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IGZO 解説記事

Tech-onより。
IGZO
Tech-onにて話題のIGZOについて解説記事がありましたのでご紹介。
当ブログでも取り上げた事がありますのでご参照ください。

当ブログ関連記事:
ユーザーのための技術とブランド化戦略

13/7/23追記。
記事が長いためリンクのみの掲載ですが、こちらも良記事だと思いますので紹介しておきます。
ガジェット速報より
【まとめシリーズ】IGZOのこと、まとめてみました。

13/10/20追記。
Tech-on
“高精細で電池長持ち”のスマホの実現に貢献した『IGZO(InGaZnO)』

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In(インジウム)、Ga(ガリウム)、Zn(亜鉛)、O(酸素)で構成した半導体材料は、液晶や有機ELのディスプレイの画素駆動用トランジスタ(TFT:薄膜トランジスタ)に使うことで、消費電力を大幅に減らすことが期待できる。シャープは、この半導体材料を2011年11月に「IGZO」として商標登録した。

 ただ、InGaZnO材料ベースのTFTを開発したのは東京工業大学教授の細野秀雄氏であり、シャープはIGZO液晶ディスプレイを半導体エネルギー研究所と共同開発した。
そして同材料TFT関連特許については、科学技術振興機構(JST)が管理している。しかも、InGaZnO材料の応用を考えているのはシャープだけではない。2011年7月には韓国Samsung Electronics社がJSTとライセンス契約をし、この技術を試作段階の有機ELパネルに適用している。台湾AUO(AU Optronics)社、韓国LG Display社、東芝なども開発中だ。

 学会などではInGaZnO材料ベースのTFTを使った液晶ディスプレイに関する発表などで、たびたびIGZOという用語が飛び交う。「InGaZnO材料ベースの・・・」と表現するよりも「IGZOベースの・・・」とした方がわかりやすいからだ。このとき、技術者はシャープの製品や技術を指してIGZOという用語を使っているのではなく、一般用語と同じ扱いで技術名称としてIGZOを使っていることが多い。ところが、一般の人がこうした話を目や耳にすると、「Samsungも東芝も、シャープからIGZOの技術供与を受けてるの?」と誤解しやすい。

 ここでInGaZnO材料「IGZO」の可能性を見ていこう。シャープの「IGZO」紹介サイトによると、ディスプレイの高精細化と低消費電力化が可能で、医療・健康分野の大面積センサや、光コンピュータへの応用が可能としている。ディスプレイ以外の応用を検討していることは、同社が2013年1月に出願した区分(商標の適用対象の分野)に、心電計や血圧計などの医療用器具を加えていることからも分かる(下の表)。

シャープが出願したIGZOの商標

IGZO SHARP商標

開口率を大きく、駆動時間を短く InGaZnO材料を使うことでディスプレイを低消費電力化できる可能性があるのは、現行の多くのディスプレイが採用しているアモルファスSi材料と比べて、キャリア移動度が高く、TFTを形成した場合のオフ時の漏れ電流が小さいことによる。キャリア移動度は、電流の流しやすさの指標である。

 キャリア移動度が高いと、同じ電流を流すためのTFT面積が小さくてすむ、
また配線も細くできる。原理的には、光を通さない部分の面積が減らせるために、大きな開口率を得られる可能性がある。同じ光量を得るために必要な発光量が抑えられて低消費電力化につながる。また、漏れ電流が少ないために、画像の変化がない静止画部分は、TFT駆動回路をオフにする期間を設けられる。駆動回路の消費電力を抑えられる。

 キャリア移動度が高く、TFTや配線の面積を縮小できることから、アモルファスSi材料を使うディスプレイよりは高精細化もしやすくなる。
液晶ディスプレイと組み合わせて使うタッチパネルの配線に使う場合、液晶ディスプレイの駆動を一時休止する間にタッチをセンスすれば雑音の影響を受けにくくなって、スムーズな操作性を実現できる。

IGZO 材料別の特性

医療など新規応用で本領発揮

IGZO ディスプレイ例
InGaZnOによるフレキシブル・ディスプレイの開発例

 ただし、これらInGaZnO材料による液晶ディスプレイの優れた特性は、主にアモルファス-Si液晶製品との比較において言えることだ。例えばキャリア移動度や高精細化のしやすさでは、LTPS(低温多結晶Si)を使う液晶の方が有利との見方がある。漏れ電流は、ディスプレイに適した半導体材料の中では優れているが、マイクロプロセサなどの半導体で採用している結晶Siとの比較ではそうは言えない。

 また、InGaZnO材料による液晶ディスプレイ製品の開口率が、既存のアモルファスSi製品と比べて必ずしも高くないという分析などを踏まえて、同材料採用による低消費電力化の効果は大きくないとの指摘もある。さらに、量産実績が少ないこと、InやGaというレアメタルを使う点は課題と言える。

 InGaZnO材料の可能性は、視野を将来に向けると、ディスプレイ以外やタッチパネル以外に広がる。これは、材料をTFTや配線として形成する際に、比較的低温でも問題ないという特徴に由来する。低温処理なら製造コストを抑えやすく、樹脂基板によるフレキシブル・ディスプレイにも向く。製造には、ロール状の材料に素子を連続形成していくロール・ツー・ロール法も適用できる。例えばシャープは、大面積でフレキシブルな基板に電子回路を形成できる点に着目して、健康センサ付き毛布に応用する可能性を挙げている。
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  • 2013/1よりディスプレイ周りの技術情報を掲載。

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