液晶パネルの基本的な駆動方式とは? わかりやすく解説

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液晶パネルの基本的な駆動方式

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/01/05 01:52 UTC 版)

液晶ディスプレイ」の記事における「液晶パネルの基本的な駆動方式」の解説

簡易な表示で済む電卓表示部のようなものを除けば多数サブ画素格子状配列したドットマトリクスによる表示液晶パネル主流となっており、これによって変化に富んだ画像表示が行える。ドットマトリクス表示多数サブ画素ごとの電極個別配線を行うと、基板周縁部配線埋まり現実的ではなくなることから、縦横2次元的な配線交点サブ画素電極制御するマトリクス配線方式が採られている。マトリクス配線では、基本的に液晶パネル外との配線数が縦線横線合計数で済む。 マトリクス配線使用される2種類信号線を以下に示す。 データデータ線はデータ信号線やX電極線とも呼ばれアクティブ・マトリクス駆動ではソース線とも呼ばれるアドレスアドレス線はアドレス信号線やY電極線とも呼ばれアクティブ・マトリクス駆動ではゲート線とも呼ばれるマトリクス配線には「単純マトリクス駆動方式」と「アクティブ・マトリクス駆動方式」がある。 単純マトリクス駆動方式 単純マトリクス (Simple Matrix) 駆動方式パッシブ・マトリクス (Passive Matrix) 駆動方式PM型)とも呼ばれ、X電極線とY電極線の交点画素、またはサブ画素電圧印加液晶駆動する。単純マトリクス駆動方式では、液晶材料270度まで旋回させる分子選ばれSTN (Super twisted nematic) がほとんど用いられる。XとYが非選択態となると基本的に印加電圧失われるため、画素多数になるとその分だけ1つ画素印加される時間短くなるのであまり多数画素扱えない。1枚画面、つまりフレーム表示する間の1つ画素サブ画素電圧加え時間比率デューティ比と呼ぶ。XとYが同時に選択されていなくてもXとYのいずれか選択されれば周辺画素無用の回路出来て1/3程度電圧印加され、これはクロストーク呼ばれ画面滲みとなり、XとYにノイズ加わって同様に無用な線が生じる。 アクティブ・マトリクス駆動方式 アクティブ・マトリクス (Active matrix) 駆動方式はAM型とも呼ばれ、単純マトリクスのXとYの電極線と蓄積コンデンサ加えてアクティブ素子が各画素ごとに設けられている。一般的にはこのアクティブ素子薄膜トランジスタ (TFT) が使われるガラスプラスチック製アレイ基板上に作られTFTスイッチング動作することで、XとYが非選択状態では蓄積コンデンサ蓄えられ電荷出来るだけ保持するように働く。XとYが同時に選択されなければTFTによるスイッチは"ON"とならず画素、またはサブ画素への印加電圧変化生じないため、XとYに少しのノイズ加わってもそれはその時選択されていた画素だけに影響して他の部分には影響しない。XとYが非選択状態になると蓄積コンデンサ蓄えられ電荷電圧印加担ってゆっくりと減少してゆくために、次にXとYが選択され電荷加えられるまで時間稼げる。このため比較多数画素、またはサブ画素1つのXとYの配列内に持つことができる。 TFT等のアクティブ素子用い液晶パネルは、1990年代末頃から生産技術発展とともに低価格化し2000年代に入ると高品質表示必要なテレビ受像機やコンピュータ・モニタ、携帯電話表示部として広く普及しており、STN型の単純マトリクス使った液晶パネル減少傾向にある。 TFT構成する半導体組成には、普及したアモルファス・シリコンと、開発進んで実用化段階にあるポリ・シリコンがある。画面サイズ比較小さな液晶パネルでは、開口率上げるために絶縁膜を挟んで隣のゲート線上との間にコンデンサ作る付加容量型」が多い。 アモルファス・シリコン アモルファス・シリコンは、大型ガラス基板に対して容易に成膜できることから、高い生産性誇っている。電子移動度は0.5-1.0cm2/Vs 程度である。 ポリ・シリコン ポリ・シリコン (poly-crystalline Si) は、多結晶シリコンのことであり、アモルファス・シリコン比べる電子移動度が30-300cm2/Vs (LTPS) と単結晶シリコン (MOS-FET) の600-700cm2/Vs には及ばない画素表示用途では十分な性能得られる。このポリシリコンTFTにはさらに製造プロセス温度差によって高温ポリシリコン低温ポリシリコンがある。ポリシリコンによってガラス基板上に液晶駆動するためのドライバー回路作り込め利点がある。高温ポリシリコン 高温ポリシリコン (High-temperature polycrystalline silicon, HTPS) は、1,000程度高温に耐えられる石英ガラス基板上に成膜したアモルファス・シリコンを熱アニールして結晶化する(日本語ではポリシリコンだが、英語標記ではpolycrystallineになることに注意)。サファイヤ基板上にアモルファス・シリコン結晶化させたものにSOS (Silicon On Sapphire) があり、プロジェクター等の液晶ライトバルブなど、比較特殊なもの用いられている。 低温ポリシリコン 低温ポリシリコン (Low-temperature polycrystalline silicon, LTPS) は、安価な通常の無アルカリ・ガラス基板上に成膜したアモルファス・シリコンをレーザーアニール等による600以下の低温多結晶化するのである低温ポリシリコンは、結晶粒界によって電流妨げられる割合が高いために高温ポリシリコンより電子移動度低くなるが、それでもアモルファス・シリコン比べれば数百倍のスイッチング動作が可能となり、特にCOG方式でのドライバ回路までガラス基板上に集積することで、接続点が少なくなるために信頼性が高まるが、額縁部分は少し広くなる。ただし、外部ICでは3.3-5Vでの駆動電圧なのに対して低温ポリシリコンによる駆動回路では8-12V程度が必要となり、携帯機器求める低消費電力化の点では逆行することになってしまう。HTPSより特性は劣るが安価なため、利用進んでいる。連続粒界シリコン 連続粒界シリコン (Continous grain silicon) は粒界実質的になくすことで電子移動度高めたもの(シャープ半導体エネルギー研究所共同開発)。

※この「液晶パネルの基本的な駆動方式」の解説は、「液晶ディスプレイ」の解説の一部です。
「液晶パネルの基本的な駆動方式」を含む「液晶ディスプレイ」の記事については、「液晶ディスプレイ」の概要を参照ください。

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