液晶パネルの構造

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液晶パネルの構造

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「液晶パネルの構造」の解説

液晶パネルは、大きくは表裏2枚の基板とその間の液晶材料から構成される。 液晶パネル（表面より順に示す。カッコ内は厚みの例） 偏光フィルタ（0.2mm程度） カラーフィルタ基板（BMとカラーフィルタ、共通電極、場合によりスペーサ、0.65mm程度）配向膜 液晶層（液晶材料、場合によりスペーサ、3μm=0.003mm程度）配向膜 アレイ基板（配線やTFT回路、サブ画素となる電極、0.65mm程度） 偏光フィルタ（0.2mm程度） 上記に加えて基板の周囲に「封止剤」が使われる。 液晶パネルは、油状の透明な液晶組成物（液晶材料）が2枚の透明な基板の間にサンドイッチされ、周囲が封止剤によってシールされていて、液晶材料が漏れ出すことなくまた液晶材料が清浄に保たれるようになっている。セルギャップという基板同士の間隔を一定に保つためのスペーサやギャップ材として、粒の大きさが揃ったプラスチック球が少しだけ液晶層に散布されていたり、カラーフィルタ基板に柱状のスペーサが作り込まれている。カラーフィルタ基板よりもアレイ基板の方が周囲の接続端子などの分だけ大きくなる。 2枚の基板は表側にカラーフィルタ基板、裏側にアレイ基板が配置される。アレイ基板は液晶側にTFTなどのアクティブ素子とサブ画素となる電極がアレイ（配列）状に作り込まれている。カラーフィルタ基板の液晶側には、ブラック・マトリックス (BM) やR（赤）、G（緑）、B（青）というカラーフィルタを配列し、さらに透明電極による共通電極またはコモン電極と呼ばれるものが基板全面に作られる。これらの基板は光をできるだけ無駄なく透過させるために、ガラス基板が用いられることが多い。耐衝撃性、フレキシブル性などの点からプラスチック基板を用いることもある。透明電極の材料としては、電気抵抗が低くパターン加工の容易なインジウムとスズの酸化物であるITO (Indium-tin-oxide) が広く用いられている。また、透明電極に印加される電圧は、アレイ基板ではTFTなどのアクティブ素子を通じて外部から印加されるが、外部からサブ画素までの配線として金属配線もアレイ基板の内面に配置されている。アレイ基板の端部には、配線電極の接続部が露出しており、ここに駆動回路が接続されて電気的に実装される。表裏2面の透明電極のそれぞれの内側には、ポリイミド材料の配向膜が配置されて、液晶材料を所望の配向状態になるようにしている。 液晶パネルでは、液晶を封入した表裏の透明基板のさらに外側に、1組の偏光フィルタ（偏光板、Polarizer）を設ける形式が主流である。透過型の液晶パネルでは、裏側の光源（バックライト）から出た光は、光源⇒偏光フィルタ⇒アレイ基板⇒サブ画素の透明電極⇒配向膜⇒液晶⇒配向膜⇒共通透明電極⇒カラーフィルタ基板⇒偏光フィルタ、という順に各要素を通過して観察者の目に届く。ごく安価な表示用途で使われる簡易な反射型の液晶パネルでは、散乱性の反射板を液晶パネルの背面（裏面）に配置してそれ自体には光源を設けず、周囲の光（外光）によって表示する。アレイ基板からカラーフィルタ基板の共通電極へ接続するのはトランスファ (Transfer) と呼ばれ、またこの接続材はコモン転移材 (Common transfer material) と呼ばれ、一般に銀ペーストやカーボン・ペーストといった導電ペーストが使用される。 実際の製品ではこういった基本構造の他にも、視野角特性を改良するための光学フィルム（視野角補償フィルム）などが偏光フィルタとガラス基板との間に追加して挿入される場合がある。また、バックライトシステムの一部にも、視野角や輝度を向上させるための光学フィルム（輝度上昇フィルム）を用いる場合もある。