透明ディスプレイの製造には、ガラス/プラスチック基板上に50-100 nm厚のITO透明導電膜（インジウムスズ酸化物）を成膜する必要があります。これにより、導電性と85%以上の透明度の両方が確保されます。
その後、微細構造が調整されたディスプレイ層（バックライトの遮光を減らしたLCDや自己発光型OLEDなど）を光学接着剤で接着します。
一部の製品には、2-5 μmピッチの透明タッチフィルムも組み込まれています。
真空蒸着やフォトリソグラフィーなどのプロセスを通じて、界面反射が排除され、最終的にクリアで透明な表示効果が実現されます。
基板と導電層
透明ディスプレイの基盤は、基板と導電層で構成されています。
基板には、一般的に500 μm厚のフロートガラスまたは125 μm厚のPETプラスチック（ポリエチレンテレフタレート）が使用されます。
前者は傷に強く、後者は曲げ可能です。導電層は、真空蒸着またはマグネトロンスパッタリングによってコーティングされたインジウムスズ酸化物（ITO）薄膜であり、厚さは50-100 nm（人毛の1/1000）の間に制御されます。
導電性と光透過率のバランスを取りながら、85%-90%の透明度と10-30 ohms/squareのシート抵抗を満たす必要があります。
画面の「骨格」
透明ディスプレイは光を透過させ、画像を表示できますが、最初のステップは、基板が後続の導電層とディスプレイ層を支えることに依存し、画面が硬質か柔軟かも決定します。
間違った基板を選ぶとすべてが台無しになります。透明度が低すぎて画面が灰色に見えるか、脆すぎて触れるとひびが入るか、数回曲げるとしわが寄るかです。
市場に出回っている一般的な基板は、ガラスとプラスチックの2つのカテゴリに分けられ、厚さは数百マイクロメートルからミリメートルの数分の一の範囲です。
表面は鏡よりも滑らかに研磨する必要があり、すべてのプロセスステップは厳密に正確なデータに従う必要があります。
材料の選び方
主な基板材料は2つあり、選択は画面が何に使用されるかに完全に依存します。
フロートガラスが最も一般的で、通常は500 μm（0.5 mm）厚で、標準的な窓ガラスよりも均一です。
固有の透明度は91%（コーティングなし）で、表面硬度はモース硬度6-7であり、鍵で引っ掻いてもかすかな白い跡が残るだけです。
これは商用透明ディスプレイに最適な選択肢です。
たとえば、ショッピングモール内の透明な広告スクリーンには800 μmのフロートガラス基板が使用されており、毎日何千人もの人々が閲覧しても耐えることができ、3年後でも表面の傷は触ってもほとんどわかりません。
PETプラスチックは、より軽く、より柔らかく、厚さは125-250 μm（0.125-0.25 mm）で、ガラスの1/3未満の重さです。
その透明度は89%（わずかに低いが十分）で、180度のカーブに曲げることができ、電子棚札や折りたたみ式デバイスに適しています。
ただし、熱に敏感であり、100℃を超える加工温度は変形を引き起こします。
したがって、PET基板にはまず二酸化ケイ素のバッファコーティング層が必要であり、導電膜は温度を80℃未満に制御して成膜する必要があります。そうしないと、フィルムにしわが寄ります。
厚さの決め方
商用の固定スクリーンには、しばしば500-700 μmのガラスが使用されます。
例えば、空港のフライト情報ディスプレイには600 μm厚の基板が使用されています。
1kgの鋼球を1メートルの高さから落としても、画面はひび割れません。
400 μmの薄いガラスを使用した場合、同じテストで3枚に1枚がひび割れ、輸送中の振動でも破損しやすいです。
フレキシブルディスプレイには125-175 μmのPETが必要です。150 μm厚の基板を備えた特定の折りたたみ式透明タブレットは、100,000回の曲げ（5 mm半径）の後でも透明度が2%しか低下せず、目に見えるぼやけはほとんどありませんでした。
200 μmの厚さを使用すると、曲げ中に高い内部応力が発生し、しわや表示画像に波状パターンが生じます。
表面処理
基板表面はナノメートルレベルまで滑らかである必要があり、そうでないと光の散乱により画面がぼやけて見えます。
処理は2つのステップに分けられます。
研磨：フロートガラスは化学機械研磨を使用し、化学溶液と研磨粒子が表面を「研削」します。
処理後、粗さは0.5 nm未満（人毛の100万分の1）になり、透明度は91%から92%に増加します。
この1%を侮ってはいけません。このわずかな増加により、モールスクリーンの画像がより透明になり、顧客は製品の色をより正確に見ることができます。
バッファ層の適用：PET基板には50 nm厚の二酸化ケイ素のコーティングが必要です。
この層は、表面粗さを2 nmから0.8 nmに減らすだけでなく、後続のITOフィルムがよりしっかりと接着されることを保証します。
環境信頼性テスト
完成した基板は環境チェックに合格する必要があります。ラボでは、高温多湿、および熱サイクルをシミュレートします。
- 85℃、85%湿度で1000時間：ガラス基板は変化なし。
PET基板はわずかに水分を吸収し、透明度が0.5%低下しますが、許容範囲内です。 - -40℃から85℃まで1時間ごとに切り替え、500サイクル：ガラスは問題ありません。
PETはわずかに収縮しますが、寸法変化は0.1%未満であり、他の層の接着には影響しません。
あるブランドは、ガラス基板の透明スクリーンを海辺に2年間吊るす屋外テストを実施しました。
基板は黄変せず、透明度は89%を維持し、塩霧による小さな穴の腐食もありませんでした。
導電層
透明ディスプレイは、光を遮ることなくピクセルを作動させるために電流を伝導する必要がある目に見えない導電膜のおかげで、点灯して画像を表示できます。
このフィルムはインジウムスズ酸化物（ITO）と呼ばれ、その厚さは人毛のわずか1000分の1です。
基板上に「描く」方法
フィルム成膜には主に2つの方法があります。
- 真空蒸着：ITO材料を800℃以上に加熱し、ガス化させて、基板表面に凝縮させてフィルムを形成します。
装置は安価で少量生産に適していますが、フィルムの厚さが不均一になる可能性があります。例えば、500 μm厚のガラス基板では、角と中央でのフィルム厚さが5 nm異なる可能性があり、透明度の不均一につながります。 - マグネトロンスパッタリング：アルゴンイオンがITOターゲット（指の爪ほどの大きさの金属片）に衝突し、ターゲット原子を「叩き出し」、それが基板上に堆積してフィルムを形成します。
フィルム厚さは±2 nm以内に制御でき、完全に広げられたパンケーキのように均一になります。
ただし、装置は高価であり、プロセスは真空チャンバー内で行う必要があり、大量生産に適しています。
あるパネルメーカーがテストしたところ、マグネトロンスパッタリングで作られたITOフィルムは、蒸着で作られたものよりも透明度が1.5%高かったのは、フィルムがより均一で光の散乱が少ないためです。
ITOフィルムの厚さ
ITOフィルムの厚さは厳密に制御されています。
薄すぎると（例：40 nm）、フィルムはひび割れやすくなります。
40 nmのフィルムは、2回曲げるといくつかの破片に割れます。
厚すぎると（120 nm）、透明度が88%から80%未満に低下し、画面がぼやけて見えます。
業界標準は70-80 nmです。あるブランドの透明スクリーンは80 nmのITOフィルムを使用しており、透明度は88%、シート抵抗（導電率の尺度）は15 ohms/squareです。
低抵抗は電流が速く流れ、画面の応答が速いことを意味し、タッチレイテンシーは通常の携帯電話の画面と同様に10ミリ秒以内に制御できます。
導電層の測定基準
導電層には、画面のパフォーマンスを直接決定する2つの重要な測定基準があります。
- 透明度：ITO自体が一部の光を吸収します。
高品質のフィルムは85%-90%の透明度を達成できます。例えば、500 μmのガラス基板はコーティングなしで91%の透明度を持ちます。
80 nmのITOでコーティングした後、全体の透明度は88%です。3%の低下ですが、画面が「透明」に見えるのに十分です。 - シート抵抗の均一性：フィルム全体のシート抵抗の誤差は5%未満である必要があります。
例えば、ターゲットが15 ohms/squareの場合、最も薄い領域は15.75を超えてはならず、最も厚い領域は14.25未満であってはなりません。
ITOの欠点
ITOは有用ですが、大きな欠点があります。それはフィルムが脆いことです。
繰り返しの曲げによりひび割れが発生します。100,000回の曲げ（5 mm半径）の後、ITOフィルムには微細なひび割れが発生し、透明度が1%低下し、シート抵抗が2 ohms増加します。
あるメーカーが比較したところ、ITOを使用したフレキシブルスクリーンは100,000回の曲げ後に正常な表示を示しましたが、
銀ナノワイヤーを使用したものは、50,000サイクル後に明るい点（破断した銀線がショート）を示し始めました。
したがって、現在のほとんどの透明ディスプレイは、依然としてITOに「負荷を運ばせる」ことに依存しています。
透明性と導電性のバランス
透明ディスプレイは、透明性と導電性のバランスを取ることにより、「透けて見える」と「クリアな画像を表示する」を同時に実現できます。
これら2つの測定基準はシーソーのようなもので、一方が高いともう一方が低くなります。
課題は、両方が使用に十分なほど良好である最適な点を見つけることです。
透明度
通常のガラスの透明度は91%です。透明ディスプレイが実用的であるためには、85%-90%を達成する必要があります。85%未満では、画面が灰色に見え、背後にある展示品やシーンが不明瞭になります。
例えば、美術館では、背後に展示品がある透明スクリーンは、観客が展示品の詳細を明確に見るために、少なくとも88%の透明度が必要です。
透明度が85%の場合、展示品の色が10%暗くなり、詳細がぼやけます。
90%では、色再現は肉眼で見るのと近くなります。
シート抵抗
シート抵抗は導電率を測定するための測定基準であり、ohms/square（Ω/□）で測定されます。
値が低いほど、電流の流れがスムーズになります。
透明スクリーン（ITOフィルムなど）の導電層には10-30Ω/□が必要です。低すぎる場合（例：5Ω/□）、材料コストが高くなります。
高すぎる場合（40Ω/□を超える）、電流が効果的に流れず、画面が「応答が遅く」なり、タッチレイテンシーやディスプレイのゴーストが発生します。
例えば、15Ω/□のITOフィルムを使用した透明な広告スクリーンは、電流が一方の端からもう一方の端まで移動するのに0.1ミリ秒かかり、タッチ応答は0.05秒です。
30Ω/□のフィルムに切り替えると、移動時間は0.2ミリ秒、タッチレイテンシーは0.1秒であり、許容範囲内ですが、わずかに劣るエクスペリエンスを提供します。
厚さとプロセス
透明性と導電性のバランスは、主にITOフィルムの厚さと製造プロセスを調整することによって達成されます。
厚さが鍵です：ITOフィルムが薄いほど透明度は高くなりますが、導電率は低下します。
50 nm厚のITOフィルムは透明度が90%、シート抵抗が40Ω/□です。
100 nm厚は透明度が88%、シート抵抗が15Ω/□です。150 nm厚は透明度が85%、シート抵抗が8Ω/□です。
業界は80-100 nmを選択します。この厚さでは、透明度は88%以上であり、シート抵抗は約15Ω/□であり、ほとんどのアプリケーション要件を満たしているためです。
プロセスが均一性に影響します：マグネトロンスパッタリングは真空蒸着よりも均一です。
あるメーカーのテストでは、マグネトロンスパッタリングで作られたITOフィルムは、厚さ誤差が±2 nm、透明度変動が0.5%未満でした。
真空蒸着は、誤差が±5 nm、透明度変動が1%-2%です。
3つのテスト
バランスの有効性は、テストを通じて検証する必要があります。
透明度テスト：分光光度計を使用して400-700 nmの波長範囲（人間の目に敏感な光のセグメント）で測定され、透明度≥85%が必要です。
あるブランドの透明スクリーンは88%でテストされ、基準を満たしています。
シート抵抗均一性テスト：四端子プローブを使用してフィルム全体をスキャンし、面積の95%でシート抵抗誤差が<5%である必要があります。
例えば、ターゲットが15Ω/□の場合、最大で面積の5%が15.75Ω/□を超える可能性があります。
エージングテスト：スクリーンを高温多湿（85℃/85%湿度）に1000時間配置し、透明度の低下が1%以下、シート抵抗の増加が2Ω/□以下である必要があります。
あるスクリーンは、透明度が88%から87%に低下し、シート抵抗が15Ω/□から17Ω/□に増加しましたが、許容範囲内でした。
銀ナノワイヤーとグラフェン
ITOは良好なバランスを提供しますが、脆く、インジウムは高価です。
銀ナノワイヤー（AgNWs）は89%の透明度（ITOよりも優れている）を持っていますが、シート抵抗は20Ω/□（ITOと同様）です。
問題は、銀線が酸化しやすいため、6か月後には透明度が85%に低下し、画面が黄色く見えることです。
グラフェンはより理想的です。透明度90%、シート抵抗10Ω/□（より良い導電性）ですが、大量生産が困難です。大面積のフィルム形成は不均一であり、コストはITOの5倍です。
電極の透明材料への置き換え
従来のディスプレイでは、光を完全に遮断する金属電極（アルミニウムなど、厚さ約100 nm）が使用されています。
透明ディスプレイでは、これらを透明導電層に置き換える必要があります。
主流の選択肢はインジウムスズ酸化物（ITO）であり、可視光透明度は90%-95%、厚さは50-150 nm、シート抵抗は10-30 ohms/square（ピクセルを駆動するのに十分な導電性）です。
これにより、電流を伝達する能力を維持しつつ、周囲光の約40%-70%をスクリーンを通過させることができ、「画像と背景を見る」という効果を実現します。
ITOを選ぶ理由
従来のスクリーンが透明になるための最初のステップは、金属電極を透明導電層に置き換えることです。
フッ素ドープ酸化スズ（FTO）、グラフェン、銀ナノワイヤーなど、いくつかの材料が研究されてきましたが、業界ではほとんどがインジウムスズ酸化物（ITO）に落ち着きました。
十分な透明度
ITOの可視光スペクトル（400-700 nmの波長、人間の目に最も敏感な光）での平均透明度は、通常の窓ガラスの透明度（約92%）に近い90%-95%に達する可能性があります。
これは、光がITO層を通過する際に吸収または反射されるのはわずか5%-10%であることを意味します。
ほとんどがスムーズに通過します。
比較すると、FTOは同様の透明度約90%を持っていますが、赤外線透明度が高く（赤外線が支配的である場合により多くの熱につながる可能性があります）、
グラフェンの理論上の透明度は97%に達する可能性がありますが、実際の大量生産では、フィルム厚さの不均一性により透明度はわずか92%-94%であり、表面欠陥により光散乱が発生しやすいです。
銀ナノワイヤーはさらに誇張されており、ラボの透明度は98%に達する可能性がありますが、線間の接続点が酸化しやすく、時間の経過とともに透明度が90%を下回り、安定性が低くなります。
安定した導電性
透明度だけでは不十分であり、導電能力も追いつく必要があります。
導電性の測定基準は「シート抵抗」（単位面積あたりの抵抗、値が低いほど導電性が良い）です。
ITOのシート抵抗は通常10-30 ohms/squareであり、ディスプレイのニーズにちょうど良いです。例えば、ITO電極を使用した55インチの透明OLEDスクリーンでは、ピクセル応答速度をマイクロ秒レベルに維持でき、モーションブラーのないスムーズな画像が得られます。
他の材料を見ると、FTOのシート抵抗はITOと同様の10-25 ohms/squareですが、より高い成膜温度（350-400℃）が必要であり、柔軟な基板（プラスチックなど）を変形させやすいため適していません。
グラフェンのシート抵抗は1-5 ohms/squareと低く、ITOよりも優れた導電性を持っていますが、大量生産での大面積の均一性を達成するのは困難です。
1平方メートルのグラフェンフィルムのシート抵抗は、1 ohm/squareから10 ohms/squareに跳ね上がる可能性があり、画面上の局所的な調光または点灯不能を引き起こします。
銀ナノワイヤーのシート抵抗は約5-15 ohms/squareであり、一見良さそうですが、線間の接触点で抵抗が急激に増加しやすく、全体的な導電安定性が低くなります。
大量生産とコスト
ITOの製造プロセスは数十年にわたって成熟しており、「マグネトロンスパッタリング」が主流の方法です。真空チャンバー内で、アルゴンイオンがインジウムスズ合金ターゲット（インジウム90%、スズ10%）に衝突し、ターゲット原子が基板上に堆積して薄膜を形成します。
この装置には多くの世界的なサプライヤー（Applied Materials、Tokyo Electronなど）があり、中古の装置は高価ではありません。
生産ラインへの投資は約5,000万USDで、年間300万台の55インチ透明スクリーンを生産できます。
他の材料にはより多くの問題があります。FTOには化学気相成長法（CVD）が必要であり、装置投資が30%高く、ターゲットにはフッ素が含まれているため、廃ガス処理のコストが増加します。
グラフェンにはCVDまたは機械的剥離が必要です。前者は歩留まり率がわずか60%-70%（ITOは90%以上）と低く、後者は小面積のサンプルしか生産できません。
銀ナノワイヤーには溶液コーティングが必要であり、乾燥中に凝集しやすく、歩留まり率が50%未満になります。
さらに、銀の原材料価格は大きく変動します（銀価格が1オンスあたり15 USDから30 USDに上昇すると、コストが直接2倍になります）。
全体として、ITOの包括的な製造コストはFTOよりも15%-20%低く、グラフェンよりも30%以上低くなっています。
実用的なパフォーマンス
パフォーマンスとコストを超えて、実際の使用効果が最も雄弁です。
あるブランドの透明OLED TVはITO電極を使用しており、測定データは次のとおりです。
- 全体の透明度58%（周囲光の中で、背後の棚にある本の背表紙がはっきりと見えます）。
- ピクセル輝度均一性95%（同じ画像の左上隅と右下隅の輝度差は5%未満）。
- 1000時間の連続動作後、シート抵抗の変化は2%未満（良好な導電安定性、画像は時間の経過とともに暗くなりません）。
グラフェン電極が使用された場合、同じテストで次のことが示されました。
- 初期透明度92%が、100時間後に88%に低下（酸化のため）。
- ピクセル輝度均一性85%
（局所的なシート抵抗変動が高い）。 - 500時間の連続動作後、目立つ暗い点が出現（接触点での抵抗サージ）。
ITOの「取り付け」
スクリーンの電極を透明なITOに置き換えた後、次のステップは、このナノメートルレベルの透明導電膜を基板に「取り付ける」ことです。
これは通常の「テープ貼り」ではなく、高エネルギー粒子を使用して、真空環境下でインジウム原子とスズ原子をガラスまたはフレキシブルフィルムに「衝突」させ、均一で完璧な薄膜を形成することを含みます。
最も一般的な工場での方法はマグネトロンスパッタリングです。プロセス全体は、画面に「目に見えない導電性の霧の層をメッキする」ようなものであり、すべての詳細はパラメータ内に隠されています。
インジウムスズ合金ターゲット
ITOフィルムの原材料はインジウムスズ合金ターゲットであり、重要な組成比率はインジウム90%、スズ10%です。
ターゲットは高純度（純度99.99%以上）である必要があり、そうでない場合、不純物が薄膜に混入し、透明度の低下または局所的な非導電性につながります。
1つのターゲットの重さは約5-20 kgで、50-100平方メートルの基板をスパッタコーティングできます。
使い切ったら交換する必要があり、そのコストはプロセス全体の約30%を占めます。
真空チャンバーへの進入
スパッタリングの前に、基板はマグネトロンスパッタリングマシンの真空チャンバーに配置されます。
チャンバーは10⁻³ Pa未満の真空レベル（地球の大気圧の100億分の1に相当）まで排気する必要があり、病院の手術室よりも100倍清潔です。
このステップは、空気中の酸素、水蒸気、ほこりを排出するためです。
直径0.1 μmの単一のほこり粒子でさえ、薄膜に「穴」を作り、局所的な短絡または不均一な透明度を引き起こす可能性があります。
真空を達成した後、少量のアルゴンガス（純度99.999%）がチャンバーに導入され、圧力は0.1-1 Paに制御されます。
スパッタリングプロセス
アルゴンイオンがターゲットに衝突すると、ターゲット表面からインジウム原子とスズ原子を「叩き出し」ます。
これらの活性化された原子が基板に向かって飛行し、堆積してITO薄膜を形成します。
プロセス全体のパラメータは、フィルムの品質に直接影響します。
- スパッタリングパワー：パワーが低すぎると、原子の飛行が遅くなり、フィルムの成長が遅く、密度が低くなります。
パワーが高すぎると、ターゲットが「焼き切れる」（「ターゲット中毒」として知られている）可能性があります。
工場では通常、パワーを1-3 kW（単一ターゲットマシン用）に設定し、ターゲットを損傷することなく成膜速度（1時間あたり50-100 nm）を確保します。 - 基板温度：基板は200-300℃に加熱する必要があります。
低温では、インジウム原子とスズ原子が基板に「うまく定着せず」、無秩序な構造を形成しやすく、フィルムの透明度が85%未満に低下します。
高温では、原子がより密に配置され、透明度は90%以上に安定できますが、温度が高すぎる（350℃を超える）と、柔軟な基板（PETプラスチックなど）が変形します。 - ターゲットと基板の距離：この距離は5-10 cmに維持する必要があります。
薄膜にはピンホールがあってはならない
スパッタリングが完了した後、ITO薄膜の品質をチェックする必要があります。
最も重要な要因はピンホールの不在です。直径1 μm（人毛の1/50）のピンホールでさえ、電流が「漏れ出す」原因となり、画面に局所的な暗い点が生じます。
工場では、光学顕微鏡（1000倍）またはエリプソメーターを使用してフィルム全体をスキャンします。
出荷には95%以上の合格率が必要です。
その他の方法
マグネトロンスパッタリングの他に、一部の工場では溶液コーティングも試しています。ITOナノ粒子をインクにし、基板にコーティングして焼き付けてフィルムを形成します。
この方法はコストが低い（装置投資が30%少ない）ですが、重大な欠点があります。
- フィルムの均一性が低く、同じバッチの異なる場所で厚さが最大10 nm変動し、シート抵抗の変動を引き起こします。
- 乾燥中の溶媒蒸発により空隙が残りやすく、透明度は88%-90%にしか達しません（マグネトロンスパッタリングよりも2%-4%低い）。
また、電子ビーム蒸着もあります。電子ビームがターゲットに衝突し、インジウム原子とスズ原子を蒸発させてから堆積させます。
ただし、電子ビーム装置は高価であり（1ユニットあたり2,000万USD）、蒸発速度が遅く（1時間あたりわずか20 nm）、大規模生産には適していません。
実際の生産例
日本のパネルメーカーの透明OLED生産ラインでは、ITO電極にマグネトロンスパッタリングを使用しています。
- 単一基板サイズ：G10.5世代ライン（2940×3370 mm）。
- スパッタリング時間：片面あたり約45分（100 nmフィルムを成膜）。
- 歩留まり率：92%（主な欠陥はピンホールと厚さの不均一性）。
- 最終ITOフィルム性能：厚さ95±5 nm、シート抵抗18±2 ohms/square、可視光透明度92%。
精密コーティングプロセス
透明スクリーンの電極をITOに置き換えた後、本当の課題は
このナノメートルレベルの透明導電膜を基板に「印刷」することです。これはインクジェット印刷とは異なり、
インジウム原子とスズ原子をガラスまたはフレキシブルフィルムに正確に着地させ、透明で均一な導電膜を形成することです。
最も一般的な工場での方法はマグネトロンスパッタリングであり、原材料の準備から最終的なフィルム形成までのすべてのステップが、ミリメートルまたはナノメートルレベルのパラメータで正確に制御されています。
インジウムとスズの比率
ITOフィルムの「原材料」はインジウムスズ合金ターゲットです。
このアイテムは、直径20-30 cm、厚さ5-8 cmの大きなコインのようなもので、重さは5-20 kgです。
その組成比率はフィルムの性能を直接決定します。インジウム90%、スズ10%です。
スズが少し少ないと、フィルム抵抗が急増します。
スズが少し多いと、透明度が3%-5%低下します。
ターゲットの純度はさらに重要です。
99.99%以上（4Nグレード）である必要があります。0.01%でも不純物（鉄や銅など）が混入すると、薄膜に「暗い点」を形成し、局所的な透明度が10%以上低下する原因となります。
1つのターゲットでいくつの基板をスパッタコーティングできますか？G8.5世代ライン（2200×2500 mm）を例にとると、1つのターゲットで約300-400枚の基板をコーティングでき、その後交換する必要があります。
ターゲットのコストは、コーティングプロセス全体の30%-40%を占めており、ITOプロセスの主な費用の1つです。
真空レベル
スパッタリングの前に、基板はマグネトロンスパッタリングマシンの真空チャンバーに送られます。
チャンバーは10⁻³ Pa未満の真空レベル（地球の大気圧の100億分の1に相当）まで排気する必要があり、病院のクラス100手術室（10⁰ Pa）よりも100万倍清潔です。
このステップには15-30分かかり、分子ポンプとメカニカルポンプを使用して空気中の酸素、水蒸気、ほこりを除去します。
なぜこれほど「清潔」なのでしょうか？空気中の酸素はインジウム原子とスズ原子と反応して酸化インジウムまたは酸化スズを形成し、フィルムを脆くし、透明度を低下させるためです。
ほこりはさらに厄介です。直径0.1 μm（人毛の1/500）のほこり粒子は、薄膜に穴を作り、電流が「漏れ出す」原因となり、画面に局所的な黒い点が生じます。
真空を達成した後、高純度アルゴンガス（99.999%）がチャンバーに導入され、流量は50-100標準立方センチメートル/分（sccm）に制御され、チャンバー内の低圧0.1-1 Paを維持します。
薄膜のチェック
スパッタリング後、ITO薄膜の品質が検査されます。
最も重要なチェックは、ピンホールの不在と厚さの均一性です。
- ピンホール検出にはエリプソメーターを使用し、0.1 μmの解像度でフィルム全体をスキャンします。
受け入れ基準は、1平方メートルあたりのピンホールが10個未満であることです。直径1 μmのピンホールでさえ、局所的な電流密度を10%増加させ、ピクセルを暗くする原因となります。 - 厚さの均一性は±5%以内である必要があります。
例えば、ターゲット厚さが100 nmの場合、フィルム全体の厚さは95-105 nmの間である必要があります。
工場では、プロファイロメーターを使用して、基板の四隅と中央の5点を測定します。
5%を超える偏差は手直しが必要です。
その他のプロセス
一部の工場では溶液コーティングも試しています。ITOナノ粒子を粉末に粉砕し、水/アルコールと混合してインクを形成し、ロールツーロールコーターを使用して基板にコーティングした後、オーブン（150℃、30分）で焼き付けます。
この方法は装置が安価（投資が30%少ない）ですが、多くの問題があります。
- フィルムの均一性が低く、同じバッチの異なる場所で厚さが最大20 nm変動し、15%のシート抵抗変動を引き起こします。
- 乾燥中の溶媒蒸発により空隙が残り、透明度は88%-90%にしか達しません（マグネトロンスパッタリングよりも2%-4%低い）。
- 歩留まり率が低く、わずか70%-80%です（マグネトロンスパッタリングの歩留まりは90%以上）。
電子ビーム蒸着法はさらに高価です。電子ビームがターゲットに衝突し、インジウム原子とスズ原子を蒸発させてから堆積させます。
ただし、1ユニットあたりのコストは2,000万USDで、蒸発速度が遅く（1時間あたり20 nm）、蒸発した原子のエネルギーが低いため、フィルムの密着性が低く、剥がれやすいです。
実際の生産の参照データ
韓国のパネルメーカーの透明OLED生産ラインでは、ITO電極にマグネトロンスパッタリングを使用しています。
- 基板サイズ：G10.5世代ライン（2940×3370 mm）。
- スパッタリング時間：片面あたり45分（100 nmフィルムを成膜）。
- 歩留まり率：92%（主な欠陥はピンホールと厚さの不均一性）。
- フィルム性能：厚さ98±4 nm、シート抵抗17±1 ohms/square、可視光透明度92%。
スクリーン組み立てとディスプレイ調整
このプロセスでは、まず基板（例：50 μm PETパネル）をクリーニングし、次に透明電極層（ITO、厚さ150 nm）、有機発光層（2-3 μm）、および封止
層（5 μm）を順番に積み重ねる必要があります。これらは、±5 μmの整列精度で光学接着剤（厚さ25 μm）を使用して接着されます。
完了後、透明度を測定し（目標≥80%）、レーザー校正器を使用してピクセルを調整し、発光領域の均一な輝度（誤差<10%）と透明領域での残像がないことを確認します。
積層材料
まず、50-100 μm厚のPETプラスチック基板を敷きます（スーパーの買い物袋は約12 μm厚です。この基板はそれより4-8倍薄いです）。
次に、真空蒸着装置を使用して、100-200 nm厚のインジウムスズ酸化物（ITO）透明電極が成膜されます。
次に、2-3 μmの有機発光層が広げられ（材料は細かい砂のように積層されます）、その後、3-5 μmの封止層（防湿用）と20-30 μmのOCA光学接着剤が続きます。
各層の整列精度は±5 μm（人毛の約1/20）です。
位置ずれは、不均一な発光または透明領域のぼやけを引き起こす可能性があります。
基板の選択
一般的に使用される材料は2つあります。1つは50-100 μm厚のPETプラスチックであり（この基板は買い物袋（約12 μm厚）よりも4-8倍薄い）、もう1つはソーダライムガラスです（通常の窓ガラスは約3 mm厚ですが、ここではその厚さの1/30しか使用されていません）。
電極の適用
次の層は、電流の「ハイウェイ」として機能するインジウムスズ酸化物（ITO）透明電極です。
厚さは100-200 nm（1 nmは人毛の1/50,000）に制御する必要があります。
薄すぎると（例：90 nm）、抵抗が増加し、電流が流れず、発光領域が暗く見えます。
厚すぎると（210 nm）、材料自体が不透明になり、背後の光を遮断します。
ITOは「マグネトロンスパッタリングマシン」を使用してコーティングされます。原理は、高速の金属粒子を使用してターゲット（インジウムスズ酸化物のブロック）を「叩き」、粒子が基板上にスパッタリングされて薄膜を形成するようなものです。
フィルムが不均一で穴だらけになるのを防ぐために、機械のガス圧（0.5 Pa）とパワー（3 kW）を調整して粒子速度を制御する必要があります。
そうしないと、フィルムが不均一で穴だらけになります。
コーティング後、エリプソメーターが厚さを測定します。
5 nmを超える誤差は再コーティングが必要です。これは、ランニングトラック上でキビの粒を見つけることに相当します。
発光層の拡散
発光層はスクリーンの「電球」であり、有機小分子材料（Alq3など）または量子ドット（ナノメートルサイズの半導体粒子）を使用しています。
この層は2-3 μm厚で、薄いパンケーキのように均一に広げる必要があります。厚すぎると（4 μm）、電流が通過する際により多くの熱が発生し、寿命が短くなります。
薄すぎると（1.5 μm）、光出力が不十分で、画面が灰色に見えます。
発光層は「溶液スピンコーティング法」を使用してコーティングされます。材料はクロロベンゼン溶媒に溶解され、ITO電極上に滴下され、その後、2000回転/分で回転するターンテーブルによって均一に回転されます。
回転速度が遅すぎると（1500 rpm）、材料が小さな山に積み重なります。
速すぎると（2500 rpm）、端が薄くなりすぎ、中央が厚くなります。
回転後、真空オーブンで10分間焼き付けられ、溶媒を蒸発させ、均一な薄膜を残します。
超薄型防水コーティング
発光層は湿気に敏感であるため、すぐに封止層で覆う必要があります。
原子層堆積（ALD）技術を使用して、酸化アルミニウム（Al₂O₃）+エポキシ樹脂の3-5 μm複合フィルムで表面をコーティングします。
この層はラップのように機能し、発光層を完全に包み込みます。0.1 μmの隙間が残っていると、湿気が浸透し、有機材料が黒化して3か月以内に故障します。
ALDマシンは一度に0.1 nmしか堆積できず、3 μmの厚さを達成するには30-50回の繰り返しが必要です。
このプロセス中に「水晶振動子マイクロバランス」を使用して厚さを監視し、各層が追加する重量を測定し、それを厚さに変換する必要があります。
これは、100枚のA4用紙を電子スケールで計量し、各用紙の重量差が0.01グラムを超えてはならないようなものです。
保護層の最終接着
最上層は、層をしっかりと接着し、光の屈折を減らす役割を果たすOCA光学接着剤、厚さ20-30 μmで覆われています。
接着後、顕微鏡で検査されます。1平方センチメートルあたりの気泡の数が3つを超えると、手直しが必要です。
積層プロセス全体はクラス10,000クリーンルーム（空気中の直径>0.5 μmのほこり粒子が1立方メートルあたり≤10,000個）で行われます。
作業員は完全な防塵服を着用し、爆弾処理のようにゆっくりと移動します。
各ピースが積層された後、「光学整列装置」が各層の位置をチェックします。ITO電極と発光層の間の整列誤差が±5 μm（人毛の1/20）を超えると、画面は「陰陽面」（不均一な輝度）を示します。
例：あるブランドの55インチ透明スクリーンは、積層での初回合格率がわずか70%でした。
主な問題は、発光層の不均一な厚さ（30%）と封止層の漏れ（25%）でした。
工場を出る前に、透明度テストを実施する必要があります。通常の状態では≥80%である必要があります。
そうでない場合、ユーザーは背景をすりガラスで覆われているかのように見ることになります。
透明度とピクセルの測定
積層後、透明スクリーンは2つの主要なパラメータの調整が必要です。まず、分光光度計を使用して白色光を照射し、スクリーンの全体の光透過率を計算することにより、透明度を測定します。
目標は≥80%であり、そうでない場合は手直し、研磨、または再接着が必要です。
次に、校正器を使用してピクセルを校正し、画面をスキャンして各ピクセルの電流を調整し、発光領域の輝度偏差が<10%であり、透明領域に残像がないことを確認します。
透明度の測定
透明度は、白色光を放出し、スクリーンを透過した光を受信して比率を計算する機械である分光光度計を使用して測定されます。
装置のレンズはスクリーンから20 cm離れており、光は45度の角度で照射されます（通常の視野角をシミュレート）。
受け入れ基準は、通常の状態（黒い画面、何も表示されていない状態）で透明度≥80%です。
測定値がわずか75%の場合、問題はどこにある可能性がありますか？
それは、封止層が厚すぎる可能性があります。設計された3 μmの酸化アルミニウムフィルムが0.5 μm厚くスパッタリングされ、一部の光を遮断しています。
また、OCA接着剤が均一にプレスされておらず、衝突時に光を散乱させ、透過を妨げる1 μmの小さな気泡を含んでいる可能性もあります。
この場合、スクリーンを分解し、封止層をレーザーで0.5 μm薄く研磨するか（精度は±0.1 μmに制御）、接着剤を再コーティングし、ローラーでさらに2回プレスして気泡を絞り出す必要があります。
43インチの透明スクリーンのデバッグ中、透明度が3バッチ連続で78%で停滞しました。
後に、PET基板がワークショップに入る前に徹底的にクリーニングされておらず、目に見えないグリースの層が表面に付着しており、OCA接着剤と基板の間の密着を防ぎ、その間にミクロンサイズの隙間を残していたことがわかりました。
プラズマクリーナーを使用してアルゴンガスをさらに5分間吹き付けてグリースを分解することにより問題が解決し、透明度がすぐに82%に上昇しました。
ピクセル校正
最初のステップは輝度均一性の調整であり、コニカミノルタCS-2000分光放射計を使用してスクリーンに近づいてスキャンし、各ピクセルの輝度を測定します。
目標は、発光領域での輝度偏差が<10%であることです。例えば、中央のピクセルが300 nitsの場合、最も暗い端は270 nitsを下回ってはなりません。
ピクセルが暗い場合、輝度が基準を満たすまで電流を15マイクロアンペアから16マイクロアンペアに増加させます。
これには忍耐が必要です。55インチのスクリーンには1920×1080ピクセルがあります。エンジニアは、スクリーンを目視で検査するか、ソフトウェアを使用してグレースケール画像（黒から白へのグラデーションバー）を生成し、突然の明るいまたは暗いバンドがないかを確認する必要があります。
2番目のステップは残像の除去であり、「市松模様」を使用します。黒と白の正方形が交互に表示され、1時間表示されます。
次に、白い正方形の隣に薄い灰色の残像がないかスクリーンをチェックします。
業界標準では、残像領域が<0.1平方ミリメートル（ピンの頭ほどの大きさ）である必要があります。
反復調整
透明度の測定とピクセルの校正は相互に関連しています。透明度を上げるために封止層を薄くすると、発光層が湿気に敏感になり、輝度減衰が速くなる可能性があります。
ピクセルを校正するために逆電流を追加すると、透明度が0.5%低下する可能性があります。
したがって、デバッグは通常、「測定-調整-再測定」のサイクルです。
あるブランドの55インチ透明スクリーンのデバッグ記録では、最初の3日間で12回の調整が行われ、透明度が79%から81%に増加しましたが、わずかな封止層の調整により80.5%に低下しました。
ピクセル輝度偏差は15%から8%に減少しましたが、残像領域は0.08平方ミリメートルから0.12平方ミリメートルに増加しました。
出荷前に「シーンシミュレーションテスト」を実施する必要があります。スクリーンを暗い箱に入れ、1000 luxの白色光（窓の外の晴れた景色に相当）を点灯し、透明度がまだ≥70%であるかどうかを測定します（ユーザーが背景を明確に見るための基本的な要件）。
次に、50 luxの暗い部屋に入れ、画面の輝度を300 nitsに調整し、テキストの鮮明さをチェックします。
現実世界のシナリオのシミュレーション
パラメータのデバッグ後、透明スクリーンはシミュレーションボックス内で3つの条件でテストされます。強光下（1000 lux、窓の外の晴れた景色のような）では、背景の街のシーンが明確であるかを確認するために、透明度が≥70%である必要があります。
弱光下（50 lux、夕方の屋内のよう）では、発光領域の輝度が300 nitsを超えている必要があり、テキストが灰色に見えてはなりません。
次に、85℃+85%湿度の箱に72時間配置され、水霧や残像がないことが求められます。
最後に、1000時間の連続ビデオ再生で輝度減衰が5%を超えてはなりません。
強光下での鮮明さ
テストの最初のステップは「強光露出」です。スクリーンを暗い箱に入れ、1000 luxの白色光シミュレーター（真昼の屋外の明るさに相当）を点灯します。
受け入れしきい値は≥70%です。測定値がわずか65%の場合、封止層またはOCA接着剤が光を遮断しすぎていることを意味します。
問題は、封止中の酸化アルミニウムフィルムのスパッタリングが不均一であり、局所的な厚さが5 μmを超えているか、OCA接着剤から気泡が完全に絞り出されていないことである可能性があります。
あるブランドでは、屋外スクリーンのバッチで強光透明度が68%で停滞したことがありました。
後に、選択されたPET基板が薄すぎ（50 μm）、
高温下でわずかに変形し、ITO電極と発光層の位置が0.1 mmずれて、一部の光を遮断していたことがわかりました。
100 μmの基板に切り替えることにより、透明度が73%に上昇し、テストに合格しました。
高温と低温のストレス
スクリーンは、エアコンの効いた部屋から直射日光の下に移動したり、冬に屋外に置かれたりする可能性があります。
テストには「火と氷」が含まれます。温度湿度チャンバーに入れ、まず温度を60℃に上げて24時間保持し、変形や剥離がないかを確認します。
次に、温度を-20℃に下げて24時間凍結し、その後電源を入れて表示性能を測定します。
焦点は高温下での湿気リスクです。発光層は湿気に敏感です。
封止層に微細なひび割れがある場合、チャンバー内の60℃で90%の湿度で湿気が浸透します。
テスト後、スクリーンを分解して検査します。赤外線顕微鏡で封止層をチェックします。
0.1 μmより幅の広いひび割れは故障と見なされます。
あるテスト中に、特定の透明スクリーンが-20℃で電源を入れたときにディスプレイに「雪の結晶」を示しました。
湿潤環境でのシーリング
テストでは、30℃で90% RH湿度チャンバーを72時間使用します。
完了後、スクリーンを分解し、電子顕微鏡を使用して、発光層の表面に直径0.5 μmより大きい水滴の跡がないかを確認します。
防湿は、封止層と接着剤の連携に依存します。
酸化アルミニウムフィルムは十分に密度が高く（気孔率<1%）、OCA接着剤は疎水性材料（接触角>90度）で作られている必要があります。
あるバッチのスクリーンでは、湿度テスト後に発光領域に灰色の縁が見られました。
顕微鏡は、水滴の跡の接続された線を示し、封止層の端での不均一なコーティングを示しており、0.2 μmの隙間を残していました。
スパッタリングマシンのノズルの角度を調整し、端のフィルム厚さを2 μmから3 μmに増やすことにより、問題が解決しました。
連続動作
スクリーンは、3つの測定基準を測定するために、1000時間連続してビデオを再生します（純粋な色画像と高コントラスト画像をループ）。
- 発光領域の輝度減衰は>5%であってはなりません（例：初期300 nits、1000時間後に≥285 nits）。
- 透明領域の透明度低下は<3%であってはなりません（80%から≥77.6%）。
- 永久的な残像があってはなりません（市松模様を1000時間表示した後、残像領域は<0.05平方ミリメートルである必要があります）。
発光層で使用されるAlq3材料は、長期間の電気励起後に分解します。
材料の寿命を延ばすために、ピーク電流が、例えば20マイクロアンペアから18マイクロアンペアに削減されました。
あるスクリーンのテスト中に、1000時間後に輝度が6%減衰しました。
エンジニアは、ピクセル駆動波形を調整して瞬間的な電流の影響を減らし、減衰を4%に下げて、基準を満たしました。
すべてのテストに合格した後にのみ出荷
あるブランドの55インチ透明スクリーンの最終検証記録では、最初のバッチ100台のうち、15台が強光透明度テストに失敗し（基板交換）、8台が高温で水滴の跡を示し（封止接着剤交換）、5台が輝度減衰が5%を超えていました（駆動電流調整）。
