世界最大のLEDディスプレイ展示会 ISLE 2024と近未来展望 Vol.90

LED実装技術の進化と多様化が進む

LEDディスプレイにはDIP、SMD、GOB、COB、MIPなどのLED実装方法がある。これらはメリット・デメリットがあり、利用される場面に応じて使い分けられていくものと考えられる。以下に各方式の特徴とメリット・デメリットを列挙しておく。

DIP （Dual-in-Line Package）

• 特徴：RGBが独立した素子でリードフレームにLEDチップを実装し、エポキシ樹脂でカプセル化した従来型のパッケージ
• メリット：製造コストが低く高電流駆動が可能
• デメリット：大型で実装面積が大きく自動実装が困難

SMD（Surface Mount Device）

• 特徴：RGBを1素子にまとめたLEDチップをリードフレームではなく基板上に直接実装する
• メリット：小型で実装面積が小さく自動実装が容易
• デメリット：高電流駆動が困難で発熱対策が必要

GOB（Glue On Board）

• 特徴：SMDに樹脂コートを施すことで反射率や強度を向上させたもの
• メリット：実装面積が小さく薄型で光取り出し効率が高い
• デメリット：チップ取り扱いが難しく製造コストが高い

COB（Chip On Board）

• 特徴：SMDの素子を直接基板に実装する
• メリット：高い光取り出し効率、小型・薄型
• デメリット：チップ取り扱いが難しく発熱対策が必要

MIP（Mini Micro LED in Package）

• 特徴：ドライバーICとLEDを一体化して基板に埋め込み微小LEDをパッケージ化する
• メリット：非常に小型で高い解像度が得られる。消費電力が低い
• デメリット：製造プロセスが複雑でコストが高い

これらを製造コストの安い順に並べると
DIP < SMD < GOB ≒ COB < MIP
となる。製造コストと製品の特性を天秤にかけて、用途に合わせて最適な技術を選択する必要がある。小型・高解像度が求められればMIP、低コストが重視されればDIPやSMDが選ばれることが多い。最近はCOBが多くなっている。

高精細化と低消費電力化

ピクセルピッチは1mm以下のものがかなり増えてきている。高精細化の展示例としては、LEDMANが0.4mmピッチ COB、8K 163インチを展示した。非常に高精細で発色もよく、黒も締まっている。これならテレビのように家庭において長時間の視聴にも十分耐えられる。LEDで初めてこういった印象を筆者は感じた。これについてはピクセルピッチとの関連で後ほど考察する。

0.9、0.7mmピッチなどの1ミリ以下の例は大手各社が展示を行った。最も高精細なものとしては、参考出品としてAOTOが0.3mmピッチ MIPを展示した。画面サイズはCDジャケットくらいでまだまだという印象だ。

こうしたLEDの高精細化に関して、複数のメーカーの技術開発のトップとディスカッションする機会を得た。現状ではLEDディスプレイが数年後に0.1ミリ以下になるということはなさそうである。そこに行くためにはLEDチップを物理的に表面実装、ボンディングするのではなく、印刷のようなやり方で実現する必要があるという。つまりLEDのピクセルピッチは0.2、3ミリくらいまでが、当面の限界値なのではないだろうか。

ではこのあたりの数字はどういう意味を持っているのかを考えてみる。参考までに家庭用テレビを想定したディスプレイに必要なピクセルピッチを計算すると

となる。この数字であれば実現性も高く、家のテレビにというニーズも強いので、実現される方向に向かうのではないだろうか。

また、消費電力については、特にCOBについては従来と比較して発熱量が大きく低減している。これは中国最大のLEDメーカーである三安オプトエレクトロニクスなどが供給するLEDチップの光変換の高効率化によるものだ。

異形化

平面的な長方形ではない、何らかの湾曲面を持った異型のLEDディスプレイも非常に目立った。特にラスベガスのSphereの影響だと思われる、球体のディスプレイが非常に多い。とれも解像度は今一つではあるが、今年らしい傾向だろう。ディスプレイが球体化した場合にはコンテンツとして何を表示するのか、それはどういう画像として制作すればいいかという点が重要だが、その点に言及した展示はなかった。ほとんどが地球を表示していたのが、球体ディスプレイの先行きを暗示しているように感じた。

シースルーとフレキシブルが今後の注目領域か

異形化にも関連するのだが、湾曲したディスプレイは特に増加しているようなことはない。一方で透明なシート上、またはハニカムのようなものにLEDを配置して、シースルーになるディスプレイも非常に目立った。透明なシート状の場合は配線やTFTなどのスイッチング回路をどのように処理するのかについて、各社がさまざまな取り組みを行っている。

ここでも気になったのだが、シースルーのディスプレイを用いたユースケースを訴求している展示はほとんどない。シースルーにする意味とは何か。向こう側にある何かが透けて見えることである。その手前に映像が映ることである。また空中に映像が浮かんだように見えるかと言われればそうは見えない。あくまでもディスプレイ映像とその向こう側が重なって、透けて見えるということである。単にショウウインドウに透明ディスプレイを貼り付ければ言いのかという疑問は残ったままである。

筆者が思うには、向こう側の明るさが変化することで手前に映像が生きてくるというか、浮かび上がってくるところが重要なのではないか。向こう側にあるものは別のディスプレイ映像でもいいが、何等かのリアルなものだろうということ、そのリアルなものまでの距離によって、奥行き感や立体感を感じられるというところがポイントになってくると感じた。これはこうした等身大の人物をボックスに入れたような事例（ただしこれらはLEDではなくシースルーのLCD）から想像できる。

フレキシブルディスプレイに関しては、何回も自由自在に可変するとまではいかなくても、設置場所に合わせた自由変形というニーズは潜在的には大きいのではないだろうか。現在シートのようで実用的で高輝度光解像度のディスプレイが存在していないだけなのではないかと感じた。究極的には壁紙のようなロール状で提供される透明ディスプレイが、建材のように扱われるのではないだろうか。