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zoom RSS アクティブマトリックス液晶ディスプレイ

<<   作成日時 : 2007/03/17 19:44   >>

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 前回、TFTによって各画素にかかる電圧をスイッチするアクティブマトリックス方式の液晶ディスプレイについて説明しました。今回はTFTの使われ方についてもう少し具体的に説明しましょう。

 図Aはアクティブマトリックスの回路を示しています(特開平01-125867より)。これだけみるとDRAMとまったく同じ回路です。ただしこの場合は2のコンデンサの記号で示したものが液晶セルです。絶縁ゲート電界効果トランジスタであるTFT1のゲート電圧を4のラインからコントロールし、5のラインに繋がったTFTのソース−ドレイン間をオン、オフして、液晶セル2にかかる電圧を切り換えます。画像

 この回路がどう実現されているかの具体例が図BとCです(特開平01-288828より)。図Bは液晶パネルを上から見た図ですが、真ん中の白い四角で表された部分が透明電極でこの紙面奥に液晶セルがあります。ところでこの透明電極ですが、透明でかつ導電性があるものというのは実はあまりありません。導電体の代表は金属ですが、金属は不透明で、よほど薄い膜にしないと光を通しません。現在透明電極としてもっともよく使われているのはこの特許にも書いてある酸化インジウム−錫です。Indium-Tin Oxideの頭文字をとってITOと呼ばれています。金属に比べると少し抵抗率は高いですが、充分電極として使え、光もよく通します。

 図Bに戻りますが、この透明電極の左上にあるのがTFTです。2の部分がゲート電極です。図Cは図BのV−V線で切ったTFTの断面図ですが、ここで使っているTFTは逆スタガ型で、下側にゲート電極があります。左右に走っている配線40が、横方向に並んだゲートを繋いでいる図Aの線4に相当します。

 図Bの8と10がTFTのソース電極とドレイン電極です。ソース電極8は配線42に繋がっています。配線42は、縦方向に並ぶTFTのソース電極を繋いでいる図Aの線5に相当します。

 一方、ドレイン電極10は図Aの通り、透明電極11に接続されています。図CのTFTの断面をみると、液晶セルの片側にあるガラス基板1の上にゲート電極2があり、その上をゲート絶縁膜3が覆っています。その上に半導体膜5があり、さらにその上にソース電極8とドレイン電極10が設けられています。図では番号がついていませんが、右側のゲート絶縁膜3の上にある層が透明電極層です。これとドレイン電極10が繋がっているのがわかります。

 図Cの断面図では配線40と42がどのように作られているか示されていませんが、この2つの配線は交差しますので、その部分でショートしないように間に絶縁膜を入れる必要があり、全体としてはもう少し複雑な構造になります。

 最初に触れたようにアクティブマトリックスの回路は図Aをみる限りではDRAMなどと同じです。しかしこれはディスプレイですから図Bのように光を通す部分を作らなければなりません。というかTFTや配線など光を通さない部分はディスプレイにとってはない方がよい邪魔な部分になります。この点は隣のトランジスタをできるだけ接近させて詰め込みたいDRAMなどとは考え方がまったく違います。アクティブマトリックスではトランジスタはできるだけ小さく、しかし画素に一つずつ互いに離れた位置に置く必要があるのです。

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