LCDディスプレイとは
LCDディスプレイとは、液晶ディスプレイ (英: Liquid Crystal Display) の略称で、現代の電子機器に広く使用されているディスプレイ技術の1つです。
その名の通り、液晶の性質を利用して画像を表示します。液晶は固体と液体の中間的な性質を持ち、電気信号によってその配向を変えることが可能です。この特性を利用して、光の透過量を制御し、画像を生成します。
LCDディスプレイは、その薄さ、軽さ、省エネ性に優れ、さまざまな製品に採用されています。また、色の再現性や視野角などの視覚的な品質も高いレベルで提供できるため、プロフェッショナルな映像制作やゲーム、映画鑑賞などにも好適です。
LCDディスプレイの使用用途
LCDディスプレイの代表的な用途はテレビです。それ以外にも下記に示すように様々な用途で使用されています。
1. パソコンモニターとテレビ
LCDディスプレイは、パソコンモニターやテレビの画面として広く使用されています。その薄さと軽さ、省エネ性、そして高い色の再現性から、これらの製品には最適な選択肢となっています。
また、大画面化が進むテレビでも、LCDディスプレイはその高い解像度と視野角の広さから好まれています。
2. スマートフォンとタブレット
スマートフォンやタブレットも、LCDディスプレイの主要な使用場所です。これらのデバイスでは、ディスプレイの薄さと軽さ、そしてバッテリー寿命への影響が最小限であることが求められます。LCDディスプレイはこれらの要求を満たすため、多くのデバイスで採用されています。
3. 車載ディスプレイ
近年、自動車のダッシュボードやインフォテインメントシステムにもLCDディスプレイが採用されています。ドライバーに必要な情報を明確に伝えるためには、高い視認性と色の再現性が必要となります。
また、車内の限られたスペースを有効に活用するためには、ディスプレイの薄さと軽さも重要です。これらの要求を満たすLCDディスプレイは、自動車業界でも広く採用されています。
4. デジタルサイネージ
デジタルサイネージは、商業施設や公共交通機関などで見かけるデジタル広告表示板のことを指します。これらの表示板では、明るい環境下でも視認性が高く、大きな画面で鮮やかな色を表示できることが求められます。LCDディスプレイはこれらの要求を満たし、デジタルサイネージの主要なディスプレイ技術となっています。
LCDディスプレイの原理
LCDディスプレイの動作原理を理解するためには、まず液晶の特性の理解が重要です。液晶はその名の通り、固体と液体の中間的な性質を持つ物質で、電気信号によってその配向を変えることができます。この特性を利用して、LCDディスプレイは画像を生成します。
1. 液晶セル
LCDディスプレイの中心的な部分は液晶セルと呼ばれる構造です。液晶セルは、2つのガラス板の間に液晶層を挟んだもので、その両側には偏光板が配置されています。液晶セルの各ピクセルは、電極によって電気信号を受け取り、その信号に応じて液晶の配向を変えます。
2. 光の制御
液晶セルの動作原理は、光の偏光と液晶の配向の変化を利用した光の制御に基づいています。液晶セルに電気信号がない状態では、液晶の配向は偏光板に合わせて整列しており、バックライトからの光は液晶セルを通過して画面に出力されます。
しかし、電気信号が液晶セルに送られると、液晶の配向が変わり、光の進行方向が変化します。これにより、光の通過量が制御され、画像を生成可能です。
3. カラーフィルター
LCDディスプレイでカラー画像を表示するためには、カラーフィルターが必要です。各ピクセルは赤、緑、青の3つのサブピクセルに分かれており、それぞれに対応する色のフィルターが配置されています。これにより、バックライトからの白色光が各サブピクセルで適切な色に変換され、カラー画像が生成されます。
以上がLCDディスプレイの基本的な動作原理です。このように、液晶の特性と光の物理的性質を巧みに利用して、LCDディスプレイは高品質な画像を生成します。
LCDディスプレイの選び方
LCDディスプレイには、その性能を表す様々なスペックが存在します。LCDディスプレイを選ぶ際には、解像度、画面の形状、画面の見え方、応答速度などで比較します。
1. 解像度
解像度は、ディスプレイが出力できるドット数を示します。1920×1080であれば、1920ドット×1080ドットの画面表示能力があることになります。多くのドットの表示をできる方が性能的に優れていますが、コストも高くなります。
2. 形状
画面の形状は、現在では多くのLCDディスプレイはワイド型となっています。過去は正方形のスクエア型も多く販売されていました。
最近では、ウルトラワイドと呼ばれるような、ワイドモニターよりさらに横幅を伸ばしたモニタも販売されています。ウルトラワイドのモニタは、見やすいように湾曲している製品もあります。
3. 画面の見え方
画面の見え方は、大きく光沢が強いグレアと、光沢を抑えたノングレアがあります。グレアのほうが明るく鮮やかな見え方をしますが、目に負担もかかります。
4. 応答速度
応答速度は入力値を画面表示するまでの時間を示した値で、近年では8ms未満の製品が一般的です。ゲーミング目的などでは、低遅延のモニタが適しています。
LCDディスプレイのその他情報
電子工作におけるLCDディスプレイ
LCDディスプレイは、電子工作では画面表示を実現するために利用されます。文字表示のみを実現するLCDディスプレイをキャラクタディスプレイなどと呼びます。キャラクタディスプレイは一定数の文字列を表示できます。例えば、24×2行のキャラクタディスプレイであれば、24×2文字の文字列を一度に表示可能です。
このようなキャラクタディスプレイは、5V程度の低電圧で動作します。キャラクタディスプレイの内部に文字列の表示を行うモジュールも備わっているため、外部からは文字コードを送るだけで自動的に文字表示を実現してくれます。
参考文献
https://jp.sharp/products/lcd/tech/s2_1.html
https://led.led-tokyo.co.jp/news/lcdleddifference/
https://www.jp.tdk.com/tech-mag/knowledge/063
https://kakaku.com/pc/lcd-monitor/guide_0085/
http://happy-arduino.blogspot.com/2012/02/lcd.html