フラットパネルディスプレイ技術は進化を続けています。かつてはプラズマテレビと液晶テレビがありました。液晶テレビはiPhoneやiPadに採用されましたが、バックライトが必要でした。その後、Apple Watchに使われているOLEDが登場し、今では量子ドットやマイクロLEDが登場しています。ここでは、これらの技術について、技術的な知識を省きながら簡単にご紹介します。
液晶ディスプレイ（LCD）。これは、互いに直角に配置された2つの偏光フィルターの間に液晶を配列したものです。液晶自体は光を発しません。液晶とアレイ素子の透過率は、各ピクセルのグリッド電界によって決定され、その結果、赤、緑、青の光を透過します。各色の液晶は背面から照射されます。当初は、側面から光を照射する蛍光灯が使用されていました。現在では、バックライトは白色LED（実際には赤、緑、青のLEDを混合したもの）によって供給されています（下記参照）。
現代のテレビ、コンピューターのディスプレイ、iPhone、iPadには、様々なデザインのLCDが使用されています。欠点としては、LCDはバックライトが必要なため、消費電力が増加し、例えば自発光するOLEDほど薄くできません。また、LCDは光を遮断することで動作するため、100%の効率で動作することはなく、ピクセルは究極の黒レベルに到達できません。
発光ダイオード（LED）。LEDディスプレイは、電流を流すと半導体材料に応じて特定の色の光を発する半導体アレイです。初期のLEDは主に赤と緑でしたが、青色LEDが商用化されたのは1990年代になってからでした。これが、蛍光灯のバックライトに代わる（集合的な）白色LEDの登場につながり、後にブルーレイプレーヤーにも採用されました。LEDは主に標識、表示灯、照明などに使用され、長寿命で電力効率に優れています。
有機EL（OLED）。従来のLEDと同様に、OLEDは半導体を形成し、電流を流すと発光する有機EL（エレクトロルミネッセンス）化合物です。材料の設計により、赤、緑、青の3色に発光します。LEDと同様に、OLEDは自ら光を発するため、バックライトを必要としません。そのため、黒レベルは完璧です。
OLEDは従来、製造コストが高く、LGとSamsungのみが製造していました（現在はシャープも製造しています）。しかし、現在ではコストが劇的に低下し、小型のOLEDテレビでも非常に手頃な価格になっています。Apple WatchもOLED技術を採用しています。しかし、テレビメーカーはLCD技術に精通しており、バックライト層の厚さはそれほど重要ではありません。4Kテレビでは、エントリーレベルの価格設定が重要です。
さらに、高輝度を必要とする4K + HDR技術の登場は、OLEDディスプレイにとってややマイナス材料となっています。OLEDは、総コストが低く、薄さが最優先される小型ディスプレイで真価を発揮します。また、ディスプレイが一般的に暗く、LCDに比べて消費電力が少ないという利点もあります。さらに、将来的にはフレキシブルOLEDにも期待が寄せられています。Appleは2017年のiPhoneにOLEDを採用することを検討していると噂されています。
量子ドット（QD）。これは非常に小さな導電性結晶です。2～10ナノメートルという非常に小さいサイズのため、より大きな結晶と比較して光学特性が（良い方向に）変化します。電流を流すと自ら発光します。非常に明るい光を発しますが、私の知る限り、単体で商用製品として開発された例はありません。
「量子ドット」4Kテレビは、実際には液晶パネルに必要なバックライトを生成するために量子ドット（QD）を使用しており、これらのテレビは原理的には液晶ディスプレイです。QDによるバックライトの品質は、明るさと色域の点で白色LEDよりも優れています。繰り返しますが、この点ではテレビのHDR技術には優れていますが、テレビの黒レベルにはそれほど適していません。QDは安定しており、LEDと同様に長寿命です。
原理的には、量子ドットをiPadやiPhoneに使用できない理由はありません。実際、現在市場には量子ドットを採用した製品が他にもいくつかあります。IHSのポール・ギャニオン氏は次のように語っています。
量子ドットを採用している[小型]デバイスは、おそらくほんの一握りだと思います。これは、量子ドットが比較的新しい技術であり、実装がまだ開発段階にあるためだと思います。また、色純度の追求は、モバイルディスプレイよりも、テレビなどのエンターテインメント分野でより重要です。そのため、メーカーは小型ディスプレイに量子ドットを投資するのは割に合わないと判断したのかもしれません。
あるいは、小型デバイス向けにさらに優れたものがあるかもしれません...
マイクロLED、またはmLED。これは比較的新しい技術ですが、ゲームチェンジャーとなると言われています。Wikipediaによると、「その名の通り、mLEDディスプレイは微小なLEDのアレイで構成され、個々のピクセル要素を形成しています。広く普及しているLCD技術と比較して、mLEDディスプレイははるかに高いコントラストとはるかに速い応答時間を提供し、消費電力も少なくなります。」
最近、Appleが2014年にLuxVue Technologyを買収した結果、マイクロLED技術の開発を進めているのではないかという噂が出ています。今後数年間で、この技術についてさらに多くの情報が出てくるでしょう。
結びの言葉
企業がディスプレイ テクノロジを選択する際には、設計の成熟度、コスト、希望する数量とサイズでの製造能力、消費電力、厚さ (小型デバイスの場合)、日光の下での明るさ (または明るさ以外)、色域、素材の寿命、特定の製品設計への適合性など、無数のエンジニアリング上の考慮事項があることを覚えておくことが重要です。
そのため、4Kテレビのような製品は当初特定の技術に重点を置き、小型のパーソナルデバイスでは別の技術を採用するといったことが見られます。しかし、適用性、コスト、製造性といった面で技術が進歩するにつれ、企業は異なる技術に移行したり、あるいは異なる価格帯で複数の異なるデザインを採用したりするようになるでしょう。
参考文献
- 量子ドットと OLED、どちらが優れたディスプレイでしょうか?
- OLED、量子ドット、iPhoneについて知っておくべきことすべて、パート1
- OLED、量子ドット、iPhoneについて知っておくべきことすべて、パート2
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ティーザー画像はShutterstockより。
