ディスプレイとは、コンピューターなどの入力機器から送られる静止画や動画の信号を映像として出力する装置を指します。ディスプレイにはいくつか種類があり、それぞれに特徴があります。

ディスプレイの種類としくみ

ディスプレイとは、コンピューターなどの入力機器から送られる静止画や動画の信号を映像として出力する装置を指します。ディスプレイにはいくつか種類があり、それぞれに特徴があります。

CRTディスプレイ

ブラウン管（電子ビームを用いて像を表示する、陰極線管（cathode-ray tube, CRT）と呼ばれる種類の真空管を応用した装置のこと)を使用したディスプレイ。奥行きがあるため広い設置面積を必要で、消費電力も大きく、最近は減少傾向となっています。

液晶ディスプレイ

液晶を電圧によって制御し、バックライトあるいは外部からの光を取り込むことで像を表示するディスプレイ。輝度が高いため明るい場所でも見やすく、また、消費電力も小さいのが特長です。一方で、有機ＥＬディスプレイと比較して、バックライトがある分全体として厚みが生じてしまいます。

有機ＥＬディスプレイ

液晶と違って素子自らが発光するディスプレイです。各画素一つ一つに有機化合物の発光素子が構成され、電圧を加えることで発光しています。バックライトが不要で消費電力が少なく、薄型化が可能です。一方で、焼き付けと呼ばれる画面の不具合が生じやすく、液晶ディスプレイと比べて寿命が短くなります。

プラズマディスプレイ

内部でプラズマの放電により紫外線を発生させて、蛍光体に当て、映像を表示するディスプレイ。応答速度が速いという特長がありますが、発熱量が多く、高電圧も必要なため消費電力も多くなります。また、原理上、高精細化には向かない方式です。

液晶ディスプレイのしくみ

いくつか種類のあるディスプレイですが、現在主流となっているのが、液晶ディスプレイです。キヤノンの業務用ディスプレイも液晶を採用しています。液晶ディスプレイは、消費電力が小さいうえに、輝度も高く、寿命も長いディスプレイです。

液晶とは

液晶とは、「固体と液体の中間状態」を指します。イカスミや石けん水も液晶の一種なのです。 液体のとき、その分子は流動しバラバラに存在する状態です。固体になると、分子に流動性はなくなり、整然と配列します。液晶状態では分子はゆるやかに規則性をもって並ぶ特性があります。

自然状態でやや規則的にならぶ液晶分子

液晶ディスプレイの構造

液晶ディスプレイは、その特性を利用し、液晶が光を透過したり、遮断したりすることで映像を表示します。液晶の分子は棒のような形をしており、横にして並べると下からの光は通しませんが、立てて並べると光が通るようになります。棒の傾斜具合を電圧で制御し、明るさを調整するというのが、液晶ディスプレイの基本的なしくみです。

液晶パネルの基本構造

液晶ディスプレイは、液晶をはさみ込んだ2枚の透明板と、一方向のみの光を通す「偏光フィルター」の組み合わせで構成されます。ディスプレイの背後に光を出す光源を配置すると、光源から出た光は、偏光フィルターで一方向にそろえられ、液晶の棒の傾斜によって、通り抜けるか、抜けないかが決まります。電圧のオン・オフで白と黒を表現することができるようになり、ここに光の3原色である青、緑、赤のフィルターを組み合わせると、カラー表示が可能になります。

液晶分子と電圧の関係性
（左：電圧をかけていない状態のイメージ図　右：電圧をかけている状態のイメージ図）

液晶をはさむ配向膜と呼ばれる2枚の板には、溝がつけられています。溝にそって液晶分子が並ぶように作ってあり、溝の向きを90度交差させると、液晶分子も90度ねじれた状態で並びます。 ここに偏向フィルターを通した光を通すと、光も90度ねじれて通っていきます。液晶は電圧で分子の並び方向が変わりますから、電圧をかけると分子は電界にそって並び、分子のねじれがとれ、光は直進します。直進した光はその先にあるもう一枚の偏向フィルターでさえぎられますから、光は通りません。 このように、電圧をかけたりやめたりすることで、光を遮断したり通したりすることができるのです。

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業務用ディスプレイは、一般的な民生用テレビやPCモニターとは異なり、画質や色、輝度の均一性において、高い精度が求められます。

キヤノンはデジタルシネマカメラや放送用レンズをはじめとした、業務用映像機器の高性能を余すことなく発揮させるディスプレイの高画質・高精度を実現する「高画質エンジン」、「バックライト」を独自に開発。
「High Dynamic Range (以下HDR：スタンダードダイナミックレンジより広い明るさの幅を表現できる技術)」技術などの最新技術にも対応しています。

キヤノンでは、独自技術で高精度の演算処理を可能にした画像処理エンジンにより、忠実な色再現、輝度の均一性を実現しています。

独自の画像処理エンジン

高画質・高精度を生み出す独自のエンジン

映画や放送の制作現場において最も重要な機材の一つが、制作コンテンツの画質を確認する基準器となる「リファレンスディスプレイ」です。映画や放送で定められた規格に沿った画質の基準器によって、世界中の制作現場において同じ品質で業務が行えるようになります。
高精度が求められる映像制作現場においては基準値からずれが生じないことが求められるため、忠実な色再現、正確な階調表現、高精度な均一化のフローをエンジンに組み込み、パネル、バックライトと連動し、最適な画面内補正、経年補正を高精度に実現する必要があります。
キヤノンは、リファレンスディスプレイに求められる表現力、品質、信頼性を満たした4Kおよび8K高画質ディスプレイ用の画像処理エンジンを独自に新開発し、高精度の演算処理を可能にしています。さらに、キヤノンが長年カメラで培った画作りのノウハウをアルゴリズムに組み込み、高レベルの画質を実現。品質にもこだわり、工場出荷時にも一台ずつ、高精度に調整を行うことで、「リファレンスディスプレイ」にふさわしい、忠実な色再現、高精度の均一化、長期安定性を実現しています。

広色域・高輝度表示を可能としたバックライト

キヤノンの業務用ディスプレイでは、4Kおよび8K高精細・広視野角のIPS（In Plane Switching：液晶ディスプレイの一形式）液晶パネルユニットを用いて、シネマDCI規格や放送UHD規格のコンテンツの高精細・高画質表示を可能としています。
バックライトには、高純度LEDを採用して、より広い色域を実現。今までのディスプレイでは見ることのできなかった忠実で豊かな色彩を再現できるようになりました。
さらに、近年のHDRの進展にともない、キヤノンの業務用ディスプレイは、映像制作業界でいち早くHDR規格（HLG：Hybrid log gamma、PQ：ST2084）に対応。高輝度・高コントラストを実現するために、従来の標準ダイナミックレンジ（以下SDR）ディスプレイからバックライトのLED数を増やし、回路や基板などを最適化することで高輝度表示時にも輝度が安定するように設計しています。

HDRは、SDRより広い明るさの幅を表現できる技術のことです。キヤノン業務用ディスプレイは、独自設計のエンジン、バックライト技術による4Kおよび8K高精細、高輝度化、正確な階調表現により、従来のSDRではできなかった映像表現が可能になっています。
SDRでは白飛びしていた青空の雲のディテールが、HDRではしっかり見え、全体のコントラストも向上します。
また、HDRでは明るさ（輝度）だけでなく、表現できる色の領域（カラーボリューム）も拡大。より幅広く、自然な色を再現し、よりリアルに近い、立体感まで生み出しています。
さらにファームウェアの機能では、HDRモニタリングアシスト機能を搭載しており、HPA（※）AWARDS 2018において「ENGINEERING EXCELLENCE AWARD WINNERS」を受賞しています。輝度分布をグラフで表示するヒストグラムの表示機能や、明るさを疑似色で直感的に表示するフォルスカラー表示など、入力信号を定量的に把握できる機能を搭載していることなどがHDR制作に携わるユーザーから必須機能との高い評価を得ています。

（※）HPA：Hollywood Professional Association

カラーボリューム

キヤノンは、今後もHDR ワークフローの利便性・効率向上を積極的にサポートし、製品の高精細化・高輝度化対応をさらに推し進めていきます。