LCDバックライトを理解していますか?

バックライトは、LCD で使用される照明の一種です。CRTとは異なり、LCDはそれ自体で光を発生しません。画像を生成するには、LCD ディスプレイに周囲光またはバックライトとも呼ばれる照明が必要です。現在、市場にはCCFLとLEDの2種類のバックライトがあります。

1. はじめに

TFT LCD は従来、バックライトとして冷陰極蛍光灯を使用してきました。LED バックライトが導入される前は、市場で支配的なプレーヤーでした。CCFL は、一貫した色の光源を生成する成熟した技術です。ただし、CCFL バックライトは比較的大きく、非効率的です。現在、市場から段階的に廃止されています。

LED:一方、LEDバックライトは小型で、消費電力が低く、高輝度で、長寿命です。その結果、LCD バックライト市場では LED が CCFL に取って代わりつつあります。

LCDディスプレイのLEDバックライト LED (Light Emitting Diode) は、電圧が印加されると発光する半導体ダイオードです。LEDバックライトは、設置場所によって2種類に分類されます。

エッジライト:LED電球はTFT LCDの端に取り付けられています。光を前面に向けるために、導光板(通常は純粋なPMMA樹脂で作られたアクリルパネル)が使用されます。エッジライト型LCDのバックライトは非常に薄い場合があります。しかし、非効率的です。エッジライトバックライトの効率が低いほど、薄くなります。

ボトムライト: 名前が示すように、LED 電球は TFT LCD の背面全体に均等に配置されています。ボトムライトバックライトの均一性と明るさが利点です。ただし、ボトムライトバックライトはエッジライトよりも厚く、発熱が問題になる場合があります。

駆動LEDバックライトLEDは温度に敏感です。また、温度に依存する非線形ボルトアンペア特性も備えています。

温度が上昇すると順方向電圧降下が減少し、順方向電流が大幅に増加します。

定電流駆動のLED電球を直列に接続します。LEDバックライトに定電流を流すとLED温度が上昇します。電源電流が一定に保たれるため、LEDバックライトに印加される電圧は低下します。さらに、LEDバックライトは安定した明るさを生み出します。

2. 定電圧での駆動

LEDの独特のボルトアンペア特性により、温度が高いほど、直列接続されたLEDバックライトに定電圧を供給するときに電流が大きくなります。電流が大きいほど、より多くの熱が発生します。シリアル回路の場合、この効果は増幅されます。大電流はLEDの劣化を加速し、寿命を縮めます。さらに、各 LED のボルトアンペア特性がわずかに異なるため、各 LED の通過電流も異なります。その結果、LEDバックライトの明るさが不均一になります。

そのため、LEDバックライト付きTFT LCDを使用する場合、エンジニアはLEDバックライトの電源に定電流を印加し、PWM機能で明るさを制御する必要があります。

3. LCDバックライトのトレンド

LCDは発光しません。ピクセルを照らすためにバックライトに依存しており、これは暗い環境では特に重要です。LCD バックライトのトレンドに入る前に、いくつかの歴史を振り返ってみましょう。

4. 液晶バックライトの歴史

白熱電球は初期に液晶の光源として使われた。しかし、発生する熱と消費するエネルギーのため、すぐに置き換えられました。

挑戦者は、低消費電力で白熱電球に関連する熱の問題を解消する冷陰極蛍光灯 (CCFL) とエレクトロルミネッセンス パネル (ELP) でした。

LEDバックライトは現在、主要な技術です。ON/OFF時間が短く、発熱が少なく、輝度が高いです。

5. 新しいトレンド

今日の LCD の大部分にはエッジライト付きバックライトが付いています。LCD画面の片方の端の後ろに複数の白色LEDが取り付けられており、ライトガイド、リフレクター、ディフューザーの複雑な配列に光を向けます。画面の明るさを制御するために、LED バックライトは通常、パルス幅変調信号によって駆動されます。

LCD TV メーカーによって発明されたアクティブ マトリックス ミニ LED バックライトは、現在、民生用および産業用 LCD アプリケーションに導入されています。ミニLEDは、ミニLEDバックライト付きディスプレイの構造においてバックライト源として機能し、アレイに配置されてさまざまな局所調光ゾーンを形成し、上記のLCDの明るさまたは暗さを完全に可能にし、高輝度とコントラストを実現します。

LCD バックライトとしてミニ LED を使用すると、高コントラスト比、省電力、薄型化の利点が得られ、OLED と競合し、LCD アプリケーションで独自のパフォーマンスを発揮できます。

6. LCD 視野角とは正確には何ですか?

LCD の最大視野角は、顧客が画面を見ることができる角度です。「よく見る」という用語は、一般に、少なくとも10:1のコントラストを持ち、グレースケールの反転がないと定義されています。

できるだけ多くのアプリケーションに対応するために、LCD メーカーは、垂直から一定の角度オフセットされた角度 (バイアスと呼ばれる) から最もよく見えるように LCD パネルを設計しています。視野角は、LCD が「よく見える」状態を維持している間、バイアス角の両側を囲む角度です。

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表示方向」という用語は、LCDの仕様に登場します。表示方向は時計の形式で指定されます。下図のように、Z軸は法線、X軸は水平、Y軸は垂直です。Z軸の「上」にあるLCDの視野角は、正午の視野方向を持っています。その結果、6時位置の見向液晶はZ軸の「下」から見るのが最適です。

LCDメーカーは理論的には、3時、12時、9時、6時の視野方向を持つLCDを製造できます。しかし、実際には、通常、LCDは12時または6時の位置から見ます。

LCD視野角の強化

たとえば、単純なTNタイプのTFT LCDの視野角は4565度です。TN型液晶ディスプレイは、エクストラワイド偏光フィルム(EWP)を追加することで視野角を大きくすることができます。一方、Oフィルムエンハンスメント偏光子は、視野角を各方向に75度に拡大します。ただし、これらの機能強化により、コントラストが低下します。LCDのコントラストを調整する必要があります。LCD の視野角を改善するもう 1 つの方法は、高度なセル構造を使用することです。IPSおよびVAタイプのLCDパネルの視野角は、TNパネルよりも広いです。

結論

適切な視野角を持つ液晶ディスプレイを使用することは、製品の成功に不可欠です。また、最適化されたコントラストが不可欠であることにも留意してください。どちらのパラメータも、LCD の外観と製品全体の魅力に影響を与えます。コストパフォーマンスのトレードオフが意思決定を左右します。

たとえば、プロジェクトで広視野角の 2.4 インチ TFT LCD が必要な場合です。IPS LCD よりも、O フィルム ソリューションを備えた TN TFT パネルの方が好ましい場合があります。Topwayのエンジニアは、設計上の意思決定をお手伝いします。