アモルファス

Samsung Galaxy Note 10のSamsung Dynamic AMOLEDスクリーン

AMOLED（アクティブマトリックス有機発光ダイオード、/ ˈæ m oʊ ˌ lɛ d /）は、 OLEDディスプレイデバイス技術の一種です。OLEDは、有機化合物が発光材料を形成する薄膜ディスプレイ技術の一種であり、アクティブマトリックスはピクセルのアドレス指定を支える技術を指します。

2007年以降、AMOLEDディスプレイは携帯電話、メディアプレーヤー、テレビ、デジタルカメラに使用されてきました。[ 1 ]この技術の現在の進歩は、消費電力の削減、コストの削減、画面解像度の上昇（例：8K）に向かっています。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

アクティブマトリックス有機発光ダイオード
コンポーネントタイプ有機発光ダイオード

デザイン

AMOLEDディスプレイは、電気的に活性化されると光（発光）を発生するOLEDピクセルのアクティブマトリックスで構成されており、薄膜トランジスタ（TFT）アレイ上に堆積または統合されており、個々のピクセルに流れる電流を制御するための一連のスイッチとして機能します。[ 5 ]

通常、この連続電流は、各ピクセルの少なくとも2つのTFTによって制御され（発光をトリガーするため）、1つのTFTはストレージコンデンサの充電を開始および停止し、もう1つのTFTはピクセルに一定の電流を生成するために必要なレベルの電圧源を提供します。これにより、パッシブマトリックスOLEDの動作に必要な非常に高い電流が不要になります。[ 6 ]

TFTバックプレーン技術は、AMOLEDディスプレイの製造において極めて重要です。AMOLEDでは現在、多結晶シリコン（ポリSi）とア​​モルファスシリコン（a-Si）という2つの主要なTFTバックプレーン技術が使用されており、フレキシブルなプラスチック基板上にアクティブマトリックスバックプレーンを低温（150℃以下）で直接製造し、フレキシブルAMOLEDディスプレイを製造できる可能性を秘めています。[ 7 ]

歴史

AMOLEDディスプレイの研究は、1979年にイーストマン・コダック社で有機発光ダイオード（OLED）技術の先駆者であるスティーブン・ヴァン・スライクとチン・ワン・タンによって開始されました。 [ 8 ]最初のAMOLEDディスプレイは2000年代初頭に発表され、サムスンがAMOLEDディスプレイを商品化した最初の企業でした。AMOLEDディスプレイを搭載した最も初期の消費者向け電子機器の1つは、携帯電話機のBenQ-Siemens S88でした。[ 9 ] 2007年には、iriver Clix 2ポータブルメディアプレーヤーに搭載されました。[ 10 ] 2008年にはNokia N85に搭載され、続いてSamsung i7110に搭載されました。NokiaとSamsung Electronicsの両社は、スマートフォンにこの技術を早期に採用していました。[ 11 ]

PenTileマトリックスファミリーのRGBGシステムを使用したNexus OneスマートフォンのAMOLED画面の拡大画像

今後の展開

メーカーは、AMOLEDモジュールの製造プロセスに静電容量式センサーアレイの製造を統合したインセルタッチパネルを開発しました。デュポン社の研究者は、数値流体力学（CFD）ソフトウェアを用いて、既存の化学蒸着（CVD）技術と比較してコストと性能の面で競争力のある、新しい溶液コーティング型AMOLEDディスプレイ技術のコーティングプロセスを最適化しました。サムスンは、カスタムモデリングと解析手法を用いて、大型ガラスでも商業的に実現可能な短距離および長距離の膜厚制御と均一性を実現しました。[ 12 ]

他のディスプレイ技術との比較

AMOLEDディスプレイは、パッシブマトリックスディスプレイよりも高いリフレッシュレートを提供できることが証明されており、[ 13 ] [ 14 ] 、応答時間は1ミリ秒未満であることが多く、[ 4 ] 、消費電力が大幅に少なくなっています。[ 15 ]この利点により、アクティブマトリックスOLEDは日常使用における高い生産性のため、ポータブル電子機器に最適です。AMOLEDは、消費電力がバッテリー寿命に大きく影響する「各ピクセルが独自の光を持ち、制御できるため、より優れた電力制御と増幅が可能」であるため、消費電力の面でもOLEDよりも優れています。[ 16 ]

アクティブマトリックスOLEDディスプレイの概略図

ディスプレイの消費電力は、表示される色や明るさによって大きく異なります。例えば、古いOLEDディスプレイは、黒い背景に白い文字を表示しているときは0.3ワットしか消費しませんが、白い背景に黒い文字を表示しているときは0.7ワット以上消費します。一方、 LCDディスプレイは、画面に表示されている内容に関わらず、常に0.35ワットしか消費しません。新しいFHD+またはWQHD+ディスプレイは、はるかに多くの電力を消費します。[ 17 ]また、黒のピクセルが完全に消灯するため、AMOLEDはLCDよりもコントラスト比が大幅に高くなります。[ 18 ]

AMOLEDディスプレイは、LCDに比べて最大輝度が低いため、直射日光下では見づらいことがよくあります。[ 19 ]最新技術であるスーパーAMOLEDは、画面の層間の隙間を小さくすることでこの問題を解決しています。[ 20 ] [ 21 ]さらに、ペンタイル技術は、通常よりも少ないサブピクセルで高解像度のディスプレイを実現するために使用されることが多く、その結果、同じ解像度の非ペンタイルディスプレイよりも鮮明さが低下し、粒状感が増すことがあります。[ 22 ] AMOLEDディスプレイに使用されている有機材料は、比較的短期間で劣化しやすいため、ある色が他の色よりも早く消える色の変化、画像の残像、または焼き付きが発生します。[ 23 ] [ 24 ]

スーパーAMOLED

Super AMOLEDディスプレイ搭載タブレットの画面焼き付き

Super AMOLEDはSamsungが作成したマーケティング用語で、タッチスクリーンデジタイザー（タッチを感知する層）がディスプレイに統合されており、ディスプレイ自体から分離できず、ディスプレイの上に重ねられているAMOLEDディスプレイを指す。通常のLCDディスプレイと比較すると、通常のAMOLEDディスプレイは消費電力が少なく、より鮮明な画像品質を提供し、より高速なモーションレスポンスをレンダリングする。[ 25 ]しかし、Super AMOLEDは画面が20％明るく、消費電力が20％低く、日光の反射が80％少ないため、この点でさらに優れている。Samsungによると、Super AMOLEDは第一世代のAMOLEDに比べて5分の1の日光を反射する。[ 26 ] [ 27 ]この技術の総称はOne Glass Solution（OGS）で、タッチセンサーとカバーガラスを1つの層に組み合わせることで全体の厚さを減らし、光学的な透明性を向上させるタッチスクリーン技術である。これは、カバーガラスに直接ITO （インジウムスズ酸化物）層をコーティングしてエッチングすることで実現され、別のセンサーガラスとエアギャップの必要性を排除します。[ 28 ]

スーパーAMOLEDディスプレイは鮮やかな色と深い黒で知られていますが、製造コストが高い、画面の焼き付きが発生する可能性がある、他の技術に比べて寿命が短いなどの欠点もあります。[ 29 ]

AMOLEDとSuper AMOLEDを搭載したデバイス

以下は、マーケティング用語と解像度およびサブピクセルタイプの対応表です。ピクセル密度とサブピクセルタイプの選択がどのように関連しているかにご注目ください。

学期 解決​ サイズ（インチ） PPI 色深度

（ビット）

ピクセルレイアウト 使用場所
アモルファス 320×240 2.2 182 アイリバー クリックス 2
2.6 154 RGBGペンタイルノキア N85
AMOLED静電容量式タッチスクリーン 640×360 3.2 229 ノキア C6-01
スーパーAMOLED 3.5 210 RGB Sストライプ ノキア N8
4.0 184 ノキア 808 ピュアビュー
720×720 3.1 328 ブラックベリーQ10
854×480 3.9 251 RGBGペンタイルノキア N9
800×480 4.0 233 サムスンギャラクシーS
960×540 4.3 256 RGB Sストライプ サムスン ギャラクシー S4 ミニ
1280×768 4.5 332 RGBGペンタイルノキア ルミア 1020
スーパーAMOLEDプラス 800×480 4.3 (4.27) 218 RGBストライプ サムスン ギャラクシー S II
スーパーAMOLEDアドバンス 960×540 4.3 256 RGBGペンタイルモトローラ ドロイド RAZR
HDスーパーAMOLED 1280×800 5.3 (5.29) 285 サムスン ギャラクシー ノート
1280×720 5.0 295 RGB Sストライプ ブラックベリーZ30サムスンギャラクシーJ7サムスンギャラクシーJ5サムスンギャラクシーE5サムスンギャラクシーJ3 (2016)
4.7 (4.65) 316 RGBGペンタイルサムスン ギャラクシー ネクサス
4.7 (4.65) 316 RGB Sストライプ Moto X（第1世代）
4.8 306 RGBGペンタイルサムスン ギャラクシー S III
5.6 (5.55) 267 RGB Sストライプ サムスン ギャラクシー ノート II
5.6 (5.55) 267 サムスン ギャラクシー ノート 3 ネオ
HDスーパーAMOLEDプラス 1280×800 7.7 197 RGBストライプ サムスン ギャラクシー タブ 7.7
フルHDスーパーAMOLED 1920×1080 5.5 400 RGBGペンタイルメイズMX5
5.0 (4.99) 441 サムスンギャラクシーS4
5.0 (4.99) 441 ワンプラスX
5.0 (4.99) 441 Googleピクセル
5.2 423 モトローラ Moto X (第2世代)
5.1 432 サムスン ギャラクシー S5
5.5 401 OnePlus 3 OnePlus 3T OnePlus 5
5.7 388 サムスン ギャラクシー ノート3
フルHD+スーパーAMOLED 2160×1080 6.0 402 グーグルピクセル3
6.0 402 ファーウェイ メイト 10プロ
2220x1080 6.01 411 サムスン ギャラクシー A8+ (2018)
フルHD+スーパーAMOLED 2220x1080 5.61 441 サムスン ギャラクシー A8 (2018)
スーパーレチナHD 2436×1125 5.8 (5.85) 458 Apple iPhone X iPhone XS iPhone 11 Pro
2688×1242 6.5 (6.46) iPhone XS Max iPhone 11 Pro Max
WQHDスーパーAMOLED 2560×1440 5.1 577 Samsung Galaxy S6 Samsung Galaxy S6 Edge Samsung Galaxy S6 Active Samsung Galaxy S7 Samsung Galaxy S7 Active
5.2 564 マイクロソフト ルミア 950
5.2 565 モトローラ ドロイド ターボ
5.4 540 ブラックベリープライベート
5.5 534 BlackBerry DTEK60、Samsung Galaxy S7 Edge、Google Pixel XL、Alcatel Idol 4 S 、Vodafone Smart Platinum 7（Alcatel Sol Prime）、Moto Z、Moto Z Force 、ZTE Axon 7
5.7 515 8 Samsung Galaxy Note 4 Samsung Galaxy Note 5 Samsung Galaxy S6 Edge+ Nexus 6P Samsung Galaxy Note 7
5.7 518 マイクロソフト Lumia 950 XL
2960×1440 5.8 571 サムスンギャラクシーS8サムスンギャラクシーS9
6.2 529 サムスンギャラクシーS8 +サムスンギャラクシーS9 +
6.3 521 サムスン ギャラクシー ノート8
6.4 514 サムスン ギャラクシー ノート9
WQXGA スーパー AMOLED 2560×1600 8.4 359 サムスン ギャラクシー タブ S 8.4
10.5 287 RGB Sストライプ サムスン ギャラクシー タブ S 10.5
3K AMOLED 2880×1600 3.5 615 （未知） HTC Vive Focus Plus [ 30 ]
ダイナミックAMOLED 2280x1080

3040x1440

2280x1080

3040x1440

3040x1440

5.8

6.1

6.3

6.4

6.8

438

550

401

522

498

サムスン ギャラクシー S10e

サムスン ギャラクシー S10

サムスン ギャラクシー ノート 10

サムスン ギャラクシー S10+

サムスン ギャラクシー ノート 10+

サムスン ギャラクシー フォールド

サムスン ギャラクシー Z フリップ

ダイナミックAMOLED 2X 2208×1768

2400x1080

3200x1440

7.6

6.1

6.4

6.7

6.8

6.9

373 （Samsung Galaxy Z Fold 2のディスプレイ解像度）

386 （Samsung Galaxy Z Fold 2の外部ディスプレイ解像度）

563

525

511

421

394

515

411

374 （Samsung Galaxy Z Fold 3のディスプレイ解像度） 389 （Samsung Galaxy Z Fold 3の外部ディスプレイ解像度）

RGBGペンタイルサムスン ギャラクシー S20

サムスン ギャラクシー S20+

サムスン ギャラクシー S20 ウルトラ

（サムスン ギャラクシー ノート 20）

（サムスン ギャラクシー ノート 20 ウルトラ）

サムスン ギャラクシー Z フォールド 2

サムスン ギャラクシー S21

サムスン ギャラクシー S21+

サムスン ギャラクシー S21 ウルトラ

サムスン ギャラクシー S21 FE

サムスン ギャラクシー Z フォールド 3

サムスン ギャラクシー Z フリップ 3

サムスン ギャラクシー S22

サムスン ギャラクシー S22+

サムスン ギャラクシー S22 ウルトラ

サムスン ギャラクシー Z フォールド 4

サムスン ギャラクシー Z フリップ 4

サムスン ギャラクシー S23

サムスン ギャラクシー S23+

サムスン ギャラクシー S23 ウルトラ

サムスン ギャラクシー Z フォールド 5

サムスン ギャラクシー Z フリップ 5

サムスン ギャラクシー S24

サムスン ギャラクシー S24+

サムスン ギャラクシー S24 ウルトラ

サムスン ギャラクシー S25

サムスン ギャラクシー S25+

サムスン ギャラクシー S25 ウルトラ

流体AMOLED 3120x1440 6.67 516 ワンプラス7プロ

AMOLED技術を搭載したディスプレイデバイス

2020年と2021年に販売された主力スマートフォンはAMOLEDを採用した。Galaxy S21+ / S21 UltraやGalaxy Note 20 Ultraに搭載されているものなどのこれらのディスプレイは、 Xiaomi Mi 10T、Huawei Nova 5T、Samsung Galaxy A20eなどのスマートフォンに搭載されているIPS LCDとよく比較される。 [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]例えば、ABI Researchによると、 Motorola Moto Xに搭載されているAMOLEDディスプレイの消費電力は、明るい状態ではわずか92mA、暗い状態では68mAである。[ 34 ]一方、IPSと比較すると、AMOLEDの歩留まりは低く、コストも高い。

未来

サムスンが2011年から2013年にかけて展示した将来ディスプレイには、スマートフォン向けに様々なサイズで超高解像度のフレキシブル3D透明Super AMOLED Plusディスプレイが採用されていました。これらの未発表プロトタイプは、ポリマーを基板として使用することで、ガラスカバー、金属バック、タッチマトリックスを不要にし、これらを一体化した1つの層に統合しています。[ 35 ]

これまでのところ、サムスンは新型ディスプレイをYoum [ 36 ]またはy-octa [ 37 ]というブランド名で展開する予定です。

また、将来的には、視線追跡 (立体前面カメラ経由) を使用してフル解像度の 3D ビジュアルを提供する 3D 立体ディスプレイも計画されています。

青色OLED材料の最近の進歩、特に熱活性化遅延蛍光（TADF）と新しいリン光化合物の商業的採用により、AMOLEDディスプレイの最大の課題の1つである青色発光体の比較的短い寿命と低い効率が解消されました。[ 38 ]サムスンは2024年に、TADF設計を採用した画期的な青色OLEDを発表しました。これにより、動作寿命が最大10万時間に延長され、ハイエンドのAMOLEDパネルの消費電力が削減されます。[ 39 ]

参照

参考文献

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