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液晶バックライトの最新技術


 液晶ディスプレイ(LCD)の世界市場は2007年に10兆円を超えたといわれています。LCDは、テレビ、パソコン、携帯電話はもとより、あらゆる電子機器に搭載されており、現代文明を支える情報表示デバイスといっても過言ではありません。
 液晶バックライトは、冷陰極蛍光管(CCFL)の著しい改良、白色LEDの発明と高効率化、光の反射・拡散・集光のための光学部材の開発や改良に支えられています。液晶パネルの輝度向上、輝度均一性、色再現域の拡大、省電力化、薄型軽量化等は、これらのバックライト関連技術のたゆまぬ改良によるものです。
 液晶テレビや携帯電話等のLCD搭載機器では、バックライトの消費電力が全体の70〜90%を占めるといわれており、バックライトの省電力化は大きな課題です。光源や光学部材の高効率化とともに、外光や画像の明るさに応じて調整する、バックライトコントロール技術が重要になっています。また、CCFLバックライトに代わる赤・緑・青のLEDバックライトや、それを用いたフィールドシーケンシャル方式のLCDも視野に入ってきており、これらの技術が低コストで普及すれば、画質のさらなる向上と省電力化を実現できます。
 本書は、進化を続けるバックライト技術の動向について、学会誌、SID DIGEST、専門誌、特許、各社のカタログと技術報告、新聞記事、インターネット情報、関係セミナー、展示会等を丹念に調査、まとめたものです。本書が、液晶バックライトやLCDの研究、開発、企画、マーケティング等に携わる方々のお役に立てることを確信しております。


    □体裁 A4版 351頁
    □価格 本体68,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2008年9月

章 目 次

序論  バックライト技術の現状と将来
第1章 液晶ディスプレイ技術の概要
第2章 バックライトユニット
第3章 光源
第4章 バックライトの光学部材
第5章 バックライトの最新動向

詳 細 目 次

序論 バックライト技術の現状と将来 1
  (1) 液晶TV 1
  (2) 液晶モニター 1
  (3) ノートPC 2
  (4) 産業用モニター  2
  (5) カーナビ、車載用 2
  (6) 携帯電話、モバイル等 2
  (7) バックライト用光学材料 2
  (8) バックライト光源 3
  (9) バックライトコントロール 3

第1章 液晶ディスプレイ技術の概要
4
 1.1 液晶ディスプレイ(LCD) 5
  1.1.1 LCDの開発と応用の歴史 5
  1.1.2 液晶ディスプレイ(LCD)の構造 6
  1.1.3 LCDの原理(ノーマリーホワイト、ノーマリーブラック) 7
  1.1.4 駆動方式 8
  1.1.5 主な液晶の駆動モード 10
  1.1.6 LCDのライティング方式 14
  1.1.7 ディスプレイの規格名称と画素数、画素ピッチ、精細度(ppi) 16
  1.1.8 カラーフィルターレスLCD 18
  1.1.9 3D-LCD(立体LCD) 20
  1.1.10 LCD関連技術 22
 1.2 LCDパネルの構成 28
  1.2.1 LCDパネルの構成 28
  1.2.2 基板 30
  1.2.3 TFT 31
  1.2.4 透明電極 32
  1.2.5 液晶母剤 32
  1.2.6 スペーサー 33
  1.2.7 カラーフィルター 33
  1.2.8 配向膜 34
  1.2.9 偏向板 34
  1.2.10 反射型偏光フィルム(輝度向上フィルム、偏光再利用フィルム) 35
  1.2.11 視野拡大フィルム/位相差フィルム  36
  1.2.12 代表的なLCD部品メーカー一覧 38
 1.3 LCDの製造コストと市場動向 39
  1.3.1 LCDの製造コスト内訳 39
  1.3.2 LCDの市場動向 40
  1.3.3 主要なLCD製造企業と液晶関連製品のシェア 42

第2章 バックライトユニット
55
 2.1 バックライトの概要 55
  2.1.1 直下型バックライトとエッジライト型バックライト 55
  2.1.2 バックライト開発の歴史 56
  2.1.3 バックライトに求められる性能 58
 2.2 直下型CCFLバックライト 59
  2.2.1 直下型CCFLバックライトの基本構成 59
  2.2.2 直下型CCFLバックライトの構成部品 60
 2.3 エッジライト型CCFLバックライト 62
  2.3.1 モニター用CCFLバックライトの基本構成 62
  2.3.2 モニター用CCFLバックライトの構成部品 63
  2.3.3 ノートパソコン用CCFLバックライトの基本構成 64
  2.3.4 ノートパソコン用CCFLバックライトの構成部品 65
  2.3.5 中型CCFLバックライト(カーナビ、アミューズメント用) 66
  2.3.6 エッジライト型CCFLバックライト仕様一覧 67
  2.3.7 バックライト用光学部品の材質一覧 67
 2.4 白色LEDバックライト 68
  2.4.1 白色LEDの種類 68
  2.4.2 白色LEDの特性概要 69
  2.4.3 白色LEDバックライトとCCFLバックライトの比較 69
  2.4.4 携帯電話用白色LEDバックライト 70
  2.4.5 モバイル用白色LEDバックライト 73
  2.4.6 各社の携帯電話・モバイル用白色LEDバックライト技術 73
   (1) オムロン(オムロンプレシジョン)のベクター放射結合型バックライト 73
   (2) 日本ライツの微小光学素子を用いた高効率LEDバックライト 81
   (3) ミネベアの携帯電話・モバイル用LEDバックライト技術 84
   (4) TRADIMのRoll to Roll製法による超薄型バックライト 88
   (5) 各社の薄型携帯電話用バックライト 90
  2.4.7 カーナビ用白色LEDバックライト 90
  2.4.8 ノートPC、車載、小型パネル用白色LEDバックライト 93
 2.5 RGB3波長LEDバックライトへの各社の取り組み 98
  2.5.1 RGB LEDの種類 98
  2.5.2 RGB各LEDの特性の概要 99
  2.5.3 LEDとCCFLのスペクトルの比較 101
  2.5.4 RGB3波長LEDバックライトの特長 104
  2.5.5 大型液晶TV用直下型LEDバックライト 104
   (1) LED敷き詰め方式 105
   (2) サムスン SyncMaster XL20のLEDバックライト 106
   (3) ソニー QUALIA005用「トリルミナス」方式 107
   (4) フィリップス ルミレッズの直下型LEDバックライト 110
   (5) オムロンFLATLED(多摩ファインオプト) 111
  2.5.6 導光板方式モニター用LEDバックライト 114
   (1) 日本ライツ、フィリップス ルミレッズのサブ導光板方式 114
   (2) NEC3原色LEDバックライト 115
   (3) 三菱電機3原色LEDバックライトと6原色LEDバックライト 116
   (4) 日立のプロトタイプLEDバックライトモニター 119
  2.5.7 日本ライツ、フィリップス ルミレッズの反射板方式LEDバックライト 120
  2.5.8 3原色LEDバックライトモニター(市販品)の比較 121
  2.5.9 RGB3波長LEDバックライトの課題 122
 2.6 フロントライトユニット 125
  2.6.1 フロントライトユニット概要 125
  2.6.2 導光板の材質 127
  2.6.3 フロントライト用導光板のUV照射加工 128
  2.6.4 反射防止膜(AR;Anti-Reflection膜)の生産方式 129
  2.6.5 フロントライトの特許動向 130
  2.6.6 各社のフロントライト技術 130
 2.7 バックライトの製造コストと市場動向 137
  2.7.1 バックライト市場の動向 137
  2.7.2 液晶TV用バックライトの製造コスト内訳  138
   (1) 液晶TV用バックライトの市場動向 138
   (2) 液晶TVの製造コスト 139
   (3) 液晶TV用バックライトの製造コスト内訳 140
  2.7.3 バックライトメーカーとシェア 141
  2.7.4 バックライト部品メーカー一覧 143

第3章 光源
144
 3.1 光源の動向 144
  3.1.1 光源開発の歴史 144
  3.1.2 バックライト用光源の動向 145
 3.2 冷陰極蛍光ランプCold Cathode Fluorescent Lamp(CCFL) 146
  3.2.1 蛍光ランプの発光原理 146
  3.2.2 CCFLの特性 148
  3.2.3 CCFLの種類 152
  3.2.4 CCFLの最新動向 159
  3.2.5 CCFLの市場動向 165
 3.3 熱陰極蛍光ランプ 168
  3.3.1 熱陰極蛍光ランプ 168
  3.3.2 セミホット蛍光ランプ(ウシオ電機) 170
 3.4 LED 171
  3.4.1 LEDの特長 171
  3.4.2 LEDの発光原理 172
  3.4.3 光の波長と色 173
  3.4.4 LEDの種類 173
  3.4.5 LEDの発光効率向上の歴史 174
  3.4.6 LEDの型式 176
  3.4.7 LEDチップの構造 179
  3.4.8 LEDの実装技術 183
  3.4.9 LEDの製造方法 185
 3.5 白色LED 194
  3.5.1 白色LEDの種類 194
  3.5.2 白色LEDの発光効率向上の歴史 196
  3.5.3 各社の1チップ型白色LEDの発光スペクトル 198
   (1) 日亜化学工業 198
   (2) 豊田合成 198
   (3) OSRAM 199
   (4) フィリップス ルミレッズ ライティング 199
   (5) 星和電機 200
   (6) 三菱電線・山口大学 200
   (7) フジクラ/物質・材料研究機構(NIMS) 201
   (8) Genelite 201
  3.5.4 白色LEDの電気・光学特性 202
  3.5.5 白色LEDの演色性の改良 204
  3.5.6 RGBマルチカラーLED 207
   (1) RGBマルチカラーLEDのパッケージ 207
   (2) RGBマルチカラーLEDのセラミックパッケージの利点 208
   (3) RGBマルチカラーLEDの課題 209
 3.6 RGB LEDとパワーLED 211
  3.6.1 RGB LEDの種類 211
  3.6.2 RGB LEDの特性 212
  3.6.3 各社のパワーLED 214
   (1) 日亜化学工業のパワーLED 215
   (2) シチズン電子のパワーLED 215
   (3) OSRAMのパワーLED「Golden DRAGON ARGUS」 216
   (4) LumiledsのパワーLED「LUXEON」 216
  3.6.4 LEDのメーカーとシェア 218
 3.7 その他のバックライト光源 221
  3.7.1 無機白色EL 221
  3.7.2 白色有機EL 224
  3.7.3 電界放出型素子(FED)/カーボンナノチューブ(CNT) 231
 3.8 液晶プロジェクタ用ランプ 235
  3.8.1 キセノンランプ 238
  3.8.2 超高圧水銀ランプ  240
  3.8.3 メタルハライドランプ 241
  3.8.4 ハロゲンランプ 242
 3.9 光源用電源 244
  3.9.1 インバータ 244
  3.9.2 LEDドライバ 252

第4章 バックライトの光学部材
259
 4.1 バックライトの構成 259
  4.1.1 バックライトの光学フィルム構成 259
  4.1.2 バックライトの光学部材の材質一覧 260
 4.2 導光板 261
  4.2.1 導光板の機能 261
  4.2.2 導光板の材質 261
  4.2.3 導光板の形状 263
  4.2.4 導光板の製法 264
  4.2.5 導光板の射出成型 265
  4.2.6 その他の導光板 267
  4.2.7 導光板のメーカー 267
 4.3 拡散板 268
  4.3.1 拡散板の機能 268
  4.3.2 拡散板の材質 268
  4.3.3 各樹脂製拡散板の比較 270
  4.3.4 拡散板の構造と拡散剤 273
  4.3.5 拡散板の射出成形 274
 4.4 拡散シート 277
  4.4.1 拡散シートの機能 277
  4.4.2 拡散シートの構造 277
  4.4.3 拡散シートの参入メーカーとシェア 281
 4.5 プリズムシートと反射型偏光フィルム(輝度向上フィルム) 282
  4.5.1 住友スリーエム のプリズムシート「ビキュイティ」BEFシリーズ 282
  4.5.2 住友スリーエムの反射型偏光フィルム(輝度向上フィルム)DBEF 286
  4.5.3 拡散シート、プリズムシートBEF、反射型偏光フィルムDBEFの複合効果 286
  4.5.4 三菱レイヨンの「ダイヤアート」シリーズ 289
  4.5.5 SABICのプリズムシート「イルミネックス」ADF 296
  4.5.6 プリズムシートの参入メーカー 298
 4.6 反射シート 299
  4.6.1 反射シートの機能 299
  4.6.2 各社の反射シート 299
   (1) 東レの多層ボイド白色反射シート「ルミラー」 299
   (2) 東レのナノアレイ技術を用いた高反射率フィルム 300
   (3) 三井化学の銀拡散反射シート「エンハンスター」 301
   (4) 三井化学の「ホワイトレフスター」 301
   (5) 住友スリーエムの反射シート「ビキュティ」ESR 302
   (6) 昭和電工の高熱伝導性アルミニウム反射板ST60 302
  4.6.3 反射シートの参入メーカー 304
 4.7 ランプリフレクタ 304
   (1) 三井化学の「シルバーリフレクター」、「ブライトリフレクター」 304
   (2) 住友スリーエムの「ビキュティ」DESR-M、DESR-M2 304
   (3) 三菱樹脂の「アルセット」 304
   (4) ALANOD(ドイツ)の「MIRO」 305
   (5) リフレクタの精密プレス加工メーカー 305
 4.8 バックライト光学部材の機能統合の動向 305
  4.8.1 導光板の高効率化と機能複合化 306
   (1) クラレのミラブライト 306
   (2) 三菱レイヨンのマットプリズム導光体(MPLG) 308
   (3) 日本ライツのMR/MD素子+下向きプリズムシート 309
   (4) エンプラスの光散乱ポリマー導光板(PSP-LGP) 309
   (5) エンプラスの両面プリズム導光板(WPS-LGP) 311
   (6) アイメスの両面プリズム導光板 311
   (7) 日立化成のマイクロV溝+ホログラム導光板 312
   (8) コルコートのグラネットパターン導光板 313
   (9) オムロンの集積型バックライト(プリズムシートなし、拡散シートなし) 314
  4.8.2 拡散板の高効率化複合化 315
   (1) 住友化学の表面パターン付き拡散板 315
   (2) クラレの表面プリズム加工拡散板 315
   (3) 旭化成の表面プリズム加工拡散板 315
   (4) 旭化成/Luminitのホログラフィ拡散板LSD 315
   (5) 三菱レイヨンの直下型LEDバックライト用拡散板 316
   (6) オプテスの「ゼオノア」パターン付き拡散板 316
   (7) Saint-Gobain Glassのガラス製拡散板 316
  4.8.3 プリズムシートの高効率化複合化 316
   (1) プリズムシートと拡散シートの複合、「ダイヤアート」Cシリーズ 316
   (2) 背面をマット処理した「ビキュイティ」BEFVとTBEF2 317
   (3) BEFとDBEFの複合「ビキュティ」DBEF/MF5-480 317
   (4) BEFとDBEFの複合「ビキュティ」BEFFRP2 317
  4.8.4 その他機能統合フィルム 318
   (1) 東レの機能統合フィルム 318
   (2) 住友スリーエムの輝度向上フィルムDBEFと日東電工の偏光フィルムの複合 318
   (3) DICの遮光縁付き拡散シート「LUMISTAR」 319
  4.8.5 直下型LEDバックライト用に特に開発された光学部材 320
   (1) 三菱レイヨンのLEDバックライト用拡散板「アクリライトL」 320
   (2) 旭化成/Luminitのホログラフィ拡散板LSD 320
   (3) ゼオノアパターン付き拡散板 321
   (4) 住友スリーエムの「ビキュティ」LEF-D2-350 321
 4.9 バックライト評価装置、解析ソフト 323
  4.9.1 アイ・システムの輝度ムラ測定装置  323
  4.9.2 OPTISの「SPEOS」 323
  4.9.3 サイバネットの照明設計解析ソフトウエア「Light Tools」 324
  4.9.4 インテグラのバックライト設計支援ツール 324
  4.9.5 日立製作所の3次元光学シミュレーションソフト 324
 4.10 バックライト用光学フィルムの世界市場規模 325

第5章 バックライトの最新動向
326
 5.1 大型液晶TV用バックライトの最新動向 326
  5.1.1 バックライトブリンク/スキャンによる動画表示性能の改善 326
  5.1.2 バックライトコントロールによるコントラスト向上と低消費電力化 329
  5.1.3 液晶TV各社等のバックライトコントロール 332
  5.1.4 液晶TVの最新動向 336
   (1) シャープの壁掛け・軽量薄型液晶TV 336
   (2) 日立のEEFL採用、厚さ35mm薄型液晶TV「Wooo UTシリーズ」 336
   (3) シャープの4波長バックライトによる色再現領域の拡大 336
   (4) シャープの赤色LED+CCFLバックライトによる色再現領域の拡大 337
   (5) ソニーの新しい蛍光体の開発による色再現領域の拡大 337
   (6) 多摩ファインオプトのバックライトの高効率化と低コスト化対策 337
   (7) 多摩ファインオプトの32型エッジライト方式バックライト 338
  5.1.5 大型液晶TV用RGB LEDバックライトの最新動向 338
   (1) ソニーの70型「トリルミナス」RGB LEDバックライト 338
   (2) シャープの超薄型高画質液晶TV 339
   (3) OSRAMの「Golden DRAGON ARGUS」を用いたLEDバックライト 339
   (4) フィリップス ルミレッズの「LUXEON Rebel」を用いたLEDバックライト 340
   (5) 多摩ファインオプトの新構造LEDバックライト 341
   (6) 白色LEDバックライトを用いた薄型液晶TV 341
   (7) 米Luminus Devices社/台湾GLT社、52型でRGB LED 30個のバックライト 341
 5.2 モバイル、ノートPC、産業用LCD向け白色LEDバックライトの最新動向 343
  5.2.1 TMD白色LEDバックライトのラインナップ強化 343
  5.2.2 TMD白色LEDバックライト寿命7万時間達成 344
  5.2.3 NECの業務用向け白色LEDバックライト搭載LCD 344
  5.2.4 エプソンのタッチパネル一体型液晶LCD 345
  5.2.5 ミネベアの最大、最薄の15型PC用白色LEDバックライト 345
  5.2.6 京セラの産業機器用白色LEDバックライト搭載LCD 345
  5.2.7 NECのモバイル用バックライトコントロール技術(Mobile AGCPS) 346
 5.3 車載用液晶パネル向け白色LEDバックライトの最新動向 346
  5.3.1 車載用液晶パネルに求められる特性 347
  5.3.2 車載用液晶パネル向け白色LEDバックライトの最新動向 349
   (1) シャープの液晶メーター「クラウンハイブリッド」に搭載 349
   (2) TMD 2010年の車載用液晶パネルの世界シェア60%以上を目指す 349
   (3) TMDの75mm丸形車載用LCD 349
   (4) 日本ライツの車載用円形バックライト 350
   (5) 日立ディスプレイズ車載用12.3型横長液晶モジュールを開発 351

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