図解入門 よくわかる 最新ディスプレイ技術の基本と仕組み [第2版]

概 要

薄型ディスプレイの原理を豊富な図表で解説した読めるディスプレイ技術の入門書です。近年、地上波デジタル放送対応の大画面・高画質な薄型TVとして平面・薄型ディスプレイが巨大なマーケットを形成するなど、デジタル家電とユビキタス社会の融合の中で、映像情報表示装置としてディスプレイはなくてはならないものとなっています。本書では、液晶やプラズマ、電子ペーパー、有機ELといったディスプレイの最新技術を紹介。それぞれどのようなもので、どこに使われているのか、基本構造や動作原理を解説し、さらにどのような改善が試みられ進化しているのかをまとめて図解しています。薄型ディスプレイの原理が一気に読める一冊です。

著者 西久保靖彦
価格 本体1700円(税別)
ISBN 978-4-7980-2375-5
発売日 2009/9/25
判型 A5
色数 2色
ページ数 280
CD/DVD
対象読者 入門
シリーズ 図解入門
表紙イメージ
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目次

第1章 液晶ディスプレイ

1-1 液晶ディスプレイはどこに使われているのか?

薄型ディスプレイにはどのようなものがあるのか

液晶ディスプレイが搭載されている電子機器

IT社会でのディスプレイ応用分野

1-2 液晶とはどのようなものなのか?

一般的な物質は、固体、液体、気体の3つの状態

液晶は、固体と液体の両方の性質をもっている

液晶は固体と液体の中間状態で異方性をもっている

column 液晶の歴史

1-3 液晶ディスプレイの基本原理

液晶ディスプレイの基本は光の透過

遮断による明暗

液晶パネルの基本構造と原理

液晶シャッターの断面構造

液晶パネル(液晶シャッター)の導電膜が透明である必要性

1-4 液晶性質を示す材料とその基本構造

液晶材料と種類

サーモトロピック液晶は3種類ある

液晶分子の基本構造

液晶は電界によって動き、配列方向を変える

液晶材料に必要な特性

液晶パネルの実寸構造

1-5 液晶パネル構成部品と液晶シャッター動作原理

液晶パネル(液晶シャッター)での偏光板のはたらき

偏光板の構造

液晶パネルでの配向膜のはたらき

液晶シャッター構造と、光透過(明)

遮断(暗)の動作原理

1-6 液晶自身は発光しないのでバックライトが必要

液晶自身は発光しない

バックライト構造

バックライトの重要性

携帯電話やパソコンのバックライト

やっぱり太陽光の下では反射型が有利

1-7 液晶テレビ画質向上に必須な光学フィルム

光学フィルムの種類と働き

1-8 液晶ディスプレイ表示の駆動方式

セグメント方式

ドットマトリクス方式

スタティック駆動方式とダイナミック駆動方式

単純マトリクス方式(パッシブマトリクス方式)

アクティブマトリクス方式

アクティブマトリクス(TFTディスプレイ)での駆動回路

マトリクス方式ディスプレイの駆動走査方式の種類

1-9 薄膜トランジスタ(TFT)の原理と材料

TFTの動作はMOSトランジスタと同じ

TFTの材料

液晶ディスプレイ上でのTFT構造

1-10 ポリシリコンTFTは高性能液晶ディスプレイ

ポリシリコンTFT

ガラス基板上へのポリシリコン薄膜の生成

ポリシリコン薄膜トランジスタの構造と応用展開

1-11 液晶ディスプレイのカラー化方法

カラー化の原理

カラーフィルタ

カラーフィルタの製造

1-12 液晶ディスプレイの画像品質を決める要素

液晶ディスプレイの基本特性

1-13 視野角や応答速度を飛躍的に改善した新液晶方式

TN型液晶の視野角が小さい理由

マルチドメイン方式(配向分割型)

VA(Vertical Alignment)方式(垂直配列型)

IPS(In-Plane Switching)方式(水平配列型)

OCB(Optically Compensated Birefringence)方式(曲がり配列型)

1-14 動画対応に必要な応答特性の改善

液晶材料の応答特性

液晶ディスプレイの応答特性

FFD(Feed Forward Driving)駆動方式

倍速駆動方式(120Hz駆動方式)

1-15 高性能な低温ポリシリコンによるシステム・オン・ガラス

低温ポリシリコンの電子移動度

電子移動度の大きい低温ポリシリコン

システム・オン・ガラスへの展開

シャープがガラス基板上にマイクロプロセッサを形成

電子回路を液晶ガラス基板上に実装し大幅な薄型・軽量化を実現

携帯電話ディスプレイでのSOG

高温ポリシリコンTFTによる液晶プロジェクタ

column 薄型TVを心地よく見る大きさは?

1-16 注目すべき新液晶ディスプレイ材料

強誘電性液晶

高分子分散型液晶(PDLC)

ブルー相液晶

フレキシブルフィルム液晶ディスプレイ

1-17 フレキシブルなディスプレイに必須な有機TFT

フレキシブルな薄膜トランジスタ

有機薄膜トランジスタ(有機TFT)

有機TFTの構造

フレキシブル基板へ有機TFTアレイを印刷

1-18 液晶ディスプレイの新画面技術

デュアルビュー液晶

狭視野角表示のベールビュー液晶

画面が立体的に見える3D液晶

タッチ入力機能つき液晶パネル

フィールドシーケンシャルカラー方式液晶ディスプレイ

1-19 今後の液晶ディスプレイ性能の進化は?

液晶ディスプレイの低消費電力化

液晶ディスプレイの薄型化

白色LEDを用いて薄型化、さらにエッジライト型での一段の薄型化

RGB方式LEDバックライトによる色再現性の改善

テレビ信号に応じて発光させるエリア制御で低消費電力化とコントラスト改善

液晶テレビの大画面化

次世代超高画質ディスプレイは4K×2K画素

スーパーハイビジョン放送

第2章 プラズマディスプレイ(PDP)

2-1 プラズマディスプレイパネル(PDP)の特徴

PDPの基本原理

プラズマディスプレイパネルの画質特長

画質比較、プラズマVS 液晶

2-2 PDPの基本構造と動作原理

PDPの発光はプラズマ放電

プラズマとは何か

PDPの基本構造

2-3 プラズマパネル構造とプラズマ放電動作、駆動回路

プラズマパネルの画素(微小蛍光ランプ)構造

プラズマ放電の動作

PDP画素の発光には、AC型とDC型

プラズマTVの回路構成

プラズマディスプレイの明暗階調、色調表示

2-4 PDPの製造プロセス

プラズマパネル製造工程

2-5 プラズマTVの高画質化技術

PDPの小型化が難しい理由

高解像度PDPのための微小蛍光ランプの更なる小型化

高画質化技術が進むが、プラズマパネル生産の寡占化も進む

新パネル構造で5倍の黒濃度を実現(パイオニア)

2-6 プラズマディスプレイの薄型化、低消費電力化、高精細化

プラズマTVの薄型化

プラズマTVの大型化、超高精細化

PDPもスーパーハイビジョン対応を開発

超薄型でフレキシブルなプラズマチューブアレイ

第3章 有機ELディスプレイ

3-1 ELディスプレイとは何か?

ELディスプレイとはどのようなものなのか

ELディスプレイの特徴

解決すべき問題を残しているELディスプレイ

ルミネッセンスとは発光現象のこと

ELディスプレイの種類

有機ELパネルが発光する基本構造

壁張りTVの可能性を一番秘めている有機ELディスプレイ

column 世界初の有機ELディスプレイ出荷は2002年携帯電話向け

3-2 有機ELの発光メカニズム

ホタルの発光の仕組み

有機EL発光の基本原理

有機EL素子の構造

3-3 ELの発光には蛍光とリン光がある

蛍光とリン光

電子エネルギーが励起状態から基底状態に戻る道筋

現在発光として使えるのは蛍光のみ

有機ELの内部量子効率と外部量子効率

有機ELの光変換効率(発光効率)のアップ

3-4 有機ELの素子構造

有機ELの素子構造

電極や有機膜層の役割

3-5 有機ELの発光層材料

発光層材料

低分子系発光材料

高分子系発光材料

有機EL材料の低分子系vs高分子系

3-6 カラー化の方法

エリアカラーとフルカラー

有機ELのフルカラー化は、大きく分けて3方式

column カラーフィルタを併用した3色発光方式

column エプソンのカラーフィルタ方式有機ELディスプレイ

column 出光興産の色変換方式有機ELディスプレイ

3-7 有機ELパネル構造と駆動方式

有機ELディスプレイと液晶ディスプレイの駆動方式は基本的に同じ

パッシブマトリクス方式(単純マトリクス方式)

アクティブマトリクス方式

パッシブマトリクス方式vsアクティブマトリクス方式

有機ELでパッシブマトリクス方式が採用されている理由

3-8 有機ELパネルの製造方法(低分子系)

有機ELパネルの製造法

低分子系有機ELパネルの製造法

マスクを用いての発光層(3色発光法)の蒸着法

マスク法の問題点

ノズルプリンティング技術

column 真空蒸着とは?

3-9 有機ELパネルの製造方法(高分子系)

高分子系有機ELパネルの製造法

セイコーエプソンがインジェット法で大型有機ELパネルを開発

マイクロピエゾテクノロジの特徴

3-10 有機ELパネルの新技術

マルチフォトンエミッション技術

曲げることができるフレキシブル有機EL

トップエミッション構造

無機ELを使った透明ディスプレイ

3-11 有機ELディスプレイ本格実用化への問題点

有機EL素子自身の発光効率の向上

有機EL素子構造の改良で、光取り出し率の向上

第4章 フィールドエミッションディスプレイ(FED)

4-1 フィールドエミッションディスプレイ(FED)とは何か?

FEDとはどのようなものなのか

電界放出(フィールドエミッション)の原理

FEDの基本構造と発光原理

4-2 FEDの種類と特徴

FEDの種類

スピント型(Spindt型)

CNT型(カーボンナノチューブ型)

BSD型(弾道電子面放出型)

SED型

ナノスピント型FED

ナノスピント型FEDの構造

column キャノン・東芝連合によるSED搭載テレビの開発

第5章 電子ペーパー

5-1 電子ペーパーとは何か?

電子ペーパーのディスプレイ機能

期待される電子ペーパーのイメージ

電子ペーパーに必要とされること

5-2 電子ペーパーの種類は、液晶、有機EL、そしてペーパーライクタイプ

電子ペーパーの種類(構造、表示原理)

マイクロカプセル電気泳動型(米E Ink社)

マイクロカップ電気泳動型(米SiPix Imaging社)

ツイストボール(ジリコンビーズ)型

電子粉流体型(ブリヂストン)

トナー型

In-Plane電気泳動型

コレステリック液晶

光書き込み型液晶

カラー・フレキシブル有機EL(印刷方式)

伸び縮みする有機ELディスプレイ

5-3 電子ペーパーの応用製品

電子ペーパー応用製品

電子書籍(電子ブック)

デジタル設備時計(シチズン時計(現シチズン・ホールディングス))

腕時計(セイコーウオッチ)

愛知万博の電子壁新聞(凸版印刷)

電子棚札

電子壁新聞、電子看板

電子ペーパーによる大型表示装置

第6章 その他のディスプレイ素子技術

6-1 VFD(蛍光表示管)

蛍光表示管

蛍光表示管の特徴

蛍光表示管の基本動作原理

蛍光表示管の構造

蛍光表示管の駆動方法

6-2 LED(発光ダイオード)

LED(発光ダイオード)によるディスプレイ

LEDの基本構造と原理

LED巨大スクリーンは、電子回路部が分離した超大型ディスプレイ

LED球体ディスプレイ

6-3 リアプロジェクション(リアプロ)TVの原理

リアプロの中身

リアプロTVの基本原理

LED、レーザ光源による高輝度化リアプロの開発

6-4 DLP方式(DMD方式)

DLPとは何か

DMDの動作原理

小さな世界では、静電作用が支配的になる

DLPプロジェクタ構成(投影方式)

6-5 プロジェクタ向け液晶デバイス

反射型液晶方式(LCOS方式)デバイス

透過型液晶方式(LCD方式)デバイス

セイコーエプソンの液晶表示素子HTPS

透過型液晶方式(LCD方式)プロジェクタ

超小型プロジェクタ用表示デバイス

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