液晶パネルができるまで(TFT編)

動画や図などで、液晶パネルの製造工程とブイ・テクノロジーの関わりをご紹介します。TFTの製造工程(ここでは、LTPS(低温ポリシリコン)の製造工程を扱っております)とブイ・テクノロジーの関連技術を含めた、高精細液晶パネルに関連する技術についてご紹介しております。

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TFT(低温ポリシリコンTFT)製造工程とブイ・テクノロジーの装置

の色の工程でブイ・テクノロジーの製品が活躍しています。

ガラス基板受入れ・洗浄 金属膜成膜 AsteroidIIシリーズ レジスト塗布

【工程01】

ガラス基板受入れ・洗浄

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【工程02】

金属膜成膜

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【工程03】

ムラ検査

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【工程04】

レジスト塗布

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AEGISシリーズ 現像・エッチング・剥離 Capricornシリーズ Taurusシリーズ

【工程05】

露 光

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【工程06】

現像・エッチング・剥離

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【工程07】

検 査

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【工程08】

修 正

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Mercuryシリーズ 絶縁膜・a-Si成膜 レーザーアニール チャネル保護膜〜イオンドーピング〜層間絶縁膜・信号線〜平坦化膜・画素電極形成

【工程09】

パターン測定

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【工程10】

絶縁膜・a-Si成膜

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【工程11】

レーザーアニール

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【工程12】

チャネル保護膜
〜イオンドーピング
〜層間絶縁膜・信号線
〜平坦化膜・画素電極形成

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            検査語、出荷。(貼り合せ工程へ)
           

【工程13】

最終検査

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TFT(Thin Film Transistor)とは?

ディスプレイ画像の最小単位は(サブ)ピクセルと呼ばれています。ディスプレイの映像は(サブ)ピクセルを一つ一つ明るくしたり暗くして創りだされています。
トランジスタは(サブ)ピクセル毎に形成され、明るくしたり暗くしたりするスイッチの役割を果たします。TFT基板は数μmサイズの微細加工したトランジスタをパターン形成した基板です。フルHD(1920×1080ドット)の解像度で120Hz駆動のパネルの場合、1000万個以上の(サブ)ピクセルが形成されています。
トランジスタのパターン形成には金属や半導体(シリコン)をガラス基板上に微細加工された薄膜を何層も重ねる必要がありTFT基板製造に関わる装置には高度な技術や信頼性が要求されます。

一般的なトランジスタ

100万分の1に微細化・薄膜化

TFTをガラス基板上にサブピクセル毎に形成。

※緑色の楕円の内側がTFT
※1μm=1/1000mm

1枚のパネルに1000万個以上のTFTが形成されています。

※フルHD 120Hz駆動

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露光によるパターンの形成(フォトリソグラフィー)とは?

〜写真の焼き増しと液晶パネルのフォトリソ工程〜
TFT基板上の微細なパターンを形成する原理は、カメラ(デジタルカメラではなく、いわゆるスチールカメラ)の写真の作り方によく似ています。まず、ガラス基板を洗浄し、感光材(フォトレジスト)を基板一面に塗布します。次にパターンが描画されたネガフィルムに相当するフォトマスクを通して光をあてガラス基板にパターンを焼き付けます。露光されたガラス基板を現像することにより、焼き付けられたパターンが基板上に残ります。

写真の焼き増し TFT基板のフォトリソ工程
印画紙に焼き付け ネガフィルムを用いて印画紙に焼き付けます。 露光(AEGIS) フォトマスクと露光装置を用いてTFTパターンを焼き付け(露光)します。
↓   ↓  
現像 印画紙を現像し、乾燥させます。 現像 露光後の基板を現像し、工程毎に必要な各種処理(エッチング等)を行います。
↓   ↓  
焼き増し完了 焼き増し完了。 基板完成 TFT基板完成。

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高精細液晶パネルを支える微細化技術 〜高精細化がディスプレイデザインに与えるインパクト〜

スマートフォンやタブレットではパネルの高精細化への流れが加速しています。液晶パネルの高精細化を支える為には、液晶パネルに形成されている画素パターンの微細化が不可欠であり微細加工に対応する新しい技術が必要とされています。
LCDは、パネルの裏面から光(バックライト)を照射して映像を作り出しています。下のイラストでは黒は光を通さない部分、赤は光を通す部分を表しています。
ディスプレイの面積が変わらずに高精細化すると画素が小さくなります。その際に黒枠(BMやTFT)の面積が変わらずに高精細化すると開口率が悪化し、同じ明るさを保つためにはバックライトを明るくしなければならず、消費電力が増えます。その結果、スマートフォンやノートPCのバッテリー駆動時間が短かくなってしまいます。

*1:開口率…(サブ)ピクセルの中で光を通す部分の割合。(ブイ・テクノロジー調べ)

※図はイメージです。

※当社の微細化関連技術
  ・露光技術  ・アニール技術  ・検査関連技術

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低温ポリシリコン(Low -temperature poly Silicon)とは? レーザーアニールとは?

【低温ポリシリコン(LTPS , Low -temperature poly Silicon )とは?】

TFTは半導体(シリコン)の結晶状態により、アモルファス(非結晶)シリコンとポリ(多結晶)シリコンに分けられます。ポリシリコンはアモルファスシリコンに比べて格段に電子が早く(約100倍)移動できます。 ポリシリコンはガラス基板にアモルファスシリコンを成膜後、レーザーアニールによりポリ化して製造します。このポリシリコンはLTPS(Low -temperature poly Silicon )と呼ばれています。 ポリシリコンを使った液晶パネルは高精細で消費電力も少ないので主にスマートフォン等のモバイル用途で使用されています。

【レーザーアニールとは?】

レーザーアニールとは、ガラス基板表面に成膜されたアモルファスシリコンにレーザーを照射することで瞬間加熱し、Si分子の結合状態をアモルファス(非結晶)状態から、ポリ(多結晶)状態に変える技術です。当社は、TFT基板上のポリシリゴンが必要な箇所だけを選択的にレーザーアニールする技術の開発に取り組んでいます。この技術は低温ポリシリコンTFTの生産性向上とランニングコスト低減が実現できる新しい技術です。

a-Siレーザーアニールp-Si

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