ディスプレイ 用語辞典 【え行】
液晶 【 liquid crystal 】 えきしょう
液晶とは、物質が液体と固体(結晶)の性質を同時に併せ持った状態のこと。また、そのような性質を示す物質。日常的には、これを応用した表示装置(液晶パネル/液晶ディスプレイ/液晶テレビなど)やその画面のことを略して液晶と呼ぶこともある。
液晶物質は液体のような流動性を持ちながら、分子の方向に一定の秩序があり、結晶のような光学特性を持っている。これを2枚の透明な板の間に封入し、ある一点に電圧をかけたり切ったりすることでその位置にある液晶分子の向きを変え、光の透過率を制御する原理の表示装置を液晶パネルという。液晶物質そのものは発光しないため、背後に蛍光灯やLEDなどの光源(バックライト)を設置し、この光を遮ったり通したりすることで像を映し出す。背面光源ではなく明るい場所で反射光を利用する装置もある。
液晶の種類
ある範囲の温度にあるときに液晶としての性質を示すものを「サーモトロピック液晶」(thermotropic LC)、溶液がある範囲の濃度にあるときに液晶としての性質を示すものを「リオトロピック液晶」(lyotropic LC)という。前者は分子配列によってネマティック相(nematic phase)、スメクティック相(smectic phase)などに分類され、表示装置などとして広く応用されているのはほとんどがネマティック液晶である。
歴史
1888年にオーストリアの植物学者フリードリヒ・ライニッツァー(Friedrich Reinitzer)氏が奇妙な性質を示す有機化合物を発見し、ドイツの物理学者、オットー・レーマン(Otto Lehmann)氏に解析を依頼した。レーマン氏はこの物質が液体と結晶の中間の性質を持つことを明らかにし、「流動する結晶」(Flüssige Krystalle:flowing crystals)と名付けた。
その後、長年の研究を経て1964年に米RCA社のジョージ・ハイルマイアー(George H. Heilmeier)氏が液晶を応用した表示装置への道を開く重要な現象(DSM:Dynamic Scattering Mode)を発見、1968年には同社により世界初の液晶表示パネルが発表された。応用製品の実質的な量産化に初めて成功したのは日本のシャープで、1973年に数値表示部に液晶パネルを利用した電卓を発売した。
初期の液晶パネルは数字を表示する7セグメントディスプレイの形で電卓や腕時計などに利用されたが、1990年代半ば頃から技術の進歩により高精細化、大画面化、カラー化が一気に進み、CRT(ブラウン管)に代わってテレビ受像機やコンピュータディスプレイの主流となった。
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オールインワンパソコン 【 all-in-one PC 】
別名: 液晶一体型パソコンディスプレイ一体型パソコン
オールインワンパソコンとは、パソコン本体とディスプレイ装置が一体化した筐体となっており、キーボードやマウス、OSや基本的なアプリケーションソフトなどが同梱されている製品のこと。必要なものがすべて入っており買ってすぐ使えるという意味でこのように呼ばれる。
CRTディスプレイが一般的だった頃は、ディスプレイ筐体を一回り、あるいは下部などに広げてコンピュータの基板や記憶装置などを収めた形態だったが、現在では液晶ディスプレイが一般的になったため、奥行きに厚みを持たせたりスタンド部分を大きめに作ることでコンピュータ本体部分を収納している。
デスクトップ型やタワー型のパソコンにディスプレイを合わせる場合と比較して見た目がすっきりしていて設置面積が少なくて済むが、価格は必ずしも割安なわけではない。筐体形状が特殊なため拡張性が乏しい場合が多く、故障や買い替えなどの際に本体とディスプレイを分離できないというデメリットもある。
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えきしょうディスプレイ
液晶ディスプレイ 【 LCD 】 Liquid Crystal Display
別名: 液晶モニタliquid crystal monitor
液晶ディスプレイとは、コンピュータの操作画面を映し出す画面表示装置(ディスプレイ装置)の一種で、物質の特殊な状態の一つである液晶(liquid crystal)の性質を利用して光を制御し、像を映し出すもの。テレビ受像機としての機能を持つものは「液晶テレビ」と呼ばれる。
薄い板状の形状で、陰極線管(ブラウン管)を用いる箱型のCRTディスプレイなど旧来の装置に比べ小型、軽量、薄型という特徴がある。このため、当初はノートパソコンなど携帯型の情報機器の表示装置として採用され、徐々に据え置き型のディスプレイ装置でも主流となった。携帯電話・スマートフォンやタブレット端末などもほとんどが筐体前面に液晶ディスプレイを備えている。
2枚のガラス板の間に液晶状態の特殊な物質を封入した構造になっており、部分的に電圧をかけることでその位置の液晶分子の向きを変え、光の透過率を制御する。液晶物質そのものは発光しないため、背後に蛍光灯やLEDなどの光源(バックライト)を設置し、この光を遮ったり通したりすることで像を映し出す。背面光源ではなく明るい場所で反射光を利用する装置もある。
液晶の駆動回路の構造として、縦横2方向に格子状に電極線を巡らし、両方向から一つずつを選んで電圧を加えることで交点の位置にある液晶を駆動する「単純マトリクス方式」(パッシブマトリクス方式)と、これに加えて画素ごとにアクティブ素子を配置してより確実に駆動させる「アクティブマトリクス方式」がある。現在ではほとんどが後者で、特にその中の一方式であるTFT方式が広く普及している。
液晶の駆動方式としては、最も初期に実用化されたTN方式やその派生形のSTN方式、DSTN方式や、VA方式、IPS方式などがある。TN方式は液晶分子を向きの異なる2枚の偏光板の間で90度ねじれるように並べ、電圧をかけるとねじれが失われて光を遮断する方式で、安価で低消費電力だが発色や視野角では劣る。VA方式は液晶分子を垂直に並べて光を遮り、電圧を加えると分子が水平になって光を通す方式で、コントラストが高い。IPS方式は水平に寝かせた分子の向きを電圧を加えて90度回転させる方式で、視野角や発色、応答速度など多くの面で優れているが、コストが高くコントラストが低い難点もある。
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液晶プロジェクタ (LCD projector)
液晶パネルを利用してスクリーンに画像を投影、表示するものを液晶プロジェクタという。光源から3つに分離した光は、赤・緑・青(RGB)の3枚の液晶パネルを透過したあと、再びプリズムによって一つにまとめられ、投射レンズによってスクリーンに投影される。
初期の製品は投影された画像の光度の低さや、スクリーンに斜めから投影したときの画像のひずみなどが課題だったが、最近ではレンズシフト機能の搭載などにより、こうした点も改善されてきている。
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エレクトロルミネッセンス現象 (EL:electroluminescence)
物質がエネルギーにより励起され起こるルミネッセンス(発光)現象の一つで、半導体などに電圧を加えて起きるもののこと。
蛍光体物質が励起源から受け取ったエネルギーを発光して放出することをルミネッセンス(luminescence)という。励起源の種類から、電界により励起するエレクトロルミネッセンス(EL)、光により励起するフォトルミネッセンス(PL:photoluminescence)、電子線により励起するカソードルミネッセンス(CL:cathodoluminescence)に分類される。
ELは発光原理から注入型ELと真性ELに分類されるが、狭義には真性ELのことをELと呼ぶ場合もある。注入型EL(分散型EL)は、電界を印加することにより、半導体内に注入された電子と正孔が再結合して発光する。発光ダイオードなどが注入型ELである。真性EL(薄膜型EL)は、電界により加速した電子が半導体内で発光中心に衝突、発光中心を励起されて発光する。薄膜EL素子などがこれに分類される。
薄膜EL素子は、厚さ0.5mm程度の発光板の面上で、均一・広範囲にわたる発光が可能な点が特徴である。液晶ディスプレイのバックライトなどに使われたほか、それ自体を発光体とするELディスプレイも実用化されている。発光体にジアミン類などの有機物を使うものを「有機EL」(organic EL)、硫化亜鉛などの無機物を使うものを「無機EL」(inorganic EL)という。