(57)【要約】【課題】反転駆動に伴う液晶表示装置の消費電力を削減する。【解決手段】制御回路は、２フレーム期間以上の間隔で電位レベルが切替わる極性制御信号（ＰＯＬ）を生成する。データ線駆動回路は画像信号（Ｖｉｄｅｏ）を処理し、データ信号（Ｖｄａｔａ）を生成する。データ信号（Ｖｄａｔａ）は極性制御信号（ＰＯＬ）の電位レベルに対応する極性を有する信号である。制御回路は、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）のデータに動きがないと判定すると、データ線駆動回路への画像信号（Ｖｉｄｅｏ）の出力を停止する。また、制御回路は走査線駆動回路およびデータ線駆動回路を制御し、画像信号の出力を停止している期間中に、極性制御信号の電位レベルの変化に対応して少なくとも１フレーム期間、表示部を書換える。【選択図】図５
2014052623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査信号が入力される走査線と、
データ信号が入力されるデータ線と、
液晶、画素電極およびコモン電極を有する液晶素子と、前記走査信号に応じて前記画素電極と前記データ線との電気的導通を制御するスイッチング素子とを有する複数の画素と、
前記複数の前記画素を有する表示部と、
前記走査信号を前記走査線に出力する走査線駆動回路と、
前記データ信号を前記データ線に出力するデータ線駆動回路と、
前記走査線駆動回路および前記データ線駆動回路を制御する第１の制御回路と、
前記データ線に入力される前記データ信号の極性を制御する第２の制御回路と、
を有し、
前記第２の制御回路は、前記データ信号の極性を２フレーム期間以上同じ極性に維持させる極性制御信号を生成し、
前記データ線駆動回路は、画像信号を処理し、前記極性制御信号に対応する極性を有する前記データ信号を生成し、
前記第１の制御回路は、前記画像信号に応じて前記複数の画素の書換えの実行および停止を制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
走査信号が入力される走査線と、
データ信号が入力されるデータ線と、
液晶、画素電極およびコモン電極を有する液晶素子と、前記走査信号に応じて前記画素電極と前記データ線との電気的導通を制御するスイッチング素子とを有する複数の画素と、
前記複数の前記画素を有する表示部と、
前記走査信号を前記走査線に出力する走査線駆動回路と、
前記データ信号を前記データ線に出力するデータ線駆動回路と、
前記走査線駆動回路および前記データ線駆動回路を制御する第１の制御回路と、
前記データ線に入力される前記データ信号の極性を制御する第２の制御回路と、
を有し、
前記第２の制御回路は、ｍフレーム期間（ｍは２以上の整数）毎に前記データ信号の極性を反転させる極性制御信号を生成し、
前記データ線駆動回路は、画像信号を処理し、前記極性制御信号に対応する極性を有する前記データ信号を生成し、
前記第１の制御回路は、前記画像信号に応じて前記複数の画素の書換えの実行および停止を制御し、かつ、前記複数の画素の書換えを停止させている期間に、前記極性制御信号の電位レベルの変化に対応して、少なくとも１フレーム期間、前記複数の画素の書換えを実行させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の制御回路は、前記画像信号のデータに変化がないと判定すると、前記複数の画素の書換えを停止させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、
前記データ線駆動回路は、前記極性制御信号の電位レベルの変化に対応して、少なくとも１フレーム期間、前記コモン電極と同じ電圧を前記データ線に印加することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記スイッチング素子は、チャネル形成領域が形成された酸化物半導体層を有するトランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える電子機器。
【請求項７】
走査信号が入力される走査線と、
データ信号が入力されるデータ線と、
液晶、画素電極およびコモン電極を有する液晶素子と、前記走査信号に応じて前記画素電極と前記データ線との電気的導通を制御するスイッチング素子とを有する複数の画素と、
前記複数の前記画素を有する表示部と、
前記走査信号を前記走査線に出力する走査線駆動回路と
前記データ信号を前記データ線に出力するデータ線駆動回路と、
を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
ｍフレーム期間（ｍは２以上の整数）毎に極性が反転する前記データ信号を前記データ線に出力させ、
前記表示部に動きのない画像を表示させる期間は、ｍフレーム期間毎に前記複数の画素を書換えることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記データ信号の極性反転のタイミングに対応して、少なくとも１フレーム期間、前記コモン電極と同じ電圧を前記データ線に印加することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記スイッチング素子は、チャネル形成領域が形成された酸化物半導体層を有するトランジスタであることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の枯渇、環境問題等により、あらゆる電子機器の電力消費の削減が求められており、液晶表示装置もその例外ではない。例えば、液晶表示装置の消費電力を削減するため、画素の書換え回数を削減する技術が報告されている（下記、先行技術文献参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７３２１３５３号明細書
【特許文献２】特開２０１１−１４５６６７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔｓｕｄａら、ＩＤＷ’０２  Ｐｒｏｃ．、ｐ．２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液晶表示装置には高い表示品位が求められており、高精細化、高解像度のため画素数の増加と共に、駆動周波数も増加（例えば、６０Ｈｚの整数倍の１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）の傾向にある。そのため、駆動周波数の増加に起因する電力消費を抑える技術が求められている。
【０００６】
液晶表示装置の駆動方法としては、液晶素子の劣化に伴う焼き付きが起こらないようにするために、１フレーム期間毎の反転駆動が主流である。反転駆動には、例えば、ゲートライン反転駆動、ソースライン反転駆動、フレーム反転駆動、およびドット反転駆動等がある。
【０００７】
しかしながら、１フレーム期間毎に異なる極性のデータ信号を画素に書き込む反転駆動を行うと、液晶に作用する電界の大きさが変わらなくとも、画素の書換えに伴うデータ信号の電圧の変化量が大きくなり、消費電力の増大につながる。この問題は、駆動周波数が高くなる程、画面が大型化する程顕著になる。
【０００８】
そこで、本発明では、電力消費を削減するための液晶表示装置およびその駆動方法を提供することを課題の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置の１形態は、走査信号が入力される走査線と、データ信号が入力されるデータ線と、液晶、画素電極およびコモン電極を有する液晶素子と、走査信号に応じて画素電極とデータ線との電気的導通を制御するスイッチング素子とを有する複数の画素と、複数の画素を備えた表示部と、走査信号を走査線に出力する走査線駆動回路と、データ信号をデータ線に出力するデータ線駆動回路を有する液晶表示装置であり、走査線駆動回路およびデータ線駆動回路を制御する第１の制御回路、およびデータ線に入力されるデータ信号の極性を制御する第２の制御回路を有し、第２の制御回路はデータ信号の極性を２フレーム期間以上同じ極性に維持させる極性制御信号を生成し、データ線駆動回路は画像信号を処理し、極性制御信号に対応する極性を有するデータ信号を生成し、第１の制御回路は画像信号に応じて複数の画素の書換えの実行および停止を制御する液晶表示装置である。
【００１０】
本発明に係る液晶表示装置の他の１形態は、走査線駆動回路およびデータ線駆動回路を制御する第１の制御回路、およびデータ線に入力されるデータ信号の極性を制御する第２の制御回路を有し、第２の制御回路は、ｍフレーム期間（ｍは２以上の整数）毎にデータ信号の極性を反転させる極性制御信号を生成し、データ線駆動回路は、画像信号を処理し、極性制御信号に対応する極性を有するデータ信号を生成し、第１の制御回路は、画像信号に応じて複数の画素の書換えの実行および停止を制御し、かつ、複数の画素の書換えを停止させている期間に、前記極性制御信号の電位レベルの変化に対応して、少なくとも１フレーム期間複数の画素の書換えを実行させる液晶表示装置である。
【００１１】
本発明に係る液晶表示装置の駆動方法の１形態は、ｍフレーム期間（ｍは２以上の整数）毎に極性が反転するデータ信号をデータ線に出力させ、表示部に動きがない画像を表示させる期間は、ｍフレーム期間毎に複数の画素を書換える駆動方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】液晶表示装置の構成例を示すブロック図。
【図２】画素の構成例を示す回路図。
【図３】液晶表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート。
【図４】液晶表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート。
【図５】液晶表示装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャート。
【図６】液晶表示装置の駆動回路の構成例を示すブロック図。
【図７】図６の駆動回路の動作の一例を説明するタイミングチャート。
【図８】Ａ：図７から抜粋されたデータ信号の波形図。Ｂ：比較例のデータ信号の波形図。
【図９】図１の液晶パネルの構成例を示す図。Ａ、Ｂ：平面図。Ｃ：断面図。
【図１０】表示モード別の液晶素子の構成例を示す断面図。Ａ：ＴＮ、ＶＡモード。Ｂ：ＭＶＡモード。Ｃ：ＩＰＳモード。Ｄ：ＦＦＳモード。
【図１１】図１の液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の外観図。Ａ：携帯ゲーム機器。Ｂ：デジタルカメラ。Ｃ：テレビ受像機。Ｄ：携帯電話。Ｅ：電子ペーパー。Ｆ：コンピュータ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１５】
なお、発明の実施の形態の説明に用いられる図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１〜図８を用いて、液晶表示装置およびその駆動方法の一例を説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、液晶表示装置１００は、液晶パネル１０１、制御回路１１０およびカウンタ回路１２０を有する。
【００１８】
液晶表示装置１００には、デジタルデータである画像信号（Ｖｉｄｅｏ）、および液晶パネル１０１の画面の書き換えを制御するための同期信号（ＳＹＮＣ）が入力される。同期信号としては、例えば水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、および基準クロック信号（ＣＬＫ）等がある。
【００１９】
液晶パネル１０１は、表示部１３０、走査線駆動回路１４０、およびデータ線駆動回路１５０を有する。表示部１３０は、複数の画素１３１を有する。同じ行の画素１３１は、共通の走査線１４１により走査線駆動回路１４０に接続され、同じ列の画素１３１は共通のデータ線１５１によりデータ線駆動回路１５０に接続されている。
【００２０】
液晶パネル１０１には、コモン電圧（Ｖｃｏｍ）、並びに電源電圧として高電源電圧（ＶＤＤ）および低電源電圧（ＶＳＳ）が供給される。コモン電圧（以下、Ｖｃｏｍと呼ぶ。）は、表示部１３０の各画素１３１に供給される。
【００２１】
データ線駆動回路１５０は、入力された画像信号を処理しデータ信号を生成し、データ線１５１にデータ信号を出力する。走査線駆動回路１４０は、データ信号が書き込まれる画素１３１を選択する走査信号を走査線１４１に出力する。
【００２２】
画素１３１は、走査信号により、データ線１５１との電気的接続が制御されるスイッチング素子を有する。スイッチング素子がオンとなると、データ線１５１から画素１３１にデータ信号が書き込まれる。
【００２３】
図２は、画素１３１の構成例を示す回路図である。画素１３１は、トランジスタ１３５、液晶素子１３６および容量素子１３７を有する。トランジスタ１３５は、液晶素子１３６とデータ線１５１との電気的導通を制御するスイッチング素子であり、そのゲートから入力される走査信号によりオン、オフが制御される。
【００２４】
液晶素子１３６は、電荷を蓄積するコンデンサ構造を有し、２つの電極と液晶を有する。液晶は、これら２つの電極間の電界の作用により配向が変化する。ここでは液晶素子１３６の２つの電極のうち、トランジスタ１３５を介してデータ線１５１に接続されている電極を画素電極と呼び、Ｖｃｏｍが印加される電極をコモン電極と呼ぶことにする。
【００２５】
容量素子１３７は液晶素子１３６と並列に接続されている。容量素子１３７の一方の電極はコモン電極で構成される。
【００２６】
カウンタ回路１２０は、同期信号の１つである垂直同期信号（以下、Ｖｓｙｎｃと呼ぶ。）の周期をカウントする。カウンタ回路１２０は、カウント値が最終値になると、そのカウント値を初期値にリセットし、再び、カウントを初期値から開始する。
【００２７】
制御回路１１０は、液晶表示装置１００全体を制御する回路であり、液晶表示装置１００を構成する回路の制御信号を生成する回路を備える。
【００２８】
制御回路１１０は、同期信号（ＳＹＮＣ）から、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０の制御信号を生成する制御信号生成回路を有する。走査線駆動回路１４０の制御信号として、スタートパルス（ＧＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）等があり、データ線駆動回路１５０の制御信号として、スタートパルス（ＳＳＰ）、クロック信号（ＳＣＬＫ）等がある。例えば、制御回路１１０は、クロック信号（ＧＣＬＫ、ＳＣＬＫ）として、周期が同じで位相がシフトされた複数のクロック信号を生成する。
【００２９】
また、制御回路１１０は、液晶表示装置１００外部から入力される画像信号（Ｖｉｄｅｏ）のデータ線駆動回路１５０への出力を制御する。
【００３０】
また、制御回路１１０は、極性制御信号（以下、ＰＯＬと呼ぶ。）を生成する極性制御回路を有する。極性制御信号は、画素１３１（データ線１５１）に書き込まれるデータ信号の極性を制御する信号であり、その電位レベルはハイレベル（Ｈレベル）またはロウレベル（Ｌレベル）の２つのレベルでなる。制御回路１１０は、カウンタ回路１２０から出力されたカウント値（ＣＮＴ）がリセットされると、極性制御信号（ＰＯＬ）の電位レベルをハイからロウへ、またはその逆に切替える。
【００３１】
なお、データ線１５１に入力されるデータ信号の極性はＶｃｏｍを基準に決定される。その極性は、データ信号の電圧がＶｃｏｍより高い場合は正の極性であり、低い場合は負の極性である。
【００３２】
データ線駆動回路１５０は、デジタル／アナログ変換回路１５２（以下、Ｄ−Ａ変換回路１５２と呼ぶ。）を有する。Ｄ−Ａ変換回路１５２は、画像信号をアナログ変換し、データ信号を生成する。その際、Ｄ−Ａ変換回路１５２は、データ信号の極性がＰＯＬの電位レベルに対応するように、画像信号をアナログ信号に変換する。
【００３３】
なお、液晶表示装置１００に入力される画像信号がアナログ信号である場合は、制御回路１１０でデジタル信号に変換し、液晶パネル１０１へ出力する。
【００３４】
画像信号は、フレーム毎の画像データでなる。制御回路１１０は、画像信号を画像処理し、その処理で得られた情報を元に、データ線駆動回路１５０への画像信号の出力を制御する機能を有する。そのため、制御回路１１０は、画像信号を画像処理して、フレーム毎の画像データから動きを検出する動き検出部１１１を備える。動き検出部１１１おいて、動きが無いと判定されると、制御回路１１０はデータ線駆動回路１５０への画像信号の出力を停止し、また動きが有ると判定されると、画像信号の出力を再開する。
【００３５】
動き検出部１１１で行う動き検出のための画像処理としては、特段の制約は無い。例えば、動き検出方法としては、例えば、連続する２つフレーム間の画像データから差分データを得る方法がある。得られた差分データから動きの有無を判断することができる。また、動きベクトルを検出する方法等もある。
【００３６】
また、液晶表示装置１００には、入力された画像信号を補正する画像信号補正回路を設けることができる。例えば、画像信号の階調に対応する電圧よりも高い電圧が画素１３１に書き込まれるように、画像信号を補正する。このような補正を行うことで液晶素子１３６の応答時間を短くすることができる。このように画像信号を補正処理して制御回路１１０を駆動する方法は、オーバードライブ駆動と呼ばれている。また、画像信号のフレーム周波数の整数倍で液晶表示装置１００を駆動する倍速駆動を行う場合には、制御回路１１０で２つのフレーム間を補間する画像データを作成する、或いは２つのフレーム間で黒表示を行うための画像データを生成すればよい。
【００３７】
以下、図３〜図５に示すフローチャートを用いて、液晶表示装置１００の動作を説明する。図３〜図５には、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）、制御回路１１０からデータ線駆動回路１５０へ出力される画像信号（Ｖｉｄｅｏ）、カウンタ回路１２０から制御回路１１０へ出力されるカウント値（ＣＮＴ）、制御回路１１０からデータ線駆動回路１５０に出力される極性制御信号（ＰＯＬ）、およびデータ線駆動回路１５０からデータ線１５１に出力されるデータ信号（Ｖｄａｔａ）の信号波形を示す。
【００３８】
まず、図３を用いて、動画像のように、動きのある画像を表示させる際の液晶パネル１０１の駆動方法を説明する。
【００３９】
制御回路１１０は、垂直同期信号（以下、Ｖｓｙｎｃと呼ぶ場合がある。）がＨレベルになるのに同期して、画像信号Ｖｉｄｅｏをデータ線駆動回路１５０に出力する。カウンタ回路１２０は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃのパルス数を初期値から最終値までダウンカウントする。ここでは、カウンタ回路１２０をダウンカウンタ回路とする。カウンタ回路１２０では、初期値（ｍ−１）から、ＨレベルのＶｓｙｎｃが入力される毎にカウント値（以下、ＣＮＴと呼ぶ。）を１ずつ減算し、ＣＮＴがゼロとなると、ＣＮＴを初期値にリセットする。
【００４０】
制御回路１１０の極性制御回路では、ＣＮＴがｍ−１になると、ＰＯＬの電位レベルを切り替える。図３では、最初のｍフレーム期間ではＰＯＬはＨレベルの信号であるので、次のｍフレーム期間で、ＰＯＬは、Ｌレベルの信号となる。つまり、制御回路１１０では、ＰＯＬの電位レベルをｍフレーム期間毎に反転する。
【００４１】
データ線駆動回路１５０は、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）をアナログ信号に変換し、データ信号（Ｖｄａｔａ）を生成する。この際、ＰＯＬの電位レベルに従ってデータ信号（Ｖｄａｔａ）の極性を決定する。図３では、ＰＯＬがＨレベルであればデータ信号（Ｖｄａｔａ）の極性を正にし、Ｌレベルであれば負にする。つまり、ＰＯＬの電位レベルの変化に対応して、ｍフレーム期間毎にデータ信号（Ｖｄａｔａ）の極性が反転される。
【００４２】
通常、液晶表示装置では、表示部の焼き付きを防止するため、１フレーム期間毎に液晶素子に作用する電界の方向を反転させる反転駆動を行っている。そのため、データ信号の電圧の絶対値が大きい程、２つのフレーム期間でのデータ信号の電圧の変化量が大きくなるので、消費電力が大きくなる。このような消費電力の増大は、垂直同期信号の周波数が高くなる程顕著になる。
【００４３】
液晶表示装置１００では、２フレーム期間以上連続して、同じ極性のデータ信号（Ｖｄａｔａ）を画素１３１に書き込むことができる。よって、１フレーム期間毎に反転駆動を行う場合よりも、データ信号（Ｖｄａｔａ）の極性反転の回数が少なくなるため、連続する２フレーム間のデータ信号（Ｖｄａｔａ）の電圧変化量が小さくなり、消費電力が低減される。
【００４４】
しかしながら、図３の駆動方法では、ＰＯＬの電位レベルが切替わる２つのフレーム間のデータ信号（Ｖｄａｔａ）の電圧変化量は１フレーム期間毎の反転駆動と同様になる。ｍフレーム期間毎に反転駆動する場合は、第ｍフレームと第ｍ＋１フレーム間、および第２ｍフレームと第２ｍ＋１フレーム間のデータ信号（Ｖｄａｔａ）の電圧変化が該当する。
【００４５】
データ信号（Ｖｄａｔａ）の電圧変化量をさらに低減するための駆動方法として、極性を反転させたデータ信号（Ｖｄａｔａ）をデータ線１５１に書き込む前に、データ信号の電圧（Ｖｄａｔａ）をＶｃｏｍと等しくする駆動方法が好適である。例えば、図４に示すように、ＰＯＬの電位レベルが切替わる直前のフレーム期間に、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込む。
【００４６】
具体的には、ＣＮＴが最終値（ゼロ）になると、制御回路１１０は、データ信号（Ｖｄａｔａ）の電圧がＶｃｏｍと等しくなるような画像信号（Ｂｌａｎｋ）をデータ線駆動回路１５０に出力する。データ線駆動回路１５０では、画像信号（Ｂｌａｎｋ）をアナログ信号に変換し、データ信号（Ｖｄａｔａ）としてデータ線１５１にＶｃｏｍを出力する。その結果、第ｍフレームおよび第２ｍフレーム期間では、画素１３１にＶｃｏｍが書き込まれる。
【００４７】
なお、ＰＯＬの電位レベルが切替わった最初の１フレーム期間に、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込むようにしてもよい。また、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込む期間を２フレーム期間以上としてもよい。
【００４８】
上述したように、ＰＯＬの電位レベルの切替えに連動して、データ線１５１にＶｃｏｍを印加することで、ＰＯＬの電位レベルが切替わる２つのフレーム間のデータ信号の電圧変化量を図３の駆動方法よりも小さくすることができるため、液晶表示装置１００の消費電力を更に削減することができる。
【００４９】
次に、図５を用いて、動画像のように動きのある画像と、静止画のように動きの無い画像を表示するための液晶表示装置１００の動作を説明する。液晶表示装置１００は、動画用の表示モードと、静止画用の表示モードを切り替えることができる。
【００５０】
図５は、３ｍフレーム期間の液晶表示装置１００のタイミングチャートである。ここでは、始めのｋフレーム期間および終わりのｊフレーム期間の画像データには動きがあり、その他のフレーム期間の画像データには動きが無いとする。なお、ｋ、ｊはそれぞれ１以上ｍ−２以下の整数である。
【００５１】
最初のｋフレーム期間は、動き検出部１１１において、各フレームの画像データに動きがあると判定される。制御回路１１０では、動き検出部１１１の判定結果に基づき、図３と同様に、データ信号（Ｖｄａｔａ）をデータ線１５１に出力する。
【００５２】
そして、動き検出部１１１では、動き検出のための画像処理を行い、第ｋ＋１フレームの画像データに動きが無いと判定すると、制御回路１１０では、動き検出部１１１の判定結果に基づき、第ｋ＋１フレーム期間に、データ線駆動回路１５０への画像信号（Ｖｉｄｅｏ）の出力を停止する。さらに、表示部１３０の書換えを停止するため、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０への制御信号（スタートパルス信号、クロック信号等）の出力を停止する。そして、制御回路１１０では、動き検出部１１１で、画像データに動きがあるとの判定結果が得られるまで、データ線駆動回路１５０への画像信号（Ｖｉｄｅｏ）の出力、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０への制御信号の出力を停止し、表示部１３０の書換えを停止する。
【００５３】
なお、本明細書において、「信号の出力を停止する」とは、当該信号を供給する配線へ回路を動作させるための所定の電圧とは異なる電圧を印加すること、又は当該配線を電気的に浮遊状態にすることを指すこととする。
【００５４】
表示部１３０の書換えを停止すると、液晶素子１３６に同じ方向の電界が印加され続けることになり、液晶素子１３６の液晶が劣化するおそれがある。このような問題が顕在化する場合は、動き検出部１１１の判定結果に関わらず、所定のタイミングで、制御回路１１０から走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０へ信号を供給し、極性を反転させたデータ信号（Ｖｄａｔａ）をデータ線１５１に書き込み、液晶素子１３６に印加される電界の向きを反転させるとよい。
【００５５】
このような駆動方法として、例えば、ＰＯＬの電位レベルの切替えに連動して、制御回路１１０は、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）の出力、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０の制御信号を出力し、少なくとも１フレーム期間、表示部１３０を書換える駆動方法がある。以下、図５を用いて、この駆動方法を説明する。
【００５６】
図５に示すように、ＣＮＴが初期値（ｍ−１）になると、制御回路１１０は、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０へ制御信号を出力し、データ線駆動回路１５０へ画像信号（Ｖｉｄｅｏ）を出力する。データ線駆動回路１５０は、ＰＯＬの電位レベルに対応した極性のデータ信号（Ｖｄａｔａ）をデータ線１５１に出力する。よって、画像データに動きが検出されない期間である第ｍ＋１フレーム期間、および第２ｍ＋１フレーム期間に、極性が反転されたデータ信号（Ｖｄａｔａ）がデータ線１５１に書き込まれる。画像データに変化が無い期間は、表示部１３０の書換えが間欠的に行われるため、書換えによる電力消費を削減しつつ、液晶素子１３６の劣化を防止することができる。
【００５７】
そして、動き検出部１１１において、第２ｍ＋１フレーム以降の画像データに動きがあると判定すると、制御回路１１０は、図３と同様に、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０を制御し、表示部１３０の書換えを行う。
【００５８】
以上述べたように、図５の駆動方法によると、画像データの動きの有無に関わらず、データ信号は、ｍフレーム期間毎に極性が反転される。他方、表示部１３０の書換えについては、動きを含む画像の表示期間は、１フレーム毎に表示部１３０が書き換えられ、動きがない画像の表示期間は、ｍフレーム毎に表示部１３０が書き換えられることになる。その結果、反転駆動および表示部の書換えに伴う電力消費を削減することができる。よって、駆動周波数および画素数の増加による電力消費の増加の抑えることができる。
【００５９】
上述したように、動画を表示するモードと、静止画を表示するモードで、液晶表示装置の駆動方法を異ならせることで、液晶の劣化を抑制して表示品位を維持しつつ、省電力な液晶表示装置を提供することが可能になる。
【００６０】
なお、液晶の劣化を防ぐため、データ信号の極性反転の間隔（ここでは、ｍフレーム期間）は２秒以下とし、好ましくは１秒以下とするとよい。
【００６１】
また、図５の駆動方法において、図４の駆動方法のように、極性が反転されたデータ信号をデータ線１５１に書き込む前に、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込むことができる。この場合、動きのある画像データを表示する期間のみ、図４のように、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込むようにしてもよいし、画像データの動きの有無に関わらずＰＯＬの電位レベルの切替えに連動して、データ線１５１にＶｃｏｍを書き込むようにしてもよい。
【００６２】
また、画像データの動き検出を制御回路１１０の動き検出部１１１で行ったが、動き検出は動き検出部１１１のみで行う必要は無い。動きの有無のデータを液晶表示装置１００の外部から制御回路１１０へ入力するようにしてもよい。
【００６３】
また、画像データに動きが無いと判定する条件は連続する２つのフレーム間の画像データによるものではなく、判定に必要なフレーム数は、液晶表示装置１００の使用形態により、適宜決定することができる。例えば、連続するｍフレームの画像データに動きが無い場合に、表示部１３０の書換えを停止させてもよい。
【００６４】
次に、図６を用いて、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０の構成例および、動作方法を説明する。図６は、液晶パネル１０１のブロック図である。なお、説明の都合、図６には、表示部１３０が、３行３列の画素１３１で構成されている例を示す。
【００６５】
走査線駆動回路１４０は、シフトレジスタ回路１４３を有する。シフトレジスタ回路１４３には、制御信号（スタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＧＣＬＫ）が入力される。シフトレジスタ回路１４３は、制御信号に従って、第１乃至第３行の走査線１４１に、走査信号Ｇｏｕｔ１〜Ｇｏｕｔ３を出力する。
【００６６】
データ線駆動回路１５０は、Ｄ−Ａ変換回路１５２、シフトレジスタ回路１５３、およびアナログスイッチ回路１５４を有する。Ｄ−Ａ変換回路１５２は、入力される画像信号（Ｖｉｄｅｏ）をアナログ変換処理して、データ信号（Ｖｄａｔａ）を生成し、アナログスイッチ回路１５４へ出力する。
【００６７】
シフトレジスタ回路１５３には、制御信号（スタートパルスＳＳＰ、クロック信号ＳＣＬＫ）が入力される。シフトレジスタ回路１５３は、アナログスイッチ回路１５４に、選択信号Ｓｏｕｔ１〜Ｓｏｕｔ３を出力する。アナログスイッチ回路１５４には、データ線１５１毎に、Ｄ−Ａ変換回路１５２との電気的導通を制御するスイッチング素子が設けられている。各スイッチング素子は、シフトレジスタ回路１５３から出力される選択信号Ｓｏｕｔ１〜Ｓｏｕｔ３により、オン、オフが制御される。
【００６８】
以下、図７を用いて、走査線駆動回路１４０およびデータ線駆動回路１５０の動作を説明する。図７は、図６の液晶パネル１０１のタイミングチャートであり、Ｄ−Ａ変換回路１５２に入力される極性制御信号（ＰＯＬ）および画像信号（Ｖｉｄｅｏ）、シフトレジスタ回路１４３から出力される走査信号（Ｇｏｕｔ１〜Ｇｏｕｔ３）、シフトレジスタ回路１５３から出力される選択信号（Ｓｏｕｔ１〜Ｓｏｕｔ３）、並びにＤ−Ａ変換回路１５２から出力されるデータ信号（Ｖｄａｔａ）の信号波形が示されている。また、図７には、点順次駆動をするための信号波形を示している。
【００６９】
また、説明を簡素化するため、Ｄ−Ａ変換回路１５２では、データ信号として３つの階調に対応する信号が生成されることにする。それぞれのデータ信号の電圧を、正の極性の場合ＶＡ、ＶＢおよびＶＣと表記し、負の極性の場合−ＶＡ、−ＶＢおよび−ＶＣと表記することにする。電圧の大きさは、｜ＶＣ｜＜｜ＶＢ｜＜｜ＶＡ｜とする。
【００７０】
走査信号Ｇｏｕｔ１〜Ｇｏｕｔ３がＨレベルのときに、各画素１３１のトランジスタ１３５がオンになり、選択信号Ｓｏｕｔ１〜Ｓｏｕｔ３がＨレベルのときに、アナログスイッチ回路１５４の各スイッチング素子がオンになるとする。
【００７１】
図７に示すように、走査信号Ｇｏｕｔ１〜Ｇｏｕｔ３の入力により、１行ずつ走査線１４１の電位レベルがハイとなる。ある行の走査線１４１の電位がハイレベル（Ｈレベル）である期間に選択信号Ｓｏｕｔ１〜Ｓｏｕｔ３が順次Ｈレベルになり、その行にある画素１３１に１列ずつデータ信号が書き込まれる。
【００７２】
図３等を用いて説明したように、画素１３１に書き込まれるデータ信号を、ｍフレーム期間毎に極性を反転させて画素１３１に書き込むため、反転駆動に伴う電力消費を低減することができる。以下、図８Ａおよび図８Ｂを用いて、その理由を説明する。
【００７３】
図８Ａは、図７のタイミングチャートの抜粋であり、期間Ｔ１およびＴ２のデータ信号の波形図である。図８Ｂは比較例であり、１フレーム毎にデータ信号の極性反転を行う場合のデータ信号の波形図である。期間Ｔ１およびＴ２は、それぞれ、第１フレーム期間、第２フレーム期間に対応する。
【００７４】
図８Ａおよび図８Ｂの矢印は、同じ列のデータ線１５１に書き込まれるデータ信号の電圧の変化を指し示している。第１フレーム期間から第２フレーム期間のデータ信号の電圧変化量は、図８Ａでは、第１列は｜ＶＡ−ＶＢ｜であり、第２列は｜ＶＢ−ＶＣ｜であり、第３列は｜ＶＣ−ＶＡ｜である。他方、図８Ｂでは、第１列は｜ＶＡ＋ＶＢ｜であり、第２列は｜ＶＢ＋ＶＣ｜であり、第３列は｜ＶＣ＋ＶＡ｜である。
【００７５】
同じ列でのデータ信号の電圧の変化量が大きいのは、図８Ｂの１フレーム毎にデータ信号の極性を反転する反転駆動の方であり、図８Ａのようにｍフレーム期間毎にデータ信号の極性反転をすることにより、同じ列でのデータ信号の電圧の変化が小さくなる。従って、データ信号の極性反転の間隔を２フレーム期間以上とすることで、画素を書換える際の液晶素子の充放電に伴う消費電力を抑えることができる。
【００７６】
さらに、静止画のように動きの無い画像を表示する際は、画素の書換えを一時的に休止することで、さらなる消費電力の低減を図ることができる。なお、ここでは、点順次駆動を例に説明したが、線順次駆動でも同様の効果を得ることができる。
【００７７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００７８】
（実施の形態２）
図９Ａ〜図９Ｃを用いて、本実施の形態では液晶パネル１０１の構造について説明する。
【００７９】
図９Ａおよび図９Ｂは液晶パネル１０１の平面図である。図９Ｃは、液晶パネル１０１の構成例を示す断面図であり、Ｍ−Ｎによる図９Ａおよび図９Ｂの断面図に相当する。
【００８０】
液晶パネル１０１は、基板４００１と基板４００６との間にシール材４００５によって液晶層４００８が封止されている構造を有する。
【００８１】
基板４００１、基板４００６として透光性基板を用いることができる。例えば、ガラス、セラミックス、プラスチック等でなる基板を用いることができる。プラスチック基板としては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）基板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルム等がある。
【００８２】
基板４００１上のシール材４００５に囲まれた領域に、複数の画素を有する表示部４００２および走査線駆動回路４００４が設けられている。基板４００１のシール材４００５の外側の領域に、単結晶半導体層又は多結晶半導体層で形成されたデータ線駆動回路４００３が実装されている。データ線駆動回路４００３の実装方式には、例えば、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方式、およびＴＡＢ方式等がある。データ線駆動回路４００３は、図９ＡではＣＯＧ方式により実装され、図９ＢではＴＡＢ方式により実装されている。
【００８３】
データ線駆動回路４００３を基板４００１上に設けることもできる。あるいは、走査線駆動回路４００４を表示部４００２と異なる基板に形成して、基板４００１に実装してもよい。また、データ線駆動回路４００３の一部または走査線駆動回路４００４の一部を、表示部４００２と別の基板に形成し、基板４００１に実装してもよい。
【００８４】
液晶素子４０１３を構成する画素電極４０３０は、トランジスタ４０１０に接続されている。液晶素子４０１３を構成するコモン電極４０３１は基板４００６上に形成されている。画素電極４０３０、コモン電極４０３１、および液晶層４００８が重なっている部分が液晶素子４０１３に相当する。なお液晶素子４０１３の構造は、液晶パネル１０１の表示モードにより適宜変更される。図９Ｃには、ＴＮモードの例を示している。
【００８５】
画素電極４０３０、コモン電極４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化インジウムスズ、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物等の透光性の導電性材料でなる層で形成される。
【００８６】
画素電極４０３０、コモン電極４０３１上には、それぞれ、配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられている。また、液晶パネル１０１には、偏光板およびブラックマトリクスとして機能する遮光膜などが適宜設けられる。
【００８７】
絶縁物４０３５は、画素電極４０３０とコモン電極４０３１との間の距離（セルギャップ）を維持するためのスペーサである。絶縁物４０３５を形成する代わりに、球状のスペーサを用いることもできる。
【００８８】
表示部４００２および走査線駆動回路４００４は複数のトランジスタを有するが、図９Ｃには、表示部４００２の画素のトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４のトランジスタ４０１１とが代表的に記載されている。
【００８９】
トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１は、半導体層の他、ゲート絶縁層、ゲート電極、および配線（ソース配線層や容量配線層等）で構成される。トランジスタ４０１０およびトランジスタ４０１１上には、絶縁層４０２０が形成されている。絶縁層４０２０上に絶縁層４０２１が形成され、絶縁層４０２１上に画素電極４０３０が形成されている。
【００９０】
絶縁層４０２０としては、例えば、ＲＦスパッタ法により窒化珪素膜を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、およびＢＰＳＧ（リンボロンガラス）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層４０２１を形成してもよい。
【００９１】
基板４００１上のシール材４００５の外側に形成されている電極４０１５および電極４０１６は、ＦＰＣ４０１８と、走査線駆動回路４００４および表示部４００２との接続用端子である。電極４０１５は画素電極４０３０と同じ導電膜から形成され、電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層およびドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【００９２】
ＦＰＣ４０１８から各種制御信号および電源電圧が、データ線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４および表示部４００２に供給される。
【００９３】
また、基板４００１には、コモン電極４０３１にコモン電圧を供給するための配線およびコモンコンタクト部が形成されている。コモンコンタクト部は、表示部４００２の外側に設けられ、例えば、シール材４００５と重なる領域に設けている。コモン電極４０３１は、導電性粒子を介してコモンコンタクト部に接続されている。
【００９４】
トランジスタ４０１０、４０１１のチャネル形成領域を構成する半導体層は、非晶質、微結晶、多結晶または単結晶半導体層から選択される。例えば、シリコン又はゲルマニウム等の１４族元素でなる半導体層、又は、酸化物半導体層を適用することができる。ここでは、トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型トランジスタである。特に画素のスイッチング素子となるトランジスタ４０１０を酸化物半導体層で作製することは望ましい。それは、酸化物半導体層でトランジスタを作製することで、そのオフ電流を極めて小さくすることができるため、画素に書き込んだデータ信号の電圧の変動をなくすことができるため、液晶表示装置の表示品位の向上を図ることができる。
【００９５】
ここで、電子供与体（ドナー）となる水分または水素等の不純物が低減され、なおかつ酸素欠損が低減された酸化物半導体層は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。ここでは、このような酸化物半導体層を高純度化酸化物半導体層と呼ぶことにする。高純度化酸化物半導体層で作製されたトランジスタは、オフ電流が極めて小さく、信頼性が高い。
【００９６】
チャネル形成領域を高純度化酸化物半導体層に設けることで、トランジスタのオフ電流が極めて小さくなることは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１０６μｍでチャネル長が１０μｍのトランジスタにおいて、ソース−ドレイン間電圧（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲でのオフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち１×１０−１３Ａ以下であるという測定データが得られた。この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は１００ｚＡ／μｍ以下になる。
【００９７】
別の実験としては、容量素子にトランジスタを接続して、容量素子に注入または容量素子から放電する電荷をトランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定を行う方法がある。この場合、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移からトランジスタのオフ電流を測定する。その結果、ドレイン電圧が３Ｖの条件でのトランジスタのオフ電流が、数十ｙＡ／μｍであることが確認された。従って、高純度化酸化物半導体層でチャネル形成領域を形成したトランジスタは、オフ電流が結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さくなる。
【００９８】
酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）又は亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、トランジスタの電気的特性のばらつきを減らすため、スタビライザーとして、ガリウム（Ｇａ）を有することが好ましい。また、ガリウムの他スタビライザーとして機能する元素には、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、およびランタノイド（ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、およびルテチウム（Ｌｕ））等がある。
【００９９】
例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１００】
ここでは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎを含む酸化物のことをいい、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎの原子比は問わない。また、Ｉｎ、ＧａおよびＺｎ以外の金属元素を含んでいてもよい。これは、他の酸化物半導体についても同様である。
【０１０１】
酸化物半導体の中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物等は、炭化シリコン、窒化ガリウムおよび酸化ガリウムとは異なり、スパッタリング法や湿式法で形成した膜から、電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であり、量産に適した酸化物半導体材料である。また、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物は、ガラス基板上に電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であるため、基板の大型化が容易になる。
【０１０２】
トランジスタの作製に用いられるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物としては、例えば、原子比が、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）である酸化物、並びに原子比がこれらの近傍の酸化物等がある。
【０１０３】
また、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物としては、例えば、原子比が、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／６：１／２）、およびＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の酸化物、並びに、原子比がこれらの近傍の酸化物等がある。
【０１０４】
トランジスタに用いられる酸化物半導体層の結晶構造は、単結晶、多結晶（ポリクリスタルともいう。）または非晶質が代表的である。酸化物半導体層としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ばれる特徴的な結晶構造を有する酸化物半導体層が特に好ましい。ＣＡＡＣ−ＯＳ層を用いたトランジスタの特徴の１つとして、可視光や紫外光の照射による電気的特性の変動が小さいことが挙げられる。
【０１０５】
なお、酸化物半導体層を構成する膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０１０６】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つであり、ほとんどの結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさである。従って、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満または３ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさの場合も含まれる。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低いという特徴がある。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行う。
【０１０７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察すると、明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１０８】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略平行な方向からＴＥＭによって観察（断面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０１０９】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を、試料面と概略垂直な方向からＴＥＭによって観察（平面ＴＥＭ観察）すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０１１０】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶構造を述べる際の「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の範囲も含まれることとする。また、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、平行とは、−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。
【０１１１】
断面ＴＥＭ観察および平面ＴＥＭ観察より、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部は配向性を有していることがわかる。
【０１１２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１１３】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、ｃ軸に概略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが５６°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体膜であれば、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行うと、（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。これに対し、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の場合は、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
【０１１４】
以上のことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜では、異なる結晶部間ではａ軸およびｂ軸の配向は不規則であるが、ｃ軸配向性を有し、かつｃ軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面ＴＥＭ観察で確認された層状に配列した金属原子の各層は、結晶のａｂ面に平行な面である。
【０１１５】
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理などの結晶化処理を行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
【０１１６】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
【０１１７】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０１１８】
規格化されたオフ電流が１００ｚＡ／μｍ以下のトランジスタを作製するには、以下の条件でＣＡＡＣ−ＯＳ層を形成することが好ましい。
【０１１９】
ＣＡＡＣ−ＯＳ層は、例えば、多結晶の酸化物半導体でなるターゲットを用い、スパッタリング法によって成膜することができる。当該ターゲットにイオンを衝突させると、ターゲットに含まれる結晶領域がａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状の粒子が分離されることがある。当該スパッタ粒子を、結晶構造を維持させて、基板に到達させることで、ＣＡＡＣ−ＯＳ層を成膜することができる。
【０１２０】
以下に、スパッタリング用ターゲットの一例として、多結晶Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物ターゲットについて説明する。
【０１２１】
ＩｎＯＸ粉末、ＧａＯＹ粉末およびＺｎＯＺ粉末を所定のｍｏｌ数で混合し、加圧処理後、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物ターゲットとする。なお、Ｘ、ＹおよびＺは任意の正数である。ここで、所定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯＸ粉末、ＧａＯＹ粉末およびＺｎＯＺ粉末が、２：２：１、８：４：３、３：１：１、１：１：１、４：２：３または３：１：２である。なお、粉末の種類、およびその混合するｍｏｌ数比は、作製するスパッタリング用ターゲットによって適宜変更すればよい。
【０１２２】
成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶構造が崩れることを抑制できる。例えば、成膜室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素および窒素等）を低減するとよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減するとよい。具体的には、露点が−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いるとよい。また、成膜ガス中の酸素の割合を高め、電力を最適化することで、成膜時のプラズマダメージを軽減することが好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、具体的には、３０体積％以上、好ましくは１００体積％にする。
【０１２３】
また、成膜時の基板加熱温度を高くし、ターゲットからスパッタリングされた平板状の粒子を被形成面でマイグレーションを生じさせるとよい。被形成面で当該スパッタ粒子をマイグレーションさせるのは、スパッタ粒子の平らな面を被形成面に付着させるためである。基板加熱温度は、具体的には、１００℃以上７４０℃以下にするとよく、好ましくは２００℃以上５００℃以下にする。
【０１２４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１２５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図２の液晶素子１３６の構造について説明する。実施の形態２で述べたように、液晶素子の構造は液晶表示装置の表示モードにより異なる。
【０１２６】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、表示モード別の液晶素子の構成例を示す断面図である。図１０Ａは、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードであり、図１０Ｂは、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードであり、図１０Ｃは、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードであり、図１０Ｄは、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードである。
【０１２７】
図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、液晶素子は、画素電極５００１、コモン電極５００２、および液晶層５００３を有する。液晶層５００３は、基板５０１１と基板５０１２に挟まれている。
【０１２８】
図１０Ａに示すように、ＴＮモード、およびＶＡモードの液晶素子は構造が同じである。ＶＡモードの液晶表示装置では、無電界の状態で液晶層５００３中の液晶分子が基板５０１１、５０１２に垂直となるように、配向されている。
【０１２９】
図１０Ｂに示すように、ＭＶＡモードの液晶素子には、視野角依存性を補償するために、画素電極５００１およびコモン電極５００２上にそれぞれ突起物５０２０が設けられている。突起物５０２０を設けることで液晶分子の配向を異ならせて、１つの画素に液晶分子の配向が異なる複数の領域が形成されている。
【０１３０】
図１０Ｃに示すように、ＩＰＳモードの液晶素子では、画素電極５００１およびコモン電極５００２が基板５０１１上に形成されている。ＩＰＳモードは、液晶分子を基板５０１１に平行に回転させるモードであり、画素電極５００１およびコモン電極５００２間に基板５０１１に平行な電界を形成する横方向電界モードである。ＩＰＳモードは視野角依存が少ないモードとして知られている。また、ＩＰＳモードでは、液晶層５００３に、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相の液晶は配向膜が不要で、応答速度が速い。
【０１３１】
ＦＦＳモードは、ＩＰＳモードと同様、横方向電界のモードであり、視野角依存性の少ないモードである。図１０Ｄに示すように、ＦＦＳモードの液晶素子では、画素電極５００１およびコモン電極５００２が基板５０１１上に形成されている。画素電極５００１は、絶縁層５０３０を介してコモン電極５００２上に形成されている。
【０１３２】
（実施の形態４）
図１１Ａ〜図１１Ｆを用いて、液晶表示装置１００を表示部として備えた電子機器の例について説明する。図１１Ａ〜図１１Ｆは電子機器の外観図である。
【０１３３】
図１１Ａは、携帯型ゲーム機の外観図である。携帯型ゲーム機は、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、および記録媒体読込部９６７２等を有する。図１１Ａに示す携帯型ゲーム機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部９６３１に表示する機能、および無線通信により、他の携帯型ゲーム機とデータを共有する機能等を有する。
【０１３４】
図１１Ｂはデジタルカメラの外観図である。デジタルカメラは、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、シャッターボタン９６７６、および受像部９６７７等を有する。デジタルカメラは、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、無線通信機能、および撮影した画像を補正する機能等を有する。
【０１３５】
図１１Ｃはテレビ受像機の外観図である。テレビ受像機は、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、および接続端子９６３６等を有する。テレビ受像機は、テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して表示に適した信号に変換する機能、および画像信号のフレーム周波数を変換する機能等を有する。
【０１３６】
図１１Ｄは携帯電話の外観図である。携帯電話は、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、およびマイクロフォン９６３８等を有する。携帯電話は、通話機能の他に、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像等）を表示部９６３１に表示する機能、カレンダー、日付および時刻等を表示部９６３１に表示する機能、表示部９６３１に表示した情報を編集する機能、およびソフトウェア（プログラム）を実行しデータを処理する機能等を有する。
【０１３７】
図１１Ｅは電子ペーパーの外観図である。電子ペーパーは、筐体９６３０、表示部９６３１、および操作キー９６３５等を有する。電子ペーパーは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像等）を表示部９６３１に表示する機能、カレンダー、日付および時刻等を表示部９６３１に表示する機能、表示部９６３１に表示した情報を編集する機能、および様々なソフトウェア（プログラム）を実行しデータを処理する機能等を有する。
【０１３８】
図１１Ｆはコンピュータの外観図である。コンピュータは、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、外部接続ポート９６８０、およびポインティングデバイス９６８１等を有する。コンピュータは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像等）を表示部９６３１に表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行しデータを処理する機能、無線通信又は有線通信等の通信機能、および通信機能を用いてコンピュータネットワークに接続する機能等を有する。
【０１３９】
本実施の形態で述べた電子機器は、実施の形態１乃至３で説明した液晶表示装置１００を具備することで、表示動作での電力消費を抑えることができる。
【０１４０】
なお、図１１Ａ〜図１１Ｆに示す電子機器は、本実施の形態で示した機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。また、本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１４１】
１００  液晶表示装置
１０１  液晶パネル
１１０  制御回路
１１１  動き検出部
１２０  カウンタ回路
１３０  表示部
１３１  画素
１３５  トランジスタ
１３６  液晶素子
１３７  容量素子
１４０  走査線駆動回路
１４１  走査線
１４３  シフトレジスタ回路
１５０  データ線駆動回路
１５１  データ線
１５２  デジタル／アナログ変換回路
１５３  シフトレジスタ回路
１５４  アナログスイッチ回路
４００１  基板
４００２  表示部
４００３  データ線駆動回路
４００４  走査線駆動回路
４００５  シール材
４００６  基板
４００８  液晶層
４０１０  トランジスタ
４０１１  トランジスタ
４０１３  液晶素子
４０１５  電極
４０１６  電極
４０１８  ＦＰＣ
４０１９  異方性導電膜
４０２０  絶縁層
４０２１  絶縁層
４０３０  画素電極
４０３１  コモン電極
４０３２  絶縁層
４０３３  絶縁層
４０３５  絶縁物
５００１  画素電極
５００２  コモン電極
５００３  液晶層
５０１１  基板
５０１２  基板
５０２０  突起物
５０３０  絶縁層
９６３０  筐体
９６３１  表示部
９６３３  スピーカ
９６３５  操作キー
９６３６  接続端子
９６３８  マイクロフォン
９６７２  記録媒体読込部
９６７６  シャッターボタン
９６７７  受像部
９６８０  外部接続ポート
９６８１  ポインティングデバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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