液晶画面を説明したかった
今さらですが、液晶画面の仕組みを自分で説明したかったのでしてみます。
自然界では、光が無い状態が黒もしくは暗闇、そして光がある状態が白ですね。
夜は黒になり、昼は白。
ただし、光には色があり、赤、緑、青など様々に変化します。
いずれにせよ、光が無い状態が黒です。
一番身近な光と言えば太陽です。
昼間には太陽が見えるので、世の中は白くなり、夜には太陽が隠れるので世の中は黒くなります。
身近と言えば懐中電灯もそうです。
真っ暗闇の中で懐中電灯のスイッチを入れれば電球の色に光り、スイッチを切れば暗闇に戻ります。
一般的に世の中では、スイッチが入っている状態が明るく、スイッチが切れている状態が暗いですね。
でも、液晶画面と言うのは、その概念をちょっと変えてしまいます。
ボクはそこに興味を持ち、10年ほど前から誰かに説明したかったんですが、ボクは技術屋さんでは無く、銀行員やら不動産会社やらで働いているので、説明する機会が無かったんですね。いまでも無いです。
なので、ここに書いておきます。
液晶画面の仕組み
液晶テレビでもパソコンの液晶画面でも同じなので、それらをイメージしてみてください。
話をカンタンにするため、細かい部品などの説明は省きます。
おおまかにこのようにできていることを知ってください。
まず、液晶画面の最大の特徴は、液晶が光っているのでは無いと言うことです。
ボクはこの特徴に感心しました。
例えば太陽は自らが発光しています。
しかし月は自らは発光しません。
では夜の月はなぜ光って見えるんでしょうか。それは太陽の光が月に当たって、人間はそれを見ているからです。
だから、太陽と月の位置関係によって、月に影ができ、月が丸く見えたり三日月に見えたりするわけですね。
もし月が自ら発光しているのなら、常に真ん丸に見えるはずですから。
で、話を液晶画面に戻します。
まず次の図を見てください。
液晶画面はいくつかの層が重なってできているんですが、一番奥には照明があると思ってください。
画面全体を照らす照明が白い光を発しています。これ1枚だけだと当然、ただの四角い板が白く光っているだけです。
次に、その手前に液晶パネルを置きます。それがこちらの図。
照明のことをバックライトと呼ぶんですが、そのバックライトの手前に液晶のパネルを置くんです。
すると、バックライトの光が液晶で遮断されるので黒くなります。
液晶が無ければ白い画面。液晶があれば黒い画面。この段階ですでに白と黒の2色の表現方法がわかりました。
で、この液晶のパネルをよく見ると、細かい板が並んでいますよね。
これがよく聞く、画素、と言うヤツです。
画素は1個1個、個別にオンオフできます。
次の図を見てください。
液晶の画素を1個1個、個別にオンオフして、アルファベットのAの形を作ってみました。
液晶がオンになっている部分、つまり黒い部分はバックライトの光が遮断されますが、液晶がオフになっている部分は透き通るので、バックライトの光が通ります。
その結果、それを見た人には、白いAの文字が見えるんです。
これが液晶画面のものすごく基本的な原理だと思ってください。
逆をやってみましょう。それが次の図。
液晶をオンにする部分がAの文字になっています。残りは液晶はオフなので白い光が通ります。結果、黒いAの文字が表示されます。
オンオフと白黒の関係
ボクが興味を持ったのは、この液晶の仕組み。
冒頭に書いたように、自然界では一般的にスイッチが入ればオンの状態、つまり明るくなります。スイッチが切れればオフの状態、つまり暗くなります。
でも、液晶画面の仕組みは特殊です。
上の図で説明したように、バックライトは常に光った状態。
そしてその手前に液晶パネルがあり、液晶がオンになると黒い画素になり、バックライトの光は遮断されるので、画面は暗くなります。
逆に、液晶がオフになった部分は透き通るので、バックライトの光が通って、画面は明るくなります。
液晶画面の場合は、液晶の、
スイッチが入っている部分が暗く、スイッチが切れている部分が明るい。
これがボクが液晶画面って面白いなと思った点なんですよね。
これは最初に書いたように、液晶が自ら発光しているわけでは無いことから生じる特徴なんですよね。
消費電力の問題
昔から、消費電力の話題は事欠きません。
ノートパソコンでもスマートフォンでも、できるだけバッテリーは長持ちした方が良いですよね。
それらのマシンで一番バッテリーを食うのは液晶画面です。
そこで次のような間違った説が一部にあります。
バッテリー節約のために、なるべく画面は黒っぽい壁紙にしておく。
確かに、一般的な考え方ならそれが正解です。
蛍光灯などの部屋の照明でも懐中電灯でも、スイッチを切れば暗くなりますから。
でも、液晶画面では、画面が黒でも白でも、バックライトは常に点きっぱなしです。
むしろ、画面を黒い壁紙にするということは、それだけ多くの液晶の画素をオンにする必要があるので、多くの電力消費があるとも言われています。白っぽい壁紙の方が省電力なんですね。
最近は、技術の進歩もありますし、液晶のオンオフの方式にもいろいろあるので、一概には言えなくなってきましたが、いずれにせよ、画面の色とは無関係に、常にバックライトが点灯している以上、それだけで電力は消費していると言うことです。
長くなってしまうので、今回はここまで。
次回は、カラーの液晶の仕組みについて書いてみます。
こんなこと、とっくに知っていると言う人も多いでしょうけど、ボクが自分の言葉で説明したかった記事なので、まあ懲りずに読んでみてくださいね。
