LCDの構造、動作原理、分類

LCD自体は発光せず、液晶材料に外部光を照射することで表示を実現するパッシブ型の表示装置です。LCDの基本構造を図に示します。

LCD の基本構造を図 10-1 に示します。液晶材料は、上部 (前面) と下部 (背面) の 2 つの導電性ガラス電極の間に封入されています。液晶分子は垂直に配置され、上下で 90 度ねじれています。外部からの入射光は上部偏光板を通過して偏光を形成し、平行に配置された液晶材料によって 90 度回転し、上部偏光板に垂直な下部偏光板を介して反射板で反射され、透明になります。上部電極と下部電極に一定の電圧を加えると、電界の作用により、液晶分子の電極部分が垂直に配置され、その回転の役割がなくなり、上部偏光板から入射した偏光は回転せず、光は下部偏光板に戻らず、黒になります。電圧が除去されると、液晶分子はねじれた構造に戻ります。したがって、電極は、さまざまな文字、数字、およびグラフィックを表示するために、必要に応じてさまざまな形状にすることができます。

LCDを分類する方法はたくさんある

1) 電気光学効果による分類 電気光学効果とは、電気の作用によって液晶分子の初期の配列が他の配列に変化し、液晶箱の光学特性が変化すること、つまり電気が液晶分子を通して光を変調することを指します。

LCD液晶ディスプレイは、電気光学効果の違いにより、電界効果型、電流効果型、電熱効果型の3種類に分けられます。電界効果型は、ツイストネマティック効果のTN（Twisted Nematic）型、GH型、スーパーツイスト効果のSTN（SuperTwisted）型などに分けられます。

現在、マイクロコントローラ アプリケーションでは TN 型および STN 型の LCD が広く使用されています。

2) 表示内容による分類 LCD は、表示内容によって、フィールド型（ストローク型とも呼ばれる）、ドットマトリックス文字型、ドットマトリックス図の 3 種類に分けられます。

フィールド型 LCD は、長いブラシストロークのような表示ピクセルで構成された液晶ディスプレイです。

ドット マトリックス文字タイプには、数字、文字、一般的な句読点など、192 個の文字が組み込まれています。さらに、ユーザーは 5x7 ドット マトリックス文字またはその他のドット マトリックス文字をカスタマイズできます。LCD モデルに応じて、画面あたりの行数は 1、2、または 4 で、各行には 8、16、20、24、32、または 40 個の文字を表示できます。

ドットマトリックス形式のLCD液晶ディスプレイは、文字を表示するだけでなく、さまざまなグラフィック情報、漢字などを表示することもできます。

3) 照明方法による分類 LCD 液晶ディスプレイは、照明方法の違いにより、バックライト付きとバックライトなしの 2 つのカテゴリに分けられます。

バックライトのない LCD は、ディスプレイの背面にある反射フィルムを利用して、下から入ってくる自然光を反射します。LCD を搭載したほとんどのデバイスは、自然光を光源として使用し、バックライトなしで使用できます。

製品が暗い場所や暗い場所で動作する場合は、バックライト付きの LCD モニターを選択してください。