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FPD部材の製造技術動向
−大型化、高画質化、低消費電力化、フレキシブル化を目指して−


 フラットパネルディスプレイ(FPD)は商品化されてから既にかなりの年月が経過し、今やディスプレイの主流となっています。しかし、技術の進歩は留まるところを知らず、次々と新しい技術開発が進められています。特に、「大型化」、「高画質化」、「低消費電力化」および「フレキシブル化」のキーテクノロジーで、活発な研究開発が、継続して各社で精力的に行われています。
  本技術レポートは、FPD部材製造技術に関する最先端の研究・技術開発の状況をまとめたものです。

液晶ディスプレイ(LCD)における、液晶材料の配向制御・分子制御、バックライト部材の開発、透明導電膜や薄膜トランジスタ(TFT)の製造技術、フィルム液晶ディスプレイの開発状況。
有機ELディスプレイの大型化やフレキシブル化を目指した発光素子の高効率化、低電圧駆動化、塗布による製造技術の動向、有機トランジスタの開発動向。
プラズマディスプレイ(PDP)では、プラズマチューブアレイ超大型ディスプレイの開発動向。フィールドエミッションディスプレイ(FED)についてはその開発状況。
         
          □体  裁  A4判379ページ
          □価格 本体68,000円+消費税
          □送  料  弊社負担
          □発  行  2009.03

章 目 次

第1章 各種FPDの課題と技術動向
第2章 LCD(Liquid Crystal Display)の技術動向
第3章 有機EL(Organic Electro-Luminescence)ディスプレイの技術動向
第4章 PDP(Plasma Display Panel)の技術動向
第5章 FED(Field Emission Display)の技術動向

詳 細 目 次 


第1章 各種FPDの課題と技術動向
1
1.1 研究開発の取組み 1
1.2 電子ディスプレイの分類 1
引用文献 3

第2章 LCD(Liquid Crystal Display)の技術動向
4
 2.1 LCDの概要 4
  2.1.1 液晶の駆動方式 4
   (1) 駆動方式の分類 4
   (2) 主な表示モード 5
 2.2 LCDの光学フィルム 13
  2.2.1 光学フィルムの動向 13
   (1) 大型化に伴う要求特性 13
   (2) 光学フィルムの面積拡大に伴う課題 17
  2.2.2 光学フィルムによる視野角の制御の事例 18
   (1) 「NHフィルム」を使ったECB-LCDの広視角化(新日本石油) 18
   (2) 低階調域における大型TV用IPS-LCDの広視角化
      (日立製作所、日立ディスプレイズ)
23
   (3) HANセルと組み合わせたCAV素子によるIPS-LCDの視野角制御
      (日立製作所)
27
   (4) VA方式用の垂直配向膜(JSR) 32
   (5) 一軸性位相差フィルムを用いた円偏光型MVA方式の視野角改善
      (東京農工大)
33
 2.3 液晶セルの配向制御・分子制御 37
  2.3.1 液晶分子の配向制御 37
   (1) コレステリック液晶の光配向(コマンドサーフェス)法
      (アドバンスト・ソフトマテリアルズ、東邦大学)
37
   (2) 側鎖型光反応性高分子液晶(PPLC)による分子配向制御(兵庫県立大学) 42
   (3) 光ラビング法(JSR、産業技術総合研究所) 48
   (4) ポリマーフィラメントによるコレステリック液晶の配向制御
      (NHK放送技術研究所)
60
   (5) 低加速イオンによるポリイミド膜の配向制御(東京農工大) 63
  2.3.2 添加による液晶セルの機能制御 68
   (1) 低分子液晶のダイレクターおよび相の制御(九州大学) 68
   (2) ブルー相(BP)の制御(九州大学) 73
   (3) 微粒子添加による液晶材料の特性変化の事例 81
    A.ネマティック液晶材料への極性分子添加
      (Case Western Reseve大学、Korea大学、Soongsil大学:韓国)
82
    B.屈曲性分子を添加したOCB方式
      (National Chiao Tung大学、Chunghwa Picture Tube社台湾)
82
    C.無機ナノ粒子添加による駆動電圧低減・高速化
      (山口東京理科大学、東京理科大学、宇部マテリアル)
83
    D.コレステリック液晶入りマイクロカプセル壁の耐熱向上(富士ゼロックス) 85
    E.自己組織化ファイバーの導入によるTN素子の応答性向上(東京大学) 87
 2.4 LCDの照明技術 88
  2.4.1 LCDの照明の動向 88
   (1) 白色LED 89
   (2) 白色LED用蛍光体 90
  2.4.2 反射型LCD 96
   (1) 反射型LCDの種類 96
   (2) 半透過型LCD(シャープ) 97
   (3) 半透過型LCDの広視野角化と省電力化を可能とする位相差板
      (金沢工業大学)
97
   (4) 半透過型LCDの動向 101
 2.5 大型化・簡易化のためのITO透明導電膜 102
  2.5.1 大型化に伴うスパッタリング装置(アルバック) 102
   (1) 大型化に伴うスパッタリング装置の課題と対策 102
   (2) 第10世代を目指したITO成膜技術 103
  2.5.2 非晶質透明導電膜 107
   (1) 「H2O添加法」による非晶質ITO透明導電膜の低温成膜(アルバック) 107
   (2) In-Zn-O系非晶質透明導電膜(出光興産) 109
  2.5.3 ITO円筒ターゲットによる利用効率の向上(東ソー) 109
  2.5.4 塗布法による成膜のためのITO微粒子の開発 111
   (1) Agナノメタルインク(アルバックマテリアル) 111
   (2) ITO粒子を使った塗布型の透明導電フィルム(日立マクセル) 112
   (3) 導電性薄膜用ITOナノペースト「ナノディスパーITO」
      (大阪市立工業研究所・巴製作所・奥野製薬)
112
   (4) 透明導電膜用キュービックITOナノ粒子の合成
      (東北大学、DOWAエレクトロニクス)
112
 2.6 LCDの製造工程 114
  2.6.1 TFT基板製造工程 115
   (1) TFT(薄膜トランジスタ)の種類 115
   (2) a-SiTFT基板製造工程 117
   (3) a-SiTFT基板製造技術と装置 118
   (4) p-SiTFT基板製造工程 123
  2.6.2 低温ポリシリコンTFTの製造工程 123
   (1) 低温ポリシリコンプロセス(Low Temperatur Polysillicon Process:LTPS) 124
   (2) 自己整合LTPS TFT プロセス 124
   (3) ドレイン/ソースコンタクト領域をもつLTPSプロセス 125
   (4) 枚マスクCMOSプロセス 126
   (5) PECVDドーズ膜をベースにしたNMOSプロセス 128
  2.6.3 カラーフィルター(CF)基板製造工程 128
  2.6.4 パネル製造工程 130
  2.6.5 ナノインプリント 135
   (1) ナノインプリント技術の概要 135
   (2) ナノインプリントのディスプレイへの応用 143
  2.6.6 ナノリソグラフィ 154
   (1) 光リソグラフィ技術の概要 154
   (2) 高輝度液晶バックライト導光板への応用(兵庫県立大学) 158
  2.6.7 LCD製造技術の動向 164
 2.7 フィルム基板のLCD 165
  2.7.1 ロールツーロールプロセス 165
   (1) フィルム基板ディスプレイ材料 165
   (2) フィルム基板カラーフィルタ 167
   (3) 偏光/位相差フィルム部材 168
   (4) 超薄型バックライト 169
  2.7.2 フィルムLCDの動向 170
   (1) 液晶の相系列制御によるフィルムLCDの高コントラスト化
      (NHK放送技術研究所)
170
   (2) 柔軟な導光板とフィルム液晶パネルを用いたフレキシブルディスプレイ
      (NHK放送技術研究所、ミネベア、共同印刷) 
174
   (3) ボトムコンタクト型有機TFTフレキシブル液晶表示パネル
      (NHK放送技術研究所)
177
   (4) フィールドシーケンシャルカラーフレキシブル液晶表示パネル
      (NHK放送技術研究所)
182
 引用文献 187

第3章 有機EL(Organic Electro-Luminescence)ディスプレイの技術動向
191
 3.1 有機ELディスプレイの構造と原理 191
  3.1.1 有機ELの素子構造 191
  3.1.2 有機ELディスプレイの動作原理 192
   (1) 有機ELの発光現象 192
   (2) 有機EL素子の発光効率 197
   (3) 有機EL素子寿命 198
  3.1.3 駆動方法 200
   (1) 表示方法 200
   (2) フルカラー化 201
  3.1.4 有機EL素子の構成材料 203
   (1) 有機EL素子に用いられる有機化合物 203
   (2) 発光性材料 206
   (3) 電子輸送材料 212
   (4) 有機半導体 212
  3.1.5 有機ELディスプレイの製造プロセスの概要 213
   (1) パッシブ型低分子系有機ELディスプレイ 214
   (2) アクティブ型高分子系有機ELディスプレイ 215
   (3) 有機ELディスプレイ製造装置の事例(トッキ) 216
  3.1.6 有機ELディスプレイの課題と要素技術 217
   (1) 低分子系材料の塗布化と高分子系材料の材料開発 217
   (2) テレビ用大型画面 218
   (3) フレキシブル有機ELディスプレイ 220
 3.2 有機ELディスプレイ部材の製造技術動向 220
  3.2.1 大型化のための製造技術動向 220
   (1) 基板における有機ELの封止技術(ランテクニカルサービス) 220
   (2) スプレーCVD法で成膜したITO膜(東京工芸大) 223
   (3) 透明酸化物半導体(TOS)、透明酸化物アモルファス半導体(AOS)によるTFT
      (東京工業大学)
228
   (4) 大型基板対応「パラレルショット」蒸発源搭載有機EL製造装置(トッキ) 246
  3.2.2 発光効率化・低駆動化の製造技術動向 250
   (1) 燐光ポリマー有機EL素子におけるCsFの電子注入効果(大阪大学) 250
   (2) 低分子系有機EL素子におけるLiとLiFの電子注入効果(大阪大学) 254
   (3) 直立超格子形成による有機ELナノ構造設計(大阪大学) 259
   (4) 電子輸送層にCsをドーピングすることによる有機EL素子の低駆動電圧化
      (九州大学)
264
  3.2.3 フレキシブル有機ELのための薄膜形成技術 268
   (1) 有機EL発光層のグラビア印刷(大日本印刷) 268
   (2) 燐光材料を用いたインクジェット法による有機EL素子の作製
      (NHK放送技術研究所)
272
   (3) 蒸着重合法による高分子超格子薄膜の形成(静岡大学) 276
   (4) 低分子有機半導体ペンタセンの塗布薄膜(旭化成) 284
   (5) テトラベンゾポルフィリンの塗布化(九州大学) 288
  3.2.4 フレキシブル有機ELのための有機トランジスタの形成 292
   (1) 有機発光トランジスタ(OLET:Organic Light Emitting Transistor) 292
    A.縦型メタルベース有機トランジスタ(山形大学) 292
    B.TPPyを利用した横型トランジスタ(ローム、パイオニア、三菱化学、京都大学) 294
    C.縦型構造静電誘導トランジスタ(SIT)(千葉大学) 294
    C.有機発光型トランジスタ(MIS-OLET)(千葉大学、パイオニア) 299
    D.青色発光の有機発光トランジスタ(京都大学、台湾大学、日本電信電話、
      パイオニア、日立製作所、三菱化学、ローム)
301
   (2) ゲート絶縁膜と有機半導体膜との界面の制御(東京工業大学) 303
   (3) 有機半導体材料の研究開発 312
    A.ペンタセンの単結晶成長(NHK技術研究所) 312
    B.液晶性半導体材料  317
  3.2.5 透明有機EL素子(TOLED) 324
    A.フレキシブル透明有機ELディスプレイ(FTOLED)への応用(東京工芸大学) 324
    B.MPE(Multi-Photon Emission)有機EL素子 325
    C.両面発光(デュアルエミッション)素子 326
 引用文献 326

第4章 PDP(Plasma Display Panel)の技術動向
329
 4.1 PDPの構造 329
 4.2 PDPの基本製造工程と要素技術 329
  4.2.1 パネルの製造工程 329
  4.2.2 パネルの製造要素技術 330
  4.2.3 PDP表示装置要素技術 332
 4.3 PDP用リブ 333
  4.3.1 リブの構造 333
  4.3.2 PDPリブ品質 333
  4.3.3 PDPリブ用ペースト 335
  4.3.4 PDPリブの形成方法 335
  4.3.5 無鉛PDPリブ材料(ノリタケカンパニーリミテド) 337
 4.4 PDPの発光材料 337
  4.4.1 緑色発光体緑色蛍光体(SrGd4Si3O13:Tb3+) 338
  4.4.2 青色蛍光体((Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+) 338
  4.4.3 青色発光体(ZnS:Ce,Y) 338
  4.4.4 SiO2ナノ粒子によるコーティング 339
 4.5 PDPの技術動向 341
  4.5.1 PDPの課題 341
   (1) 発光効率改善技術 341
   (2) 放電保護膜改善技術  341
   (3) 次世代製造プロセス技術 342
   (4) 超大画面化技術 343
  4.5.2 プラズマチューブアレイ超大型ディスプレイ(富士通研究所) 344
   (1) プラズマチューブアレイの基本構造 344
   (2) プラズマチューブアレイの詳細構造 345
   (3) プラズマチューブアレイの開発要素 346
 引用文献 350

第5章 FED(Field Emission Display)の技術動向
351
 5.1 FEDの概要 351
  5.1.1 FEDの原理 351
  5.1.2 FEDのいろいろな電子源 352
  5.1.3 FEDの部材 352
  5.1.4 FEDの開発動向 353
   (1) SED(SCE型FED)(キヤノン) 354
   (2) スピント型円錐状のエミッタ構造(エフ・イー・テクノロジー社) 355
   (3) BSD(弾道電子面放出型電子源)型FED(東京農工大学、パナソニック電工) 355
   (4) ダイヤモンド薄膜エミッタ 356
   (5) CNT(カーボンナノチューブ)型FED 356
    A.印刷法による2極型CNT-FED(双葉電子工業) 357
    B.スクリーン印刷法によるスペーサの作製(ノリタケ伊勢電子) 358
   (6) MIS(メタル-インシュレータ-セミコンダクター)型FED 362
   (7) MIM(メタル-インシュレータ-メタル)型FED(日立製作所) 362
 5.2 FED用発光体 362
  5.2.1 AlN:Eu発光体 363
  5.2.2 GaN:Zn発光体 364
 5.3 カーボンナノチューブ 365
  5.3.1 カーボンナノチューブ(CNT)の種類 365
  5.3.2 カーボンナノチューブの電界放出現象 366
   (1) カーボンナノチューブの先端構造 366
   (2) 二層カーボンナノチューブ(Doble Wall CNT:DWCNT) 367
  5.3.3 カーボンナノチューブ利用の電界放出型デバイス 368
 5.4 グラファイトナノファイバー 368
  5.4.1 FED用電子源グラファイトナノファイバーの製造技術(アルバック) 368
  5.4.2 ヘリカルカーボンナノファイバーの応用(豊橋技術科学大学) 372
  5.4.3 グラファイトナノファイバーの試作モデル(NHK放送技術研究所) 375
 引用文献 378

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