液晶ディスプレイ材料分析

液晶ディスプレイは、液晶の他、シール材や封止材、偏光板など、
様々な有機材料が使用されています。

それぞれの部材の材料特性や材料劣化メカニズムを化学的な視点から
考察する事は、製品評価や製品不良解析において重要となります。
本資料では、液晶ディスプレイの部材ごとの化学分析例をご紹介しています。

【化学分析例】
■FT-IR：主成分分析
■EDX：元素分析
■GCMS: 液晶成分分析
■HS-GCMS︓アウトガス分析（劣化解析）ほか

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信頼性の低い液晶ディスプレイが市場で問題を起こしています。
アイテスでは豊富な経験と最新設備により、信頼性試験のデザインから
試験前後の目視検査を行い、お客様の抱える信頼性問題を解決します。
さらに、故障モードの分類から故障解析、材料分析まで御支援します。 （詳細を見る）

アイテスでは有機・無機物の分析、異物、表面分析等、目的・試料に適した
受託分析メニューをご提案・実施いたします。

この部門では、高度なサンプリング技術を用いて微小異物の成分分析を行う
微小異物分析や、試料中の不純物分析等、有機・無機の成分分析・定量分析を行います。

また、表面汚染・酸化状態など、試料最表面の分析を行います。

【サービス一覧】
■熱分解 GC/MSによるエポキシ樹脂硬化物の成分分析
■イメージングFT-IRによる微小有機異物の分析
■顕微ラマン分光法による微小異物の分析
■イオンクロマトグラフ分析（IC）　など

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島津製作所社製の「GC-MS ガスクロマトグラフ質量分析計」を
導入しました。

試料に含まれる成分の定性・定量を目的とした分析手法の一つで、
部品・部材・残存溶媒や添加剤など、揮発性有機物の定性・定量に
用いられる分析装置です。

測定対象がガス化することが必要条件(沸点300℃未満)となりますが、IRや
RAMANに比べ感度が高い点、GC部での成分分離が可能な点から、混合物の
成分分析に向いています。

【GC-MS装置概要】
■GC-MS本体：GC-2030、GCMS-QP2020 NX
■ヘッドスペースサンプラ：HS-20
■熱分解分析装置：マルチショットパイロライザーPy-3030
■仕様
・検出下限：数ppm(測定対象により様々)
・ヘッドスペース：40～300℃　試料サイズ13mm×40mm以下
・熱分解分析装置：50～1050℃(EGA測定対応可能)　試料サイズ～4mm

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当資料は、ガスクロマトグラフィー質量分析法「GC-MS」によるPCモニター&
デジタル時計の成分比較をご紹介しています。

液晶ディスプレイには、小さな有機物(液晶分子)が入っています。
それらは技術革新に伴い、製品の特性に適した分子構造へと発展していきました。

当社では、それらの違いを「GC-MS」を用いて、分子レベルで解明することで、
使用目的に合った液晶分子であることや、不純物の有無を確認することができます。

【掲載内容】
■GC-MSによるPCモニター&デジタル時計の成分比較
■液晶成分のGCMS分析事例
セグメント方式液晶ディスプレイ(デジタル時計)とカラーTFT液晶ディスプレイ(PCモニター)の成分数と特徴を比べてみました。

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アイテスでは、LCD部品/製品の良品解析を行っており、当社の持つLCDの
知見から製品の品質状態を確認いたします。

対象パネルは、SEG-LCD,AM-LCD（a-Si TFT／LTPS TFT）,OLED
車載,モニター,モバイルなど。

液晶パネルの各構造を当社の持つ分析手法を用いて良品解析を実施します。

【解析内容（抜粋）】
<信頼性/点灯試験>
■分類
・信頼性試験
・点灯検査
■分析手法
・オーブン内駆動試験
・目視確認

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不良現象の確認から原因の解明、詳細な不良解析まで
液晶パネルの不良診断メニューをご提供いたします。

初期解析では、現状確認(点灯試験)、パネル解体、光学顕微鏡観察、
不良症状に合わせて実施。

詳細解析では、初期解析での診断結果をもとに表面分析、断面解析、成分分析
など好適な手法をご提案いたします。
原因となった生産工程の絞り込みなど不良発生メカニズムの推測も可能です。

【解析内容】
■初期解析
・現状確認(点灯試験)、パネル解体、光学顕微鏡観察、不良症状に合わせて実施
・セルパネルや周辺回路などの大まかな箇所から、細かいところまで絞り込み
■詳細解析(別途解析費用が発生)
・初期解析での診断結果をもとに表面分析、断面解析、成分分析など好適な手法
　をご提案
・原因となった生産工程の絞り込みなど不良発生メカニズムの推測も可能

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製品の構成材料や梱包材、緩衝材などに溶剤や低分子有機物質、未反応物質が
残存するとそれらがアウトガスとして、拡散、または構成素材に浸透し
製品寿命や特性、および環境人体に影響を与える場合があります。

残存する微量な物質の定性分析、定量分析にはGCMSのヘッドスペース法が
有効となります。

当資料では液晶パネルに使用される偏光板のアウトガス成分を定性分析した
事例をご紹介します。ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■ヘッドスペースGC-MS分析法
■液晶パネルの偏光板のアウトガス成分分析

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研究開発において、分析や評価はチェックポイントとして欠かせない
プロセスであり、その注目すべき対象には製品の構成材料が候補となる
ことが多々あります。

アイテスは、保有する多種多様な機器分析装置、観察装置、信頼性試験装置、
そして蓄積された知見と化学反応機構でメーカー様の研究開発をアシストします。

豊富な技術、知見、装置でご対応いたしますので、お気軽にお問合せください。

【特長】
＜分析機器例＞
■顕微IR
■顕微ラマン
■（EGA／TD/Pyr）GC-MS
■TOF-SIMS

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液晶パネルに使用される偏光板はトリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、
ポリエチレンテレフタレートなどを貼り合わせた多層フィルムで出来ています。

当資料では、信頼性試験後のパネル偏光板をHS-GCMS分析、熱脱着GCMS分析により劣化解析した事例をご紹介しています。

目に見えない劣化でも、この分析なら見つかるかも？！

是非、ご一読ください。

【掲載内容】
■信頼性試験
■HS-GCMS分析によるアウトガス分析
■熱脱着GCMS分析による低沸点成分分析

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株式会社アイテスでは、樹脂の変質劣化を確認する「FT-IR分析」を
行っております。

樹脂の劣化は、目に見える変色もあれば、見えない変質もあります。
変色では外観変化で把握できますが、見えない変質は強度低下に繋がり、
様々な不具合の起点となります。

IRによる分析は、その変質による分子構造変化を把握する事が可能です。

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製品を構成する素材の、熱、湿気負荷による信頼性試験は必須ですが、
試験後の分析評価もまた、欠かすことのできないプロセスです。

恒温恒湿試験は、製品、素材などに温度と湿度の負荷をかけ、物性、特性、
外観などの変化有無、および寿命を確認する装置で、当社では、多種多様な
サンプルの設置も工夫してご対応。

当資料では、恒温恒湿試験前後の素材分子構造変化をIR分析にて検証した
事例をご紹介します。ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■信頼性試験装置例（恒温恒湿試験装置）
■サンプル設置の工夫
■化学分析による試験前後の比較評価

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当資料は、『EGA-MS分析、熱脱着・熱分解GC-MS分析による
PTP梱包シート分析』についてご紹介しております。

工業製品には様々な材料が使われており、例えばポリマーには、添加剤
などの低分子成分とポリマーそのものである高分子成分が含まれます。

GCMS分析では、低分子成分は比較的低い温度で揮発する一方、
高分子成分は高温で分解させてから分析する必要があります。

ここでは錠剤の梱包に使われるPTP梱包シートのポリマー成分と
添加剤成分を分析した例を掲載。

是非、ご一読ください。

【掲載内容】
■発生ガス分析法（EGA-MS分析法）
■PTP梱包シートの分析例

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ICP発光分光分析では、試料中に含まれる金属元素などを複数同時に
検出することが出来ます。

当資料では、液晶中に含まれる微量な金属元素の分析例をご紹介。
ICP-AES分析の原理・概要や測定事例を掲載しています。

サンプルの状態や分析対象の元素など、お気軽にお問い合わせください。

【掲載内容】
■ICP-AES分析の原理・概要
■測定事例︓液晶パネル内金属元素のICP-AES定性分析

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製品を構成する素材は多種多様ですが、製品性能は素材の特性が
鍵を握ることも少なくありません。

アイテスでは、素材の信頼性試験から観察、物理/化学分析まで
一貫対応いたします。

本資料では、プラスチック材料の紫外線/恒温恒湿負荷前後の
分子構造、および熱特性変化の⽐較評価を⾏った事例をご紹介します。

【掲載内容】
■恒温恒湿試験、および紫外線照射
　（サンプル：ポリエチレン（PE）ペレット）
■IR、ラマン、およびEGA分析結果

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液晶材料には様々な種類があり、LCDパネルに使用する低分子もあれば、
プリント基板や電装部品などに使用される高分子もあります。

それら低分子液晶、高分子液晶（LCP）の分子構造を解析した事例をご紹介。

当社では、豊富な装置と知見で、液晶材料のみならず、様々な素材の
信頼性試験、分析解析にご対応いたします。海外輸入品・素材の分子構造の
把握や不具合解明など、お気軽にご相談ください。

【事例内容】
■FT-IR分析による分子構造解析
■XPS（ESCA）分析による表面官能基（分子団）の把握
■GC-MSによるLCD用液晶材料分析例

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ポリマーには安定性や加工性を向上させる為に様々な添加剤が使用されていますが、
環境負荷や長期保管により添加剤成分がポリマー表面に析出したり、
添加剤そのものが化学変化を起こし変色や劣化の原因となる事があります。

当資料では、添加剤のブリードアウト、UV照射による添加剤成分の化学変化を
熱脱着GC-MSにより分析した例を紹介します。

添加剤成分はポリマー主成分に対して少量しか含まれませんが、熱脱着GC-MS分析
により感度良く分析する事が可能。

信頼性試験や熱分析、主成分分析などと組み合わせた製品の劣化予測など、不具合症状や
目的に合わせた手法を提案させて頂きますのでお気軽にお問い合わせください。

【掲載内容】
■ニトリルゴムからブリードアウトした添加剤成分分析
■UV照射したナイロン66の添加剤成分分析

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GC-MS分析は有機成分分析や有機構造解析によく用いられる手法です。

付帯装置により溶剤などの低分子からプラスチックなどの高分子まで
幅広い分析対応が可能。

当資料ではアイテスで保有している試料導入装置と、それぞれの装置が
得意とする分析試料や分析内容についてご紹介します。

ぜひご一読ください。

【掲載内容】
■概要
■条件
■試料
■得られるデータ
■分析例

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溶剤、添加剤、医薬品、プラスチックなどの有機材料は、金属、無機素材
とともに欠かせない材料です。

軽元素の組み合わせで多種多様な種類を有し、またその特異性は構造や
分子間力、電子の挙動から発現しますが、特性の根本的な把握に
化学機器分析および評価は必要と思われます。

当資料では、有機素材の分析評価サービス事例をご紹介します。

【掲載内容】
■FT-IR分析
■GC-MS分析
■GPC（SEC）による分子量分布評価

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信頼性試験前後のパネルを用いてICP測定を行い、定量化を行った事例を
ご紹介します。

LCDの液晶分子はパネル内で配向しており、電圧により液晶の配向状態が
変わる事で表示が制御されます。金属元素のようなイオン性物質がパネル
内部に存在すると液晶が正しく駆動せず表示不良が発生。

イオン性物質は、製造時の混入や長期使用で増加することが知られており、
定量化して把握する事がパネル品質として重要です。

金属イオンは、ICP分析を用いることで定量分析を行うことが可能であり、
前処理方法や検出感度の違いにより、ICP-AES/MSを使い分けて行います。

【解析内容】
■ICP-AES分析による金属元素含有量の比較
■ICP-MS分析による金属元素含有量の比較

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当社では、「海外製ディスプレイの不良解析」を行っております。

現象の確認から、不良発生メカニズムの推測、原因となった
生産工程の絞り込みなど、詳細な解析が可能です。

点灯観察、パネル解体、光学顕微鏡観察を不良症状に合わせて実施。
不具合箇所を絞り込み、詳細解析が必要な場合は適切な手法を提案させていただきます。

【詳細解析例(一部)】
■配線の断面観察
■異物分析
■液晶成分分析
■電気特性測定
※別途費用が発生いたします

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当社では、OLEDなどの発光面の輝度・色度ムラについての
『液晶ディスプレイの輝度・色度ムラ評価』を行っております。

輝度測定(表示面を二次元輝度計で測定)では、液晶ディスプレイ表示面の
デジカメ画像と、二次元輝度計で輝度測定を行った結果を比較。

デジカメ画像ではムラの分布が判別しにくい状態ですが、輝度分布の
カラースケール表示では、輝度ムラのあるエリアが目立つようになり
判りやすくなっています。

【測定器概要】
■測定項目：三刺激値(X,Y,Z)、色度(x,y)
■測定範囲：0.01cd/m2～1,000,000cd/m2
■有効画素数：1376×1024
■発光面サイズ：15～115インチ程度
■設置方法・治具：縦置き、平置きなど、形状に応じて対応

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株式会社アイテスの液晶ディスプレイの良品解析についてご紹介します。

まず、外観観察としてセルパネル状態で、FPC、FOG、COG、
シール材に着目して光学顕微鏡観察を行い、次にセルパネルを解体して、
シール材やPI膜、TFT形状を確認。

良品解析で不具合が見つかった場合は、配線の断面観察、異物分析など
原因究明のための追加解析を御提案させていただきます。
ご用命の際は、当社へお気軽にご相談ください。

【外観観察の観察内容】
■FPCの配線に腐食や異物は無いか
■FOGの接合は問題ないか
■COGの接合は問題ないか
■シール材に破断等はないか

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COG実装の導電粒⼦形状観察についてご紹介します。

ICと液晶パネルはACF(異⽅性導電フィルム)を⽤いたCOG⽅式により実装。
核に樹脂ボールを使⽤し、その表面に導電のための⾦属層(ニッケルや⾦など)
が成膜されており、接続時に粒⼦が適度に変形し、ICとパネルを電気的に接続。

粒⼦の変形具合や接続状態を確認するため、断面観察を⾏ったところ、
粒⼦変形量は「中」であり、適度な変形具合であることがわかりました。

平面⽅向と断面⽅向から導電粒⼦の変形具合を確認することで表⽰不良との関連性
を探ることができます。パネル関連の不具合調査はお気軽にご連絡ください。

【概要】
■実装されたICでは、わずかに「反り」や「傾き」により、IC端部と中央部
　で粒⼦の変形量に差が⽣じ、表⽰不良の原因となる場合がある
■平面⽅向と断面⽅向から導電粒⼦の変形具合を確認することで表⽰不良との
　関連性を探ることができる

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