MicroLED、ミニ LED、OLED-Apple の将来の iPhone、iPad、Mac ディスプレイ

ディスプレイ技術は変化が遅く、業界が次の段階に移行するのに何十年もかかっているようです。ブラウン管 (CRT) 画面は、薄くて軽い TFT LCD 画面が安価で魅力的なものになり、消費者が採用できるようになるまで、長い間使用されてきました。

OLED スクリーンは、次の大きなディスプレイ テクノロジーとして宣伝されていますが、ここ数年。

必然的に、テクノロジーが業界で広く採用されるようになると、注目は何に向けられますか。途中。 供給microLED と mini LED への Apple の関心、12.9 インチ iPad Pro での mini LED の使用、および将来の製品での両方のテクノロジーの使用の可能性に関する一連のレポートは、オブザーバーからの多くの関心を引き起こしました。

2 つのテクノロジは興味深いものであり、それぞれがデバイス テーブルに独自の利点を提供します。 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をもたらします。

インバウンド テクノロジーができることを完全に理解するには、現在のディスプレイ テクノロジーの現状を理解する必要があります。.

今日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 つである TFT LCD は、Thin Film Transistor Liquid Crystal Display の略です。何十年にもわたって画面で使用されており、最も一般的にはノートブックで使用されていますが、タブレット、スマートフォン、およびその他のモバイルデバイスでも使用されています。

このテクノロジーは、一連のレイヤー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。液晶素材を挟み込みます。電流を流すと液晶の性質が変化するため、光の透過性に影響します。

シンプルな電卓表示では、レイヤーにポケットが形成され、特定の構造で液晶材料が含まれます。 、およびこれらの領域に電流を適用すると、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れ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 画面のコア コンセプトは同じですが、より複雑です。

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電卓ディスプレイは、TFT LCD 画面で使用される技術を簡略化した形式です。

数字のセグメントの代わりに、画面全体にピクセルのグリッドで何百万もの小さなポケットがあります。赤、緑、青のカラー フィルターを備えたポケットを使用して、これらのセグメントを使用してさまざまな色の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。電圧を変化させることにより、各セクションの不透明度を変化させることができ、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 セクションは光の通過を遮ることができ、その結果、そのセクションに暗いまたは黒いピクセルが発生します。

MacBook Pro は引き続き TFT LCD 画面を使用しますが、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、TFT LCD スタックの背後から透過します。その光がないと、画面は暗く見え、ユーザーにはほとんど見えません。

長年にわたり、これにはバックライトでの LED の使用が関係してきました。バックライト全体を照らすために、スクリーンとファンネルを向けました。

TFT LCD は、安価で費用対効果が高く、信頼性の高い方法でデバイスにディスプレイを組み込み、デバイス プロデューサー。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は比較的少ないものの、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 やアイパッド。 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いますが、少なくとも必要に応じて頼りになる使い古されたテクノロジーを持っています.

TFT LCD に続く薄型ポータブル スクリーン向けの次の主要なディスプレイ テクノロジーは OLED、つまり有機発光ダイオードです。名前は劇的に異なりますが、OLEDにはTFT LCDから大きく借りた要素がたくさんありますが、それでも根本的な違いがいくつかあります。

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ます。光の色を変えるカラーフィルター。 TFT LCD とは異なり、大きな差別化要因は、そのフィルム 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を使用しています。これは、各ピクセルが自己発光し、バックライトが不要であることを意味します。

これには、バックライトを必要としないことで OLED 画面が薄くなるなど、TFT LCD に比べてかなりの利点があります。機能するために。これにより、場合によっては、ディスプレイ アセンブリをより軽量で簡単に構築することができます。

これは、ピクセルごとに光源があるため、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。. TFT スクリーンは、バックライトがすべてのピクセルで等しく点灯するため、一部のピクセルでは通常、純粋な黒を表示しないため、一部の光がにじみ出て、代わりに非常に暗い灰色が表示されます。

Apple Watch は OLED ディスプレイを使用しています。

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、表示される画像のタイプに関係なく、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。

優れたものですが、OLED パネルには独自の問題があります。ほこりや水のないクリーンな環境に。それぞれがディスプレイを簡単に汚染し、部分的に役に立たなくなります。

Apple は iPhone X および Apple Watch、および徐々にその使用を拡大して、iPhone の全範囲をカバーしてきました。

Apple 将来のiPad Proモデルの一部でTFT LCDの代わりにOLEDを使用。より高いコントラスト レベルのさらに薄いタブレット。ただし、タブレットを通常より長く使用すると、OLED パネルの焼き付きや時間の経過とともに明るさが失われる可能性があります。

この最後の点を修正するために、Samsung は 配布室からOLED生産へ発光層のスタッキングを可能にするライン。これらの層を追加することで、OLED 画面の寿命を通常よりも延ばすことができます。

現在の憶測では、Apple は遅い 2021年発売、OLED iPad Pro。

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ているわけではありません。 Apple が MacBook Pro ラインに OLED を追加するという噂は何年にもわたってありましたが、これまでのところ、まだ実現していません。

TFT LCD の魅力は OLED の前で弱められていますが、妥協できる技術があります: Mini LED.名前が示すように、これは基本的に LED ですが、はるかに小規模です。

デバイス メーカーにとってミニ LED の使用が何であるかを理解する最も簡単な方法は、それが基本的にTFT LCDですが、バックライトがはるかに優れています。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、グリッド内の何千もの小さなミニ 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同等になる可能性があり、TFT の方法は変わりません。 LCDは基本的に動作します。ただし、OLEDに匹敵する使いやすさを提供できるいくつかのトリックを提供します。

まず、何千ものミニ LED を使用して、放出される光の量を調整できます。バックライト システム自体から。暗いと思われる画面の一部に光のにじみを見る代わりに、関連するミニ LED をオンまたはオフにして、より暗い色合いにすることができます。

12.9 インチ iPad Pro ディスプレイの背面全体には、10,000 個を超えるミニ LED の層がバックライトとして組み込まれています。 4 つの各グループは、ローカライズされた調光ゾーンです。 [アップル経由]

これは、一部のテレビですでに実行されているトリックです。背面にある一連の LED を使用し、明るさを画面のその領域に適しています。

Apple の Pro Display XDR は、576 個の「ローカル ディミング ゾーン」の配列でこれを実行し、画面のさまざまなセクションに可能な限り理想的な明るさを提供します。

実際、これは OLED に匹敵するコントラスト レベルを提供できます。それが OLED の自己照明ピクセルであるか、オフになっているピクセルの背後にあるミニ LED バックライトであるかにかかわらず、光がないと黒い画面が表示されます。

数千のミニ LED を使用すると、これはPro Display XDR の数百をはるかに超える、未来のディスプレイ。

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、OLED よりも安価に使用できる可能性があります。 、および同等の結果。基盤となる TFT LED テクノロジの成熟度を加味すれば、Apple などのデバイス ベンダーにとって望ましい提案になります。

Apple は、12.9 インチ iPad Pro、バックライトに 10,000 個のミニ LED を使用。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ます。

2021 12.9 インチ iPad Pro の Liquid Retina XDR ディスプレイは明るく、コントラスト比が非常に高いです。

この変更により、コントラスト比は 1,000,000:1、平均輝度は 600 ではなく 1,000 ニットになり、ピークHDR コンテンツの場合は 1,600 ニトの明るさ。 Apple は、12.9 インチ iPad Pro を以前のモデルよりもわずか 0.5 ミリメートル厚くする一方で、これをなんとか達成しました。

iPad Pro での実装が成功したように見えるため、Apple がミニ LED バックライトを他のその範囲の製品。これに適した候補は、OLED に切り替えることなくミニ LED を利用してディスプレイをアップグレードできる MacBook Pro シリーズです。

ミニLEDのダイコストは比較的未成熟な技術であるため、かなり高いため、 Apple は、そのコストを下げることに熱心です。 生産パートナーにより、Apple は生産コストを大幅に下げることができます。

もし本当なら、Kuo は Apple がミニ LED ダイのコストを年間約 50% 削減すると見積もった-2021 年には前年比、2022 年には 35% 増加。生産者間の価格戦争は、Apple が将来的にコストをさらに削減するのに役立つ可能性があります。

ミニ LED よりも 1 段階先に進みたい場合は、小さくするしかありません。それは、microLEDを見ることを意味します。

microLED は、ミニ LED と同様に、はるかに小さい LED を使用しますが、非常に小さなスケールです。ミリスケールで LED を考える代わりに、マイクロ LED はミクロン レベルです。

さらに、マイクロLEDは、バックライトを使用しないという点で、TFT LCDやOLEDとは大きく異なります。代わりに、microLED を直接使用して画像を作成します。

microLED はパターンで配置され、それぞれが赤、緑、または青の光を発します。グループ化された microLED のコレクションは、カラー フィルター レイヤーを必要とせずに、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。

スタジアムの大画面では、個々のピクセルに LED のグループが使用されています。 microLED スクリーンも同じ原理に従います。 [コロッセオ経由]

スタジアムの巨大スクリーンのように考えてください。各ピクセルは LED または LED のグループで構成できます。. 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。

ミニチュアで LED 技術を再利用することにより、システムは画質の点でかなりの利点を提供します。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があるため、OLED レベルのコントラストに到達する必要があります。

OLED よりもピクセルごとの照明と一般的な電力効率による電力の節約があります。また、OLED よりもはるかに高い輝度 (最大 30 倍) の画像を作成できる可能性もあります。

無機材料は、一般的に有機材料よりも長持ちするため、OLED よりも LED ベースのシステムに利点があります。ベースのライバル。

デバイス メーカーにとって、水やほこりによる汚染の問題がないため、OLED での作業が改善され、製造歩留まり。ただし、比較的新しいテクノロジは、成熟するまで実装するのに最も費用がかかります。

マイクロLEDが壊れたり壊れたりする可能性が低い、柔軟で折りたたみ可能なディスプレイ用のアプリケーションもありますストレスによる損傷十分な柔軟性のある基板を使用する場合は OLED パネル。

大きな潜在的な改善を伴う TFT スタイルのディスプレイからの最大の出発点として、Apple は独自の用途向けの microLED の開発にかなりの労力を費やしています.

microLED への最初の報告可能な接続は、Apple による LuxVue 2014 年 5 月。同社はマイクロ LED の専門家であり、多数のAppleが使用する可能性のあるmicroLEDに関連する特許。

Apple が独自の 秘密のエンジニアリングと製造施設、特にmicroLED研究。広さ 62,000 平方フィートの施設は、Apple Park からわずか 15 分の場所にあると言われています。2018 年には、プロジェクト「T159」に取り組んでいる 300 人のエンジニアを収容すると考えられていました。

Appleの時も話がありました可能性を生み出すことを視野に入れて、TSMCと協力してテクノロジーについて Apple Watch用のディスプレイパネル。組み立てパートナーの Foxconn は もリンクされました は 2019 年の microLED の取り組みに関連していますが、それは今後の技術の使用を調査するためのものだったようです。

2020 年 5 月、Apple は 台湾北部の工場に生産のために3億3400万ドル投資ミニ LED とマイクロ LED ディスプレイ パネルの。

Apple は マイクロLEDの生産により、ディスプレイの信頼性と品質が向上します。 2 月 23 日に付与されたこの特許は、マイクロ LED をディスプレイに配置する前にテストすることを目的としており、これにより、廃棄物を減らし、欠陥が最終製品に到達する可能性を減らすことができます。

TFT、OLED、またはミニLEDとは異なり、microLEDはまだかなり長い道のりで利用可能になっています。アップル製品。

Epistar Lee Biing-jye の会長は 2020 年 8 月、同社がこの技術に取り組んでいること、しかし、それと競合他社は、ディスプレイの製造において繰り返し困難に直面してきました。同社は、Apple Watch 向けのマイクロ LED ディスプレイを 2 ～ 3 年で生産できるようになると示唆していますが、テレビなどの大型ディスプレイにマイクロLED が大量に採用されるには 4 ～ 5 年かかる可能性があります。

現在、ディスプレイの生産歩留まりが低すぎるため、大量生産であるかどうかの区別が重要です。大規模で使用するのは合理的です。これは、企業が技術を揺るがすことを止めていません。

2018 年、Samsung 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 ディスプレイである「The Wall」を発表しました。 2020 年後半までに、110 インチの microLED テレビを作成し、2021 年第 1 四半期から販売する予定でした。

この記事の公開時点では、Samsung はまだ microLED テレビを販売していません。同社は価格をまだ発表していないが、サムスンの本国である韓国では1億ウォン（9万ドル）以上の費用がかかると予想されている。

サムスンの 2020 年のマイクロ LED テレビへの試み。

この初期の商品化の試みは別として、現実的な価格で大量生産されるデバイスが登場する可能性は低いようです。近日中にmicroLEDで発売。生産者がコストを許容可能なレベルに下げるために取り組んでいるので、一般的なデバイスに含まれるのは現実的には何年も先です。

これには Apple も含まれますが、独自の microLED 技術の私的開発により、iPhone メーカーに大きなアドバンテージがもたらされることは間違いありません。ライバルを超えています。これには、ディスプレイの実際の生産と潜在的なユースケースの両方が含まれます。

このようなテクノロジーがあれば、しばしば噂される折りたたみ式 iPhone の可能性が、ひび割れのリスク。モバイル デバイスで使用されているディスプレイも、消費電力を削減することでメリットが得られるため、製品全体の消費電力が増加する可能性があります。

研究と秘密のプロジェクトの仕事を考慮に入れると、Apple はおそらくそもそも、microLED スクリーンを作ることで可能なすべてのコスト削減。

生産を管理することで、製品の筐体の一部としてマイクロLED ディスプレイを作成することさえできます。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、ハウジングに画面を組み込む過激な設計が可能になる可能性があります。

マイクロLEDが、Appleが現在消費者に提供していない将来の製品カテゴリをもたらす可能性さえあります.たとえば、Apple VR ヘッドセットでは、両目に向けたディスプレイに microLED を使用できます。

Apple の microLED に関する取り組みがもたらす可能性は数多くあり、さらに多くの結果が生じる可能性があります。ただし、他の業界と同様に、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。

それまでの間、Apple は消費者に提供できるミニ LED を提供しています。これはディスプレイ技術の劇的な変化ではないかもしれませんが、microLED の取り組みが進むにつれて、消費者に大きなアップグレードを提供するでしょう。