液晶ディスプレイ
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。
液晶ディスプレイの光学面での最大の特徴は、液晶それ自体が発光しないことである。表示には、バックライト、フロントライト、外光などの光源を必要とする。液晶ディスプレイでは、白色光のバックライトにカラーフィルタを用いた液晶パネルを組み合わせるカラー表示が主流である。
後者では複屈折と旋光の2つを同時に補償できる。 シール形成 2枚の基板間で液晶材を流出を防ぎ、外部からの汚染などからも守るシール材をカラーフィルタ基板側に塗布する。シール材は2枚の基板の接着剤の役割もある。塗布には、スクリーン印刷とディスペンサによる2つの方法がある。スクリーン印刷では厚みのあるスクリーンをカラーフィルタ基板上にやや間をおいて位置させ、端にシール材を加えるとスキージと呼ばれるヘラで一方向に掃き進めて一度に塗布を完了させる。ディスペンサではノズルからシール材を搾り出してカラーフィルタ基板上に描いてゆく。予備硬化させておく。 トランスファ形成 カラーフィルタ基板上の共通電極(コモン電極、対向電極)とアレイ基板上の配線との接続用の導電ペースト柱を形成しておく。 スペーサ散布 樹脂ビーズ状のスペーサを使用する場合には、サブ画素当り2-3個程度の微小球であるスペーサをN2ガスやアルコールによるスプレーでできるだけ均一に撒く。柱状スペーサではブラックマトリックス部分にフォトリソグラフィによって形成する。この場合、エッチングやレジスト除去は必要なく、フォトレジスト自身が柱状スペーサとなる。シール材とスペーサ散布は2枚の基板のいずれかで別々に行われる。
アレイ基板の回路パターンは設計データに基づいて作図され、多数のレティクルがあらかじめ作られる。 TFT層・配線層・画素電極形成(5フォト・プロセスでの例) 最初に基板洗浄を行う。 金属膜を蒸着させ、エッチングによってゲート電極と蓄積コンデンサ用Cs電極を形成する。(マスク1) CVDによって絶縁膜 (SiO2, SiNx) を全面に形成する。 CVDによってゲートとなるa-Si(アモルファス・シリコン)層を連続して堆積させ50nm厚程度まで形成する。 エッチングによってチャネル保護膜 (SiNx) を形成する。(マスク2) 電極との接続性向上とリーク電流の低減のために、燐ドープの半導体層 (na-Si) を形成する。 3層金属膜 (Mo-Al-Mo) を蒸着させる。 エッチングによってドレインとソース層を形成する。(マスク3) CVDによって保護膜 (SiNx) を全面に形成する。 エッチングによってコンタクト孔を形成する。(マスク4) スパッタリングによってITO(酸化インジウムチタン)膜を全面に蒸着させエッチングによって不要な部分を除去してサブ画素電極を形成する。(マスク5) 上記の内、半導体回路や配線層などを形成するエッチング工程では、マスクとなるレティクルのパターンを主に365nmの紫外線(i線)で光学的に基板上の感光材へ露光して、レジスト層としてパターンを写し取ることで実現される。これはLSIなどの半導体電子部品と同様の仕組みである。
コモンDC方式では共通電極の電圧は一定で、液晶への電圧印加はアレイ基板側のサブ画素の個別の電極だけで行われる。フレーム反転の度に正電位と負電位を反転させるには、共通電極の電圧が一定のままであるために、例えば+5Vから-5Vまでの10Vの振幅が駆動回路に求められる。
毎フレームごとに共通電極へのバイアス電圧を逆転し印加することで、コモンDC方式で求められるドライバ回路の振幅を半分にする方式である。ただし、列ライン反転駆動方式とドット反転駆動方式では、カラーフィルタ基板側の共通電極を分割する必要があるので、コモン反転法は基本的にフレーム反転駆動方式か行ライン反転駆動方式に限定される。駆動回路への要求が下げられるので、ほとんどはコモン反転方式が採用されるが、フレーム反転駆動方式ではフリッカが生じやすくなり、行ライン反転駆動方式ではクロストークなどが生じやすくなる。
木村宗弘「ディスプレイの基礎(1) 液晶ディスプレイの基礎」『映像情報メディア学会誌』第67巻第7号、映像情報メディア学会、2013年、578-583頁、doi:10.3169/itej.67.578。
1888年オーストリアのF.ライニッツァー (Reinitzer) らにより、コレステロールと安息香酸のエステル化合物からなる結晶を加熱することで液体状となるサーモトロピック液晶が発見された。1964年には米国で最初の液晶表示装置が考案され、1968年には米RCA社のハイルマイヤー (R. Heilmeir) 達の手で最初のネマティック液晶を使用した表示装置が作られた。これ以降、多様な装置が作られたがいずれもモノクロのものであった。1973年には日本で電池駆動可能な電卓の表示装置として採用された。しばらくはTN型による低消費電力で薄く小型のものが主体となって、電卓や腕時計、ワープロ、電子手帳、携帯型ゲーム機など、そのころ登場しはじめたデジタル機器の表示部として普及した。また1976年には英国ハル大学のグレイ教授が安定な液晶材料(ビフェニール系)を発見し、それは現在のLCD材料の基礎となっている。1983年には日本のエプソンから世界最初のTFT型液晶カラーテレビ「ET-10」が発表され、翌年に発売された。1988年には14型のTFT型液晶カラーTVが発表された。