今回は液晶ディスプレイの本丸、「LCD(Liquid Crystal Display)パネル」について解説する。LCDパネルは液晶駆動方式により、TN(Twisted Nematic)、VA(Vertical Alignment)、IPS(In-Plane Switching)、そしてその派生タイプが存在する。しかし、その基本原理はすべて同じである。液晶はその名が示す通り液体と結晶(固体)の中間的な性質を持つ物質だ。すなわち、液体的な流動性と固体的な規則的分子配列性を併せ持つ。さらに、印加する電界の大きさに応じてその規則的配列が流動的に変化するという特徴がある。LCDパネルは液晶が持つこれらの性質を最大限に利用したデバイスと言える。

 液晶はCRTやプラズマディスプレイと異なり、それ自体は発光しない。従って、何らかの光源が必要となる。これがバックライトだ。液晶と光源を組み合わせ、液晶にかける電界であたかもブラインドの角度を変えているように液晶を制御して光の透過量を変化させる(図1)。

 しかも、それを画素(カラー液晶ではRGBのサブピクセル)単位で行う。これがLCDパネルの基本原理だ。ただ実際は、液晶自体が光を遮断することはできず、特定の振動方向の光のみを通す2枚の偏光板の間に液晶を挟み、液晶の配列方向に沿って回転する光の性質(旋光性)や複屈折性と偏光板との関係を利用して光を遮断する(図2)。また、カラー表示は、液晶層の表側に挿入したカラーフィルターでサブピクセルごとにR(赤)、G(緑)、B(青)の色を着けて、そこに光を通過させることで実現している。

 図2の上がTN方式の基本構造である。2枚の偏光板の内側には配向膜と呼ばれる一定方向に溝を彫った薄い膜が配置されており、液晶はその性質によりこの溝に沿って並ぶ。ここで上下の配向膜の溝の方向が直交するように配置し、その間に液晶を挟み込むと、液晶は上下の配向膜の間で90度にねじれて配列される。Twisted(ねじられた)という名はこれに由来する。

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