Chapter 1FPD（Flat Panel Display）と関連産業

Chapter 11.

TFT-LCD と AMOLED 比較

1.1

特性比較

1.1.1駆動方式

図 1.1 に TFT-LCD と AMOLED の画素回路を示す。LCD では各画素に TFT1 個，蓄積容量1 個の 1T1C 構成だが，OLED では各画素に TFT2 個，蓄積容量 1 個の 2T1C が最低でも必要となる。LCD は電圧駆動のため，TFT をスイッチとし，信号線電圧を蓄積容量に書き込めば画素回路としての動作が完了する。これに対し，OLED は電流駆動のため，信号線書き込みTFT をスイッチとして蓄積容量に書き込むことに加え，駆動 TFT を電流制御する電流源として使用し，電圧－電流変換をする必要がある。TFT のドレイン電流は，移動度および閾値電圧に依存する。移動度および閾値電圧は TFT の特性値としてばらつきを持つため，OLED に印加する電流がばらつく。その結果，画素ごとの輝度が異なることになり，表示均一性不良として視認されることになる。対策として，移動度および閾値電圧の補正回路が必要になる。したがって LCD に比べて，OLED の画素に占める TFT の面積は大きくなる。

図 1.1

1.1.2

デバイス構造と画素等価回路

応答時間

TFT-LCD と OLED はともにホールド型ディスプレイであり，表示された画像が所定のフレーム時間内に TFT によって保持されることを意味する。結果として，両ディスプレイと3

Chapter 12.

th

LCD 50 ANNIVERSARY EVENTSID（Society Information Display）2018 は，Los Angeles Convention Center（Los AngelesCalifornia, US）で 5 月 20 ～ 25 日まで開催された。Symposium と Exhibition の参加者数は，前年比 15％以上の増加となった模様である。この 7 年間で最高の 7,000 人近くに達する見込みである。大会としての収支も，過去最高だった 3 年前の 2015 年を上回る見通しである。
特に増えているのが，Apple 社や Google 社といった，世界の IT を牽引するシリコンバレーの名だたる企業からの参加者である。例えば，Apple 社は2017 年の参加者数は280 人だったが，2018 年は 30％以上も増えて 370 人に達した。SID の特徴は，一般的な学会に比べて産業界との距離が近いことにある。
米 国 の RCA（Radio Corporation of America）が 動 的 散 乱モード
（DSM：Dynamic ScatteringthMode）LCD を発表してから50 年が経過した。そこで，今年の SID では，LCD 50 ANNIVERSARYEVENT が 5 月22日に開催された。Display Week に北米，アジア，ヨーロッパの LCD 学業界のパイオニアが集まった。今回の特別セッションは，University of Central Florida の Shin-Tson Wu 教授が座長で，表1.2に示した講演が行われた。
午 後 6 時 30 分 か ら は LCD Pioneers Reception が 始 ま っ た。SID は 学 界 と 産 業 界 の 300 人の LCD パイオニアおよび専門家を特別に招待した。幸運にも著者も選ばれ参加した。なお，th

LCD 50 Anniversary のコミッティは，Wu 教授と日本メルク（株）の長谷川氏である。基調講th演をされた名古屋大学の天野教授（2014 年ノーベル賞受賞）は，LCD 50 Anniversary のパーティに出席され，LCD の先人たちと交流を深められた。
著者は久しぶりに多くの人たちにお会いできたことに感謝している。

11

Chapter 1

3.

スマートフォン用ディスプレイの動向
SID2018 Business Conference で Tianma 社から，C. Peng,“New Mobile Display”の講演があった。以下に概要を紹介する。
スマートフォンは，先進国を中心に買い替え需要が中心となってきており，市場成長率が鈍化している。ここ数年市場拡大を牽引してきた中国も普及が一段落している。今後は，中国を除くその他アジア，中東や中南米，アフリカなどは伸長が期待されるが，中国や北米，欧州は横ばい，日本は横ばいから縮小となり，市場は年率 2％程度の低調な成長を予想する。
ディスプレイは TFT-LCD と AMOLED を 対 象 と し た。2017 年 は TFT-LCD が 縮 小 し た ものの，「iPhone X」向けをはじめとした AMOLED が大幅に伸び，市場が拡大した。2018 年はAMOLED の普及がペースダウンしているものの，前年比 1.2％増の 5 兆 5,816 億円を見込んでいる。今後は 2019 年以降に，LG Display 社，BOE 社，Tianma 社など後発メーカが AMOLEDの出荷数量を拡大させ，業界全体で単価の下落が進み，スマートフォンでの採用がさらに増加すると見ている。
スマートフォンの価格帯の推移を図 1.6 に示す。240 ドル以下の低価格帯が減少する一方，400 ～ 635 ドルの価格帯が増加すると予測している。

図 1.6

Product Portfolio Change For Smartphone（Tianma；SID2018 Business Conference）

技術トレンドを 図 1.7 に示す。ディスプレイの解像度は，現状 400 ppi が 500 ppi 以上に，フォームファクタはフルスクリーンサイズからフォルダブルになる。集積化としては，指紋認証がディスプレイの下付けからディスプレイ内蔵になると予測される。

13

Chapter 2自己配向（ポリイミド配向膜レス）TFT-LCD

Chapter 2

1.

液晶と配向技術の基礎

1.1

液晶とは

通常の固体は，昇温により融点で透明な液体に変化する。しかし，特殊な分子構造を有する物質は，図 2.1 に示すように，固体から液体に直接には転移しない。液晶（liquid crystal）と呼ばれる中間状態を経てから，通常の液体に変化する。このように，ある温度範囲で液体と結晶の双方の性質を示す物質を液晶と呼ぶ。
液晶には図 2.2 に示すようにネマティック（nematic），スメクティック（smectic），コレステリック（cholesteric）などが知られている。ディスプレイには主にネマティック液晶が用いられ

図 2.1

物質の状態

図 2.2

液晶の種類29ている。いずれも棒状分子か板状分子の集団からなる。例えば図 2.3 に示す棒状液晶 3PBC3,4F2は，44.2℃で固体となり 118℃で液体となる。なお，この液晶の長軸は～ 20 Å，短軸は 5 Å である。各タイプの液晶はそれぞれ特有な規則的分子配列を形成し，分子長軸が互いに平行に配列している点が共通している。

図 2.3液晶の特性

このような特徴的な分子配列のため，液晶が持つ屈折率，誘電率，透磁率，弾性定数，粘性係数，電導度などの物性値は図 2.4に示すように，分子長軸に平行な方向と直角な方向〈短軸〉では相違し，異方性を有す。
このような異方性の特徴に加えて，液晶の分子配列は電場，磁場，応力などの外部場の作用で容易に変化するという特徴がある。

図 2.4液晶の各種異方性

これは，液晶の弾性率が非常に弱いことに基づいている。誘電率異方性と屈折率異方性を組み合わせた電気光学効果や磁化異方性と屈折率異方性を組み合わせた磁気光学効果などは工学的応用に役立っている。
ネマティック液晶に電界を印加すると，液晶分子配列の遷移とそれに伴う光学的性質の変化が生じる。これは，液晶分子軸方向の誘電率ε∥とこれに直行方向の誘電率 ε ⊥が異なるからである。この誘電率異方性Δε（＝ε∥－ε⊥）は，液晶の持つ各種の電気光学効果ならびに液晶素子への多様な応用にとって，重要な役割を担っている。図 2.5 に示すように，誘電率異方性が正の液晶（Δε＞ 0）を Np 液晶と呼び，負（Δε ＜ 0）の液晶を Nn 液晶と呼ぶ。

30

Chapter 3
TFT-LCD の高品位化・高機能化

Chapter 31.

In-Cell 偏光板とその応用

1.1偏光板

一般に LCD は，入射した直線偏光を液晶（LC）層の持つ電気光学特性で変調し，出射側の偏光板で透過率の強弱や着色の信号として可視化するデバイスである。すなわち，偏光をその表示原理に用いるため，偏光板は必須の部材であるとともに，その高性能化・機能化が LCD の機能向上に欠かせない。偏光板は自然光を直線偏光に変える素子であり，その機能は入射する光を直交する偏光成分の一方のみを通過させ，他方を吸収（あるいは反射・散乱）により遮蔽するものである（図 3.1）。偏光板には図 3.2 に示すように種々ある。ここでは，紙面の関係からすべてを網羅することはできないが，主要なものについて述べる。

図 3.1

直線偏光板

図 3.2

偏光板の種類55