JP5717607B2

JP5717607B2 - 電気光学装置および表示装置

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Publication number: JP5717607B2
Application number: JP2011237489A
Authority: JP
Inventors: 平林　幸哉; 幸哉平林
Original assignee: Japan Display Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-28
Also published as: CN103091913B; US9146432B2; JP2013097052A; CN103091913A; US20130106811A1

Description

本技術は、ガラス基板などの絶縁性基板上に画素を駆動する駆動回路が設けられた電気光学装置およびそれを備えた表示装置に関する。

アクティブマトリクス型の液晶パネルでは、画素回路内のスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ:Thin Film Transistor）が用いられる。ＴＦＴは、ガラス基板などの絶縁性基板上に、画素電極や、信号線、走査線などと共に作り込まれている。近年では、画素回路の製造工程と同一工程で、画素を駆動するゲートドライバを絶縁性基板上に形成し、製造コストの低減化を図ることが行われている。

ところで、絶縁性基板上にＴＦＴを製造する際、絶縁性基板上にＴＦＴを製造した後の工程、または、製品出荷後において、局所的に帯電した電荷によってＴＦＴの静電破壊が生じることがある。そこで、画素回路内のＴＦＴに接続された走査線と、大面積の共通電極との間に静電保護回路を設けることが行われている（特許文献１参照）。

特許４０３９４４６号公報

上記の静電破壊は、ゲートドライバ内のＴＦＴにおいても起こりうる。そこで、例えば、ゲートドライバ内のＴＦＴに接続された制御信号線と、大面積の共通電極との間に静電保護回路を設けることが考えられる。このとき、制御信号線と共通電極との間に設ける静電保護回路として、走査線と共通電極との間に設ける静電保護回路と同様の構成とすることが考えられる。しかし、そのようにした場合、走査線と共通電極との間に設けた静電保護回路が、制御信号線と共通電極との間に設けた静電保護回路よりも静電破壊が起こりやすいという問題があった。なお、静電破壊が起こったとしても、破壊モードがオープンであれば事実上の問題はない。しかし、上記の静電保護回路における破壊モードは、ショートであることが多い。そのため、静電破壊が起こったときに、ショートが起こりにくくなっていることも必要である。

本技術はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電破壊が起こりにくく、しかも、静電破壊が起こったときにショートが起こりにくい静電保護回路を有する電気光学装置およびそれを備えた表示装置を提供することにある。

本技術の電気光学装置は、絶縁基板上に、複数の画素を有する画素領域と、画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを備えている。フレーム領域は、画素を駆動する駆動回路と、駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、各画素に共通に印加される共通電位と同一電位の共通電位電極と、駆動回路を保護する静電保護回路とを有している。静電保護回路は、制御信号線と共通電位電極との間に互いに直列に接続されるとともに、薄膜トランジスタで構成された複数のダイオードを有している。本技術の表示装置は、上記の電気光学装置を表示パネルとして備えている。

本技術の電気光学装置および表示装置では、駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、共通電位電極との間に、互いに直列に接続されるとともに、薄膜トランジスタで構成された複数のダイオードを有する静電保護回路が設けられている。これにより、例えば、１つのダイオードが絶縁破壊によりショートしたとしても、残りのダイオードによって、制御信号線と、共通電位電極との間の絶縁が確保される。

本技術の電気光学装置および表示装置によれば、１つのダイオードが絶縁破壊によりショートしたとしても、残りのダイオードによって、制御信号線と、共通電位電極との間の絶縁を確保することができるようにしたので、静電保護回路全体で静電破壊が起こりにくくなり、しかも、静電破壊が起こったときに静電保護回路全体としてショートが起こりにくくなる。

本技術の一実施の形態に係る表示装置の全体構成を示す図である。図１の表示パネルの断面構成を示す図である。図１の静電保護回路およびその周辺の構成の一例を示す図である。図３のシフトレジスタの入出力端子の一例を示す図である。図３のシフトレジスタの構成の一例を示す図である。図３の静電保護回路の構成の一例を示す図である。図１の静電保護回路およびその周辺の構成の他の例を示す図である。図１の静電保護回路およびその周辺の構成のその他の例を示す図である。上記の表示装置の第１適用例の外観を表す斜視図である。（Ａ）は第２適用例の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。第３適用例の外観を表す斜視図である。第４適用例の外観を表す斜視図である。（Ａ）は第５適用例の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態
２．変形例
３．適用例

＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本技術の一実施の形態に係る表示装置１の全体構成の一例を表したものである。表示装置１は、例えば、表示パネル１０と、表示パネル１０を制御するコントローラ２０とを備えている。なお、表示パネル１０が「電気光学装置」の一具体例に相当する。

表示パネル１０は、複数の画素１１がマトリクス状に形成された画素領域１０Ａと、画素領域１０Ａの周縁に形成されたフレーム領域１０Ｂとを有している。フレーム領域１０Ｂは、画素１１を駆動する駆動回路として、データドライバ１２およびゲートドライバ１２を有している。表示パネル１０は、各画素１１がデータドライバ３２およびゲートドライバ３３によってアクティブ駆動されることにより、外部から入力された映像信号Ｄｉｎに基づく画像を表示するようになっている。

ここで、画素１１は、表示パネル１０上の画面を構成する最小単位の点に対応するものである。表示パネル１０がカラー表示パネルである場合には、画素１１は、例えば赤、緑または青などの単色の光を発する副画素に相当し、表示パネル１０がモノクロ表示パネルである場合には、画素１１は、白色光を発する画素に相当する。上記の映像信号Ｄｉｎは、１フィールドごとに表示パネル１０に表示する映像のデジタル信号であり、画素１１ごとのデジタル信号を含んでいる。

各画素１１は、例えば、電気光学素子の一種である液晶層と、液晶層に電圧を印加する画素電極および対向電極と、画素電極に接続されたスイッチング素子とを有している。スイッチング素子としては、例えば、ＴＦＴが挙げられる。対向電極は、画素領域１０Ａ全体に形成されたシート状の電極であり、各画素１１で共通に用いられる共通電極ＣＯＭとしての役割を有している。

表示パネル１０は、行方向に延在する複数のゲート線ＧＴＬと、列方向に延在する複数のデータ線ＤＴＬとを有している。データ線ＤＴＬとゲート線ＧＴＬとの交差部分に対応して、画素１１が設けられている。各データ線ＤＴＬは、データドライバ１２の出力端（図示せず）に接続されており、さらに、例えば、画素１１内のＴＦＴのソースまたはドレインに接続されている。各ゲート線ＧＴＬは、ゲートドライバ１３の出力端（図示せず）に接続されており、さらに、例えば、画素１１内のＴＦＴのゲートに接続されている。前述の共通電極ＣＯＭは、例えば、基準電位（例えばグラウンド電位）が印加される基準電位線（図示せず）に電気的に接続されている。なお、基準電位線は、後述の制御信号線１４に含まれる配線の１つである。

フレーム領域１０Ｂは、さらに、制御信号線１４と、共通電位電極１６と、これらの間に設けられた静電保護回路１５とを有している。制御信号線１４は、選択走査に必要な各種制御信号が印加される複数の配線で構成されている。制御信号線１４は、コントローラ２０とデータドライバ１２およびゲートドライバ１２とを電気的に接続するものであり、データドライバ１２およびゲートドライバ１２とを制御する制御信号が印加されるものである。共通電位電極１６は、各画素１１に共通に印加される共通電位と同一の電位となっている電極であり、具体的には、共通電極ＣＯＭの電位と同一の電位となっている電極である。共通電位電極１６は、共通電極ＣＯＭとは別体で形成されたものであり、例えば、共通電極ＣＯＭとは何らかの導電性部材を介して電気的に接続されている。共通電位電極１６は、フレーム領域１０Ｂの多くの領域に形成されており、大面積の電極となっている。なお、静電保護回路１５については、後に詳述する。

コントローラ２０は、例えば、供給される映像信号Ｄｉｎを１画面ごと（１フレームの表示ごと）にフレームメモリに格納して保持するものである。コントローラ２０は、また、例えば、表示パネル１０を駆動するデータドライバ１２およびゲートドライバ１３が連動して動作するように制御する機能を有している。コントローラ２０は、例えば、ゲートドライバ１３に対して、制御信号線１４を介して走査タイミング制御信号を供給するようになっている。さらに、コントローラ２０は、例えば、データドライバ１２に対して、制御信号線１４を介して、フレームメモリに保持されている画像信号に基づいた１水平ライン分の画像信号と表示タイミング制御信号を供給するようになっている。

データドライバ１２は、例えば、コントローラ２０から供給される１水平ライン分の映像信号Ｄｉｎまたはそれに対応する信号を各画素１１に供給するものである。具体的には、データドライバ１２は、例えば、映像信号Ｄｉｎまたはそれに対応する信号を、ゲートドライバ１３により選択された１水平ラインを構成する各画素１１に、データ線ＤＴＬを介してそれぞれ供給するものである。

ゲートドライバ１３は、各画素１１を画素行ごとに選択走査するものである。ゲートドライバ１３は、例えば、コントローラ２０から供給される走査タイミング制御信号に応じて、表示駆動の対象となる画素１１を選択する機能を有している。ゲートドライバ１３は、例えば、ゲート線ＧＴＬを介して、選択パルスを画素１１に印加することにより、画素領域１０Ａ内の複数の画素１１のうちの１行を表示駆動の対象として選択するようになっている。そして、これらの画素１１では、データドライバ１２から供給される信号に応じて、１水平ラインの表示がなされる。このようにして、ゲートドライバ１３は、例えば、時分割的に１水平ラインずつ順次走査を行い、画素領域１０Ａ全体にわたった表示を行わせるようになっている。

次に、表示パネル１０の断面構成について説明する。図２は、表示パネル１０の断面構成例を表したものである。表示パネル１０は、ＴＦＴ基板３０と、対向基板４０と、これらの基板に挟まれた液晶層５０と、これらの基板を所定の間隙を介して固定するとともに液晶層５０を封止するシール剤６０とを含んで構成されている。液晶層５０は、例えば、ネマティック液晶からなり、液晶層５０のうち画素電極と対向する部位が上述の電気光学素子に対応している。

ＴＦＴ基板４０は、ガラス基板などの絶縁基板上に、画素領域と、画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを備えている。ＴＦＴ基板４０は、ガラス基板などの絶縁基板上に、複数の画素１１、データドライバ１２、ゲートドライバ１３および静電保護回路１５などが形成されたものである。ＴＦＴ基板４０は、さらに、データ線ＤＴＬ、ゲート線ＧＴＬ、制御信号線１４、共通電位電極１６、液晶層５０を配向させる配向膜等も形成されたものである。ここで、画素領域は、複数の画素１１と、データ線ＤＴＬおよびゲート線ＧＴＬの一部とを有している。一方、フレーム領域は、データドライバ１２と、ゲートドライバ１３と、制御信号線１４と、静電保護回路１５と、データ線ＤＴＬおよびゲート線ＧＴＬの一部とを有している。対向基板４０は、ＴＦＴ基板４０のうち少なくとも画素領域１０Ａと対向する領域に、所定の間隙を介して配置されたものである。対向基板４０は、例えば、ガラス基板などの絶縁性基板上に、前述の共通電極ＣＯＭ、液晶層５０を配向させる配向膜等が形成されたものである。なお、対向基板４０は、表示パネル１０においてカラー表示を可能にするカラーフィルタを有している場合もある。

次に、静電保護回路１５について説明する。図３は、静電保護回路１５およびその周辺の構成の一例を表したものである。静電保護回路１５の周辺には、例えば、ゲートドライバ１３、制御信号線１４および共通電位電極１６が配置されている。ここで、ゲートドライバ１３が、例えば図４、図５に示したような一般的なシフトレジスタＳＲを画素行ごとに１つずつ設けた構成となっており、制御信号線１４が、シフトレジスタＳＲのＣＬＫ，ＸＣＬＫ，ＶＧＬＧ，ＳＥＴごとに１本ずつ割り当てられた４本の配線で構成されているとする。

静電保護回路１５は、ゲートドライバ１３を静電破壊から保護するものであり、制御信号線１４と共通電位電極１６との間に設けられている。静電保護回路１５は、制御信号線１４と共通電位電極１６との間に互いに直列に接続されるとともに、ＴＦＴで構成された複数の（２つの）ダイオード１５Ａ，１５Ｂを有している。ここで、ダイオード１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ、双方向タイプとなっている。ダイオード１５Ａ，１５Ｂは、それぞれ、例えば、図６に示したように、２つのＴＦＴが並列接続され、さらに、ソースおよびドレインのうちゲートドライバ１３側の端子と、一方のＴＦＴのゲートとが互いに電気的に接続されるとともに、ソースおよびドレインのうち共通電位電極１６側の端子と、他方のＴＦＴのゲートとが互いに電気的に接続された構成となっている。これにより、静電保護回路１５は、制御信号線１４に大きな電荷が蓄積し、所定の電位となったときに、その蓄積した電荷を、大面積の共通電位電極１６に放電することが可能となっている。ダイオード１５Ａ，１５ＢのＴＦＴチャネル長は、互いに等しくなっていてもよいが、共通電位電極１６側のダイオード１５ＢのＴＦＴチャネル長が、制御信号線１４側のダイオード１５ＡのＴＦＴチャネル長よりも長くなっていることが好ましい。このようにした場合には、ダイオード１５Ｂの方が、ダイオード１５Ａよりも耐圧が高くなり、静電破壊が起こりにくくなるので、ダイオード１５Ａ、ダイオード１５Ｂが同時に静電破壊される可能性を低くすることができる。

なお、静電保護回路１５は、形式的には、ゲートドライバ１３や制御信号線１４の構成に応じた構成となる。静電保護回路１５は、例えば、制御信号線１４に含まれる配線の数に応じた構成となっており、互いに直列に接続された一組のダイオード（例えば、互いに直列に接続されたダイオード１５Ａ，１５Ｂ）は、制御信号線１４に含まれる配線ごとに別個に設けられている。しかし、機能的に本質的な部分（要部）については、上述の具体的な構成に依拠するものではない。例えば、制御信号線１４に含まれる配線の数が４本の場合と、そうでない場合とで、ダイオード１５Ａ，１５Ｂの、制御信号線１４および共通電位電極１６との位置関係は変化しない。

［効果］
次に、表示装置１の効果について説明する。表示装置１では、制御信号線１４と、共通電位電極１６との間に、互いに直列に接続されるとともに、ＴＦＴで構成された複数のダイオード１５Ａ，１５Ｂを有する静電保護回路１５が設けられている。これにより、例えば、一方のダイオード（例えばダイオード１５Ａ）が絶縁破壊によりショートしたとしても、残りのダイオード（例えばダイオード１５Ｂ）によって、制御信号線１４と、共通電位電極１６との間の絶縁が確保される。その結果、静電保護回路１５全体で静電破壊が起こりにくくなり、しかも、静電破壊が起こったときに静電保護回路１５全体としてショートが起こりにくくなる。

＜２．変形例＞
上記実施の形態では、静電保護回路１５が、２つのダイオード１５Ａ，１５Ｂで構成されている場合が例示されていたが、３つ以上のダイオードで構成されていてもよい。例えば、図７に示したように、静電保護回路１５が、２つのダイオード１５Ａ，１５Ａと、１つのダイオード１５Ｂとで構成されていてもよい。このとき、２つのダイオード１５Ａ，１５Ａは、ダイオード１５Ｂとの関係で、制御信号線１４側に配置されていることが好ましい。また、図示しないが、静電保護回路１５に含まれる複数のダイオードが、ＴＦＴチャネル長の互いに異なるＴＦＴで構成された３つ以上のダイオードとなっていてもよい。ただし、この場合にも、共通電位電極１６側のダイオードのＴＦＴチャネル長が、制御信号線１４側のダイオードのＴＦＴチャネル長よりも長くなっていることが好ましい。

また、上記実施の形態では、２つのダイオード１５Ａ，１５Ｂは、制御信号線１４に含まれる配線ごとに別個に設けられていたが、ダイオード１５Ｂが、制御信号線１４に含まれる少なくとも２つの配線において共用されていてもよい。例えば、図８に示したように、ダイオード１５Ｂが、制御信号線１４に含まれる全ての配線において共用されていてもよい。このとき、ダイオード１５Ｂは、制御信号線１４に含まれる配線ごとに別個に設けられた各ダイオード１５Ａに対して直列接続されている。なお、ダイオード１５Ｂが、制御信号線１４に含まれる配線ごとに別個に設けられた各ダイオード１５Ａに対して直列接続されている場合に、ダイオード１５Ａは、制御信号線１４に含まれる配線ごとに１つずつ設けられていてもよいし、複数個ずつ設けられていてもよい。つまり、静電保護回路１５に含まれる複数のダイオードは、制御信号線１４に含まれる配線ごとに１つずつもしくは複数個ずつ設けられた複数のダイオード１５Ａと、各ダイオード１５Ａに対して直列接続されたダイオード１５Ｂとを含んで構成されていてもよい。

＜３．適用例＞
以下、上記実施の形態およびその変形例で説明した表示装置１の適用例について説明する。上記実施の形態等の表示装置１は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。

（第１適用例）
図９は、上記実施の形態等の表示装置１が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル３１０およびフィルターガラス３２０を含む映像表示画面部３００を有しており、この映像表示画面部３００は、上記実施の形態等の表示装置１により構成されている。

（第２適用例）
図１０は、上記実施の形態等の表示装置１が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部４１０、表示部４２０、メニュースイッチ４３０およびシャッターボタン４４０を有しており、その表示部４２０は、上記実施の形態等の表示装置１により構成されている。

（第３適用例）
図１１は、上記実施の形態等の表示装置１が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５１０，文字等の入力操作のためのキーボード５２０および画像を表示する表示部５３０を有しており、その表示部５３０は、上記実施の形態等の表示装置１により構成されている。

（第４適用例）
図１２は、上記実施の形態等の表示装置１が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部６１０，この本体部６１０の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ６２０，撮影時のスタート／ストップスイッチ６３０および表示部６４０を有しており、その表示部６４０は、上記実施の形態等の表示装置１により構成されている。

（第５適用例）
図１３は、上記実施の形態等の表示装置１が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等の表示装置１により構成されている。

また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
絶縁基板上に、複数の画素を有する画素領域と、前記画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを備え、
前記フレーム領域は、
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、
各画素に共通に印加される共通電位と同一電位の共通電位電極と、
前記駆動回路を保護する静電保護回路と
を有し、
前記静電保護回路は、前記制御信号線と前記共通電位電極との間に互いに直列に接続されるとともに、薄膜トランジスタで構成された複数のダイオードを有する
電気光学装置。
（２）
前記複数のダイオードは、前記共通電位電極側のダイオードのＴＦＴチャネル長が前記制御信号線側のダイオードのＴＦＴチャネル長よりも長くなるように構成されている
（１）に記載の電気光学装置。
（３）
前記駆動回路は、各画素を画素行ごとに選択走査する走査回路であり、
前記制御信号線は、前記選択走査に必要な各種制御信号が印加される複数の配線で構成されている
（１）または（２）に記載の電気光学装置。
（４）
前記複数のダイオードは、前記配線ごとに別個に設けられている
（３）に記載の電気光学装置。
（５）
前記複数のダイオードは、前記配線ごとに１つずつもしくは複数個ずつ設けられた複数の第１ダイオードと、各第１ダイオードに対して直列接続された第２ダイオードとを含んで構成されている
（３）に記載の電気光学装置。
（６）
電気光学装置を表示パネルとして備え、
前記電気光学装置は、
絶縁基板上に、複数の画素を有する画素領域と、前記画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを有し、
前記フレーム領域は、
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、
各画素に共通に印加される共通電位と同一電位の共通電位電極と、
前記駆動回路を保護する静電保護回路と
を有し、
前記静電保護回路は、前記制御信号線と前記共通電位電極との間に互いに直列に接続されるとともに、薄膜トランジスタで構成された複数のダイオードを有する
表示装置。

１…表示装置、１０…表示パネル、１０Ａ…画素領域、１０Ｂ…フレーム領域、１１…画素、１２…データドライバ、１３…ゲートドライバ、１４…制御信号線、１５…静電保護回路、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…ダイオード、１６…共通電位電極、２０…コントローラ、３０…ＴＦＴ基板、４０…対向基板、５０…液晶層、６０…シール剤、ＣＯＭ…共通電極、Ｄｉｎ…映像信号、ＤＴＬ…データ線、ＧＴＬ…ゲート線、ＳＲ…シフトレジスタ。

Claims

絶縁基板上に、複数の画素を有する画素領域と、前記画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを備え、
前記フレーム領域は、
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、
各画素に共通に印加される共通電位と同一電位の共通電位電極と、
前記駆動回路を保護する静電保護回路と
を有し、
前記静電保護回路は、前記制御信号線と前記共通電位電極との間に直列に接続された複数のダイオードを有し、
前記複数のダイオードは、薄膜トランジスタで構成され、当該複数のダイオードのうち、前記共通電位電極側に設けられたダイオードのＴＦＴチャネル長は、前記制御信号線側に設けられたダイオードのＴＦＴチャネル長よりも長くなるように構成されている
電気光学装置。
前記駆動回路は、各画素を画素行ごとに選択走査する走査回路であり、
前記制御信号線は、前記選択走査に必要な各種制御信号が印加される複数の配線で構成され、
前記静電保護回路は、前記配線ごとに設けられている
請求項１に記載の電気光学装置。
電気光学装置を表示パネルとして備え、
前記電気光学装置は、
絶縁基板上に、複数の画素を有する画素領域と、前記画素領域の周縁に形成されたフレーム領域とを有し、
前記フレーム領域は、
前記画素を駆動する駆動回路と、
前記駆動回路を制御する制御信号が印加される制御信号線と、
各画素に共通に印加される共通電位と同一電位の共通電位電極と、
前記駆動回路を保護する静電保護回路と
を有し、
前記静電保護回路は、前記制御信号線と前記共通電位電極との間に直列に接続された複数のダイオードを有し、
前記複数のダイオードは、薄膜トランジスタで構成され、当該複数のダイオードのうち、前記共通電位電極側に設けられたダイオードのＴＦＴチャネル長は、前記制御信号線側に設けられたダイオードのＴＦＴチャネル長よりも長くなるように構成されている
表示装置。