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JDIがVR専用の803ppi液晶、ボケない&酔わないVR実現へ。1,000ppi超も開発加速
2017年12月12日 14:35
ジャパンディスプレイ(JDI)は12日、高精細な803ppiのVRヘッドマウントディスプレイ(HMD)専用の3.6型液晶「LTPS TFT-LCD」を開発したと発表した。量産は2018年内を予定している。さらに、2018年上期には1,000ppiを超えるディスプレイの開発を完了予定。
開発されたディスプレイのサイズは3.6型で、解像度は1,920×2,160ドット。液晶モードはIPS。リフレッシュレートは90Hz、輝度はTyp.150cd/m2、応答速度は4.5ms(中間応答ワーストケース)、色域はTyp.70%(x,y)。コントラスト比はTyp.700:1。バックライト方式はグローバルブリンキング。
現在JDIが量産化しているHMD向けLTPSは、600ppi程度の画素でリアリティを高めているが、レンズ越しに見たときに画素の固定パターンが見える場合があり、800ppi以上の高精細なディスプレイが必要とされていた。また、HMDの小型軽量化のためにディスプレイを小さく、レンズ倍率を大きくする必要があり、1,000ppi以上への要求が高まっているという。
現在のVR HMD専用機が扱うディスプレイデータ量と速度は、スマートフォンに比べ大きく、通信ベースでリアルタイムにデータを受け取ることが困難となり、有線システムなどを使うのが主流となっている。
今後、2020年のサービス開始が予定されている次世代通信の5Gにより、無線でリアルタイムにデータを受けられるようになるため、HMDを使った様々なアプリケーションやサービスが生まれる環境が整ってくることを見込んでいる。5G通信の普及により、VR専用ディスプレイを搭載したVR HMD専用機の規模の拡大が期待できるという。
同社は「LTPS TFT-LCDを20年以上開発、量産してきた経験を活かし、超高精細VR専用ディスプレイの分野においてリーディングポジションを維持していく」としている。
“VR専用”ディスプレイに必要なこと。有機ELに比べた優位性とは?
VR用HMDに使われるディスプレイの現状や、1,000ppiなど今後の開発について、JDIのディスプレイソリューションズカンパニー ディスプレイソリューションズ第1事業部 商品部 応用技術1課 原山武志課長が説明した。
現在のVR用ディスプレイとしては、主にスマートフォンを装着するタイプと、外部のPCやゲーム機などと接続するタイプ、オールインワン型のタイプの3つに分けられる。このうち、スマートフォン用はコストが低い点をメリットとし、PC/ゲーム機接続はクオリティの高いVR/MRコンテンツを楽しめる一方で、ケーブル接続の場合は動きやすさにおいて不利となる。オールインワン型は、コストや性能面において、前述の2つの中間に位置づけられる。
市場拡大の予測としては、調査会社によってバラつきはあるものの、JDIとしては、300米ドル以下の製品が出始めることで、ハード市場が広がり始めるとの見方を示している。
VR HMDに必要なディスプレイ性能として大きなポイントの一つが“精細度”。レンズを通して拡大して映像を見るため、画素が粗いと格子が固定パターンとして見え、没入感が損なわれる。フィルムなどでぼかす方法もあるが、格子だけでなく全体的にもぼやけてしまうため「根本的な対策にはならない」として、JDIは精細度(ppi)を上げることに注力。
精細度を高めることは、映像のリアリティを向上させるとともに、HMDの小型化にも寄与。現在のパネルは3.6型だが、2.4型などにサイズを小さくすると、レンズをディスプレイに近づけることになり、そのままでは画素が粗く見えてしまう。解像度を維持したまま小型化するには、現在よりもさらに高精細化し、1,000ppi以上が必要になるという。
今後の1,000ppiを超えるディスプレイについて、執行役員 ディスプレイソリューションズカンパニー 湯田克久社長は「“800ppiの次”ではなく、並行して1,000ppiと両方の開発を進めている。量産の見込みについては'18年度内を予定している。
VR用としてもう一つ重要なのが動画のぼやけを低減すること。人の眼が滑らかに動くのに対し、ディスプレイのフレームは次のフレームまで動かず、そうしたズレが動画のぼやけにつながる。そこで、ディスプレイのリフレッシュレートを上げることで、映像の動きを眼の滑らかな動きに近づけている。
なお、IPSに比べて応答速度が高いとされるVA方式を使わない点については「VAは中間階調の応答速度が遅く、オーバードライブをかけるのが必須となるため」だという。
また、“VR酔い”の原因となるのが遅延(レイテンシー)。HMDを装着したまま、顔を右向きから左向きに動かした時、あるべき画像の動きより数～数十ms遅れて表示されると、脳が予期しない動きをストレスと感じ、VR酔いにつながる。HMDの動きセンサーによる感知、CPU処理、GPU処理、ディスプレイデータ書き込み、ディスプレイ反応までの時間を20ms以内に抑えることを目指しており、ディスプレイデータ書き込みから反応までの間は、60Hzの場合16.7ms、90Hzでは11.1ms、120Hzでは8.3msまで低減できるという。
有機ELとの技術的な比較について原山課長は、「応答速度では(液晶が)負けているが、ロードマップ上でも徐々に速くなっている。色も、OLEDよりは下だが液晶としては広色域化が進んでいる。今後高精細が主流になれば、こちら(液晶)がハイエンドになるのでは」とした。
湯田克久社長は「実際にはOLEDは600ppiや800ppiは(メーカーは開発すると言っているが)まだやれていない。現実に複数社と話をしている中で、ほぼLCDに向かっているというのが現状。ゲーム向けは今はOLEDしかないが、アメリカや中国のメーカーが発表した新しいヘッドセットはLCDが入っている。この冬から旧正月にかけて世の中に出回ってくるので、LCDのプレゼンスが上がってくる」とした。
また、生産面について湯田社長は「LCDは小さくなればなるほどコストが下がる。苦労しているのは歩留まり。VR向けはレンズで拡大するため、輝点/点欠陥が見えてしまい、それをはじくと他のスマホ向けディスプレイと比べて歩留まりが下がってしまう。これを上げていくことがコスト改善となる」とした。VR向けのメリットとしては「スマホのように何億、何十億と出るのとは違って、これだけのppiだと、G6(第6世代)の大きな工場では逆に作りづらく、古い工場や小さな工場が得意」とした。
