よくある質問

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液晶パネルと画像を表示させるためのドライバ・コントローラ（LSI、IC）を1つにまとめて実装したものをLCDモジュールと呼んでいます。

実装方法の違いから、主にCOB型，COG型，COF型の３つのタイプがあります。

1.　COB型 (Chip On Board)

PCB上にコントローラ、ドライバ、DC-DCコンバータ、LEDバックライト、LED ドライバなどを実装したタイプのモジュールです。LCDとPCBのコンタクトにはゼブラゴムを用いています。コンパクト性には欠けますが、一体型で、すべての機能を盛り込むことが可能となります。

2.　COG型　(Chip On Glass)

ドライバをLCDガラスのITO上に異方性導電膜を介して実装するタイプのモジュールです。外部とのインターフェースはFPCを用いて行います。COB型と比較して小型化が可能となりますが、受動部品はLCDガラス上に実装できないので、外付けとなります。しかし、ドライバをベアチップのまま実装可能ですので、コストメリットがあり、中小型のLCDモジュールで最も採用されているタイプとなります。

3.　COF型 (Chip On Film)

ポリイミドのフィルム状基板に直接LCDドライバを実装して、LCDパネルとCOFを熱圧着で接続します。ドライバのベアチップはあらかじめフィルム上に実装しておきます。主に、大型のTVなどに採用されているタイプとなります。

偏光板とは、特定方向に偏光、又は偏波した光のみ通過させる板のことです。
偏光板には、反射型，反透過型，透過型の3種類があります。

1. 反射型
液晶パネルの背面に反射板を貼り、外光を反射させて採光するタイプです。

2. 半透過型
液晶パネルの背面に半透過反射板を貼り外光が強いときはバックライトを消灯し反射型として採光。
外光が弱いときはバックライトを点灯し透過型として採光。暗所と明所の両方で使用可能です。

3. 透過型
バックライトによって採光するタイプ。(バックライト常時点灯)室内、暗所向き。太陽光下ではバックライトよりも太陽光のほうが強く見えづらいため透過型はお勧めできません。

液晶パネルの駆動方式は主に、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ります。

1. 単純マトリクス駆動方式

電極線（X,Y）を格子状にはりめぐらせ、X,Yの選択した電極線に電気信号を送ると、タイミングのあった電極線の交差する場所の画素が点灯します。複数の画素を同時に点灯させたい場合は、X,Yの複数の電極線に電気信号を送って行います。
X,Yの電極が非選択状態となると基本的には印加電圧は失われるため、画素が多数になるとその分だけ1つの画素に印加される時間は短くなるので多数の画素の制御には適していません。1枚の画面を表示する間の1つの画素に電圧を加える時間の比率をデューティ比と呼び、X,Yが同時に選択されていなくてもX,Yのいずれかが選択されれば周辺の画素に無用の回路が出来て1/3程度の電圧が印加されます。この現象はクロストークと呼ばれ、画面の滲みとなります。また、X,Yにノイズが加わっても同様に無用な線が生じる事があります。

2. アクティブ・マトリクス駆動方式

単純マトリックス駆動の構造に加えて、画素の一つひとつに「アクティブ素子」を付けたもので、目的の画素を確実に点灯させたり消したりすることができます。
一般的にはアクティブ素子には薄膜トランジスタ (TFT) が使われており、ガラスやプラスチック製のアレイ基板上に作られたTFTがスイッチング動作することで、X,Y電極が非選択状態では蓄積コンデンサに蓄えられた電荷を出来るだけ保持するように働きます。X,Y電極が同時に選択されなければTFTによるスイッチは"ON"とならず画素への印加電圧に変化は生じません。そのため、X,Y電極に少しのノイズが加わってもその時選択されていた画素だけに影響して他の画素には影響しません。X,Y電極が非選択状態になると蓄積コンデンサに蓄えられた電荷が電圧の印加を担ってゆっくりと減少してゆくため、次にX,Y電極が選択されて電荷を加えられるまで画素が保持されますので比較的多数の画素を1つのX,Y電極内に持つことができます。

現在主流となっているのはTN方式（STN , DSTN , FSTN , CSTN），VA方式，IPS方式です。

1. TN方式(Twisted Nematic Liquid Crystal)

応答速度が速いため高速で表示する必要がある用途に最適です。
視野角が狭く見る角度によっては、色合いが変わってしまうため大画面ディスプレイなどには向いていません。
安価に製造できるため、現在でもTN方式が多く使われています。
TN方式の派生方式としてSTNがあり、STNにもいくつかの種類があります。

2. STN(Super-Twisted Nematic Display)

TN方式より液晶自体の応答速度が速いが単純マトリックスのため画面の表示速度が遅く動画表示には不向きですが製造コストが安いというメリットがあります

3. DSTN(Dual-scan Super Twisted Nematic)

STN液晶を上下2分割することで、表示速度を改善させた方式です。主にノートパソコンに使用されています。上下同時に制御を行うことにより処理が軽くなって表示が速くなったが、残像が残るなどの根本的な問題は解決されておらず、TFT液晶より劣っています。補償用フィルムの代わりにSTNパネルを用いたDouble-STNの略称として用いられる場合もあります。

ここでは、最も基本的なメンブレンスイッチを例にして、その構造を簡単に説明します。

一般にメンブレンスイッチとは、上部接点シートと下部接点シートと呼ばれる2枚のPETフィルムの間に、スペーサーをはさんで貼り合わせ、さらにその上に表面シートと呼ばれるデザイン印刷したPETフィルムを貼り合せたものをいいます。

このスペーサーによって上下の接点シートを絶縁し、接点印刷部分を上から押すことで導通するという構造のスイッチが、メンブレンスイッチ、もしくは、シートスイッチと呼ばれます。

基本構造図

メンブレンスイッチの部材

この1～5のシートが貼り合わされてメンブレンスイッチになり・・・

様々な装置に取り付けられて、みなさんのお手元に届くのです。
メンブレンスイッチは表面全体に表面シートを貼りますので防滴性、防塵性に優れています。さらに防水用の加工を施すことにより防水性を高めることも可能です。

メンブレンスイッチは、上下接点シートに印刷された導電インク（銀ペースト、カーボン）によって電気を導通させます。
この導電インクの引回しには2種類あります。

種類	イメージ画像	詳細
1コモン		スイッチ1つにつき、1つのピンが必要になります。 また、もう1本グランドのピンがつくので、ピンの数は「スイッチの数＋１」となります。
マトリックス		ポリエステルフィルムに1本のピンを、いくつかのスイッチに共通して使います。 左の例では、3×4のマトリックス（12キー）に対しピンの数は7本となっています。 マトリックスの方が1コモンよりピン数を少なくできます。 このためスイッチの数が多いときや、引き回しの面積が狭いときはマトリックスの方が適しています。導電インク（銀ペースト、カーボンペースト）を印刷してあります。

メンブレンスイッチの接点シート（ポリエステルフィルム）には、スクリーン印刷によって導電インク・絶縁インクが印刷されます。 使われるインクは主に4種類です。

種類	詳細
導電インク	銀ペースト・カーボンペースト・ブレンド
絶縁インク	レジスト

特徴

銀ペースト(ag)

・抵抗値が低いので、導電用のインクとして用いられます。・環境の影響を受けやすく、酸化やマイグレーションを起こす可能性があるため、必ずカーボンやレジストによって保護します。

カーボンペースト(C)

・酸化に強く、また低抵抗で導電性もあります。銀ペーストの保護に用いられます。接点部、コネクタ接続部には不可欠です。

・接点部、コネクタ接続部位外にも、銀ペーストより少し太めに印刷して、銀ペースト印刷部分を覆い保護することもできます。（オーバーラップ）

ブレンド

・銀ペーストにカーボンを混ぜた導電インクです。

・回路を保護するためのカーボンインクを印刷する必要が無く、印刷工程が減るため、価格が下がります。

・耐久性が少し落ちるため、使用環境によっては不向きな場合があります。

レジスト（絶縁インク）

・絶縁性が非常に良く、導電インクの酸化やマイグレーションの防止に用いられます。

・カーボンよりも導電インクの保護に優れているので、防水仕様等に適します。

・引き回しの面積が狭く、カーボンペーストを太めに印刷できないとき（オーバーラップ出来ないとき）は、レジストで保護します。

・レジストを印刷する分工程が増えるので、価格は若干高くなります。

・ジャンパー回路で回路を絶縁するためにも用いられます。

レジストの硬化

レジストを硬化させるには熱硬化とUV硬化の2方法があります。UV硬化は熱硬化より厚みが出せるため（約50μm）、のり印刷と併用することにより、スペーサーを使わなくても接点の絶縁が可能です。

接点部の例

1．銀ペーストをカーボンペーストで保護した回路（オーバーラップ）

2．接点部のみをカーボンペーストで保護し、他の部分はレジストインクで保護した回路

接点シートの構成方法には主に3種類あります。
回路が1コモンかマトリックスかということや、 使用目的、取り付ける筐体の条件などによって、どの構造にするかが決まります。

1. 折り曲げタイプ

1枚の接点シートを折り曲げます。接点シートは上下に分かれていません。
コネクター部の接続テールは1本ですが、複雑なスイッチ構成を配線できます。
折曲げ部分が多少（0.5mm程度）ふくらみます。

◆適応する回路：1コモン、マトリックス

2. 櫛形接点タイプ

上部接点シートと下部接点シートが分かれています。接続テールは1本です。
下部接点が櫛型をしており、 上部接点を押すことによって導通する仕組みです。
上下の接点シートを折り曲げないのでこの部分のふくらみが無く、仕上がりが1番きれいです。 ふくらみを気にする表面パネルスイッチに最適です。

◆適応する回路：1コモン、マトリックス
※マトリックスの場合は、ジャンパー回路（下記参照）を使用します。

ジャンパー回路

込み入った回路を配線する必要があるとき、キバンはスルーホールを使って両面パターンにすることができます。
しかしメンブレンの場合はスルーホールが使えません。そのかわりに、ジャンパー回路を使用します。 これは、パターンの上に絶縁インク（レジストインク）を印刷して、その上に再度パターンを印刷するという方法です。
上にも記したように、ふくらみが無くきれいに仕上がりますが、印刷工程が増えるので、 その分折曲げタイプより少しコストがかかります。
回路の引き回しのスペースが取れない場合に、このジャンパー回路を用います。

◆適応する回路：マトリックス

2本テールタイプ

接点シートが上下に分かれており、接続テールも2本です。
折り曲げタイプのようなふくらみは出ませんが、取り付け側のコネクタが2個必要になります。 このため取り付け側の状況によっては使用が限られることもあります。

メンブレンスイッチの裏側は両面テープになっていて、これを筐体や板金などに貼り付けて使用します。主な取り付け方法の例をご覧ください。

メンブレンを筐体に貼り付けるタイプ

メンブレンスイッチを筐体に貼り付けます。
シートスイッチから出ているテール部を、制御基板コネクタに差し込み使用します。
接触抵抗300Ω以下、使用電圧30V以下の弱電流用です。

板金を使用するタイプ

メンブレンスイッチを板金に貼り付け、筐体に組み込みます。