LTPO TFTの普及と高度化：酸化物駆動への移行と量産における課題

低消費電力駆動において、酸化物駆動TFTによる画質の安定化を通じて

2025年のLTPOスマートフォンパネルの出荷量は3.85億枚で、韓国の2社のシェアは70.2%である。
酸化物TFTの役割は低リークスイッチングから発光電流駆動へと拡大している。
次の課題は、低階調の画質と駆動の安定性を大面積量産や製造コストと併せて改善することである。

 

1.  市場の現状と供給構造

2025年のLTPOスマートフォンパネルの出荷量はフォールダブルを含めて384.96Mである。サムスンディスプレイが206.59Mで53.7%を占め、LGディスプレイとBOEがそれぞれ63.61M、59.46Mで続いた。[1]

サムスンディスプレイとLGディスプレイの合計出荷量は270.20Mで、全体の70.2%を占める。中国メーカーはBOEを中心にVisionox、TCL CSOT、Tianmaが参入し114.76Mを供給した。韓国中心の供給構造の中で中国メーカーも約30%の物量を確保した様子だ。

LGディスプレイとBOEのLTPOスマートフォンパネルの出荷量はほぼ同水準だが、顧客構成には違いがある。iPhone 17シリーズの場合、2025年10月までにサムスンディスプレイとLGディスプレイがパネル全体の約99％を供給した。[2] 今後は、各社が供給製品や顧客をどれだけ拡大するか、酸化物駆動TFTなどの次世代技術をいつ量産に適用するかが供給構造の変化に影響を与えるものとみられる。

 

2.  適用履歴と普及の背景

LTPOは低温多結晶シリコン（LTPS、Low-Temperature Polycrystalline Silicon）と酸化物TFTを同一の基板上に構成する技術である。LTPSの電流駆動能力と酸化物の低いリーク電流を組み合わせることで、画面の内容に応じてリフレッシュレートを変更する基盤を築いた。

初期の適用先はバッテリー容量の小さいスマートウォッチだった。Appleの研究チームは2019年のSID論文でApple Watch Series 4へのLTPOの適用を紹介した。2019年に発売されたSeries 5では常時表示（AOD、Always-On Display）のためにLTPOと低消費電力駆動回路を併用した。[3,4]

時期	代表的な製品と出来事	適用における焦点
2018	Apple Watch Series 4	ウェアラブル向け低消費電力バックプレーン
2019	Apple Watch Series 5	AODと電力管理
2020	Galaxy Note20 Ultra	コンテンツに応じた10～120Hzの可変リフレッシュレート
2021	iPhone 13 Pro	10～120Hz ProMotion
2022	iPhone 14 Pro	1HzベースのAOD
2024	Apple Watch Series 10 OLED iPad Pro	LTPO3の採用 LTPO + タンデムOLEDを搭載したタブレットの登場
2025	iPhone 17 標準モデル	1～120Hzの可変リフレッシュレートとAOD
2026	BOEによる第8.6世代AMOLEDの量産	LTPOおよびタンデムOLEDのIT分野への展開拡大

スマートフォンでは動画面の高リフレッシュレートと静止画面の省電力化を両立させる方向へと発展した。コンテンツに応じてリフレッシュレートを調整し、AODでは更新頻度をさらに下げる方式で適用範囲を広げた。[5~7] 2024年にはApple Watch Series 10にLTPO3が採用され、OLED搭載のiPad ProにはLTPOとタンデムOLEDが採用された。[8,9]

最近では、LTPOが採用される製品の範囲が広がっている。2025年にはiPhone 17の標準モデルも1～120Hzの可変リフレッシュレートとAODに対応し、従来はProモデル中心だった低消費電力ディスプレイ機能が標準モデルへと拡大された。画面の動きが多いコンテンツでは高いリフレッシュレートを使用し、静止画面では更新頻度を下げる方式がより幅広い製品群に適用され始めたのである。[10]

スマートフォンで蓄積されたLTPO技術はタブレットやノートPCなどのIT向けOLEDにも展開されている。BOEは2026年6月、8.6世代AMOLEDの量産を発表し、当該ラインにLTPOとタンデムOLEDを適用したと説明した。[11] IT製品は文書やウェブページのように画面の変化が少ないコンテンツを長時間表示する場合が多いため、リフレッシュレートの調整による消費電力の削減が有効である。ただし、画面や基板が大きくなるほど均一性の確保と製造コストの管理がより重要になる。

 

3. 改善されてきた画質と製造工程

■ 低リークスイッチングと駆動補償

リフレッシュレートを下げると、次のデータが書き込まれるまでピクセルの電圧をより長く維持しなければならない。従来のLTPS回路ではリーク電流が保持電圧を変化させるという問題があった。主要なリーク経路に酸化物TFTを導入したLTPOはデータ保持性能を高め、低リフレッシュレートでの駆動を可能にした。

その後、データを新たに書き込む区間と保持する区間の輝度差を縮小する取り組みが続いた。 これは、初期化電圧と補償時間、駆動TFTのバイアス条件を調整する方式である。2025年、LGディスプレイと延世大学の研究チームは の酸化物TFTの遅い電荷放出と駆動TFTのヒステリシスが相まってフリッカーを引き起こすことを分析し、保持区間の初期化電圧を調整することでこれを緩和した。[12]

改善対象	主なアプローチ	効果
保持電圧	酸化物スイッチングTFTの適用	低リフレッシュレート時のデータ保持
輝度の変動	初期化およびバイアス条件の調整	フリッカーおよび切り替え時の画質改善
水素の流入	遮断層および絶縁膜プロセスの最適化	酸化物素子の特性安定化
下層の形状	エッチングの選択比と均一性の改善	しきい値電圧のばらつきの低減
プロセス負荷	層の共有と積層構造の簡素化	マスクおよびプロセスの削減可能性

■ 異なるプロセスの安定的な統合

LTPSの欠陥を低減する水素化プロセスは酸化物チャネルに過剰な水素を流入させる可能性がある。この場合、しきい値電圧とリーク電流が変化する。水素遮断層や保護膜、絶縁膜の成膜および熱処理条件の最適化は2つの素子を同時に製造するための主要な改善項目であった。酸化物の水素耐性を高めた研究も報告されている。[13]

プロセスの形状も画質に影響を与える。LGディスプレイと延世大学の2026年の研究ではLTPSプロセスで生じた下層の突起が酸化物チャネルに伝播する問題を確認した。 エッチング工程を改善して突起の高さを5.1nmから1.6nmに低減したところ、信頼性試験後のパネル内のしきい値電圧のばらつきは0.92Vから0.15Vに減少した。これは、回路補償とともに下層の均一性管理が有効であることを示した事例である。[14]

プロセスの簡素化は製造コストを削減するための改善の方向性である。2020年の研究では、コプレーナー構造と絶縁膜の設計を活用し、6枚のフォトマスクでLTPO素子とCMOSインバータを実現した。これは、TFT素子の製造工程数を削減した事例である。[15]

 

4.  駆動TFTの酸化物への転換

酸化物の低いリーク電流は保持電圧を維持する上で有利である。しかし、保持電圧が同じであっても、LTPS駆動TFTの事前印加電圧や電荷捕捉状態によって発光電流が異なる場合がある。このようなヒステリシスは低リフレッシュレート時の輝度変化や階調切り替え直後の応答遅延に影響を与える。[16]

■ スイッチングから電流駆動への役割拡大

駆動TFTまで酸化物化するアプローチはヒステリシスによる電流変動を低減することに焦点を当てている。LTPO1のn型LTPS駆動、LTPO2のp型LTPS駆動を経て、LTPO3/LTPO+では酸化物駆動TFTが使用される。一部の発光制御やスイッチング素子には依然としてLTPSが使用される。実際の製品の構成は異なる場合がある。 例えば、iPhone 17シリーズは一部のスイッチングTFTにのみ酸化物を適用し、駆動TFTはLTPSを維持したと報じられている。[17]

代表的な分類	LTPO1	LTPO2	LTPO3 / LTPO+
駆動TFT	n型 LTPS	p型 LTPS	n型酸化物
酸化物の役割	スイッチング	スイッチングと補償経路	スイッチングと電流駆動

SELの2025年の研究では高い移動度を持つ結晶性InOₓ TFTを実現し、測定条件下でヒステリシスが観察されなかったと報告された。この素子を用いてOLEDのプロトタイプも製作した。これは酸化物駆動の可能性を示す一例である。[18]

2024年、Apple Watch Series 10にLTPO3が採用された。[8] スマートフォンでは、2026年9月に発売されたiPhone 18 Proに駆動TFTに至るまで酸化物を使用するLTPO+が採用された。[19]

iPhone 18 Pro用パネルはサムスンディスプレイとLGディスプレイが主に供給しており、BOEは品質と歩留まりの要件を満たすのが難しいと伝えられている。[20] LGディスプレイとBOEの出荷規模はほぼ同等だが、次世代駆動構造への対応速度は供給構造を変える要因となり得る。

■ 駆動素子に合わせた回路設計

n型酸化物駆動TFTのソースがOLED側に接続される構造ではOLEDの動作電圧の変化がソース電位に反映される可能性がある。ゲート電圧が固定されている場合、ゲートとソース間の電圧（Vgs）が変化し、発光電流に影響を与える。このため、蓄電コンデンサの接続と、OLEDの電圧変化を考慮した補償設計が共に重要となる。

LTPSが精密な発光電流駆動を担わなくなれば、その役割に合わせたプロセスの最適化の余地も生まれる。ただし、コスト効果は、残されるLTPSプロセスと、酸化物駆動TFTに必要な追加構造を合わせて評価する必要がある。

 

5.  残された課題と量産条件

■ 低階調を安定して表現する酸化物素子

駆動用酸化物TFTは微小な電流差を安定して生成しなければならない。ゲート電圧に対する電流変化が過度に急激だと暗い階調を表現できる電圧範囲が狭くなる。サブスレッショルド・スイング（SS、Subthreshold Swing）はこの区間の電流変化特性を表しており、駆動用では階調制御に適した値と均一性が求められる。

2026年のフルオキシドAMOLEDに関する研究では非対称二重ゲートを用いて、駆動用TFTには緩やかな特性をスイッチング用TFTには急峻な特性を付与する方式が提案された。移動度の向上とともに素子の役割に応じた電流特性を実現することが鍵となる。[21]

課題	主な管理項目	製品への影響
電流の安定性	バイアス、温度、光ストレス	長時間の輝度および階調の維持
低階調制御	SSとしきい値電圧の偏差	暗画面の均一性
回路補正	TFTおよびOLEDの電圧変動	スイッチング応答と発光電流
駆動範囲	保持時間と記録時間	低リフレッシュレートと高リフレッシュレートの両立
大面積プロセス	結晶化、蒸着、エッチングの均一性	ムラと量産歩留まり
製造の経済性	マスク、プロセス時間、設備負荷	原価と生産能力

■ ピクセル外で消費される電力

リフレッシュレートを下げても周辺回路の動作がすべて停止するわけではない。サムスンディスプレイと建国大学のSID 2025研究は、一部のゲート駆動回路において保持区間でもクロックの充放電が発生することを指摘しこの動作を低減する回路を提案した。これは、ピクセルのデータ保持と併せてゲート駆動回路（GIP、Gate-in-Panel）の消費電力を低減するアプローチである。[22]

Tianmaは同年、画面領域ごとに異なるリフレッシュレートを適用する駆動方式を発表した。静止領域の更新回数を減らすことはできるが、異なるリフレッシュレート領域間の輝度差を補正する必要がある。領域ごとの省電力の拡大は駆動制御と境界部の画質を同時に考慮しなければならない課題である。[23]

■ 第8.6世代における均一性とプロセス負荷

大面積LTPOでは、広い基板全体にわたってLTPSと酸化物TFTの特性を均一に実現することが重要である。エキシマレーザーアニーリング（ELA、Excimer Laser Annealing）を利用したLTPSの結晶化ではレーザー照射条件によって結晶粒や電気的特性が変化する可能性がある。 酸化物TFTもま、チャネルと絶縁膜の厚さ、組成、エッチング状態に影響を受ける。このようなばらつきは画面の輝度ムラにつながる可能性があるため、大面積化の過程では、これら2つの素子のプロセス均一性を同時に確保することが主要な課題となる。駆動TFTの酸化物化は製造工程にも影響を与える。既存の酸化物層を共用すれば追加工程を削減する余地があるが、別途の酸化物層や電極、絶縁膜を導入する構造では工程段階が増える可能性がある。業界によると、駆動TFTまで酸化物を適用するにはパネルメーカーがTFT工程用設備を追加で導入する必要があり、補完投資の規模もこれに応じて異なる。[17] したがって、製造コストや生産性に及ぼす影響は、酸化物TFTの個数よりも、実際に追加される工程、設備の処理能力および量産歩留まりによって左右されると見られる。

6.  今後の見通しと競争構図

■ スマートフォンへの採用拡大とIT生産基盤

スマートフォンではLTPOが採用されるモデルの範囲と酸化物TFTの役割が共に拡大している。駆動TFTの酸化物への転換はスマートウォッチから始まり、プレミアムスマートフォンへと移行する段階にあると見られる。一般モデルへの拡大速度は顧客の画質への要求や量産条件によって異なるだろう。

IT用OLEDでは8.6世代の生産基盤が構築されつつある。BOEは8.6世代ラインにLTPOとタンデムOLEDを採用し[9]、サムスンディスプレイは8.6世代の第1段階投資を酸化物方式で進めた。[24] IT製品において、LTPOと酸化物バックプレーンのどちらを採用するかは、製品ごとの画質要件と原価によって分かれる可能性がある。

第8.6世代基板はパネル生産効率を高め、製造コストを削減する余地がある。ただし、これを実際のコスト削減につなげるには第5章で取り上げた大面積における均一性と量産歩留まりの確保が前提となる。

技術ロードマップ	中核となる競争要素	代表的な公開事例と現状
LTPS駆動 LTPO	既存の量産基盤と駆動補償	サムスンディスプレイ、LGディスプレイ、BOEなどのスマートフォン向け供給基盤
酸化物駆動LTPO	ヒステリシスと低階調電流制御	Apple Watch Series 10のLTPO3、iPhone 18 ProのLTPO+（報道）
全酸化物	プロセスの簡素化と素子の安定性	LGディスプレイの大型OLED用酸化物バックプレーン、SELの試作品

■ 全酸化物との競争は製品ごとに展開

全酸化物バックプレーンはすでに大型OLEDに使用されている。[25] スマートフォンなどの高解像度製品へ拡大するには、小型のTFTで十分な電流を供給しつつ、低階調の輝度を安定的に制御できなければならない。SELの高移動度素子および全酸化物の研究はこうした性能の確保に焦点を当てている。[18,21]

LTPOはLTPSの高い移動度と酸化物の低いリーク電流を併せて活用する。全酸化物には、LTPSの結晶化工程を省略し製造工程を削減できるという利点がある。今後、中小型OLEDにおける全酸化物の採用範囲は、駆動性能と信頼性を確保し、工程削減の効果を量産原価に反映できる程度によって左右されるものと見られる。

■ 装置と材料に対する要求の変化

LTPSを使用するLTPOではELAの結晶化均一性が引き続き重要である。駆動TFTまで酸化物に切り替えると酸化物の組成や絶縁膜との界面、水素の流入を制御し、発光電流を安定的に維持する工程の重要性が高まる。

全酸化物へ転換するラインではLTPSの結晶化のためのELAは必要ない。したがって、装置や材料に及ぼす影響は技術経路によって異なる。LTPOの高度化では両素子のプロセス最適化が進められ、全酸化物では酸化物の成膜と熱処理、絶縁膜プロセスが中心となる。

 

結論

LTPO競争の焦点は低リフレッシュレートの実現から発光電流の安定的な制御へと移りつつある。酸化物駆動TFTの特性を量産歩留まりや製造コストに結びつける能力が、今後、製品ごとの供給構造に影響を与えると見られる。

参考文献

[1] UBI Research, 2025 LTPO Smartphone Panel Shipments. 折りたたみ式を含む
[2] OLED-Info, UBI: Samsung and LG Display shipped almost 99% of Apple’s iPhone 17 AMOLED panels, 2025年10月
[3] Chang et al., LTPO TFT Technology for AMOLEDs, SID 2019.
[4] Apple, Apple Watch Series 5発表, 2019年.
[5] Samsung Display、「可変リフレッシュレート技術」、2020年。
[6] Apple、iPhone 13 Pro発表、2021年。
[7] Apple、「iPhone 14 Pro」発表、2022年。
[8] Apple, Watch Series 10の技術仕様, 2024.
[9] Apple、タンデムOLED搭載iPad Proを発表、2024年。
[10] Apple、iPhone 17発表、2025年。
[11] BOE、第8.6世代AMOLEDの量産およびLTPOとタンデム技術の紹介、2026年。
[12] Sim et al., 可変リセット電圧の補償方式を適用したAMOLEDディスプレイにおける低周波数でのフリッカー現象の改善, Scientific Reports, 2025年.
[13] 水素耐性a–InGaZnOおよびポリシリコン薄膜トランジスタのコンパクトな集積化、2022年。
[14] Jun et al., LTPO AMOLEDディスプレイにおける画質向上のためのa-IGZO突起の抑制による酸化物薄膜トランジスタの信頼性向上, 2026.
[15] Jeong et al., 6段階のフォトマスク工程を用いたコプレーナ構造の低温ポリシリコン酸化物薄膜トランジスタ, Advanced Engineering Materials, 2020.
[16] Sim et al., 「AMOLEDディスプレイにおける低周波数での階調遷移時の輝度応答の向上」、Journal of Information Display、2026年。
[17] 9to5Mac, 「iPhone Airには新しい省電力ディスプレイが搭載される可能性があるが、今年は見送られる」（TheElecより引用）, 2025年6月18日.
[18] Shima et al., 電界効果移動度が約100 cm²/Vsの結晶InOₓを用いたノーマリーオフ型トップゲート自己整合型電界効果トランジスタ, JSID, 2025.
[19] 9to5Mac, 「iPhone 18 ProおよびPro Max：2つの新たなディスプレイのアップグレード」（TheElecより引用）、2026年9月3日。
[20] iClarified, BOE、LTPOの課題によりiPhone 18 ProのOLED受注を逃す見込み（TheElec引用）、2026年5月。
[21] Yang et al., AMOLEDディスプレイ向けフルオキシドTFT技術, ICDT 2026 / SID Digest.
[22] Oh et al., 「LTPOベースのAMOLEDディスプレイ向け可変パルス幅低消費電力ゲート駆動回路」、SID 2025。
[23] Zhang et al., 「多周波数表示および補償手法を備えたAMOLEDスクリーンの新設計」、SID 2025。
[24] 電子新聞、「サムスンD、8.6世代OLEDでスマートフォン市場も狙う　LTPO装置を発注」、2026年5月7日。装置投資に関する報道。
[25] LG Display, 2025年Form 20-F, 2026年提出。大型OLED酸化物バックプレーンに関する説明。