TFT-LCDとは？

About TFT

TFTとは、Thin Film Transistorの略である。ガラス基板上に形成した薄膜トランジスタである。
液晶ディスプレイや有機ELディスプレイの画素制御に使用される。

TFTとは（定義）

TFTは各画素に配置された薄膜トランジスタである。
アクティブマトリクス方式の表示制御素子である。

仕組み

各画素にスイッチ素子としてトランジスタを配置する。画素ごとに電圧を保持する構造を持つ。
表示制御の流れは次の通り。

①ゲート信号が行単位で入力される
②トランジスタが導通状態になる
③データ線から画素電極へ電圧が供給される
④コンデンサに電荷が保持される
⑤次の書き込みまで電圧が維持される

この構造により高精細表示が可能になる。

構造

TFTはガラス基板上に形成される。主な構造は次の通り。

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
薄膜プロセスにより形成される。

基本原理

TFTは電界効果トランジスタの一種である。ゲート電圧により電流の導通を制御する。

ゲート電圧が印加されると半導体層に導電チャネルが形成される。ソースとドレイン間に電流が流れる。
ゲート電圧を遮断すると電流は停止する。このON/OFF制御により画素電圧を保持する。

TFTの特徴

TFTは画素単位で表示を制御する技術である。主な特徴は次の通り。

・画素ごとにスイッチ素子を持つ
・高解像度表示が可能
・応答速度が比較的速い
・大型パネルに対応可能
・カラー表示に適する
・アクティブマトリクス方式の代表的技術である。

TFTのメリット

TFT方式は表示品質を向上させる。主な利点は次の通り。

高精細表示が可能
コントラストが高い
動画表示に適する
視認性が高い
大型ディスプレイに対応する

これらの特性により多くの表示装置に採用される。

TFTのデメリット

TFTは構造が複雑である。製造工程も多い。
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がある

パネル製造技術が品質に大きく影響する。

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る。

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。