TFT-LCDとは？

About TFT

TFT-LCDとは、各画素に薄膜トランジスタ（TFT）を配置したアクティブマトリクス方式の液晶ディスプレイである。
画素ごとに電圧を制御する構造を持ち、高解像度表示を実現する。

TFT-LCDとは（定義）

TFT-LCDは、画素ごとに薄膜トランジスタを配置した液晶表示方式である。
アクティブマトリクス駆動により高精細表示を実現する。

仕組み

各画素にスイッチ素子を配置し、画素電圧を保持する。
表示制御の基本動作は次の通り。

ゲート信号を行単位で入力する
トランジスタが導通状態になる
データ線から画素電極へ電圧が供給される
画素電極と保持容量に電荷が蓄積される
次の書き込みまで電圧が保持される

この構造により画素単位の精密な表示制御が可能になる。

TFTの構造

TFT液晶-断面図

TFT液晶-構造図

ガラス基板上に形成された薄膜トランジスタ構造を持つ。主な構造は次の通りです。

ガラス基板
半導体層（アモルファスシリコンなど）
ゲート電極
ソース電極
ドレイン電極
絶縁膜
薄膜プロセス

TFTアレイはフォトリソグラフィ工程で形成される。
画素電極とカラーフィルタ層が対向基板側に配置される。

電界効果トランジスタのON/OFF制御を利用する。TFTは電界効果トランジスタの一種である。

ゲート電圧印加→半導体層に導電チャネル形成
ソース・ドレイン間に電流が流れる
ゲート電圧遮断→チャネル消失

この動作により画素電圧の書き込みと保持を行う。

TFT-LCDの特徴

TFTは画素単位で表示を制御するアクティブマトリクス方式である。
主な特徴は次の通り。

各画素にスイッチ素子を配置
高解像度表示が可能
応答速度が速い
大型パネルに対応可能
カラー表示に適する

TFT-LCDのメリット

パッシブ液晶より表示性能が高いです。
主な利点は次の通り。

高解像度表示が可能
高コントラスト表示
動画表示に対応
視認性が高い
大型ディスプレイに適する

アクティブマトリクス方式により画素干渉が少ない。

TFTのデメリット

構造が複雑で製造工程が多い。
主な課題は次の通り。

製造プロセスが複雑
製造コストが高い
回路設計が複雑
消費電力が増加する場合がある
欠陥画素が発生する可能性

TFTの用途

TFTは多くの電子機器に使用されており、特に高精細表示が必要な装置で採用されています。

産業機器

産業用装置では操作画面として使用される為、長期供給や耐環境性が要求されます。

FA装置
計測機器
制御パネル
工作機械
検査装置

医療機器

医療機器では視認性が重要な為、画像表示の品質が重視されます。

医療用モニター
超音波診断装置
内視鏡システム
手術支援装置

民生機器

民生機器では広く普及しており、高解像度化が進んでいます。

スマートフォン
タブレット
ノートPC
液晶モニター
カーナビゲーション

TFT液晶とは

TFT液晶はTFTを用いた液晶ディスプレイである。画素ごとにトランジスタを配置する構造を持つ。
従来の単純マトリクス方式と比較すると表示性能が大きく向上する。

主な特徴は次の通り。

高解像度表示
高コントラスト
高速応答
動画表示に対応

現在の液晶ディスプレイはほぼすべてTFT方式である。

TFTの種類

TFTは使用する半導体材料により分類される。主な種類は次の通り。

a-Si TFT

アモルファスシリコンを使用するTFTである。液晶ディスプレイで広く使用される。

特徴

製造コストが低い
大型パネルに適する

LTPS TFT

低温ポリシリコンを使用するTFTである。

特徴

電子移動度が高い
高解像度パネルに適する
小型ディスプレイに多い

Oxide TFT

酸化物半導体を使用するTFTである。

特徴

高い電子移動度
低消費電力
高解像度パネルに対応

高精細ディスプレイで採用が進んでいる。