東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 | 技術情報

HOME >> 技術情報 >> ｐ-Si（低温ポリシリコン）

ｐ-Si（低温ポリシリコン）

次世代のLCDとして注目を集めるp-Si LCD。当社では、このp-Si LCDの大型化を世界で初めて実現し、さらに世界で初めて皆様にご提供することにも成功しました。 p-Si LCDは、液晶に求められる薄さ・軽さ・低消費電力などのたくさんのニーズに応え、ノートPCをより快適で便利なものにします。こちらでは当社のコア技術である低温ポリシリコン液晶についてわかりやすくご紹介しています。

LCD（Liquid Crystal Display）とは

高速スイッチTFT

p-Siとは

p-Siの主な特徴

LCD（Liquid Crystal Display）とは

■「液晶の正体」
「液晶」とは有機物の一種で、液体でありながら、固体（結晶）と同じように規則正しい分子配列を持った物質の総称です。油のようなほぼ透明な液体ですが、棒状の分子が規則正しく配列しており、液体の流動性と結晶の規則性を併せ持つ不思議な物質です。

■「液晶」パネルの仕組み
液晶表示装置は、2枚のガラスで「液晶」を挟んでいます。電圧をかけない時は水平に規則正しく並んでいますが、電圧をかけると反応して粒子が起き上がります。この液晶の動きに偏光板を組み合わせることで、光シャッターを作っているのです。光を通したりさえぎったりして画像を表す表示器になります。

高速スイッチ「TFT」

画像をつくるには、「画素」と呼ばれる単位ごとに液晶を制御することが必要となります。その数なんと二百数十万点。碁盤の目のように敷き詰めた電線の交点に電圧をかけ、付近の液晶だけを起こします。しかし、１つの画素の範囲の液晶だけを動かすのは難しく、隣の画素の液晶まで起こしてしまうので、画像がきれいに出ませんでした。そこで登場したのが「TFT」です。
「TFT」は「Thin Film Transistor（＝薄膜トランジスタ）」の略。「トランジスタ」は半導体素子の一種で、高速で電圧のON/OFFを切り替えることができるスイッチの役目を果たします。

TFTスイッチの構造イメージ

p-Si（低温ポリシリコン）とは

「TFT」の原料は半導体であるシリコンです。しかし、ガラス基板上に形成するのは非常に難しく、従来「アモルファスシリコン（a-Si）」という非結晶体しかできませんでした。「アモルファスＴＦＴ」は構造がバラバラなため電気抵抗が大きく、大量の電子を短時間に流すことができないという欠点がありました。そこで、開発されたのが多結晶である低温ポリシリコン（p-Si）を利用した、「低温ポリシリコンTFT」です。

ａ-Ｓｉとｐ-Ｓｉの電荷移動度の比較

p-Si（ポリシリコン）とは、日本語では多結晶シリコンを意味します。 p-Siは多結晶体で結晶が整然と並んでいるため電子の移動スピードが格段に速くなり（約100倍）、 p-Si LCDはLCDのガラス面（のシリコン）で扱える情報量が格段に向上します。

また、これまで外付けしていたドライバーICを直接ガラス基板上に作り込めるようになり、TFT部分を小型化することが可能になりました。こうした特徴をベースに高機能・機能集積を行い発展させたものがSOGです。SOGについては「SOG」をご参考ください。

p-Siの主な特徴

■超高精細で美しい画面
従来はガラス面の外側の基板に設計していた駆動回路をガラス面に作り込みました。そのため、配線の物理的な制約が解消し、画素と画素の間を狭くすることが可能になりました。
さらに、TFT部分の小型化により高開口率も実現し、細かいピッチで美しく見やすい画面が実現しました。

■耐久性が向上
ガラス面への駆動回路内蔵により、接続ピン数は大幅に減少し、振動や衝撃にも強く、高耐久性のLCDになっています。

■薄型・軽量で持ち歩きにさらに便利
駆動回路をガラス面に内蔵したことで、外側の基板に設計されていた部品点数も削減出来ます。そのため、パソコンに組み込んだとき、画面周辺のふちをこれまでよりさらに小さくできるうえ、パネルも薄く、軽く出来るモバイル機器に最適なディスプレイです。

■低消費電力でモバイルの長時間使用が可能
TFT部分が小さくなったので、バックライトからの光を通しやすく、光の利用効率が高くなりました。そのため、消費電力が低く、バッテリーの長時間駆動が可能になります。

当社は、パソコン向けの大画面低温ポリシリコン液晶表示装置を世界で初めて開発し、現在でも量産メーカーとして業界をリードしております。ディスプレイ分野で著名な米国の賞「SIDディスプレイ･オブ･ザ･イヤー」を始め数々の賞を受賞。業界関係者から高く評価されており、世界的にも認められております。2006年には石川工場において、低温ポリシリコン液晶としては世界最大・最先端新ラインが稼動をスタートさせるなど、今後も当社では低温ポリシリコン技術を核にさらなる開発を進めてまいります。

当社の主要な受賞歴

●アドバンスト・ディスプレイ・オブ・ザ・イヤー受賞（2005年）
　高速応答OCB－LCD

●アドバンスト・ディスプレイ・オブ・ザ・イヤー受賞（2004年）
　0.3mmガラスのノートPC用低温ポリシリコンTFT液晶

●第48回大河内記念生産特別賞受賞（2002年）
　低温ポリシリコンTFT量産化

●第33回市村産業賞功績賞受賞（2001年）
　低温ポリシリコンTFT量産化

●日刊工業新聞十大新製品賞受賞（1998年）
　大型低温ポリシリコンTFT液晶

●英国ランク賞受賞（1988年）
　3型液晶TV用アモルファスシリコンTFT液晶