バックライト

液晶ディスプレイのバックライト技術

液晶ディスプレイは、その種類や用途に応じて様々なバックライト技術が用いられています。本稿では、代表的なバックライト方式であるエッジライト方式と直下型方式について、その原理、構造、特徴、歴史、そして有機ELとの違いなどを詳しく解説します。

バックライトの種類

液晶ディスプレイは、自ら発光するものではなく、バックライトによって照らされることで画像を表示します。バックライトの種類として、大きく分けて以下の2種類があります。

エッジライト方式: 液晶パネルの側面から光を導き、画面全体を照らす方式です。小型液晶やノートパソコン、液晶モニター、普及型の液晶テレビなどに多く採用されています。
直下型方式: 液晶パネルの直下に光源を配置し、直接画面を照らす方式です。大画面の中級機以上の液晶テレビなどに多く採用されています。

有機ELディスプレイは、自ら発光するため、バックライトは必要ありません。

光源の種類

バックライトの光源としては、様々な種類があります。

電球: 昔ながらの光源ですが、液晶ディスプレイにはあまり使用されません。
発光ダイオード (LED): 現在、最も普及している光源です。色再現域が広く、消費電力も少ないため、小型機器から大型液晶テレビまで幅広く使われています。特にRGBの3色のLEDを組み合わせることで、より鮮やかな色表現を実現しています。
エレクトロルミネセンスパネル (ELP): 一時期使用されていましたが、現在はLEDに取って代わられています。
冷陰極管 (CCFL): 一時期、液晶バックライトの主流でしたが、現在ではLEDに置き換わりつつあります。
熱陰極蛍光灯 (HCFL): 電球に似た光源で、液晶ディスプレイにはあまり使用されません。
レーザー: 高輝度で色純度の高い光源として、今後の発展が期待されています。

LEDは単色光なので、白色光源を得るために、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた擬似白色LEDも使用されますが、色再現性はRGB LED方式に劣ります。

エッジライト方式

エッジライト方式は、液晶パネルの側面に配置された光源（主に冷陰極管やLED）からの光を、導光板を用いて画面全体に拡散させる方式です。

エッジライト方式の歴史

エッジライト方式は、1985年創業の明拓システムの村瀬新三氏によって発明されました。当初は看板用として開発されましたが、その後、ノートパソコンや液晶テレビにも採用され、普及しました。導光板技術は、日本の企業によって開発された重要な技術です。

エッジライト方式の原理と構造

光源から出た光は、導光板に入射し、内部で反射を繰り返しながら拡散します。導光板には、光の拡散を効率よく行うための反射ドットや溝が設けられています。反射ドットの配置や溝の形状は、コンピューターシミュレーションによって設計されます。

エッジライト方式の利点と欠点

利点:

薄型・軽量化が容易
電力効率が良い
放熱が良い

欠点:

均一な照射が難しい
部分制御が難しい
色むらが発生しやすい

直下型方式

直下型方式は、液晶パネルの直下に光源を配置し、直接画面を照らす方式です。

直下型方式の特徴

直下型方式は、エッジライト方式に比べて、均一で安定した照射が可能です。そのため、色むらが少なく、発色や階調表現に優れています。また、バックライトエリア制御によって、黒の表現性を高めることも可能です。

直下型方式の利点と欠点

利点:

均一で安定した照射
高い発色と階調表現
部分制御が容易

欠点:

薄型化が難しい
電力効率がやや低い
放熱対策が難しい

近年では、数千個以上のミニLEDを用いた直下型バックライトが開発され、より高輝度、高コントラストな表示を実現しています。

まとめ

液晶ディスプレイのバックライト技術は、エッジライト方式と直下型方式が中心となっています。それぞれの方式には、それぞれ利点と欠点があり、用途によって最適な方式が選択されます。今後、より高輝度、高コントラスト、高効率なバックライト技術の開発が期待されています。

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