(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部と重なる領域を有する画素部とを有し、
前記画素部は、
トランジスタと、
前記トランジスタと電気的に接続された、液晶素子と、
前記液晶素子と電気的に接続された、保持容量とを有し、
前記トランジスタは、チャネル形成領域を有し、
前記チャネル形成領域は、真性又は実質的に真性な酸化物半導体層を有し、
前記保持容量は、前記液晶素子の容量に対して１／３以下の値を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光源部と、
前記光源部と重なる領域を有する画素部とを有し、
前記画素部は、
トランジスタと、
前記トランジスタと電気的に接続された、液晶素子と、
前記液晶素子と電気的に接続された、保持容量とを有し、
前記トランジスタは、チャネル形成領域を有し、
前記チャネル形成領域は、真性又は実質的に真性な酸化物半導体層を有し、
前記保持容量は、前記液晶素子の容量に対して１／５以下の値を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置の駆動方法に関する。また、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの表示装置は、テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などに用
いられる小型表示装置に至るまでの広範囲にわたって普及が進んでおり、更に付加価値の
高い製品の開発が進められている。近年では、例えばモバイル機器の利便性向上の点から
、低消費電力型の表示装置の開発が注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、全ての走査線及び信号線を非選択状態とする休止期間に各信号
線の電圧を一定に保持するために、信号線駆動回路から全信号線を電気的に切り離してハ
イインピーダンス状態とすることにより、液晶表示装置における消費電力の低減を図る技
術が開示されている。
【０００４】
また、非特許文献１では、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
ことにより、液晶表示装置における消費電力の低減を図る構成が開示されている。また、
非特許文献１では、静止画表示のときの休止期間と走査期間の信号切り替えの際において
、液晶素子に印加される電圧の変動によるフリッカの知覚を防ぐために、休止期間中にも
信号線と共通電極とに同位相の交流信号を印加して液晶素子に印加される電圧の変動を防
ぐ技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１２２５３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上記駆動方式では、液晶表示装置の走査線や信号線に信号を供給する駆動
回路の構成及びその動作が複雑になり、液晶表示装置の消費電力を十分低減することがで
きない。
【０００８】
また、特許文献１に示すように、全ての走査線及び信号線を非選択状態とする休止期間を
設けると画素への書き込み動作の間隔が長くなるため、その分トランジスタのリーク電流
や寄生容量により液晶素子に印加される電圧が大幅に低下することがある。液晶素子に印
加される電圧が大幅に低下すると、所望の階調での表示が行えなくなるなど、表示品位が
低下してしまう。
【０００９】
また、上記液晶表示装置は、自身の温度変化により輝度が変化してしまい、静止画を表示
する場合であっても、時間が経過するに従って徐々に輝度の変化が大きくなり、表示品位
が低下してしまう。
【００１０】
そこで、本発明の一態様は、表示装置の駆動回路での複雑な動作を必要とせず、消費電力
を低減することを課題の一つとする。また、本発明の一態様は、表示品位の低下を抑制す
ることを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、動画表示モードと静止画表示モードを設け、静止画表示モードのとき
、駆動回路を動作させるための信号及び電圧を駆動回路に供給する動作を停止させてもそ
の直前に書き込まれた画像を静止画として維持し、その後、表示画像を静止画として維持
させるために画像信号のデータを再度書き込むことにより画素の表示状態を静止画として
維持するものであり、さらに表示装置の温度によって静止画像の保持期間を設定するもの
である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、相対的に高い周波数（例えば６０Ｈｚ以上）で動画を表示する
モードと、相対的に低い周波数（例えば１Ｈｚ以下）で画素へ向けた画像信号のデータの
書き込み動作を行う静止画表示モード又は簡易動画再生モードを設け、表示装置の温度に
応じて静止画表示モード又は簡易動画再生モードの画像信号のデータの書き込み間隔を設
定するものである。
【００１３】
本発明の一態様は、画像信号が入力される駆動回路部と、駆動回路部から画像信号のデー
タが書き込まれることにより表示状態が制御される画素と、を具備し、動画表示モードと
静止画表示モードを有する表示装置の駆動方法であって、静止画表示モードは、第１の期
間において、駆動回路部により画素に画像信号のデータを書き込み、その後第２の期間に
おいて、駆動回路部を動作させるための信号及び電圧を駆動回路部に供給するのを停止さ
せ、その後第３の期間において、駆動回路部を動作させるための信号及び電圧を駆動回路
部に供給するのを再開させ、駆動回路部により画素に画像信号のデータを書き込むことに
より画素の表示状態を静止画として維持し、第２の期間及び第３の期間において、駆動回
路部を動作させるための信号及び電圧の駆動回路部への供給を停止してから再開するまで
の期間の長さを表示装置の温度に応じて設定する表示装置の駆動方法である。
【００１４】
本発明の一態様は、液晶表示装置であって、画像信号、スタート信号、クロック信号、画
像信号に応じた信号である第１の制御信号、液晶表示装置の温度に応じた信号である第２
の制御信号、及び電源電圧が入力され、第１の制御信号及び第２の制御信号に応じて、入
力された画像信号、スタート信号、クロック信号、及び電源電圧の出力の開始又は停止を
選択的に行う表示制御回路と、表示制御回路から画像信号、スタート信号、クロック信号
、及び電源電圧が順次入力されることにより動作の開始又は停止が制御される駆動回路部
と、駆動回路部から画像信号のデータが書き込まれることにより表示状態が制御される画
素と、を具備することを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
本発明の一態様は、液晶表示装置であって、画像信号が入力され、入力された画像信号の
状態をデータとして順次記憶する記憶回路と、記憶回路に記憶された画像信号のデータの
中から連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号のデータを比較し、比較結果に応
じた第１の制御信号を生成する比較回路と、第１の制御信号に応じて、記憶回路に記憶さ
れた画像信号のデータを読み出し、読み出した画像信号のデータをデータ信号として出力
する選択回路と、液晶表示装置の温度を検出し、検出した温度に応じた第２の制御信号を
生成する温度検出回路と、スタート信号、クロック信号、第１の制御信号、第２の制御信
号、及び電源電圧が入力され、選択回路から画像信号が入力され、第１の制御信号及び第
２の制御信号に応じて、入力された画像信号、スタート信号、クロック信号、及び電源電
圧の出力の開始又は停止を選択的に行う表示制御回路と、表示制御回路から画像信号、ス
タート信号、クロック信号、及び電源電圧が選択的に順次入力されることにより動作の開
始又は停止が制御される駆動回路部と、駆動回路部から画像信号のデータが書き込まれる
ことにより表示状態が制御される画素と、を具備する液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様により、静止画を表示する際の消費電力を低減することができる。また表
示品位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における表示装置の構成の一例を示す図。
【図２】画像処理回路、補正回路、及び表示制御回路の構成を示す図。
【図３】図１に示す表示装置の動作の一例を示すタイミングチャート。
【図４】図１に示す表示装置の動作の一例を示すタイミングチャート。
【図５】図１に示す表示装置の動作の一例を示すタイミングチャート。
【図６】温度変化によるトランジスタの電気特性の変動を示す図。
【図７】温度変化による表示装置の画素における保持電圧の変動を示す図。
【図８】実施の形態２におけるシフトレジスタの構成の一例を示す図。
【図９】実施の形態２におけるシフトレジスタの動作の一例を示す図。
【図１０】実施の形態３におけるトランジスタの構造の一例を示す図。
【図１１】実施の形態３におけるトランジスタの作製方法の一例を示す図。
【図１２】実施の形態４における液晶表示装置の構造の一例を示す図。
【図１３】実施の形態５における液晶表示装置の構成の一例を示す図。
【図１４】実施の形態６における液晶表示装置の構成の一例を示す図。
【図１５】実施の形態７における液晶表示装置の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下
の説明に限定されず、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、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とする。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、表示装置の一例として、周囲の温度に応じて駆動回路の動作の開始又
は停止のタイミングを制御する液晶表示装置について説明する。
【００２０】
まず、本実施の形態における液晶表示装置の構成の一例について、図１を用いて説明する
。図１は、液晶表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示す液晶表示装置１００は、制御信号ＣＴＬ１及び制御信号ＣＴＬ２に基づいて、
信号又は電圧の出力が制御される表示制御回路１１３と、表示制御回路１１３により表示
動作が制御される表示パネル１２０と、を具備する。
【００２２】
なお、一般的に電圧とは、ある二点間における電位の差（電位差ともいう）のことをいう
。しかし、電圧及び電位の値は、回路図などにおいていずれもボルト（Ｖ）で表されるこ
とがあるため、区別が困難である。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、あ
る一点の電位と基準となる電位（基準電位ともいう）との電位差を、該一点の電圧として
用いる場合がある。
【００２３】
さらに、表示パネル１２０は、駆動回路部１２１と、画素部１２２と、走査線１２４と、
画像信号線１２５と、を具備し、駆動回路部１２１は、駆動回路１２１Ａと、駆動回路１
２１Ｂと、を有し、画素部１２２は、画素１２３を複数有する。
【００２４】
表示制御回路１１３は、画像信号ｉｍｇ、駆動回路部１２１を動作させるための信号又は
電圧（例えばスタート信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、制御信号ＣＴＬ１、制御信号ＣＴＬ
２、及び電源電圧Ｖｐ）が入力（供給ともいう）され、制御信号ＣＴＬ１及び制御信号Ｃ
ＴＬ２に応じて、入力された画像信号ｉｍｇ、スタート信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、及
び電源電圧Ｖｐを選択的に出力する機能を有する回路である。電源電圧Ｖｐは、例えば外
部機器から入力される。
【００２５】
なお、例えばドット反転駆動、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、フレーム
反転駆動などに応じてフレーム期間毎に極性を反転させた信号を画像信号ｉｍｇとしても
よい。また、画像信号ｉｍｇがアナログ信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータなどを介して
アナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を画像信号ｉｍｇとしても
よい。
【００２６】
スタート信号ＳＰとしては、例えば駆動回路１２１Ａに出力するためのスタート信号ＧＳ
Ｐ及び駆動回路１２１Ｂに出力するためのスタート信号ＳＳＰなどが挙げられる。なお、
スタート信号ＧＳＰ及びスタート信号ＳＳＰに相当するスタート信号は、それぞれ複数で
あってもよい。スタート信号ＳＰは、例えば外部機器から入力される。
【００２７】
クロック信号ＣＫとしては、駆動回路１２１Ａに出力するためのクロック信号ＧＣＫ及び
駆動回路１２１Ｂに出力するためのクロック信号ＳＣＫなどが挙げられる。なお、クロッ
ク信号ＧＣＫ及びクロック信号ＳＣＫに相当するクロック信号は、それぞれ複数であって
もよい。クロック信号ＣＫは、例えば外部機器から入力される。
【００２８】
制御信号ＣＴＬ１は、画像信号ｉｍｇに応じて表示制御回路１１３の動作を制御するため
の信号である。制御信号ＣＴＬ１に含まれるデータとしては、例えば表示制御回路１１３
から駆動回路部１２１に画像信号ｉｍｇ、スタート信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、及び電
源電圧Ｖｐを出力するタイミング、又は回数などを指定する命令又は情報などが挙げられ
る。制御信号ＣＴＬ１は、例えば画像信号ｉｍｇに応じて適宜生成される。また、生成し
た制御信号ＣＴＬ１のデータを予め記憶回路などに記憶しておき、記憶回路から適宜デー
タを読み出して用いてもよい。
【００２９】
制御信号ＣＴＬ２は、液晶表示装置１００の温度に応じて表示制御回路１１３の動作を制
御するための信号であり、制御信号ＣＴＬ２に含まれるデータとしては、例えば液晶表示
装置１００の温度に応じて、最適な表示制御回路１１３から駆動回路部１２１に画像信号
ｉｍｇ、スタート信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、及び電源電圧Ｖｐを出力するタイミング
、又は回数などを指定する命令又は情報などが挙げられる。制御信号ＣＴＬ２は、例えば
液晶表示装置の温度に応じて適宜生成される。ここでの温度としては、例えば液晶表示装
置１００に内部の温度又は液晶表示装置１００が置かれる環境下の温度が挙げられる。
【００３０】
なお、図１に示す液晶表示装置に画像処理回路を設け、画像処理回路により制御信号ＣＴ
Ｌ１を生成することもでき、図１に示す液晶表示装置に補正回路を設け、補正回路により
制御信号ＣＴＬ２を生成することもできる。画像処理回路及び補正回路を設ける場合の画
像処理回路、補正回路、及び表示制御回路１１３の構成について図２を用いて説明する。
図２は、画像処理回路、補正回路、及び表示制御回路の構成の一例を示す図である。
【００３１】
図２に示す画像処理回路１０１は、画像信号ｉｍｇのデータ（画像データともいう）を記
憶する記憶回路１１１と、記憶回路１１１に記憶された複数の画像データを比較する比較
回路１１２と、比較回路１１２により、記憶回路１１１からの画像データの読み出しが制
御される選択回路１１５と、を有する。
【００３２】
記憶回路１１１は、画像信号ｉｍｇが入力され、入力された画像信号ｉｍｇをデータとし
て順次記憶する機能を有する回路である。記憶回路１１１は、複数のフレーム期間の画像
に対応する画像信号ｉｍｇのデータを記憶するための複数のフレームメモリを有する。な
お、フレームメモリ１１１ｂは、１フレーム期間分のメモリ領域を概念的に図示するもの
である。また、記憶回路１１１は、複数のフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇ
のデータを記憶することができればよく、記憶回路１１１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い。また、フレームメモリは、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍ
ｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、又はＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒ
ａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶素子を用いて構成される。
【００３３】
比較回路１１２は、連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇのデータを記
憶回路１１１から読み出し、読み出した画像信号ｉｍｇのデータを比較し、比較結果に応
じた信号である制御信号ＣＴＬ１を生成し、生成した制御信号ＣＴＬ１を表示制御回路１
１３及び選択回路１１５に出力する回路である。比較回路１１２では、画像データの比較
を行うことにより、連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇのデータが動
画を表示するためのデータであるか又は静止画を表示するためのデータであるかが判断さ
れる。
【００３４】
なお、動画とは、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ることに
より、動く画像として人間の目に認識される画像のことである。
【００３５】
また、静止画とは、動画及び部分動画と異なり、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場合であっても、連続するフレーム期間、例えば第ｎ
のフレーム期間（ｎは自然数）と、第（ｎ＋１）のフレーム期間とで変化がない画像とし
て人間の目に認識される画像のことである。
【００３６】
また、上記では、連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇのデータを比較
回路１１２が比較することにより、比較した画像が動画であるか又は静止画であるかを判
断する構成について示したが、これに限定されず、本実施の形態の液晶表示装置は、予め
動画であるか又は静止画であるかが決められている画像信号ｉｍｇが外部から入力される
構成としてもよい。
【００３７】
選択回路１１５は、制御信号ＣＴＬ１に応じて、記憶回路１１１に記憶された画像信号ｉ
ｍｇのデータを読み出し、読み出した画像信号ｉｍｇのデータをデータ信号として選択的
に出力する機能を有する回路である。なお、選択回路１１５は、比較回路１１２の検出基
準により動作が設定されてもよい。
【００３８】
選択回路１１５は、例えば複数のスイッチを含む回路により構成され、該スイッチとして
は、例えばトランジスタを用いることができる。
【００３９】
さらに、補正回路１０２は、温度検出回路１３１と、計数回路１３２と、計数値比較回路
１３３と、を有する。
【００４０】
温度検出回路１３１は、検出した温度に応じた温度データ信号ＴＭＬを生成し、さらに温
度データ信号ＴＭＬを用いて基準となる計数値のデータ信号ＣＮＴ１を生成する機能を有
する。温度検出回路１３１は、例えば温度データ信号ＴＭＬを生成する温度センサを有す
る。温度センサとしては、例えば熱電対、抵抗温度センサ、サーミスタ、ＩＣ温度センサ
、磁気温度センサ、又は赤外線温度センサなどを用いることができる。また、温度センサ
としては、トランジスタの温度特性を利用したセンサなどを用いることもできる。
【００４１】
計数回路１３２は、比較回路１１２で静止画と判断された連続するフレーム期間の数を計
数し、計数した計数値のデータ信号ＣＮＴ２を出力する機能を有する。
【００４２】
計数値比較回路１３３は、計数回路１３２の計数値のデータ信号ＣＮＴ２のデータと基準
となる計数値のデータ信号ＣＮＴ１のデータを比較し、比較結果に応じて制御信号ＣＴＬ
２を生成し、生成した制御信号ＣＴＬ２を表示制御回路１１３に出力する機能を有する。
【００４３】
基準となる計数値は、温度センサにより生成した温度データＴＭＬに基づいて設定するこ
とができる。例えば、各温度に対してそれぞれ計数値を設定し、温度に対する計数値の補
正データテーブルを作成し、温度検出回路１３１は、該データテーブルから温度センサに
より生成した温度データＴＭＬに対応する計数値のデータを読み出し、読み出した計数値
のデータを基準となる計数値のデータ信号ＣＮＴ１のデータとして用いることにより、温
度に応じて駆動回路部１２１が動作するための信号又は電圧（画像信号ｉｍｇ、スタート
信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、及び電源電圧Ｖｐ）の出力のタイミングを補正することが
できる。また、本実施の形態の液晶表示装置は、別途メモリなどに計数値の補正データテ
ーブルをデータとして記憶しておき、記憶されている補正データテーブルを適宜読み出し
て用いる構成とすることもできる。
【００４４】
なお、補正回路１０２は、図２に示す構成に限定されず、温度検出回路１３１により温度
を検出し、検出した温度のデータを用いて制御信号ＣＴＬ２を生成することができる構成
であればよい。
【００４５】
さらに、画像処理回路１０１及び補正回路１０２の動作の一例について、以下に説明する
。
【００４６】
まず、画像信号ｉｍｇが記憶回路１１１に入力される。
【００４７】
記憶回路１１１は、入力された画像信号ｉｍｇのデータを順次記憶し、記憶した画像信号
ｉｍｇのデータを比較回路１１２に順次出力する。
【００４８】
さらに、比較回路１１２は、記憶回路１１１から入力された、連続するフレーム期間の画
像に対応する画像信号ｉｍｇのデータを比較し、比較した画像信号ｉｍｇのデータの間に
差分があるか否かを調べ、比較した画像信号ｉｍｇのデータに対応する画像が動画である
か静止画であるかを判断する。
【００４９】
例えば、連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇのデータの間で差分を検
出した場合、比較回路１１２は、比較した画像信号ｉｍｇのデータに対応する画像を動画
と判断し、比較結果に応じた制御信号ＣＴＬ１を表示制御回路１１３及び選択回路１１５
に出力する。
【００５０】
また、連続するフレーム期間の画像に対応する画像信号ｉｍｇのデータの間で差分が無か
った場合、比較回路１１２は、比較した画像信号ｉｍｇのデータに対応する画像を静止画
と判断し、比較結果に応じた制御信号ＣＴＬ１を表示制御回路１１３及び選択回路１１５
に出力する。
【００５１】
なお、比較回路１１２における比較により検出される差分が一定の値を超えた場合に差分
が検出されたと判断されるように、差分の検出基準を設定してもよい。
【００５２】
さらに、選択回路１１５は、比較回路１１２から入力された制御信号ＣＴＬ１に基づき、
記憶回路１１１から画像信号ｉｍｇのデータを読み出し、読み出した画像信号ｉｍｇのデ
ータをデータ信号として表示制御回路１１３に出力する。
【００５３】
例えば、比較回路１１２により比較した画像信号ｉｍｇのデータに基づく画像が動画と判
断された場合、選択回路１１５は、記憶回路１１１から画像信号ｉｍｇのデータを読み出
し、読み出した画像信号ｉｍｇのデータをデータ信号として表示制御回路１１３に出力す
る。
【００５４】
また、比較回路１１２により比較した画像信号ｉｍｇのデータに基づく画像が静止画と判
断された場合、選択回路１１５は、表示制御回路１１３へ向けた画像信号ｉｍｇの出力を
停止する。
【００５５】
また、温度検出回路１３１は、液晶表示装置の温度を検出し、検出した温度に応じた温度
データ信号ＴＭＬを生成する。さらに、データテーブルから温度検出回路１３１により生
成した温度データＴＭＬに対応する計数値のデータを読み出し、読み出した計数値のデー
タを基準となる計数値のデータ信号ＣＮＴ１として計数値比較回路１３３に出力する。
【００５６】
また、計数回路１３２は、連続する静止画と判断されるフレーム期間の数を計数し、計数
した値のデータを計数値のデータ信号ＣＮＴ２として計数値比較回路１３３に出力する。
【００５７】
計数値比較回路１３３は、計数回路１３２の計数値のデータ信号ＣＮＴ２のデータと基準
となる計数値のデータ信号ＣＮＴ１のデータを比較し、比較結果に応じて制御信号ＣＴＬ
２を生成し、生成した制御信号ＣＴＬ２を表示制御回路１１３に出力する。さらに、計数
回路１３２の計数値が基準となる計数値になったとき、制御信号ＣＴＬ２に応じて表示制
御回路１１３から駆動回路部１２１に画像信号ｉｍｇ、スタート信号ＳＰ、クロック信号
ＣＫ、及び電源電圧Ｖｐを出力する。以上が画像処理回路１０１及び補正回路１０２の動
作の一例である。
【００５８】
また、図１に示す液晶表示装置は、表示パネル１２０に光を供給する光源部１３０を具備
する。
【００５９】
光源部１３０は、表示パネル１２０に光を供給する機能を有し、例えば光源制御回路及び
光源を有する。光源は、液晶表示装置の用途に応じて構成要素を選択して組み合わせれば
よく、例えばフルカラーの画像を表示する場合は、光源として光の三原色を含む光源を用
いることができる。また、光源としては、例えば白色の発光素子（例えばＬＥＤ）を用い
ることができる。また、光源部１３０は、図１に示すように、表示制御回路１１３により
点灯状態が制御される構成とすることもできる。光源部１３０は、必ずしも表示制御回路
１１３により制御される構成とする必要はないが、表示制御回路１１３により光源部１３
０を制御することにより、必要に応じて光源を消灯させることができるため、消費電力を
低減することができる。光源としては、例えばバックライト又はサイドライトを用いるこ
とができる。
【００６０】
さらに、表示パネル１２０の構成について、以下に説明する。
【００６１】
駆動回路１２１Ａは、画像信号ｉｍｇを出力する画素１２３を選択する走査線１２４を制
御する走査線駆動回路としての機能を有する。駆動回路１２１Ａは、端子部１２６を介し
て電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＧＳＰ、及びクロック信号ＧＣＫが選択的に入力される。
【００６２】
駆動回路１２１Ｂは、画素１２３に画像信号ｉｍｇを出力するか否かを制御する信号線駆
動回路としての機能を有する。駆動回路１２１Ｂは、端子部１２６を介して画像信号ｉｍ
ｇ、電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＳＳＰ、及びクロック信号ＳＣＫが選択的に入力される
。
【００６３】
駆動回路１２１Ａ及び駆動回路１２１Ｂは、例えばシフトレジスタを有する構成とするこ
とができ、該シフトレジスタは、例えばトランジスタを用いて構成される。
【００６４】
複数の画素１２３は、それぞれ走査線１２４及び画像信号線１２５に環囲されてマトリク
ス状に設けられている。なお、図１に示す液晶表示装置において、走査線１２４は、駆動
回路１２１Ａから延在し、画像信号線１２５は、駆動回路１２１Ｂから延在している。
【００６５】
さらに、画素１２３の回路構成の一例について、以下に説明する。
【００６６】
画素１２３は、トランジスタ２１４と、容量素子２１０と、液晶素子２１５と、を有する
。
【００６７】
なお、本明細書において、トランジスタは、電界効果トランジスタであり、ソース、ドレ
イン、及びゲートを少なくとも有する。
【００６８】
ソースとは、ソース電極、及びソース配線の一部又は全部のことをいう。また、ソース電
極とソース配線とを区別せずにソース電極及びソース配線の両方の機能を有する導電層を
ソースという場合がある。
【００６９】
ドレインとは、ドレイン電極、及びドレイン配線の一部又は全部のことをいう。また、ド
レイン電極とドレイン配線とを区別せずにドレイン電極及びドレイン配線の両方の機能を
有する導電層をドレインという場合がある。
【００７０】
ゲートとは、ゲート電極及びゲート配線の一部又は全部のことをいう。また、ゲート電極
とゲート配線とを区別せずにゲート電極及びゲート配線の両方の機能を有する導電層をゲ
ートという場合がある。
【００７１】
また、トランジスタの構造や動作条件などによって、トランジスタのソースとドレインが
互いに入れ替わるため、いずれがソース又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）では、トランジスタのソー
ス及びドレインのいずれか一方をソース及びドレインの一方と表記し、他方をソース及び
ドレインの他方と表記することがある。
【００７２】
トランジスタ２１４は、ソース及びドレインの一方が画像信号線１２５に電気的に接続さ
れ、ゲートが走査線１２４に電気的に接続される。
【００７３】
液晶素子２１５は、第１端子及び第２端子を有し、第１端子がトランジスタ２１４のソー
ス及びドレインの他方に電気的に接続される。液晶素子２１５は、第１端子の一部又は全
部としての機能を有する画素電極と、第２端子の一部又は全部としての機能を有する共通
電極と、画素電極及び共通電極の間に電圧が印加されることにより透過率が変化する液晶
層と、を有する構成とすることができる。
【００７４】
なお、画素電極は、可視光を透過する領域と、可視光を反射する領域と、を有する構成と
することもできる。画素電極の可視光を透過する領域は、光源部１３０から入射する光を
透過し、画素電極の可視光を反射する領域は、液晶層を介して入射する光を反射する。
【００７５】
また、画素電極は、第１の基板の上に設けられることが好ましく、共通電極は、第２の基
板の上に設けられることが好ましい。このとき、共通電極が設けられた第２の基板は、共
通接続部を介して第１の基板に電気的に接続される。例えば絶縁性球体に金属膜が被覆さ
れた導電粒子を用いて共通接続部を構成することができる。なお、第１の基板及び第２の
基板の間に複数の共通接続部を設ける構成としてもよい。
【００７６】
また、画素電極及び共通電極の形状は、多様な開口パターンを有する形状としてもよい。
【００７７】
液晶層に適用可能な液晶の一例としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメク
チック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子
液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型
高分子液晶、又はバナナ型液晶などが挙げられる。
【００７８】
なお、液晶層に用いられる液晶材料の固有抵抗は、１×１０１２Ω・ｃｍ以上であり、好
ましくは１×１０１３Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０１４Ω・ｃｍ以上
である。なお、本明細書における固有抵抗の値は、２０℃で測定した値とする。また、該
液晶材料を用いて液晶表示装置を構成した場合、液晶素子となる部分の抵抗は、例えば配
向膜又はシール材などにより液晶層に不純物が混入する可能性があるため、１×１０１１
Ω・ｃｍ以上さらには１×１０１２Ω・ｃｍ以上となる場合がある。
【００７９】
液晶材料の固有抵抗が大きいほど液晶層のリーク電流が低減し、表示期間において液晶素
子に印加される電圧が経時的に低下する現象を抑制することができる。その結果、一回の
画像データの書き込みに対応する画素１２３の表示期間を長くすることができるため、画
素１２３に画像データを書き込む頻度を低減でき、液晶表示装置の消費電力を低減するこ
とができる。
【００８０】
また、液晶素子に適用可能な液晶の駆動方法の一例としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎ
ｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード
、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ
）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉ
ｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓ
ｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒ
ｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  
Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｌｉｑｕｉｄ  
Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、又はゲストホストモードなどが挙げられる。
【００８１】
容量素子２１０は、第１端子及び第２端子を有し、第１端子がトランジスタ２１４のソー
ス及びドレインの他方に電気的に接続される。容量素子２１０は、保持容量としての機能
を有し、第１端子の一部又は全部としての機能を有する第１の電極と、第２端子の一部又
は全部としての機能を有する第２の電極と、第１の電極及び第２の電極の間に電圧が印加
されることにより電荷が蓄積される誘電体層と、を有する構成とすることができる。容量
素子２１０の容量は、トランジスタ２１４のオフ電流などを考慮して設定すればよい。本
実施の形態では、各画素における液晶素子２１５の容量（液晶容量ともいう）に対して１
／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量を設ければ充分である
。また、必ずしも容量素子２１０を設ける必要はなく、容量素子２１０を設けない構成と
してもよい。画素１２３に容量素子２１０を設けない構成とすることにより画素の開口率
を向上させることができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態の液晶表示装置は、図１に示すように、トランジスタ１２７を有す
る構成とすることができる。
【００８３】
トランジスタ１２７は、表示制御回路１１３により制御され、オン状態又はオフ状態にな
ることにより、共通電位Ｖｃｏｍを液晶素子２１５の共通電極に供給するか否かを制御す
る制御トランジスタとしての機能を有する。トランジスタ１２７は、ソース及びドレイン
の一方に共通電位Ｖｃｏｍが入力され、ゲートに表示制御回路１１３から制御信号が入力
され、ソース及びドレインの他方が液晶素子２１５の第２端子に電気的に接続される。な
お、トランジスタ１２７は、駆動回路部１２１、又は画素部１２２と同じ基板に形成され
るものでもよいし、別の基板に形成されるものであってもよい。また、トランジスタ１２
７は、オン状態又はオフ状態になることにより、共通電位Ｖｃｏｍを容量素子２１０の第
２端子に出力するか否かを制御する機能を有する。
【００８４】
共通電位Ｖｃｏｍは、画像信号ｉｍｇの電位に対して設定される電位であり、共通電位Ｖ
ｃｏｍは、例えば接地電位であってもよい。共通電位Ｖｃｏｍは、例えば外部機器から入
力される。
【００８５】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置を構成するトランジスタ（例えば表示パネルのトラ
ンジスタ）として適用可能なトランジスタについて、以下に説明する。
【００８６】
本実施の形態の液晶表示装置を構成するトランジスタとして適用可能なトランジスタとし
ては、例えば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含むトランジスタを
用いることができる。トランジスタのチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体
層は、ｎ型不純物である水素が除去され、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含ま
れないように高純度化することにより真性（Ｉ型）、又は実質的に真性の半導体層である
。すなわち、本実施の形態に示す、酸化物半導体層を含むトランジスタは、不純物を添加
して該酸化物半導体層をＩ型化するのでなく、水素や水などの不純物を極力除去し、高純
度化することにより、Ｉ型にすること又はＩ型に近づけることを特徴としている。
【００８７】
なお、高純度化とは、酸化物半導体層中の水素を極力排除すること、及び酸化物半導体層
に酸素を供給して、酸化物半導体層中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減することの少なく
とも一方を含む概念である。
【００８８】
酸化物半導体としては、例えば四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸
化物を用いることができる。四元系金属酸化物としては、例えばＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系金属酸化物などを用いることができる。三元系金属酸化物としては、例えばＩｎ−
Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−
Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化
物、又はＳｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物などを用いることができる。二元系金属酸化
物としては、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ−
Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍ
ｇ−Ｏ系金属酸化物、又はＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系金属酸化物を用いることができる。また、酸
化物半導体としては、Ｉｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｏ系金属酸化物、又はＺｎ−Ｏ系金
属酸化物などを用いることができる。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化
物にＳｉＯ２が含まれていてもよい。
【００８９】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは０より大きい数）で表記され
る材料を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一
つ又は複数の金属元素を示す。例えばＭとしては、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、
又はＧａ及びＣｏなどが挙げられる。ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍで表記される構造の酸化物
半導体のうち、ＭとしてＧａを含む構造の酸化物半導体を、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ酸化物
半導体ともいう。
【００９０】
さらに、酸化物半導体層として用いられる酸化物半導体のバンドギャップを２ｅＶ以上、
好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上にする。これにより、熱励起によ
って生じるキャリアの数は無視できる程度となる。さらに、ドナーを形成する水素などの
不純物を一定量以上低減することにより、キャリア濃度を１×１０１４／ｃｍ３未満、好
ましくは１×１０１２／ｃｍ３以下にする。即ち、酸化物半導体層のキャリア濃度をゼロ
又はゼロと実質的に同等の値にする。
【００９１】
さらに、上記酸化物半導体層を有するトランジスタでは、チャネル幅１μｍあたりのオフ
電流密度を１０ａＡ／μｍ（１×１０−１７Ａ／μｍ）以下、さらには１ａＡ／μｍ（１
×１０−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下
、好ましくは、１ｚＡ／μｍ（１×１０−２１Ａ／μｍ）以下と、非常に低くすることが
できる。
【００９２】
例えば、トランジスタ２１４として、上記酸化物半導体層を有するトランジスタを用いる
ことにより、一回の画像データの書き込みに対応する画像の表示期間を長くすることがで
きる。そのため、画像データの書き込みの間隔を長くすることができる。例えば、画像デ
ータの書き込みの間隔を１０秒以上、好ましくは３０秒以上、さらに好ましくは１分以上
とすることもできる。また、画像データを書き込む間隔を長くすればするほど、より消費
電力を低減することができる。
【００９３】
次に、図１に示す液晶表示装置の動作の一例について、図３を用いて説明する。図３は、
本実施の形態における液晶表示装置の動作の一例を示すタイミングチャートであり、電源
電圧Ｖｐ、クロック信号ＧＣＫ、スタート信号ＧＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、スタート信
号ＳＳＰ、画像信号線１２５の電位（Ｖ１２５ともいう）、液晶素子２１５における画素
電極の電位（Ｖｐｅともいう）、トランジスタ１２７のゲートの電位（Ｖｇ１２７ともい
う）、トランジスタ１２７のソース及びドレインの他方の電位（Ｖａ１２７ともいう）、
及び液晶素子２１５における共通電極の電位（Ｖｃｅともいう）の波形を示している。な
お、図３に示すタイミングチャートにおいて、スタート信号ＧＳＰは、垂直同期周波数に
応じたパルス信号であり、スタート信号ＳＳＰは、１ゲート選択期間に応じたパルス信号
である。また、図３に示すタイミングチャートにおいて、クロック信号ＧＣＫ及びクロッ
ク信号ＳＣＫの波形は、便宜のため単純な矩形波とする。
【００９４】
図１に示す液晶表示装置の動作の一例は、期間４１１の動作及び期間４１２の動作に分け
て考えることができる。期間４１１は、動画を表示するための画像信号を書き込むフレー
ム期間に相当し、また、期間４１２は、静止画を表示するフレーム期間に相当する。各期
間の動作の一例について、以下に説明する。また、動画を表示するためのモードを動画表
示モードといい、静止画を表示するためのモードを静止画モードという。また、静止画モ
ードには動画の一部を静止画として表示するモード（簡易動画再生モードともいう）も含
まれる。
【００９５】
期間４１１において、表示制御回路１１３は、画像信号ｉｍｇ、電源電圧Ｖｐ、スタート
信号ＧＳＰ、スタート信号ＳＳＰ、クロック信号ＧＣＫ、クロック信号ＳＣＫ、制御信号
ＣＴＬ１、及び制御信号ＣＴＬ２が入力され、制御信号ＣＴＬ１及び制御信号ＣＴＬ２に
応じて、入力された電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＧＳＰ、及びクロック信号ＧＣＫを駆動
回路１２１Ａに出力し、画像信号ｉｍｇ、電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＳＳＰ、及びクロ
ック信号ＳＣＫを駆動回路１２１Ｂに出力する。また、期間４１１において、表示制御回
路１１３は、トランジスタ１２７のゲートにトランジスタ１２７がオン状態になる制御信
号ＣＴＬ１２７を出力する。このとき、トランジスタ１２７がオン状態になり、共通電極
の電位が共通電位Ｖｃｏｍの電位と同等の値になる。
【００９６】
さらに、駆動回路１２１Ａは、入力されたスタート信号ＧＳＰ及びクロック信号ＧＣＫに
より動作を開始し、走査線１２４に走査信号を出力し、駆動回路１２１Ｂは、入力された
スタート信号ＳＳＰ及びクロック信号ＳＣＫにより動作を開始し、画像信号線１２５に画
像信号ｉｍｇを出力する。
【００９７】
さらに、画素１２３において、トランジスタ２１４が走査線１２４の電位に応じてオン状
態又はオフ状態になり、トランジスタ２１４がオン状態のとき、画素電極の電位が画像信
号線１２５の電位と同等の値になり、液晶素子２１５は、画素電極及び共通電極の間に印
加される電圧に応じて光の透過率を設定する。これにより、画素１２３に画像信号ｉｍｇ
のデータが書き込まれ、画素１２３が表示状態になる。
【００９８】
さらに、期間４１２において、表示制御回路１１３は、制御信号ＣＴＬ１及び制御信号Ｃ
ＴＬ２に応じて駆動回路１２１Ａへ向けた電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＧＳＰ、及びクロ
ック信号ＧＣＫの出力を順次停止し、駆動回路１２１Ｂへ向けた電源電圧Ｖｐ、スタート
信号ＳＳＰ、及びクロック信号ＳＣＫの出力を順次停止する。なお、期間４１２において
、駆動回路１２１Ａに向けての電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＧＳＰ、及びクロック信号Ｇ
ＣＫの出力は、必ずしも停止する必要はない。また、期間４１２において、表示制御回路
１１３は、トランジスタ１２７のゲートにトランジスタ１２７がオフ状態になる制御信号
ＣＴＬ１２７を出力する。このとき、トランジスタ１２７がオフ状態になり、共通電極が
浮遊状態になる。
【００９９】
さらに、駆動回路１２１Ｂは、動作が停止し、画像信号ｉｍｇも入力されないため、画素
１２３へ向けた信号の出力が停止する。
【０１００】
さらに、画素１２３において、トランジスタ２１４が走査線１２４の電位に応じてオフ状
態になり、画素電極が浮遊状態になる。これにより、画素１２３は、期間４１１の表示状
態を静止画として維持する。
【０１０１】
このように、図１に示す液晶表示装置は、期間４１２において、液晶素子２１５の画素電
極及び共通電極を浮遊状態にすることにより、液晶素子２１５の画素電極及び共通電極の
間に新たに電圧を印加することなく、連続する複数のフレーム期間において静止画の表示
を維持することができる。
【０１０２】
また、図１に示す液晶表示装置は、トランジスタとしてオフ電流の小さいトランジスタを
用いる。これにより、液晶素子の画素電極及び共通電極の間に印加される電圧が経時的に
低下する現象を抑制することできるため、静止画を表示する期間において、駆動回路へ向
けた駆動回路が動作するための信号又は電圧の供給を停止することができ、消費電力を低
減することができる。
【０１０３】
さらに、第１の画像切り替え期間（図３中の期間４１３）、及び第２の画像切り替え期間
（図３中の期間４１４）における表示制御回路１１３の動作の一例について、図４（Ａ）
、（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図１に示す液晶表示装置の動
作の一例を示すタイミングチャートであり、電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＧＳＰ、クロッ
ク信号ＧＣＫ、及びトランジスタ１２７を制御するための制御信号ＣＴＬ１２７の波形を
一例として示している。
【０１０４】
期間４１３において、表示制御回路１１３は、まずスタート信号ＧＳＰの出力を停止する
（図４（Ａ）のＥ１、第１のステップ）。次に、パルス出力がシフトレジスタの最終段ま
で達した後に、クロック信号ＧＣＫの出力を停止する（図４（Ａ）のＥ２、第２のステッ
プ）。次に、電源電圧Ｖｐの出力を停止する（図４（Ａ）のＥ３、第３のステップ）。次
に、制御信号ＣＴＬ１２７の電位を、トランジスタ１２７がオフ状態になる電位にする（
図４（Ａ）のＥ４、第４のステップ）。
【０１０５】
以上のように、駆動回路１２１Ａの誤動作を引き起こすことなく、駆動回路１２１Ａの動
作、例えば駆動回路１２１Ａに向けての駆動回路１２１Ａを動作させるための信号又は電
圧の出力を停止することができる。動画から静止画に切り替わる際の誤動作はノイズを発
生させ、ノイズにより画像信号の波形が変動するため、駆動回路の誤動作を抑制すること
により、画像の劣化が少ない静止画を表示することができる。
【０１０６】
なお、これに限定されず、駆動回路１２１Ｂへ向けた駆動回路１２１Ｂを動作させるため
の信号又は電圧（電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＳＳＰ、及びクロック信号ＳＣＫ）の出力
の停止も駆動回路１２１Ａと同様に行うことができる。
【０１０７】
さらに、期間４１４において、表示制御回路１１３は、制御信号ＣＴＬ１２７の電位をト
ランジスタ１２７がオン状態になる電位にする（図４（Ｂ）のＳ１、第１のステップ）。
次に、電源電圧Ｖｐの出力を再開する（図４（Ｂ）のＳ２、第２のステップ）。次に、ク
ロック信号が入力される配線をクロック信号ＧＣＫにおけるハイレベルの電位と同等の値
にした後、クロック信号ＧＣＫの出力を再開する（図４（Ｂ）のＳ３、第３のステップ）
。次にスタート信号ＧＳＰの出力を再開する（図４（Ｂ）のＳ４、第４のステップ）。
【０１０８】
以上のように、誤動作を引き起こすことなく、駆動回路１２１Ａの動作、例えば駆動回路
１２１Ａに向けての駆動回路１２１Ａが動作するための信号又は電圧の出力を再開するこ
とができる。
【０１０９】
なお、これに限定されず、駆動回路１２１Ｂへ向けた駆動回路１２１Ｂを動作させるため
の信号又は電圧（電源電圧Ｖｐ、スタート信号ＳＳＰ、及びクロック信号ＳＣＫ）の出力
の再開も駆動回路１２１Ａと同様に行うことができる。
【０１１０】
また、図５に動画を表示する期間６０１、又は静止画を表示する期間６０２における、フ
レーム期間毎の画像信号の書き込み頻度を示す。図５は、フレーム期間毎の画像信号の書
き込み頻度を示す模式図であり、「Ｗ」は画像信号を書き込む期間であり、「Ｈ」は画像
信号を保持する期間であり、期間６０３は単位フレーム期間である。
【０１１１】
このように、本実施の形態の液晶表示装置の構成において、期間６０２で表示される静止
画の画像信号は期間６０４に書き込まれ、期間６０４で書き込まれた画像信号は、期間６
０２の他の期間で保持される。
【０１１２】
さらに、図１に示す液晶表示装置の温度が変動する場合について、以下に説明する。
【０１１３】
本実施の形態の液晶表示装置に用いられるトランジスタは、温度により電気特性の変動が
生じる。該トランジスタにおける温度による電気特性の変動について以下に説明する。
【０１１４】
トランジスタを形成した基板を４０℃、８５℃、１５０℃、及び２００℃のそれぞれの温
度で一定温度とし、ドレイン電圧を１Ｖ及び１０Ｖの２つの条件とし、ゲート電位（ＶＧ
ともいう）を−１０Ｖから１０Ｖまで変化させてＶＧ−ＩＤ特性を取得した。なお、ＩＤ
とは、ソース及びドレインの間に流れる電流である。また、測定したトランジスタは、チ
ャネル長Ｌが１０μｍであり、チャネル幅が２００μｍであり、ゲート絶縁層の膜厚が１
００ｎｍである。
【０１１５】
図６（Ａ）は、上記それぞれの温度で測定したトランジスタのＶＧ−ＩＤ特性を重ね書き
した図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すゲート電位が−２Ｖから２Ｖまでの領域
を拡大した図である。図中の矢印で示す右端の曲線が４０℃、左端が２００℃で取得した
曲線で、その他の温度で取得した曲線は、その間に位置する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）
に示すように、温度が上昇するに従って、カットオフ電流（ＶＧ＝０Ｖのときのドレイン
電流）が大きくなり、トランジスタがオフ状態であってもリーク電流が発生するなどの問
題が生じる。
【０１１６】
さらに、該トランジスタを用いた液晶表示装置の画像データの書き込み後の電圧保持特性
について、図７に示す。図７は、液晶表示装置における画素に画像信号ｉｍｇのデータを
書き込み、その後駆動回路が停止した後の画素の輝度の経時変化を示す図であり、横軸が
保持期間（例えば図５における期間６０２）であり、縦軸が基準値に対する画素の輝度変
化の割合である。図７では、輝度が上昇するほど、画像が白に近づく。
【０１１７】
図７に示すように、高温になるほど、また、保持期間が長くなるほど画素の輝度変化が大
きくなっていることがわかる。これは、温度上昇により、画像信号線と液晶素子の間に設
けられたトランジスタのリーク電流が大きくなり、液晶素子の画素電極の電位が変化する
ためである。
【０１１８】
これに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、液晶表示装置の温度に応じて駆動回路部
１２１を動作させるための信号及び電圧を駆動回路部１２１に供給するのを停止してから
再開するまでの期間の長さを設定する。これにより、トランジスタの電気特性が温度によ
り変動した場合であっても、表示画像へ向けた影響を低減することができる。
【０１１９】
例えば、液晶表示装置の温度が上昇するにつれて、駆動回路部１２１への駆動回路部１２
１を動作させるための信号及び電圧の供給を停止してから再開するまでの期間の長さを短
くする。すると、画素１２３に画像信号ｉｍｇのデータを書き込む間隔が短くなる。例え
ば、図７の結果では、輝度変化が２０％以上変化すると表示される画像の変化が顕著にな
る。よって、例えば６０℃では、保持時間が１８０秒となるように、駆動回路部１２１へ
の駆動回路部１２１を動作させるための信号及び電圧の供給を停止してから再開するまで
の期間の長さを設定することが好ましい。また、８５℃では、保持時間が６０秒となるよ
うに、駆動回路部１２１への駆動回路部１２１を動作させるための信号及び電圧の供給を
停止してから再開するまでの期間の長さを設定することが好ましい。これにより、温度変
化による画像の輝度変化の影響を低減することができる。
【０１２０】
本実施の形態の液晶表示装置は、画像信号の書き込み頻度を低減することができる。よっ
て、消費電力を低減することができる。
【０１２１】
また、同一の画像を複数回書き換えて静止画を表示する場合、画像の切り替わりが視認で
きると、人間は目に疲労を感じることがある。本実施の形態の液晶表示装置は、画像信号
の書き込み頻度が削減されているため、目の疲労を減らすといった効果もある。
【０１２２】
特に、本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が低減されたトランジスタを各画素のト
ランジスタに適用することにより、液晶素子又は保持容量で電圧を保持する期間を長くす
ることができる。その結果、画像信号の書き込み頻度を低減することができるため、消費
電力を低減することができ、また、目の疲労を低減することができる。
【０１２３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置における走査線駆動回路及び信号線駆
動回路に適用可能なシフトレジスタの一例について説明する。
【０１２４】
本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例について、図８を用いて説明する。図
８は、本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例を示す図である。
【０１２５】
図８（Ａ）に示すシフトレジスタは、第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出
力回路１０＿Ｎ（Ｎは３以上の自然数）を有する。
【０１２６】
第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎのそれぞれは、第１の
入力端子２１、第２の入力端子２２、第３の入力端子２３、第４の入力端子２４、第５の
入力端子２５、第１の出力端子２６、及び第２の出力端子２７を有する（図８（Ｂ）参照
）。各パルス出力回路において、第１の入力端子２１、第２の入力端子２２、及び第３の
入力端子２３のそれぞれは、第１の配線１１乃至第４の配線１４のうち、異なる一つの配
線に電気的に接続される。
【０１２７】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の入力端子
２１が第１の配線１１に電気的に接続され、第２の入力端子２２が第２の配線１２に電気
的に接続され、第３の入力端子２３が第３の配線１３に電気的に接続される。
【０１２８】
また、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、第２のパルス出力回路１０＿２は、第１の入
力端子２１が第２の配線１２に電気的に接続され、第２の入力端子２２が第３の配線１３
に電気的に接続され、第３の入力端子２３が第４の配線１４に電気的に接続される。
【０１２９】
図８（Ａ）に示すシフトレジスタは、第１の配線１１を介して第１のクロック信号ＣＫ１
が入力され、第２の配線１２を介して第２のクロック信号ＣＫ２が入力され、第３の配線
１３を介して第３のクロック信号ＣＫ３が入力され、第４の配線１４を介して第４のクロ
ック信号ＣＫ４が入力される。
【０１３０】
なお、第１のクロック信号ＣＫ１乃至第４のクロック信号ＣＫ４は、ハイレベルとローレ
ベルを繰り返すデジタル信号である。また、第１のクロック信号ＣＫ１乃至第４のクロッ
ク信号ＣＫ４は、順に１／４周期分遅延している。本実施の形態のシフトレジスタは、第
１のクロック信号ＣＫ１乃至第４のクロック信号ＣＫ４を用いてパルス出力回路の駆動を
制御する。
【０１３１】
また、第１のパルス出力回路１０＿１は、第４の入力端子２４が第５の配線１５に電気的
に接続される。本実施の形態のシフトレジスタは、第５の配線１５を介してスタート信号
ＳＰ１（第１のスタートパルス）が入力される。
【０１３２】
また、２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎ（ｎは、２以上Ｎ以下の自然数）は、
一段前段のパルス出力回路１０＿ｎ−１から前段信号ＯＵＴ（ｎ−１）が入力される。
【０１３３】
また、第１のパルス出力回路１０＿１は、２段後段の第３のパルス出力回路１０＿３から
信号が入力され、２段目以降の第ｌ（ｌは２以上Ｎ−２以下の自然数）のパルス出力回路
１０＿ｌは、２段後段の第ｌ＋２のパルス出力回路１０＿ｌ＋２から後段信号ＯＵＴ（ｌ
＋２）が入力される。
【０１３４】
また、各段のパルス出力回路は、前段及び／又は後段のパルス出力回路に第１の出力信号
を出力し、電気的に接続された別の配線などに第２の出力信号を出力する。
【０１３５】
例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第４の
入力端子２４を介してスタート信号が入力され、第５の入力端子２５を介して後段信号（
第３のパルス出力回路１０＿３の第２の出力信号）が入力され、第１の出力端子２６を介
して第１の出力信号を出力し、第２の出力端子２７を介して第２の出力信号を出力する。
【０１３６】
なお、Ｎ−１段目のパルス出力回路１０＿Ｎ−１及びＮ段目のパルス出力回路及び１０＿
Ｎは、後段信号ＯＵＴ（ｌ＋２）が入力されないため、図８（Ａ）に示すシフトレジスタ
のように、該シフトレジスタを、別途第６の配線１７を介して第２のスタート信号ＳＰ２
がＮ−１段目のパルス出力回路１０＿Ｎ−１に入力され、第７の配線１８を介して第３の
スタート信号ＳＰ３がＮ段目のパルス出力回路１０＿Ｎに入力される構成としてもよい。
また、第２のスタート信号ＳＰ２及び第３のスタート信号ＳＰ３に限定されず、第２のス
タート信号ＳＰ２及び第３のスタート信号ＳＰ３の代わりに内部で生成された信号を用い
てもよい。例えば、画素部へ向けたパルス出力に寄与しない第Ｎ＋１のパルス出力回路１
０＿Ｎ＋１及び第Ｎ＋２のパルス出力回路１０＿Ｎ＋２（ダミー段のパルス出力回路とも
いう）を設け、第Ｎ＋１のパルス出力回路１０＿Ｎ＋１の第１の出力信号を第Ｎ−１のパ
ルス出力回路１０＿Ｎ−１の第５の入力端子２５に入力し、第Ｎ＋２のパルス出力回路１
０＿Ｎ＋２の第１の出力信号を第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎの第５の入力端子２５に入
力する構成としてもよい。また、別途シフトレジスタの内部で生成された信号を用いる構
成としてもよい。
【０１３７】
次に、図８（Ｂ）に示すパルス出力回路の回路構成の一例について、図８（Ｃ）を用いて
説明する。図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）に示すパルス出力回路の回路構成の一例を示す回路
図である。
【０１３８】
図８（Ｃ）に示すパルス出力回路は、トランジスタ３１と、トランジスタ３２と、トラン
ジスタ３３と、トランジスタ３４と、トランジスタ３５と、トランジスタ３６と、トラン
ジスタ３７と、トランジスタ３８と、トランジスタ３９と、トランジスタ４０と、トラン
ジスタ４１と、を有する。
【０１３９】
トランジスタ３１は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され、ゲー
トが第４の入力端子２４に電気的に接続される。
【０１４０】
トランジスタ３２は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの他方がトランジスタ３１のソース及びドレインの他方に電気的に接続さ
れる。
【０１４１】
トランジスタ３３は、ソース及びドレインの一方が第１の入力端子２１に電気的に接続さ
れ、ソース及びドレインの他方が第１の出力端子２６に電気的に接続される。
【０１４２】
トランジスタ３４は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの他方が第１の出力端子２６に電気的に接続され、ゲートがトランジスタ
３２のゲートに電気的に接続される。
【０１４３】
トランジスタ３５は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの他方がトランジスタ３２のゲートに電気的に接続され、ゲートが第４の
入力端子２４に電気的に接続される。
【０１４４】
トランジスタ３６は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの他方がトランジスタ３２のゲートに電気的に接続され、ゲートが第５の
入力端子２５に電気的に接続される。
【０１４５】
トランジスタ３７は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され、ゲー
トが第３の入力端子２３に電気的に接続される。
【０１４６】
トランジスタ３８は、ソース及びドレインの一方がトランジスタ３２のゲートに電気的に
接続され、ソース及びドレインの他方がトランジスタ３７のソース及びドレインの他方に
電気的に接続され、ゲートが第２の入力端子２２に電気的に接続される。
【０１４７】
トランジスタ３９は、ソース及びドレインの一方がトランジスタ３１のソース及びドレイ
ンの他方、並びにトランジスタ３２のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、ソ
ース及びドレインの他方がトランジスタ３３のゲートに電気的に接続され、ゲートが電源
線５１に電気的に接続される。
【０１４８】
トランジスタ４０は、ソース及びドレインの一方が第１の入力端子２１に電気的に接続さ
れ、ソース及びドレインの他方が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲートがトラ
ンジスタ３９のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。
【０１４９】
トランジスタ４１は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され、ソー
ス及びドレインの他方が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲートがトランジスタ
３２のゲートに電気的に接続される。
【０１５０】
なお、図８（Ｃ）において、トランジスタ３３のゲートと、トランジスタ４０のゲートと
、トランジスタ３９のソース及びドレインの他方との接続箇所をノードＮＡとする。また
、トランジスタ３２のゲートと、トランジスタ３４のゲートと、トランジスタ３５のソー
ス及びドレインの他方と、トランジスタ３６のソース及びドレインの他方と、トランジス
タ３８のソース及びドレインの一方と、トランジスタ４１のゲートとの接続箇所をノード
ＮＢとする。
【０１５１】
例えば、第１のパルス出力回路１０＿１の場合、第１のパルス出力回路１０＿１には、第
１の入力端子２１を介して第１のクロック信号ＣＫ１が入力され、第２の入力端子２２を
介して第２のクロック信号ＣＫ２が入力され、第３の入力端子２３を介して第３のクロッ
ク信号ＣＫ３が入力され、第４の入力端子２４を介してスタート信号ＳＰが入力され、第
５の入力端子２５を介して第３のパルス出力回路１０＿３の第１の出力端子２６を介して
出力される信号が入力される。また、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の出力端子
２６を介して第１の出力信号を出力し、第２の出力端子２７を介して第２の出力信号であ
る信号ＯＵＴ（１）を出力する。
【０１５２】
ここで、図８（Ａ）乃至図８（Ｃ）に示すシフトレジスタにおける動作例について、図９
を用いて説明する。図９は、図８に示すシフトレジスタの動作の一例を示すタイミングチ
ャートである。なお、走査線駆動回路に用いられるシフトレジスタの場合、図９に示す期
間６１は垂直帰線期間であり、期間６２はゲート選択期間に相当する。
【０１５３】
上記構成とすることにより、駆動回路部を常時動作することなく、静止画を表示すること
ができる。
【０１５４】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。
【０１５５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す表示装置に適用可能なトランジスタについて説
明する。
【０１５６】
上記実施の形態に示す表示装置に適用可能なトランジスタの構造としては、例えばトップ
ゲート構造又はボトムゲート構造などが挙げられる。さらに、ボトムゲート構造としては
、例えばスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。
【０１５７】
また、上記実施の形態に示すトランジスタは、チャネル形成領域が一つ形成される構造（
シングルゲート構造ともいう）、チャネル形成領域が複数形成される構造（マルチゲート
構造ともいう）であってもよい。また、上記実施の形態に示す表示装置に適用可能なトラ
ンジスタは、チャネル形成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
極層を有する構造（デュアルゲート構造ともいう）などであってもよい。
【０１５８】
本実施の形態のトランジスタの構造例について、図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）を用いて
説明する。図１０（Ａ）乃至図１０（Ｄ）は、本実施の形態におけるトランジスタの構造
例を示す断面模式図である。
【０１５９】
図１０（Ａ）に示すトランジスタは、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。
【０１６０】
図１０（Ａ）に示すトランジスタは、ゲート電極層４０１ａと、ゲート絶縁層４０２ａと
、酸化物半導体層４０３ａと、ソース電極層４０５ａと、ドレイン電極層４０６ａと、を
有する。
【０１６１】
ゲート電極層４０１ａは、基板４００ａの上に設けられ、ゲート絶縁層４０２ａは、ゲー
ト電極層４０１ａの上に設けられ、酸化物半導体層４０３ａは、ゲート絶縁層４０２ａを
挟んでゲート電極層４０１ａの上に設けられ、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層
４０６ａは、酸化物半導体層４０３ａの上にそれぞれ設けられる。
【０１６２】
さらに、図１０（Ａ）に示すトランジスタにおいて、酸化物半導体層４０３ａは、上面の
一部（上面にソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０６ａが設けられていない部分
）に酸化物絶縁層４０７ａが接する。また、酸化物絶縁層４０７ａは、上部に保護絶縁層
４０９ａが設けられる。
【０１６３】
図１０（Ｂ）に示すトランジスタは、ボトムゲート構造の一つであるチャネル保護型（チ
ャネルストップ型ともいう）トランジスタであり、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１６４】
図１０（Ｂ）に示すトランジスタは、ゲート電極層４０１ｂと、ゲート絶縁層４０２ｂと
、酸化物半導体層４０３ｂと、絶縁層４２７と、ソース電極層４０５ｂと、ドレイン電極
層４０６ｂと、を有する。
【０１６５】
ゲート電極層４０１ｂは、基板４００ｂの上に設けられ、ゲート絶縁層４０２ｂは、ゲー
ト電極層４０１ｂの上に設けられ、酸化物半導体層４０３ｂは、ゲート絶縁層４０２ｂを
挟んでゲート電極層４０１ｂの上に設けられ、絶縁層４２７は、ゲート絶縁層４０２ｂ及
び酸化物半導体層４０３ｂを挟んでゲート電極層４０１ｂの上に設けられ、ソース電極層
４０５ｂ及びドレイン電極層４０６ｂは、絶縁層４２７を挟んで酸化物半導体層４０３ｂ
の上にそれぞれ設けられる。
【０１６６】
さらに、図１０（Ｂ）に示すトランジスタは、上部に保護絶縁層４０９ｂが接する。
【０１６７】
図１０（Ｃ）に示すトランジスタは、ボトムゲート構造のトランジスタの一つである。
【０１６８】
図１０（Ｃ）に示すトランジスタは、ゲート電極層４０１ｃと、ゲート絶縁層４０２ｃと
、酸化物半導体層４０３ｃと、ソース電極層４０５ｃと、ドレイン電極層４０６ｃと、を
有する。
【０１６９】
ゲート電極層４０１ｃは、基板４００ｃの上に設けられ、ゲート絶縁層４０２ｃは、ゲー
ト電極層４０１ｃの上に設けられ、ソース電極層４０５ｃ及びドレイン電極層４０６ｃは
、ゲート絶縁層４０２ｃの上に設けられ、酸化物半導体層４０３ｃは、ゲート絶縁層４０
２ｃ、ソース電極層４０５ｃ、及びドレイン電極層４０６ｃを挟んでゲート電極層４０１
ｃの上に設けられる。
【０１７０】
さらに、図１０（Ｃ）に示すトランジスタにおいて、酸化物半導体層４０３ｃは、上面及
び側面に酸化物絶縁層４０７ｃが接する。また、酸化物絶縁層４０７ｃは、上部に保護絶
縁層４０９ｃが設けられる。
【０１７１】
図１０（Ｄ）に示すトランジスタは、トップゲート構造のトランジスタの一つである。
【０１７２】
図１０（Ｄ）に示すトランジスタは、ゲート電極層４０１ｄと、ゲート絶縁層４０２ｄと
、酸化物半導体層４０３ｄと、ソース電極層４０５ｄと、ドレイン電極層４０６ｄと、を
有する。
【０１７３】
酸化物半導体層４０３ｄは、下地層４４７を挟んで基板４００ｄの上に設けられ、ソース
電極層４０５ｄ及びドレイン電極層４０６ｄは、酸化物半導体層４０３ｄの一部の上にそ
れぞれ設けられ、ゲート絶縁層４０２ｄは、酸化物半導体層４０３ｄ、ソース電極層４０
５ｄ、及びドレイン電極層４０６ｄの上に設けられ、ゲート電極層４０１ｄは、ゲート絶
縁層４０２ｄを挟んで酸化物半導体層４０３ｄの上に設けられる。
【０１７４】
さらに、図１０（Ｄ）に示すトランジスタにおいて、ソース電極層４０５ｄは、ゲート絶
縁層４０２ｄに設けられた開口部を介して配線層４３６に接し、ドレイン電極層４０６ｄ
は、ゲート絶縁層４０２ｄに設けられた開口部を介して配線層４３７に接する。
【０１７５】
基板４００ａ乃至基板４００ｄとしては、例えば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ことができる。
【０１７６】
また、基板４００ａ乃至基板４００ｄとして、セラミック基板、石英基板、サファイア基
板などの絶縁体でなる基板を用いることもできる。また、基板４００ａ乃至基板４００ｄ
として、結晶化ガラスを用いることもできる。また、基板４００ａ乃至基板４００ｄとし
て、プラスチック基板などを用いることもできる。また、基板４００ａ乃至基板４００ｄ
として、シリコンなどの半導体基板を用いることもできる。
【０１７７】
下地層４４７は、基板４００ｄからの不純物元素の拡散を防止する機能を有する。下地層
４４７としては、例えば窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒
化シリコン層、酸化アルミニウム層、又は酸化窒化アルミニウム層を用いることができる
。また、下地層４４７に適用可能な材料の層の積層により下地層４４７を構成することも
できる。
【０１７８】
なお、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、及び図１０（Ｃ）に示すトランジスタにおいて、図
１０（Ｄ）に示すトランジスタと同様に、基板とゲート電極層の間に下地層を設けてもよ
い。
【０１７９】
ゲート電極層４０１ａ乃至ゲート電極層４０１ｄとしては、例えばモリブデン、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、若しくはスカンジウム
などの金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、
ゲート電極層４０１ａ乃至ゲート電極層４０１ｄに適用可能な材料の層の積層により、ゲ
ート電極層４０１ａ乃至ゲート電極層４０１ｄを構成することもできる。
【０１８０】
ゲート絶縁層４０２ａ乃至ゲート絶縁層４０２ｄとしては、例えば酸化シリコン層、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
を用いることができる。また、ゲート絶縁層４０２ａ乃至ゲート絶縁層４０２ｄに適用可
能な材料の層の積層によりゲート絶縁層４０２ａ乃至ゲート絶縁層４０２ｄを構成するこ
ともできる。ゲート絶縁層４０２ａ乃至ゲート絶縁層４０２ｄに適用可能な材料の層は、
例えばプラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などを用いて形成することができる。例え
ば、プラズマＣＶＤ法により窒化シリコン層を形成し、プラズマＣＶＤ法により窒化シリ
コン層の上に酸化シリコン層を形成することによりゲート絶縁層４０２ａ乃至ゲート絶縁
層４０２ｄを作製することができる。
【０１８１】
酸化物半導体層４０３ａ乃至酸化物半導体層４０３ｄに適用可能な酸化物半導体としては
、例えば四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸化物などが挙げられる
。四元系金属酸化物としては、例えばＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物などが挙
げられる。三元系金属酸化物としては、例えばＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ
−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、又はＳｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金
属酸化物などが挙げられる。二元系金属酸化物としては、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化
物、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、又はＩｎ−Ｓｎ−Ｏ系
金属酸化物などが挙げられる。また、酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓ
ｎ−Ｏ系金属酸化物、又はＺｎ−Ｏ系金属酸化物などが挙げられる。また、上記酸化物半
導体として適用可能な金属酸化物にＳｉＯ２が含まれていてもよい。また、例えばＩｎ−
Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、そ
の組成比に特に制限はない。また、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物にＩｎとＧａとＺ
ｎ以外の元素が含まれていてもよい。
【０１８２】
また、酸化物半導体層４０３ａ乃至酸化物半導体層４０３ｄに適用可能な酸化物半導体と
しては、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは０より大きい数）で表記される金属酸化物
も挙げられる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一つ又は複数の金
属元素を示す。Ｍとしては、例えばＧａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、又はＧａ及びＣ
ｏなどがある。
【０１８３】
ソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃至ドレ
イン電極層４０６ｄとしては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モ
リブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする
合金材料の層を用いることができる。また、ソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０
５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄに適用可能な材料の層の
積層によりソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６
ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄのそれぞれを構成することができる。
【０１８４】
例えば、アルミニウム又は銅の金属層と、チタン、モリブデン、タングステンなどの高融
点金属層との積層によりソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン
電極層４０６ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄを構成することができる。また、複数の高融
点金属層の間にアルミニウム又は銅の金属層が設けられた積層によりソース電極層４０５
ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄ
を構成することもできる。また、ヒロックやウィスカーの発生を防止する元素（Ｓｉ、Ｎ
ｄ、Ｓｃなど）が添加されているアルミニウム層を用いてソース電極層４０５ａ乃至ソー
ス電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄを構成する
ことにより、耐熱性を向上させることができる。
【０１８５】
また、ソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃
至ドレイン電極層４０６ｄとして、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。
導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ
２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴ
Ｏと略記する）、若しくは酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）、又はこ
れらの金属酸化物に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１８６】
さらに、ソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ
乃至ドレイン電極層４０６ｄの形成に用いられる材料を用いて他の配線を形成してもよい
。
【０１８７】
配線層４３６及び配線層４３７としては、ソース電極層４０５ａ乃至ソース電極層４０５
ｄ、及びドレイン電極層４０６ａ乃至ドレイン電極層４０６ｄに適用可能な材料の層を用
いることができる。また、配線層４３６及び配線層４３７に適用可能な材料の層の積層に
より配線層４３６及び配線層４３７を構成することもできる。
【０１８８】
絶縁層４２７としては、例えば下地層４４７に適用可能な材料の層を用いることができる
。また、絶縁層４２７に適用可能な材料の層の積層により絶縁層４２７を構成することも
できる。
【０１８９】
酸化物絶縁層４０７ａ及び酸化物絶縁層４０７ｃとしては、酸化物絶縁層を用いることが
でき、例えば酸化シリコン層などを用いることができる。また、酸化物絶縁層４０７ａ及
び酸化物絶縁層４０７ｃに適用可能な材料の層の積層により酸化物絶縁層４０７ａ及び酸
化物絶縁層４０７ｃを構成することもできる。
【０１９０】
保護絶縁層４０９ａ乃至保護絶縁層４０９ｃとしては、無機絶縁層を用いることができ、
例えば窒化シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化酸化シリコン層、又は窒化酸化アルミ
ニウム層などを用いることができる。また、保護絶縁層４０９ａ乃至保護絶縁層４０９ｃ
に適用可能な材料の層の積層により保護絶縁層４０９ａ乃至保護絶縁層４０９ｃを構成す
ることもできる。
【０１９１】
なお、上記実施の形態の表示装置では、本実施の形態のトランジスタに起因する表面凹凸
を低減するために、トランジスタの上（酸化物絶縁層又は保護絶縁層を有する場合には酸
化物絶縁層又は保護絶縁層を挟んでトランジスタの上）に平坦化絶縁層を有する構成とす
ることもできる。平坦化絶縁層としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、
などの有機材料の層を用いることができる。また平坦化絶縁層としては、低誘電率材料（
ｌｏｗ−ｋ材料）の層を用いることもできる。また、平坦化絶縁層に適用可能な材料の層
の積層により平坦化絶縁層を構成することもできる。
【０１９２】
さらに、本実施の形態のトランジスタの作製方法の一例として、図１０（Ａ）に示すトラ
ンジスタの作製方法の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、図１０（Ａ）
に示すトランジスタの作製方法の一例を示す図である。なお、本実施の形態のトランジス
タの作製方法の一例として、図１０（Ａ）に示すトランジスタの作製方法の一例を示すが
、これに限定されず、例えば図１０（Ｂ）乃至図１０（Ｄ）に示す各構成要素において、
符号を除く名称が図１０（Ａ）に示す各構成要素と同じであれば、図１０（Ａ）に示すト
ランジスタの作製方法の一例の説明を適宜援用することができる。
【０１９３】
まず、基板４００ａを準備し、基板４００ａの上に第１の導電膜を形成する。
【０１９４】
また、基板４００ａの一例としてガラス基板を用いる。
【０１９５】
また、第１の導電膜としては、例えばモリブデン、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、若しくはスカンジウムなどの金属材料、又はこれら
を主成分とする合金材料の膜を用いることができる。また、第１の導電膜に適用可能な材
料の膜の積層膜により、第１の導電膜を構成することもできる。
【０１９６】
次に、第１のフォトリソグラフィ工程により第１の導電膜の上に第１のレジストマスクを
形成し、第１のレジストマスクを用いて選択的に第１の導電膜のエッチングを行うことに
よりゲート電極層４０１ａを形成し、第１のレジストマスクを除去する。
【０１９７】
なお、本実施の形態において、インクジェット法を用いてレジストマスクを形成してもよ
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。
【０１９８】
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、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
階調マスクは、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、製造工程を簡
略にすることができる。
【０１９９】
次に、ゲート電極層４０１ａの上にゲート絶縁層４０２ａを形成する。
【０２００】
本実施の形態のトランジスタに用いられる酸化物半導体は、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。よって、ゲート絶縁層４０２ａは、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絶縁層である
ことが好ましい。
【０２０１】
例えば、高密度プラズマＣＶＤ法を用いてゲート絶縁層４０２ａを形成することができる
。例えばμ波（例えば、周波数２．４５ＧＨｚのμ波）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法
は、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるため、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、界面準位が低減し、界面特
性を良好にすることができる。
【０２０２】
また、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法など、他の成膜方法を用いてゲート絶縁層４
０２ａを形成することもできる。また、ゲート絶縁層４０２ａを形成後に熱処理を行って
もよい。該熱処理を行うことによりゲート絶縁層４０２ａの膜質、酸化物半導体との界面
特性を改質させることができる。
【０２０３】
次に、ゲート絶縁層４０２ａの上に膜厚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１１（Ａ）参照）。例えばスパッ
タリング法を用いて酸化物半導体膜５３０を形成することができる。
【０２０４】
なお、酸化物半導体膜５３０を形成する前に、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４０２ａ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することにより
プラズマを形成して基板の表面を改質する方法である。なお、アルゴンに代えて窒素、ヘ
リウム、酸素などを用いてもよい。
【０２０５】
例えば、酸化物半導体層４０３ａに適用可能な酸化物半導体材料を用いて酸化物半導体膜
５３０を形成することができる。本実施の形態では、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酸化物半導体膜５３０を形成する。また、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、スパッタリング法により酸化物半導体膜５３０を形成することもできる。
【０２０６】
スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜５３０を作製するためのターゲットとしては、
例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の組成比である酸
化物ターゲットを用いることができる。また、上記に示すターゲットに限定されず、例え
ば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の組成比である酸化物
ターゲットを用いてもよい。また、作製される酸化物ターゲットのうち、全体の体積に対
して全体の体積から空隙などが占める空間を除いた部分の体積の割合（充填率ともいう）
は、９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％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形成した酸化物半導体膜は、緻密な膜となる。
【０２０７】
なお、酸化物半導体膜５３０を形成する際に用いるスパッタガスとしては、例えば水素、
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
。
【０２０８】
また、酸化物半導体膜５３０を形成する前に、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート
電極層４０１ａが形成された基板４００ａ、又はゲート電極層４０１ａ及びゲート絶縁層
４０２ａが形成された基板４００ａを予備加熱し、基板４００ａ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。上記予備加熱により、ゲート絶縁層４０
２ａ及び酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基、及び水分への侵入を抑制することができ
る。なお、予備加熱室に設ける排気手段として、クライオポンプを用いることが好ましい
。また、上記予備加熱の処理を省略することもできる。また、上記予備加熱は、酸化物絶
縁層４０７ａの成膜前に、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０６ａまで形成し
た基板４００ａにも同様に行ってもよい。
【０２０９】
また、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜５３０を形成する場合、減圧状態に保持
された成膜室内に基板４００ａ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４００ａを加熱することにより、形成する酸化
物半導体膜５３０に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、基板４００ａを
加熱することにより、スパッタリング法による損傷が軽減する。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４００ａの上に酸化物半導体膜５３０を成膜する。
【０２１０】
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設け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、水素原子を含む化合物（水など）、
より好ましくは水素原子及び炭素原子を含む化合物などが排気されるため、クライオポン
プを用いることにより、当該成膜室で形成した酸化物半導体膜５３０に含まれる不純物の
濃度を低減することができる。
【０２１１】
成膜条件の一例としては、基板４００ａ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たスパッタリング法は、成膜時に発生する粉
状物質が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０２１２】
次に、第２のフォトリソグラフィ工程により酸化物半導体膜５３０の上に第２のレジスト
マスクを形成し、第２のレジストマスクを用いて選択的に酸化物半導体膜５３０のエッチ
ングを行うことにより、酸化物半導体膜５３０を島状の酸化物半導体層に加工し、第２の
レジストマスクを除去する。
【０２１３】
なお、ゲート絶縁層４０２ａにコンタクトホールを形成する場合、酸化物半導体膜５３０
を島状の酸化物半導体層に加工する際に該コンタクトホールを形成することもできる。
【０２１４】
例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はドライエッチング及びウェットエ
ッチングの両方を用いて酸化物半導体膜５３０のエッチングを行うことができる。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。
【０２１５】
次に、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。第１の加熱処理によって酸化物半導体層
の脱水化又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、３５０℃以上７５
０℃以下、又は３５０℃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４０３ａを得る（図１１（Ｂ）参照）。
【０２１６】
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又は熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ
Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）装置などのＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａ
ｎｎｅａｌ）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、又は窒素のような、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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガス
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。又は、加熱処理装置に導入する窒素、又
はヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、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。
【０２１９】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、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。酸素ガス又はＮ２Ｏガスには、水、水素などが含まれないことが好ましい
。又は、加熱処理装置に導入する酸素ガス又はＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上、好ましく
は７Ｎ以上、（即ち、酸素ガス又は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
水化又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４０３ａ
を高純度化させる。
【０２２０】
また、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に第１の加熱処理を行
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、島状
の酸化物半導体層への加工を行う。
【０２２１】
また、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４０３ａ上にソー
ス電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０６ａを形成した後、又はソース電極層４０５ａ
及びドレイン電極層４０６ａの上に酸化物絶縁層４０７ａを形成した後に第１の加熱処理
を行ってもよい。
【０２２２】
また、ゲート絶縁層４０２ａにコンタクトホールを形成する場合、酸化物半導体膜５３０
に第１の加熱処理を行う前にコンタクトホールを形成してもよい。
【０２２３】
また、酸化物半導体膜を２回に分けて成膜し、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膜を形成し、該膜を用いて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、又
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７００℃以下の加
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膜を用い
て酸化物半導体層を形成してもよい。
【０２２４】
次に、ゲート絶縁層４０２ａ及び酸化物半導体層４０３ａの上に第２の導電膜を形成する
。
【０２２５】
第２の導電膜としては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデ
ン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材
料の膜を用いることができる。また、第２の導電膜に適用可能な膜の積層膜により第２の
導電膜を形成することができる。
【０２２６】
次に、第３のフォトリソグラフィ工程により第２の導電膜の上に第３のレジストマスクを
形成し、第３のレジストマスクを用いて選択的にエッチングを行ってソース電極層４０５
ａ及びドレイン電極層４０６ａを形成した後、第３のレジストマスクを除去する（図１１
（Ｃ）参照）。
【０２２７】
なお、ソース電極層４０５ａ及びドレイン電極層４０６ａを形成する際に、第２の導電膜
を用いて他の配線を形成することもできる。
【０２２８】
また、第３のレジストマスク形成時の露光として、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレー
ザ光を用いることが好ましい。酸化物半導体層４０３ａの上で隣り合うソース電極層４０
５ａの下端部とドレイン電極層４０６ａの下端部との間隔幅により、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  Ｕｌｔｒ
ａｖｉｏｌｅｔ）を用いて第３のレジストマスク形成の際に露光を行うとよい。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以下とすることもでき、該露光を用いて形成さ
れたトランジスタを用いることにより、回路の動作速度を速くすることできる。また、該
トランジスタのオフ電流値は、極めて小さいため、該トランジスタを用いた回路の消費電
力を低減することもできる。
【０２２９】
なお、第２の導電膜のエッチングを行う場合、エッチングによる酸化物半導体層４０３ａ
の分断を抑制するために、エッチング条件を最適化することが好ましい。しかしながら、
第２の導電膜のみエッチングが行われ、酸化物半導体層４０３ａは、全くエッチングが行
われないという条件を得ることは難しく、第２の導電膜のエッチングの際に酸化物半導体
層４０３ａは一部のみエッチングが行われ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層４０３
ａとなることもある。
【０２３０】
本実施の形態では、第２の導電膜の一例としてチタン膜を用い、酸化物半導体層４０３ａ
の一例としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いるため、エッチャントとしてア
ンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０２３１】
次に、酸化物半導体層４０３ａ、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０６ａの
上に酸化物絶縁層４０７ａを形成する。このとき、酸化物絶縁層４０７ａは、酸化物半導
体層４０３ａの上面の一部に接する。
【０２３２】
酸化物絶縁層４０７ａは、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、酸
化物絶縁層４０７ａに水、水素など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。酸化物絶縁層４０７ａ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、又は水素が酸化物半導体層中の酸素を引き抜き、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、酸
化物絶縁層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。
【０２３３】
本実施の形態では、酸化物絶縁層４０７ａとして、スパッタリング法を用いて膜厚２００
ｎｍの酸化シリコン膜を形成する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすれば
よく、本実施の形態では一例として１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法
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、又は希ガスと酸
素の混合雰囲気下において行うことができる。
【０２３４】
また、酸化物絶縁層４０７ａを形成するためのターゲットとしては、酸化シリコンターゲ
ット又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リング法により酸化シリコン膜を形成することができ
る。
【０２３５】
また、酸化物絶縁層４０７ａの形成に用いられ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（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
を用いて成膜室内の残留水分を除去することにより、酸化物絶縁層４０７ａに含まれる不
純物の濃度を低減できる。また、酸化物絶縁層４０７ａの形成に用いられる成膜室内の残
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
のを用いることもできる。
【０２３６】
また、酸化物絶縁層４０７ａ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。
【０２３７】
また、酸化物絶縁層４０７ａを形成する前にＮ２Ｏ、Ｎ２、又は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４０３ａ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
４０３ａの上面の一部に接する酸化物絶縁層４０７ａを形成することが好ましい。
【０２３８】
さらに、不活性ガス雰囲気下、又は酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２０
０℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行うこともできる。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４０３ａの上面の一部が酸化物絶縁層４０７ａと接した状態で加熱される
。
【０２３９】
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から意
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。
【０２４０】
以上の工程でトランジスタが形成される（図１１（Ｄ）参照）。
【０２４１】
また、酸化物絶縁層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
不純物を酸化物絶縁層に拡散させ、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。
【０２４２】
酸化物絶縁層４０７ａの上にさらに保護絶縁層４０９ａを形成してもよい。例えば、ＲＦ
スパッタリング法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタリング法は、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、保護絶縁層として保護絶縁層
４０９ａを、窒化シリコン膜を用いて形成する（図１１（Ｅ）参照）。
【０２４３】
本実施の形態では、酸化物絶縁層４０７ａまで形成された基板４００ａを１００℃〜４０
０℃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とで保護絶縁層４０９
ａを形成する。この場合においても、酸化物絶縁層４０７ａと同様に、処理室内の残留水
分を除去しつつ保護絶縁層４０９ａを成膜することが好ましい。
【０２４４】
保護絶縁層４０９ａの形成後、さらに大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３
０時間以下での加熱処理を行ってもよい。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。
【０２４５】
以上のように、本実施の形態に示すトランジスタは、チャネル形成層として酸化物半導体
層を有するトランジスタである。本実施の形態のトランジスタに用いられる酸化物半導体
層は、熱処理により高純度化することによりＩ型又は実質的にＩ型にさせた酸化物半導体
層である。
【０２４６】
また、高純度化された酸化物半導体層は、キャリアが極めて少なく（ゼロに近い）、キャ
リア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好
ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満である。このように酸化物半導体層のキャリアが極め
て少ないため、本実施の形態のトランジスタは、オフ電流を少なくすることができる。オ
フ電流は、少なければ少ないほど好ましい。本実施の形態のトランジスタでは、チャネル
幅１μｍあたりのオフ電流密度を１０ａＡ／μｍ（１×１０−１７Ａ／μｍ）以下にする
こと、さらには、１ａＡ／μｍ（１×１０−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μ
ｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下、１ｚＡ／μｍ（１×１０−２１Ａ／μｍ）以下にす
ることが可能である。
【０２４７】
オフ電流値が極めて小さいトランジスタを例えば実施の形態１の液晶表示装置における画
素のトランジスタとして用いることにより、静止画を表示する際の画像データの再書き込
み（リフレッシュともいう）の回数を少なくすることができる。
【０２４８】
また、本実施の形態のトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速
駆動が可能である。よって、例えば本実施の形態のトランジスタを上記実施の形態１の表
示装置のトランジスタに用いることにより、画像の画質を向上させることができる。また
、本実施の形態のトランジスタを上記実施の形態１の表示装置に用いることにより、同一
基板上に駆動回路部及び画素部を作製することができるため、表示装置の部品点数を削減
することができ、例えば表示装置を湾曲させた場合であっても駆動回路部と画素部との接
続不良の発生を防止することができる。
【０２４９】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことが可
能である。
【０２５０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例の外観及び断面について、
図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態における液晶表示装置の一例を説明す
るための図であり、図１２（Ａ）及び図１２（Ｃ）は、平面図であり、図１２（Ｂ）は、
図１２（Ａ）又は図１２（Ｃ）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０２５１】
図１２（Ａ）乃至図１２（Ｃ）に示す液晶表示装置は、第１の基板４００１上に設けられ
た画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が
設けられている。また、画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４
００６が設けられている。よって、画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第
１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８
と共に封止されている。また、図１２（Ａ）乃至図１２（Ｃ）に示す液晶表示装置は、第
１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、単
結晶半導体膜又は多結晶半導体膜を用いて別途用意された基板上に形成された信号線駆動
回路４００３が実装されている。
【０２５２】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ法、ワ
イヤボンディング法、或いはＴＡＢ法などを用いることができる。図１２（Ａ）は、ＣＯ
Ｇ法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１２（Ｃ）は、ＴＡＢ法によ
り信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０２５３】
また、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２及び走査線駆動回路４００４の
それぞれは、トランジスタを複数有しており、図１２（Ｂ）では、画素部４００２に含ま
れるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１
とを例示している。トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１上には絶縁層４０４
１、４０４２、４０２１が設けられている。
【０２５４】
トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１としては、上記実施の形態１の液晶表示
装置と同様に、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するトランジス
タを用いることができ、例えば上記実施の形態３に示すトランジスタを用いることができ
る。
【０２５５】
トランジスタ４０１０は、ゲート電極層４０５１と、ゲート電極層４０５１の上に設けら
れたゲート絶縁層４０２０と、ゲート絶縁層４０２０を挟んでゲート電極層４０５１の上
に設けられた酸化物半導体層４０５２と、酸化物半導体層４０５２の上にそれぞれ設けら
れたソース電極層４０５３及びドレイン電極層４０５４と、を有する。
【０２５６】
トランジスタ４０１１は、ゲート電極層４０６１と、ゲート電極層４０６１の上に設けら
れたゲート絶縁層４０２０と、ゲート絶縁層４０２０を挟んでゲート電極層４０６１の上
に設けられた酸化物半導体層４０６２と、酸化物半導体層４０６２の上にそれぞれ設けら
れたソース電極層４０６３及びドレイン電極層４０６４と、を有する。
【０２５７】
さらに、絶縁層４０２１上において、トランジスタ４０１１の酸化物半導体層４０６２の
チャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸
化物半導体層４０６２のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ試験
前後におけるトランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減することができる。ま
た、導電層４０４０は、電圧がトランジスタ４０１１のゲート電極層４０６１と同じでも
よいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また
、導電層４０４０の電位が接地電位、０Ｖ、或いは導電層４０４０が浮遊状態であっても
よい。なお、導電層４０４０は、必ずしも設ける必要はない。
【０２５８】
また、絶縁層４０４１、絶縁層４０４２、及び絶縁層４０２１を貫通する開口部を介して
トランジスタ４０１０のソース電極層４０５３又はドレイン電極層４０５４と電気的に接
続されるように画素電極層４０３０が設けられる。そして、第２の基板４００６上に対向
電極層４０３１が設けられる。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００
８とが重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、
対向電極層４０３１は、それぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３を介し
て液晶層４００８を挟持している。
【０２５９】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性基板を用いることがで
き、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶ
Ｆ（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、又はアクリル樹脂フィ
ルムを用いることができる。
【０２６０】
また、絶縁層４０３２及び絶縁層４０３３の間にスペーサ４０３５が設けられる。スペー
サ４０３５は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる隔壁であり、画素電極層
４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられ
ている。また、スペーサ４０３５として球状のスペーサを用いてもよい。
【０２６１】
また、対向電極層４０３１は、トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電圧
線と電気的に接続される。また、共通電圧線との接続部（共通接続部ともいう）を用いて
、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４０３１と共通電圧線とを電
気的に接続することができる。
【０２６２】
また、シール材４００５は、導電性粒子を含む。
【０２６３】
また、本実施の形態の液晶表示装置では、液晶層４００８における液晶材料として配向膜
を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は、液晶相の一つであり、コレ
ステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現す
る相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するため
に５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶材料として用いる。ブルー相
を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学
的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また、配向膜を設け
なくてもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる
静電破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減すること
ができる。よって、液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。特に、酸化物
半導体層を有するトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著
しく変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって、酸化物半導体層を有するトランジ
スタを有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることにより、静電気によるトラ
ンジスタの電気的変動を抑制することができる。
【０２６４】
また、本実施の形態における液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、
内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設けてもよいし、偏光板を基板の内側
に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造は、偏光板及び着色層の材料や作製工
程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとして機能
する遮光層を設けてもよい。
【０２６５】
また、絶縁層４０４１は、酸化物半導体層４０５２及び酸化物半導体層４０６２に接する
。絶縁層４０４１としては、例えば酸化シリコン層を用いることができる。
【０２６６】
また、絶縁層４０４２は、絶縁層４０４１上に接して設けられる。絶縁層４０４２として
は、例えば窒化シリコン層を用いることができる。
【０２６７】
また、絶縁層４０２１は、絶縁層４０４２の上に設けられる。絶縁層４０２１は、トラン
ジスタの表面の凹凸を低減するための平坦化絶縁層としての機能を有する。絶縁層４０２
１としては、例えばポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ
などの、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）、ＢＰＳＧ（リ
ンボロンガラス）などを用いることもできる。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。
【０２６８】
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、絶縁層４０２１の形成法としては、その材
料に応じて、スパッタリング法、ＳＯＧ法、スピンコート法、ディップ法、スプレー塗布
法、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法など）、ドク
ターナイフを用いる形成法、ロールコーターを用いる形成法、カーテンコーターを用いる
形成法、ナイフコーターを用いる形成法などを用いることができる。
【０２６９】
画素電極層４０３０及び対向電極層４０３１としては、例えばインジウム錫酸化物、酸化
インジウムに酸化亜鉛を混合した金属酸化物（ＩＺＯ：ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉ
ｄｅともいう）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ２）を混合した導電材料、有機イン
ジウム、有機スズ、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、又は酸化チタンを含むイン
ジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料の層を用いることができる。なお、本実
施の形態の液晶表示装置を反射型とする場合、画素電極層４０３０及び対向電極層４０３
１としては、タングステン、モリブデン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、白金、アルミニウム、銅、若しく
は銀などの金属、又はその合金の層を用いることができる。また、画素電極層４０３０及
び対向電極層４０３１に適用可能な材料の層を積層して画素電極層４０３０及び対向電極
層４０３１を構成してもよい。
【０２７０】
また、画素電極層４０３０及び対向電極層４０３１は、導電性高分子（導電性ポリマーと
もいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成
した電極層は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７
０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率は
、０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０２７１】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例え
ば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェ
ン若しくはその誘導体、またはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる
共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。
【０２７２】
また、別途形成された信号線駆動回路４００３、走査線駆動回路４００４、又は画素部４
００２に与えられる各種信号及び電圧は、ＦＰＣ４０１８から供給される。さらに、ＦＰ
Ｃ４０１８は、接続端子電極４０１５及び異方性導電膜４０１９を介して端子電極４０１
６に電気的に接続される。
【０２７３】
接続端子電極４０１５は、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電膜を
用いて形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０のソース電極層４０５３及
びドレイン電極層４０５４と同じ導電膜を用いて形成される。
【０２７４】
接続端子電極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。
【０２７５】
また、図１２においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に
実装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成し
て実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の一部のみを別途形成し
て実装してもよい。
【０２７６】
また、図１２に示す液晶表示装置では、ブラックマトリクス（遮光層）、偏光部材、位相
差部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などを適宜設けることができる。例え
ば、光学部材としては、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光
源としてバックライトなどを用いてもよい。
【０２７７】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極
を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。より詳しくは選択された
画素電極と該画素電極に対応する対向電極との間に電圧が印加されることによって、画素
電極と対向電極との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表示パタ
ーンとして観察者に認識される。
【０２７８】
また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のＬＥＤ（発光
ダイオード）光源又は複数のＥＬ光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成してい
る各光源を独立して１フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として
、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。独立して複
数のＬＥＤを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてＬＥＤ
の発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、ＬＥＤを部分的に消灯す
ることができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には
、消費電力を低減することができる。
【０２７９】
これらの駆動技術を組み合わせることによって、上記実施の形態に示す液晶表示装置の表
示特性を向上させることができる。
【０２８０】
また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、さらに画素部又は駆動回路
と同一基板上に保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた
非線形素子を用いて構成することが好ましい。例えば、保護回路は、画素部と、走査線入
力端子及び信号線入力端子との間に配設されている。本実施の形態では、複数の保護回路
を配設して、走査線、信号線及び容量バス線に静電気などによりサージ電圧が印加され、
画素におけるトランジスタなどが破壊されないように構成されている。そのため、保護回
路は、サージ電圧が印加されたときに、共通配線に電荷を逃がすように構成する。また、
保護回路は、走査線に対して並列に配置された非線形素子によって構成されている。非線
形素子は、ダイオードのような二端子素子又はトランジスタのような三端子素子で構成さ
れる。例えば、画素部のトランジスタと同じ工程で形成することも可能であり、例えばゲ
ートとドレインを接続することによりダイオードと同様の特性を持たせることができる。
【０２８１】
また、本実施の形態の液晶表示装置の表示モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅ
ｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ
（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モー
ド、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃ
ｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モ
ード、又はＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔ
ａｌ）モードなどを用いることができる。また、これに限定されず、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇ
ｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなど用いてもよい。
【０２８２】
また、本実施の形態の液晶表示装置としては、ＴＮ液晶、ＯＣＢ液晶、ＳＴＮ液晶、ＶＡ
液晶、ＥＣＢ型液晶、ＧＨ液晶、高分子分散型液晶、ディスコチック液晶などを用いるこ
とができるが、中でもノーマリーブラック型の液晶表示装置、例えば垂直配向（ＶＡ）モ
ードを採用した透過型の液晶表示装置とすることが好ましい。垂直配向モードとしては、
いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌ
ｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶモードなどを用いることができる。
【０２８３】
以上のように、本実施の形態の液晶表示装置を構成することができる。また、本実施の形
態の液晶表示装置の構成にすることにより消費電力を低減することができる。
【０２８４】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。
【０２８５】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例として、タッチパネル機能
を付加した液晶表示装置について説明する。
【０２８６】
本実施の形態における液晶表示装置の構成について図１３を用いて説明する。図１３は、
本実施の形態における液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【０２８７】
図１３（Ａ）に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット６６０１と、液晶表示ユニット６
６０１に重畳して設けられたタッチパネルユニット６６０２と、を有し、液晶表示ユニッ
ト６６０１及びタッチパネルユニット６６０２が筐体（ケース）６６０３により合着され
た構造である。
【０２８８】
液晶表示ユニット６６０１としては、上記実施の形態に示す液晶表示装置を適用すること
ができる。
【０２８９】
タッチパネルユニット６６０２としては、例えば抵抗膜方式、表面型静電容量方式、又は
投影型静電容量方式のタッチパネルを用いることができる。
【０２９０】
図１３（Ａ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の一例は、互いに別々に作製し
た液晶表示ユニットとタッチパネルユニットとを重畳させた構造である。該構造にするこ
とにより、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の製造コストを削減することができ
る。
【０２９１】
また、図１３（Ｂ）に示す液晶表示装置６６０４は、表示部に複数の画素６６０５を有し
、画素６６０５は、光センサ６６０６及び液晶素子６６０７を有する構造である。図１３
（Ｂ）に示す液晶表示装置６６０４は、画素６６０５に設けられた光センサ６６０６に被
読み取り物（指やペンなど）を接触又は近付け、被読み取り物からの反射光に応じて光セ
ンサにおいて光電流を生成させることにより読み取りを行うものである。図１３（Ｂ）に
示す液晶表示装置６６０４は、図１３（Ａ）とは異なり、タッチパネルユニット６６０２
を重畳させる必要がないため、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。なお、画素６
６０５とともに走査線駆動回路６６０８、信号線駆動回路６６０９、及び光センサ用駆動
回路６６１０を画素６６０５と同じ基板上に作製することで、液晶表示装置の小型化を図
ることができる。なお、光センサ６６０６は、アモルファスシリコンなどで形成し、酸化
物半導体を用いたトランジスタと重畳して形成する構成としてもよい。
【０２９２】
本実施の形態のタッチパネルの機能を付加した液晶表示装置は、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含むトランジスタを用いることで、表示時間の長い静止画
像の表示が可能な表示装置を提供することができる。また、静止画像の表示時に駆動回路
部の動作を停止することにより消費電力を低減することもできる。
【０２９３】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。
【０２９４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例として電子書籍について説
明する。
【０２９５】
本実施の形態における電子書籍について図１４を用いて説明する。図１４は、本実施の形
態における電子書籍の一例を示す図である。
【０２９６】
図１４に示す電子書籍は、筐体２７０１及び筐体２７０３の２つの筐体で構成されている
。筐体２７０１及び筐体２７０３は、軸部２７１１により接続され、軸部２７１１を軸と
して開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行う
ことが可能となる。
【０２９７】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み
込まれている。表示部２７０５及び表示部２７０７は、互いに異なる画像を表示する構成
としてもよく、例えば両方の表示部で一続きの画像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により、例えば右側の表示部（図１４では表示部２７０５
）に文章を表示し、左側の表示部（図１４では表示部２７０７）に画像を表示することが
できる。
【０２９８】
また、図１４に示す電子書籍は、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例
えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５など
を備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。また、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バイスなど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、又はＡＣアダプタ及び
ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備え
る構成としてもよい。さらに、図１４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。
【０２９９】
なお、本実施の形態の電子書籍は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線に
より、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とす
ることも可能である。
【０３００】
また、本実施の形態の電子書籍は、太陽電池セルと、太陽電池セルから出力される電圧を
充電する蓄電装置と、該蓄電装置に充電された電圧を各回路に必要な電圧に変換する直流
変換回路と、を用いて構成される電源回路を有する構成にしてもよい。これにより、外部
電源が不要となるため、外部電源が無い場所であっても、該電子書籍を長時間使用するこ
とができ、利便性を向上させることができる。蓄電装置としては、リチウムイオン二次電
池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、及びレドックスキャパシタのい
ずれか一つ又は複数などを用いることができる。例えばリチウムイオン二次電池及びリチ
ウムイオンキャパシタを併用することにより、高速充放電が可能であり、且つ長時間電源
を供給することが可能な蓄電装置にすることができる。なお、リチウムイオン二次電池に
限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなど
を可動イオンとして用いた二次電池を用いてもよい。また、リチウムイオンキャパシタに
限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなど
を可動イオンとして用いたキャパシタを用いてもよい。
【０３０１】
以上のように、本実施の形態の電子書籍は、チャネル形成層としての機能を有する酸化物
半導体層を含むトランジスタを用いることで、静止画像の表示時間の長い表示装置を提供
することができるため、電子書籍において一定の静止画像を長時間閲覧する場合には特に
有効である。また、静止画像の表示時に駆動回路部の動作を停止することにより消費電力
を低減することもできる。
【０３０２】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。
【０３０３】
（実施の形態７）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置を表示部に有する電子機器につい
て説明する。
【０３０４】
上記実施の形態に示す液晶表示装置を様々な電子機器の表示部に適用することにより、表
示機能に加えて様々な機能を持たせた電子機器を提供することができる。上記実施の形態
に示す液晶表示装置を表示部に適用した電子機器の具体例について図１５を用いて説明す
る。図１５は、本実施の形態の電子機器の構成の一例を示す図である。
【０３０５】
図１５（Ａ）は、携帯型情報通信端末を示す図である。図１５（Ａ）に示す携帯型情報通
信端末は少なくとも表示部１００１を有する。また、図１５（Ａ）に示す携帯型情報通信
端末は、例えばタッチパネルと組み合わせることにより、様々な携帯品の代わりとして利
用することができる。例えば表示部１００１に操作部１００２を設けることで携帯電話と
して利用することができる。なお、操作部１００２は必ずしも表示部１００１に設ける必
要はなく、別途操作ボタンを設けた構成とすることもできる。またメモ帳の代わりとして
の利用や原稿入出力機能を利用してハンディスキャナーとして利用することもできる。ま
た、上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時
間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態
に示す液晶表示装置を図１５（Ａ）に示す携帯型情報通信端末に用いることにより、例え
ば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができ
る。
【０３０６】
図１５（Ｂ）は、例えばカーナビゲーションを含む情報案内端末を示す図である。図１５
（Ｂ）に示す情報案内端末は、少なくとも表示部１１０１を有し、さらに操作ボタン１１
０２や外部入力端子１１０３などを有する構成とすることもできる。自動車の車内は、気
温と共に温度が大きく変動し、温度が５０℃を超えることもある。しかし上記実施の形態
に示す液晶表示装置は、温度による特性変化の影響が少ないため、自動車の車内のような
温度が大きく変動する環境下において特に有効である。
【０３０７】
図１５（Ｃ）は、ノート型パーソナルコンピュータを示す図である。図１５（Ｃ）に示す
ノート型パーソナルコンピュータは、筐体１２０１、表示部１２０２、スピーカ１２０３
、ＬＥＤランプ１２０４、ポインティングデバイス１２０５、接続端子１２０６、及びキ
ーボード１２０７を有する。上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像データの
書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そ
のため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１５（Ｃ）に示すノート型パーソナルコ
ンピュータに用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっ
ても、眼精疲労を抑制することができる。
【０３０８】
図１５（Ｄ）は、携帯型遊技機を示す図である。図１５（Ｄ）に示す携帯型遊技機は、第
１の表示部１３０１と第２の表示部１３０２と、スピーカ１３０３と、接続端子１３０４
と、ＬＥＤランプ１３０５、マイクロフォン１３０６、記録媒体読込部１３０７と、操作
ボタン１３０８と、センサ１３０９と、を有する。また、上記実施の形態に示す液晶表示
装置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔
を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１５（Ｄ）
に示す携帯型遊技機に用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場
合であっても、眼精疲労を抑制することができる。また、第１の表示部１３０１と第２の
表示部１３０２のいずれか一方を動画像表示とし、他方を静止画像表示と互いに異なる表
示にすることもできる。これにより、静止画像を表示している表示部において駆動回路部
への信号又は電圧の供給を停止させることができるため、消費電力を低減することができ
る。
【０３０９】
図１５（Ｅ）は、設置型情報通信端末を示す図である。図１５（Ｅ）に示す設置型情報通
信端末は、少なくとも表示部１４０１を有する。なお、表示部１４０１は、平面部１４０
２上に設けることもできる。また、平面部１４０２に別途操作ボタンなどを設けることも
できる。図１５（Ｅ）に示す設置型情報通信端末は、例えば現金自動預け払い機、又はチ
ケット（乗車券を含む）などの券の注文をするための情報通信端末（マルチメディアステ
ーションともいう）などとして利用することができる。上記実施の形態に示す液晶表示装
置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を
長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１５（Ｅ）に
示す設置型情報通信端末に用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧す
る場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。
【０３１０】
図１５（Ｆ）は、ディスプレイを示す図である。図１５（Ｆ）に示すディスプレイは、筐
体１５０１と、表示部１５０２と、スピーカ１５０３と、ＬＥＤランプ１５０４と、操作
ボタン１５０５と、接続端子１５０６と、センサ１５０７と、マイクロフォン１５０８と
、支持台１５０９と、を有する。上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像デー
タの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる
。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１５（Ｆ）に示すディスプレイに用
いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっても、眼精疲労
を抑制することができる。
【０３１１】
上記実施の形態に示す液晶表示装置を電子機器の表示部に搭載することにより多機能型の
電子機器を提供することができる。
【０３１２】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０３１３】
１０    パルス出力回路
１１    配線
１２    配線
１３    配線
１４    配線
１５    配線
１７    配線
１８    配線
２１    入力端子
２２    入力端子
２３    入力端子
２４    入力端子
２５    入力端子
２６    出力端子
２７    出力端子
３１    トランジスタ
３２    トランジスタ
３３    トランジスタ
３４    トランジスタ
３５    トランジスタ
３６    トランジスタ
３７    トランジスタ
３８    トランジスタ
３９    トランジスタ
４０    トランジスタ
４１    トランジスタ
５１    電源線
５２    電源線
６１    期間
６２    期間
１００    液晶表示装置
１０１    画像処理回路
１０２    補正回路
１１１    記憶回路
１１１ｂ    フレームメモリ
１１２    比較回路
１１３    表示制御回路
１１５    選択回路
１２０    表示パネル
１２１    駆動回路部
１２２    画素部
１２３    画素
１２４    走査線
１２５    画像信号線
１２６    端子部
１２７    トランジスタ
１３０    光源部
１３１    温度検出回路
１３２    計数回路
１３３    計数値比較回路
２１０    容量素子
２１４    トランジスタ
２１５    液晶素子
４００ａ    基板
４００ｂ    基板
４００ｃ    基板
４００ｄ    基板
４０１ａ    ゲート電極層
４０１ｂ    ゲート電極層
４０１ｃ    ゲート電極層
４０１ｄ    ゲート電極層
４０２ａ    ゲート絶縁層
４０２ｂ    ゲート絶縁層
４０２ｃ    ゲート絶縁層
４０２ｄ    ゲート絶縁層
４０３ａ    酸化物半導体層
４０３ｂ    酸化物半導体層
４０３ｃ    酸化物半導体層
４０３ｄ    酸化物半導体層
４０５ａ    ソース電極層
４０５ｂ    ソース電極層
４０５ｃ    ソース電極層
４０５ｄ    ソース電極層
４０６ａ    ドレイン電極層
４０６ｂ    ドレイン電極層
４０６ｃ    ドレイン電極層
４０６ｄ    ドレイン電極層
４０７ａ    酸化物絶縁層
４０７ｃ    酸化物絶縁層
４０９ａ    保護絶縁層
４０９ｂ    保護絶縁層
４０９ｃ    保護絶縁層
４１１    期間
４１２    期間
４１３    期間
４１４    期間
４２７    絶縁層
４３６    配線層
４３７    配線層
４４７    下地層
５１６    酸化物絶縁層
５３０    酸化物半導体膜
６０１    期間
６０２    期間
６０３    期間
６０４    期間
１００１    表示部
１００２    操作部
１１０１    表示部
１１０２    操作ボタン
１１０３    外部入力端子
１２０１    筐体
１２０２    表示部
１２０３    スピーカ
１２０４    ＬＥＤランプ
１２０５    ポインティングデバイス
１２０６    接続端子
１２０７    キーボード
１２１Ａ    駆動回路
１２１Ｂ    駆動回路
１３０１    表示部
１３０２    表示部
１３０３    スピーカ
１３０４    接続端子
１３０５    ＬＥＤランプ
１３０６    マイクロフォン
１３０７    記録媒体読込部
１３０８    操作ボタン
１３０９    センサ
１４０１    表示部
１４０２    平面部
１５０１    筐体
１５０２    表示部
１５０３    スピーカ
１５０４    ＬＥＤランプ
１５０５    操作ボタン
１５０６    接続端子
１５０７    センサ
１５０８    マイクロフォン
１５０９    支持台
２７０１    筐体
２７０３    筐体
２７０５    表示部
２７０７    表示部
２７１１    軸部
２７２１    電源
２７２３    操作キー
２７２５    スピーカ
４００１    基板
４００２    画素部
４００３    信号線駆動回路
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    接続端子電極
４０１６    端子電極
４０１８    ＦＰＣ
４０１９    異方性導電膜
４０２０    ゲート絶縁層
４０２１    絶縁層
４０３０    画素電極層
４０３１    対向電極層
４０３２    絶縁層
４０３３    絶縁層
４０３５    スペーサ
４０４０    導電層
４０４１    絶縁層
４０４２    絶縁層
４０５１    ゲート電極層
４０５２    酸化物半導体層
４０５３    ソース電極層
４０５４    ドレイン電極層
４０６１    ゲート電極層
４０６２    酸化物半導体層
４０６３    ソース電極層
４０６４    ドレイン電極層
６５０５    画素
６６０１    液晶表示ユニット
６６０２    タッチパネルユニット
６６０３    筐体
６６０４    液晶表示装置
６６０５    画素
６６０６    光センサ
６６０７    液晶素子
６６０８    走査線駆動回路
６６０９    信号線駆動回路
６６１０    光センサ用駆動回路
【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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