(57)【要約】【課題】低リフレッシュレートで駆動されるＦＦＳモードの液晶表示装置のちらつきを低減する。【解決手段】ＦＦＳモードの液晶表示装置において、素子基板側に、液晶素子を構成する画素電極と第１のコモン電極が形成され、他方の対向基板側に、第２のコモン電極を形成する。第１のコモン電極と第２のコモン電極とを等電位にすることにより、画素に残留ＤＣ電圧の発生を抑制することができる。そのため、リフレッシュレートを低下させても、データ保持期間での画素の透過率の変動が抑えられ、ちらつきを低減することができる。【選択図】図１
2015043076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向している第１および第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間の液晶層と、
前記第１の基板に形成された画素電極および第１のコモン電極と、
前記第２の基板に形成された第２のコモン電極と、
を有し、
絶縁層を挟んで、前記画素電極は前記第１のコモン電極と対向し、
前記液晶層を挟んで、前記第２のコモン電極は前記第１のコモン電極と対向し、
前記画素電極には、画像データに対応するデータ信号が供給され、
前記第１および前記第２のコモン電極には、同じ電位が印加され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、
前記第１の基板には、ソース線、およびトランジスタが形成され、
前記トランジスタは、前記画素電極と前記ソース線との接続を制御するスイッチとして機能し、チャネルが酸化物半導体層で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
対向している第１および第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間の液晶層と、
画素と、
前記画素に接続されたゲート線およびソース線と、
ゲート信号を生成し、前記ゲート線に出力するゲートドライバと、
データ信号を生成し、前記ソース線に出力するソースドライバと、
前記ゲートドライバおよび前記ソースドライバを制御するコントローラと、
を有し、
前記画素は、
前記第１の基板に形成されているトランジスタ、画素電極および第１のコモン電極と、
前記第２の基板に形成されている第２のコモン電極と、
を有し、
前記トランジスタは、ゲートに前記ゲート線が接続され、前記画素電極と前記ソース線との接続を制御するスイッチとして機能し、
前記画素電極は、絶縁層を挟んで前記第１のコモン電極と対向し、
前記第２のコモン電極は、前記液晶層を挟んで前記第１のコモン電極と対向し、前記第１のコモン電極と同じ電位が印加され、
前記コントローラは、前記ゲートドライバおよび前記ソースドライバに対して、１フレーム期間よりも長い期間、前記画素に入力された前記データ信号を保持させる制御機能を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３において、
少なくとも２つのリフレッシュレートで、前記画素の書き換えを行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、
前記画素で保持されている前記データ信号を書き換えた後、表示される画像に変化がない期間、前記画素の前記データ信号の書き換えを停止することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項において、
前記トランジスタは、チャネルが酸化物半導体層で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項の液晶表示装置を表示部に備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法等に関する。また、液晶表示装置を表示部に備えた電子機器に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、半導体装置とは半導体素子（トランジスタ、ダイオード等）を含む回路、および同回路を有する装置をいう。また、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般をいう。例えば、集積回路、集積回路を備えたチップ、表示装置、発光装置、照明装置および電子機器等は全て半導体装置である。
【背景技術】
【０００３】
情報化社会の発展とともに、情報を得る手段は、紙媒体からよりも、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の情報端末によることが多くなっている。そのため、近い距離で長時間画面を見続けているため、日常的に目を酷使している。目の疲れの原因は複合的であるが、その１つとして画面のちらつきがある。
【０００４】
表示装置では、１秒間に数十回表示される画像が切り換っている。１秒間あたりの画像の切り換え回数はリフレッシュレートと呼ばれている。また、リフレッシュレートを駆動周波数と呼ぶこともある。このような人の目で知覚できないような高速の画面の切り換えが、目の疲労の原因として考えられている。情報端末の表示手段としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）が代表的である。そこで、非特許文献１、２では、ＬＣＤのリフレッシュレートを低下させて、画像の書き換え回数を減らすことが提案されている。
【０００５】
アクティブマトリクス型のＬＣＤの駆動方式（モード）には、液晶分子の配向の制御により区別される。例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（垂直配向）モード、ＩＰＳ（面内スイッチング）モードや、ＦＦＳ（縞状電界スイッチング）モードなどが知られている。駆動方式の違いにより、ＬＣＤの画素の構造が異なる。
【０００６】
ＴＮモード、ＶＡモードのＬＣＤの画素は、一対の基板の一方に画素電極が、他方にコモン電極（対向電極とも呼ばれる）が形成されており、画素電極とコモン電極間に２つの基板面に垂直な電界を形成して、液晶分子の配向を制御することで、画素の透過率を制御している。
【０００７】
他方、ＩＰＳモードやＦＦＳモードのＬＣＤでは、コモン電極が画素電極と同じ基板上に形成される。ＩＰＳモードのＬＣＤでは、コモン電極と画素電極は櫛歯状とされ、同じ絶縁膜上に形成される。ＦＦＳモードはＩＰＳモードを改良した表示方式であり、絶縁膜を介して、画素電極とコモン電極が対向して形成されている。ＦＦＳモードのＬＣＤの画素電極は、例えば、複数のスリットが形成された構造を有しており、画素電極のフリンジとコモン電極間に形成される電界（フリンジ・フィールド）により、液晶分子の配向を制御しているため、ＦＦＳモードのＬＣＤは、ＩＰＳモードのＬＣＤよりも広視野角で、高透過率との特徴がある。
【０００８】
ＦＦＳモードのＬＣＤについて様々な改良が行われており、例えば、特許文献１には、画素電極が形成されていない基板に第２のコモン電極を形成し、この第２のコモン電極に与える電位により、ＬＣＤを高速応答で広視野角にすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００４／０１９１１７号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｓ．Ａｍａｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  ＬＣ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏｘｉｄｅ  ＴＦＴｓ  Ｂａｓｅｄ  Ｏｎ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒａｍｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ”，ＳＩＤ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ，２０１０，ｐ．６２６−６２９
【非特許文献２】Ｒ．Ｈａｔｓｕｍｉ  ｅｔ  ａｌ．，”Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ＦＦＳ−Ｍｏｄｅ  ＯＳ−ＬＣＤ  ｆｏｒ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｅｙｅ  Ｓｔｒａｉｎ”，ＳＩＤ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒｓ，２０１３，ｐ．３３８−３４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような背景技術を踏まえ、本発明の一形態の課題の１つは、新規なＦＦＳモードの液晶表示装置、およびその駆動方法等を提供することである。
【００１２】
また、本発明の一形態の課題の１つは、目にやさしい表示が可能な液晶表示装置、およびその駆動方法等を提供することである。
【００１３】
なお、複数の課題の記載は、互いの課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全て解決する必要はない。また、列記した以外の課題が、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、これらの課題も、本発明の一形態の課題となり得る。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の形態は、対向している第１および第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間の液晶層と、第１の基板に形成された画素電極および第１のコモン電極と、第２の基板に形成された第２のコモン電極と、を有し、絶縁層を挟んで、画素電極は第１のコモン電極と対向し、液晶層を挟んで、第２のコモン電極は第１のコモン電極と対向し、画素電極には、画像データに対応するデータ信号が供給され、第１および第２のコモン電極には、同じ電位が印加されることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
本発明の他の形態は、対向している第１および第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間の液晶層と、画素と、画素に接続されたゲート線およびソース線と、ゲート信号を生成し、ゲート線に出力するゲートドライバと、データ信号を生成し、ソース線に出力するソースドライバと、ゲートドライバおよびソースドライバを制御するコントローラと、を有し、画素は、第１の基板に形成されたトランジスタ、画素電極および第１のコモン電極と、第２の基板に形成された第２のコモン電極と、を有し、トランジスタは、ゲートにゲート線が接続され、画素電極とソース線との接続を制御するスイッチとして機能し、画素電極は、絶縁層を挟んで第１のコモン電極と対向し、第２のコモン電極は、液晶層を挟んで第１のコモン電極と対向し、第１のコモン電極の電位と同じ電位が印加され、コントローラは、ゲートドライバおよびソースドライバに対して、１フレーム期間よりも長い期間、画素に入力されたデータ信号を保持させる制御機能を備えることを特徴とする液晶表示装置である。
【００１６】
上記の形態において、画素のトランジスタは、画素電極とソース線との接続を制御するスイッチとして、チャネルが酸化物半導体層で形成されているトランジスタを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一形態により、データ書き換えに伴うちらつきを低減することができるので、目にやさしい表示が可能な液晶表示装置、およびその駆動方法等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＦＦＳモードのＬＣＤの画素の構成の一例を説明する図。Ａ：回路図。Ｂ：電極構造を示す模式的な断面図。Ｃ：同斜視図。
【図２】ＦＦＳモードのＬＣＤの構成の一例を説明する図。Ａ：ブロック図。Ｂ：液晶（ＬＣ）パネルの構成の一例を示す平面図。
【図３】ＬＣＤの駆動方法の一例を説明する模式図。Ａ：通常駆動。Ｂ：ＩＤＳ駆動。
【図４】ＬＣＤの駆動方法の一例を説明するタイミングチャート。Ａ：通常駆動。Ｂ：ＩＤＳ駆動。
【図５】Ａ，Ｂ：ＩＤＳ駆動の一例を説明する図。
【図６】ＦＦＳモードのＬＣパネルの構成の一例を示す断面図。
【図７】図６のＬＣパネルの画素の構成の一例を示すレイアウト図。
【図８】情報処理システムの構成の一例を示すブロック図。
【図９】Ａ−Ｆ：情報処理システムの具体例を示す外観図。
【図１０】ＬＣＤの透過率の変動量の測定結果のグラフ。Ａ：実施例１。Ｂ：比較例１。
【図１１】ＬＣＤの表示品位に関する主観評価結果のグラフ。Ａ：実施例１。Ｂ：比較例１。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を用いて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
また、発明の実施の形態の説明に用いられる図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１―図４を用いて、本実施の形態では、半導体装置の一例としてＬＣＤについて説明する。また、本実施の形態では、ＦＦＳ方式のＬＣＤについて説明する。
【００２２】
＜＜ＬＣＤの構成例＞＞
図２Ａは、ＬＣＤ１００の構成の一例を示すブロック図である。図２Ａに示すように、ＬＣＤ１００は、画素部１１１、ゲートドライバ１１２、ソースドライバ１１３およびコントローラ１８０を有する。また、ＬＣＤ１００では、図２Ａの一点鎖線で囲まれた回路ブロックがモジュール化されて、液晶（ＬＣ）パネル１１０として構成されている。ＬＣパネル１１０は、画素部１１１、ゲートドライバ１１２、およびソースドライバ１１３を有する。
【００２３】
ＬＣＤ１００には、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）、およびＬＣパネル１１０のデータの書き換えを制御するための同期信号（ＳＹＮＣ）および基準クロック信号（ＣＬＫ）等の制御信号が入力される。同期信号としては、例えば水平同期信号、垂直同期信号等がある。また、ＬＣＤ１００には、電源１９０から動作に必要な電圧が供給される。
【００２４】
画素部１１１は、複数の画素１２１、複数のゲート線１２２および複数のソース線１２３を有する。複数の画素１２１は、２次元のアレイ状に配置されており、画素１２１の配置に対応して、ゲート線１２２およびソース線１２３が設けられている。同じ行の画素１２１は、共通のゲート線１２２によりゲートドライバ１１２に接続され、同じ列の画素１２１は共通のソース線１２３によりソースドライバ１１３に接続されている。
【００２５】
コントローラ１８０はＬＣパネル１１０全体を制御する回路であり、ＬＣＤ１００を構成する回路の制御信号を生成する。コントローラ１８０は、同期信号（ＳＹＮＣ）から、ドライバ（１１２、１１３）の制御信号を生成する制御信号生成回路を有する。同期信号（ＳＹＮＣ）とは、垂直同期信号、水平同期信号、基準クロック信号等である。
【００２６】
コントローラ１８０は、ゲートドライバ１１２の制御信号として、スタートパルス信号（ＧＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）等を生成し、ソースドライバ１１３の制御信号として、スタートパルス信号（ＳＳＰ）、クロック信号（ＳＣＬＫ）等を生成する。なお、これら制御信号は、１つの信号でなく、信号群である場合がある。
【００２７】
以下の説明において、スタートパルス信号（ＧＳＰ）を単にＧＳＰや、信号ＧＳＰと呼ぶことがある。これは、他の信号、電圧、電位、回路、および配線等についても同様である。
【００２８】
また、コントローラ１８０は、電源管理ユニットを備えており、ドライバ（１１２、１１３）への電源供給およびその停止を制御する機能を備える。
【００２９】
ゲートドライバ１１２では、ＧＳＰが入力されるとＧＣＬＫに従ってゲート信号を生成し、ゲート線１２２に順次出力する。ゲート信号は、データ信号が書き込まれる画素１２１を選択するための信号である。
【００３０】
ソースドライバ１１３は、画像信号（Ｖｉｄｅｏ）を処理して、データ信号を生成し、ソース線１２３に出力する機能を有する。ソースドライバ１１３は、ＳＳＰが入力されると、ＳＣＬＫに従ってデータ信号を生成し、それをソース線１２３に順次出力する。
【００３１】
画素１２１は、ゲート信号によりオン、オフが制御されるスイッチング素子を有する。スイッチング素子がオンになると、ソースドライバ１１３から画素１２１にデータ信号が書き込まれる。スイッチング素子がオフ状態になると、画素１２１は、書き込まれたデータ信号を保持するデータ保持状態となる。
【００３２】
＜＜ＬＣパネルの構成例＞＞
ＬＣパネル１１０は、対向して設けられた基板２１および基板２２を有する。基板２１、基板２２は、隙間を有するように、封止部材２３により固定されている。基板２１と基板２２の間には、液晶層２０が存在する（図１Ｂ参照）。
【００３３】
基板２１は、ＬＣパネル１１０のバックプレーンの支持基板であり、基板２１上には、回路（１１１―１１３）および端子部２４が形成されている。回路（１１１―１１３）が形成されている基板２１は、素子基板、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）基板等と呼ばれる。
【００３４】
なお、図２Ｂには、ゲートドライバ１１２を２つの回路（ゲートドライバ１１２ａ、１１２ｂ）に分け、画素部１１１の両側に配置している構成例を示す。もちろん、ゲートドライバ１１２を１つの回路で構成し、画素部１１１の片側に配置することも可能である。
【００３５】
端子部２４には、複数の端子が形成されている。基板２１に形成された電極および配線、並び基板２２に形成された電極および配線が、引き回し配線等により端子部２４の端子に接続される。異方性導電膜等の導電性部材により、端子部２４には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）２５が接続されている。ＦＰＣ２５を介して、基板２１上の回路（１１１―１１３）に電圧および信号が入力される。
【００３６】
なお、基板２１に、コントローラ１８０を含むＩＣチップを実装してもよい。また、ドライバ（１１２、１１３）の一部、またはすべてをＩＣチップにして、基板２１に実装してもよい。実装方法としては、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）法、ワイヤボンディング法、およびＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）法等がある。
【００３７】
また、以下で説明する通り、基板２１には、液晶分子を駆動するための画素電極およびコモン電極が形成される。基板２２は、対向基板あるいはカラーフィルタ基板等と呼ばれる部品の支持基板であり、基板２２にもコモン電極が設けられる。
【００３８】
＜＜画素の構成例＞＞
図１Ａは、画素１２１の回路構成の一例を示す回路図である。また、図１Ｂ、図１Ｃは、画素１２１の電極構造を説明するための模式図であり、図１Ｂは、画素１２１の要部の断面図であり、図１Ｃは、同斜視図である。
【００３９】
＜回路構成＞
図１Ａに示すように、画素１２１は、トランジスタ１３０、液晶素子１３１、および容量素子１３２を有する。
【００４０】
トランジスタ１３０は、そのゲートはゲート線１２２に接続されており、液晶素子１３１とソース線１２３との接続を制御するスイッチング素子である。ゲートドライバ１１２から出力されるゲート信号により、トランジスタ１３０のオン、オフが制御される。
【００４１】
液晶素子１３１は、２つの電極（３０、３１）と、液晶層２０を有する（図１Ｂ）。ここでは、液晶素子１３１の２つの電極のうち、トランジスタ１３０を介してソース線１２３に接続されている電極（３０）を”画素電極”と呼び、他方の電極（３１）を”コモン電極”と呼ぶことにする。コモン電極３１には、コモン電圧ＶＣＯＭが印加される。
【００４２】
容量素子１３２は、液晶素子１３１と並列に接続されており、液晶素子１３１の補助容量として機能する。容量素子１３２は、絶縁層４０を誘電体に、画素電極３０およびコモン電極３１を一対の電極（端子）とするＭＩＭ構造の容量素子である（図１Ｂ）。
【００４３】
＜画素電極、コモン電極＞
図１Ｂに示すように、画素電極３０およびコモン電極３１は、基板２１上に形成されている。画素電極３０は絶縁層４０を介してコモン電極３１に対向する。
【００４４】
図１Ｃに示すように、画素電極３０は、画素１２１ごとに電気的に分離して設けられる。他方、画素部１１１の全ての画素１２１に同じ電圧（ＶＣＯＭ）を供給するため、コモン電極３１は画素部１１１において１つの電極として設けられる。なお、実際のコモン電極３１には、画素電極３０をトランジスタ１３０に接続するための開口が設けられている。
【００４５】
図１Ｃの例では、画素電極３０の平面形状を、複数の帯状の開口を有する四角としているが、もちろんこのような形状に限定されるものではない。画素電極３０は、画素電極３０とコモン電極３１に電圧を印加することでフリンジ・フィールドが形成されるような形状であればよい。画素電極３０は、例えば、複数の帯状構造物が規則的に配列している部分と、それらを接続する接続部を有する構造とすることができる。
【００４６】
液晶層２０を挟んで、基板２２上には、コモン電極３１に対向してコモン電極３２が設けられている。コモン電極３２も、コモン電極３１と同様に、全ての画素１２１に対して、１つの電極（１つの導電膜）として設けられている。また、表示を行う際に、コモン電極３２はコモン電極３１と同じ電位とされ、コモン電圧ＶＣＯＭが印加される。
【００４７】
コモン電極３１とコモン電極３２を同じ電位にするには、ＬＣパネル１１０内でコモン電極３１とコモン電極３２を接続し、共通の引き回し配線により端子部２４の同じ端子に接続し、この端子にＶＣＯＭを印加するようにしてもよい。あるいは、コモン電極３１とコモン電極３２を別々の引き回し配線で異なる端子に接続して、それぞれの端子にＶＣＯＭを印加するようにしてもよい。
【００４８】
ＬＣパネル１１０へのＶＣＯＭ供給は、電源１９０でＶＣＯＭを生成し、ＬＣパネル１１０に供給することで行うことができる。ＶＣＯＭを０Ｖ（接地電位）にする場合は、コモン電極３１とコモン電極３２を、接地電位（ＧＮＤ）用の端子に接続すればよく、この場合は、電源１９０からの電源電圧の供給は不要になる。
【００４９】
＜＜ＬＣＤの画像表示方法＞＞
画像表示時に、対向する２つの基板にそれぞれ形成されたコモン電極を同じ電位とすることで、画像の書き換え時におけるちらつきを低減したＦＦＳモードのＬＣＤを提供することが可能になる。
【００５０】
ＬＣＤでは、データを書き換えるごとに、画素に書き込む信号（データ信号）の極性を反転する反転駆動により画像を表示する。また、液晶材料の性質上、データ信号の極性により、画素の電圧−透過率（Ｖ−Ｔ）特性が異なる。そのため、データ信号の極性反転に伴う画素の透過率の変動が、ＬＣＤによる目の疲れの原因となると考えられている。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、データの書き換え回数（データの極性反転の回数）を減らすことで、使用者の目の負担を軽減する。そのため、ＬＣＤ１００は、少なくとも２つの駆動方法（表示モード）を有する。１つは、一般的な動画を表示するための駆動方法であり、１フレーム毎にデータを書き換える駆動方法である。これを”通常駆動”と呼ぶ。もう１つは、データの書き込み処理を実行した後、データの書き換えを停止する駆動方法である。これを”アイドリング・ストップ（ＩＤＳ）駆動”と呼ぶ。ＩＤＳ駆動とは、通常駆動よりも低い頻度でデータを書き換える駆動方法である。
【００５２】
また、通常駆動、ＩＤＳ駆動により、ＬＣＤ１００が画像を表示しているモードを、それぞれ、”通常モード（状態）”、”ＩＤＳモード（状態）”と呼ぶ。
【００５３】
動画の表示は、通常駆動により行われる。静止画の表示は、通常駆動またはＩＤＳ駆動により行われる。表示モードを決定する信号が、ＬＣＤ１００のコントローラ１８０に入力されると、コントローラ１８０では、その表示モードで表示が行われるように、ドライバ（１１２、１１３）を制御する。
【００５４】
静止画は１フレームごとの画像データに変化がないため、静止画を表示する場合は１フレームごとにデータの書き換えを行う必要がない。そこで、静止画を表示する際は、ＬＣＤ１００をＩＤＳモードで動作させることで、画面のちらつきを低減すると共に、消費電力を削減することができる。以下、図３および図４を用いて、通常駆動およびＩＤＳ駆動を説明する。
【００５５】
図３Ａは、通常駆動による静止画の表示方法を説明する図であり、図３Ｂは、ＩＤＳ駆動による静止画の表示方法を説明する図である。また、図４Ａは通常駆動、図４ＢはＩＤＳ駆動の一例を示すタイミングチャートである。図４において、Ｖｉｄｅｏは、ＬＣパネル１１０へ入力される画像信号であり、ＧＶＤＤは、ゲートドライバ１１２の高電源電圧であり、ＶＤａｔａは、ソースドライバ１１３からソース線１２３に出力されるデータ信号である。
【００５６】
＜通常駆動＞
通常駆動では、１フレーム期間（Ｔｐｄ）ごとに反転駆動を行って画素のデータを周期的に書き換える駆動方法である。ＧＳＰの入力をトリガーにして、ゲートドライバ１１２は、ＧＣＬＫに従いゲート信号を生成し、ゲート線１２２に出力する。ソースドライバ１１３では、ＳＳＰが入力されると、ＳＣＬＫに従いＶＤａｔａを生成し、ソース線１２３に出力する。
【００５７】
また、図４Ａに示すように、各画素１２１に入力されるＶＤａｔａは１フレーム期間ごとに極性が反転される。反転駆動には、代表的には、ドッド反転駆動、ゲート線反転駆動、ソース線反転駆動がある。
【００５８】
ここでは、ＶＤａｔａの極性はＶＣＯＭを基準に決定される。ＶＤａｔａの電圧がＶＣＯＭより高い場合は正の極性であり、低い場合は負の極性である。
【００５９】
＜ＩＤＳ駆動＞
ＩＤＳ駆動では、通常駆動よりも低いリフレッシュレートでデータが周期的に書き換えられる。そのため、データ保持期間は、１フレーム期間よりも長くなる。図３Ｂには、１０フレームごとに画像を書き換える例を示している。これにより、ＩＤＳ駆動のリフレッシュレートは、通常駆動の１／１０になる。例えば、通常駆動のリフレッシュレートが６０Ｈｚであれば、図３ＢのＩＤＳ駆動のリフレッシュレートは、６Ｈｚである。
【００６０】
図３Ｂおよび図４Ｂに示すように、ＩＤＳ駆動でのデータの書き換え処理は、データ書き換え（または、書き込み処理とも呼ぶこともできる。）と、データ保持とに分けることができる。
【００６１】
まず、通常駆動と同じリフレッシュレート（間隔Ｔｐｄ）で、データの書き換えが１回または複数回実行され、画素１２１にデータが書き込まれる。データ書き込みの後、ゲートドライバ１１２でのゲート信号の生成を停止して、データの書き換えを停止する。これにより、全ての画素１２１は、トランジスタ１３０がオフ状態となり、データ保持状態となる。
【００６２】
データの書き換え回数は１回でもよいし、複数回でもよい。ＩＤＳ駆動でも、通常駆動と同じリフレッシュレートで、データを書き換えればよい。データ書き換え回数は、通常、ＩＤＳ駆動のリフレッシュレート等を考慮して設定すればよい。図３Ｂおよび図４Ｂはデータ書き換え回数が３回の例である。
【００６３】
また、最後に画素１２１に書き込むＶＤａｔａの極性が、直前のＩＤＳモードのデータ保持期間で、画素１２１が保持していたＶＤａｔａの極性とは逆の極性なるように、データ書き換え回数を調節する。これにより、ＩＤＳ駆動による液晶素子１３１の劣化を抑制することができる。例えば、データ書き換え回数を奇数回とする場合、１回目の書き換えでは、直前のＩＤＳモードのデータ保持期間で画素１２１が保持していたＶＤａｔａの極性とは逆の極性のＶｄａｔａを画素１２１に書き込めばよい。
【００６４】
図３、図４から明らかなように、ＩＤＳモードによる静止画表示は、通常モードよりもデータの書き換え回数を少なくすることができるので、ＩＤＳモードで静止画を表示することで、画面のちらつきが抑えられるため目の疲れを抑制することができる。
【００６５】
また、図４Ｂに示すように、ＩＤＳモードでは、データ保持期間は、コントローラ１８０からゲートドライバ１１２への制御信号（ＧＳＰ、ＧＣＬＫ）の供給が停止される。そのため、コントローラ１８０において、制御信号（ＧＳＰ、ＧＣＬＫ）の供給を停止した後に、ゲートドライバ１１２への電源電圧ＧＶＤＤの供給を停止するような制御を行ってもよい。また、データ保持期間ではソースドライバ１１３への制御信号（ＳＳＰ、ＳＣＬＫ）の供給も停止されるため、同様に、ソースドライバ１１３への電源電圧の供給を停止する制御を行うことができる。つまり、ＩＤＳ駆動により、目に優しい表示を行うことができ、かつ低消費電力なＬＣＤ１００を提供することができる。
【００６６】
なお、本明細書において、配線や端子等に、信号および電圧を供給しないとは、回路を動作させるための所定の電圧とは異なる大きさの信号や電圧を配線等に印加すること、および／又は配線等を電気的に浮遊状態にすることをいう。
【００６７】
通常駆動でもＩＤＳ駆動でも、画素１２１に供給された電圧は、次のデータの書き換えまで保持する必要がある。この電圧の変動は、ＬＣＤ１００の表示品位の低下につながる。通常駆動では、６０Ｈｚあるいは１２０Ｈｚの頻度でデータの書き換えを行っているため、画素１２１は交流電圧により駆動される。一方で、ＩＤＳ駆動は、表示期間の多くがデータ保持期間となるので、疑似的な直流（ＤＣ）駆動とみなすことができる。そのため、ＩＤＳ駆動では、通常駆動よりも、残留ＤＣ電圧を誘起させるような状態が長く続くため、液晶のイオン性不純物の局在化や、液晶層と配向膜界面での残留電荷の蓄積が生じやすい。残留ＤＣ電圧は、画素１２１で保持している電圧を変動させ、結果として、液晶セルの透過率を変動させてしまう。
【００６８】
ちらつきを抑制する方法には、ＩＤＳ駆動のようにデータ書き換え回数を減らす方法がある。その一方で、液晶セルに残留ＤＣ電圧が存在していると、データ保持時間が長いＩＤＳ駆動のほうが通常駆動よりも、液晶セルの透過率の変動量が大きくなるおそれがある。その結果、ＩＤＳ駆動のほうが、データ書き換えに伴うちらつきが視認されやすくなるという新たな問題が生ずる。本実施の形態は、このような課題を解決するものである。
【００６９】
本実施の形態のＬＣＤ１００では、コモン電極３１とコモン電極３２を等電位にすることで、ＩＤＳ駆動による残留ＤＣ電圧の発生を抑制する。つまり、コモン電極３１とコモン電極３２間を等電位とすることで、データ保持期間に、液晶セルに印加される基板２１（コモン電極３１）に垂直な方向のＤＣ電圧成分を小さくする。これにより、液晶セル内の残留電荷の蓄積を抑制して、データ保持期間での液晶セルの透過率の変動を抑える。
【００７０】
液晶セルの透過率の変動を抑えることで、データ書き換え時のちらつきが抑制されるため、ＬＣＤ１００にて、目が疲れにくい表示を行うことが可能になる。コモン電極３１とコモン電極３２を等電位とすることで、ＩＤＳモードでの動作時の液晶セルの透過率の変動を抑止して、ちらつきを低減できることは、実施例１にて明らかにする。
【００７１】
また、液晶セルの透過率を変動する別の要因は、液晶セルで保持している電荷がリークすることによる、保持電圧の変化である。そこで、液晶素子１３１の印加電圧の変動量をより少なくするために、トランジスタ１３０として、オフ電流が非常に小さいトランジスタを用いることが好ましく、また、液晶層２０の液晶材料として抵抗が高い材料を用いることが好ましい。
【００７２】
＜画素のトランジスタ＞
トランジスタのオフ電流とは、オフ状態でソースードレイン間を流れる電流のことをいう。また、トランジスタがオフ状態とは、ｎチャネル型のトランジスタの場合、ゲート電圧がしきい値電圧よりも十分小さい状態をいう。
【００７３】
トランジスタ１３０のオフ電流は小さいほど好ましい。トランジスタ１３０は、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１００ｚＡ以下にするとよい。オフ電流は少ないほど好ましいため、この規格化されたオフ電流が１０ｚＡ／μｍ以下、あるいは１ｚＡ／μｍ以下とすることが好ましく、１０ｙＡ／μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００７４】
このようにオフ電流をきわめて小さくするには、Ｓｉ、Ｇｅよりもバンドギャップが広い（３．０ｅＶ以上）の酸化物半導体でトランジスタ１３０のチャネルを構成するとよい。ここでは、酸化物半導体（ＯＳ）でチャネルが形成されているトランジスタをＯＳトランジスタと呼ぶ。
【００７５】
電子供与体（ドナー）となる水分または水素等の不純物を低減し、かつ酸素欠損も低減することで、酸化物半導体をｉ型（真性半導体）にする、あるいはｉ型に限りなく近づけることができる。ここでは、このような酸化物半導体を高純度化酸化物半導体と呼ぶことにする。高純度化酸化物半導体でチャネルを形成することで、規格化されたオフ電流を数ｙＡ／μｍ―数ｚＡ／μｍ程度に低くすることができる。
【００７６】
ＯＳトランジスタの酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）または亜鉛（Ｚｎ）を含むものが好ましい。また、酸化物半導体は、電気的特性のばらつきを減らすためのスタビライザとなる元素を含むものが好ましい。このような元素として、Ｇａ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｚｒ等がある。ＯＳトランジスタを構成する酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物が体表的である。実施の形態４において、酸化物半導体についてより詳細に説明する。
【００７７】
＜液晶材料＞
トランジスタ１３０を経由してリークする電荷量を抑えるため、トランジスタ１３０の抵抗値を高くするとよい。そのため、液晶層２０の液晶材料の固有抵抗率は１．０×１０１３Ωｃｍ以上であることが好ましく、１．０×１０１４Ωｃｍ以上であることがより好ましい。例えば、液晶材料として、固有抵抗率が、１．０×１０１３Ωｃｍ以上１．０×１０１６Ωｃｍ以下の材料、好ましくは、１．０×１０１４Ωｃｍ以上１．０×１０１６Ωｃｍ以下の材料を選択するとよい。なお、液晶材料の固有抵抗率は、２０℃で測定した値である。
【００７８】
以上述べたように、本実施の形態により、目が疲れにくい表示が可能であり、かつ低消費電力化が可能なＬＣＤを提供することが可能になる。
【００７９】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせることが可能である。
【００８０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ＩＤＳ駆動の他の例を説明する。
【００８１】
＜ＩＤＳ駆動＞
図３ＢのＩＤＳ駆動は、通常駆動よりも低いリフレッシュレートでデータの書き換えが定期的に行われる。静止画の表示では、表示する画像が変化しない限りデータの書き換えを停止することができる。そこで、データ書き換えを定期的に行うのではなく、表示する画像が変わるときに行うような駆動方法で静止画を表示することができる。ここでは、この駆動方法を第２のＩＤＳ駆動と呼び、図３ＢのＩＤＳ駆動を第１のＩＤＳ駆動と呼ぶことにする。以下、図５を用いて、第２のＩＤＳ駆動を説明する。
【００８２】
ここでは、図５Ａに示すような、静止画ＩＭ１を表示した後に、静止画ＩＭ２を表示する場合を例に説明する。図５Ｂに示すように、ＩＤＳ駆動により、静止画ＩＭ１の画像データを画素１２１に書き込む。データの書き込みは、第１のＩＤＳ駆動と同様に行うことができる。通常駆動と同じリフレッシュレート（間隔Ｔｐｄ）でデータの書き換えが１回または複数回実行され、画素１２１にデータが書き込まれる。図５Ｂの例では、データの書き換えが３回行なわれる。
【００８３】
データ書き込みの後、データの書き換えを停止し、データ保持状態とする。第２のＩＤＳ駆動では、表示する画像が切り替わるまで、データ保持状態が継続される。静止画ＩＭ２を表示するためのデータの書き換えは、静止画ＩＭ１と同様に行われ、まず、データの書き換えを３回行い、その後、データの書き換えを停止して、データ保持状態とする。
【００８４】
なお、静止画ＩＭ１から静止画ＩＭ２への画面の切り換えをスムーズに行うため、静止画ＩＭ１と静止画ＩＭ２の表示の間に、通常駆動により静止画ＩＭ１から静止画ＩＭ２への画面切り替え用動画を表示してもよい。
【００８５】
ＬＣＤ１００では、ＩＤＳ駆動として、第１、第２のＩＤＳ駆動の双方を行えるようにしてもよいし、一方のみを行うようにしてもよい。ＬＣＤ１００が適用される半導体装置の用途や、画素１２１を構成する部材（配向膜、液晶など）により、適切なＩＤＳ駆動が実行できるようにすればよい。
【００８６】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせることが可能である。
【００８７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図６、図７を参照して、ＦＦＳモードの液晶パネルのより具体的な構成について説明する。
【００８８】
＜＜ＦＦＳモードのＬＣパネル＞＞
図６は、ＬＣパネル２１０の構成の一例を示す断面図である。ＬＣパネル２１０も、ＬＣパネル１１０と同様に、同一基板上に画素部、並びにドライバ（ゲートドライバおよびソースドライバ）が形成されている。ここでは、これら回路を構成するトランジスタをＯＳトランジスタとする。ＯＳトランジスタはｎチャネル型のトランジスタである。
【００８９】
図６には、ＬＣパネル２１０の画素部２１１および端子部２２４が代表的に示されている。また画素部２１１として、代表的に画素２２１、およびコモン電極３３１（ＣＯＭ−１）の接続部２２２が示されている。
【００９０】
図７は、画素２２１の構成の一例を示すレイアウト図である。画素２２１の回路構成は、図１Ａの画素１２１の回路構成と同様である。
【００９１】
図６に示すように、基板３０１と基板３０２の間には、封止部材３０４により封止された液晶層３０３が存在する。液晶層３０３には、上述したように固有抵抗率が１．０×１０１３Ωｃｍ以上の液晶材料を用いることが好ましい。
【００９２】
ＬＣパネル２１０のセルギャップを維持するための部材として、基板３０２にスペーサ３８３が形成されている。図７に示すように、スペーサ３８３は、ゲート線３１１およびソース線３２１が重なる領域に存在する。このような領域は、液晶材料の配向が乱れる領域であり表示に寄与しない。スペーサ３８３をこのような領域に形成することで、画素２２１の開口率を高くすることができる。なお、スペーサ３８３は基板３０１側に設けることもできる。
【００９３】
基板３０１の封止部材３０４の外側の領域には、複数の端子３２４を含む端子部２２４が形成されている。これら端子３２４は異方性導電膜２２６によりＦＰＣ２２５に接続される。端子３２４は引き回し配線３１２に接続されている。
【００９４】
基板３０２の表面には絶縁層３９１が形成され、絶縁層３９１上に遮光層３８１およびカラーフィルタ層３８２が形成されている。絶縁層３９１は、例えば窒化シリコン膜で形成される。遮光層３８１およびカラーフィルタ層３８２は、例えば樹脂で形成される。遮光層３８１は、画素２２１に形成される配線や電極等の表示に寄与しない領域を隠すように設けられている。
【００９５】
遮光層３８１およびカラーフィルタ層３８２を覆って、樹脂等でなる絶縁層３９２が形成されている。絶縁層３９２上にコモン電極３３２（ＣＯＭ−２）が形成され、コモン電極３３２上にスペーサ３８３が形成されている。スペーサ３８３は、感光性樹脂材料から形成することができる。コモン電極３３２およびスペーサ３８３を覆って、配向膜３５２が形成されている。コモン電極３３２は、ＴＮモードのＬＣＤパネルの対向電極と同様に、異方性導電膜により基板３０１に形成される接続部（コモンコンタクト）の端子に接続される。この端子は、引き回し配線３１２を介して端子部２２４の端子３２４に接続されている。
【００９６】
トランジスタ２３１は、ゲート線３１１（ＧＬ）、ソース線３２１（ＳＬ）、電極３２２および酸化物半導体（ＯＳ）層３４０を有する。電極３２２には、画素電極３３０（ＰＸ）が接続されている。ＯＳ層３４０は、チャネルが形成される酸化物半導体層を少なくとも１層有する。絶縁層３７１はトランジスタ２３１のゲート絶縁層を構成する。
【００９７】
また、ドライバにも、トランジスタ２３１と同様の素子構造を有するトランジスタが形成される。
【００９８】
図６の例では、トランジスタ２３１をボトムゲート型のトランジスタとしているが、トップゲート型としてもよい。また、チャネルを挟んで２つのゲート電極を有するデュアルゲート型としてもよい。デュアルゲート型とすることで、ＯＳトランジスタの電流駆動特性を向上させることができる。また、ドライバにおいては、その用途に合わせて、一部のトランジスタをデュアルゲート型とし、他をボトムゲート型またはトップゲート型とすることもできる。
【００９９】
コモン電極３３１（ＣＯＭ−１）が絶縁層３７５を介して画素電極３３０に対向して設けられている。画素電極３３０が画素２２１毎に形成されるのに対して、コモン電極３３１は、１つの導電膜から形成されており、全ての画素２２１で共有されている。図６、図７に示すように、コモン電極３３１には、トランジスタ２３１と画素電極３３０を接続するための開口が画素２２１毎に設けられている。
【０１００】
電極（３３０−３３２）は、透光性を有する導電膜から形成される。透光性を有する導電材料としては、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等がある。これらの導電材料からなる膜は、スパッタリング法で形成することができる。
【０１０１】
第１層目の配線・電極として、ゲート線３１１の他、引き回し配線３１２等が形成されている。第１層目の配線・電極（３１１、３１２）覆って、絶縁層３７１が形成されている。
【０１０２】
絶縁層３７１上にＯＳ層３４０が形成され、絶縁層３７１およびＯＳ層３４０上に、第２層目の配線・電極（３２１―３２４）が形成される。配線３２３は、コモン電極３３１を引き回し配線３１２に接続するための配線である。第２層目の配線・電極（３２１―３２４）の形成前に、絶縁層３７１には、引き回し配線３１２を露出する開口が形成されている。配線３２３や端子３２４は、この開口において引き回し配線３１２に接続されている。
【０１０３】
第２層目の配線・電極（３２１―３２４）を覆って、無機材料からなる絶縁層３７２、３７３が形成されている。絶縁層３７２、３７３に、第２層目の配線・電極（３２２―３２４）を露出する開口を形成した後に、例えば、樹脂材料からなる絶縁層３７４が形成される。感光性樹脂材料を用いることで、エッチング工程を用いずに、開口を有する絶縁層３７４を形成することができる。絶縁層３７４には、接続用の開口の他に、封止部材３０４が形成される領域に開口が形成されている。
【０１０４】
絶縁層３７４上にコモン電極３３１が形成されている。コモン電極３３１を覆って絶縁層３７５が形成されている。絶縁層３７５には、第２層目の配線・電極（３２２―３２４）を露出する開口が形成されている。絶縁層３７５上に画素電極３３０が形成されており、画素電極３３０を覆って配向膜３５１が形成されている。画素電極３３０が絶縁層３７５を介してコモン電極３３１と重なっている領域が、液晶素子の補助容量として機能する。
【０１０５】
基板３０１、３０２に適用可能な基板としては、例えば、無アルカリガラス基板、バリウムホウケイ酸ガラス基板、アルミノホウケイ酸ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板、金属基板、ステンレス基板、プラスチック基板、ポリエチレンテレフタレート基板、ポリイミド基板等が挙げられる。
【０１０６】
基板３０１、基板３０２は、画素２２１や、コモン電極３３２等を作製するために使用される支持基板（ガラス基板など）でなくてよい。画素２２１等を作製した後、支持基板を剥離して、接着層により可撓性基板を取り付けてもよい。可撓性基板としては、代表的にはプラスチック基板をその例に挙げる事ができる他、厚さが５０μｍ以上５００μｍ以下の薄いガラス基板などを用いることもできる。基板３０１、３０２を可撓性基板とすることで、ＬＣパネル２１０を曲げることが可能になる。
【０１０７】
第１層目、第２層目の配線・電極（３１１、３１２、３２１―３２４）は、単層の導電膜で、または２層以上の導電膜で形成することができる。このような導電膜としては、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム等の金属膜を用いることができる。また、これら金属を成分とする合金膜および化合物膜、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコン膜等を用いることができる。
【０１０８】
絶縁層（３７１―３７５、３９１、３９２）は、単層の絶縁膜で、または２層以上の絶縁膜で形成することができる。無機絶縁膜としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタル等でなる膜があげられる。また、これらの絶縁膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて形成することができる。また、樹脂膜としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、シロキサン系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の有機樹脂膜がある。なお、本明細書において、酸化窒化物とは、窒素よりも酸素の含有量が多い化合物をいい、窒化酸化物とは、酸素よりも窒素の含有量が多い化合物をいう。
【０１０９】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせることが可能である。
【０１１０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、ＯＳトランジスタのチャネルを形成する酸化物半導体について説明する。
【０１１１】
ＯＳトランジスタの酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｚｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｃ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｃｅ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。
【０１１２】
ＯＳトランジスタの酸化物半導体は、少なくともインジウム（Ｉｎ）または亜鉛（Ｚｎ）を含むものが好ましい。また、酸化物半導体は、電気的特性のばらつきを減らすためのスタビライザとなる元素を含むものが好ましい。このような元素として、Ｇａ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｚｒ等がある。ＯＳトランジスタを構成する酸化物半導体としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物が代表的である。
【０１１３】
ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。
【０１１４】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一の金属元素または複数の金属元素、若しくは上記のスタビライザとしての元素を示す。また、酸化物半導体として、Ｉｎ２ＳｎＯ５（ＺｎＯ）ｎ（ｎ＞０）で表記される材料を用いてもよい。
【０１１５】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２、あるいはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：１：３の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
【０１１６】
酸化物半導体膜に水素が多量に含まれると、酸化物半導体と結合することによって、水素の一部がドナーとなり、キャリアである電子を生じてしまう。これにより、ＯＳトランジスタのしきい値電圧がマイナス方向にシフトしてしまう。そのため、酸化物半導体膜の形成後において、脱水化処理（脱水素化処理）を行い酸化物半導体膜から、水素、又は水分を除去して不純物が極力含まれないように高純度化することが好ましい。
【０１１７】
なお、酸化物半導体膜への脱水化処理（脱水素化処理）によって、酸化物半導体膜から酸素も同時に減少してしまうことがある。よって、酸化物半導体膜への脱水化処理（脱水素化処理）によって増加した酸素欠損を補填するため酸素を酸化物半導体膜に加える処理を行うことが好ましい。ここでは酸化物半導体膜に酸素を供給する処理を、加酸素化処理、または過酸素化処理と呼ぶことがある。
【０１１８】
このように、酸化物半導体膜は、脱水化処理（脱水素化処理）により、水素または水分が除去され、加酸素化処理により酸素欠損を補填することによって、ｉ型（真性）化またはｉ型に限りなく近く実質的にｉ型（真性）である酸化物半導体膜とすることができる。なお、実質的に真性とは、酸化物半導体膜中にドナーに由来するキャリアが極めて少なく（ゼロに近く）、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、１×１０１６／ｃｍ３以下、１×１０１５／ｃｍ３以下、１×１０１４／ｃｍ３以下、１×１０１３／ｃｍ３以下であることをいう。
【０１１９】
以下では、酸化物半導体膜の構造について説明する。
【０１２０】
酸化物半導体膜は、単結晶酸化物半導体膜または非単結晶酸化物半導体膜とすればよい。非単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜等をいう。
【０１２１】
ＯＳトランジスタの酸化物半導体膜は、単層構造でもよいし、例えば、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０１２２】
非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない酸化物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。非晶質酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において結晶部を確認することができない。非晶質酸化物半導体膜に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが観測される。
【０１２３】
微結晶酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域とを有する。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさの微結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも秩序性が高い酸化物半導体膜である。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０１２４】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。以下、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について詳細な説明を行う。
【０１２５】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０１２６】
試料面と概略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０１２７】
一方、試料面と概略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０１２８】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に概略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１２９】
なお、結晶部は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜した際、または加熱処理等の結晶化処理を行った際に形成される。上述したように、結晶のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形状をエッチング等によって変化させた場合、結晶のｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
【０１３０】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の結晶化度が均一でなくてもよい。例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶部が、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
【０１３１】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＺｎＧａ２Ｏ４の結晶の（３１１）面に帰属されることから、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ＺｎＧａ２Ｏ４の結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０１３２】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【０１３３】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。
【０１３４】
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【０１３５】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
【０１３６】
なお、結晶構造の説明において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。
【０１３７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、例えば、金属酸化物の多結晶ターゲットを用い、スパッタリング法によって成膜する。当該ターゲットにイオンが衝突すると、ターゲットに含まれる結晶領域がａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のスパッタリング粒子として剥離することがある。この場合、当該平板状またはペレット状のスパッタリング粒子が、結晶状態を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜することができる。
【０１３８】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。
【０１３９】
成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制できる。例えば、処理室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素、および窒素等）を低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。
【０１４０】
また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、平板状またはペレット状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレーションが起こり、スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。例えば、基板加熱温度は、１００℃以上７４０℃以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下とすればよい。
【０１４１】
また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージを軽減することができる。例えば、成膜ガス中の酸素の割合は、３０体積％以上、好ましくは１００体積％とすることができる。
【０１４２】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせることができる。
【０１４３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、ＬＣＤが表示部に用いられた電子機器について説明する。実施の形態１―４を適用することで、目に優しい表示が可能で、低消費電力な電子機器を提供することが可能になる。
【０１４４】
＜＜情報処理システムの構成例＞＞
図８は、ＬＣＤを表示部に備えた情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。情報処理システム５００は、演算部５１０、ＬＣＤ５２０、入力装置５３０、および記憶装置５４０を備える。
【０１４５】
演算部５１０は、情報処理システム５００全体を制御する機能を有する。演算部５１０は、プロセッサ５１１、記憶装置５１２、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース５１３、およびバス５１４を有する。バス５１４により、プロセッサ５１１、記憶装置５１２およびＩ／Ｏインターフェース５１３が互いに接続されている。演算部５１０は、Ｉ／Ｏインターフェース５１３を介して、ＬＣＤ５２０、入力装置５３０および記憶装置５４０との通信を行う。例えば、入力装置５３０からの入力信号は、Ｉ／Ｏインターフェース５１３およびバス５１４を経てプロセッサ５１１や記憶装置５１２に伝送される。
【０１４６】
記憶装置５１２には、プロセッサ５１１の処理に必要なデータ（プログラムも含む）や、Ｉ／Ｏインターフェース５１３を経て入力されたデータが保存される。
【０１４７】
プロセッサ５１１は、プログラムを実行して、情報処理システム５００を動作させる。プロセッサ５１１は、例えば、入力装置５３０からの入力信号を解析する、記憶装置５４０に情報を読み出す、記憶装置５１２および記憶装置５４０にデータを書き込む、ＬＣＤ５２０に出力する信号を生成する、等の処理を行う。
【０１４８】
ＬＣＤ５２０は、出力装置として設けられており、情報処理システム５００の表示部を構成する。また、情報処理システム５００には、出力装置として、表示装置の他に、スピーカ、プリンタ等の他の出力装置を備えていてもよい。
【０１４９】
入力装置５３０は、演算部５１０にデータを入力するための装置である。使用者は入力装置５３０を操作することにより、情報処理システム５００を操作することができる。入力装置５３０には、様々なヒューマンインターフェースを用いることができ、複数の入力装置を情報処理システム５００に設けることができる。入力装置５３０としては、例えば、タッチパネル、キーボード、操作ボタン等がある。これらを使用者が直接操作することにより、情報処理システム５００の操作を行うことできる。その他、音声、視線、ジェスチャ等を検出する装置を組み込んだ入力装置を設けて、これらにより情報処理システム５００を操作するようにしてもよい。例えば、マイクロフォン、カメラ（撮像システム）等を設けてもよい。
【０１５０】
記憶装置５４０には、プログラムや画像信号等の各種のデータが格納される。記憶装置５４０の記憶容量は記憶装置５１２よりも大きい。記憶装置５４０としては、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等がある。また、記憶装置５４０は必要に応じて設ければよい。
【０１５１】
情報処理システム５００は、演算部５１０等の全ての装置が１つの筐体に収められている形態の装置であってもよいし、一部の装置が有線、または無線により、演算部５１０に接続されている形態の装置であってもよい。例えば、前者の形態として、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ（端末）、電子書籍リーダ（端末）、およびスマートフォン等がある。後者の形態として、デスクトップ型ＰＣ、キーボード、マウス、およびモニタのセットがある。
【０１５２】
情報処理システム５００のＬＣＤ５２０では、通常駆動とＩＤＳ駆動での表示が可能である。また、ＩＤＳ駆動としては、第１、第２のＩＤＳ駆動の双方または一方が行われる。例えば、第２のＩＤＳ駆動（図５参照）で静止画表示を行う情報処理システム５００の好適な用途としては、電子書籍を読む、デジタルカメラで撮影した写真を鑑賞する、等である。つまり、同じ画像である状態が比較的長く、また使用者の操作により画面全体の表示を切り換えることで、情報処理システム５００を使用する場合に、第２のＩＤＳ駆動で静止画を表示することが好ましい。
【０１５３】
図９Ａ―図９Ｆを参照して、情報処理システム５００のいくつかの具体例を示す。図９Ａ―図９Ｆは、表示部がＬＣＤで構成された情報処理システムの一例を示す外観図である。
【０１５４】
図９Ａに示す携帯型ゲーム機７００は、筐体７０１、筐体７０２、表示部７０３、表示部７０４、マイクロフォン７０５、スピーカ７０６、操作ボタン７０７、およびスタイラス７０８等を有する。表示部７０３および／又は表示部７０４に、入力装置５３０としてタッチパネルを設けてもよい。
【０１５５】
図９Ｂに示すビデオカメラ７１０は、筐体７１１、筐体７１２、表示部７１３、操作ボタン７１４、レンズ７１５、および接続部７１６等を有する。操作ボタン７１４およびレンズ７１５は筐体７１１に設けられており、表示部７１３は筐体７１２に設けられている。そして、筐体７１１と筐体７１２とは、接続部７１６により接続されており、筐体７１１と筐体７１２の間の角度は、接続部７１６により可動となっている。表示部７１３の画面の切り換えを、接続部７１６における筐体７１１と筐体７１２との間の角度に従って行う構成としてもよい。表示部７１３にタッチパネルを設けてもよい。
【０１５６】
図９Ｃに示すタブレット型端末７２０は、筐体７２１に組み込まれた表示部７２２の他、操作ボタン７２３、スピーカ７２４、その他図示しないマイク、ステレオヘッドフォンジャック、メモリカード挿入口、カメラ、ＵＳＢコネクタ等の外部接続ポート等を備えている。表示部７２２には、入力装置５３０として、タッチパネルが設けられている。
【０１５７】
図９Ｄに示す２つ折りタイプのタブレット型端末７３０は、筐体７３１、筐体７３２、表示部７３３、表示部７３４、接続部７３５、および操作ボタン７３６等を有する。表示部７３３および表示部７３４はＬＣＤ５２０で構成されている。表示部７３３、７３４には、入力装置５３０として、タッチパネルが設けられている。
【０１５８】
図９Ｅに示すスマートフォン７４０は、筐体７４１、操作ボタン７４２、マイクロフォン７４３、表示部７４４、スピーカ７４５、およびカメラ用レンズ７４６等を有する。表示部７４４と同一面上にカメラ用レンズ７４６を備えているため、テレビ電話が可能である。表示部７４４には、入力装置５３０として、タッチパネルが設けられている。
【０１５９】
図９Ｆに示すノート型ＰＣ７５０は、筐体７５１、表示部７５２、キーボード７５３、およびポインティングデバイス７５４等を有する。表示部７５２には、ＬＣＤ５２０が用いられる。また、表示部７５２に、入力装置５３０としてタッチパネルを設けてもよい。
【０１６０】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせることが可能である。
【実施例１】
【０１６１】
＜ＬＣパネルの仕様＞
実施の形態３のＦＦＳモードのＬＣパネル（図６、図７参照）を作製し、その動作を検証した。試作したＬＣパネル（以下、テストパネルと呼ぶ。）の仕様を表１に示す。実際の検証では、テストパネルにバックライトモジュール等を組み込んで、透過型のＬＣＤとして動作させた。
【０１６２】
【表１】
2015043076.tif 000003
【０１６３】
テストパネルの２枚の基板はガラス基板である。ゲートドライバとソースドライバは、画素部と共に素子基板に集積した。作製したトランジスタはＯＳトランジスタであり、その酸化物半導体層を、ＣＡＡＣ構造を有するＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物膜で形成した。
【０１６４】
＜＜テストパネルの評価＞＞
テストパネルのコモン電圧ＶＣＯＭ（コモン電極ＣＯＭ−１の電圧）は０Ｖとした。また、コモン電極ＣＯＭ−２の電圧ＶＣＯＭ２も０Ｖにして、コモン電極ＣＯＭ−１とコモン電極ＣＯＭ−２を等電位にした状態で動作させて、ちらつきに関して客観評価および主観評価を行った。
【０１６５】
また、比較例１として、コモン電極ＣＯＭ−１とコモン電極ＣＯＭ−２間に電位差がある状態で、テストパネルを動作させ、同じ評価を行った。比較例１では、ＶＣＯＭ２＝−１．７Ｖとした。また、ＶＣＯＭは、−１．８―−１．７Ｖの範囲で一定電圧とした。ＶＣＯＭの値は、テストパネルごとに異なり、中間調の表示が最適になるように決定された。
【０１６６】
＜透過率の測定＞
客観評価として、テストパネルの透過率の測定を行った。ＩＤＳ駆動により、テストパネルにグレーの静止画を表示させた。リフレッシュレートは１Ｈｚである。つまり１秒ごとにデータの書き換えを行った。また、ＩＤＳ駆動において、１回の画面書き換えにおいて、データの書き込みは３回行った（図３Ｂ、図４Ｂ参照）。これは、下記の主観評価でも同様である。
【０１６７】
実施例１、比較例１ともに、ＩＤＳ駆動直後と、６時間経過後の透過率を測定した。測定結果を図１０に示す。図１０Ａは実施例１の透過率の変動を示すグラフであり、図１０Ｂは比較例１のグラフである。
【０１６８】
図１０Ｂに示すように、比較例１では、６時間経過後のテストパネルは、データ保持期間にデータ書き換え直後の透過率を維持できず、透過率が１％以上低下している。他方、図１０Ａに示すように、実施例１では、ＩＤＳ駆動を６時間連続して行っても、透過率の変動は、駆動直後と同程度である。
【０１６９】
図１０から、ＦＦＳモードのＬＣＤの透過率の変動は、コモン電極ＣＯＭ−１とコモン電極ＣＯＭ−２間の電位差が原因となることが分かった。２つのコモン電極（ＣＯＭ−１、ＣＯＭ−２）を等電位とすることで、長時間ＩＤＳ駆動しても透過率の変動が抑制されることが確認された。ＩＤＳ駆動は疑似的なＤＣ駆動であるため、２つのコモン電極（ＣＯＭ−１、ＣＯＭ−２）間に電位差がある状態で、数時間連続してＩＤＳ駆動すると、液晶セル内に電荷の偏析が生じ、それが透過率を変動させる原因になったと考えられる。
【０１７０】
ＬＣＤの一般的なＶ−Ｔ（電圧―透過率）特性では、中間調（グレー表示）の方が、低階調（黒表示）や高階調（白表示）よりも電圧に対する透過率の変動量が大きくなる。図１０Ａには、実施例１によりＩＤＳ駆動によるグレー表示の透過率の変動が抑えられていることが示されている。すなわち、２つのコモン電極（ＣＯＭ−１、ＣＯＭ−２）を等電位とすることで、ＩＤＳ駆動でも、中間調で表現される自然画を高品位で表示することが可能になることが分かった。
【０１７１】
＜ちらつきに関する主観評価＞
コモン電極ＣＯＭ−１とコモン電極ＣＯＭ−２間の電位差を調整することで、人の目で感じるちらつきを低減できることを主観評価で確認した。図１１Ａ、図１１Ｂに、実施例１、比較例１の主観評価の結果を示す。
【０１７２】
主観評価は、２つのテストパネルを用意し、一方を通常駆動（リフレッシュレート６０Ｈｚ）で動作させ、他方をＩＤＳ駆動（リフレッシュレート１Ｈｚ）で動作させた。動作モードがわからないようにして、被験者に２つのテストパネルの画面を比較させることで、それぞれの表示品位を評価させた。
【０１７３】
被験者に評価目的について先入観を与えないようにするため、「ちらつき」以外の表示品位に関する評価項目を設けた。評価項目は、「ちらつき」の他、「色合い」、「解像度」、「画面への映り込み（反射）」、「ムラ」、および「文字の読みやすさ」である。これらについて、「非常に良い」、「やや良い」、「どちらでもない」、「やや悪い」、「非常に悪い」の５段階で被験者に評価させた。
【０１７４】
評価には、動物や風景などの１３の自然画と、７つのテキスト（アルファベット、ひらがな）の２０の静止画を使用した。スライドショー形式で、これらの静止画を５秒間隔でテストパネルに表示した。また、実施例１、比較例１ともに、２つのテストパネルを６時間常時動作させた。この間に、被験者が適宜評価を行ったため、被験者により、テストパネルの動作開始から評価時点の経過時間が異なる。表２に、被験者の内訳を示す。（ａ）が実施例１であり、（ｂ）が比較例１である。
【０１７５】
【表２】
2015043076.tif 000004
【０１７６】
図１１Ａに示すように、実施例１では、通常駆動とＩＤＳ駆動とで、ちらつきに関する評価結果の差が小さい。８６人中、３人がＩＤＳ駆動の方がよりちらつきを感じ、６人が通常駆動の方がよりちらつきを感じた、という回答であった。実施例１では、総合的な評価結果は、ＩＤＳ駆動の方が通常駆動よりもちらつきを感じないというものであった。
【０１７７】
図１１Ｂに示すように、ちらつきに関する評価結果について、表示モードによる差が比較例１の方が実施例１よりも大きくなった。８４人中、１１人がＩＤＳ駆動の方がよりちらつきを感じ、３人が通常駆動の方がよりちらつきを感じた、という回答であった。比較例１では、総合的な評価結果は、ＩＤＳ駆動の方が通常駆動よりもちらつきを感じるというものであった。また、テスト開始から時間が経つほど、ＩＤＳ駆動の方がちらつきを感じるという回答が多くなった。比較例１の主観評価結果は、図１０Ｂの、時間経過に伴う透過率の変動量の増加という客観評価に合致する。
【０１７８】
以上述べたように、２つのコモン電極（ＣＯＭ−１、ＣＯＭ−２）を同じ電位にすることで、疑似的なＤＣ駆動であるＩＤＳ駆動を長時間行っても、透過率の変動を抑えることができることが確認された。また、ＩＤＳ駆動時のデータ書き換えに伴うちらつきを低減できることが、確認された。
【０１７９】
また、図１１の主観評価結果は、実施例１では、ＩＤＳ駆動と通常駆動とで、表示品位について評価結果に大きな差がないが、比較例１では、ＩＤＳ駆動の方が通常駆動よりも表示品位が劣化してしまうことを示している。これは、２つのコモン電極（ＣＯＭ−１、ＣＯＭ−２）の電位を等しくすることで、長時間ＩＤＳ駆動を行ったＬＣＤでも、通常駆動の動作時と同様の表示品位を維持することが可能なことを示している。
【符号の説明】
【０１８０】
２０  液晶層
２１  基板
２２  基板
２３  封止部材
２４  端子部
２５  ＦＰＣ
３０  画素電極
３１  コモン電極
３２  コモン電極
４０  絶縁層
１００  液晶表示装置（ＬＣＤ）
１１０  液晶（ＬＣ）パネル
１１１  画素部
１１２  ゲートドライバ
１１３  ソースドライバ
１２１  画素
１２２  ゲート線
１２３  ソース線
１３０  トランジスタ
１３１  液晶素子
１３２  容量素子
１８０  コントローラ
１９０  電源
【図１】
2015043076.tif 000005
【図２】
2015043076.tif 000006
【図３】
2015043076.tif 000007
【図４】
2015043076.tif 000008
【図５】
2015043076.tif 000009
【図６】
2015043076.tif 000010
【図７】
2015043076.tif 000011
【図８】
2015043076.tif 000012
【図９】
2015043076.tif 000013
【図１０】
2015043076.tif 000014
【図１１】
2015043076.tif 000015