LEDバックライト付きLCD

LEDバックライト付きLCDは、従来の冷陰極蛍光（CCFL）バックライトの代わりにLEDをバックライトとして使用する液晶ディスプレイです。 ^[1] LEDバックライト付きディスプレイは、CCFLバックライト付きLCDと同じTFT LCD（薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ）技術を使用していますが、CCFLバックライト付きLCDに比べてさまざまな利点があります。

LEDバックライトとLCDパネルを組み合わせたテレビは、実際にはLEDディスプレイではないにもかかわらず、LEDテレビとして宣伝されることがあります。^{[1] [2]}

バックライト付き LCD は、 OLEDやマイクロ LEDディスプレイとは異なり、ピクセルの真の黒を実現できません。これは、「オフ」状態であっても、黒いピクセルがバックライトからの光の一部を透過するためです。一部の LED バックライト付き LCD は、ローカル ディミング ゾーンを使用して、ディスプレイの明るい領域と暗い領域の間のコントラストを高めますが、これにより、照明された領域内または隣接する暗いピクセルに「ブルーミング」または「ハロー」効果が生じる可能性があります。^[3]

従来の CCFL バックライトと比較すると、バックライトに LED を使用すると次のような利点があります。

• より広い色域（RGB-LEDまたはQDEFを使用）^{[4] [5]}および調光範囲^{[6] [7]}
• コントラスト比の向上
• 非常に薄い（エッジライトパネルでは、一部の画面の厚さは 0.5 インチ (13 mm) 未満です）
• 大幅に軽量化され、冷却性も向上。同等のCCFLのシャーシとシステムの総重量の半分程度。
• 通常、消費電力が20～30%削減され、寿命が長くなります。
• 信頼性の向上^[8]

LEDバックライトは、CCFL（蛍光灯）ランプを数個から数百個の白色、RGB、青色LEDに置き換えます。LEDバックライト付きLCDは、エッジライトまたは直接照明が可能です。^[9]

• エッジライト (ELED): LED が画面の縁に沿って一列に並びます。さらに以下もサポートされます:
  • フレーム調光: ローカル調光がサポートされているかのように、表示されるコンテンツに基づいてバックライト全体の明るさを調整しますが、単一のゾーンでのみサポートされます。
  • ローカルディミング：複数の垂直または水平ゾーンを個別に制御
• 直下型 (DLED) またはフルアレイ: LED がスクリーンのすぐ後ろに等間隔でアレイを形成します。さらに以下をサポートする場合があります:
  • フレーム調光: ローカル調光がサポートされているかのように、表示されるコンテンツに基づいてバックライト全体の明るさを調整しますが、単一のゾーンでのみサポートされます。
  • ローカル ディミング: 複数の直接照明 LED クラスター (長方形) を個別に制御します。一般に、フル アレイ ローカル ディミング (FALD) と呼ばれます。

さらに、スクリーンの背後に光を均等に拡散させるために、特殊な拡散パネル（導光板、LGP）がよく使用されます。

バックライトのローカルディミング方式では、画面上の特定の暗い部分の光強度を動的に制御できるため、ダイナミックコントラスト比が大幅に向上しますが、星空や影のディテールなど、暗い背景上の小さな明るいオブジェクトのディテールが少なくなります。^[10]

カリフォルニア大学バークレー校による2016年の研究では、一般的なコントラストソースマテリアルを使用した場合の主観的に知覚される視覚的強化は、LCDローカルディミングゾーンが約60で一定になることが示唆されています。^[11]

LED バックライト付き LCD は、（純粋な LED システムとは異なり）自己発光しません。LED を使用して LCD パネルをバックライトで照らすには、パネルの背後に白色または RGB（赤、緑、青）LED アレイを使用する方法や、エッジ LED 照明（テレビの内部フレームの周囲に白色 LED を使用し、光拡散パネルを使用して LCD パネルの背後に光を均等に拡散する）など、いくつかの方法があります。LED バックライトのバリエーションには、さまざまな利点があります。最初の商用フルアレイ LED バックライト付き LCD テレビは、ソニーの Qualia 005（2004 年発売）でした。^{[12] [13] [14] [15] [16]}は、RGB LED アレイを使用して、従来の CCFL LCD テレビの約 2 倍の色域を実現しました。これが可能になったのは、赤、緑、青の LED が鋭いスペクトル ピークを持ち、それが（LCD パネル フィルターと組み合わさって）隣接する色チャンネルへのにじみが大幅に少なくなるためです。不要なブリードスルー チャネルは、必要な色をそれほど「白く」しないため、色域が広くなります。RGB LED テクノロジは、ソニーB​​RAVIA LCD モデルで引き続き使用されています。白色 LED を使用した LED バックライトは、個々の LCD パネル フィルターに供給されるより広いスペクトル ソース (CCFL ソースに類似) を生成するため、RGB LED よりも表示色域が制限され、コストが低くなります。^{[引用が必要]}

「LEDテレビ」と呼ばれるテレビはLCDベースで、LEDはビデオ情報を使用して動的に制御されます^[17]（ダイナミックバックライトコントロールまたはダイナミック「ローカルディミング」LEDバックライト、HDR（ハイダイナミックレンジテレビ）としても販売され、フィリップスの研究者ダグラス・スタントン、マルティヌス・ストルーマー、アドリアヌス・デ・ヴァンによって発明されました^{[18] [19] [20]}

エネルギー基準の進化と消費電力に関する一般の期待の高まりにより、バックライトシステムの電力管理が必要になりました。他の消費者向け電子製品（冷蔵庫や電球など）と同様に、テレビにもエネルギー消費カテゴリが適用されます。^[21]テレビの電力定格の基準は、米国、EU、オーストラリア、^[22]中国などで導入されています。^[23] 2008年の調査^[24]によると、ヨーロッパ諸国では​​、消費者がテレビを選ぶ際に画面サイズと同じくらい重要な基準として消費電力が挙げられています。^[25]

PWM（パルス幅変調）技術を使用すると、LEDの強度は一定に保たれますが、明るさの調整はこれらの一定の光強度の光源の点滅間隔を変えることによって実現されます。^[26]バックライトは画面に表示される最も明るい色に調光され、同時にLCDコントラストが達成可能な最大レベルまで高められ、知覚されるコントラスト比が大幅に増加し、ダイナミックレンジが広がり、LCDの視野角依存性が改善され、消費電力が大幅に削減されます。^{[説明が必要]}

LEDダイナミックバックライトコントロール^[18]と反射偏光板およびプリズムフィルム（フィリップスの研究者アドリアヌス・デ・ヴァンとパウルス・シャーレマン^[27]によって発明）の組み合わせにより、これらの「LED」（LCD）テレビは従来のCRTベースのセットよりもはるかに効率的になり、2017年には世界中で600TWhのエネルギー節約につながります。これは、世界中のすべての家庭の電力消費量の10％に相当し、世界中のすべての太陽電池のエネルギー生産量の2倍に相当します。^{[28] [29]}

プリズム型および反射型偏光フィルムは、一般的に3M社が製造・供給するDBEFフィルムと呼ばれるものを使用して実現されます。^{[30] [31]}一軸配向重合液晶（複屈折ポリマーまたは複屈折接着剤）を使用したこれらの反射型偏光フィルムは、1989年にフィリップスの研究者であるDirk Broer、Adrianus de Vaan、Joerg Brambringによって発明されました。^[32]

最初の動的「ローカルディミング」LEDバックライトは、2003年にブライトサイドテクノロジーズによって公開され、^[33]その後、プロフェッショナル市場（ビデオポストプロダクションなど）向けに商業的に導入されました。^{[34]エッジLED照明は、2008年9月に}ソニーによって40インチ（1,000 mm）BRAVIA KLV-40ZX1M（ヨーロッパではZX1として知られています）で初めて導入されました。LCD用のエッジLED照明により、より薄いハウジングが可能になります。ソニーBRAVIA KLV-40ZX1Mは1 cmの厚さで、他の製品も非常に薄いです。^[要出典]

LEDバックライト付きLCDは、プラズマやCCFL LCDテレビよりも寿命が長く、エネルギー効率に優れています。^{[35] CCFLバックライトとは異なり、LEDは製造時に環境汚染物質である}水銀を使用しません。ただし、他の元素（ガリウムやヒ素など）がLEDエミッターの製造に使用されており、画面の廃棄問題に対する長期的な解決策として優れているかどうかについては議論があります。^[要出典]

LED は CCFL よりも速くオン/オフを切り替えることができ、より高い光出力を提供できるため、理論的には非常に高いコントラスト比を実現できます。LED は深い黒 (LED オフ) と高い明るさ (LED オン) を生成できます。ただし、エッジ LED 照明ではこれらの出力を画面上で同時に再現できないため、純黒と純白の出力から行う測定は複雑です。^{[説明が必要]}

数千個のWLEDで構成されるフルアレイミニLEDバックライトは、2017年にテレビやモバイルデバイス向けに研究されていました。^[36]

LEDバックライトの白色LEDには、より明るいが劣化が早い特殊なケイ酸塩蛍光体が使用されている場合があります。^[37] LEDのサイズは、LEDバックライト付きLCDのベゼルのサイズを決定する要因の1つです。^[38]

量子ドットは光発光性であり、特定の狭い正規分布の波長で光を発するため、ディスプレイに有用である。LCDバックライトとして最適な白色光を生成するために、青色発光LEDの光の一部が量子ドットによって狭帯域の緑色と赤色の光に変換され、結合した白色光によって、LCDパネルのRGBカラーフィルターによってほぼ理想的な色域が生成されるようにする。量子ドットは、量子ドット増強フィルムとして別の層にある場合もあれば、LCDカラーフィルターで通常使用される顔料ベースの緑色および赤色レジストを置き換える場合もある。さらに、中間色が存在しなくなり、LCD画面のカラーフィルターによってフィルタリングする必要がなくなるため、効率が向上する。その結果、可視スペクトルの色をより正確にレンダリングするディスプレイが実現する。ディスプレイ用の量子ドットソリューションを開発している企業には、 Nanosys、Nanosysのライセンシーである3M、米国マサチューセッツ州レキシントンのQD Vision、スイスのAvantamaなどがある。^{[39] [40]}このタイプのバックライトは、2015年のコンシューマーエレクトロニクスショーでさまざまなテレビメーカーによって実演されました。 ^[41]サムスンはCES 2017で最初の「QLED」量子ドットディスプレイを発表し、その後、ハイセンスおよびTCLと「QLEDアライアンス」を結成してこの技術を販売しました。^{[42] [43]}

ミニLEDディスプレイは、1000以上のフルアレイローカルディミング（FALD）ゾーンをサポートするミニLEDベースのバックライトを備えたLEDバックライトLCDであり、より深い黒と高いコントラスト比を提供します。^[44]ミニLEDバックライトを使用した製品の例としては、Appleの2021年12.9インチiPad Proがあります。^[45]

LED バックライトは、多くの場合、供給電流にパルス幅変調を適用して、目が知覚できるよりも速くバックライトのオン/オフを切り替えることで調光されます。調光パルス周波数が低すぎる場合、またはユーザーがちらつきに敏感な場合は、低リフレッシュ レートのCRT ディスプレイのちらつきと同様に、不快感や目の疲れを引き起こす可能性があります。^[46]これは、画面の前で手を振るだけでテストできます。手が動くときにエッジがはっきりしているように見える場合、バックライトはかなり低い周波数でパルスしています。手がぼやけて見える場合は、ディスプレイのバックライトが連続点灯しているか、知覚できないほど高い周波数で動作しています。ディスプレイを最大輝度に設定することでちらつきを軽減 (または排除) できますが、これにより画質が低下し、消費電力が増加する可能性があります。^[要出典]

• 均一性テープ

• ウィキメディア・コモンズの LED バックライト付き液晶ディスプレイに関連するメディア