LCDバックライトの選択肢とは？

LCDディスプレイにおいて、最も重要なコンポーネントの一つがバックライトシステムです。バックライトにより、トランスフレクティブ（反射透過型）ディスプレイは暗所でも視認可能になり、透過型ディスプレイは常に視認可能になります。

現在、技術的な要件に対応するために使用されるLCDの主なバックライトタイプは3種類あります：LEDアレイ、単色エッジライト設計（Mono）、およびカラ―エッジライト設計です。これらのバックライトは、それぞれコスト、性能、機械的・電気的要件に基づき、特定の用途に適したものを選択できます。

LEDアレイ

LEDアレイバックライトは、複数のLEDチップをPCB上に直接実装し、エポキシで封止する構造です。チップ形状のLEDはLCDディスプレイに向かって直接光を照射し、バックライトの前面にあるディフューザーを通して光を均一に分散させます。

LEDアレイは、文字表示や単純なモノクロアイコンベースのTNディスプレイなど、小型で情報量の少ないディスプレイによく使用されます。通常、黄色-緑色レンジが選ばれ、最大光出力を最小コストで実現します。

利点：低コスト、高い均一性
欠点：LEDチップのコストにより黄色-緑色スペクトルに制限されることが多く、光源を収めるための厚みが必要

図1. LEDアレイバックライト

LEDエッジライト（単色）

エッジライト設計では、LEDがバックライトシステムの側面に配置されます。光は側面からライトガイドに導かれ、ライトガイドを通して表面全体に均一に分散されます。ライトガイドの前後表面には特殊なテクスチャパターンが施され、小さなくぼみ（ディンプル）が光を散乱させ、均一に分布させます。LEDに近い部分はパターンが薄く、距離が離れるほど光強度に合わせてパターンが濃くなります。

図2. 両面エッジライトバックライト

利点：薄型設計、使用LED数が少なく省電力、コスト低減可能。ディスプレイ取付機能をバックライトに組み込むことも可能。単色グラフィックLCDに最適。

図3. LCD取付機能付き片面エッジライトバックライト

LEDエッジライト（カラー）

カラーディスプレイでは、色フィルターにより光の3分の2が遮られるため、より高輝度のバックライトが必要です。さらに色深度の要件により、色のグレー階調を明確に区別するために高い輝度が必要であり、屋外の直射光下ではさらに高輝度が求められます。

カラー用エッジライトは単色と同様にエッジ設計を用いますが、ライトガイドインサートとライトボックスを分離して光を効率的に反射・導光します。

図4. BEFフィルムによる光集中効果

さらに、高効率リフレクターと二方向のBEF（Brightness Enhancement Film）を用いて光をLCD面に垂直方向に集中させ、ユーザーに届く輝度を高めます。

図5. カラーTFTバックライト

高輝度白色LEDとディフューザーにより、150〜1,000nitの明るさを実現します。

結論

従来のEL（Electroluminescent）、CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp）、およびフロントライトはLCDディスプレイではほぼ使用されなくなりました。大型テレビでもCCFLは廃止され、LEDの低コストと高品質な光に置き換わっています。

現在、バックライトディスプレイを使用する場合、ほとんどが上記のいずれかのタイプであり、設計要件に応じて選択肢が異なることがあります。