液晶ディスプレイ【LCD】 Liquid Crystal Display / 液晶モニタ / liquid crystal monitor

概要

液晶ディスプレイ（LCD）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。

液晶パネルの構造

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。

駆動回路による分類

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。

駆動方式による分類

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。

ノーマリーホワイトとノーマリーブラック

液晶パネルのうち、液晶に電圧がかかっていない時に透過率あるいは反射率が最大となり、白い画面になる構造のものを「ノーマリーホワイト」（normally white）という。TN方式の液晶パネルが該当する。液晶に電圧を加えると配列が変化して透過率が下がり、光を遮って暗い色を表示できる。画面全体に黒を表示するよりも白を表示したほうが消費電力が少なくなる。

一方、液晶に電圧がかかっていない時に透過率あるいは反射率が最小となり、黒い画面になる構造のものは「ノーマリーブラック」（normally black）という。VA方式やIPS方式の液晶パネルが該当する。液晶に電圧を加えると配列が変化して透過率が上がり、光を透過・反射して明るい色を表示できる。画面全体に白を表示するよりも黒を表示したほうが消費電力が少なくなる。

(2020.6.30更新)