必要でした。
TFT LCD は、デバイス メーカーにとって、デバイスにディスプレイを組み込むための安価でコスト効率が高く、信頼性の高い方法を提供します。このテクノロジーの寿命が長いということは、テクノロジーを新しい方向に拡張する方法が比較的少ないにもかかわらず、すでにかなり成熟していることを意味します。
TFT LCD は、MacBook や iMac から、iPhoneそしてiPad。 Appleは確かに製品のディスプレイを改善するために他の分野を検討しており、人気のある製品の一部をそっちに移しているが、少なくとも、必要に応じて頼れる使い古されたテクノロジーを持っている。
TFT LCD に続く薄型ポータブル スクリーンの次の主要なディスプレイ技術は OLED、つまり有機発光ダイオードでした。名前は大幅に異なりますが、OLED の多くの要素は TFT LCD から大きく取り入れられていますが、それでもいくつかの根本的な違いがあります。
TFT LCDと同様に、OLEDは薄膜層、液体で満たされたポケットのグリッドを使用してピクセルを作成し、カラーフィルターを使用して光の色を変更します。 TFT LCD とは異なり、大きな差別化要因はフィルムサンドイッチに入れられる液体です。
電流を流すと発光する有機化合物が使われています。これは、各ピクセルが自己発光し、バックライトが不要になることを意味します。
これには、機能するためにバックライトを必要としないため、OLED スクリーンが薄くなるなど、TFT LCD に比べてかなりの利点があります。これにより、場合によってはディスプレイ アセンブリが軽量になり、組み立てが簡単になります。
ピクセルごとに光源があるということは、OLED が TFT OLED よりもはるかに高いコントラスト レベルを提供できることも意味します。バックライトはすべてのピクセルで均等にオンになるため、TFT スクリーンでは通常、一部のピクセルで純粋な黒は表示されず、一部の光がにじみ、代わりに非常に暗い灰色が表示されます。
Apple WatchはOLEDディスプレイを採用しています。
OLED は必要なピクセルのみを点灯するために電力を必要とするため、電力を節約できる可能性もあります。 TFT LCD では通常、表示される画像の種類に関係なく、バックライトのすべての LED がオンになっている必要があります。
バックライトがないため、OLED も優れた候補です。フレキシブルディスプレイなどの折りたたみ式デバイスで使用されるものなど、サムスンギャラクシーフォールドそして噂の「iPhone を折りたたむ。」
OLED パネルは優れていますが、塵や水のないクリーンな環境が必要なため製造コストが比較的高くなるなど、独自の問題があります。それぞれが簡単にディスプレイを汚染し、部分的に使い物にならなくなる可能性があります。
AppleはOLEDの使用を開始しましたiPhone Xそしてアップルウォッチ、そして徐々にその使用を拡大し、iPhone の全範囲をカバーするようになりました。
Appleが導入すると長い間噂されてきたOLEDTFT LCDの代わりにiPad Proのラインナップに加わり、2023年半ばにOLED iPad Proがリリースされるとの憶測がある2024年のいつか。現在、Apple の iPad Pro シリーズでは、TFT パネルの背後にミニ LED バックライトが使用されています。
iPad の場合、OLED の使用により、より高いコントラスト レベルを備えたさらに薄いタブレットが可能になる可能性があります。ただし、通常、タブレットを長時間使用すると、時間の経過とともに OLED パネルの焼き付きや輝度の低下が発生する可能性があります。サムスンはかつて、分配室焼き付きの問題を解決する方法として、発光層の積層を可能にする OLED 生産ラインへの導入が検討されています。
これらの追加の層により、OLED スクリーンの寿命は通常の期間を超えて延長される可能性があります。
このテクノロジーの使用は、必ずしもタブレットやスマートフォンに限定されるわけではありません。 AppleがMacBook ProラインにOLEDを追加する予定であるという噂は何年にもわたって存在しており、最新の噂ではOLED MacBookが登場することが示唆されています。2027年に到着。
OLED iMac のリリースのロードマップについては、大まかな噂が流れています。アン4月のレポートAppleは2027年からiMacのOLEDに移行すると主張した。
のアップルビジョンプロ同社の複合現実ヘッドセットは、それぞれの目にマイクロ OLED ディスプレイを採用しており、それぞれが 4K 解像度と同等の性能を備えています。しかし、このコンポーネントは製造が面倒で、非難されてきました。削減のために製造上の困難により受注生産となります。
ミニ LED による優れたバックライト
TFT LCD の魅力は OLED に比べて弱められていますが、妥協点となる可能性のある技術があります。それが Mini LED です。名前が示すように、これは基本的に LED ですが、規模ははるかに小さいです。
デバイス メーカーにとってミニ LED の用途を理解する最も簡単な方法は、ミニ LED が本質的には TFT LCD ですが、バックライトがはるかに優れていることを理解することです。いくつかの大きな LED を備えたバックライトを使用する代わりに、グリッド内の数千個の小さなミニ LED で構成されるバックライトを検討してください。
LED とミニ LED の全体的な光出力は最終的には同等になる可能性があり、TFT LCD の基本的な動作方法は変わりません。ただし、OLEDに匹敵する使いやすさを実現できるいくつかのトリックが提供されています。
まず、何千ものミニ LED を使用することで、バックライト システム自体から発せられる光の量を調整できます。暗いはずの画面の一部に光のにじみが見えるのではなく、関連するミニ LED を下げるかオフにして、より暗い色合いを得ることができます。
12.9 インチ iPad Pro ディスプレイの背面全体には、バックライトとして 10,000 個を超えるミニ LED の層が組み込まれています。 4 つの各グループが局所的な調光ゾーンです。 [Apple経由]
これは、一部のハイエンド テレビですでに実行されているトリックで、背面に LED のアレイを使用し、画面のその領域に合わせて明るさを変更します。
アップルのプロ ディスプレイ XDRまた、576 個の「ローカル調光ゾーン」のアレイを使用してこれを行い、画面のさまざまなセクションにできるだけ理想的な明るさを提供します。
実際、これにより、OLED に匹敵するコントラスト レベルが得られます。 OLED の自発光ピクセルであっても、ピクセルの背後にあるミニ LED バックライトがオフになっている場合でも、光が存在しないと黒い画面が表示されます。
数千個のミニ LED が使用されているため、これは将来のディスプレイにおける数千個の「ローカル調光ゾーン」に相当し、これは従来のディスプレイよりもはるかに多くなります。プロ ディスプレイ XDR数百です。
明らかに、これは従来のバックライトよりも実装コストが高くなりますが、それでも OLED よりも安価に使用でき、同等の結果が得られる可能性があります。基盤となる TFT LED テクノロジーの成熟度を考慮すると、これは Apple のようなデバイス ベンダーにとって望ましい提案になります。
Apple は、ミニ LED に本格的に取り組み始めました。12.9インチiPad Pro、バックライトに 10,000 個のミニ LED を使用します。この変更によりバックライト領域全体に広がり、2,500 以上のローカル調光ゾーンが導入され、明るさとコントラストを非常に細かく制御できるようになります。
2021 12.9 インチ iPad Pro の Liquid Retina XDR ディスプレイは明るく、非常に高いコントラスト比を備えています。
この変更により、コントラスト比が 1,000,000:1、平均輝度が 600 ニトから 1,000 ニト、HDR コンテンツのピーク輝度が 1,600 ニトになりました。 Apple はまた、12.9 インチ iPad Pro の厚さを前モデルよりわずか 0.5 ミリメートルにしながら、これを達成することに成功しました。
12.9 インチの実験の後、Apple は同様のバックライト システムを、重要なディスプレイを備えた他のデバイスにも導入しました。14インチMacBook Proそして16インチMacBook Pro。
不思議なことに、Appleはもう1つのiPad Proである11インチモデルをミニLEDデバイスにしていない。おそらくアップルは、気にしていませんこの変更により、2024 年までに製品範囲が OLED に単純に移行する可能性があると考えられます。
Appleが大型スクリーンを復活させるのではないかという噂がいくつかある。新しいiMac、おそらくミニ LED バックライトを使用した 27 インチ以上のディスプレイを搭載しています。ただし、噂になった結局のところ、ミニLEDは搭載されないでしょう。
ミニ LED は実用化され始めたばかりの比較的未熟な技術であるため、ダイのコストがかなり高いため、Apple はそのコストを削減することに熱心です。クオ氏は2020年に、生産パートナーサナン・オプトエレクトロニクス、オスラム、ソウル半導体と同様に、アップルは生産コストを大幅に下げる可能性がある。
2022年にAppleは、Sanan OptoelectronicsがEpistarとOsramに続く3番目のミニLEDサプライヤーになることを計画していたが、同社は失敗した。認定を取得するサプライチェーンのために。
挫折ではあるが、少なくともmicroLEDで飛躍的な進歩を遂げる前に、Appleが将来のデバイスにこの技術を採用し、投資することに熱心であることを少なくとも示している。
MicroLED とディスプレイ技術の根本的な変化
ミニ LED よりもさらに 1 段階先に進みたい場合は、小さいものしか方法がありません。それはmicroLEDに注目することを意味します。
ミニ LED と同様に、microLED は非常に小さな LED を使用しますが、その規模は非常に小さいです。 LED をミリメートルスケールで考えるのではなく、microLED はミクロンレベルです。
さらに、microLEDはバックライトを使用しないことでTFT LCDから大きく分岐します。代わりに、microLED を直接使用して画像を作成します。
microLED はパターンで蒸着されており、それぞれが赤、緑、または青の光を発することができます。 microLED の集合体をグループ化すると、カラー フィルター層を必要とせずにピクセルになることができます。
これらの microLED を十分に積み重ねてグリッドにすると、ディスプレイが完成します。
スタジアムの大型スクリーンでは、個々のピクセルに LED のグループが使用されます。 microLED スクリーンも同じ原理に従います。 [コロッセオ経由]
これは、各ピクセルが 1 つまたは LED のグループで構成されるスタジアムの巨大なスクリーンのようなものだと考えてください。 microLED ディスプレイも同じ原理ですが、はるかに小さい点が異なります。
LED テクノロジーを小型で再利用することにより、このシステムは画質の面で多くの利点をもたらします。バックライトのにじみの問題がない OLED と同じ自己発光ピクセルを備えているため、OLED レベルのコントラストに達するはずです。
OLED に比べて、ピクセルごとの照明と全体的な電力効率により電力が節約されます。また、OLED よりもかなり高い輝度 (最大 30 倍) の画像を作成できる可能性もあります。
また、無機材料は有機ベースのライバルよりも一般に寿命が長いため、LED ベースのシステムに OLED よりも有利な点があります。
デバイスメーカーにとっては、水や埃による汚染の問題がなくなるため、OLED を使用することが容易になり、製造歩留まりが向上します。ただし、比較的新しいテクノロジーは、成熟するまでは実装コストが最も高くなります。
microLED を使用すると壊れたり破損したりする可能性が低く、柔軟で折りたたみ可能なディスプレイへの用途もあります。ストレスでダメージを受ける十分な柔軟性を備えた基板を使用した場合、OLED パネルよりも優れた性能を発揮します。
Apple の microLED への進軍
大幅な改善の可能性を伴う TFT スタイルのディスプレイからの最大の脱却として、Apple は自社用途向けの microLED の開発に多大な労力を費やしてきました。
microLED との最も初期の報告された関連性は、Apple によるラックスビュー同社は microLED の専門家であり、Apple が使用する可能性のある microLED に関連する特許を多数保有していました。
2018 年 3 月に、Apple が独自のサービスを運営していると報じられました。秘密工学特にマイクロLED研究のための製造施設。 62,000平方フィートの施設は、伝えられるところによると、アップルパーク、そして2018年にはプロジェクト「T159」に取り組む300人のエンジニアを収容すると考えられていました。
Appleの時にも話がありましたTSMCと協力の可能性のあるディスプレイパネルの製造を目的として、アップルウォッチ。組立パートナーはFoxconnでした。こちらもリンクされています2019年のmicroLEDへの取り組みに注目したが、それはむしろ将来のテクノロジーの利用を模索するためだったようだ。
2020 年 5 月、Apple は次の分野に投資していたと報じられました。3億3,400万ドルミニ LED およびマイクロ LED ディスプレイ パネルの生産のために台湾北部の工場に移管されました。
Apple も次の特許を取得していますマイクロLEDの製造これにより、ディスプレイの信頼性と品質が向上する可能性があります。 2月23日に付与されたこの特許は、ディスプレイ上に配置される前にmicroLEDをテストすることを目的としており、これにより無駄や最終製品に欠陥が伝わる可能性を減らすことができる。
TFT、OLED、またはミニ LED とは異なり、microLED が Apple 製品で利用可能になるまでには、まだかなりの道のりがあります。
エピスターの李秉潔会長はこう語った。2020年8月同社はこの技術に取り組んでいたが、同社と競合他社がディスプレイの製造で何度も困難に直面していると述べた。同社は、Apple Watch用のmicroLEDディスプレイを2～3年以内に生産できる一方、テレビなどの大型ディスプレイへのmicroLEDの大量採用は4～5年かかる可能性があると示唆した。
現在、ディスプレイの生産歩留まりが低すぎるため、大規模な規模での使用が合理的ではないため、量産であるかどうかを区別することが重要です。これによって、企業がテクノロジーを徹底的に縮小するのを止めることはできませんでした。
2018年、サムスンはmicroLEDを使用したモジュールベースのプロフェッショナル向けディスプレイ「The Wall」を発表した。 2020年後半までに同社は110インチのマイクロLEDテレビを開発し、2021年第1四半期からサムスンの母国である韓国で約1億ウォン（当時9万ドル）をかけて販売する予定だった。
サムスンの2020年のマイクロLEDテレビへの試み。
この技術の商用化の試みは他にもあったが、サムスンの初期の試みから数年経った今でも、大規模とみなせるほどの規模ではまだ実現していない。部分的には、商業化の初期段階と生産コストの問題が原因であり、より許容可能なレベルに引き下げるには時間がかかります。
この技術に投資した企業の中で、大規模かつサムスンのテレビよりも明らかに手頃な価格の製品の両方で、実際にmicroLEDを適切に商品化することに最終的に最も近いのはAppleになるかもしれない。すべては独自に開発したmicroLEDテクノロジーのおかげです。
このような技術があれば、ひび割れのリスクを伴うことなく、よく噂される折りたたみ式iPhoneの実現がさらに現実になる可能性がある。同社のモバイル デバイスで使用されるディスプレイも消費電力を削減できるため、製品全体の消費電力が増加する可能性があります。
研究と秘密プロジェクトの取り組みを考慮すると、おそらく Apple は最初から microLED スクリーンを製造することでできる限りのコスト削減を絞り出すことができるでしょう。
からの報告2023年5月過去 10 年間にわたる Apple の microLED の研究開発への多額の投資により、Apple が製造プロセスの「物質移動」段階を担当できるようになるだろうと指摘しました。この時期は、microLED チップが基板上に堆積される時期であり、台湾の桃園にある秘密の研究開発施設がこのプロジェクトに取り組んでいます。
この段階を制御できるということは、必ずしも Apple が製造のこの段階を実際に自社で実行することを意味するわけではなく、むしろ Apple に代わって契約者に作業を指示する能力が大幅に高まることになる。
生産を制御することで、製品の筐体の一部として microLED ディスプレイを作成することも可能になります。これにより、ディスプレイを個別のコンポーネントとして残すのではなく、スクリーンを筐体に組み込む革新的な設計が可能になる可能性があります。
2020年に戻ってアナリストは、Apple が 2023 年か 2024 年までに Apple Watch に初めて microLED スクリーンを使用すると予測しました。Apple Watch は小型のディスプレイを使用しているため、ディスプレイにかかるデバイスあたりのコストが iPad などのデバイスよりも小さくなるため、この予測は理にかなっています。 。
2023年までに、この噂は発展し、より洗練されたものとなり、AppleはプレミアムモデルでOLEDディスプレイを置き換えると予想されているアップルウォッチウルトラマイクロLEDバージョン付き。ただし、発売時期はさらに遅くなる予定で、2025年初頭導入が後回しにされました2026 年の第 1 四半期。
Apple Watch Ultraはこのテクノロジーの有力な候補ですが、Apple Vision Proの高解像度かつ高品質のディスプレイは、Appleが将来のヘッドセットでmicroLEDを使用できるというアイデアも提唱しています。
Apple の microLED への取り組みは多くの可能性をもたらし、さらに多くの結果が生じる可能性があります。ただし、他の業界と同様、最初の製品が購入できるようになるまでには時間がかかります。
それまでのところ、Apple は消費者に提供できるミニ LED を用意しています。これはディスプレイ技術における劇的な変化ではないかもしれないが、microLEDの開発が進むにつれ、コンポーネントのOLEDバージョンを必ずしも作成する必要がなく、消費者に大幅なアップグレードを提供することになるだろう。
2023 年 7 月 10 日更新: microLED 出荷製品を更新し、最初の発行以降に登場したその他のスクリーン テクノロジーの詳細を更新しました。
Isamu 
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