FPDとは?――LCD・OLEDを支える薄型ディスプレイの構造と製造
FPDの意味、LCDとOLEDの違い、TFT、Array・Cell・Module工程、大型基板製造の全体像を整理する。
この記事の結論
- FPDは薄い板状構造で画像を表示するFlat Panel Displayの総称
- LCDはBacklightを液晶で制御し、OLEDは画素自体が発光する
- 製造は主にArray、Cell、Module工程に分かれる
まず結論
FPDはFlat Panel Displayの略で、薄い板状の構造で画像を表示する装置の総称です。代表例はLCDとOLEDですが、FPDという言葉は特定の表示原理だけを指すものではありません。
スマートフォン、PC Monitor、TV、車載Display、産業機器など、用途に応じて画面寸法、解像度、明るさ、色、応答速度、消費電力、寿命、Costが設計されます。
LCDとOLED
| 項目 | LCD | OLED |
|---|---|---|
| 発光 | Backlightの光を利用 | 画素が自ら発光 |
| 光の制御 | 液晶と偏光板で透過量を変える | 発光電流を画素ごとに変える |
| 黒表示 | 光を遮る | 発光を止める |
| 主な強み | 成熟した量産、大型化、明るさ | 高Contrast、薄型、曲面・Flexible |
| 主な課題 | Backlight、視野角、光漏れ | 発光材料の劣化、焼き付き、封止 |
両者とも、各画素を制御するためにTFT Arrayを使うActive Matrix方式が中心です。
PixelとSubpixel
画面は多数のPixelで構成されます。Color Displayでは一つのPixelをRed、Green、BlueなどのSubpixelへ分け、各Subpixelの明るさを変えて色を表現します。
解像度が高く画面が小さいほど、TFT、電極、配線を細かく作る必要があります。一方、大型TVでは広い面積で膜厚や寸法を均一にすることが重要です。
TFTの役割
TFTはThin-Film Transistorの略です。各Subpixelに書き込んだ電圧や電流を保持・制御する小さなSwitchとして働きます。
LCDでは液晶へ加える電圧を制御し、OLEDでは発光素子へ流す電流を制御します。a-Si、LTPS、OxideなどのTFT材料・方式があり、移動度、均一性、漏れ電流、製造温度が異なります。
製造工程の全体像
Array工程
Glassなどの大型基板上へTFT、電極、配線を形成します。成膜、Photolithography、Etching、洗浄、熱処理、検査を何度も繰り返します。
Cell工程
LCDではTFT基板とColor Filter基板を貼り合わせ、液晶を封入します。OLEDでは発光層形成、対向電極、薄膜またはGlass封止などが中心になります。そのため、Cellという工程名の範囲は製品方式で異なります。
Module工程
Panelを個片化し、Driver IC、Flexible配線、基板、Backlight、Touch Panel、Cover Glass、Frameなどを組み合わせ、表示Moduleとして検査します。
半導体製造との共通点と違い
成膜、Photolithography、Etching、洗浄、Plasma、真空、検査という基礎技術は共通します。一方、FPDでは大型かつ薄いGlass基板を扱い、広い面積で均一性と搬送安定性を確保する必要があります。
また、完成品は半導体Packageではなく、光学材料、液晶、発光材料、Driver、Backlight、機構部品を統合した表示Moduleです。
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