液晶ディスプレイ
1枚の表示画面で左右の観覧者に異なる画像を見せる技術である。画面上に視差バリア層と呼ばれる無数の微細なスリットを持つことで、2つの画素ごとに1本のスリットが置かれ、見る角度に応じていずれかを隠すようにされている。左右に連なった画素に交互に異なる画像を表示することで、画素横方向の画像解像度は半分になるが、左右の閲覧者が特定の角度から見ることで異なる画像を見せることができる。同様の技術でトリプルビューも存在する。
2枚の電極に挟まれた各画素での表示には偏光フィルムの配置方向に応じて、2種の表示モードが存在する。
ノーマリー・ホワイト・モード(NWモード) - 電圧の無印加状態で明表示(白表示)となる
ノーマリー・ブラック・モード(NBモード) - 電圧の無印加状態で暗表示(黒表示)となる
液晶テレビでは、液晶パネルは製造原価の6割から7割を占める重要な部分である。
また、液晶ディスプレイを構成する部品を選択することによって表示特性を用途に適合させることも行なわれている。その典型例が、光沢(グレア)表示とノングレア(つや消し・マット)表示の選択である。この選択は、液晶ディスプレイの最もユーザー側に位置する部品(通常は偏光フィルム)の表面処理によって決定される。つまり、平滑な面を持ち光沢のある表面処理の偏光フィルムを採用すると光沢表示となり、散乱のある表面処理の偏光フィルムを採用するとノングレア表示となる。よって、写真画像や動画の鑑賞目的のために、色純度やコントラストの感覚的な品位を高めることができる光沢画面と、事務処理用に適する映り込みの少ないノングレア画面との用途別の作り分けが、偏光フィルムの選択のみにより行える。
データ線はデータ信号線やX電極線とも呼ばれ、アクティブ・マトリクス駆動ではソース線とも呼ばれる。
簡易な表示で済む電卓の表示部のようなものを除けば、多数のサブ画素を格子状に配列したドットマトリクスによる表示が液晶パネルの主流となっており、これによって変化に富んだ画像表示が行える。ドットマトリクス表示の多数のサブ画素ごとの電極に個別の配線を行うと、基板周縁部は配線で埋まり現実的ではなくなることから、縦横の2次元的な配線の交点でサブ画素の電極を制御するマトリクス配線方式が採られている。マトリクス配線では、基本的に液晶パネル外との配線数が縦線と横線の合計数で済む。
マトリクス配線で使用される2種類の信号線を以下に示す。
TN型のNWモードの場合の偏光フィルムのクロスニコル配置がIPS型ではNBモードに用いられており、TN型のNWモードの利点がIPS型ではNBモードの利点にほぼ対応し、IPS型では多くがNBモードで用いられる。NW、NBという名称が電圧と表示との関係のみを表す名称であるため、注意が必要である。
液晶ディスプレイに関係する産業には以下の会社群がある。
液晶原材料メーカー
液晶部材メーカー
半導体メーカー マスクメーカー
液晶ディスプレイメーカー 液晶パネルメーカー
製造装置メーカー
販売網
上記での液晶原材料とは、液晶材、配向膜、ターゲット材などがあり、液晶部材とはカラーフィルタ、偏光板、マザーガラスがある。 液晶パネルメーカーは液晶ディスプレイメーカーに対して液晶パネルを部品として供給するメーカーを指し、液晶ディスプレイメーカーは自社で液晶パネルを内製するものと社外から購入するものの両者を含む。液晶ディスプレイメーカーの中には内製した液晶パネルを外販する会社もある。液晶部材から半導体、液晶パネルを含めて内製する垂直統合型の液晶ディスプレイメーカーとして、韓国のサムスン電子、LGフィリップスと、日本のシャープ、パナソニック、ソニー、日立、東芝がある。欧州と台湾では水平分業型の専業メーカーがいくつかある。
液晶ディスプレイ産業は国際的な市場に向けた世界規模での開発・生産・販売が行われているが、生産拠点は比較的アジアに集中しており、また液晶部材の中でもマザーガラスのように巨大化を遂げた部品では長距離輸送に向かないため、地域的な偏在性を生む要因となっている。
酸化物スパッタリング法 アルゴンと少量の酸素の混合ガスをプラズマにしてこの熱でITO酸化物のターゲットから昇華させてガラス基板に成膜する。水素や水を加える手法も存在する。200-1000Å程の厚みを作り、抵抗値は1.7-2.5×10Ω・cmになる。 反応性スパッタリング法 アルゴンと酸素の混合ガス中でITOのターゲットから昇華させてガラス基板にITO酸化膜を成膜する。ITO酸化膜はほとんど不透明であり、膜に含まれる酸素を追い出すために200°Cの大気中、または不活性ガス中での熱処理を必要とする。膜厚が厚いと透明度を高めにくくなり成膜を制御することが難しく抵抗値にバラツキがあるため、製造には酸化物を使う方法に移っている。 これらの他に、ディッピング法がある。カラーフィルタ基板では耐熱性の上限に配慮されるが、アレイ基板ではより高い温度を使って抵抗値の低減が計られる。例えばTFTアレイ基板では以前の工程でのゲート絶縁膜の350-400°Cでの形成時の温度や、後の工程でのSiNx保護膜の250°Cや配向膜の熱処理温度180°CでITO膜の特性が劣化しないよう配慮が求められる。STN用のITO膜では配向膜の熱処理温度に対する250-300°C程度の耐熱性が求められる。ガラス基板の全面に成膜されたITOの薄膜は、アレイ基板のみフォトリソグラフィ技術を使ったエッチングによって不要部分が除去される。
液晶パネルに用いられる液晶材料としては他には強誘電性液晶やブルー相液晶などがある。どちらもネマティック液晶と比較して高速な応答を実現することができ、特に、ブルー相液晶は応答速度が10-100μsと速く、暗状態に視野角依存性が原理的に無い。そのため配向膜やラビングなどの配向処理や視野角補償のための光学フィルムが不要なためパネルを薄く安く作れる。近年になって非常に狭かった温度域を広げる技術が登場し、実用化が期待される。