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NLTテクノロジー - SFT2技術を新開発

NLTテクノロジーが、SFT2技術を開発しました。

プレスリリース引用

新技術・SFT2採用、超高透過率を実現するLCDパネルを開発
~高精細4K2K液晶モジュール試作~

NLTテクノロジー(代表取締役社長:大井進、本社:神奈川県川崎市)は、このたび、独自の画素構造で高い透過率を達成する液晶ディスプレイ(LCD)パネルを開発し、これを採用した19.5型、4K2K解像度の高精細液晶モジュールを試作しました。

このたびの開発品は、NLTテクノロジー独自の新しい広視野角化技術、Super Fine TFT 2(SFT2)を採用しています。表示素子の配線や電極の構造を抜本的に見直したことで高い開口率を達成し、高精細なLCDパネルにおいても従来技術に比べて180%の透過率向上を達成します。

(1) 低消費電力

LCDパネルの光利用効率が向上することにより、電力消費を抑えたまま高い輝度を達成。バックライトの最適設計との組み合わせによって更なる消費電力の低減が可能で、既存製品と比較して、約35%の省電力化を実現します。

(2) 発熱量の抑制

バックライトの消費電力が大幅に低減するため、液晶モジュールの発熱量を抑制することが出来ます。これによって、モニタセットの冷却ファンの省略や放熱スリットの小スペース化が可能で、アプリケーションのデザイン性の向上に貢献します。

(3) 広色度域

新しいSFT2技術により、優れた視野角特性と高い透過性能を両立します。この結果、輝度を犠牲にすることなくNTSC比80%を超える広色度域を実現します。さらに視野角による色味の変化を抑制するので、高い色再現性が求められる放送やグラフィック、医療といったハイエンド用途にも適した表示特性を発揮します。

近年、産業や医療の現場で利用されるディスプレイは、より鮮明な画面表示のための高精細化、高輝度化の傾向が高まっています。しかし高精細や高輝度タイプの液晶ディスプレイは、バックライトの消費電力量が増加するため、環境保全やアプリケーションのメンテナンスの観点から、低消費電力化が求められています。

このたび開発したLCDパネルは、新技術SFT2によって光利用効率を飛躍的に改善し、少ない消費電力で優れた表示性能を実現します。また液晶モジュールの発熱量が低減するため、冷却ファンの省略や放熱用スリットの小面積化が可能で、モニタセットの薄型化や密閉型構造など、設計自由度が大幅に向上します。

NLTテクノロジーは今後も、医療・産業分野の高度な要求に応えるため、広視野角化、高画質化、低消費電力化などのディスプレイ技術開発に取り組み、産業機器市場の発展に貢献していきます。

なお、当社は新開発のSFT2技術を採用した19.5型、4K2K解像度の高精細液晶モジュールの試作機を、5月13日から15日まで東京ビッグサイト(東京都)で開催される展示会「組込みシステム開発技術展(ESEC)2015」と(西11-60)、6月2日から4日にアメリカ・サンノゼで開催される「SID Display Week 2015」(#917)に出展します。

◆ 開発品の主な仕様

画面サイズ 19.5型ワイド
解像度 3840 × 2160 (4K2K)
画素ピッチ 0.1125 × 0.1125 mm
輝度 1000 cd/m2
視野角 176度(H)/176度(V)
色度域 80% (NTSC比)
そのほか SFT2

◆ 写真: SFT2技術による開口率の違い

新技術SFT2 従来技術

開発された技術の詳細は不明ですが、従来技術に比べて透過率が180%向上し、消費電力が約35%低減しているとのこと。なお、従来技術が何を指すのか不明です。同社のSFT(Super Fine TFT)技術は、A-SFT(Advanced-SFT)、SA-SFT(Super Advanced-SFT)、UA-SFT(Ultra Advanced-SFT)と多種類あります。

このプレスリリースは、SFT2の開発についてというより、このSFT2技術を使用した19.5型、画素数3,840×2,160の液晶パネルを開発したことがメインのようです。画素ピッチは0.1125mmで、精細度は約226ppi、視野角は上下、左右176度、輝度は1000cd/m2、色域はNTSC比で80%となっています。

この液晶パネルは、5月13日から15日まで開催された展示会で公開され、6月2日から4日に開催されるSID Display Week 2015でも公開されます。

これ以上、プレスリリースについて特に書く事がないので、蛇足を。

公開された画素画像を見ると、SFT2は従来技術に比べると開口率が高くなっていることが分かります(写真の倍率が同じであることが前提ですが)。

また、SFT2の画素画像を見ると、電極の端に角度が大きく付いていることが分かります。

この角度は液晶分子の逆回転を防止するために設けられます。IPS方式、FFS方式の電極端では、所定された電界とは逆の電界が発生しやすく、この逆の電界により、液晶分子が逆回転をしてしまいます。このため、これを防止(完全には無理ですが)するために電極端に角度が付けられます。

逆回転と書きましたが、設計通りとは逆(配向と電界により液晶分子が回転する所定の方向)という意味です。逆に回転するため、リバースツイストドメイン、リバースドメイン、リバースツイストなどと呼ばれています。

画像でのSFT2はデュアルドメイン(ダブルドメイン/2ドメイン)になっており、画素短辺中央部の上下でドメインが逆になっています。このため上下では液晶の回転する方向が逆です。時計回りに回る方向と半時計回りに回る方向です(画像では上が半時計、下が時計回りのはずです)。これは所定の方向に向くようになっているので問題のない逆回転です。

所定とは逆の電界が発生した部分の液晶分子は、ただ単に所定とは逆に回転するだけですので、その部分の透過率が極端に下がるという事はないです。問題は所定されていた方向とは逆に回転した液晶分子と所定方向に回転した液晶分子とかぶつかり合う部分で、この部分でディスクリネーションが発生します。

ディスクリネーションとは、簡単に言えば配向不良領域のことで、この部分は光が透過しません。SFT2の画像での短辺中央部のドメインの境界部でドメインがぶつかり合いディスクリネーションが発生しています。

このため、この逆回転電界を抑制する必要性があります。

方法は初期配向方向(ラビング方向)の角度を大きくし、電極との角度を付けることで防止できます。ただ、この方法だと透過率が下がります。IPS方式では、ラビング角度と電極角度はできる限り同じである方が透過率が高くなります。このため、この方法はあまり取られません。

もうひとつの方法として、上記方法と同様のことを電極端にのみ発生させる方法です。電極端部の角度を変えることで、逆電界を抑制することができ、この方法がよく用いられます。

電極端部の処理は、透過率が低下しないようにするための対策であるとここまで説明してきましたが、そもそも電極端部は遮光される事が多いため、このような場合だと透過率は低下しません。遮光するのであれば電極端部での透過率低下は問題ない訳ですが、これだと開口率が低下することになり、高精細化の液晶パネルでは問題が出てきます。

また、最近ではタッチパネルを搭載することが多く、液晶パネルに外部圧力(指押し圧)が加わる事が多くなってきました。電極端部で発生した逆回転ドメインは外部圧力により、電極に沿ってドット全体に広がることもあり、大きく透過率を下げる要因になってしまいます。さらに場合にもよりますが、このような大規模な逆回転ドメインは一度発生すると元に戻らない場合もあります。このような外部要因による大規模なリバースツイストドメインが発生しても、電極端に角度が付いていればリバースツイストドメインを解消することも可能になります。

このような電極端部は、シングルドメインである場合は電極ごとに2箇所存在しますが、SFT2の画素画像ではデュアルドメインではドメインごとの電極ごとに存在することになります。ドメイン境界部からも外圧によりリバースツイストドメインが発生しやすいため、この部分にも角度が付けられています。

最近から対策が採られるようになってきた感じが書きましたが、IPS方式が実用化された初期頃から電極端部での逆回転は認識され、対策が採られていました。最近はタッチパネルが多くなっており、原理的にIPS、FFS方式はタッチ操作での表示ムラが少ないという利点がありますが、透過率が低いという問題があり、また利点になっている表示ムラの無いタッチ操作によりリバースツイストドメインが誘発され、より透過率が下がるという問題が出てきます。このため、これを防止することが重要になっているということです。

なお、上記説明では「電極端」と書いてますが、リバースツイストドメインの発生は電極端ではなく電極に設けられたスリット端から発生します。ただ、角度を付けるのは電極のため、電極端という説明をしています。

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