アクティブマトリクス液晶ディスプレイ

アクティブマトリクス液晶ディスプレイ（AMLCD ）は、一般的な液晶ディスプレイ（LCD ）の一種です。パッシブマトリクスLCDに取って代わり、一般的にはLCDとも呼ばれています。 2025年現在、「AMLCD」という用語は専門用語としてはあまり使われていません。その代わりに、普及率の高さから、LCDパネルの場合はTN、IPS、VA 、バックライトの場合はLEDまたはMini LEDなど、さまざまな種類のアクティブマトリクス液晶ディスプレイが通常指定されています。

様々なタイプのAMLCDは、テレビ、コンピューターモニター、車載インフォテインメントシステム、ノートパソコン、タブレット、スマートフォンなど、多くの用途でフラットパネルディスプレイとして使用されています。AMLCDは比較的成熟した技術であり、軽量性、柔軟性、薄さ、発光効率、画素密度、画質、幅広い色域、高速応答時間といった特長から、上記の用途で広く利用されています。

同時代の他のディスプレイ技術と比較すると、ほとんどのAMLCD技術はコントラストに課題を抱えている。AMLCDはバックライトを必要とするため、通常は真の黒色を表示できず、代わりに濃い灰色が表示される。

2000年代後半以降に製造されたAMLCDは、小型化、低消費電力、低毒性、高輝度などの理由から、CCFLの代わりにLEDバックライトを使用している。

LEDバックライトの利用により、一部のAMLCD（主にテレビ）は、ローカルディミングなどの手法を用いて、知覚されるコントラスト比を高めることができます。ディスプレイのコントローラが、表示されているフレームまたはGOPに暗さを検出すると、ディスプレイのバックライトを構成するLEDのグループが、対応する物理的な位置で調光されます（ディスプレイが提供するローカルディミングゾーンの数は通常数百ですが、大きく異なり、一般的にはディスプレイの希望小売価格に比例して増加します）。残念ながら、ローカルディミングによって、画像の一部（たとえば、暗いシーンでの字幕）が不適切に、かつ望ましくないほど暗くなり、画像がはっきりと見えなくなることは珍しくありません。そのため、ローカルディミングを無効にできないディスプレイは、色の正確さと正しいガンマが要求されるノンリニア編集やカラーグレーディングなどのアプリケーションには適していません。

この問題はAMLCDを何十年にもわたって悩ませてきた、非常によく知られた問題です。他の技術の中でも、この問題はAMLCDの一種であるマイクロLEDディスプレイの開発に貢献しました。マイクロLEDディスプレイは、バックライトとしてピクセルごとに1つのLEDを使用するため、該当するLEDをオフにするだけで黒を表示できます。つまり、対応するピクセルを完全に暗くすることができるのです。しかし、2025年2月現在、マイクロLEDディスプレイは広く普及しておらず、他のAMLCDディスプレイよりもかなり高価です。

アクティブマトリクスLCDの概念は、1968年にRCA研究所のバーナード・J・レヒナーによって提案されました。 ^{[ 1 ]}薄膜トランジスタを使用した最初の機能的なAMLCDは、1972年にウェスティングハウス・エレクトリック社のT・ピーター・ブロディ、ファンチェン・ルオ、および彼らのチームによって作られました。^{[ 2 ] [ 3 ]}しかし、成功した製品を発売するには、他の研究者による長年の追加研究開発が必要でした。

「アクティブマトリックス」という用語は、1975年にT.ピーター・ブロディによって造語された。^{[ 4 ]}

最も一般的なタイプのAMLCDは、偏光シートと液晶セルに加えて、薄膜トランジスタのマトリックスを備えており、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイを構成しています。^{[ 5 ]}これらのデバイスは、他のすべてのピクセルが更新されている間、ディスプレイ上の各ピクセルの電気状態を保持します。この方法により、同じサイズのパッシブマトリックスよりもはるかに明るく鮮明なディスプレイが実現します。これらのディスプレイの重要な仕様は、視野角です。

薄膜トランジスタは通常アクティブマトリクスを構成するために使用されるため、薄膜トランジスタはアクティブマトリクスの構成要素の 1 つにすぎず、一部のアクティブマトリクス設計ではダイオードなどの他の構成要素が使用されているにもかかわらず、この 2 つの用語はしばしば混同されます。受動マトリクスディスプレイは単純な導電性グリッドを使用して対象領域の液晶に電圧を印加しますが、アクティブマトリクスディスプレイは限られた期間電荷を保持できるトランジスタとコンデンサのグリッドを使用します。トランジスタのスイッチング動作により、目的のピクセルのみが電荷を受け取り、ピクセルはコンデンサとして機能して次のリフレッシュサイクルまで電荷を保持するため、受動マトリクスよりも画質が向上します。これはサンプルホールド回路の特殊なバージョンです。

• ディスプレイ解像度

• エドゥアルト・ライン財団1988年技術賞 T・ピーター・ブロディ博士：TFT液晶ディスプレイの基礎開発