TFT-LCD液晶表示パネルのキーマテリアル機能

2026-06-03

1. a-Si (アモルファスシリコン): a-Si は、TFT チャネル層に使用される最も古くからある半導体材料です。 a-Si TFT バックプレーンの製造プロセスは比較的単純で、歩留まりが高く、コストが低いため、上位世代のラインで TFT-LCD パネルを製造する場合に当然の利点が得られます。現在、G8.5 以降の世代の生産ラインの大部分は、a-Si TFT バックプレーンを使用しています。ただし、a-Si の電子移動度はわずか 0.9 ~ 1 cm²/V·s であるため、高輝度、高解像度、高 PPI、または高速リフレッシュ レートを備えたディスプレイの作成にはあまり適していません。その結果、a-Si は主にエントリーレベルのディスプレイ パネルに採用されています。

2. IGZO (インジウム ガリウム 亜鉛 酸化物): a-Si 半導体材料と比較して、IGZO TFT バックプレーン テクノロジーは大幅に高い電子移動度を提供します。 10~25 cm2/V・s の電子移動度を備えた IGZO は、TFT 画素電極の充放電速度の高速化を可能にし、大型ディスプレイ パネルの高輝度、高解像度、高 PPI、リフレッシュ レートの向上を実現します。

3. LTPS(低温ポリシリコン):LTPSは、600℃未満の温度で行われる結晶化プロセスを通じて、ガラス上に堆積されたアモルファスシリコン(a-Si)薄膜を多結晶シリコン(p-Si、ポリシリコン)に変換する技術です。最後に、薄膜プロセスを使用して、活性層として機能する p-Si を備えた TFT デバイスを製造します。 a-Si と IGZO の中で、LTPS 半導体材料は最も高い電子移動度を誇り、100 cm2/V・s 以上に達します。これにより、より高い輝度、より高い解像度、より高い PPI、より高速なリフレッシュ レートを備えたディスプレイ パネルの製造に最適になります。ただし、LTPS は製造プロセスが複雑でコストが高いため、G6.0 以下の世代の生産ラインの TFT バックプレーンに最適です。

4. LTPO (低温多結晶酸化物): LTPO は、LTPS と IGZO という 2 つの半導体技術を組み合わせて作成された材料です。 LTPS の高い電子移動度を継承しながら、IGZO の極めて低いリーク電流の恩恵を受けます。優れた電子移動度により、ディスプレイ パネルは高輝度、より鮮明な解像度、より高い PPI、より高速なリフレッシュ レートなどの機能を実現できます。一方、リーク電流が減少することで、パネルは低いリフレッシュ レートで動作できるようになり、消費電力が大幅に削減されます。現在、LTPO TFT バックプレーン技術はプレミアム AMOLED 製品に使用されています。

5. RGB CR (RGB カラーレジスト): RGB カラーレジスト CF カラーフィルター基板のコア材料で、通常は赤、緑、青の原色で構成されます。 TFT LCD液晶表示パネルの色度と透過率を提供します。

6. BM (ブラック マトリックス): ブラック マトリックス BM は、光を遮断する役割を果たし、隣接する赤、緑、青のサブピクセル間の色の混合を防ぎます。サブピクセル間の光漏れを効果的に阻止し、表示パネルのコントラスト比を向上させます。 7.0c(オーバーコーター):赤、緑、青のカラーブロック層を保護し、同時にCFフィルム表面を平坦化します。 OC層はアクリル樹脂でできており、熱硬化型と紫外線硬化型の2種類があります。 VAおよびTN表示モードの製品では、赤、緑、青のカラーブロック層がITO電極で覆われて保護されているため、これらの層やブラックマトリックス(BM)の凹凸によるセル厚のばらつきが表示性能に与える影響はほとんどありません。したがって、OC層を省略することができる。ただし、IPS ディスプレイ モード製品にはこの保護 ITO 電極層がないため、セル厚の正確な制御が重要になります。したがって、これらのアプリケーションには OC 層が不可欠です。

7. P/ポリイミド: 配向膜は、TFT アレイ基板とカラー フィルター (CF) 基板の両方の内面にコーティングされます。硬化後、配向膜は液晶分子に「アンカー」効果を及ぼし、液晶分子が特定のプレチルト角で配向するようにします。

8. PS (フォトスペーサー): 柱状スペーサーはフォトリソグラフィーを使用して形成され、一般にフォトスペーサーと呼ばれます。これらのスペーサーは、TFT および CF ガラス基板を支持する役割を果たし、セル ギャップの厚さを均一にします。さらに、最適な透過率とコントラスト比を維持しながら、TFT LCD の圧縮耐性を強化します。

9. MPS (Main-PS): Main-PS は弾性樹脂材料であり、その主な機能は LCD パネルの TFT および CF ガラス基板を支持し、液晶セルの安定かつ均一な厚さを確保することです。

10.SPS (サブ PS): メイン PS と連携して動作するサブ PS は、液晶パネルに追加のサポートを提供します。これにより、パネルの押しつぶし力に対する耐性が向上します。外圧が加わった場合、サブ PS とメイン PS の両方が連携して変形を防ぎます。

11.BS (ボールスペーサー): セル内に球状スペーサーを分散させる主な目的は、セルの厚さを維持しながら TFT および CF ガラス基板を支持することです。しかし、分散プロセスにより、これらの球状スペーサーの分布が不均一になることが多く、透過率の低下やコントラスト比の低下などの問題が発生します。その結果、このテクノロジーは現在ではほとんど段階的に廃止されています。

12.GF スペーサー (ガラス繊維スペーサー): ガラス繊維スペーサーは通常、セル領域全体で均一なセルボックスの厚さを維持するために封止接着剤に混合され、セル内の液晶分子の均一な分散を確保し、セル周囲の表示欠陥を防ぎます。

13.LC (液晶): 液晶は液体と固体の間にある物質の中間状態であり、液体の流動性と結晶の異方性の組み合わせなどの特性を示します。 -50°C 付近の低温では、液晶は通常、白いプラスチックのような結晶として見えます。温度が上昇すると、液晶は徐々に柔らかくなり、透明で油状の粘稠な液体に変化します。温度が上昇し続けると (透明点は液晶の種類によって異なりますが、通常は約 100°C に達します)、材料は透明な流れる液体になります。この透明への移行が起こる温度は、液晶の透明点として知られています。

14.N+ a-Si (n+ アモルファスシリコン): N+ a-Si は通常、ソース電極とドレイン電極と半導体層の間に配置されるオーミックコンタクト層で使用されます。 n+ a-Si の主な機能は接触抵抗を低減し、ソース電極とドレイン電極が半導体層から電荷キャリアをより効率的に抽出または注入できるようにすることです。

15.ITO (インジウム錫酸化物): ITO は透明な導電性酸化物で、TFT-LCD の重要な薄膜層の 1 つとして機能します。 TFT-LCD では、画素電極 (Pixel ITO)、共通電極 (COM ITO)、ボンディング パッド (PAD) として一般的に使用されます。

16.ATO (アンチモンドープ酸化錫): ATO 高抵抗フィルムは、Incell プロジェクトで一般的に使用されます。 ATO は、タッチ信号の干渉などの問題に対処し、静電伝導性を高めるために CF ガラスの上面に蒸着されています。

17.シーラント: TFT-LCD では、境界接着剤は主に液晶セルをシールし、液晶の漏れや水分の侵入を防ぎ、周囲のセルギャップ寸法を一定に維持し、アレイ基板を CF カラーフィルタ基板に接着する役割を果たします。

18.メインシーラント: 通常、LCD ディスプレイパネルの周囲に縁取り接着剤のビードが 1 つだけ塗布されます。これはメイン縁取り接着剤と呼ばれます。

19.ダミーシーラント: 大きなガラスパネルの周囲に、追加の余分な境界接着剤が塗布されます。これは、ガラス基板の切断プロセス中に機械的バランスを維持するのに役立ちます。これにより、上部と下部の両方の切断刃にかかる力のバランスが確保されると同時に、一次境界接着剤が受ける切断ストレスも軽減されます。

20.SiNx: 窒化ケイ素は、TFT-LCD においてバリア層、保護層、絶縁層などとしてさまざまな役割を果たします。 SiNx 膜は緻密な構造を有しており、不純物イオンの拡散を効果的に防止します。さらに、SiNx フィルムは保護コーティングとして一般的に使用され、重要な配線層を保護します。 SiNx は電気絶縁体としてもよく使用され、異なる膜層を分離することで電流の短絡を防止します。

21.G-SiNx: ゲート電極上に堆積された窒化シリコン膜は、一般に G-SiNx または GI 層と呼ばれ、主に絶縁材料として機能します。

22.ソース電極とドレイン電極の上に堆積された窒化シリコン膜 PA-SiNx は、一般に PA-SiNx と呼ばれ、主に絶縁層および保護層として機能します。

23.MO/AL/MO: ソース、ドレイン、ゲート電極の電極材料の組み合わせスキーム。AL プロセス技術で一般的に使用される複合金属材料。

24.MoTi/Cu: ソース、ドレイン、ゲート電極用の電極材料の組み合わせ。CU プロセス技術で一般的に使用される複合金属材料。

25.SD (ソース/ドレイン): ソース電極は TFT の入力電極であり、通常はデータ入力端子として機能し、ドレイン電極に電流を供給します。一方、ドレイン電極は電流出力端子として機能し、ソース電極からチャネルを流れる電流を受け取り、それを画素電極に供給します。

26.ゲート: ゲート電極は TFT の制御電極です。電圧を印加すると、チャネルの導電率を変えることができます。ゲート電圧はトランジスタのオンとオフを切り替えるために使用され、それによってピクセルが点灯するか暗くなるかを制御します。

27.PR (フォトレジスト): フォトレジストは、フォトリソグラフィープロセスで使用される感光性材料です。このプロセスでは、アレイ基板または CF カラーフィルター基板上のフィルム層の表面にフォトレジストがコーティングされます。 UV 露光後、その化学的特性が変化し、露光された領域は現像液によって除去されますが、露光されていない領域はそのまま残ります。

28.CLC (液晶コンデンサ): 電気入力を光出力に変換する遷移要素はピクセル負荷コンデンサであり、主に液晶容量と蓄積コンデンサで構成されます。その主な機能は、ピクセル電圧の安定性を確保することです。液晶容量は TFT LCD の重要な要素であり、通常は約 0.1 pF です。その静電容量値が比較的小さいため、充電された電圧を長期間維持することはできず、次のフレーム データ更新が発生するまでのみです。たとえば、標準的な 60 Hz のリフレッシュ レートでは、各フレームは約 16 ミリ秒の間その状態を維持する必要があります。ただし、この期間中、液晶容量が電圧を安定に保つことができず、不正確なグレースケール表現が発生し、最終的には画質が低下する可能性があります。

29.Cst (コンデンサストレージ): ストレージコンデンサは、前述の問題に対処するために導入されました。液晶コンデンサの制限を補うために、通常、蓄積コンデンサが TFT LCD 設計に組み込まれます。この蓄積コンデンサは通常、液晶コンデンサの静電容量よりも大幅に大きい (約 0.5 pF) ため、液晶コンデンサに蓄積された電荷を効果的に維持できます。蓄積コンデンサは通常、画素電極と共通電極トレースの間に形成され、その主な機能は、次の画面更新が行われるまで充電電圧を安定に保つことです。