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バックライトは背面から液晶を照明するものである。

バックライトにはエッジライト方式(サイドライト方式、導光板方式とも)と直下型方式があるが、小型液晶、ノート型パソコンおよびLCDモニターにはエッジライト方式が多く、液晶テレビには直下型方式が主に採用されている。エッジライト方式の技術の要である導光板を利用した面光源技術は日本発祥のものである。

液晶ディスプレイ黎明期当初、バックライトといえばエッジライト方式を意味したが、近年、液晶テレビ用バックライトは直下型が主流となったために、エッジライト方式と直下型方式は分けて記述されることが好ましい。

◆光源

液晶テレビやPCのディスプレイ等面積の大きい物では光源に冷陰極管を使用する例が現在は大半であるが、一部の液晶ディスプレイでは色再現域の広いRGB3色のLEDを光源として使用するものもある。また、LEDは高電圧電源を要しない為小型化に適しており、バッテリー駆動の携帯型電子機器には白色LEDまたは3色LEDの使用が大半を占める。

光源には以下の種類がある:

・ 電球

・ 発光ダイオード (LEDs)

・ エレクトロルミネセンスパネル (ELP)

・ 1本又は複数の冷陰極管 (CCFL)

・ 熱陰極 蛍光灯(HCFL)

LEDでカラー表示を行う場合、青、緑、赤の光の3原色の光源が必要になる。LEDのような単色光の光源の場合、単波長の青色LEDで黄色の蛍光体を励起して白色光源とする擬似白色LEDを使用する場合もあるが、この場合は表示が単色に限られる。擬似白色LEDを光源にしてフィルタでさらに2色に分離する場合もあるが実用例は少ない。RGBそれぞれの単色光を光源としたフルカラー方式においては冷陰極管よりも色再現域が広がる。

◆エッジライト方式

小型液晶において主流であるエッジライト方式の創始者は、1985年創業の滋賀県の明拓システム、発明者は村瀬新三である。

液晶バックライトは液晶産業の裏で液晶を支える縁の下の力持ち的存在であり、巨大企業が取り組む日本発祥の液晶技術と並び、日本の中小企業の手によって発明されて成長したもう一つのオリジナル技術である。

当初この面光源技術は看板用として開発されたものだったが、松下電器が当時初めて登場したノート型ワープロに採用したことから普及した。

その後、東芝のDynaBookに採用されたことにより、エッジライト方式が液晶バックライトの主流として認知されるきっかけになった。

当時の液晶バックライトにはエレクトロルミネッセンスが使われており、暗い上に寿命が短かった。

それを冷陰極管を採用することで長寿命化し、冷陰極管と導光板とを組み合わせることで輝度を向上できた。そして、導光板の発明に伴い導光板に不可欠な冷陰極管の産業まで喚起した。従来、世界の冷陰極管市場の主導権を握るのは日本のメーカーだったが、近年は台湾・韓国・中国が台頭している。薄型ディスプレイの光源としては携帯型電子機器を中心として徐々にLEDの比率が増えつつある。

◇原理

エッジライト方式のバックライトについて、その動作原理を以下に示す。

光源には冷陰極管(Cold-Cathode Fluorescent Lamp、CCFL)が用いられている。携帯電話用などの超小型液晶には発光ダイオード(LED)が用いられる。これに反射板と導光板が組み合わされたものである。

導光板はアクリル板に白色インクで反射ドットを印刷したシルク印刷方式、スタンパーやインジェクションでアクリル面に凹凸をつけた成型方式、アクリル板と反射板をドット状の粘着材で貼り付けた粘着ドット方式、溝加工による方式がある。溝加工方式にはさらに機械的に彫る溝加工方式、非接触レーザー加工による方式などがある。

冷陰極管やLEDなどの光源から出た光は導光板の側部から入射するが、このときに表面反射する光(概ね7%)を除いたほとんど全ての光が導光板内に入射する。導光板に入射した光は表面反射を繰り返して導光板の広い面積に広がる。この際に反射ドットがあると、そこで光が散乱され、導光板の表面から外に光が出て行く。導光板では光源近傍の反射ドットの面積を小さく、光源から遠く離れるほど反射ドットの面積を大きくすることにより導光板全体が均一に光るように工夫されている。

◇構造

光源からアクリル製の導光板内に導かれた光をアクリルの全反射を用いてアクリル全面に導き、反射ドットに当たった光がその進路を変え、全反射角よりも小さい角度になった光がアクリル表面から出てくることを利用して、導光板全面が均一に光るようにしたものである。

非接触レーザー加工による方式では、一枚単位からの加工が可能で、その都度、面光源の大きさ、縦横比、入光辺を考慮して溝配分の設計をして面均整を出すことが可能である。仕上がりはレーザー加工に歩があるが、数量が多い場合は金型を造り射出成型を行うものが主流である。超大型のバックライトにおいては粘着ドット方式が有利である。このような反射ドットの分布や溝配分の設計を、コンピューター・シミュレーション技術を用いて設計する場合もある。

◆直下型方式

◆ 脚注

◆ 外部リンク

・ [外部リンク] レーザー加工による導光板の写真

・ [外部リンク] 液晶バックライトの歴史

・ [外部リンク] 液晶バックライトとその周辺技術

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