【まとめシリーズ】IGZOのこと、まとめてみました。
近年、シャープが「次世代の液晶ディスプレイ技術」として猛プッシュしているIGZO。省電力な製品として盛んに宣伝されていますが、どうやらIGZOは、シャープが特許を独占しているわけでもなく、液晶の名前でもないようです。今回は、そのあたりの事情について簡単にまとめてみました。
IGZOというのは半導体の名前
IGZOという名前は、In（インジウム）、Ga（ガリウム）、Zn（亜鉛）、O（酸素）の頭文字をつなげてできたもので、これらの物質からなる半導体を指します。半導体であるということは、液晶ディスプレイやCPU、カメラの映像素子などを作る材料であるということです。
つまりIGZO自体は、液晶ディスプレイ以外にも転用される可能性を持っています。
IGZOはシャープの専売特許ではない
シャープのウェブサイトでは、美麗なグラフィックスを交えてIGZOに関する説明がなされており、あたかもIGZOがシャープ独自に開発したものであるかのような印象を受けます。しかし、同社はIGZOという名前を商標登録しているだけであり、基本特許（技術の根本的な部分に関する特許）などを取得しているわけではありません。
これまでの経緯を、簡単に見てゆきましょう。
まず1985年に、科学技術庁・無機材質研究所の君塚昇博士らが、世界で初めてIGZOの結晶合成に成功、IGZOの基礎技術が確立されました。その後、業界では「現代の錬金術師」とも呼ばれる東工大・細野秀雄氏らが、2004年にアモルファス IGZOを使用したTFT液晶の開発に成功。これにより、IGZOディスプレイへの道が一気に開けたことになります。
東工大の研究室で談笑する細野氏。酸化物半導体の分野では
世界トップレベルの研究者で、2009年には紫綬褒章を受賞している。（引用元）
現在、この基本技術は細野氏を発明者として、JST（日本科学技術振興機構）が特許権利を保有しています（参考: JSTウェブサイト）。 同機構は、シャープのみではなく、韓国Samsung・韓国LG・台湾AUO・東芝などにもこの技術のライセンシングをしていることから、今後はシャープだけではなく、これらの会社からもIGZOの製品が発売される可能性があるということになります。
しかしながら、そもそもIGZOは物性面で不安定な部分があり、製品化にあたっては、いかにIGZOを安定した構造に落としこむかが課題となっていました。実際問題、前述したシャープ以外の会社は、今でもここの部分がクリアーできておらず、量産化に至っていないというのが現状です。
これに対して、当時シャープと共同研究を行なっていた半導体エネルギー研究所は、2009年に「co-axis aligned crystal （CAAC）」という、IGZOの物性が安定する特殊な結晶状態を発見。この発見がきっかけとなり、2012年、シャープはついに量産技術を確立するに至りました。
[参考：SELによるCAAC解説資料（PDF）]
以上をまとめると、 IGZO自体はシャープのオリジナル技術ではないが、 現状でうまく量産する技術を持っているのはシャープだけ、という形になります。
IGZOは何がすごいのか？
IGZOには、半導体として優れた物性が2つあると言われています。
一つは、キャリア移動度が高いことで、これは電流が流れやすいということになります。具体的には、従来の素材と比較して20倍以上の電子伝導度を誇ると言われています。もう一つは、リークが少ない（電流が漏れにくい）ことです。こちらは、旧来の素材と比較してリーク電流が1/1000とのことです。
IGZOの物性を示すグラフ。シャープ公式資料より引用。
他の物質では「二つの要素のうちどちらかが優秀でも残る一方がダメ」といった具合になっており、両方のポイントでIGZOよりも優秀な物性を示し、かつ量産が可能である材料は、現状では見つかっていません。
IGZOディスプレイの利点とは？
前述した二つの物性を活かすと、従来よりも高性能な液晶ディスプレイを作ることができるのですが、これを説明するためには、まずTFTについて知る必要があると思います。
TFTというのは、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）の略称です。下図のように、液晶ディスプレイでは、画素（サブピクセル）一つ一つについている超小型のスイッチとして使われており、画素ひとつひとつの光量を調整する機能を持っています。
上図を見ればわかる通り、TFT回路は画素の中にせり出して、映像のギザギザを作る原因になっています。画素を小さくすればするほど、このTFT回路は邪魔なものになってきます。
利点1. 高精細化
IGZOにおいては、電流の流れやすさを活かして、より配線を細く、回路を狭く設計することが可能です。そのため、下図のように、従来では不可能とされていたレベルでの高精細ディスプレイが実現可能になります。
さらに、同程度の解像度であれば、下図のように開口部の比率を上げることが可能になります。これによりバックライトの光を通しやすくなり、その分だけ光量を下げ、消費電力を低減することが可能になります。
利点2: 省電力化
また、IGZOのリーク電流が少ないという特性を活かして、リフレッシュレートを落とすことができます。
従来の素材では、１秒間に60回近くTFT回路の再充電が必要でしたが、IGZOにおいては、これを１秒間に１回まで減らすことが可能とのことで、これによりIGZOディスプレイでは消費電力を大きく落とすことが可能になるとされています。
例えば、スマートフォンの電力消費の７割近くを液晶表示が占めているため、IGZOを用いることでバッテリーの保ちを大幅に延長することが可能に。実際、シャープによると、現在発売中の同社のスマートフォンでは、おおむね倍近い使用可能時間を実現（※）しているとのことです。
[シャープのスマホ「IGZO」 充電なしで「心おきなく、2日間」使えるか]
利点3: タッチパネルの高感度化
IGZOを利用すると、従来よりもより高感度なタッチパネルが実現可能になると言われています。
スマートフォンなどのタッチパネルは、下図のように液晶の上に貼り合わされており、液晶回路部からの電磁ノイズを受けています。IGZOにおいては、リーク電流が少ないことからノイズの発生が少なく、さらには、上に述べたリフレッシュの休止中にタッチパネルからの信号を読むようにすることで、従来よりも、タッチパネル本来の性能を活かすことが可能になります。
シャープによると、今までの製品では、指先をある程度画面にしっかりつけないと反応しませんでしたが、シャープのIGZO製品においては、爪先でも操作可能になっているとのことです。
従来液晶とIGZOでのタッチ精度比較デモ。従来液晶では背景ノイズが
多いが、IGZOでは非常に鋭いピークが検出されている。
今後の展開
このように非常に優れた技術であるIGZOですが、現状ではまだ生産量が少なく、需要に追いついていない模様です。現時点では、ハイエンド向けの高価な製品だけに使われているIGZOディスプレイですが、既存の工場設備を転用することが可能であるため、中長期的にはコストダウンが実現してくるでしょう。
ただ、先日シャープはこのIGZO技術を他社に供与すると発表しており、今後は「オンリーワン」の技術として訴求してゆくことは難しくなってくるものと思われます。
[参考: シャープ「IGZO」初の技術供与 “脱ロンリーワン”で再建へ（ITmedia）]
財務面での厳しさに加えて技術力でも窮地に立たされているシャープですが、日本人としては、ぜひとも同社の復活に期待したいところです。
初稿時、記事の結論部分に含まれていた以下の一文に関して、根拠を十分に確認できなかったため削除致しました。ご指摘に感謝するとともに、お詫び申し上げます。
加えて、サムスンらライバル企業は、IGZOよりも高性能であると言われるLTPS（低温多結晶シリコン）技術の開発に注力しており、この技術が実用化されると、一気に形勢が逆転してしまう可能性があります。
[未来は、IGZOで進化する。: シャープ公式] [IGZO（Wikipedia）]
[参考1: 未来の半導体がいま、現実に 「IGZO」とは何か？ : Impress Watch]
[参考2: いま改めて理解しておきたい、「Retina」と「IGZO」の関係 : マイナビニュース]
ガジェット速報の腕力担当、ガジェットレスラーです。 安くて使い勝手がイマイチなガジェットと今日も戦う！
内容よりもガジェットレスラーさんのほうに注目してしまう！！
サムネがもうガジェット関係なくレスラーである
横山緑だったりして
いきなりギャグみたいな名前のやつだとおもったら思ったよりまともな記事でわろた
いや、これレスラーじゃなくてショッカーだろ？
どうせならLTPS（低温多結晶シリコン）技術についても解説してほしかったな
どんな技術なのかとか課題点とか
そうだな、表からLTPSは課題があるのかと思ったが、結びで逆転云々とあるから少し疑問が残った。
ぜひ追記で解説して頂きたい。
んーおれはこのくらい長さのの記事がちょうどいいなぁ。
スラスラと読んでしまったよ！レスラーさんありがとう！
LTPSとやらは、巷で噂になった頃にまた記事をお願いしたいなぁ。
ガジェ速を見る楽しみが増えたぞー(｀･ω･´)
技術：ガラス基板が耐えられる”600度以下の低温”処理でシリコンをアモルファスから結晶へして電気を通りやすくする
課題：レーザー照射で結晶化するからコスト高い。あと、均一な特性を出すのが困難。とくに32インチ以上の大面積化は至難の業
これはいい記事
すげえ技術だなぁ
AQUOS PHONEには「2日間を越えて次のステージへ、IGZO」という広告があり、つまり2日間充電なしに使えるという意味なのだが、「2日間」の説明にはこう書かれている。
「1日あたり計約80分間の利用があった場合の電池の持ち時間です（シャープ調べ）」
IGZOの良さ云々の前にやり方として汚い
熱による急激なバッテリーの減りは現世代のAQUOSも健在だった（´・ω･`)
しかし以前は気づいたら残量30％になってて「やべえ」と思ってたのが
現世代は60％くらいに収まってるので切迫感は減った。
2日間80分ずつでバッテリーが無くなるわけではない。旧機種のSH-09Dですらまだ残るし。
そしてIGZO機からバッテリー持ちが向上してるのは事実。
まさか48時間連続使用可能を期待してるわけじゃないよな?
ぱっと見だけのペラい叩きネタ作るハム速とかJ-CASTとかが食いつくいかにもなネタ
「現代の錬金術師」って通り名かっこよすぎわろた
レスラーっていうか…ショッカー？
レスラーGJ
基本的なことがわかっていないのにコメント欄でIGZOIGZO言ってる人も結構いるからこの記事は必読だね
てか爪の先でタッチパネルを操作できないというけど
ギャラs3だと普通にできる
acro HDだとできなかった
これって何かタッチパネルの仕組みに差があるの？
詳しくはないんだけどたしかあったと思う。Lumia最近の系はそういったパネルを搭載してたね。グローブをしたまま操作可能! ってのが売り文句だった気がする。Xperia Z Ultraもスタイラスの必要からそういった技術が搭載されてたと思う。反応は怪しいみたいだけど…
有機ELだからかな？
かかってる電圧によってタッチパネルの反応が結構違うって話がある。iPhoneなんかはとくにタッチセンサーに高電圧かけててスムーズらしいってモトローラの中の人が実験してた
IGZOはシャープ以外のメーカーがあまり量産化に積極的になってないようなのがなんとも。
有機ELは色んなメーカーが開発を行なってるのに
有機ELと言うのは発光部分の技術で、従来の液晶とバックライトに相当するもので、その制御を行う部分のバックパネルとは別物です。
IGZOやアモルファスシリコンはこのバックパネルの技術であり、有機ELとは直接関連づける事はできません。
それにIGZOでは必ずしもありませんが、似たような酸化物半導体に関しては、他社もかなり必死に開発しています。
現時点ではシャープの他に台湾のAU optronicsがかなり量産化に近い状態までこぎ着けている様で、ソニーやパナソニックなどのメーカーはAUから有機EL向けのバックパネル（トランジスター部）を購入する予定のようです。
サムスンやLGも開発を行っているようですが、サムスンはIGZOより高性能な別の酸化物半導体を目指しているようで、目下は200億出資したシャープIGZOベースの液晶で乗り切る考えのようです。
他社が必死になって開発を行っている理由の一つは、次世代の発光技術と目されている有機ELは液晶の様に電圧を加えるだけでなく、実際に電流を引かなくてはならないので、従来のアモルファスシリコンよりも高い電子移動度が必要となるためです。
そのため、大型でリフレッシュレートが高いディスプレー（120Hz以上）を有機ELで実現するには、現時点では酸化物半導体（IGZOなど）かLTPSしか選択肢がありません。
しかしLTPSは下のコメントにも書きましたが、歩留まりの問題から大型化が難しく、大画面用途を視野に入れている有機ELには適しません。
更に加えると、リフレッシュレートが高いと言う事はより早く電流を出し入れを行う必要がある＝より高い電子移動度が必要になると言う事で、例え液晶でもピクセルサイズが限られてくる4K以上の高精細（比較的小型なディスプレー）で240Hzと言ったものは、アモルファスシリコンでは実現が難しくなります。
なので、アモルファスシリコンよりも移動度が高く、大型化が可能な物質＝酸化物半導体（IGZOなど）が方々で必死に開発されているのです。
ひええ、こっちでもすごいわかりやすくて理路整然とした解説乙ですわ。IGZOについては自分も結構調べてたつもりだったけど、目から鱗な情報多くて感激だ。サムスンが有機ELのIGZOライセンスとったりしてたり、SHARPがIGZOは有機ELでもつかえるっていってたのは、そういうことなのか。正直記者やってほしいレベル。
詳しい解説ありがとうございます。
勉強になります。
レスラーさんもライトセーバーもって管理人さんと戦うんですかね
＞加えて、サムスンらライバル企業は、IGZOよりも高性能であると言われるLTPS（低温多結晶シリコン）技術の開発に注力しており、
＞この技術が実用化されると、一気に形勢が逆転してしまう可能性があります。
いや、LTPSはとっくに実用化されてますし、IGZO以外のスマホ・ガラケーでは大抵LTPS使ってますよ
もちろんシャープ自身も作ってますし、この間まではCGシリコンなんかの宣伝もしてました
LTPSやCGシリコンは製造が大変で大型パネルは作りにくいので、
製造しやすく大型パネルを作りやすいIGZOを推したい製造側の思惑もあるようです
あぁ低温ポリシリコン液晶の事なのか。
それなら確かに前から聞き覚えあるわ
この点って未だによくわかってないんだけど、いわゆるアモルファスシリコン（a-Si）を低温結晶で高精細化しやすくしたのが低温ポリシリコン（LTPS）で、通常はアモルファス状態でしかできなかったIGZOの場合も結晶化したものがSHARP独自のCAACって認識なんだけど、あってるのかな。だからIGZO vs LTPSってのはちょっと妙な印象はうける
LTPSはセンサーなどの回路を結晶化した半導体と統合することで、タッチパネルや狭ベゼルなんかに最適で高精細化しやすい技術ってはなしだよね。IGZOは夢の技術のようにいわれがちだけど、じつは「アモルファスシリコン」より早いだけで、現状のLTPSよりは電子移動度は遅いから、高精細化そのものは既存のLTPSのが有利ってきく。
SHARPが過剰に高精細なデモの液晶展示したから、IGZOでなければ高精細化できないかのような印象にきこえちゃうけど
LTPSは電子の移動度はIGZOよりも10−100倍程度高くなりますが、結晶のサイズにばらつきが大きく、同じ基盤上でさえもトランジスターの性能に大きな差ができます。
当然大型になればなるほどその差は広がるため、大型化を行うと歩留まりがほとんど取れません。
それとオフ電流もかなり大きく、加えて製造工程でよけいなステップが加わるため（レーザーによる結晶化）、行程が複雑化してコストがかさみます。
なので高精細なディスプレー自体はLTPSで可能ですが、大型なものに関してはIGZOでないと実現が難しくなります。
IGZOの利点はアモルファスシリコンに比べて10倍以上高い電子移動度に加え、記事にもあるようにオフ電流が小さく、製造工程がほぼアモルファスシリコンと同じためにコストが大きくは変わりません。
更にCAACは幾分結晶化してはいますが、大きさや結晶方向がランダムなLTPSとは異なり、重なり合ったシートの様な形でパターンを組むためにばらつきがほとんどありません。
そのためLTPSよりも簡単に、しかも低コストでの高精細な大型ディスプレーの実現が可能です。
加えると、CAAC IGZOはアモルファスシリコンよりも外部からのストレスによる影響が少なく特性が安定しており、更にIGZO自体は透明です。
なので、将来的には開口率を100%近くまで上げる事も可能となります。
これはとても詳細な説明でわかりやすい。最近のノート向けや３０インチ以上のIGZOディスプレイは、むしろそちらのが得意なくらいの分野だったのね。
お世話になっております。
申し訳ございません、ただちに調査をして必要に応じて修正させて頂きます。
ご指摘いただき、まことにありがとうございました。
ご指摘ありがとうございます。
誤記があり、申し訳ありませんでした。知識が足らず間違った形です。
LTPSに関しても、いずれは別記事でまとめたいです。
素早い対応お疲れ様です
この辺の話は大手ニュースサイトだと突っ込んだ話はあまり出てないので、
それを補完出来る貴サイトに期待しております
ソース記事に飛んでったほうがわかりやすいっては何ともはや…
LTPSのところはちょっと疑問だけど、とはいえ記事全体はよく言われてることまとまっててわかりやすいでしょ。
これは・・・新人いびりですね
スマホのディスプレイとしては他スマホメーカーにはまだ採用してもらえてないのかな？
今後はSHARPが提供する液晶はほぼIGZOになってくかもなぁ。ただAppleみたいに複数の企業から提供うけなきゃいけない場合はどうなんだろうかわからんけど。
はぁロスもねぇ、リークもねぇ、電気もそれほど必要ねぇ！
IGZOの件について一番気になるのは、画質の関わりだな。VAで作ってるだけで駆動方式自体は半導体と関係ないから、IPS液晶でも作れるので画質の善し悪しはSHARPの画作りの好みの問題って話になってるけど本当にそうなのか。実際最近のSHARPのスマートフォンの液晶って色がきついのが多くて、画作りとしては正直マイナスに見てしまうし（画質モードナチュラルにすると大分マシにはなるけど）。それと残像感もよくいわれるけど、これもIGZOそのものとは関係ないのかどうなのか。
シャープはLTPSでは普通にIPSもVAも作ってるからね
例えば5インチフルHDのhtcJ蝶（IPS）とXperiaZ（VA）
これ正直画質的にはJ蝶の方が綺麗に見える人が多いと思うけど、
どちらもシャープとJDI（ジャパンディスプレイ）が供給してる
JDIの場合VAはJDC（旧東芝）、IPSはJDW（旧Sony）で工場というか会社の流れが違うけど
残像感はVAの特徴
TVやモニタだと応答速度を上げる仕組み（OD）を載せてるが、スマホは載せてないので目立つ
>CAAC）」という、IGZOの物性が安定する特殊な結晶状態を発見。
>この発見がきっかけとなり、2012年、シャープはついに量産技術を確立するに至りました。
CAACだから量産できたってワケじゃないのでは？
アモルファスIGZOも普通に量産してるし
ご指摘ありがとうございます。
自分の書き方が良くない面がまずあると思うんですが、
アモルファスIGZOでも一応量産を行った経緯はあるんですが、性能や歩留まりに問題があり、
商売として成り立たせるにはCAAC化が突破口を開いたという形になると思います。
シャープは「全てのIGZOをCAAC化する」と去年の時点で発言しており、
今どれだけ進んでいるのかは分かりませんが、中型以上のパネルもCAAC化する模様です。
いい記事をありがとう
研究・開発資金によっても進み具合が変わってきそうだなーっと思う
シャープとサムスンじゃ圧倒的な利益の差があるんだけど、そこらへんどうなんだろう？
良記事なのでRTしておこう
皆がIGZOのことを知ってもっと興味を持ってくれるといいな、と。
そしてデメリットと共にライバルがどう攻撃をかけてくるか注視していかなければ。
なによりシャープに頑張って欲しいし、そしてIGZOつんだと言われてるdynabook KIRAも売れてくれるといいな。
というか最近都内のカフェでKIRAユーザー見る。
まあ、基本特許をシャープが持っていないと書いているが、量産に絶対必要な技術を特許化していれば、それも基本特許となるわけで、単純に一番最初の技術をライセンスしてもらえれば、自由に参入できるということではないからね。
基本特許をライセンスしても、結局、先行してるシャープの特許も回避しないと作れない。
モスアイパネルも実際みたらほとんど反射が無くてよかったし、シャープは技術力はあるのかな
ならドウシテコウナッタ・・
ここは経営陣が悪い、ってことで手打ちにするしかない気がする
しかし、初手が生まれたのが85年。
やはり開発技術が一般に出回るには時間がかかるな…
凄い凄いと言われてるけど他メーカーのスマホに採用して貰えてないよね
SHARP意外じゃまだスマホ用のIGZOパネルは量産できてないんでしょ
そのうちジャパンディスプレイとかLGとかが作って採用されるよ
シャープが他スマホメーカーに供給してもいいわけじゃん。
IGZOの欠点も知りたい！
視野角が狭いとか問題があったような…
これはなんでなんだろ
それはVAとかTNパネルの問題じゃ
IGZO搭載のノートPCが富士通と東芝から出てたね