LCD（液晶ディスプレイ）におけるフリッカーの原因と対策を解説

2024.03.04

LCD（液晶ディスプレイ）におけるフリッカーは、画面のちらつき現象のことです。フリッカーとは何か、その原因や対策について解説します。

LCD（液晶ディスプレイ）におけるフリッカーの原因と対策を解説

近年、PCやスマートフォン、テレビなどといったLCD（液晶ディスプレイ）を使った端末が広く普及し、仕事やプライベートで使用する頻度や時間が増えています。ディスプレイを長時間使用することで、眼精疲労や頭痛など健康に悪影響を与えることは広く知られていますが、その原因のひとつとして挙げられるのがLCDにおけるフリッカー現象です。

この記事ではフリッカーとは何か、その原因と対策について解説します。

フリッカーとは、LCDで起きるちらつき現象のこと

LCDにおけるフリッカーとは、画面が一定の頻度で明るさを変えることによって生じる、視覚的なちらつき現象のことです。この現象は、ディスプレイのバックライトがオンとオフを繰り返すことにより引き起こされることが知られています。

一般的にLCDは、バックライトの点灯時間を調整することで明るさを制御する「PWM（Pulse Width Modulation：パルス幅変調方式）」で輝度を調整しています。画面の輝度が高い場合にはPWMは機能せず、バックライトは一定に点灯した状態のため、フリッカーを認識することはありません。

しかし、画面を暗くするために輝度を低くすると、PWMによりバックライトのオフの時間が長くなります。このように、バックライトの点灯間隔が長くなることによって、オンとオフのサイクルが人間の目に認識されると、フリッカーとして感じるようになるのです。

フリッカーは、目の疲れ、頭痛、視覚的不快感などを引き起こす可能性があり、長期間の使用による健康への影響が懸念されています。

LCDにおけるフリッカーの原因と対策

LCDの中でも、特に中・小型のディスプレイにおけるフリッカーの原因は、大きく以下のように分類することが可能です。ここでは、フリッカーが起きる原因のほか、その対策についても併せて解説します。

蛍光灯の発光周波数とLCD駆動周波数の干渉

LCDでフリッカーが起きる原因のひとつとして、蛍光灯の発光周波数とLCD駆動周波数が干渉することが挙げられます。

LCDは直流電圧駆動にすると寿命が短くなるため、交流電圧を印加することで駆動する交流電圧駆動が一般的です。そのため、64Hzや128Hzなど、基本的な駆動周波数を前提に設計されています。

一方で、生活の中で使用している蛍光灯も50Hzまたは60Hzの交流電圧駆動です。そのため、LCD駆動周波数と蛍光灯の発光周波数が近かったり同期したりすると、走査線や明暗の点滅が人間の目に見えることがあります。

こうした干渉を防ぐ対策としては、LCD単体部品を駆動する場合、駆動周波数の設定はマイコンなどで行いますが、フリッカーが顕在化しない設定にする必要があります。

また、ドライバーIC付きLCD製品の場合、2種類以上の駆動周波数が設定できるようになっているため、使用環境の違いが想定される場合は、それぞれの周波数で評価しておくことが重要です。

LCDバックライトのPWM駆動周波数とLCD駆動周波数の干渉

LCDバックライトのPWM駆動周波数とLCD駆動周波数の干渉も、フリッカーの原因のひとつです。近年は、高速で点灯するインバーター式蛍光灯やLEDランプの普及により、フリッカー現象の事例が減少しています。

しかし、LEDバックライトをPWMで駆動する場合、このPWM周波数とLCDの周波数が干渉することにより、フリッカーが見える場合があります。このような干渉を防ぐ対策としては、使用が想定される環境でしっかりと評価することが必要です。

配線インピーダンスの問題

配線インピーダンスの問題も、フリッカーが起きる原因のひとつです。特に、パッシブ型モノクロLCDにおいて、フルカスタムで開発する際にフリッカー現象が起きることがあります。

小型サイズが主流であるパッシブ型モノクロLCDの場合、ディスプレイの外形サイズに対して、画面の表示エリアを最大限に広くすると、配線スペースが減少します。それにより、LCDドライバーから表示ドットまでの配線インピーダンスが高くなると、電圧の変動によりコントラストの変化が起き、フリッカーが発生してしまうのです。

この配線インピーダンスの問題についても、想定使用環境できちんと評価を行うことが対策として必要になります。