(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示切替回路と、表示制御回路と、バックライト部と、表示パネルと、を有し、
前記表示切替回路は、動画モードと静止画モードの切り替えを行う機能を有し、
前記表示制御回路は、前記バックライト部及び前記表示パネルを制御する機能を有し、
前記バックライト部は、赤色の光源と、緑の光源と、青の光源と、白の光源と、を有し、
前記表示パネルは、赤のカラーフィルタを有する第１の副画素と、緑のカラーフィルタを有する第２の副画素と、青のカラーフィルタを有する第３の副画素と、白の光の透過を制御する機能を有する第４の副画素と、を有し、
前記表示制御回路は、前記動画モードにおいて、前記赤色の光源、前記緑の光源、及び前記青の光源の輝度を制御する機能を有し、
前記表示制御回路は、前記静止画モードにおいて、前記白の光源の輝度を制御する機能を有し、
前記第１の副画素、前記第２の副画素、前記第３の副画素、及び前記第４の副画素は、トランジスタを有し、
前記トランジスタは、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有し、
前記酸化物半導体層は、二次イオン質量分析法で測定された水素濃度が５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である領域を有し、
前記第１の副画素、前記第２の副画素、前記第３の副画素、及び前記第４の副画素は、静止画モードにおいて、画像信号を１分以上保持することが可能であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記トランジスタの単位チャネル幅あたりのオフ電流は、１ａＡ／μｍ未満であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記赤色の光源、前記緑の光源、前記青の光源、及び前記白の光源は、発光ダイオードであ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のいずれか一項に記載の液晶表示装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。または本発明は、液晶表示装置の駆動方法に関する。
または、当該液晶表示装置を具備する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などの小型表示装置に至
るまで、普及が進んでいる。今後は、より付加価値の高い製品が求められており開発が進
められている。近年では、地球環境への関心の高まり、及びモバイル機器の利便性向上の
点から、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目されている。
【０００３】
非特許文献１では、液晶表示装置の低消費電力化を図るために、動画表示と静止画表示の
際のリフレッシュレートを異ならせる構成について開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｈｉｋｏ  Ｔｓｕｄａ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＤＷ’０２，ｐｐ２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１では、静止画を表示する際のリフレッシュレートを低減することで低消
費電力化を図ることができる。しかしながら、さらに高品位の動画、及び静止画を表示で
きる改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本発明の一態様は、低消費電力化を図ると共に、動画及び静止画を表示する際の
表示品位を向上した液晶表示装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、赤のカラーフィルタを有する副画素と、緑のカラーフィルタを有する
副画素と、青のカラーフィルタを有する副画素と、白色の光の透過を制御するための副画
素とを有する複数の画素が設けられた表示パネルと、赤、緑、青、及び白の光源を有する
バックライト部と、表示パネルを動画モードで表示するか、または静止画モードで表示す
るかを切り替える画像切替回路と、動画モードでは画像信号に応じてバックライト部の赤
、緑、及び青の光源の輝度の制御をし、静止画モードでは画像信号に応じてバックライト
部の白の光源の輝度の制御をする表示制御回路と、を有する液晶表示装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、赤のカラーフィルタを有する副画素と、緑のカラーフィルタを有する
副画素と、青のカラーフィルタを有する副画素と、白色の光の透過を制御するための副画
素とを有する複数の画素が設けられた表示パネルと、赤、緑、青、及び白の光源を有する
バックライト部と、表示パネルを動画モードで表示するか、または静止画モードで表示す
るかを切り替える画像切替回路と、第１の画像信号を副画素に供給するための第２の画像
信号に変換するための画像信号変換回路と、動画モードで第２の画像信号に応じてバック
ライト部の赤、緑、及び青の光源の輝度の制御及び表示パネルの制御をする動画表示制御
回路と、静止画モードで第２の画像信号に応じて白の光源の輝度の制御及び表示パネルの
制御をする静止画表示制御回路と、を含む表示制御回路と、を有する液晶表示装置である
。
【０００９】
本発明の一態様は、赤のカラーフィルタを有する副画素と、緑のカラーフィルタを有する
副画素と、青のカラーフィルタを有する副画素と、白色の光の透過を制御するための副画
素とを有する複数の画素が設けられた表示パネルと、赤、緑、青、及び白の光源を有する
バックライト部と、表示パネルを動画モードで表示するか、または静止画モードで表示す
るかを切り替える画像切替回路と、第１の画像信号を副画素に供給する第２の画像信号に
変換するための画像信号変換回路と、動画モードで第２の画像信号を複数の書き込み期間
により表示するよう表示パネルの制御を行う動画タイミング信号生成回路と、動画モード
で第２の画像信号に応じてバックライト部の赤、緑、及び青の光源の輝度の制御を行う動
画バックライト制御回路と、静止画モードで第２の画像信号を複数の書き込み期間及び保
持期間により表示するよう表示パネルの制御を行う静止画タイミング信号生成回路と、静
止画モードで第２の画像信号に応じてバックライト部の白の光源の輝度の制御を行う静止
画バックライト制御回路と、を含む表示制御回路と、を有する液晶表示装置である。
【００１０】
本発明の一態様は、赤のカラーフィルタを有する副画素と、緑のカラーフィルタを有する
副画素と、青のカラーフィルタを有する副画素と、黄のカラーフィルタを有する副画素と
を有する複数の画素が設けられた表示パネルと、赤、緑、青、及び黄の光源を有するバッ
クライト部と、表示パネルを動画モードで表示するか、または静止画モードで表示するか
を切り替える画像切替回路と、第１の画像信号を副画素に供給する第２の画像信号に変換
するための画像信号変換回路と、動画モードで第２の画像信号を複数の書き込み期間によ
り表示するよう表示パネルの制御を行う動画タイミング信号生成回路と、動画モードで第
２の画像信号に応じてバックライト部の赤、緑、及び青の光源の輝度の制御を行う動画バ
ックライト制御回路と、静止画モードで第２の画像信号を複数の書き込み期間及び保持期
間により表示するよう表示パネルの制御を行う静止画タイミング信号生成回路と、静止画
モードで第２の画像信号に応じてバックライト部の青及び黄の光源の輝度の制御を行う静
止画バックライト制御回路と、を含む表示制御回路と、を有する液晶表示装置である。
【００１１】
本発明の一態様において、保持期間は１分以上である液晶表示装置でもよい。
【００１２】
本発明の一態様において、副画素は、酸化物半導体でなる半導体層を有するトランジスタ
を具備する液晶表示装置でもよい。
【００１３】
本発明の一態様において、バックライト部の光源は、発光ダイオードである液晶表示装置
でもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、低消費電力化を図ると共に、動画及び静止画を表示する際の表
示品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一形態における模式図、及びブロック図。
【図２】本発明の一形態におけるブロック図。
【図３】本発明の一形態におけるブロック図。
【図４】本発明の一形態におけるブロック図。
【図５】本発明の一形態におけるタイミングチャート図。
【図６】本発明の一形態におけるタイミングチャート図。
【図７】本発明の一形態を説明するための模式図。
【図８】本発明の一形態を説明するための模式図。
【図９】本発明の一形態を説明するための模式図。
【図１０】本発明の一形態を説明するための回路図。
【図１１】本発明の一形態を説明するための上面図、及び断面図。
【図１２】本発明の一形態を説明するための断面図。
【図１３】本発明の一形態を説明するための断面図。
【図１４】本発明の一形態における電子機器を説明する図。
【図１５】本発明の一形態における電子書籍を説明する図。
【図１６】実施例を説明するための回路図。
【図１７】実施例を説明するためのタイミングチャート図。
【図１８】実施例を説明するための関係図。
【図１９】実施例を説明するための関係図。
【図２０】実施例を説明するための関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。但し、本
発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸
脱することなくその形態及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。従って実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお
、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において
共通とする。
【００１７】
なお、各実施の形態及び実施例の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、信号
波形、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずし
もそのスケールに限定されない。
【００１８】
なお本明細書にて用いる第１、第２、第３、乃至第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成
要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記す
る。
【００１９】
（実施の形態１）
以下、静止画モードと動画モードとを切り替えて表示をする本実施の形態の液晶表示装置
について説明する。なお、液晶表示装置が液晶表示装置に入力される画像信号を静止画と
して表示を行う動作を静止画モード、動画として表示を行う動作を動画モードとする。
【００２０】
なお動画は、複数のフレームに時分割した複数の画像を高速に切り替えることで人間の目
に動く画像として認識される画像をいう。具体的には、１秒間に６０回（６０フレーム）
以上画像を切り替えることで、人間の目にはちらつきが少なく動画と認識される。一方、
静止画は、動画と異なり、複数のフレーム期間に時分割した複数の画像を高速に切り替え
て動作させた際に連続するフレーム期間で、例えばｎフレーム目と、（ｎ＋１）フレーム
目とで変化しない画像信号による画像、または写真や文書等の動きのない画像のことをい
う。
【００２１】
図１（Ａ）は、液晶表示装置の内部の構成を一部示した模式図である。図１（Ａ）の液晶
表示装置はバックライト部１０１と、液晶素子がマトリクス状に設けられた表示パネル１
０２と、表示パネル１０２を挟む偏光板１０３、及び偏光板１０４を有する。バックライ
ト部１０１には赤、緑、青、及び白の４色の光源（以下光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５
Ｂ及び１０５Ｗ）、具体的には赤、緑、青、及び白の４色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を
マトリクス状に配置している。また、表示パネル１０２とバックライト部１０１の間には
、バックライト部１０１からの光の放射を一様にするため、拡散板１０６を配置している
。
【００２２】
バックライト部１０１の４色の光源は、静止画モードと動画モードとが切り替わることで
、各光源の輝度が切り替えられる。なお図１（Ａ）の模式図は、バックライト部１０１か
ら放射される光が表示パネル１０２の液晶素子を通過して観察者側で視認される様子を表
している。なお本実施の形態ではバックライトの光源を発光ダイオードとして説明するが
、所望の色の光の放射が得られる光源であれば他の種類の光源であってもよい。なお白色
の光源に用いる発光ダイオードとしては、発光ダイオードと蛍光体を組み合わせた、３波
長白色発光ダイオードを用いればよい。
【００２３】
図１（Ａ）に示す表示パネル１０２は、画素部１０７、走査線駆動回路１０８（ゲート線
駆動回路ともいう）、信号線駆動回路１０９（データ線駆動回路ともいう）を有する。な
お、走査線駆動回路１０８、及び／または信号線駆動回路１０９は、表示パネル１０２の
外に設けられる構成でもよい。表示パネル１０２の画素部１０７には、複数の画素が設け
られる。図１（Ａ）では、複数の画素の一つである画素１１０を示しており、画素１１０
はカラー表示を行うための複数の副画素１１１（サブ画素ともいう）を有する。
【００２４】
またバックライト部１０１及び表示パネル１０２は、表示切替回路及び表示制御回路等が
設けられた外部基板１１３と、外部入力端子となるＦＰＣ１１２（フレキシブルプリント
サーキット）により、電気的に接続されている。
【００２５】
次いで図１（Ｂ）では、図１（Ａ）で示した画素１１０の構成について、拡大して示して
いる。画素１１０は、赤、緑、青、及び白の４色に対応した副画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、
１１１Ｂ、１１１Ｗを有する。副画素１１１Ｒは、カラーフィルタが設けられた光透過部
１１４Ｒと、副画素１１１Ｒを選択するための回路が設けられる回路部１１５を有する。
副画素１１１Ｇは、カラーフィルタが設けられた光透過部１１４Ｇと、副画素１１１Ｇを
選択するための回路が設けられる回路部１１５を有する。副画素１１１Ｂは、カラーフィ
ルタが設けられた光透過部１１４Ｂと、副画素１１１Ｂを選択するための回路が設けられ
る回路部１１５を有する。副画素１１１Ｗは、カラーフィルタのない光透過部１１４Ｗと
、副画素１１１Ｗを選択するための回路が設けられる回路部１１５を有する。画素１１０
は、副画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｗの光の透過を個別に制御することが
でき、複数の画素１１０での動画及び静止画のカラー表示を可能にする。
【００２６】
なお副画素１１１Ｗでは、副画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂとは異なり、バックライ
ト部１０１からの白色の光の透過を制御するために設けられており、光透過部１１４Ｗに
カラーフィルタを必ずしも設ける必要はない。そのため、バックライト部１０１から放射
される光が光透過部１１４Ｗを透過して白色を得る構成とする際、カラーフィルタを光が
透過することによる光の減衰の影響を受けることなく、カラー表示のための白色とするこ
とができる。一方、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の加法混色により白色を得る構成では
、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれの光透過部にもカラーフィルタを設けており、
光の減衰を受けてしまう。そのため、カラーフィルタを設けない光透過部１１４Ｗを透過
して白色を得る副画素を画素に加えた構成により、白色の表示を行う際にカラーフィルタ
による光の減衰の影響を受けない分、バックライト部の輝度を低減することができるため
、液晶表示装置の低消費電力化を図ることができる。
【００２７】
次いで液晶表示装置のブロック図について図１（Ｃ）に示す。図１（Ｃ）に示す液晶表示
装置１２０は、表示切替回路１２１、表示制御回路１２２、バックライト部１２３、表示
パネル１２４を有する。
【００２８】
表示切替回路１２１は、画像信号供給源１２５からの画像信号（第１の画像信号ともいう
）に基づく表示について、表示パネル１２４で動画として表示する（動画モード）か、ま
たは静止画として表示する（静止画モード）か、を切り替えるための回路である。例えば
、連続するフレーム間での画像を比較することで、動画であるか静止画であるかの判定を
行い、動画モードと静止画モードとを切り替える構成とすればよい。または表示切替回路
１２１は、入力される画像信号の種類に応じて、静止画モードとするか、動画モードとす
るかを切り替える構成としてもよい。例えば、画像信号供給源１２５の画像信号のもとに
なる電子データのファイル形式等を参照することにより、動画モードとするかまたは静止
画モードとするかを切り替える構成とすればよい。または表示切替回路１２１は、表示切
替回路１２１の外部からの切替信号に応じて、動画モード、または静止画モードの切り替
えを行う構成としてもよい。例えば、切り替えスイッチで動画モードまたは静止画モード
を切り替える構成としてもよい。
【００２９】
なお、画像信号供給源１２５からの画像信号は、デジタル値の画像信号であることが望ま
しい。アナログ値の画像信号の場合には、画像信号供給源１２５と表示切替回路１２１と
の間にＡ／Ｄ変換回路を設けて、アナログ値からデジタル値への変換を行う構成とすれば
よい。
【００３０】
表示制御回路１２２は、表示切替回路１２１での動画モードまたは静止画モードの切り替
えに応じて、バックライト部１２３及び表示パネル１２４を制御するための信号を出力す
るための回路である。具体的に、表示制御回路１２２は、動画モードまたは静止画モード
に応じて、バックライト部１２３の光源の輝度を制御するための信号の供給、及び動画モ
ードまたは静止画モードに応じた表示パネル１２４での画像表示のための画像信号の供給
、及び駆動回路を動作させるための信号（クロック信号、スタートパルス等）の供給、を
制御するための回路である。
【００３１】
バックライト部１２３は、バックライトを制御するための回路及び赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）、及び白（Ｗ）の光源を有する。バックライト部１２３の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）、及び白（Ｗ）の光源は、表示制御回路１２２により個別に輝度が制御される。
【００３２】
表示パネル１２４は、駆動回路、及び複数の画素を有する。画素は赤、緑、青、及び白の
４色に対応した副画素を有する。副画素は、副画素を選択するための回路部となるトラン
ジスタと、該トランジスタに接続された画素電極と、容量素子を有する。なお該画素電極
とそれに対になる電極との間に液晶層を挟持して液晶素子が形成される。なお副画素に設
けるトランジスタは、リーク電流が極めて小さいことが好適であり、半導体層として酸化
物半導体を用いることが望ましい。酸化物半導体は半導体中のキャリアを極めて少なくす
ることで、オフ電流を少なくすることができる。よって、画素においては画像信号等の電
気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み期間の間隔も長く設定できる。
【００３３】
次いで、図１（Ｃ）に示すブロック図について、具体的な例として液晶表示装置のブロッ
ク図を図２に示す。図２では、表示切替回路１２１の具体的な例として、外部切替手段に
よって動画モード、又は静止画モードを切り替える構成について示している。加えて、図
２では図１（Ｃ）で示したバックライト部１２３及び表示パネル１２４の構成について、
より詳細に示している。
【００３４】
液晶表示装置の構成は、図１（Ｃ）と同様に、表示切替回路１２１、表示制御回路１２２
、バックライト部１２３、表示パネル１２４を有し、表示切替回路１２１には外部切替手
段３００より信号が供給される様子について示している。また図２では、表示切替回路１
２１には、画像信号供給源１２５より画像信号が供給される様子について示している。な
お外部切替手段３００の具体的な例としては、切替スイッチのように機械的に切り替えて
操作する手段を有する構成であればよく、タッチセンサやキーボード等により切り替える
手段を有する構成でもよい。
【００３５】
図２に示すバックライト部１２３はバックライト３２２を有する。バックライト３２２に
は赤、緑、青、及び白（ＲＧＢＷと略記する）の各色の光源が配置される。なお図２に示
すバックライト３２２は、表示パネル１２４と並んで設ける構成としているが、実際には
表示パネル１２４と重畳して設けられる。
【００３６】
表示パネル１２４は、画素部３１１、及び駆動回路３１２を有する。画素部３１１には、
走査線と信号線に接続されたＲＧＢＷの各色に対応する副画素３１３がマトリクス状に複
数配置されている。副画素３１３は、副画素を選択するための回路部となるトランジスタ
と、該トランジスタに接続された画素電極と、容量素子を有する。なお該画素電極とそれ
に対になる電極との間に液晶層を挟持して液晶素子が形成される。
【００３７】
液晶素子の一例としては、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する
素子がある。その素子は一対の電極と液晶層により構造されることが可能である。なお、
液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界によって制御される。
【００３８】
なお図２に示す表示制御回路１２２は、表示切替回路１２１から供給される、表示パネル
１２４を動画モードで表示するか、または静止画モードで表示するかに応じた信号、及び
画像信号により、バックライト部１２３のバックライト３２２の光源を制御するための信
号、及び表示パネル１２４の駆動回路３１２を制御するための信号を出力する回路となる
。
【００３９】
次いで、図２とは異なる表示切替回路１２１の構成について図３で説明する。図３に示す
表示切替回路１２１は、連続するフレーム間での画像を比較することで動画であるか静止
画であるかの判定を行い、動画モードと静止画モードとを切り替える構成である。
【００４０】
図３に示す表示切替回路１２１は、記憶回路３０１、比較回路３０２、及び選択回路３０
３を有する。
【００４１】
ここで図３に示す表示切替回路１２１の動作について説明する。
【００４２】
画像信号供給源１２５から、表示切替回路１２１の記憶回路３０１に画像信号が入力され
る。記憶回路３０１は、複数のフレームに関する画像信号を記憶するための複数のフレー
ムメモリを有する。なお記憶回路３０１が有するフレームメモリの数は特に限定されるも
のではなく、複数のフレームに関する画像信号を記憶できる素子であればよい。なおフレ
ームメモリは、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍ
ｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の
記憶素子を用いて構成すればよい。
【００４３】
なおフレームメモリは、フレーム期間毎に画像信号を記憶する構成であればよく、フレー
ムメモリの数について特に限定されるものではない。またフレームメモリの画像信号は、
比較回路３０２及び選択回路３０３により選択的に読み出されるものである。
【００４４】
比較回路３０２は、記憶回路３０１に記憶された連続するフレーム期間の画像信号を選択
的に読み出して、当該画像信号の連続するフレーム間での比較を画素毎に行い、差分を検
出するための回路である。
【００４５】
なお、差分の検出の有無により、表示制御回路１２２及び選択回路３０３での動作が決定
されることとなる。比較回路３０２での画像信号の比較により、いずれかの画素で差分が
検出された際に当該差分を検出した連続するフレーム期間は、動画であると判断される。
一方、比較回路３０２での画像信号の比較により、全ての画素で差分が検出されない際に
当該差分を検出しなかった連続するフレーム期間は、静止画であると判断する。すなわち
比較回路３０２は、連続するフレーム期間の画像信号の差分を検出にすることによって、
動画を表示するための画像信号であるか、または静止画を表示するための画像信号である
かの判断をする。
【００４６】
なお、当該比較により得られる差分は、一定のレベルを超えたときに、差分を検出したと
判断されるように設定してもよい。なお比較回路３０２は、差分の大きさにかかわらず、
差分の絶対値によって、差分の検出の判断をする設定とすればよい。
【００４７】
選択回路３０３は、複数のスイッチ、例えばトランジスタで形成される複数のスイッチを
設ける構成とする。また、選択回路３０３は、比較回路３０２での差分の演算により差分
が検出された際、すなわち連続するフレーム間で表示される画像が動画の際、当該画像信
号が記憶された記憶回路３０１内のフレームメモリより画像信号を選択して表示制御回路
１２２に出力するための回路である。
【００４８】
なお選択回路３０３は、比較回路３０２での演算により画像信号の差分が検出されない際
、すなわち連続するフレーム間で表示される画像は静止画の際、当該画像信号について表
示制御回路１２２に出力しない回路となる。そのため静止画の際、選択回路３０３では、
画像信号を記憶回路３０１のフレームメモリより表示制御回路１２２に出力する動作を停
止することができ、その分の消費電力を削減することができる。
【００４９】
次いで、表示制御回路１２２の構成について図４で説明する。図４に示す表示制御回路１
２２のブロック図は、表示切替回路１２１での動画モードまたは静止画モードの切り替え
に応じて、バックライト部１２３及び表示パネル１２４を制御するための信号を切り替え
て出力するための一例である。具体的には表示制御回路１２２は、画像信号変換回路７１
０、表示制御切替回路７１１、動画表示制御回路７１２、静止画表示制御回路７１３を有
する。動画表示制御回路７１２は、動画タイミング信号生成回路７１４、及び動画バック
ライト制御回路７１５を有する。静止画表示制御回路７１３は、静止画タイミング信号生
成回路７１６、及び静止画バックライト制御回路７１７を有する。
【００５０】
画像信号変換回路７１０は、表示切替回路１２１からの画像信号ｄａｔａがＲＧＢＷの副
画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｗに対応していない第１の画像信号である場
合、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に対応したカラー画像の画像信号の場合
に、演算処理によりＲＧＢＷの副画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｗに対応す
る第２の画像信号に変換するための回路である。具体的な例を挙げて説明すると、Ｒ（赤
）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に対応したカラー画像の画像信号から副画素１１１Ｗに対
応する白色の画像信号に相当する階調分を減算して新たに副画素１１１Ｗに対応する白色
の画像信号を生成し、ＲＧＢＷの副画素１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｗにより
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色に対応したカラー画像の画像信号と同等のカラー画
像の画像信号に変換するものである。
【００５１】
表示制御切替回路７１１は、表示切替回路１２１での動画モードまたは静止画モードの切
替の信号（切替信号）に応じて、画像信号変換回路７１０で変換されたＲＧＢＷの画像信
号を動画表示制御回路７１２または静止画表示制御回路７１３に振り分けるかの切り替え
を制御する回路である。具体的には、トランジスタ等でスイッチング素子を構成して設け
ればよい。
【００５２】
動画タイミング信号生成回路７１４は、表示パネル１２４を動画モードで表示させる画像
信号の供給、及び表示パネル１２４の駆動回路を動作させるための信号（クロック信号、
スタートパルス等）の供給、を制御するための回路である。動画バックライト制御回路７
１５は、表示パネル１２４を動画モードで表示させる画像信号に応じてバックライト部の
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源の輝度を制御するための回路である。
【００５３】
静止画タイミング信号生成回路７１６は、表示パネル１２４を静止画モードで表示させる
画像信号の供給、及び表示パネル１２４の駆動回路を動作させるための信号（クロック信
号、スタートパルス等）の供給、を制御するための回路である。静止画バックライト制御
回路７１７は、表示パネル１２４を静止画モードで表示させる画像信号に応じてバックラ
イト部の白（Ｗ）の光源の輝度を制御するための回路である。
【００５４】
次いで、上述した動画モード及び静止画モードでの動画タイミング信号生成回路７１４及
び静止画タイミング信号生成回路７１６による表示パネル１２４の制御について説明する
。以下、動画モードでの表示を動画表示期間、静止画モードでの表示を静止画表示期間と
して説明する。なお動画表示期間は１つの画像を表示する１フレーム期間が複数連続して
動画を表示する期間である。具体的には、１秒間に６０回（６０フレーム）以上画像を切
り替えて動画を表示する期間である。また静止画表示期間は、１つの画像を表示する１フ
レーム期間が１つまたは複数連続して設けられ、静止画を表示する。静止画表示期間では
、一定のリフレッシュレートにより画像信号が書き込まれる。なお１フレーム期間とは、
表示パネルの複数の画素に画像信号を順次書き込んで表示される画像が更新される期間の
ことをいう。
【００５５】
図５（Ａ）に示す期間８０１を動画表示期間の１フレーム期間として説明する。期間８０
１は書き込み期間（図５（Ａ）中、「Ｗｒ」で表記）を有する。なお動画表示期間は書き
込み期間の他に保持期間を有していてもよいが、フリッカが生じない程度に短い期間であ
ることが望ましい。書き込み期間では、表示パネルにおける画素の１行目から順にｎ行目
まで画像信号を書き込む。書き込み期間では、連続するフレーム期間で異なる画像信号を
画素に書き込むことで、視認者に動画と知覚させるものである。具体的には、動画表示期
間における画像信号の書き込み期間Ｗｒは、フリッカ（ちらつき）が生じない程度の書き
込み速度となる１６．６ｍ秒以下であることが好ましい。
【００５６】
図５（Ｂ）に示す期間８０２を静止画表示期間の１フレーム期間として説明する。期間８
０２は画像信号を画素に書き込む書き込み期間（図５（Ｂ）中「Ｗｒ」で表記）、及び画
像信号を画素に保持する保持期間（図５（Ｂ）中「Ｈｏ」で表記）を有する。書き込み期
間では、表示パネルにおける画素の１行目から順にｎ行目にかけて画像信号を書き込む。
書き込まれた画像信号は、保持期間においてトランジスタをオフ状態とすることで液晶素
子に印加された電圧を保持し続ける。すなわち保持期間では、トランジスタからのリーク
電流による電圧降下が極端に小さいことを利用して画像信号を保持し続ける。静止画表示
期間８０２における画像信号の保持期間は、累積時間の経過により液晶素子に印加した電
圧の降下が表示品位の低下を招かない程度が望ましい。画像信号の保持期間を１分以上と
することで、人間の目の疲労を減らせるといった効果もある。なお、累積時間の経過によ
り液晶素子に印加した電圧が降下した場合には、再度、前の期間と同じ画像信号の書き込
み期間を設け、再び保持期間を設ける構成とすればよい。
【００５７】
なお副画素に設けるトランジスタは、リーク電流が極めて小さいことが好適であり、半導
体層として酸化物半導体を用いることが望ましい。酸化物半導体は半導体中のキャリアを
極めて少なくすることで、オフ電流を少なくすることができる。よって、画素においては
画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる
。またトランジスタの構造については逆スタガ型の構造でもよいし、順スタガ型の構造で
もよい。または、チャネル領域が複数の領域に分かれて直列に接続された、ダブルゲート
型の構造でもよい。または、ゲート電極がチャネル領域の上下に設けられたデュアルゲー
ト型の構造でもよい。また、トランジスタを構成する半導体層を複数の島状の半導体層に
わけて形成し、スイッチング動作を実現しうるトランジスタ素子としてもよい。
【００５８】
次いで、上述した動画モード及び静止画モードでの動画タイミング信号生成回路７１４及
び静止画タイミング信号生成回路７１６による表示パネル１２４の駆動回路３１２の制御
について、各信号のタイミングチャートついて示し、説明する。ここでは図５（Ａ）で説
明した期間８０１について図６（Ａ）に、期間８０２について図６（Ｂ）に、それぞれの
タイミングチャートを示す。
【００５９】
図６（Ａ）では、期間８０１における走査線側駆動回路に供給するクロック信号ＧＣＫ、
及びスタートパルスＧＳＰ、信号線側駆動回路に供給するクロック信号ＳＣＫ、及びスタ
ートパルスＳＳＰ、画像信号ｄａｔａについて示したものである。
【００６０】
期間８０１において、クロック信号ＧＣＫは常時供給されるクロック信号となる。またス
タートパルスＧＳＰは、垂直同期周波数に応じたパルスとなる。またクロック信号ＳＣＫ
は常時供給されるクロック信号となる。またスタートパルスＳＳＰは、１ゲート選択期間
に応じたパルスとなる。なお期間８０１では、各画素の副画素に応じたＲ（赤）、Ｇ（緑
）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の画像信号の書き込みが行われる。また画像信号の書き込みと共
に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のバックライトの光源からの光により、カラー表示の
画像を視認することができる。そして視認者は、複数の書き込みの期間８０１により、複
数の画像が切り替わることで、動画でのカラー表示を視認することができる。
【００６１】
次いで図６（Ｂ）について説明する。図６（Ｂ）では、期間８０２について、書き込み期
間１４３、保持期間１４４に分けて説明を行う。
【００６２】
書き込み期間１４３においては、クロック信号ＧＣＫは一画面書き込むためのクロック信
号となる。またスタートパルスＧＳＰは、一画面書き込むためのパルスとなる。またクロ
ック信号ＳＣＫは一画面書き込むためのクロック信号となる。またスタートパルスＳＳＰ
は、一画面書き込むためのパルスとなる。なお書き込み期間１４３では、各画素の副画素
に応じたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の画像信号の書き込みが行われる。
【００６３】
保持期間１４４においては、クロック信号ＧＣＫ、スタートパルスＧＳＰ、クロック信号
ＳＣＫ、スタートパルスＳＳＰは、信号線側駆動回路及び走査線側駆動回路の動作を停止
するために、供給が停止されることとなる。そのため保持期間１４４では電力消費を低減
することができ、低消費電力化を図ることができる。なお保持期間１４４では、書き込み
期間１４３に画素に書き込んだ画像信号が、オフ電流が極端に小さい画素トランジスタに
より保持されるため、カラー表示の静止画を１分以上の期間保持することができる。なお
この間視認者は、Ｗ（白）のバックライトの光源からの光により、静止画のカラー表示を
視認することができる。また、保持される画像信号に応じた電位が一定の期間の経過によ
り低下する前に、新たに書き込み期間１４３を設けて先の期間の画像信号と同じ画像信号
を書き込み（リフレッシュ動作）、再度保持期間１４４を設ければよい。
【００６４】
次いで、上述した動画モード及び静止画モードでの動画バックライト制御回路７１５及び
静止画バックライト制御回路７１７によるバックライト部１２３の制御について説明する
。本実施の形態の構成では、バックライト部の点灯状態を動画モード及び静止画モードで
切り替えることで、動画及び静止画を表示する際の表示品位をさらに向上することができ
る。図７、図８では具体的な構成を説明し、その効果について述べる。
【００６５】
まず図７（Ａ）では、説明のため、表示パネルの画素部８３０を複数の領域に分割した様
子を示している。図７（Ａ）では、画素部８３０を、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領
域Ｂ１、領域Ｂ２、領域Ｂ３、領域Ｃ１、領域Ｃ２、領域Ｃ３に分割して、以下説明する
。また図７（Ａ）では画素部８３０に対応するバックライト８４０を併せて示し、前述の
一つの領域に対しＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、
１０５Ｂ、１０５Ｗを有する構成を一例として示している。
【００６６】
次いで図７（Ｂ）では、動画モードでの動画バックライト制御回路７１５の動作について
説明するため、画素部での模式的な表示とそのときのバックライトの点灯状態について示
し、動作について説明する。
【００６７】
図７（Ｂ）では、画素部８３０での表示と、バックライト８４０の点灯状態を並べて示し
ている。画素部８３０の表示において、表示の一例として、前述の領域Ａ１、領域Ａ２、
領域Ｂ１、及び領域Ｂ２に表示画像８３１を示している。
【００６８】
動画バックライト制御回路７１５は、動画モードでＲＧＢＷの副画素に対応する画像信号
（第２の画像信号）に応じてバックライト８４０の輝度の制御を行う回路である。具体的
に図７（Ｂ）に示す例でいえば、光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、及び１０５Ｂを点灯する制御
、光源１０５Ｗを消灯する制御を行う。なお、バックライト８４０の各光源の点灯状態に
ついて図７（Ｂ）では、点灯状態を実線で図示し、消灯状態を点線で表している。
【００６９】
図７（Ｂ）に示す動画モードでの表示は、バックライトのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の光源を同時に点灯することで、白色の光を得る構成としている。そのためバックライト
のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源を用いることによる色再現範囲の良好な表示とす
ることで、動画を表示する際の表示品位を向上することができる。
【００７０】
また図７（Ｃ）では、図７（Ｂ）と同様に、画素部８３０の表示において、表示の一例と
して、前述の領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ｂ１、及び領域Ｂ２に表示画像８３１を示してい
る。図７（Ｃ）では、表示画像８３１に応じてバックライトの輝度を制御するローカルデ
ィミング（ｌｏｃａｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）の駆動方式を組み合わせた例について説明する
。ここで、表示画像８３１に属する領域は、表示される画像の輝度が低輝度（またはゼロ
）の領域とし、その他の領域が画像の輝度が高輝度の領域、とする。
【００７１】
動画バックライト制御回路７１５は、動画モードでＲＧＢＷの副画素に対応する画像信号
（第２の画像信号）に応じてバックライト８４０の輝度の制御を行う回路である。具体的
には、動画バックライト制御回路７１５では、画素部８３０の領域毎に入力される画像信
号の階調値の頻度に関するヒストグラムを演算及び記憶し、領域毎の輝度を演算する。な
お、色要素として赤（Ｒ）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４つの副画素で一つの色を
表す画素とするため、動画バックライト制御回路７１５では、ＲＧＢＷの各色で重み付け
を行った上で４つの副画素を併せて領域毎の輝度を演算すればよい。そして動画バックラ
イト制御回路７１５は、画素部８３０の領域毎の輝度に応じて、画素部８３０の領域に対
応するバックライトの輝度を制御する信号をバックライト部１２３に出力する。
【００７２】
図７（Ｃ）に示す例でいえば、表示画像８３１の領域に対応するバックライトが消灯する
よう、光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを制御する。また、表示画像８３１以外の領域
に対応するバックライトが高輝度の光となるよう、光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、及び１０５
Ｂを制御する。
【００７３】
なお図７（Ｃ）では、画素部で表示する輝度を大小の２段階で説明したが、適宜複数の段
階でバックライトの輝度を制御する構成とすればよい。
【００７４】
図７（Ｃ）に示す動画モードでの表示は、図７（Ｂ）と同様に、バックライトのＲ（赤）
、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源を同時に点灯することで、白色の光を得る構成としている。
そのため色再現範囲の良好な表示を行うことができ、動画を表示する際の表示品位を向上
することができる。加えて、画素部の領域毎にバックライトの明るさを制御し、表示する
画像のコントラストを向上させることができ、動画を表示する際の表示品位を向上するこ
とができる。
【００７５】
次いで、図８（Ａ）乃至（Ｃ）では、静止画モードでの静止画バックライト制御回路７１
７の動作について説明するため、画素部での模式的な表示とそのときのバックライトの点
灯状態について示し、動作について説明する。なお図８（Ａ）乃至（Ｃ）では、図７（Ａ
）と同様に画素部８３０の領域を複数の領域に区切って説明する。
【００７６】
図８（Ｂ）では、静止画モードでの静止画バックライト制御回路７１７の動作について説
明するため、画素部での模式的な表示とそのときのバックライトの点灯状態について示し
、動作について説明する。
【００７７】
図８（Ｂ）では、画素部８３０での表示と、バックライト８４０の点灯状態を並べて示し
ている。画素部８３０の表示において、表示の一例として、前述の領域Ａ１に表示画像９
１１、前述の領域Ｃ３に表示画像９１２を示している。
【００７８】
静止画バックライト制御回路７１７は、静止画モードでＲＧＢＷの副画素に対応する画像
信号（第２の画像信号）に応じてバックライト８４０の輝度の制御を行う回路である。具
体的に図８（Ｂ）に示す例でいえば、光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、及び１０５Ｂを消灯する
制御、光源１０５Ｗを点灯する制御を行う。なお、バックライト８４０の各光源の点灯状
態について図８（Ｂ）では、点灯状態を実線で図示し、消灯状態を点線で表している。
【００７９】
図８（Ｂ）に示す静止画モードでの表示は、バックライトのＷ（白）の光源を点灯するこ
とで、白色の光を得る構成としている。そのためＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源を
同時に点灯させて得られる白色でなく、白色の光源を用いることで点灯させる光源を減ら
すことができ、低消費電力化を図ることができる。
【００８０】
また図８（Ｃ）では、図８（Ｂ）と同様に、画素部８３０の表示において、表示の一例と
して、前述の領域Ａ１に表示画像９１１、前述の領域Ｃ３に表示画像９１２を示している
。図８（Ｃ）では、表示画像９１１、表示画像９１２に応じてバックライトの輝度を制御
する駆動方式を組み合わせた例について説明する。ここで、画素部８３０の表示の例とし
て、領域Ａ１では赤色の表示画像９１１、領域Ｃ３では青色の表示画像９１２、その他の
領域が白色の表示画像９１３として、図８（Ｃ）での動作の説明を行うものとする。
【００８１】
静止画バックライト制御回路７１７は、静止画モードでＲＧＢＷの副画素に対応する画像
信号（第２の画像信号）に応じてバックライト８４０の輝度の制御を行う回路である。具
体的には、静止画バックライト制御回路７１７では、領域Ａ１に対応する光源で赤色（Ｒ
）の光源１０５Ｒが点灯するよう制御し、領域Ｃ３に対応する光源で青色（Ｂ）の光源１
０５Ｂが点灯するよう制御し、その他の領域で白色（Ｗ）の光源１０５Ｗが点灯するよう
に制御する。なお他の光源は消灯状態とする。従って本実施の形態の構成は、画素部の領
域毎にバックライトの光源の輝度をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、またはＷ（白）の各
色で選択して制御することができ、色純度が良好な画像の表示を行うことができ、白色の
光源または単色の光源を用いることで、低消費電力化を図ることができる。
【００８２】
なお図８（Ｃ）では、画素部で表示する輝度について説明を省略したが、適宜複数の段階
でバックライトの各光源の輝度を制御する構成とすればよい。
【００８３】
図８（Ｃ）に示す静止画モードでの表示は、図８（Ｂ）と同様に、バックライトのＷ（白
）の光源を点灯することで、白色の光を得る構成としている。そのためＲ（赤）、Ｇ（緑
）、Ｂ（青）の光源を同時に点灯させて得られる白色でなく、白色の光源を用いることで
点灯させる光源を減らすことができ、低消費電力化を図ることができる。また画素部での
表示に応じてバックライトのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源を点灯することで、色
再現範囲の良好な表示を行うことができ、静止画を表示する際の表示品位を向上すること
ができる。
【００８４】
以上説明したように、図８（Ｃ）に示す静止画モードでの表示は、動画モードでの表示に
比べ、複数の階調値によって表示がなされることが多い。そのため画素部の領域毎にバッ
クライトの光源の輝度をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色で選択して制御することで
、色純度が良好な画像の表示を行うことができる。そして白色のバックライトを点灯させ
る領域では、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂを同時
に点灯させて得られる白色でなく、白色の光源１０５Ｗを用いて白色に対応する光源とす
ることで、低消費電力化を図ることができる。
【００８５】
本実施の形態において述べた液晶表示装置は、静止画表示を行う際、画像信号の書き込み
回数を低減することにより、低消費電力化を図ることができる。加えて本実施の形態にお
いて述べた液晶表示装置は、動画を表示する際に、バックライトの光源の輝度をＲ（赤）
、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源で制御することで、色純度が良好な画像の表示とし、表示品
位を向上することができる。また、本実施の形態において述べた液晶表示装置は、静止画
を表示する際に、バックライトの光源の輝度をＷ（白）の光源で制御することで、白色を
点灯する際の消費電力を低減することができる。
【００８６】
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。
【００８７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１で述べた画素１１０を構成する副画素の色要素の組
み合わせとして、ＲＧＢＷでなく、Ｗの代わりに黄色の副画素を追加した構成について説
明する。なお上記実施の形態１と重複する説明については、本実施の形態での説明を省略
するものとする。
【００８８】
図９（Ａ）には、図１（Ａ）と同様に、液晶表示装置の模式図について示している。図１
（Ａ）と異なる点は、バックライト部１０１の光源の組み合わせについて、赤、緑、青、
及び黄の４色の光源（以下光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂ及び１０５Ｙ）を用いる点
にある。
【００８９】
本実施の形態の構成では、実施の形態１の構成と異なり、白色の光源を用いるのでなく、
青、及び黄の発光ダイオードを同時に点灯することによる白色の光源とする構成である。
なお青色と補色の関係にある黄色を用いて白色の光源とする構成により、Ｒ（赤）、Ｇ（
緑）、Ｂ（青）を同時に点灯することにより得られる白色に比べ、低消費電力化が図れる
等の利点がある。
【００９０】
本実施の形態における画素１１０はカラー表示を行うための複数の副画素１１１（サブ画
素ともいう）を有する。図９（Ｂ）では、本実施の形態で示す画素が有する副画素の組み
合わせとして、上記実施の形態１と異なり、赤、緑、青、及び黄の４色に対応した副画素
１１１Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｙを有する構成について示している。
【００９１】
なお副画素１１１Ｙでは、光透過部１１４Ｙを有する。光源１０５Ｙから放射される光を
副画素１１１Ｙの光透過部１１４Ｙを透過して黄色を得る構成とする際、色純度の良好な
表示とすることができる。その結果、赤、緑、青、及び黄の４色に対応した副画素１１１
Ｒ、１１１Ｇ、１１１Ｂ、１１１Ｙによる色再現範囲の良好な表示を行うことができる。
加えて、青色の光源１０５Ｂ及び黄色の光源１０５Ｙを同時に点灯すること白色の光源を
得る構成とすることで、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光源１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０
５Ｂを同時に点灯させて白色を得る構成に比べ、低消費電力化を図ることができる。
【００９２】
なお本実施の形態においても、図１（Ｃ）で説明した液晶表示装置のブロック図、図２及
び図３で説明した表示切替回路１２１の構成、図４で説明した表示制御回路１２２の構成
、並びに図５乃至図８の動画モード及び静止画モードでのバックライト部１２３及び表示
パネル１２４の制御について、適宜同様の動作とすればよい。
【００９３】
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。
【００９４】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１で説明した表示パネルの構成、及び副画素の回路構
成の一例について説明する。
【００９５】
図１０に示す表示パネルは、画素部６０１、走査線６０２（ゲート線ともいう）、信号線
６０３（データ線ともいう）、副画素６１０、共通電極６１８（コモン電極ともいう）、
容量線６１９、駆動回路である走査線側駆動回路６０６、駆動回路である信号線側駆動回
路６０７を有する。
【００９６】
副画素６１０は、画素トランジスタ６１２、液晶素子６１３、容量素子６１４を有する。
画素トランジスタ６１２はゲートが走査線６０２に接続され、ソース又はドレインの一方
となる第１端子が信号線６０３に接続され、ソース又はドレインの他方となる第２端子が
、液晶素子６１３の一方の電極及び容量素子６１４の第１の電極に接続される。なお液晶
素子６１３の他方の電極は、共通電極６１８に接続されている。なお容量素子６１４の第
２の電極は、容量線６１９に接続される。なお画素トランジスタ６１２は、薄膜の酸化物
半導体層を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成することが好ましい。
【００９７】
なお、薄膜トランジスタは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端
子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ド
レイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。ここで、ソ
ースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソ
ースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本書類（明細書、特
許請求の範囲又は図面など）においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソ
ースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１
端子、第２端子と表記する場合がある。
【００９８】
なお画素トランジスタ６１２の半導体層として酸化物半導体を用いると、トランジスタの
オフ電流を少なくすることができる。よって、画素においては画像信号等の電気信号の保
持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって１フレーム期間の
周期を長くすることができ、静止画モードのリフレッシュ動作の頻度を少なくすることが
できるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。また、酸化物半導体を用いたト
ランジスタは、アモルファスシリコンを用いたトランジスタと比較して、高い電界効果移
動度が得られるため、書き込み時間を短縮することができ、高速駆動が可能である。
【００９９】
なお走査線側駆動回路６０６、信号線側駆動回路６０７は、画素部６０１と同じ基板上に
設ける構成とすることが好ましいが、必ずしも同じ基板上に設ける必要はない。画素部６
０１と同じ基板上に走査線側駆動回路６０６、信号線側駆動回路６０７を設けることで、
外部との接続端子数を削減することができ、液晶表示装置の小型化を図ることができる。
【０１００】
なお、副画素６１０は、マトリクス状に配置（配列）されている。ここで、画素がマトリ
クスに配置（配列）されているとは、縦方向もしくは横方向において、画素が直線上に並
んで配置されている場合や、ギザギザな線上に配置されている場合を含む。
【０１０１】
なお、ＡとＢとが接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続
されている場合と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続され
ている場合とを含むものとする。
【０１０２】
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。
【０１０３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、表示パネルの画素の平面図及び断面図の一例について図面を用いて説
明する。なお本実施の形態でいう画素は、上記実施の形態１で説明した副画素に相当する
ものである。
【０１０４】
図１１（Ａ）は表示パネルにおける１画素分の画素の平面図を示している。図１１（Ｂ）
は図１１（Ａ）の線Ｙ１−Ｙ２、及び線Ｚ１−Ｚ２における断面図である。
【０１０５】
図１１（Ａ）において、複数のソース配線層（ソース電極層４０５ａ又はドレイン電極層
４０５ｂを含む）が互いに平行（図中上下方向に延伸）かつ互いに離間した状態で配置さ
れている。複数のゲート配線層（ゲート電極層４０１を含む）は、ソース配線層に概略直
交する方向（図中左右方向）に延伸し、かつ互いに離間するように配置されている。容量
配線層４０８は、複数のゲート配線層それぞれに隣接する位置に配置されており、ゲート
配線層に概略平行な方向、つまり、ソース配線層に概略直交する方向（図中左右方向）に
延伸している。
【０１０６】
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）の液晶表示装置は、画素電極層として透明電極層４４７が形
成されている。トランジスタ４５０上には絶縁膜４０７、４０９、及び層間膜４１３が設
けられ、絶縁膜４０７、４０９、及び層間膜４１３に形成された開口（コンタクトホール
）において、透明電極層４４７はトランジスタ４５０と電気的に接続されている。
【０１０７】
図１１（Ｂ）に示すように、第２の基板４４２には共通電極層４４８（対向電極層ともい
う）が形成され、第１の基板４４１上の透明電極層４４７と、液晶層４４４を介して対向
している。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）では、透明電極層４４７と液晶層４４４と
の間に配向膜４６０ａが設けられ、共通電極層４４８と液晶層４４４との間には配向膜４
６０ｂが設けられている。配向膜４６０ａ、４６０ｂは、液晶の配向を制御する機能を有
する絶縁層であり、液晶材料によっては設けなくてもよい。
【０１０８】
トランジスタ４５０は、ボトムゲート構造の逆スタガ型トランジスタの例であり、ゲート
電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及
びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、ゲート電極層４０１と同工程で形成された容量
配線層４０８、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ又はドレイン電極層４０
５ｂと同工程で形成された導電層４４９が積層し、容量を形成している。
【０１０９】
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。
【０１１０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示
す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず
、例えばゲート電極が、ゲート絶縁層を介して、酸化物半導体層の上側に配置されるトッ
プゲート構造、又はゲート電極が、ゲート絶縁層を介して、酸化物半導体層の下側に配置
されるボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、ト
ランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成され
るダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、
チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デ
ュアルゲート型でもよい。なお、図１２（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一
例を以下に示す。図１２（Ａ）乃至（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体層として酸化物
半導体を用いるものである。酸化物半導体を用いることのメリットは、トランジスタのオ
ン状態において高い電界効果移動度（最大値で５ｃｍ２／Ｖｓｅｃ以上、好ましくは最大
値で１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃ〜１５０ｃｍ２／Ｖｓｅｃ）と、トランジスタのオフ状態にお
いて低い単位チャネル幅あたりのオフ電流（例えば単位チャネル幅あたりのオフ電流が１
ａＡ／μｍ未満、さらに好ましくは１０ｚＡ／μｍ未満、且つ、８５℃にて１００ｚＡ／
μｍ未満）が得られることである。
【０１１１】
図１２（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであ
り、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１１２】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート
絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０
５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、酸化物半導体層４０３に積層する絶縁膜
４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている
。
【０１１３】
図１２（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともい
う）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１１４】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート
絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、酸化物半導体層４０３のチャネル形成領域を覆う
チャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極
層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆い、保護絶縁層４０９が形成されてい
る。
【０１１５】
図１２（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型のトランジスタであり、絶縁表
面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電極層４
０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び酸化物半導体層４０３を含む。また、トランジス
タ４３０を覆い、酸化物半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜
４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１１６】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４００及びゲート電極層４０
１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層
４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０
５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に酸化物半導体層４０３が設けられている。
【０１１７】
図１２（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造のトランジスタの一つであ
る。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４００上に、絶縁層４３７、酸化物半
導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、
及びゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそれ
ぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１１８】
本実施の形態では、上述のとおり、半導体層として酸化物半導体層４０３を用いる。酸化
物半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−
Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体
、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−
Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導
体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系
酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−
Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や、または単元系金属酸化物であるＩｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓ
ｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用いることができる。また、上記
酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する酸化物膜
、という意味であり、その化学量論比はとくに問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の
元素を含んでもよい。
【０１１９】
また、酸化物半導体層４０３は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される
薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一
または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、ま
たはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１２０】
酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、オフ状
態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって画素において、画像信
号等の電気信号を保持するための容量素子を小さく設計することができる。よって、画素
の開口率の向上を図ることができるため、その分の低消費電力化を図るといった効果を奏
する。
【０１２１】
また、酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、
オフ電流を少なくすることができる。よって、画素においては画像信号等の電気信号の保
持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって１フレーム期間の
周期を長くすることができ、静止画表示期間でのリフレッシュ動作の頻度を少なくするこ
とができるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。また、上記トランジスタは
、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することができるため、液晶表
示装置の部品点数を削減することができる。
【０１２２】
絶縁表面を有する基板４００に使用することができる基板に大きな制限はないが、バリウ
ムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いる。
【０１２３】
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜
を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板からの不純物元素の拡散を防
止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒
化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１２４】
ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、
アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合
金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
【０１２５】
ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコ
ン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層
、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハ
フニウム層を単層で又は積層して形成することができる。例えば、第１のゲート絶縁層と
してプラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮ
ｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層として膜厚５ｎｍ
以上３００ｎｍ以下の酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、合計膜厚２０
０ｎｍのゲート絶縁層とする。
【０１２６】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ
、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素を含む金属膜、または上述し
た元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン
膜など）等を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属膜の下側又は上側の一方
または双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属膜またはそれらの金属窒化物膜（窒化チタ
ン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）を積層させた構成としても良い。
【０１２７】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３
６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を
用いることができる。
【０１２８】
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線
層を含む）となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸
化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリ
コンを含ませたものを用いることができる。
【０１２９】
酸化物半導体層の上方に設けられる絶縁膜４０７、４２７、下方に設けられる絶縁層４３
７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸
化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１３０】
また、酸化物半導体層の上方に設けられる保護絶縁層４０９は、窒化シリコン膜、窒化ア
ルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いる
ことができる。
【０１３１】
また、保護絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜
を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン
、等の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）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、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１３２】
このように、本実施の形態を用いて作製した酸化物半導体層を含むトランジスタは、オフ
電流を少なくすることができる。よって、画素においては画像信号等の電気信号の保持時
間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって１フレーム期間の周期
を長くすることができ、静止画表示期間でのリフレッシュ動作の頻度を少なくすることが
できるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。また酸化物半導体層は、レーザ
照射等の処理を経ることなく作製でき、大面積基板へのトランジスタの形成を可能にする
ことができるため、好適である。
【０１３３】
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。
【０１３４】
（実施の形態６）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例について、図
１３を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、
繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１３５】
図１３（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図１３（Ａ）乃至（Ｅ
）に示すトランジスタ５１０は、図１２（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトム
ゲート構造の逆スタガ型トランジスタである。
【０１３６】
以下、図１３（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工
程を説明する。
【０１３７】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ
工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で
形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用し
ないため、製造コストを低減できる。
【０１３８】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態４に示した基板４００と同様な基板を用いる
ことができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１３９】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は
、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリ
コン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜によ
る積層構造により形成することができる。
【０１４０】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、ア
ルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材
料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【０１４１】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は
、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層
、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層
、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又
は積層して形成することができる。
【０１４２】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、Ｉ型化又は実質的にＩ型化された酸
化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対
して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。その
ため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１４３】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で
絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体
と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なも
のとすることができるからである。
【０１４４】
もちろん、ゲート絶縁層として良質な絶縁層を形成できるものであれば、スパッタリング
法やプラズマＣＶＤ法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理
によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても
良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化
物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
【０１４５】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含
まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリン
グ装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５
０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの
不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオ
ポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加
熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで
形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１４６】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図１３（Ａ）参照。）。
【０１４７】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法により成膜する前に、アルゴンガスを導
入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着してい
る粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは
、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧
を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰
囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０１４８】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態５に示した酸化物半導体を用
いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態で
は、酸化物半導体膜５３０をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタ
リング法により成膜する。この段階での断面図が図１３（Ａ）に相当する。また、酸化物
半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス
と酸素の混合雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【０１４９】
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば
、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の酸化物
ターゲットを用い、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する。また、このターゲットの材料及
び組成に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数
比］の酸化物ターゲットを用いてもよい。
【０１５０】
また、酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９
．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸
化物半導体膜は緻密な膜とすることができる。
【０１５１】
酸化物半導体膜５３０を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化
物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１５２】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好
ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成
膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリ
ングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が
除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体
膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例
えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好
ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであっ
てもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）
など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるた
め、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１５３】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ
、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用さ
れる。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１５４】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導
体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインク
ジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマ
スクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１５５】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０１５６】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエ
ッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッ
チングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いること
ができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１５７】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半
導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃
以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装
置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃に
おいて１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水
素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図１３（Ｂ）参照。）。
【０１５８】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒ
ａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔ
ｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅ
ａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドラ
ンプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀
ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置であ
る。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不
活性気体が用いられる。
【０１５９】
例えば、第１の加熱処理として、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガス中に基
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
【０１６０】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、
またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上
好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましく
は０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１６１】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、その温度を維持しながら又はその
加熱温度から降温する過程で、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、又は超
乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導入してもよい。酸素ガス
またはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置
に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸
素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）
とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、脱水化または脱水素化処
理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化物半導体を構成する主成
分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にＩ型
（真性）化する。
【０１６２】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物
半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から
基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０１６３】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体
層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びド
レイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０１６４】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後でもよい。
【０１６５】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地
部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領
域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成しても
よい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、
希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以
上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）
を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第
２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７０
０℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に
結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領
域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０１６６】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイ
ン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極
層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態５に示したソース電極層４
０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０１６７】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッ
チングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジスト
マスクを除去する（図１３（Ｃ）参照。）。
【０１６８】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレ
ーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で向かい合うソース電
極層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタ
のチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には
、数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏ
ｌｅｔ）を用いて第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行う
とよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成され
るトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり
、回路の動作速度を高速化できる。
【０１６９】
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、透過
した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマ
スクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマ
スクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形するこ
とができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる
。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応
するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ
、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
【０１７０】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断するこ
とのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみを
エッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難
しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝
部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０１７１】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出してい
る酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った
場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁層５
１６を形成する。
【０１７２】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタ法など、絶縁層５１６に水
、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層５１６
に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体
層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）し
てしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁層５１６はできるだけ
水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０１７３】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリン
グ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実
施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（代表
的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において
行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンター
ゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気
下でスパッタ法により酸化シリコン膜を形成することができる。酸化物半導体層に接して
形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これら
が外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる
。
【０１７４】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去する
ためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減
できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、
ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０１７５】
絶縁層５１６を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの
不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１７６】
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２
００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。例えば、窒素雰囲
気下で２５０℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、酸化物半導
体層の一部（チャネル形成領域）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
【０１７７】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、
水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意
図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成
する主成分材料の一つである酸素を第２の加熱処理によって供給することができる。よっ
て、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。なお高純度化された酸
化物半導体膜中の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望ましくは５×１０
１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とな
る。なお、上述の酸化物半導体膜中の水素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓ
ｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定されるもので
ある。
【０１７８】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図１３（Ｄ）参照。）。
【０１７９】
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後
の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの
不純物を絶縁層５１６に拡散させ、酸化物半導体層中に含まれる該不純物をより低減させ
る効果を奏する。
【０１８０】
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタ法を
用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタ法は、量産性がよいため、保護絶縁層の
成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から
侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜な
どを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する
（図１３（Ｅ）参照。）。
【０１８１】
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を
１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッ
タガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場
合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０
６を成膜することが好ましい。
【０１８２】
保護絶縁層の形成後、さらに大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以
下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱してもよ
いし、室温から、１００℃以上２００℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温ま
での降温を複数回くりかえして行ってもよい。
【０１８３】
このように、本実施の形態を用いて作製した高純度化された酸化物半導体層を含むトラン
ジスタは、オフ電流を少なくすることができる。よって、画素においては画像信号等の電
気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって１フレ
ーム期間の周期を長くすることができ、静止画表示期間でのリフレッシュ動作の頻度を少
なくすることができるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。また、高純度化
された酸化物半導体層は、レーザ照射等の処理を経ることなく作製でき、大面積基板への
トランジスタの形成を可能にすることができるため、好適である。
【０１８４】
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。
【０１８５】
（実施の形態７）
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用するこ
とができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョ
ン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカ
メラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともい
う）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機な
どが挙げられる。上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例につい
て説明する。
【０１８６】
図１４（Ａ）は、電子書籍の一例を示している。図１４（Ａ）に示す電子書籍は、筐体１
７００及び筐体１７０１の２つの筐体で構成されている。筐体１７００及び筐体１７０１
は、蝶番１７０４により一体になっており、開閉動作を行うことができる。このような構
成により、書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０１８７】
筐体１７００には表示部１７０２が組み込まれ、筐体１７０１には表示部１７０３が組み
込まれている。表示部１７０２及び表示部１７０３は、続き画面を表示する構成としても
よいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすること
で、例えば右側の表示部（図１４（Ａ）では表示部１７０２）に文章を表示し、左側の表
示部（図１４（Ａ）では表示部１７０３）に画像を表示することができる。
【０１８８】
また、図１４（Ａ）では、筐体１７００に操作部等を備えた例を示している。例えば、筐
体１７００は、電源入力端子１７０５、操作キー１７０６、スピーカ１７０７等を備えて
いる。操作キー１７０６により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面に
キーボードやポインティングディバイス等を備える構成としてもよい。また、筐体の裏面
や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、及びＵＳＢケーブル等の各種ケ
ーブルと接続可能な端子等）、記録媒体挿入部等を備える構成としてもよい。さらに、図
１４（Ａ）に示す電子書籍は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０１８９】
図１４（Ｂ）は、液晶表示装置を用いたデジタルフォトフレームの一例を示している。例
えば、図１４（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、筐体１７１１に表示部１７１２が
組み込まれている。表示部１７１２は、各種画像を表示することが可能であり、例えば、
デジタルカメラ等で撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機
能させることができる。
【０１９０】
なお、図１４（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ
端子、ＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能な端子等）、記録媒体挿入部等を備え
る構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏
面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記
録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像
データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部１７１２に表示させることができる。
【０１９１】
図１４（Ｃ）は、液晶表示装置を用いたテレビジョン装置の一例を示している。図１４（
Ｃ）に示すテレビジョン装置は、筐体１７２１に表示部１７２２が組み込まれている。表
示部１７２２により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド１７
２３により筐体１７２１を支持した構成を示している。表示部１７２２は、上記実施の形
態に示した液晶表示装置を適用することができる。
【０１９２】
図１４（Ｃ）に示すテレビジョン装置の操作は、筐体１７２１が備える操作スイッチや、
別体のリモコン操作機により行うことができる。リモコン操作機が備える操作キーにより
、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部１７２２に表示される映像を操作す
ることができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示
する表示部を設ける構成としてもよい。
【０１９３】
図１４（Ｄ）は、液晶表示装置を用いた携帯電話機の一例を示している。図１４（Ｄ）に
示す携帯電話機は、筐体１７３１に組み込まれた表示部１７３２の他、操作ボタン１７３
３、操作ボタン１７３７、外部接続ポート１７３４、スピーカ１７３５、及びマイク１７
３６等を備えている。
【０１９４】
図１４（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部１７３２がタッチパネルになっており、指等の
接触により、表示部１７３２の表示内容を操作することができる。また、電話の発信、或
いはメールの作成等は、表示部１７３２を指等で接触することにより行うことができる。
【０１９５】
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。
【０１９６】
（実施の形態８）
本実施の形態においては、上記実施の形態７で説明した電子書籍の構成について、具体例
を示し説明する。
【０１９７】
図１５（Ａ）に示す電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）は、筐体９６３０、表示部９６３
１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有する。図１５（
Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機
能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操
作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、
等を有することができる。なお、図１５（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例として
バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータ９６３６と略記）を有する
構成について示している。
【０１９８】
図１５（Ａ）に示す構成とすることにより、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリ
ー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３を筐
体９６３０の表面及び裏面に設けることで、より効率的にバッテリー９６３５の充電を行
う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用
いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０１９９】
また図１５（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１５（Ｂ）
にブロック図を示し説明する。図１５（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３
５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６
３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３
７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２００】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバ
ータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９
６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で
表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１
での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２、３をオンにしてバッテリー９６
３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２０１】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明す
る。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバ
ータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテ
リー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０２０２】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う
構成としてもよい。
【０２０３】
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。
【実施例１】
【０２０４】
本実施例では、特性評価用回路によるリーク電流測定を用いた、トランジスタの一例のオ
フ電流の値の算出例について以下に説明する。
【０２０５】
まず、特性評価用回路の構成について、図１６を用いて説明する。図１６は、特性評価用
回路の構成を示す回路図である。
【０２０６】
図１６に示す特性評価用回路は、複数の測定系２０１を備える。複数の測定系２０１は、
互いに並列に接続される。ここでは、一例として８個の測定系２０１が並列に接続される
構成とする。
【０２０７】
測定系２０１は、トランジスタ２１１と、トランジスタ２１２と、容量素子２１３と、ト
ランジスタ２１４と、トランジスタ２１５と、を含む。
【０２０８】
トランジスタ２１１の第１端子には、電圧Ｖ１が入力され、トランジスタ２１１のゲート
には、電圧Ｖｅｘｔ＿ａが入力される。トランジスタ２１１は、電荷注入用のトランジス
タである。
【０２０９】
トランジスタ２１２の第１端子は、トランジスタ２１１の第２端子に接続され、トランジ
スタ２１２の第２端子には、電圧Ｖ２が入力され、トランジスタ２１２のゲートには、電
圧Ｖｅｘｔ＿ｂが入力される。トランジスタ２１２は、リーク電流評価用のトランジスタ
である。なお、ここでのリーク電流とは、トランジスタのオフ電流を含むリーク電流であ
る。
【０２１０】
容量素子２１３の第１の電極は、トランジスタ２１１の第２端子に接続され、容量素子２
１３の第２の電極には、電圧Ｖ２が入力される。ここでは、電圧Ｖ２として０Ｖが入力さ
れる。
【０２１１】
トランジスタ２１４の第１端子には、電圧Ｖ３が入力され、トランジスタ２１４のゲート
は、トランジスタ２１１の第２端子に接続される。なお、トランジスタ２１４のゲートと
、トランジスタ２１１の第２端子、トランジスタ２１２の第１端子、並びに容量素子２１
３の第１の電極との接続箇所をノードＡともいう。
【０２１２】
トランジスタ２１５の第１端子は、トランジスタ２１４の第２端子に接続され、トランジ
スタ２１５の第２端子には、電圧Ｖ４が入力され、トランジスタ２１５のゲートには、電
圧Ｖｅｘｔ＿ｃが入力される。なお、ここでは、電圧Ｖｅｘｔ＿ｃとして０．５Ｖが入力
される。
【０２１３】
さらに、測定系２０１は、トランジスタ２１４の第２端子と、トランジスタ２１５の第１
端子との接続箇所の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【０２１４】
ここでは、トランジスタ２１１の一例として、酸化物半導体層を含み、チャネル長Ｌ＝１
０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１０μｍのトランジスタを用いる。また、トランジスタ２１４及
びトランジスタ２１５の一例として、酸化物半導体層を含み、チャネル長Ｌ＝３μｍ、チ
ャネル幅Ｗ＝１００μｍのトランジスタを用いる。また、トランジスタ２１２の一例とし
て、酸化物半導体層を含み、酸化物半導体層の上部にソース電極及びドレイン電極が接し
、ソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極とのオーバーラップ領域を設けず、幅１μ
ｍのオフセット領域を有するボトムゲート構造のトランジスタを用いる。オフセット領域
を設けることにより、寄生容量を低減することができる。さらにトランジスタ２１２とし
ては、チャネル長Ｌ及びチャネル幅Ｗの異なる６条件のトランジスタを用いる（表１参照
）。
【０２１５】
【表１】
0005913679.tif 000002
【０２１６】
図１６に示すように、電荷注入用のトランジスタと、リーク電流評価用のトランジスタと
を別々に設けることにより、電荷注入の際に、リーク電流評価用のトランジスタを常にオ
フ状態に保つことができる。電荷注入用のトランジスタを設けない場合には、電荷注入の
際に、リーク電流評価用トランジスタを一度オン状態にする必要があるが、オン状態から
オフ状態の定常状態に到るまでに時間を要するような素子では、測定に時間を要してしま
う。
【０２１７】
また、電荷注入用のトランジスタと、リーク電流評価用のトランジスタとを別々に設ける
ことにより、それぞれのトランジスタを適切なサイズとすることができる。また、リーク
電流評価用トランジスタのチャネル幅Ｗを、電荷注入用のトランジスタのチャネル幅Ｗよ
りも大きくすることにより、リーク電流評価用トランジスタ以外の特性評価回路のリーク
電流成分を相対的に小さくすることができる。その結果、リーク電流評価用トランジスタ
のリーク電流を高い精度で測定することができる。同時に、電荷注入の際に、リーク電流
評価用トランジスタを一度オン状態とする必要がないため、チャネル形成領域の電荷の一
部がノードＡに流れ込むことによるノードＡの電圧変動の影響もない。
【０２１８】
一方、電荷注入用トランジスタのチャネル幅Ｗを、リーク電流評価用トランジスタのチャ
ネル幅Ｗよりも小さくすることにより、電荷注入用トランジスタのリーク電流を相対的に
小さくすることができる。また、電荷注入の際に、チャネル形成領域の電荷の一部がノー
ドＡに流れ込むことによるノードＡの電圧変動の影響も小さい。
【０２１９】
また、図１６に示すように、複数の測定系を並列接続させた構造にすることにより、より
正確に特性評価回路のリーク電流を算出することができる。
【０２２０】
次に、図１６に示す特性評価回路を用いた、本実施例のトランジスタの一例のオフ電流の
値の算出方法について説明する。
【０２２１】
まず、図１６に示す特性評価回路のリーク電流測定方法について、図１７を用いて説明す
る。図１７は、図１６に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法を説明するための
タイミングチャートである。
【０２２２】
図１６に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法は、書き込み期間及び保持期間に
分けられる。それぞれの期間における動作について、以下に説明する。
【０２２３】
まず、書き込み期間において、電圧Ｖｅｘｔ＿ｂとして、トランジスタ２１２がオフ状態
となるような電圧ＶＬ（−３Ｖ）を入力する。また、電圧Ｖ１として、書き込み電圧Ｖｗ
を入力した後、電圧Ｖｅｘｔ＿ａとして、一定期間トランジスタ２１１がオン状態となる
ような電圧ＶＨ（５Ｖ）を入力する。これによって、ノードＡに電荷が蓄積され、ノード
Ａの電圧は、書き込み電圧Ｖｗと同等の値になる。その後、電圧Ｖｅｘｔ＿ａとして、ト
ランジスタ２１１がオフ状態となるような電圧ＶＬを入力する。その後、電圧Ｖ１として
、電圧ＶＳＳ（０Ｖ）を入力する。
【０２２４】
その後、保持期間において、ノードＡが保持する電荷量の変化に起因して生じるノードＡ
の電圧の変化量の測定を行う。電圧の変化量から、トランジスタ２１２のソース電極とド
レイン電極との間を流れる電流値を算出することができる。以上により、ノードＡの電荷
の蓄積とノードＡの電圧の変化量の測定とを行うことができる。
【０２２５】
このとき、ノードＡの電荷の蓄積及びノードＡの電圧の変化量の測定（蓄積及び測定動作
ともいう）を繰り返し行う。まず、第１の蓄積及び測定動作を１５回繰り返し行う。第１
の蓄積及び測定動作では、書き込み期間に書き込み電圧Ｖｗとして５Ｖの電圧を入力し、
保持期間に１時間の保持を行う。次に、第２の蓄積及び測定動作を２回繰り返し行う。第
２の蓄積及び測定動作では、書き込み期間に書き込み電圧Ｖｗとして３．５Ｖの電圧を入
力し、保持期間に５０時間の保持を行う。次に、第３の蓄積及び測定動作を１回行う。第
３の蓄積及び測定動作では、書き込み期間に書き込み電圧Ｖｗとして４．５Ｖの電圧を入
力し、保持期間に１０時間の保持を行う。蓄積及び測定動作を繰り返し行うことにより、
測定した電流値が、定常状態における値であることを確認することができる。言い換える
と、ノードＡを流れる電流ＩＡのうち、過渡電流（測定開始後から時間経過とともに減少
していく電流成分）を除くことができる。その結果、より高い精度でリーク電流を測定す
ることができる。
【０２２６】
一般に、ノードＡの電圧ＶＡは、出力電圧Ｖｏｕｔの関数として式（１）のように表すこ
とができる。
【０２２７】
【数１】
0005913679.tif 000003
【０２２８】
また、ノードＡの電荷ＱＡは、ノードＡの電圧ＶＡ、ノードＡに接続される容量ＣＡ、定
数（ｃｏｎｓｔ）を用いて、式（２）のように表される。ここで、ノードＡに接続される
容量ＣＡは、容量素子２１３の容量と容量素子２１３以外の容量成分の和である。
【０２２９】
【数２】
0005913679.tif 000004
【０２３０】
ノードＡの電流ＩＡは、ノードＡに流れ込む電荷（またはノードＡから流れ出る電荷）の
時間微分であるから、ノードＡの電流ＩＡは式（３）のように表現される。
【０２３１】
【数３】
0005913679.tif 000005
【０２３２】
なお、ここでは、一例として、Δｔを約５４０００ｓｅｃとする。このように、ノードＡ
に接続される容量ＣＡと、出力電圧Ｖｏｕｔから、ノードＡの電流ＩＡを求めることがで
きるため、特性評価回路のリーク電流を求めることができる。
【０２３３】
次に、上記特性評価回路を用いた測定方法による出力電圧の測定結果及び該測定結果より
算出した特性評価回路のリーク電流の値を示す。
【０２３４】
図１８に、一例として、条件１、条件２及び条件３における上記測定（第１の蓄積及び測
定動作）に係る経過時間Ｔｉｍｅと、出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す。図１９に、上記
測定に係る経過時間Ｔｉｍｅと、該測定によって算出されたリーク電流との関係を示す。
測定開始後から出力電圧Ｖｏｕｔが変動しており、定常状態に到るためには１０時間以上
必要であることがわかる。
【０２３５】
また、図２０に、上記測定により見積もられた条件１乃至条件６におけるノードＡの電圧
とリーク電流の関係を示す。図２０では、例えば条件４において、ノードＡの電圧が３．
０Ｖの場合、リーク電流は２８ｙＡ／μｍである。リーク電流にはトランジスタ２１２の
オフ電流も含まれるため、トランジスタ２１２のオフ電流も２８ｙＡ／μｍ以下とみなす
ことができる。
【０２３６】
以上のように、チャネル形成層としての機能を有し、高純度化された酸化物半導体層を含
むトランジスタを用いた特性評価用回路において、リーク電流が十分に低いため、該トラ
ンジスタのオフ電流が十分に小さいことがわかる。
【符号の説明】
【０２３７】
１０１    バックライト部
１０２    表示パネル
１０３    偏光板
１０４    偏光板
１０６    拡散板
１０７    画素部
１０８    走査線駆動回路
１０９    信号線駆動回路
１１０    画素
１１１    副画素
１１２    ＦＰＣ
１１３    外部基板
１１５    回路部
１２０    液晶表示装置
１２１    表示切替回路
１２２    表示制御回路
１２３    バックライト部
１２４    表示パネル
１２５    画像信号供給源
１４３    書き込み期間
１４４    保持期間
２０１    測定系
２１１    トランジスタ
２１２    トランジスタ
２１３    容量素子
２１４    トランジスタ
２１５    トランジスタ
３００    外部切替手段
３０１    記憶回路
３０２    比較回路
３０３    選択回路
３１１    画素部
３１２    駆動回路
３１３    副画素
３２２    バックライト
４００    基板
４０１    ゲート電極層
４０２    ゲート絶縁層
４０３    酸化物半導体層
４０７    絶縁膜
４０８    容量配線層
４０９    保護絶縁層
４１０    トランジスタ
４１３    層間膜
４２０    トランジスタ
４２７    絶縁層
４３０    トランジスタ
４３７    絶縁層
４４０    トランジスタ
４４１    基板
４４２    基板
４４４    液晶層
４４７    透明電極層
４４８    共通電極層
４４９    導電層
４５０    トランジスタ
５０５    基板
５０６    保護絶縁層
５０７    ゲート絶縁層
５１０    トランジスタ
５１１    ゲート電極層
５１６    絶縁層
５３０    酸化物半導体膜
５３１    酸化物半導体層
６０１    画素部
６０２    走査線
６０３    信号線
６０６    走査線側駆動回路
６０７    信号線側駆動回路
６１０    副画素
６１２    画素トランジスタ
６１３    液晶素子
６１４    容量素子
６１８    共通電極
６１９    容量線
７１０    画像信号変換回路
７１１    表示制御切替回路
７１２    動画表示制御回路
７１３    静止画表示制御回路
７１４    動画タイミング信号生成回路
７１５    動画バックライト制御回路
７１６    静止画タイミング信号生成回路
７１７    静止画バックライト制御回路
８０１    期間
８０２    期間
８３０    画素部
８３１    表示画像
８４０    バックライト
９１１    表示画像
９１２    表示画像
９１３    表示画像
１０５Ｂ    光源
１０５Ｒ    光源
１０５Ｇ    光源
１０５Ｗ    光源
１０５Ｙ    光源
１１１Ｂ    副画素
１１１Ｇ    副画素
１１１Ｒ    副画素
１１１Ｗ    副画素
１１１Ｙ    副画素
１１４Ｂ    光透過部
１１４Ｇ    光透過部
１１４Ｒ    光透過部
１１４Ｗ    光透過部
１１４Ｙ    光透過部
１７００    筐体
１７０１    筐体
１７０２    表示部
１７０３    表示部
１７０４    蝶番
１７０５    電源入力端子
１７０６    操作キー
１７０７    スピーカ
１７１１    筐体
１７１２    表示部
１７２１    筐体
１７２２    表示部
１７２３    スタンド
１７３１    筐体
１７３２    表示部
１７３３    操作ボタン
１７３４    外部接続ポート
１７３５    スピーカ
１７３６    マイク
１７３７    操作ボタン
４０５ａ    ソース電極層
４０５ｂ    ドレイン電極層
４３６ａ    配線層
４３６ｂ    配線層
４６０ａ    配向膜
４６０ｂ    配向膜
５１５ａ    ソース電極層
５１５ｂ    ドレイン電極層
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３２    操作キー
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    バッテリー
９６３６    コンバータ
９６３７    コンバータ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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