これまでディスプレー市場で大きな成功を収めてきた液晶パネル（LCD）だが、今後は有機ELやその先の次世代ディスプレー技術に市場シェアを奪われていくことがほぼ確実だ。ただ、悲観する必要はないかもしれない。3Dプリンターという急成長市場でLCDが重要な役割を果たしつつあるからだ。“新天地”では、消耗品という、これまでとは逆の役割を果たすことになる。
液晶パネル（LCD）は2000年代後半以降ずっと世界で10兆円を超える市場規模を誇る。中でも2021年は、最高の年だったようだ。富士キメラ総研によれば、同年のLCDの世界市場規模は新型コロナウイルス感染症の拡大による“巣ごもり需要”で大型パネルの需要が2020年比で1.8倍と大幅に増えた。市場規模は関連部材も含めると約16兆円に上る。
しかし、同社は今後、LCD市場は衰退していくとみる。スマートフォンやタブレット端末向けの中小パネルではアクティブマトリクス型有機EL（AMOLED）ディスプレーに市場規模で逆転を許し、大型パネルでもAMOLEDの勢いに押されることで、横ばいから縮小に向かう予測だからだ。具体的には2026年のLCD関連市場は12兆円台にまで縮小すると見積もる。
しかもAMOLEDの後ろには、量子ドット（QD）-ELディスプレーやマイクロLEDディスプレーなど新技術が目白押しで、これらが台頭してくればディスプレー用途のLCD市場の縮小が加速する可能性が高い。
3Dプリンター市場が転職先に
ただし、LCDはディスプレーとはまったく別の新たな成長産業に“転職先”を見つけた。印刷を重ねて3次元（3D）の造形を実現する3Dプリンター市場である。同市場は、多くの調査会社が当面、年率20％以上の高度成長を続けると予測している。
ちなみに、3Dプリンターはその造形方式によって（1）光硬化樹脂を光で硬化させる光造形、（2）粉体をレーザー光などで焼結するSLS（選択的レーザー焼結または粉体焼結）、（3）加熱して溶かした樹脂をノズルから射出するFDM（熱溶解積層）の3つに大別できる（図1）。さらに細かな実現技術の違いを考慮すると14以上の実現技術がある。これらは1層分をみれば、その名の通り“印刷”で、方式の多様さは印刷技術が多様であることを反映している注1）。
光造形方式は3Dプリンターの最初の実現技術である注2）。この方式の発明者は当時、名古屋市工業研究所 企画課の小玉秀男氏だった注3）。現在の製品の主流は材料選択の自由度が大きいFDM方式だが、最近になって中小型の装置では高解像度、高速を低価格で実現できる光造形方式が新たに2種類開発され、市場シェアを奪い返しつつある。
新たな2種類の光造形方式とは、具体的には、2012年に開発されたプロジェクターを使うDLP（Digital Laser Processing）型、そして2016年に開発されたLCDを使うLCD型である。LCDの転職先とは後者、つまりLCD型光造形方式の3Dプリンターのことだ。
LCDで樹脂をパターニング
3DプリンターでLCDをどのように使うのか。一言でいえば、光硬化樹脂を紫外光または短波長の可視光で硬化させる際の露光のパターニングに使うのである（図2）。この用途はLCDにとって新天地で、しかも競争相手が少ない。この用途でLCDと競合するディスプレー技術は、DLPに使うプロジェクターぐらい。その他のディスプレー技術は3Dプリンターにはまったく使えないか、技術的には利用可能でもコストが割に合わないからだ注4）。
紫外光光源には、紫外線を通す石英ガラス管を用いた殺菌灯を使う例もあるが、多くは発光波長が405nm、つまり紫色発光のLEDを格子状に並べて利用する。この光をLCDのバックライトとして用い、樹脂を硬化させたい部分だけ、LCDを透過させ、ウィンドーを通して樹脂の下面に照射するわけだ。
光造形方式で幾つかある型の違いの1つはこのパターニング技術の違いで、SLA（Stereo Lithography Apparatus）型と呼ばれる初期の技術は、レーザー光を走査していた注5）。この場合、面の走査にやや時間がかかる。しかも、造形のXY面の面積が広いと硬化時間がさらに増えてしまう。
一方、2012年に登場したDLP型は、1層の硬化を一度に行えるため、造形速度が一気にSLAの10倍近くに高速化した。しかも、プロジェクターを使うため、光の投影寸法を変えることで造形寸法を比較的容易に変更できる。
