TFT液晶とは、液晶ディスプレイの一種で、アクティブマトリクス方式の、薄膜状に加工されたトランジスタを用いるタイプのものである。PCの液晶ディスプレイの多くに採用され、現在の液晶パネルの主流方式となっている。
TFT液晶では、画面を構成する各ドットごとにトランジスタが表示を制御している。このため、均一でムラのない表示が可能となっている。また、応答速度が速く、コントラストも高く、トランジスタの電圧を変えることによる画面の明るさの調整が可能である。大画面ディスプレイに用いても画質が劣化せず、最近では視野角も178度とCRT（ブラウン管）並の見易さを実現したものもある。
液晶に含まれる成分として、原子が無秩序の状態で並んでいるアモルファスシリコンが使用されることが多いが、最近では、より上位の素材として多結晶シリコン（ポリシリコン）が用いられる場合もある。アモルファスシリコンは量産性に優れ、様々なサイズのパネルを製造可能となるが、多結晶シリコンはアモルファスシリコンに比べて電子の移動速度が100倍以上であり表示の応答やコントラストの面で優れている。
TFT以外の液晶ディスプレイの方式としては、単純マトリクス方式のSTNやDSTN、あるいはTFTと同じくアクティブマトリクス方式のTFDなどがあるが、いずれも利用される場面が多くTFTに取って代わられている。現在台頭しつつある方式としては、プラズマテレビに使用されているプラズマ液晶や、携帯電話のディスプレイとして見込まれる有機ELなどがある。
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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/12/08 15:39 UTC 版)
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TFT液晶 (thin-film-transistor liquid-crystal display) また薄膜トランジスタ液晶は薄膜トランジスタをスイッチング素子として使用する表示素子であり、液晶ディスプレイや薄型テレビに幅広く使用される。
以前は複数の液晶表示素子があったが、現在では携帯電話や携帯情報端末、携帯ゲーム機等に幅広く使用され、現在では実質的に液晶ディスプレイと同義的になっている。
TFTを構成する半導体の組成には、普及したアモルファス・シリコンと、開発が進んで実用化段階にあるポリ・シリコンがある。画面サイズの比較的小さな液晶パネルでは、開口率を上げるために絶縁膜を挟んで隣のゲート線上との間にコンデンサを作る「付加容量型」が多い。
アクティブ・マトリクス駆動による液晶パネルには、以下の方式がある。
単純マトリクス駆動と同様に、アクティブ・マトリクス駆動と組み合わせても多く利用されている[注 2]。生産技術が確立され比較的安価である。また、特別な工夫をしなくても高い開口率[注 3]が得られるため表示が明るくなり、同じ表示輝度であればバックライトの消費電力を削減できる。応答速度も8-15ms程度とそれほど遅くはない。2020年代には、応答速度が1ms以下のものも登場しており、ゲームなどに向く。短所は、視野角が狭く色度変位が大きい。画質よりコストや低消費電力を重視する用途に用いられる。2000年代頃までは廉価なノートパソコン向けであったが、2010年頃からは画質も向上し、ほとんどのノートパソコンでTN型となっている。また、視野角の狭さが簡易なプライバシーフィルターの効果を持つことから、上位機種でも積極的に採用するメーカーもある。2020年ころには、ゲーミングモニターと言われる応答速度が非常に速いモニターが多く市場に出回ったが、これらの多くはTN液晶である。
IPS型（In-Plane Switching型、インプレイン・スイッチング型）では、電極は一方の基板の面内方向に配置している。電圧を無印加の状態では液晶分子はねじれずに基板面に対して一定の水平方向を向いている。電圧の印加時には電界が面内方向に掛かるたて液晶分子が90度水平に回って電極に沿って並ぶ。無印加と印加で液晶分子が面内方向で90度回ることで、2枚の偏光フィルムとの間で透過、遮蔽を作り出す。液晶分子同士が並んだままで回転できるため反応が速く、特に中間調の応答が良い。見る角度にあまり影響されず視野角が広いという特徴がある。回転は、電極をくし型に配置することで実現されるため、半導体技術を用いるアクティブ・マトリクス駆動でのみ用いられる。液晶配向が基板に対して垂直方向に立ち上がることがないため、視野角が広い[注 4]。視野角特性が良好なためTV用途で多く用いられるが、反面、開口率を上げにくく表示が暗くなり易い、正面表示でのコントラストを高めにくいといった課題もある[注 5]。
VA型（Vertical Alignment型、 垂直配向型）では、負の誘電率異方性を持った液晶分子と垂直配向膜との組み合せで、無印加時には液晶分子が画面に対して垂直になり、印加時には液晶分子が画面に対して水平な配置となる。見る角度にかかわらず比較的良好な視野角と高いコントラストが得られる。8-15ms程度の応答速度になる[4][注 6][5]。
OCB (Optically Compensated Bend, Optically Compensated Birefringence) 型は、無電界時には液晶が弓状に配列し、電圧印加時にはほぼ直線状に並ぶ。弓状から直線状に変化することで発生する液晶の流れと液晶分子の配向の変化が互いを阻害することがなく配向の変化が液晶の流れを加速するように働くため3-8msといった高速応答性を持つ[注 8]。光学補償フィルムを必要とする。視野角も広く、-20℃といった低温環境でも応答性がそれほど損なわれないがまだコストに課題があり、放送機器用や車載用での採用が多く、大画面は存在しない[注 9][注 10][7][4][3]。EIZOが、業界初で、当時世界最速“5.5msec”のパネル応答速度を達成したOCB液晶搭載のカラーテレビ「FORIS.TV」として23インチの製品を販売していた例がある[8][9]。
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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/11 21:18 UTC 版)
ナビゲーションに移動 検索に移動薄膜トランジスタ（はくまくトランジスタ、thin film transistor、TFT）は、電界効果トランジスタ（field effect transistor、以下FET）の1種である。基本的に三端子素子（バックゲート端子 (B) が存在しない）である。主に液晶ディスプレイ (LCD) に応用されている。半導体活性層としてセレン化カドミウム (CdSe) を使ったTFTは固体撮像素子用として1949年に発表され、1973年にLCDの駆動が発表された。半導体としてケイ素 (Si) を用いるものには、アモルファス膜と多結晶膜とがあり、アモルファス膜は1979年に英国ダンディ大学で開発され、その後日本を中心にLCD用に活発に研究開発が進んだ。アモルファスSiと多結晶SiのTFTは、カラーTFT LCDとして広く応用されている。現在、最も多くのPCで使われている液晶で、携帯電話や携帯情報端末、携帯ゲーム機でも普及してきているが若干、高価である。
ゲート電極の位置・層（レイヤー）の配置で、4種類に大別される。
スタガード型はドレイン電極とソース電極がチャネル層を挟んでゲート電極と反対側に配置されている。コープレーナー型はドレイン電極とソース電極がゲート電極とチャネル層の同じ側面に配置されている。インバーテッド型は別にボトムゲート型とも呼ばれ、ゲート電極がチャネル層の下側に配置されている。
通常の MOSFET と異なり、印加されたゲート電圧によって蓄積層 (accumulation layer) を形成してコンダクタンスを制御する。これは通常の MOSFET が反転層 (inversion layer) を形成してコンダクタンスを制御するのとは大きく異なる。すなわちn型のキャリアは電子、p型のキャリアはホールであることも特徴であり、同時にソース電極およびドレイン電極付近でpn接合を形成しない為、チャネル層の物質如何によってはpおよびn型両方の特徴を兼ね備えるアンバイポーラ (ambipolar) として機能する。
薄膜トランジスタの薄膜と言う呼称は、トランジスタを構成する半導体層やゲート絶縁膜、電極、保護絶縁膜などが真空蒸着やスパッタリング、プラズマを用いた化学気相成長（プラズマCVD）などで薄膜状にガラスあるいは石英製の基板に形成されることに由来する。なお、基板にプラスチックを使う研究開発もなされている。
反転層を形成しないため、スレッショルド（しきい値）電圧の意味が MOSFET のものと異なる（ MOSFET ではスレッショルド電圧は強反転層を形成し始めるゲート-ソース電圧を指すが薄膜トランジスタでは反転層形成自体が存在しない）が、基本的な公式や考え方は MOSFET のそれと変わらず、そのままコンセプトを応用できる。ただしバックゲート電極が存在しないため、基板バイアス効果によるしきい値電圧の変動は行えない。
現在広く使われているものはチャネル層に水素化アモルファスシリコン (a-Si:H: hydrogenated amorphous silicon) が使われているが、スレッショルド電圧が経過時間・ゲート電圧・温度により変化する不安定さが問題とされている。
これは
の3種類に大別される。
基本的にゲート印加電圧が低い場合の主因は1、電圧が高い場合は2と考えられ、3は通常無視される。
一部のメーカーにおいては一定時間の電圧と加熱により、ゲート印加電圧によって励起され不安定となったvalence band connectionをdangling bond (defect) として安定させることによって対策している。
また、a-Si:H以外にもさまざまな材料を使って薄膜トランジスタが作成されている。特に、バンドギャップの広い酸化物半導体などを用いた透明薄膜トランジスタ (transparent thin film transistor) や、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタなどが盛んに研究されている．
薄膜ダイオード (thin film diode) を用いた液晶ディスプレイ。TFT液晶をベースにダイオードを用い、簡略化している。セイコーエプソンなどが生産していて、2001年～2004年にかけて三菱電機、NEC、CASIO、日立製作所、京セラ製の携帯電話のカラー液晶などに使われていた。TFT液晶よりも消費電力や生産コスト面での利点があったが、発色や輝度、コントラスト等が少し低く、TFT液晶の生産コストの低下とともに、使われなくなった。後期になると、CrystalFine液晶などと銘打って、コントラストや発色を改善したものも登場した。
コンピュータX線撮影でX線撮像素子(フラットパネルディテクター:FPD)として使用される[1][2][3]。
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