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液晶ディスプレイ製造技術ハンドブック

コードNO0158
発刊日1992年4月
監 修
嶋田 隆司 (株)東芝 リチウムイオン2次電池事業推進部 事業部長
価 格本体59,000円+税
体 裁A4判上製 360頁
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コストダウン・歩留りの向上を迫られる液晶ディスプレイの製造工程全般の最新技術を網羅!
液晶関連デバイス、装置、材料メーカ技術者必読の技術書

主要構成

総説 期待される液晶ディスプレイの役割と製造技術の革新課題
第1篇 液晶ディスプレイデバイス技術
第2篇 液晶ディスプレイ材料技術
第3篇 液晶ディスプレイ製造技術

【発刊にあたって】

 コンピュータなどの機械を人間が十分に使いこなすためのマン・マシンインターフェイスとして、ポータブルの液晶ディスプレイへの役割りはますます重要になりつつあり、システム機器からの液晶への期待も大きい。
 その期待にともない、ディスプレイは色表示、明るさ、コントラスト、などの高性能なものが求められ、また高精細で大画面化への要望も強い。
 液晶ディスプレイの市場は情報機器用ディスプレイの分野によって主導されると予測されているが、液晶を搭載した機器の市場が大きく拡大するためには、システム機器に占める液晶のコストの比率が適切な値となることが最も重要な課題の一つである。
 このような要請に応えるためには、液晶ディスプレイの製造工程(プロセス、装置、部品材料)全般にわたる技術の革新がバランス良く進められる必要がある。
 技術革新課題の第一は、何といっても液晶パネル製造の歩留まりの向上であり、これはすべての製造工程に関わりのある課題である。
 そしてつぎにあげられるのが、製造設備がパネルコストに占める比率の低減である。 これにはプロセスの改良やスループットの向上、設備の専有面積の縮小など多方面からの取り組みが必要であろう。
 さらに、液晶ディスプレイを構成する部品材料、なかでもカラーフィルタ、駆動LSIなどの部品類のコストの低減は、最も重要な事項の一つである。
 本書は、以上のような技術の課題を念頭において液晶ディスプレイの製造技術が理解できるように企画したものである。 執筆は液晶関係の仕事に携わっておられるデバイスメーカ、装置メーカ、材料メーカの第一線の技術者の方にお願いしたので、十分にその目的を果たせるものと考えている。
監修者 嶋田 隆司

内容目次

総説 期待される液晶ディスプレイの役割と製造技術の革新課題
<嶋田 隆司>
  1. 情報化社会におけるディスプレイの役割
  2. マン・マシン・インターフェイスとしてのディスプレイデバイス
    2.1 情報機器端末装置としてのディスプレイデバイスの比較
    2.2 液晶ディスプレイの種類と用途
  3. 液晶ディスプレイのコスト低減のための製造装置の革新課題
    3.1 液晶製造のプロセスフロー
    3.2 スループット向上の課題
    3.3 歩留り向上の要点
    3.4 省スペース化の必要性

第1篇 液晶ディスプレイデバイス技術

第1章 TFT-LCD

(1) TFT素子技術<置田 雄二>
  1. TFT素子
    1.1 アクティブ素子
    1.2 アモルファスシリコンTFT
    1.3 a-Si TFTの構造とプロセス
    1.4 a-Si TFTの特性
  2. 主要な応用技術
    2.1 ポケットテレビ
    2.2 OA用大型パネル
(2) 投写型液晶ディスプレイへの応用<金谷 経一/置田 雄二>
  1. 投写型液晶ディスプレイ
    1.1 液晶プロジェクタの特徴
  2. 液晶プロジェクタの光学系
    2.1 液晶プロジェクタ光学系の構成
    2.2 色分離、合成光学系
    2.3 透写光学系
  3. 光源光学系
  4. 冷却システム
  5. ハイビジョン液晶プロジェクタ

第2章 ST-LCD<新井 栄>
  1. ST-LCD技術
    1.1 ST-LCD開発の推移
    1.2 ST-LCDの分類
    1.3 ST-LCDの表示原理
    1.4 ST-LCDの構造
    1.5 ST-LCDの照明方法
    1.6 ST-LCDの駆動方法
    1.7 ST-LCDの表示特性
    1.8 ST-LCDの階調表示
  2. 主要な応用分野
    2.1 ST-LCDの市場
    2.2 ST-LCDの応用分野
    2.3 ST-LCDの将来動向

第3章 MIM-LCD<金児 健司/栄木 佳治>
  1. MIM-LCDの構造と製造カラープロセス及び特徴
    1.1 MIM基板
    1.2 カラーフィルタ
    1.3 MIMパネル
    1.4 実装
  2. MIM-LCDの動作原理と特性
    2.1 MIM素子の特性
    2.2 MIM-LCDの動作原理
    2.3 駆動上の特徴
    2.4 MIM-LCDの特性
  3. 現在および将来考えられる応用例
    3.1 テレビ用ディスプレイ
    3.2 OA用ディスプレイ
    3.3 その他
  4. 今後の技術展開
    4.1 市場からの要求
    4.2 具体的技術展開

第4章 液晶用ドライバーおよびコントローラ<杉山 公彦>
  1. LCDドライバの概要
    1.1 液晶駆動の概要
    1.2 スタティック駆動
    1.3 時分割駆動方式
    1.4 時分割駆動波形
    1.5 液晶駆動用電源
    1.6 輝度調整用抵抗
    1.7 オペアンプを用いた電源回路
    1.8 単純マトリクス液晶とアクティブマトリクス液晶
    1.9 アクティブマトリクス
    1.10 アナログドライバ
    1.11 ディジタルドライバ
    1.12 階調表示制御
    1.13 カラー表示制御
    1.14 駆動電圧とデューティーの推移
    1.15 駆動電圧とMOSプロセス
    1.16 液晶用半導体製品
  2. 単純マトリクス対応LSI
    2.1 汎用液晶ドライバ
    2.2 セグメント表示用ドライバ
    2.3 文字表示用液晶ドライバ
    2.4 小型グラフィック表示用液晶ドライバ
    2.5 中型グラフィック表示用液晶ドライバ
    2.6 大型グラフィック表示用液晶ドライバ
    2.7 高精細表示用液晶ドライバ
  3. 液晶表示コントローラ
    3.1 CRTコントローラをコア展開
    3.2 階調制御コントローラ
  4. 実装技術とパッケージ形状
    4.1 プラスチックフラットパッケージ
    4.2 テープキャリアパッケージ

第5章 液晶用バックライトシステム<小原 章男>
  1. バックライトの要求性能
    1.1 明るさ(高輝度)・調光
    1.2 輝度の均一性
    1.3 色温度(光色)、色再現性(演色性)
    1.4 効率、消費電力
    1.5 低温始動性
    1.6 薄型・軽量
    1.7 寿命特性
  2. バックライトの方式
    2.1 直下方式(反射板方式)
    2.2 導光体方式(エッジライト方式)
    2.3 面状光源方式
    2.4 外光方式
  3. バックライト用光源
    3.1 熱陰極蛍光ランプ
    3.2 冷陰極蛍光ランプ
    3.3 分散型EL
    3.4 発光ダイオード
    3.5 蛍光表示管
  4. バックライト用構成材料
  5. 液晶投射型ディスプレイ用光源
    5.1 液晶投射型ディスプレイおよび光源の要求性能
    5.2 ハロゲン電球
    5.3 キセノンランプ
    5.4 メタルハライドランプ

第2篇 液晶ディスプレイ材料技術

第1章 液晶材料の現況と課題

(1) 液晶ディスプレイの開発展開と液晶マテリアル<松本 正一>
  1. LCDの応用展開
  2. 各種LCDの表示原理と液晶マテリアル
    2.1 LCDの基本構造と液晶マテリアル
    2.2 TN形LCDとSTN形LCD
  3. 代表的なネマティック液晶化合物
    3.1 シッフ塩基系液晶
    3.2 アゾ系とアゾキシ系液晶
    3.3 安息香酸エステル系液晶
    3.4 ビフェニル系とターフェニル系液晶
    3.5 シクロヘキシルカルボン酸エステル系液晶
    3.6 フェニルシクロヘキサン系とビフェニルシクロヘキサン系液晶
    3.7 ピリミジン系とジオキサン系液晶
    3.8 シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系液晶
    3.9 シクロヘキシルエタン系液晶
    3.10 シクロヘキセン系液晶
    3.11 トラン系液晶
    3.12 アルケニル系液晶
    3.13 2,3-ジフルオロフェニレン系液晶
(2) 材料メーカーの立場から見た液晶材料の現状と課題<後藤 泰行>
  1. 液晶材料の基礎物性
  2. 構造と液晶材料特性
  3. 市場をささえるSTN-LCD
    3.1 STN-LCDの現状の問題点
    3.2 STN-LCDの要求性能
  4. アクティブマトリクスLCD
    4.1 液晶材料に要求される特性
    4.2 フッ素系液晶材料の各種依存性
  5. 液晶材料製造の立場から見た現状と課題

第2章 カラーフィルター製造技術<丸田 忠良>
  1. 色の特性と表示方法
    1.1 色と化学構造
    1.2 色の測定
  2. カラーフィルターの概要
    2.1 カラーフィルターの歴史
    2.2 カラーフィルターの分類
    2.3 カラーフィルターと液晶表示装置の関係
    2.4 カラーフィルターの要求特性
  3. カラーフィルターの製造方法
    3.1 実用版製造方法
    3.2 ブラックマトリクス製造方法
    3.3 カラーフィルター製造工程
    3.4 オーバーコートの製造工程
    3.5 ITOの製造工程
  4. 染色法によるカラーフィルターの形成と特質
    4.1 染色法の製造工程
    4.2 染色カラーフィルター構成材料
    4.3 染色の基礎
    4.4 染色の特性
    4.5 今後の課題
  5. 顔料分散法によるカラーフィルターの形成と特質
    5.1 顔料分散の製造工程
    5.2 顔料分散の構成材料
    5.3 顔料分散の特性
    5.4 今後の課題
  6. 印刷法によるカラーフィルターの形成と特質
    6.1 印刷法の製造工程
    6.2 印刷機の種類
    6.3 印刷法の特性
    6.4 今後の方向
  7. その他の製造法
    7.1 電着法
    7.2 干渉法
    7.3 転写法
  8. カラーフィルターの評価方法

第3章 配向膜材料の現状と課題<竹内 安正/保坂 幸広>
  1. 液晶分子の配向機構
  2. 配向膜の要求特性
  3. 耐熱性高分子の有機配向膜
  4. 特許から見た有機配向膜
  5. 脂環族(酸)/芳香族(アミン)系ポリイミド
  6. 将来の配向膜

第4章 偏光フィルムと位相差フィルム<長塚 辰樹>
  1. 偏光板
    1.1 偏光子の一般論
    1.2 LCD用偏光フィルム
    1.3 NPF製品紹介
  2. 位相差板
    2.1 位相差板の一般論
    2.2 LCD用位相差フィルム
    2.3 NRF製品紹介

第5章 ガラス基板<岡本 文雄>
  1. 基板用ガラスの種類
  2. 基板用ガラスの製造法
  3. ガラスの熱的性質
    3.1 ガラスの粘度と特性温度
    3.2 冷却速度とガラスの構造
    3.3 アニールによる高密度化
    3.4 LCD製造工程中の熱収縮
    3.5 曲線と熱膨張係数
  4. ガラスの化学的耐久性
  5. ガラス基板の加工
    5.1 ガラスの切断
    5.2 端面仕上げ
    5.3 ガラス基板のアニール
    5.4 ガラス基板の研磨
    5.5 ガラス基板の洗浄と清浄度の判定
    5.6 ガラス基板の検査とその問題点
  6. 研磨面と無研磨面
    6.1 ESCAとSIMSによる表面組成の測定
    6.2 耐薬品性の比較
    6.3 原子間力顕微鏡による表面形態の観察

第6章 レジスト材料及びプロセスの現状と課題<田中 初幸>
  1. LCD材料に使用されるレジスト材料
    1.1 ポジ型フォトレジスト
    1.2 ネガ型フォトレジスト
  2. フォトリソグラフィープロセスの現状
    2.1 大型角基板上でのレジスト塗布
    2.2 ベーク〜露光
    2.3 現象およびリンス
    2.4 ボストベークとエッチング
    2.5 各種基板のエッチング
    2.6 レジストのウェット/ドライ剥離工程

第7章 液晶製造用特殊材料ガス<白井 俊昭>
  1. TFT-LCD用材料ガス
    1.1 エッチングガス
    1.2 成膜用(CVD用ガス)
  2. 安全対策

第8章 今後期待される液晶材料―強誘電性液晶材料<斉藤 伸一>
  1. 強誘電性液晶の特性
    1.1 強誘電性液晶の発現の条件
    1.2 組成物のブレンド方法
    1.3 ベース液晶の粘性
    1.4 自発分極値と化学構造との相関
    1.5 今後の課題
  2. 反強誘電性液晶材料
    2.1 発見の経緯
    2.2 材料の化学構造
    2.3 要求される材料特性と現状
    2.4 表示素子の特徴
    2.5 今後の課題

第3篇 液晶ディスプレイ製造技術

第1章 TFT製造技術<伊東 宏>
  1. TFT-LCDの製品展開と製造技術
  2. TFTアレイの構造と動作
  3. TFTアレイ製造要素技術
    3.1 スパッタ成膜技術
    3.2 CVD成膜技術
    3.3 微細加工技術
    3.4 洗浄技術
    3.5 TFTアレイスループロセス技術
  4. TFT-LCDのセル組立技術
  5. 歩留り改善の展望

第2章 MIMデバイス製造技術<金児 健司/高野 靖>
  1. MIM基板の構造と製造プロセス
    1.1 MIM基板の製造プロセス
    1.2 MIM製造プロセスの特徴と留意点
  2. MIMに要求される新技術
    2.1 配線構造の新技術
    2.2 MIM構造の合理化技術
    2.3 デバイス特性の改善

第3章 STN-LCD製造技術<岩下 幸広>
  1. STNの特徴と構造
  2. STN製造技術の概要
  3. STN製造要素技術
    3.1 STN用基板製造技術
    3.2 電極薄膜とパターン化技術
    3.3 配向膜形成技術
    3.4 液晶セル製造技術
    3.5 フィルム貼り付け技術
  4. 今後のSTN製造技術
    4.1 カラーフィルターの製造技術
    4.2 液晶材料の改良
    4.3 均一表示化の傾向
    4.4 新しい表示モードへの対応

第4章 実装技術<畑田 賢造>
  1. 薄型実装をめざすLCDモジュール
  2. TAB方式によるLCDモジュール実装
  3. COG方式によるLCDモジュールの実装
    3.1 導電性ペーストを用いたCOG方式
    3.2 樹脂の収縮力を用いるCOG方式
    3.3 プラスチックボールを用いたCOG方式
    3.4 異方性導電材を用いたCOG方式
    3.5 その他のCOG方式
  4. TAB方式からCOG方式への移行

第5章 洗浄技術<木下 正治/片岡 正則>
  1. コンタミネーションコントロールにおける洗浄技術の位置付け
  2. 液晶パネル製造工程と不良原因
  3. 表面分析と工程改善
  4. アレイ工程の洗浄技術
    4.1 洗浄の要素技術
    4.2 ブラシ洗浄の特徴
    4.3 高圧ジェット洗浄と帯電
    4.4 低圧ジェット洗浄と洗浄能力
    4.5 超音波洗浄の効果
    4.6 メガソニック洗浄の効果
    4.7 化学洗浄の特徴
    4.8 乾燥方法の課題
    4.9 アレイ工程洗浄技術の特徴
  5. セル工程の洗浄技術
    5.1 セル工程におけるコンタミネーション
    5.2 フロンレス洗浄法法
    5.3 白点状不良と洗浄技術
  6. ドライ洗浄

第6章 液晶ディスプレイ製造のための主要な装置技術

(1) プラズマCVD装置<渡部 嘉>
  1. プラズマCVD法の概要
    1.1 プラズマCVDの概念
    1.2 高周波放電の特徴
    1.3 表面反応の例―SIN成膜
  2. プラズマCVD装置構成と運転
    2.1 基本的な装置構成と操作手順
    2.2 インライン型量産装置
  3. 装置各部に要求される諸特性
    3.1 真空性能と排気系
    3.2 温度制御
    3.3 反応ガス供給系
    3.4 高周波電源と高周波電力供給
    3.5 量産装置における安全対策
  4. 今後の課題
(2) スパッタリング装置<諏訪 秀則>
  1. LCD製造におけるスパッタによる成膜物質
    1.1 ITOのスパッタ
    1.2 SiO2のスパッタ
    1.3 金属膜のスパッタ
  2. LCD用スパッタ装置
  3. 製造コストの低減
    3.1 スループット(サイクルタイム、基板搭載枚数)の向上
    3.2 歩留まりの向上(防塵対策と異常放電対策)
    3.3 ターゲット利用効率及び付着効率の向上
(3) 露光装置<吉成 秀樹>
  1. 露光装置の要素と露光方式
    1.1 露光装置に求められる諸性能
    1.2 各種露光方式とその特徴
  2. ミラープロジェクションの原理
    2.1 ミラープロジェクション露光の光学系
    2.2 ミラープロジェクション露光と走査機能
  3. ミラープロジェクションの特長
  4. ミラープロジェクションアライナ
    4.1 小・中型パネル用ミラープロジェクションアライナ
    4.2 大型パネル用ミラープロジェクションアライナ
  5. 課題と今後の展開
(4) 液晶ガラス洗浄装置<桐栄 敬二>
  1. 液晶パネル製造における洗浄工程と洗浄の制御要素
  2. 洗浄システム及び洗浄装置
    2.1 洗浄装置システム概論
    2.2 洗浄システム各論
  3. 洗浄対象汚染の種類
  4. 洗浄の目的(各製造プロセスで要求される洗浄)
    4.1 受け入れプロセス基板洗浄
    4.2 成膜前プロセス基板洗浄
    4.3 レジスト塗布前基板洗浄
    4.4 ラビング処理プロセス基板洗浄
  5. 洗浄度評価法
  6. 洗浄における表面制御機能
  7. 洗浄装置のシステム化

第7章 TFT基板の電気検査とリペア<山本 祐平/南部 三球>
  1. TFT基板とその欠陥
  2. TFT基板の検査装置
    2.1 従来の検査装置
    2.2 最近の検査装置の動向
    2.3 今後の電気的検査方式―米国ジェンラッド社の検査方式
  3. TFT装置のリペア装置
    3.1 従来のリペア装置
    3.2 今後のリペア装置―米国マイクリオン社のリペア装置
  4. TFT基板の検査とリペア
    4.1 無欠陥TFT基板へのアプローチ
    4.2 今後の課題


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執筆者一覧(敬称略、肩書等は発刊時のものです)
 
監修
嶋田 隆司(株)東芝 リチウムイオン2次電池事業推進部 事業部長
 
執筆者(執筆順)
嶋田 隆司(株)東芝 リチウムイオン2次電池事業推進部 事業部長
置田 雄二三洋電機(株)研究開発本部 半導体研究所LCD研究部LCD研究室 室長
金谷 経一三洋電機(株)研究開発本部 AV研究所入出力技術研究部 部長
新井 栄(株)東芝 液晶事業部液晶応用技術部 部長
金児 健司セイコーエプソン(株)T・M事業部MIM部 MIMプロセス技術グループ課長
栄木 佳治セイコーエプソン(株)T・M事業部MIM部 MIM技術グループ主任
杉山 公彦日立デバイスエンジニアリング(株)武蔵野事業部/(株)日立製作所 半導体設計開発センタ第1システム技術部 駐在
小原 章男東芝ライテック(株)技術本部 技師長付
松本 正一ホシデン(株)開発技術研究所 取締役待遇 副所長
後藤 泰行チッソ石油化学(株)技術研究所研究第2部21G 主任研究員
丸田 忠良凸版印刷(株)エレクトロニクス事業本部第2事業部 滋賀工場第2品質管理部 主任
竹内 安正日本合成ゴム(株)エレクトロニクス事業開発チーム 参事
保坂 幸宏日本合成ゴム(株)電子材料事業部第3チーム課長
長塚 辰樹日東電工(株)電子材事業部門オプティカル材事業ユニット開発グループ 主任研究員
岡本 文雄コーニングジャパン(株)研究開発部 部長
田中 初幸東京応化工業(株)電子材料事業部 技術開発部技術開発1課 技師
白井 俊昭日本酸素(株)電子機材事業本部ファインガス事業部 副参事
斉藤 伸一チッソ石油化学(株)技術研究所 研究第2部
伊東 宏(株)東芝 液晶プロセス技術部 課長
高野 靖セイコーエプソン(株)T・M事業部 MIM部MIM製造技術課 主任
岩下 幸広セイコーエプソン(株)表示体事業部LD技術部 LD製造技術2グループ 課長
畑田 賢造松下電器産業(株)半導体研究センター超LSI技術研究所 参事・主幹技師
木下 正治(株)東芝 生産技術研究所 技術企画担当 兼 薄膜プロセス研究部 研究主幹
片岡 好則(株)東芝 生産技術研究所 薄膜プロセス研究部 主任研究員
渡部 嘉日電アネルバ(株)第1技術本部第3薄膜技術部 主任
諏訪 秀則日本真空技術(株)電子・イオン機器事業部 技術部長
吉成 秀樹キヤノン(株)半導体機器事業部 部長
桐栄 敬二大日本スクリーン製造(株)第2開発部開発2課 課長
山本 祐平東京エレクトロン(株)CS事業部液晶・基板製造装置部 係長
南部 三球東京エレクトロン(株)CS事業部液晶・基板製造装置部 係長


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