(57)【要約】【課題】表示品位を損なうことのない、新規な表示装置を提供する。または、リフレッシュレートを低減した場合のフリッカーを抑制された、新規な表示装置を提供する。【解決手段】フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、画素は、液晶層を有し、液晶層は、誘電率の異方性が２以上３．８以下である。そのため、リフレッシュレートを低減した場合のフリッカーを抑制することができ、表示品位の向上を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、
前記画素は、液晶層を有し、
前記液晶層は、
誘電率の異方性が２以上３．８以下である、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、
前記画素は、トランジスタと、液晶層とを有し、
前記液晶層は、
誘電率の異方性が２以上３．８以下である、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、
前記画素は、トランジスタと、液晶層と、反射電極と、を有し、
前記液晶層は、
誘電率の異方性が２以上３．８以下である、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、
前記トランジスタは、
半導体層を有し、
前記半導体層は、酸化物半導体を有する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つにおいて、
前記液晶層は、
誘電率の異方性が２．１以上３．６以下である、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つにおいて、
前記フレーム周波数は、
０．２Ｈｚ以下である、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項３において、
前記反射電極は、
凹凸を有する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項３に記載のいずれか一つの表示装置と、
タッチセンサと、
を有することを特徴とする表示モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至請求項３に記載のいずれか一つの表示装置と、
操作キーまたはバッテリと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
請求項８に記載の表示モジュールと、
操作キーまたはバッテリと、
を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、表示装置に関する。とくに液晶素子を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、またはそれらの製造方法に関する。
【０００３】
なお、本明細書等において、表示装置とは、表示機能を有する装置全般を指す。該表示装置は、トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶装置などを有していてもよい。また、表示装置は、複数の画素を駆動させる駆動回路等を有する。また、表示装置は、別の基板上に配置された制御回路、電源回路、信号生成回路等を有する。
【背景技術】
【０００４】
表示装置は、近年の技術革新の結果、コモディティ化が進んでいる。今後は、より付加価値の高い製品が求められており、未だ技術開発が活発である。
【０００５】
表示装置に求められる付加価値としては、モバイル機器等における使用時間の延長を図ることを目的として、消費電力の低減が注目されている。
【０００６】
例えば特許文献１には、同一画像（静止画像）を連続して表示する場合、同一画像の信号を書き込む回数（リフレッシュするともいう）を低減することで、消費電力の低減を図る表示装置の構成について開示している。
【０００７】
また、リフレッシュ動作の前後に生じる画像の変化が、使用する者に弁別されないように、リフレッシュを行う必要がある。なお、リフレッシュを行う頻度をリフレッシュレートという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２３７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
リフレッシュレートを低減する表示装置の駆動では、静止画像の経時的な変化が使用する者に認識されないようにする必要がある。
【００１０】
しかしながら、画素に書き込んだ信号に対応する電圧は、経時的に変化する。一旦画素に書き込んだ電圧の変化が、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲よりも大きくなると、視認者が画像のちらつき（フリッカー）を知覚してしまい、結果として表示品位の低下を招くこととなる。
【００１１】
そこで、本発明の一態様では、表示品位を損なうことのない、新規な表示装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、一旦画素に書き込んだ電圧の変化を、同一画像における階調値のずれとして許容できる範囲に収めることを課題とする。または、本発明の一態様では、リフレッシュレートを低減した場合のフリッカーを抑制することを課題とする。または、本発明の一態様では、消費電力が低減された、新規な表示装置を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な表示装置を提供することを課題とする。なお、これらの課題の記載は、他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、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、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、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、画素は、液晶層を有し、液晶層は、誘電率の異方性が２以上３．８以下であることを特徴とする表示装置である。
【００１３】
また、本発明の他の一態様は、フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、画素は、トランジスタと、液晶層とを有し、液晶層は、誘電率の異方性が２以上３．８以下であることを特徴とする表示装置である。
【００１４】
また、本発明の他の一態様は、フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、画素は、トランジスタと、液晶層と、反射電極と、を有し、液晶層は、誘電率の異方性が２以上３．８以下であることを特徴とする表示装置である。
【００１５】
上記各構成において、トランジスタは、半導体層を有し、半導体層は、酸化物半導体を有すると好ましい。
【００１６】
また、上記各構成において、液晶層は、誘電率の異方性が２．１以上３．６以下であると好ましい。
【００１７】
また、上記各構成において、フレーム周波数は、０．２Ｈｚ以下であると好ましい。
【００１８】
また、上記各構成において、反射電極は、凹凸を有すると好ましい。
【００１９】
また、本発明の他の一態様は、上記各構成にいずれか一つに記載の半導体装置と表示素子とを有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、該表示装置とタッチセンサとを有する表示モジュールである。また、本発明の他の一態様は、上記各構成にいずれか一つに記載の半導体装置、上記表示装置、または上記表示モジュールと、操作キーまたはバッテリとを有する電子機器である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様により、表示品位を損なうことのない、新規な表示装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、一旦画素に書き込んだ電圧の変化を、同一画像における階調値のずれとして許容できる範囲に収めることができる。または、本発明の一態様により、リフレッシュレートを低減した場合のフリッカーを抑制することができる。または本発明の一態様により、消費電力が低減された、新規な表示装置を提供することができる。または本発明の一態様により、新規な表示装置を提供することができる。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、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、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】液晶層の電流―電圧特性を示すグラフ。
【図２】液晶層の電圧保持率を説明する図。
【図３】液晶層の透過率―電圧特性を示すグラフ、及び液晶層の断面模式図。
【図４】液晶層の透過率を観察するための液晶層の断面模式図。
【図５】液晶層の残留ＤＣ電圧を説明する図。
【図６】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置の構成を説明するブロック図。
【図７】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置の表示部の構成を説明する図。
【図８】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置の表示部の構成を説明する図。
【図９】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置を説明する回路図。
【図１０】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置のソースライン反転駆動及びドット反転駆動を説明する図。
【図１１】本発明の一態様に係る表示機能を有する液晶表示装置のソースライン反転駆動及びドット反転駆動を説明するタイミングチャート。
【図１２】本発明の一態様に係る表示装置の構成を説明する図。
【図１３】本発明の一態様に係る、トランジスタの構成例を説明する図。
【図１４】本発明の一態様に係る、トランジスタの作製方法例を説明する図。
【図１５】本発明の一態様に係る、トランジスタの構成例を説明する図。
【図１６】本発明の一態様に係る、トランジスタの構成例を説明する図。
【図１７】ＣＡＡＣ−ＯＳの断面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像、およびＣＡＡＣ−ＯＳの断面模式図。
【図１８】ＣＡＡＣ−ＯＳの平面におけるＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像。
【図１９】ＣＡＡＣ−ＯＳおよび単結晶酸化物半導体のＸＲＤによる構造解析を説明する図。
【図２０】表示装置の一態様を示す上面図。
【図２１】表示装置の一態様を示す断面図。
【図２２】実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する投影図。
【図２３】実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する断面図。
【図２４】実施の形態に係る検知回路１９および変換器ＣＯＮＶの構成および駆動方法を説明する図。
【図２５】本発明の一態様に係る、電子機器を説明する図。
【図２６】本発明の一態様に係る表示を説明するための図。
【図２７】本発明の一態様に係る表示を説明するための図。
【図２８】白黒表示後の階調変化を説明する図。
【図２９】ディスプレイ視聴時の瞳孔径を説明する図。
【図３０】ディスプレイ視聴時の瞳孔径を説明する図。
【図３１】実施例の表示装置の表示例を説明する図。
【図３２】液晶層の電圧保持率を説明する図。
【図３３】液晶層の残留ＤＣ電圧を説明する図。
【図３４】白黒表示後の階調変化を説明する図。
【図３５】瞳孔径の変化を説明する図。
【図３６】実施例の表示装置の表示例を説明する図。
【図３７】時間経過における、ｌｄ（ｔ）と、ｓｄ（ｔ）との変化を説明する図。
【図３８】視覚刺激の書き換え時間依存、及びチラツキの主観評価結果を説明する図。
【図３９】１／６０ｆｐｓ駆動による６０秒間片側極性保持後の同じ画像を書き込んだパネルを鑑賞した際の瞳孔径変化を説明する図。
【図４０】反射率の測定条件を説明する模式図
【図４１】実施例の表示装置のＮＴＳＣ比を説明する図。
【図４２】実施例のトランジスタ特性を説明する図。
【図４３】ＣＡＡＣ−ＯＳの電子回折パターンを示す図。
【図４４】Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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、以下の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。
【００２３】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
【００２４】
また本明細書等において、トランジスタとは、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る。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域またはドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域またはソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。
【００２５】
ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は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、ソースとして機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第１電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第２電極と表記する場合がある。
【００２６】
なお、本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、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。
【００２７】
なお、本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。
【００２８】
なお、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明した語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
【００２９】
なお、図面におけるブロック図の各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう示していても、実際の回路や領域では、同じ回路や同じブロック内で別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面におけるブロック図の各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路や領域では、一つの回路ブロックで行う処理を複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。
【００３０】
なお、画素とは、一つの色要素（例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のいずれか１つ）の明るさを制御できる表示単位に相当するものとする。従って、カラー表示装置の場合には、カラー画像の最小表示単位は、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素との三画素から構成されるものとする。ただし、カラー画像を表示するための色要素は、三色に限定されず、三色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色（例えば、白（Ｗ）、黄（Ｙ））を用いても良い。
【００３１】
また、本明細書等において、「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。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。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。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。
【００３２】
なお、本明細書等において、特に断りがない場合、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態（非導通状態、遮断状態、ともいう）にあるときのドレイン電流をいう。オフ状態とは、特に断りがない場合、ｎチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低い状態、ｐチャネル型トランジスタでは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも高い状態をいう。例えば、ｎチャネル型のトランジスタのオフ電流とは、ゲートとソースの間の電圧Ｖｇｓがしきい値電圧Ｖｔｈよりも低いときのドレイン電流を言う場合がある。
【００３３】
トランジスタのオフ電流は、Ｖｇｓに依存する場合がある。従って、トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、トランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを言う場合がある。トランジスタのオフ電流は、所定のＶｇｓにおけるオフ状態、所定の範囲内のＶｇｓにおけるオフ状態、または、十分に低減されたオフ電流が得られるＶｇｓにおけるオフ状態、等におけるオフ電流を指す場合がある。
【００３４】
一例として、しきい値電圧Ｖｔｈが０．５Ｖであり、Ｖｇｓが０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−９Ａであり、Ｖｇｓが０．１Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１３Ａであり、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−１９Ａであり、Ｖｇｓが−０．８Ｖにおけるドレイン電流が１×１０−２２Ａであるようなｎチャネル型トランジスタを想定する。当該トランジスタのドレイン電流は、Ｖｇｓが−０．５Ｖにおいて、または、Ｖｇｓが−０．５Ｖ乃至−０．８Ｖの範囲において、１×１０−１９Ａ以下であるから、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−１９Ａ以下である、と言う場合がある。当該トランジスタのドレイン電流が１×１０−２２Ａ以下となるＶｇｓが存在するため、当該トランジスタのオフ電流は１×１０−２２Ａ以下である、と言う場合がある。
【００３５】
また、本明細書等では、チャネル幅Ｗを有するトランジスタのオフ電流を、チャネル幅Ｗあたりを流れる電流値で表す場合がある。また、所定のチャネル幅（例えば１μｍ）あたりを流れる電流値で表す場合がある。後者の場合、オフ電流の単位は、電流／長さで表される単位（例えば、Ａ／μｍ）で表される場合がある。
【００３６】
また、トランジスタのオフ電流は、温度に依存する場合がある。本明細書等において、オフ電流は、特に記載がない場合、室温、６０℃、８５℃、９５℃、または１２５℃におけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等に要求される信頼性において用いられる温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）におけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、室温、６０℃、８５℃、９５℃、１２５℃、当該トランジスタが含まれる半導体装置に要求される信頼性において用いられる温度、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等が使用される温度（例えば、５℃乃至３５℃のいずれか一の温度）、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００３７】
また、トランジスタのオフ電流は、ドレインとソースの間の電圧Ｖｄｓに依存する場合がある。本明細書等において、オフ電流は、特に記載がない場合、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ，２．５Ｖ，３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、または２０Ｖにおけるオフ電流を表す場合がある。または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等に要求される信頼性において用いられるＶｄｓ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓにおけるオフ電流、を表す場合がある。トランジスタのオフ電流がＩ以下である、とは、Ｖｄｓが０．１Ｖ、０．８Ｖ、１Ｖ、１．２Ｖ、１．８Ｖ，２．５Ｖ，３Ｖ、３．３Ｖ、１０Ｖ、１２Ｖ、１６Ｖ、２０Ｖ、当該トランジスタが含まれる半導体装置に要求される信頼性において用いられるＶｄｓ、または、当該トランジスタが含まれる半導体装置等において使用されるＶｄｓ、におけるトランジスタのオフ電流がＩ以下となるＶｇｓの値が存在することを指す場合がある。
【００３８】
上記オフ電流の説明において、ドレインをソースと読み替えてもよい。つまり、オフ電流は、トランジスタがオフ状態にあるときのソースを流れる電流を言う場合もある。
【００３９】
また、本明細書等では、オフ電流と同じ意味で、リーク電流と記載する場合がある。また、本明細書等において、オフ電流とは、例えば、トランジスタがオフ状態にあるときに、ソースとドレインとの間に流れる電流を指す場合がある。
【００４０】
なお、本明細書等において、液晶層の誘電率の異方性の数値としては、測定周波数が１ｋＨｚ、測定温度が２０℃の環境下で測定した場合とする。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る基本構成について説明する。本発明の一態様による基本的な作用については、図１乃至図５に示すグラフ及び模式図をもって説明することができる。
【００４２】
本発明の一態様の表示装置（液晶表示装置ともいう）は、フレーム周波数を１Ｈｚ以下として静止画像を表示する画素を有し、該画素は液晶層を有し、該液晶層は、誘電率の異方性（Δε）が２以上３．８以下であることを特徴とするものである。
【００４３】
まずは、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とすることによる作用について説明する。図１に示すグラフは、誘電率の異方性を２以上３．８以下とする液晶層の一例として、誘電率の異方性（Δε）が２．３での電流−電圧特性を示している。また、図１に示すグラフは、比較のため、誘電率の異方性が３．８を越えた液晶層の一例として、誘電率の異方性が３．８５での電流−電圧特性を示している。
【００４４】
図１に示す誘電率の異方性が２．３のグラフでは、電圧の上昇（−３Ｖ及び＋３Ｖ近傍）に伴って電流が急峻に変化した後に、定常状態となる。同様に誘電率の異方性が３．８５のグラフでは、電圧の上昇に（−３Ｖ及び＋３Ｖ近傍）に伴って電流が急峻に変化した後に、定常状態となる。
【００４５】
図１に示す誘電率の異方性の異なるグラフを比較すると、顕著なイオン性不純物起因のピークは観測されない。ただし誘電率の異方性が大きいことで、イオン性の不純物を取り込みやすくなり、抵抗率が小さくなる要因となる。
【００４６】
なお、誘電率の異方性が２．３の液晶層の液晶材料は、抵抗率が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０１５（Ω・ｃｍ）以下である。また、誘電率の異方性が３．８５の液晶層の液晶材料は、抵抗率が１０１３（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）未満である。したがって、本発明の一態様の表示装置として、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とし、さらに抵抗率が１．０×１０１４（Ω・ｃｍ）以上１．０×１０１５（Ω・ｃｍ）以下とすると好ましい。
【００４７】
ここで、誘電率の異方性について説明する。誘電率の異方性は、誘電異方性ということもある。動画を表示するためには、誘電異方性は高い方がよい。
【００４８】
液晶層の誘電率の異方性が高いと、電界との相互作用が大きく、液晶層の挙動が速くなるため、液晶表示装置の高速動作が可能である。
【００４９】
しかしながら、上述したように液晶層の誘電率の異方性が３．８を超えると、液晶層に含まれる不純物の影響が顕著になる。液晶層中の不純物の精製は、液晶層の誘電率の異方性が３．８を超える場合、特に難しい。この不純物が液晶層に残留することで、液晶層の導電率が増大してしまい、リフレッシュレートを低減する場合に画素に書き込んだ電圧を保持することが困難になる。
【００５０】
一方で、誘電率の異方性は低い方がよいとする考え方もある。
【００５１】
液晶層の誘電率の異方性が低いと、液晶層中の不純物の量を低減することができるため、液晶層の導電率を低減できる。そのため、液晶層の誘電率の異方性が低い方が、リフレッシュレートを低減する場合に画素に書き込んだ電圧をより長く保持することができる点で有利である。
【００５２】
しかしながら、液晶層の誘電率の異方性が２未満であると、電界との相互作用が小さく、液晶層の挙動が遅いため、高速動作を促すために駆動電圧を高く設定する必要がある。そのために消費電力の低減を目的として、リフレッシュレートを低減する液晶層の構成としては、不適である。特に、リフレッシュレートを低減する駆動から動画表示を行うためにリフレッシュレートを増大する方に切り替えた場合に、駆動電圧が大きいと液晶表示装置全体で消費電力の増加が著しくなり、好ましくない。
【００５３】
したがって、本実施の形態における一態様として、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とする構成が好適である。液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とする構成は、液晶層に含まれる不純物の割合を低減できるとともに、動画表示を行う際の消費電力の増大を伴うことなく、液晶層の駆動電圧を好ましい範囲に設定することが可能である。
【００５４】
なお、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とする場合、消費電力の増大を伴わない範囲において、液晶層の駆動電圧を高く設定することが好適である。液晶層の駆動電圧が高いと、階調値のずれに対する許容範囲が増える。つまり駆動電圧が高い分、電圧変化分に対する階調値のずれが少ない分だけフリッカーを低減できる。
【００５５】
なお、液晶層の誘電率の異方性は、２以上３．８以下とする構成について説明したが、好ましくは、２．２以上３．８以下である。また、より好ましくは２．２以上３．６以下である。
【００５６】
なお本実施の形態で示す液晶層の説明は、一例としてＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶層に基づく説明するが、他のモードであってもよい。
【００５７】
液晶層のＴＮモード以外の動作モードとして、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）などを用いることができる。なお表示装置の各画素における画素電極は、各表示モードに従って、電極の構造等を適宜変更可能である。
【００５８】
以上説明したように、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とする構成とすることで、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲に収めることができ、フリッカーを抑制することができる。その結果、表示品位の向上を図ることができる。
【００５９】
なお、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲とは、例えば、２５６段階の透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上３階調以下のずれをいう。同一静止画像における階調値のずれとして０階調以上３階調以下の階調値のずれであれば、視認者がフリッカーを知覚しづらいものとなる。また別の例としては、１０２４段階と透過率を制御して画像を表示する場合、０階調以上１２階調以下のずれをいう。すなわち、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲は、表示する最大階調数の１％乃至１．２％以内が好適である。
【００６０】
なお、本発明の一形態である、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とする構成に、リフレッシュレートを切り替えて動画表示及び静止画表示を切り替える駆動を組み合わせることが特に好適である。リフレッシュレートを切り替えて駆動を行う液晶表示装置は、動画表示から静止画表示に切り替える際、フレーム周波数６０Ｈｚから、１Ｈｚ以下好ましくは０．２Ｈｚ以下に切り替えて、消費電力を低減する。すなわち、静止画表示時において、リフレッシュレートを低減する構成において、本実施の形態の構成は特に好適である。
【００６１】
リフレッシュレートを切り替えて表示を行う表示装置では、動画表示時及び静止画表示時において消費電力の低減及び表示品位の低下を防ぐことが望ましい。静止画表示時においてリフレッシュレートを低減すると、画素に電圧を書き込む間隔が長くなる。言い換えれば、静止画表示時においてリフレッシュレートを低減すると、一定期間、画素に電圧を書き込まれない期間が存在することとなる。
【００６２】
そのため、静止画表示時におけるリフレッシュレートを低減する駆動の場合、一旦画素に書き込んだ電圧を一定の値で保持できるかが重要となる。加えて、動画表示時におけるリフレッシュレートを高くして駆動する場合、フレーム周波数が高くなることを考慮して、駆動電圧を低く設定し、消費電力の低減を図ることが重要となる。
【００６３】
上述したように本発明の一態様では、液晶層の誘電率の異方性が３．８を超えるものに比べて、液晶層に含まれる不純物を低減する構成としている。そのため、液晶層に含まれる不純物に起因したリーク電流が小さく、リフレッシュレートを低減する場合に画素に書き込んだ電圧を保持することができる。
【００６４】
また、本発明の一態様では、液晶層の誘電率の異方性が２未満であるものに比べて、駆動電圧を小さく設定することができる。駆動電圧を低減して動作する構成とすることで、動画表示に切り替えた際にフレーム周波数が高くなった際の、消費電力の増大を抑制することができる。
【００６５】
また、本発明の一態様は、液晶層に含まれる不純物に起因したリーク電流が小さくできるため、画素の保持容量を予め大きくすることなく、フリッカーを低減する構成とすることができる。そのため、フリッカーを低減するために、保持容量を大きくして設計する必要がない。そのため、保持容量を小さくして設計することができ、画素の高精細化を図ることができる。画素を高精細化してリフレッシュレートを低減することで、目の疲労を軽減することができる。
【００６６】
ここで、液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とすることによる、電圧保持率について説明する。図２に示すグラフは、電圧保持率の時間変化を示している。電圧保持率は液晶層を挟持する電極に対して５Ｖの電圧を印加し、該電極間を開放した後保持された電圧との面積比を求めている。
【００６７】
図２に示すグラフでは、誘電率の異方性を２以上３．８以下とする液晶層の一例として、誘電率の異方性が２．３の液晶層を示し、比較例として誘電率の異方性が３．８５の液晶層を併せて示している。各液晶層の液晶材料としては、図１で示す液晶材料と同じである。なお、誘電率の異方性が２．３の液晶層の液晶材料は、２．９９×１０１４Ω・ｃｍの抵抗率であり、誘電率の異方性が３．８５の液晶層の液晶材料は、３．７８×１０１３Ω・ｃｍの抵抗率である。
【００６８】
なお、図２において、縦軸が電圧保持率（ＶＨＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｈｏｌｄｉｎｇ  Ｒａｔｉｏともいう）を、横軸が時間を、それぞれ表す。
【００６９】
図２に示すグラフより、誘電率の異方性が３．８５の液晶層（従来材料）においては、６０秒経過後の電圧保持率が９２．６％であるのに対し、誘電率の異方性が２．３の液晶層（改善材料）においては、６０秒経過後の電圧保持率が９４．５％である。液晶層に電圧を印加しない期間であっても、階調値のずれをおさえるためには、電圧保持率が大きいことが好ましい。
【００７０】
次いで、図３及び図４を用いて、図１及び図２で説明した液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とすることにより、画素に書き込まれる電圧の変化に応じた階調数のずれを許容できる範囲に収めることができる構成について説明をする。
【００７１】
まず、図３を用いて液晶層の特性について説明する。
【００７２】
図３（Ａ）は、液晶層に用いるＴＮモードの電圧−透過率についてのグラフである。
【００７３】
図３（Ａ）に示すグラフは、所謂ノーマリーホワイト液晶素子のカーブを示すものである。液晶層は、液晶層を挟持する電極に印加される電圧に応じた電界により、液晶層を構成する液晶分子の配向の様子が変化し、偏向された光の透過量を制御する。図３（Ａ）において、電圧Ｖｍａｘは、液晶層を通過する光の透過率を０とするための電圧である。また電圧Ｖｍｉｎは、液晶層を通過する光の透過率を最大にするための電圧である。また電圧Ｖｍｉｄは、液晶層を通過する光の透過率を半分（５０％）とするための電圧である。
【００７４】
また、図３（Ｂ）に示すグラフは、液晶層に印加する電圧と、階調についてのグラフである。図３（Ｂ）で、例えば白か黒の画像を表示する場合は、電圧Ｖｍａｘ又はＶｍｉｎを印加することで、光の透過率が変化するため、階調値もＧｍａｘと０とで切り替えて表示を行うことができる。
【００７５】
また、図３（Ｂ）で、色の濃淡を表すために多階調で画像を表示する場合は、電圧Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｄ、Ｖｍｉｎといった複数の電圧を印加することで、光の透過率が変化し、階調値もＧｍａｘ、Ｇｍｉｄ、０と切り替えて表示を行うことができる。つまりさらに多くの階調を表示するには、電圧Ｖｍａｘと電圧Ｖｍｉｎとの間で複数の電圧レベルを設定し、その電圧レベルに応じて透過率が変化することを利用して、複数の階調値を表示可能な表示装置を実現している。
【００７６】
この場合、液晶層に印加する電圧値が変化しなければ、光の透過率も変化しないため、所望の階調が得られることになる。一方で、液晶素子を有するアクティブマトリクス型の表示装置における、画素の液晶層では該液晶層を流れる電流によって、液晶層に印加する電圧値が経時的に変化する。具体的には、一定期間経過することで、電圧値がΔＶだけ変化すると、階調値もΔＧだけ変化することになる。一旦画素に書き込んだ電圧値の変化が、同一静止画像における階調値のずれとして許容できる範囲よりも大きくなると、視認者がフリッカーを知覚してしまい、結果として表示品位の低下を招くこととなる。
【００７７】
次いで、図３（Ｃ）に、液晶層を挟持する電極についての断面模式図を示す。図３（Ｃ）では、図３（Ａ）で説明した電圧Ｖｍｉｎとする際の液晶層の配向の様子（初期配向状態）、及び電圧Ｖｍａｘとする際の液晶層の配向の様子（飽和配向状態）を表している。
【００７８】
なお、初期配向状態は、電圧が印加されていない状態での液晶分子の状態を表すものであり、ＴＮ液晶でいえば、電極間で９０°ねじれた関係の液晶の状態となる。また飽和配向状態は、電圧が印加されることで液晶分子が傾伏または立ち上がりの挙動がこれ以上電圧を印加してもほとんど挙動しない限界の状態である。
【００７９】
図３（Ｃ）では、第１の電極１１、第２の電極１２、配向膜１３、配向膜１４、及び液晶分子１５の断面模式図を示している。なお、第１の電極１１は、画素電極に相当する電極である。第２の電極１２は、対向電極に相当する電極である。
【００８０】
また、初期配向状態の誘電率をε⊥、飽和配向状態の誘電率をε‖とする。初期配向状態の誘電率ε⊥と飽和配向状態の誘電率ε‖の差が、上述した誘電率の異方性（Δε）として表すことができる。
【００８１】
また、図４は、図３（Ｃ）で示した液晶層を挟持する電極に電圧Ｖｍｉｄを印加した場合における透過率の変化を観察するための構成の模式図である。
【００８２】
図４では、図３（Ａ）で説明した電圧Ｖｍｉｄとする際の液晶層の配向の様子（中間配向状態、グレイレベル、またはＨａｌｆ  Ｔｏｎｅともいう。）を表している。また、図４では、図３（Ｃ）で説明した第１の電極１１、第２の電極１２、配向膜１３、配向膜１４及び液晶分子１５に加えて、偏光板２１、偏光板２２、光検出器２３を示している。また、図４中、矢印は光を表しており、矢印２４は液晶層に入射する光、矢印２５は液晶層を透過する光を表している。なお矢印２４による光は、表示装置におけるバックライトに相当する光である。なお、図４に示す、第１の電極１１、第２の電極１２、配向膜１３、配向膜１４、液晶分子１５、偏光板２１及び偏光板２２を含む構成を液晶素子ということもある。
【００８３】
ここで、図１及び図２で説明した液晶層の誘電率の異方性を２以上３．８以下とすることにより、画素に書き込まれる電圧の変化に応じた残留ＤＣについて、図５を用いて説明する。
【００８４】
なお、残留ＤＣとは、液晶層に電圧を印加することに伴い、電極間に滞留する電荷に起因した電圧のことをいう。この電圧によって、液晶層に電圧を印加する期間では、本来印加した電圧とは別に余分な電圧が電極間に印加されることになる。また液晶層に電圧を印加しない期間であっても、液晶層に滞留する電荷によって、電極間に電圧が残ることになる。なお液晶材料を電極で挟持する構成において電極上に配向膜を形成する場合、電極間とは配向膜間のことをいう。
【００８５】
図５に示すグラフは、誘電率の異方性を２以上３．８以下とする液晶層の一例として、誘電率の異方性が２．３の液晶層を示し、比較例として誘電率の異方性が３．８５の液晶層を併せて示している。各液晶層の液晶材料としては、図１及び図２で示す液晶材料と同じである。
【００８６】
また、図５に示す残留ＤＣの測定方法としては、液晶層を挟持する電極に対して１分間、５Ｖの電圧を印加し、その後、電極間を１秒間短絡してから該電極間を開放した状態における電圧の時間変化を示している。なお、図５において、縦軸が電圧を、横軸が時間を、それぞれ表す。
【００８７】
図５に示すグラフより、誘電率の異方性が３．８５の液晶層（従来材料）よりも誘電率の異方性が２．３の液晶層（改善材料）の方が、低い残留ＤＣ電圧を示している。
【００８８】
図５に示す誘電率の異方性の異なるグラフを比較すると、誘電率の異方性が大きい液晶層のほうが、電極間を開放状態とした直後の電圧が大きいことがわかる。この液晶材料による電圧の差は、誘電率の異方性が大きいことで、液晶層に含まれる不純物の割合が大きくなることに起因する。そのため、液晶層に含まれる不純物の割合の少ない、本発明の一態様における誘電率の異方性の取りうる範囲を２以上３．８以下とする構成の方が、電極間を開放後の残留ＤＣの影響を低減できる。
【００８９】
なお、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｗａｇｎｅｒの多層誘電体の理論により導かれる式（１）を満たすことで、配向膜と液晶層の界面近傍に蓄積する電荷を抑制し、残留ＤＣを低減することができる。なお式（１）中、εＬＣは液晶層の誘電率、ρＬＣは液晶層の抵抗率、εＡＬは配向膜の誘電率、ρＡＬは配向膜の抵抗率を表している。
【００９０】
【数１】
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【００９１】
式（１）の条件に近づけるためには、液晶層の抵抗率及び配向膜の抵抗率の双方をできるだけ近づけることが好ましい。配向膜の抵抗率は液晶層の抵抗率に比べて大きいため、液晶層と配向膜の抵抗率を近づけるためには、液晶層の抵抗率を上げるか、配向膜の抵抗率を下げるかであるが、上述したように液晶層の抵抗率を上げることが好ましい。
【００９２】
以上のように、誘電率の異方性の取りうる範囲を２以上３．８以下とした液晶層を用い、液晶層の電圧保持率の高い材料を用いることで残留ＤＣを抑えることができる。別言すると、一旦画素に書き込んだ電圧の変化を、同一画像における階調値のずれとして許容できる範囲に収めることができる。したがって、表示品位をそこなうことのない、新規な表示装置を提供することができる。
【００９３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【００９４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示した液晶層を有する液晶表示装置の一例について、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００９５】
具体的には、画素を選択するＧ信号を６０Ｈｚ以上の頻度で出力する第１のモードと、１Ｈｚ以下の頻度、好ましくは０．２Ｈｚ以下の頻度で出力する第２のモードを有する液晶表示装置について説明する。
【００９６】
図６は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置の構成を説明するブロック図である。
【００９７】
図７は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置の表示部の構成を説明するブロック図及び回路図である。
【００９８】
＜１．液晶表示装置の構成＞
本実施の形態で、図６に例示して説明する表示機能を有する液晶表示装置６００は、入力される第１の駆動信号（Ｓ信号ともいう）６３３＿Ｓを保持し、Ｓ信号６３３＿Ｓに応じて画像を表示する表示素子６３５を含む画素回路６３４を有する画素部６３１と、Ｓ信号６３３＿Ｓを画素回路６３４に出力する第１の駆動回路（Ｓ駆動回路ともいう）６３３と、画素回路６３４を選択する第２の駆動信号（Ｇ信号ともいう）６３２＿Ｇを画素回路６３４に出力する第２の駆動回路（Ｇ駆動回路ともいう）６３２と、を有する。
【００９９】
そして、Ｇ駆動回路６３２は、Ｇ信号６３２＿Ｇを画素に１秒間に３０回以上の頻度、好ましくは１秒間に６０回以上９６０回未満の頻度で出力する第１のモードと、１日に１回以上１秒間に０．１回未満の頻度、好ましくは１時間に１回以上１秒間に１回未満の頻度で出力する第２のモードを有する。
【０１００】
なお、Ｇ駆動回路６３２は、入力されるモード切り替え信号に応じて第１のモードと第２のモードとを切り替える。
【０１０１】
また、画素回路６３４は画素６３１ｐに設けられ、画素６３１ｐは画素部６３１に複数設けられ、画素部６３１は表示部６３０に設けられている。
【０１０２】
表示機能を有する液晶表示装置６００は演算装置６２０を有する。演算装置６２０は一次制御信号６２５＿Ｃと一次画像信号６２５＿Ｖを出力する。
【０１０３】
液晶表示装置６００は制御部６１０を有し、制御部６１０はＳ駆動回路６３３とＧ駆動回路６３２を制御する。
【０１０４】
表示素子６３５に液晶素子を適用する場合、光供給部６５０を表示部６３０に設ける。光供給部６５０は液晶素子が設けられた画素部６３１に光を供給し、バックライトとして機能する。
【０１０５】
表示機能を有する液晶表示装置６００は、画素部６３１に設けられた複数の画素回路６３４から一を選択する頻度を、Ｇ駆動回路６３２が出力するＧ信号６３２＿Ｇを用いて変えることができる。その結果、液晶表示装置６００を使用する者へ与えうる目の疲労が低減された表示機能を有する液晶表示装置を提供することができる。
【０１０６】
以下に、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置を構成する個々の要素について説明する。
【０１０７】
＜２．演算装置＞
演算装置６２０は、一次画像信号６２５＿Ｖ及び一次制御信号６２５＿Ｃを生成する。
【０１０８】
また、演算装置６２０が、モード切り替え信号を含む一次制御信号６２５＿Ｃを生成する。
【０１０９】
例えば、入力手段５００から入力される画像切り替え信号５００＿Ｃに応じて、演算装置６２０がモード切り替え信号を含む一次制御信号６２５＿Ｃを出力して良い。
【０１１０】
第２のモードのＧ駆動回路６３２に、制御部６１０を介して、画像切り替え信号５００＿Ｃが、入力手段５００から入力されると、Ｇ駆動回路６３２は第２のモードから第１のモードに切り替わり、Ｇ信号を１回以上出力し、その後第２のモードに切り替わる。
【０１１１】
例えば、入力手段５００がページめくり動作を検知した場合、入力手段５００は画像切り替え信号５００＿Ｃを演算装置６２０に出力する。
【０１１２】
演算装置６２０は、ページめくり動作信号を含む一次画像信号６２５＿Ｖを生成し、画像切り替え信号５００＿Ｃを含む一次制御信号６２５＿Ｃと共に当該一次画像信号６２５＿Ｖを出力する。
【０１１３】
制御部６１０は、画像切り替え信号５００＿ＣをＧ駆動回路６３２に出力し、ページめくり動作信号を含む二次画像信号６１５＿ＶをＳ駆動回路６３３に出力する。
【０１１４】
Ｇ駆動回路６３２は第２のモードから第１のモードに切り替わり、Ｇ信号６３２＿Ｇを観察者が信号の書き換え動作毎に変化する画像の変化を識別できない程度の速さで、信号を出力する。
【０１１５】
一方、Ｓ駆動回路６３３は、ページめくり動作信号を含む二次画像信号６１５＿Ｖから生成したＳ信号６３３＿Ｓを画素回路６３４に出力する。
【０１１６】
これにより、画素６３１ｐは、ページめくり動作信号を含む二次画像信号６１５＿Ｖが与えられることで、ページめくり動作を含む多数のフレーム画像を短時間に表示できるため、なめらかなページめくり動作を表示できる。
【０１１７】
また、演算装置６２０が表示部６３０に出力する一次画像信号６２５＿Ｖが動画像か静止画像かを判別し、一次画像信号６２５＿Ｖが動画像である場合に、第１のモードを選択する切り替え信号を、静止画像である場合は第２のモードを選択する切り替え信号を、当該演算装置６２０が出力する構成としてもよい。
【０１１８】
なお、動画像か静止画像かを判別する方法としては、一次画像信号６２５＿Ｖに含まれる一のフレームとその前後のフレームの信号の差分が、あらかじめ定められた差分より大きいときに動画像と、それ以下のときに静止画像と、判別すればよい。
【０１１９】
また、第２のモードから第１のモードに切り替わったとき、Ｇ信号６３２＿Ｇを１回以上の所定の回数出力し、その後第２のモードに切り替わる構成としてもよい。
【０１２０】
＜３．制御部＞
制御部６１０は、一次画像信号６２５＿Ｖから生成した二次画像信号６１５＿Ｖを出力する（図６参照）。なお、一次画像信号６２５＿Ｖを表示部６３０に直接出力する構成としても良い。
【０１２１】
制御部６１０は、垂直同期信号、水平同期信号などの同期信号を含む一次制御信号６２５＿Ｃを用いて、スタートパルス信号ＳＰ、ラッチ信号ＬＰ、パルス幅制御信号ＰＷＣなどの二次制御信号６１５＿Ｃを生成し、表示部６３０に供給する機能を有する。なお、二次制御信号６１５＿Ｃには、クロック信号ＣＫなども含まれる。
【０１２２】
また、反転制御回路を制御部６１０に設け、制御部６１０が、反転制御回路が通知するタイミングに従って、二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させる機能を有する構成とすることもできる。具体的に、二次画像信号６１５＿Ｖの極性の反転は、制御部６１０において行われてもよいし、制御部６１０からの命令に従って、表示部６３０内で行われてもよい。
【０１２３】
反転制御回路は、二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させるタイミングを、同期信号を用いて定める機能を有する。例示する反転制御回路は、カウンタと、信号生成回路とを有する。
【０１２４】
カウンタは、水平同期信号のパルスを用いてフレーム期間の数を数える機能を有する。
【０１２５】
信号生成回路は、カウンタにおいて得られたフレーム期間の数の情報を用いて、連続する複数フレーム期間ごとに二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させるべく、二次画像信号６１５＿Ｖの極性を反転させるタイミングを、制御部６１０に通知する機能を有する。
【０１２６】
＜４．表示部＞
表示部６３０は、各画素に表示素子６３５を有する画素部６３１と、Ｓ駆動回路６３３、Ｇ駆動回路６３２などの駆動回路を有する。画素部６３１は、表示素子６３５が設けられた画素６３１ｐを、複数有する（図６参照）。
【０１２７】
表示部６３０に入力される二次画像信号６１５＿Ｖは、Ｓ駆動回路６３３に与えられる。また、電源電位、二次制御信号６１５＿Ｃは、Ｓ駆動回路６３３及びＧ駆動回路６３２に与えられる。
【０１２８】
なお、二次制御信号６１５＿Ｃには、Ｓ駆動回路６３３の動作を制御するＳ駆動回路用のスタートパルス信号ＳＰ、Ｓ駆動回路用のクロック信号ＣＫ、ラッチ信号ＬＰ、Ｇ駆動回路６３２の動作を制御するＧ駆動回路用のスタートパルス信号ＳＰ、Ｇ駆動回路用のクロック信号ＣＫ、パルス幅制御信号ＰＷＣなどが含まれる。
【０１２９】
表示部６３０の構成の一例を図７（Ａ）に示す。
【０１３０】
図７（Ａ）に示す表示部６３０には、画素部６３１に、複数の画素６３１ｐと、画素６３１ｐを行毎に選択するための複数の走査線Ｇと、選択された画素６３１ｐに二次画像信号６１５＿Ｖから生成されたＳ信号６３３＿Ｓを供給するための複数の信号線Ｓとが設けられている。
【０１３１】
走査線ＧへのＧ信号６３２＿Ｇの入力は、Ｇ駆動回路６３２により制御されている。信号線ＳへのＳ信号６３３＿Ｓの入力は、Ｓ駆動回路６３３により制御されている。複数の画素６３１ｐは、走査線Ｇの少なくとも一つと、信号線Ｓの少なくとも一つとに、それぞれ接続されている。
【０１３２】
なお、画素部６３１に設けられる配線の種類及びその数は、画素６３１ｐの構成、数及び配置によって決めることができる。具体的に、図７（Ａ）に示す画素部６３１の場合、ｘ列×ｙ行の画素６３１ｐがマトリクス状に配置されており、信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘ、走査線Ｇ１乃至走査線Ｇｙが、画素部６３１内に配置されている場合を例示している。
【０１３３】
＜４−１．画素＞
各画素６３１ｐは、表示素子６３５と、当該表示素子６３５を含む画素回路６３４を有する。
【０１３４】
＜４−２．画素回路＞
本実施の形態では、画素回路６３４の一例として、液晶素子６３５ＬＣを表示素子６３５に適用する構成を図７（Ｂ）に示す。
【０１３５】
画素回路６３４は、液晶素子６３５ＬＣへのＳ信号６３３＿Ｓの供給を制御するトランジスタ６３４ｔを有する。トランジスタ６３４ｔと表示素子６３５の接続関係の一例について説明する。
【０１３６】
トランジスタ６３４ｔのゲートが、走査線Ｇ１から走査線Ｇｙのいずれか１つに接続されている。トランジスタ６３４ｔのソース及びドレインの一方は、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘのいずれか１つに接続され、トランジスタ６３４ｔのソース及びドレインの他方は、表示素子６３５の第１電極に接続されている。
【０１３７】
なお、画素６３１ｐは、必要に応じて液晶素子６３５ＬＣの第１電極と第２電極間の電圧を保持するための容量素子６３４ｃの他、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、インダクタなどのその他の回路素子を有していても良い。
【０１３８】
図７（Ｂ）に例示する画素６３１ｐは、Ｓ信号６３３＿Ｓの画素６３１ｐへの入力を制御するスイッチング素子として、一のトランジスタ６３４ｔを用いる。ただし、一のスイッチング素子として機能する、複数のトランジスタを画素６３１ｐに用いていてもよい。複数のトランジスタが一のスイッチング素子として機能する場合、上記複数のトランジスタは並列に接続されていてもよいし、直列に接続されていてもよいし、直列と並列が組み合わされて接続されていてもよい。
【０１３９】
なお、画素回路６３４の容量は適宜調整すればよい。例えば、後述する第２のモードにおいて、Ｓ信号６３３＿Ｓを比較的長い期間（具体的には、１／６０ｓｅｃ以上）保持する場合には、容量素子６３４ｃを設ける。また、容量素子６３４ｃ以外の構成を用いて、画素回路６３４の容量を調節してもよい。例えば、液晶素子６３５ＬＣの第１の電極と第２の電極を重ねて設ける構成により、実質的に容量素子を形成してもよい。
【０１４０】
なお、画素回路６３４は、表示素子６３５の種類、または駆動方法に応じた構成を選択して用いることができる。
【０１４１】
＜４−２ａ．表示素子＞
液晶素子６３５ＬＣは、第１電極及び第２電極並びに第１電極と第２電極の間の電圧が印加される液晶材料を含んだ液晶層を有している。液晶素子６３５ＬＣは、第１電極と第２電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子の配向が変化して、透過率が変化する。よって、表示素子６３５は、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位によってその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
【０１４２】
＜４−２ｂ．トランジスタ＞
トランジスタ６３４ｔは、表示素子６３５の第１電極に、信号線Ｓの電位を与えるか否かを制御する。表示素子６３５の第２電極には、所定の基準電位Ｖｃｏｍが与えられている。
【０１４３】
なお、本発明の一態様の液晶表示装置に好適なトランジスタとして酸化物半導体を用いたトランジスタを適用することができる。酸化物半導体を用いたトランジスタの詳細については、実施の形態６、７を参酌することができる。
【０１４４】
＜５．光供給部＞
光供給部６５０には、複数の光源が設けられている。制御部６１０は、光供給部６５０が有する光源の駆動を制御する。なお、反射型の液晶表示装置とする場合には、光供給部６５０を設けない構成としてもよい。
【０１４５】
光供給部６５０の光源としては、冷陰極蛍光ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、電場を加えることでルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）が発生するＯＬＥＤ素子などを用いることができる。また、光供給部６５０の光源のカラー化方式としては、赤色、緑色、青色の発光をそれぞれ用いる方式（３色方式）、青色発光からの発光の一部を赤色や緑色に変換する方式（色変換方式、量子ドット方式）、白色発光からの発光の一部を、カラーフィルタを通すことで赤色、緑色、青色に変換する方式（カラーフィルター方式）などを適用することができる。
【０１４６】
＜６．入力手段＞
入力手段５００としては、タッチパネル、タッチパッド、マウス、ジョイスティック、トラックボール、データグローブ、撮像装置などを用いることができる。演算装置６２０は、入力手段５００から入力される電気信号と表示部の座標を関連づけることができる。これにより、使用する者が表示部に表示される情報を処理するための命令を入力することができる。
【０１４７】
使用する者が入力手段５００から入力する情報としては、例えば表示部に表示される画像の表示位置を変えるためにドラッグする命令、表示されている画像を送り次の画像を表示するためにスワイプする命令、巻物状の画像を順に送るためにスクロールする命令、特定の画像を選択する命令、画像を表示する大きさを変化するためにピンチする命令の他、手書き文字入力する命令などを挙げることができる。
【０１４８】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１４９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２に示した液晶表示装置の駆動方法の一例について、図７及び図８を参照しながら説明する。
【０１５０】
図７は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置の表示部の構成を説明するブロック図及び回路図である。
【０１５１】
図８は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置の表示部の構成の変形例を説明するブロック図である。
＜１．Ｓ信号の画素部への書き込み方法＞
図７（Ａ）または図８に例示する画素部６３１に、Ｓ信号６３３＿Ｓを書き込む方法の一例を説明する。具体的には、Ｓ信号６３３＿Ｓを、画素部６３１の、図７（Ｂ）に例示する画素回路を有する画素６３１ｐのそれぞれに書き込む方法を説明する。
【０１５２】
＜画素部への信号の書き込み＞
第１フレーム期間において、走査線Ｇ１にパルスを有するＧ信号６３２＿Ｇが入力されることで、走査線Ｇ１が選択される。選択された走査線Ｇ１に接続された複数の各画素６３１ｐにおいて、トランジスタ６３４ｔが導通状態になる。
【０１５３】
トランジスタ６３４ｔが導通状態の時（１ライン期間）に、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに二次画像信号６１５＿Ｖから生成したＳ信号６３３＿Ｓの電位が与えられる。そして、導通状態のトランジスタ６３４ｔを介して、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位に応じた電荷が容量素子６３４ｃに蓄積され、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位が液晶素子６３５ＬＣの第１電極に与えられる。
【０１５４】
第１フレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間において、正の極性のＳ信号６３３＿Ｓが全ての信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘに、順に入力される。走査線Ｇ１と、信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘとにそれぞれ接続された画素６３１ｐ内の第１電極（Ｇ１Ｓ１）乃至第１電極（Ｇ１Ｓｘ）には、正の極性のＳ信号６３３＿Ｓが与えられる。これにより、液晶素子６３５ＬＣの透過率が、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位によって制御され、各画素が階調を表示する。
【０１５５】
同様にして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙの各走査線に接続された画素６３１ｐにおいて順次繰り返される。上記動作により、画素部６３１において、第１フレームの画像を表示することができる。
【０１５６】
なお、本発明の一態様では、必ずしも走査線Ｇ１乃至走査線Ｇｙを順に選択する必要はない。
【０１５７】
なお、Ｓ駆動回路６３３から信号線Ｓ１乃至信号線Ｓｘに、Ｓ信号６３３＿Ｓを順に入力する点順次駆動を用いることも、一斉にＳ信号６３３＿Ｓを入力する線順次駆動を用いることができる。或いは、複数の信号線Ｓごとに順に、Ｓ信号６３３＿Ｓを入力する駆動方法を用いていても良い。
【０１５８】
また、プログレッシブ方式を用いた走査線Ｇの選択方法に限らず、インターレース方式を用いて走査線Ｇの選択を行うようにしても良い。
【０１５９】
また、任意の一フレーム期間において、全ての信号線に入力されるＳ信号６３３＿Ｓの極性が同一であっても、任意の一フレーム期間において、一の信号線ごとに、画素に入力されるＳ信号６３３＿Ｓの極性が反転していても良い。
【０１６０】
＜複数の領域に分割された画素部への信号の書き込み＞
また、表示部６３０の構成の変形例を図８に示す。
【０１６１】
図８に示す表示部６３０には、複数の領域に分割された画素部６３１（具体的には第１領域６３１ａ、第２領域６３１ｂ、第３領域６３１ｃ）に、複数の画素６３１ｐと、画素６３１ｐを行毎に選択するための複数の走査線Ｇと、選択された画素６３１ｐにＳ信号６３３＿Ｓを供給するための複数の信号線Ｓとが設けられている。
【０１６２】
それぞれの領域に設けられた走査線ＧへのＧ信号６３２＿Ｇの入力は、それぞれのＧ駆動回路６３２により制御されている。信号線ＳへのＳ信号６３３＿Ｓの入力は、Ｓ駆動回路６３３により制御されている。複数の画素６３１ｐは、走査線Ｇの少なくとも一つと、信号線Ｓの少なくとも一つとに、それぞれ接続されている。
【０１６３】
このような構成とすることで、画素部６３１を分割して駆動することができる。
【０１６４】
例えば、入力手段５００としてタッチパネルから情報を入力する際に、当該情報が入力される領域を特定する座標を取得し、その座標に対応する領域を駆動するＧ駆動回路６３２のみを第１のモードとし、他の領域を第２のモードとしてもよい。この動作により、タッチパネルから情報が入力されなかった領域、すなわち表示画像を書き換える必要がない領域のＧ駆動回路の動作を停止することができる。
【０１６５】
＜２．第１のモードと第２のモードのＧ駆動回路＞
Ｇ駆動回路６３２が出力するＧ信号６３２＿Ｇが入力された画素回路６３４に、Ｓ信号６３３＿Ｓが入力される。Ｇ信号６３２＿Ｇが入力されない期間、画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位を保持する。言い換えると、画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓの電位が書き込まれた状態を保持する。
【０１６６】
表示データが書き込まれた画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓに応じた表示状態を維持する。なお、表示状態を維持するとは、表示状態の変化が一定の範囲より大きくならないように保持することをいう。上記一定の範囲は、適宜設定される範囲であり、例えば使用者が表示画像を閲覧する場合に、同じ表示画像であると認識できる表示状態の範囲に設定することが好ましい。
【０１６７】
Ｇ駆動回路６３２は第１のモードと第２のモードを有する。
【０１６８】
＜２−１．第１のモード＞
Ｇ駆動回路６３２の第１のモードは、Ｇ信号６３２＿Ｇを、画素に１秒間に３０回以上好ましくは１秒間に６０回以上９６０回未満の頻度で出力する。
【０１６９】
第１のモードのＧ駆動回路６３２は、観察者が信号の書き換え動作毎に変化する画像の変化を識別できない程度の速さで、信号を書き換える。その結果、動画像をなめらかに表示することができる。
【０１７０】
＜２−２．第２のモード＞
Ｇ駆動回路６３２の第２のモードは、Ｇ信号６３２＿Ｇを、画素に１日に１回以上１秒間に０．１回未満、好ましくは１時間に１回以上１秒間に１回未満の頻度で出力する。
【０１７１】
Ｇ信号６３２＿Ｇが入力されない期間、画素回路６３４は、Ｓ信号６３３＿Ｓを保持し、その電位に応じた表示状態を引き続き維持する。
【０１７２】
これにより、第２のモードでは、画素の表示の書き換えに伴うチラつき（フリッカーともいう）がない表示をすることができる。
【０１７３】
その結果、当該表示機能を有する液晶表示装置の使用者の目の疲労を低減できる。
【０１７４】
なお、Ｇ駆動回路６３２が消費する電力は、Ｇ駆動回路６３２が動作しない期間、低減される。
【０１７５】
なお、第２のモードを有するＧ駆動回路６３２を用いて駆動する画素回路は、Ｓ信号６３３＿Ｓを長い期間保持する構成が好ましい。例えば、トランジスタ６３４ｔのリーク電流は、オフ状態において小さいものほど好ましい。
【０１７６】
オフ状態においてリーク電流が小さいトランジスタ６３４ｔの構成の一例について、実施の形態６、７を参酌することができる。
【０１７７】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１７８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態２に示した液晶表示装置の駆動方法の一例について、図９乃至図１１を参照しながら説明する。
【０１７９】
図９は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置を説明する回路図である。
【０１８０】
図１０は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置のソースライン反転駆動及びドット反転駆動を説明する図である。
【０１８１】
図１１は、本発明の一態様の表示機能を有する液晶表示装置のソースライン反転駆動及びドット反転駆動を説明するタイミングチャートである。
【０１８２】
＜１．オーバードライブ駆動＞
液晶は、電圧が印加されてからその透過率が収束するまでの応答時間が、一般的に十数ｍｓｅｃ程度である。よって、液晶の応答の遅さが動画のぼやけとして視認されやすい。
【０１８３】
そこで、本発明の一態様では、液晶素子を用いた表示素子６３５に印加する電圧を一時的に大きくして液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動を用いるようにしても良い。オーバードライブ駆動を用いることで、液晶の応答速度を上げ、動画のぼやけを防ぎ、動画の画質を改善することができる。
【０１８４】
また、トランジスタ６３４ｔが非導通状態になった後においても、液晶素子を用いた表示素子６３５の透過率が収束せずに変化し続けると、液晶の比誘電率が変化するため、液晶素子を用いた表示素子６３５の保持する電圧が変化しやすい。
【０１８５】
例えば、液晶素子を用いた表示素子６３５に並列で容量素子６３４ｃを接続しない場合、または接続される容量素子６３４ｃの容量値が小さい場合、上述した液晶素子を用いた表示素子６３５の保持する電圧の変化は顕著に起こりやすい。しかし、上記オーバードライブ駆動を用いることで、応答時間を短くすることができるので、トランジスタ６３４ｔが非導通状態になった後における液晶素子を用いた表示素子６３５の透過率の変化を小さくすることができる。したがって、液晶素子を用いた表示素子６３５に並列で接続される容量素子６３４ｃの容量値が小さい場合でも、トランジスタ６３４ｔが非導通状態になった後に、液晶素子を用いた表示素子６３５の保持する電圧が変化するのを防ぐことができる。
【０１８６】
＜２．ソースライン反転駆動及びドット反転駆動＞
図１０に例示する画素回路の信号線Ｓｉに接続されている画素６３１ｐにおいて、画素電極６３５＿１が、信号線Ｓｉと、信号線Ｓｉに隣接している信号線Ｓｉ＋１に挟まれるように、画素６３１ｐ内に配置されている。トランジスタ６３４ｔがオフの状態であるならば、画素電極６３５＿１と信号線Ｓｉは、理想的には電気的に分離している。また、画素電極６３５＿１と信号線Ｓｉ＋１も、理想的には、電気的に分離している。しかし、実際には、画素電極６３５＿１と信号線Ｓｉの間には寄生容量６３４ｃ（ｉ）が存在しており、なおかつ、画素電極６３５＿１と信号線Ｓｉ＋１の間には寄生容量６３４ｃ（ｉ＋１）が存在している（図１０（Ｃ）参照）。なお、図１０（Ｃ）には、図９に図示されている液晶素子６３５ＬＣの替わりに、液晶素子６３５ＬＣの第１の電極または第２の電極として機能する画素電極６３５＿１が図示されている。
【０１８７】
液晶素子６３５ＬＣの第１の電極と第２の電極を重ねて設ける構成とする場合等では、２つの電極の重なりを実質的な容量素子とすることで、液晶素子６３５ＬＣに容量配線を用いて形成された容量素子６３４ｃを接続しない場合、または液晶素子６３５ＬＣに接続されている容量素子６３４ｃの容量値が小さい場合がある。このような場合、液晶素子の第１の電極または第２の電極として機能する画素電極６３５＿１の電位が、寄生容量６３４ｃ（ｉ）と寄生容量６３４ｃ（ｉ＋１）の影響を受けやすい。
【０１８８】
これにより、トランジスタ６３４ｔが、画像信号の電位を保持する期間において、オフの状態であっても、画素電極６３５＿１の電位が、信号線Ｓｉまたは信号線Ｓｉ＋１の電位の変化に連動して変動する現象が起こりやすい。
【０１８９】
画像信号の電位を保持する期間において、画素電極の電位が、信号線の電位の変化に連動して変動する現象をクロストーク現象という。クロストーク現象が発生すると、表示のコントラストが低下してしまう。例えば、液晶素子６３５ＬＣにノーマリーホワイトの液晶を用いた場合、画像が白っぽくなる。
【０１９０】
そこで、本発明の一態様では、任意の一フレーム期間において、画素電極６３５＿１を間に挟んで配設されている信号線Ｓｉと信号線Ｓｉ＋１に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する駆動方法を用いるようにしても良い。
【０１９１】
なお、逆の極性を有する画像信号とは、液晶素子の共通電極の電位を基準電位としたときに、基準電位よりも高い電位を有する画像信号と、基準電位よりも低い電位を有する画像信号とを意味する。
【０１９２】
交互に逆の極性を有する画像信号を選択された複数の画素に順番に書き込む方法として、２つの方法（ソースライン反転およびドット反転）を例に挙げることができる。
【０１９３】
いずれの方法においても、第１フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋）の極性を有する画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号を入力する。次いで、第２フレーム期間において、信号線Ｓｉに負（−）の極性を有する画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に正（＋）の極性を有する画像信号を入力する。次いで、第３フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋）の極性を有する画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号を入力する（図１０（Ｃ）参照）。
【０１９４】
このような駆動方法を用いると、一対の信号線の電位が互いに逆の方向に変動するため、任意の画素電極が受ける電位の変動が打ち消される。よって、クロストークの発生を抑えることができる。
【０１９５】
＜２−１．ソースライン反転駆動＞
ソースライン反転は、任意の一フレーム期間において、一の信号線に接続されている複数の画素と、当該信号線に隣接する他の信号線に接続されている複数の画素とに逆の極性を有する画像信号を入力するものである。
【０１９６】
ソースライン反転を用いた場合の画素に与えられる画像信号の極性を、図１０（Ａ−１）及び図１０（Ａ−２）に模式的に示す。任意の一フレーム期間において与えられる画像信号が正の極性の画素を＋の記号で、負の極性の画素を−の記号で示している。図１０（Ａ−２）に示すフレームは、図１０（Ａ−１）に示すフレームに続くフレームを示している。
【０１９７】
＜２−２．ドット反転駆動＞
ドット反転は、任意の一フレーム期間において、一の信号線に接続されている複数の画素と、当該信号線に隣接する他の信号線に接続されている複数の画素とに、逆の極性を有する画像信号を入力し、なおかつ、同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する画素に逆の極性を有する画像信号を入力するものである。
【０１９８】
ドット反転を用いた場合の画素に与えられる画像信号の極性を、図１０（Ｂ−１）及び図１０（Ｂ−２）に模式的に示す。任意の一フレーム期間において与えられる画像信号が正の極性の画素を＋の記号で、負の極性の画素を−の記号で示している。図１０（Ｂ−２）に示すフレームは、図１０（Ｂ−１）に示すフレームに続くフレームを示している。
【０１９９】
＜２−３．タイミングチャート＞
次いで、図１１に、図９に示した画素部６３１をソースライン反転で動作させた場合のタイミングチャートを示す。具体的に、図１１では、走査線Ｇ１に与えられる信号の電位と、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに与えられる画像信号の電位と、走査線Ｇ１に接続された各画素の有する画素電極の電位の、時間変化を示している。
【０２００】
まず、走査線Ｇ１にパルスを有する信号が入力されることで、走査線Ｇ１が選択される。選択された走査線Ｇ１に接続された複数の各画素６３１ｐにおいて、トランジスタ６３４ｔがオンになる。そして、トランジスタ６３４ｔがオンの状態の時に、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに画像信号の電位が与えられると、オンのトランジスタ６３４ｔを介して、画像信号の電位が液晶素子６３５ＬＣの画素電極に与えられる。
【０２０１】
図１１に示すタイミングチャートでは、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間において、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に、正の極性の画像信号が順に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに、負の極性の画像信号が入力されている例を示している。よって、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に接続された画素６３１ｐ内の画素電極（Ｓ１）、画素電極（Ｓ３）、．．．には、正の極性の画像信号が与えられている。また、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された画素６３１ｐ内の画素電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、負の極性の画像信号が与えられている。
【０２０２】
液晶素子６３５ＬＣでは、画素電極と共通電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子の配向が変化し、透過率が変化する。よって、液晶素子６３５ＬＣは、画像信号の電位によってその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
【０２０３】
信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了すると、走査線Ｇ１の選択は終了する。走査線の選択が終了すると、該走査線を有する画素６３１ｐにおいて、トランジスタ６３４ｔがオフになる。すると、液晶素子６３５ＬＣは、画素電極と共通電極の間に与えられた電圧を保持することで、階調の表示を維持する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された画素において行われる。
【０２０４】
次いで、第２のフレーム期間において、再び、走査線Ｇ１が選択される。そして、第２のフレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間では、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間とは異なり、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に、負の極性の画像信号が順に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに、正の極性の画像信号が入力されている。よって、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に接続された画素６３１ｐ内の画素電極（Ｓ１）、画素電極（Ｓ３）、．．．には、負の極性の画像信号が与えられている。また、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された画素６３１ｐ内の画素電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、正の極性の画像信号が与えられている。
【０２０５】
第２のフレーム期間においても、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了すると、走査線Ｇ１の選択は終了する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された画素において行われる。
【０２０６】
そして、第３のフレーム期間と、第４のフレーム期間においても、上記動作が同様に繰り返される。
【０２０７】
なお、図１１に示すタイミングチャートでは、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに、順に画像信号が入力されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに、一斉に画像信号が入力されていても良いし、複数の信号線ごとに順に画像信号が入力されていても良い。
【０２０８】
また、本実施の形態では、プログレッシブ方式を用いた場合における、走査線の選択について説明したが、インターレース方式を用いて走査線の選択を行うようにしても良い。
【０２０９】
なお、画像信号の電位の極性を、共通電極の基準電位を基準として反転させる反転駆動を行うことで、焼き付きと呼ばれる液晶の劣化を防ぐことができる。
【０２１０】
しかし、反転駆動を行うと、画像信号の極性が変化する際に信号線に与えられる電位の変化が大きくなるため、スイッチング素子として機能するトランジスタ６３４ｔのソース電極とドレイン電極の電位差が大きくなる。よって、トランジスタ６３４ｔは、しきい値電圧がシフトするなどの特性劣化が生じやすい。
【０２１１】
また、液晶素子６３５ＬＣに保持されている電圧を維持するために、ソース電極とドレイン電極の電位差が大きくても、オフ電流が低いことが要求される。
【０２１２】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２１３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置で表示可能な画像の生成方法について、図１２を用いて説明する。とくに、画像の切り替えを行う際に使用者の目に優しい画像の切り替え方法、使用者の目の疲労を軽減する画像の切り替え方法、使用者の目に負担を与えない画像の切り替え方法について説明する。
【０２１４】
画像を素早く切り替えて表示すると、使用者の目の疲労を誘発する場合がある。例えば、著しく異なる場面が切り換わる動画像や、異なる静止画を切り換える場合などが含まれる。
【０２１５】
異なる画像を切り替えて表示する際には、瞬間的に表示を切り換えるのではなく、緩やかに（静かに）、自然に画像を切り替えて表示することが好ましい。
【０２１６】
例えば、異なる第１の画像から第２の画像に表示を切り替える場合、第１の画像と第２の画像の間に第１の画像がフェードアウトする画像または／及び第２の画像がフェードインする画像を挿入すると好ましい。また、第１の画像がフェードアウトすると同時に、第２の画像がフェードインする（クロスフェードともいう）ように、両者の画像を重ね合わせた画像を挿入してもよく、第１の画像が第２の画像に次第に変化する様子を表示する動画（モーフィングともいう）を挿入しても良い。
【０２１７】
具体的には、第１の静止画像を低いリフレッシュレートで表示し、続いて画像の切り替えのための画像を高いリフレッシュレートで表示した後に、第２の静止画像を低いリフレッシュレートで表示する。
【０２１８】
＜フェードイン、フェードアウト＞
以下に、互いに異なる画像Ａと画像Ｂとを切り換える方法の一例について説明する。
【０２１９】
図１２（Ａ）は、画像の切り換え動作を行うことができる表示装置の構成を示すブロック図である。図１２（Ａ）に示す表示装置は、演算装置６７１、記憶装置６７２、グラフィックユニット６７３、及び表示手段６７４を有する。
【０２２０】
第１のステップにおいて、演算装置６７１は外部記憶装置等から画像Ａ、及び画像Ｂの各データを記憶装置６７２に格納する。
【０２２１】
第２のステップにおいて、演算装置６７１は、予め設定された分割数の値に応じて、画像Ａと画像Ｂの各画像データを元に新たな画像データを順次生成する。
【０２２２】
第３のステップにおいて、生成した画像データをグラフィックユニット６７３に出力する。グラフィックユニット６７３は入力された画像データを表示手段６７４に表示させる。
【０２２３】
図１２（Ｂ）は、画像Ａから画像Ｂにかけて段階的に画像を切り換える際の、生成される画像データを説明するための模式図である。
【０２２４】
図１２（Ｂ）では、画像Ａから画像ＢにかけてＮ（Ｎは自然数）個の画像データを生成し、それぞれ１個あたりの画像データをｆ（ｆは自然数）フレーム期間表示した場合について示している。したがって、画像Ａから画像Ｂに切り替わるまでの期間は、ｆ×Ｎフレームとなる。
【０２２５】
ここで、上述したＮ、及びｆなどのパラメータは、使用者が自由に設定可能であることが好ましい。演算装置６７１はこれらのパラメータを予め取得し、当該パラメータに応じて、画像データを生成する。
【０２２６】
ｉ番目に生成される画像データ（ｉは１以上Ｎ以下の整数）は、画像Ａの画像データと画像Ｂの画像データに対して、それぞれに重み付けを行って足し合わせることで生成できる。例えば、ある画素において、画像Ａを表示したときの輝度（階調）をａ、画像Ｂを表示したときの輝度（階調）をｂとすると、ｉ番目に生成される画像データを表示したときの当該画素の輝度（階調）ｃは式（２）に示す値となる。
【０２２７】
【数２】
2016066046.tif 000004
【０２２８】
このような方法により生成された画像データを用いて、画像Ａから画像Ｂに切り換えることで、緩やかに（静かに）、自然に不連続な画像を切り替えることができる。
【０２２９】
なお、式（２）において、全ての画素についてａ＝０の場合が、黒画像から徐々に画像Ｂに切り替わるフェードインに相当する。また、全ての画素についてｂ＝０の場合が、画像Ａからに徐々に黒画像に切り替わるフェードアウトに相当する。
【０２３０】
上記では、２つの画像を一時的にオーバーラップさせて画像を切り換える方法について述べたが、オーバーラップさせない方法としてもよい。
【０２３１】
２つの画像をオーバーラップさせない場合、画像Ａから画像Ｂに切り換える場合に、間に黒画像を挿入してもよい。このとき、画像Ａから黒画像に遷移する際、または黒画像から画像Ｂに遷移する際、またはその両方に、上述したような画像の切り換え方法を用いてもよい。また、画像Ａと画像Ｂの間に挿入する画像は黒画像だけでなく、白画像などの単一色の画像を用いてもよいし、画像Ａや画像Ｂとは異なる、多色の画像を用いてもよい。
【０２３２】
画像Ａと画像Ｂとの間に他の画像、特に黒画像などの単一色の画像を挿入することで、画像の切り換えをより自然に使用者が感じ取ることができ、使用者にストレスを感じさせることなく画像を切り換えることができる。
【０２３３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２３４】
（実施の形態６）
本実施の形態では、液晶表示装置の画素に適用できるトランジスタの構成例について、図面を参照して説明する。
【０２３５】
＜トランジスタの構成例＞
図１３（Ａ）に、以下で例示するトランジスタ１００の上面概略図を示す。また図１３（Ｂ）に図１３（Ａ）中に示す切断線Ａ−Ｂにおけるトランジスタ１００の断面概略図を示す。図１３（Ａ）（Ｂ）で例示するトランジスタ１００はボトムゲート型のトランジスタである。
【０２３６】
トランジスタ１００は、基板１０１上に設けられるゲート電極１０２と、基板１０１及びゲート電極１０２上に設けられる絶縁層１０３と、絶縁層１０３上にゲート電極１０２と重なるように設けられる酸化物半導体層１０４と、酸化物半導体層１０４の上面に接する一対の電極１０５ａ、１０５ｂとを有する。また、絶縁層１０３、酸化物半導体層１０４、一対の電極１０５ａ、１０５ｂを覆う絶縁層１０６と、絶縁層１０６上に絶縁層１０７が設けられている。
【０２３７】
《基板》
基板１０１の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する材料を用いる。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイヤ基板、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）基板等を、基板１０１として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムを材料とした化合物半導体基板、ＳＯＩ基板等を適用することも可能である。また、これらの基板上に半導体素子が設けられたものを、基板１０１として用いてもよい。
【０２３８】
また、基板１０１として、プラスチックなどの可撓性基板を用い、該可撓性基板上に直接、トランジスタ１００を形成してもよい。または、基板１０１とトランジスタ１００の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上層にトランジスタの一部あるいは全部を形成した後、基板１０１より分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その結果、トランジスタ１００は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
【０２３９】
《ゲート電極》
ゲート電極１０２は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属、または上述した金属を成分とする合金か、上述した金属を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属を用いてもよい。また、ゲート電極１０２は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
【０２４０】
また、ゲート電極１０２は、インジウム錫酸化物、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の透光性を有する導電性材料を適用することもできる。また、上記透光性を有する導電性材料と、上記金属の積層構造とすることもできる。
【０２４１】
また、ゲート電極１０２と絶縁層１０３との間に、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｇａ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜、Ｓｎ系酸窒化物半導体膜、Ｉｎ系酸窒化物半導体膜、金属窒化膜（ＩｎＮ、ＺｎＮ等）等を設けてもよい。これらの膜は５ｅＶ以上、好ましくは５．５ｅＶ以上の仕事関数を有し、トランジスタのしきい値電圧をプラスにシフトすることができ、所謂ノーマリーオフ特性のスイッチング素子を実現できる。例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜を用いる場合、少なくとも酸化物半導体層１０４より高い窒素濃度、具体的には７原子％以上のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸窒化物半導体膜を用いる。
【０２４２】
《絶縁層》
絶縁層１０３は、ゲート絶縁膜として機能する。酸化物半導体層１０４の下面と接する絶縁層１０３は、酸化物絶縁膜であることが好ましい。
【０２４３】
絶縁層１０３は、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはＧａ−Ｚｎ系金属酸化物、窒化シリコンなどを用いればよく、積層または単層で設ける。
【０２４４】
また、絶縁層１０３として、ハフニウムシリケート（ＨｆＳｉＯｘ）、窒素が添加されたハフニウムシリケート（ＨｆＳｉｘＯｙＮｚ）、窒素が添加されたハフニウムアルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙＮｚ）、酸化ハフニウム、酸化イットリウムなどのｈｉｇｈ−ｋ材料を用いることでトランジスタのゲートリークを低減できる。
【０２４５】
《一対の電極》
一対の電極１０５ａ及び１０５ｂは、トランジスタのソース電極またはドレイン電極として機能する。
【０２４６】
一対の電極１０５ａ、１０５ｂは、導電材料として、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。
【０２４７】
《絶縁層》
絶縁層１０６は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、加熱により一部の酸素が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、昇温脱離ガス分光法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析にて、酸素原子に換算しての酸素の脱離量が１．０×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、好ましくは３．０×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上である酸化物絶縁膜である。なお、上記ＴＤＳ分析時における膜の表面温度としては１００℃以上７００℃以下、または１００℃以上５００℃以下の範囲が好ましい。
【０２４８】
絶縁層１０６としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。
【０２４９】
なお、絶縁層１０６は、後に形成する絶縁層１０７を形成する際の、酸化物半導体層１０４へのダメージ緩和膜としても機能する。
【０２５０】
また、絶縁層１０６と酸化物半導体層１０４の間に、酸素を透過する酸化物膜を設けてもよい。
【０２５１】
酸素を透過する酸化物膜としては、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いることができる。なお、本明細書中において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い膜を指し、窒化酸化シリコン膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い膜を指す。
【０２５２】
絶縁層１０７は、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を用いることができる。絶縁層１０６上に絶縁層１０７を設けることで、酸化物半導体層１０４からの酸素の外部への拡散と、外部から酸化物半導体層１０４への水素、水等の侵入を防ぐことができる。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜としては、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
【０２５３】
＜トランジスタの作製方法例＞
続いて、図１３に例示するトランジスタ１００の作製方法の一例について説明する。
【０２５４】
まず、図１４（Ａ）に示すように、基板１０１上にゲート電極１０２を形成し、ゲート電極１０２上に絶縁層１０３を形成する。
【０２５５】
ここでは、基板１０１としてガラス基板を用いる。
【０２５６】
《ゲート電極の形成》
ゲート電極１０２の形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法等により導電膜を形成し、導電膜上に第１のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、ゲート電極１０２を形成する。その後、レジストマスクを除去する。
【０２５７】
なお、ゲート電極１０２は、上記形成方法の代わりに、電解メッキ法、印刷法、インクジェット法等で形成してもよい。
【０２５８】
《ゲート絶縁層の形成》
絶縁層１０３は、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法等で形成する。
【０２５９】
絶縁層１０３として酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０２６０】
また、絶縁層１０３として窒化シリコン膜を形成する場合、２段階の形成方法を用いることが好ましい。はじめに、シラン、窒素、及びアンモニアの混合ガスを原料ガスとして用いたプラズマＣＶＤ法により、欠陥の少ない第１の窒化シリコン膜を形成する。次に、原料ガスを、シラン及び窒素の混合ガスに切り替えて、水素濃度が少なく、且つ水素をブロッキングすることが可能な第２の窒化シリコン膜を成膜する。このような形成方法により、絶縁層１０３として、欠陥が少なく、且つ水素ブロッキング性を有する窒化シリコン膜を形成することができる。
【０２６１】
また、絶縁層１０３として酸化ガリウム膜を形成する場合、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成することができる。
【０２６２】
《酸化物半導体層の形成》
次に、図１４（Ｂ）に示すように、絶縁層１０３上に酸化物半導体層１０４を形成する。
【０２６３】
酸化物半導体層１０４の形成方法を以下に示す。はじめに、酸化物半導体膜を形成する。続いて、酸化物半導体膜上に第２のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて酸化物半導体膜の一部をエッチングして、酸化物半導体層１０４を形成する。その後、レジストマスクを除去する。
【０２６４】
この後、加熱処理を行ってもよい。加熱処理を行う場合には、酸素を含む雰囲気下で行うことが好ましい。また、上記加熱処理の温度としては、例えば、１５０℃以上６００℃以下、好ましくは２００℃以上５００℃以下とすればよい。
【０２６５】
《一対の電極の形成》
次に、図１４（Ｃ）に示すように、一対の電極１０５ａ、１０５ｂを形成する。
【０２６６】
一対の電極１０５ａ、１０５ｂの形成方法を以下に示す。はじめに、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法、蒸着法等で導電膜を形成する。次に、該導電膜上に第３のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程によりレジストマスクを形成する。次に、該レジストマスクを用いて導電膜の一部をエッチングして、一対の電極１０５ａ、１０５ｂを形成する。その後、レジストマスクを除去する。
【０２６７】
なお、図１４（Ｂ）に示すように、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層１０４の上部の一部がエッチングされ、薄膜化することがある。そのため、酸化物半導体層１０４の形成時、酸化物半導体膜の厚さを予め厚く設定しておくことが好ましい。
【０２６８】
《絶縁層の形成》
次に、図１４（Ｄ）に示すように、酸化物半導体層１０４及び一対の電極１０５ａ、１０５ｂ上に、絶縁層１０６を形成し、続いて絶縁層１０６上に絶縁層１０７を形成する。
【０２６９】
絶縁層１０６として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０２７０】
例えば、プラズマＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上２６０℃以下、さらに好ましくは２００℃以上２４０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に０．１７Ｗ／ｃｍ２以上０．５Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは０．２５Ｗ／ｃｍ２以上０．３５Ｗ／ｃｍ２以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成する。
【０２７１】
成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料ガスの酸化が進むため、酸化物絶縁膜中における酸素含有量が化学量論比よりも多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、シリコンと酸素の結合力が弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物絶縁膜を形成することができる。
【０２７２】
また、酸化物半導体層１０４と絶縁層１０６の間に酸化物絶縁膜を設ける場合には、絶縁層１０６の形成工程において、該酸化物絶縁膜が酸化物半導体層１０４の保護膜となる。この結果、酸化物半導体層１０４へのダメージを低減しつつ、パワー密度の高い高周波電力を用いて絶縁層１０６を形成することができる。
【０２７３】
例えば、ＰＥＣＶＤ装置の真空排気された処理室内に載置された基板を１８０℃以上４００℃以下、さらに好ましくは２００℃以上３７０℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を２０Ｐａ以上２５０Ｐａ以下、さらに好ましくは１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件により、酸化物絶縁膜として酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成することができる。また、処理室の圧力を１００Ｐａ以上２５０Ｐａ以下とすることで、該酸化物絶縁層を成膜する際に、酸化物半導体層１０４へのダメージを低減することが可能である。
【０２７４】
酸化物絶縁膜の原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。
【０２７５】
絶縁層１０７は、スパッタリング法、ＰＥＣＶＤ法等で形成することができる。
【０２７６】
絶縁層１０７として窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を形成する場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体、酸化性気体、及び窒素を含む気体を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、酸素、オゾン、一酸化二窒素、二酸化窒素等がある。窒素を含む気体としては、窒素、アンモニア等がある。
【０２７７】
以上の工程により、トランジスタ１００を形成することができる。
【０２７８】
＜トランジスタの変形例＞
以下では、トランジスタ１００と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する。
【０２７９】
《変形例１》
図１５（Ａ）に、以下で例示するトランジスタ１１０の断面概略図を示す。トランジスタ１１０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ１００と相違している。
【０２８０】
トランジスタ１１０が有する酸化物半導体層１１４は、酸化物半導体層１１４ａと酸化物半導体層１１４ｂとが積層されて構成される。
【０２８１】
なお、酸化物半導体層１１４ａと酸化物半導体層１１４ｂの境界は不明瞭である場合があるため、図１５（Ａ）等の図中には、これらの境界を破線で示している。
【０２８２】
酸化物半導体層１１４ａは、代表的にはＩｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、またはＨｆ）を用いる。また、酸化物半導体層１１４ａがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、ＺｎおよびＯを除いてのＩｎとＭの原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが５０ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが５０ａｔｏｍｉｃ％以上、さらに好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％未満、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％以上とする。また例えば、酸化物半導体層１１４ａは、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である材料を用いる。
【０２８３】
酸化物半導体層１１４ｂはＩｎ若しくはＧａを含み、代表的には、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ）であり、且つ酸化物半導体層１１４ａよりも伝導帯の下端のエネルギーが真空準位に近く、代表的には、酸化物半導体層１１４ｂの伝導帯の下端のエネルギーと、酸化物半導体層１１４ａの伝導帯の下端のエネルギーとの差が、０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．１ｅＶ以上、または０．１５ｅＶ以上、且つ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下、または０．４ｅＶ以下とすることが好ましい。
【０２８４】
また、酸化物半導体層１１４ｂがＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物であるとき、Ｚｎ及びＯを除いてのＩｎとＭの原子数比率は、好ましくは、Ｉｎが２５ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが７５ａｔｏｍｉｃ％未満、さらに好ましくは、Ｉｎが３４ａｔｏｍｉｃ％以上、Ｍが６６ａｔｏｍｉｃ％未満とする。
【０２８５】
例えば、酸化物半導体層１１４ａとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１．２、またはＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝３：１：２の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。また、酸化物半導体層１１４ｂとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２、１：６：４、または１：９：６の原子数比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を用いることができる。なお、酸化物半導体層１１４ａ、及び酸化物半導体層１１４ｂの原子数比はそれぞれ、誤差として上記の原子数比のプラスマイナス２０％の変動を含む。
【０２８６】
上層に設けられる酸化物半導体層１１４ｂに、スタビライザーとして機能するＧａの含有量の多い酸化物を用いることにより、酸化物半導体層１１４ａ、及び酸化物半導体層１１４ｂからの酸素の放出を抑制することができる。
【０２８７】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体層１１４ａ、酸化物半導体層１１４ｂのキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０２８８】
なお、上記では酸化物半導体層１１４として、２つの酸化物半導体層が積層された構成を例示したが、３つ以上の酸化物半導体層を積層する構成としてもよい。
【０２８９】
《変形例２》
図１５（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ１２０の断面概略図を示す。トランジスタ１２０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ１００及びトランジスタ１１０と相違している。
【０２９０】
トランジスタ１２０が有する酸化物半導体層１２４は、酸化物半導体層１２４ａ、酸化物半導体層１２４ｂ、酸化物半導体層１２４ｃが順に積層されて構成される。
【０２９１】
酸化物半導体層１２４ａ及び酸化物半導体層１２４ｂは、絶縁層１０３上に積層して設けられる。また酸化物半導体層１２４ｃは、酸化物半導体層１２４ｂの上面、並びに一対の電極１０５ａ、１０５ｂの上面及び側面に接して設けられる。
【０２９２】
例えば、酸化物半導体層１２４ｂとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層１１４ａと同様の構成を用いることができる。また例えば、酸化物半導体層１２４ａ、１２４ｃとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層１１４ｂと同様の構成を用いることができる。
【０２９３】
例えば、酸化物半導体層１２４ｂの下層に設けられる酸化物半導体層１２４ａ、及び上層に設けられる酸化物半導体層１２４ｃに、スタビライザーとして機能するＧａの含有量の多い酸化物を用いることにより、酸化物半導体層１２４ａ、酸化物半導体層１２４ｂ、及び酸化物半導体層１２４ｃからの酸素の放出を抑制することができる。
【０２９４】
また、例えば酸化物半導体層１２４ｂに主としてチャネルが形成される場合に、酸化物半導体層１２４ｂにＩｎの含有量の多い酸化物を用い、酸化物半導体層１２４ｂと接して一対の電極１０５ａ、１０５ｂを設けることにより、トランジスタ１２０のオン電流を増大させることができる。
【０２９５】
＜トランジスタの他の構成例＞
以下では、本発明の一態様の酸化物半導体膜を適用可能な、トップゲート型のトランジスタの構成例について説明する。
【０２９６】
なお、以下では、上記と同様の構成、または同様の機能を有する構成要素においては、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０２９７】
《構成例》
図１６（Ａ）に、以下で例示するトップゲート型のトランジスタ１５０の断面概略図を示す。
【０２９８】
トランジスタ１５０は、絶縁層１５１が設けられた基板１０１上に設けられる酸化物半導体層１０４と、酸化物半導体層１０４の上面に接する一対の電極１０５ａ、１０５ｂと、酸化物半導体層１０４、一対の電極１０５ａ、１０５ｂ上に設けられる絶縁層１０３と、絶縁層１０３上に酸化物半導体層１０４と重なるように設けられるゲート電極１０２とを有する。また、絶縁層１０３及びゲート電極１０２を覆って絶縁層１５２が設けられている。
【０２９９】
絶縁層１５１は、基板１０１から酸化物半導体層１０４への不純物の拡散を抑制する機能を有する。例えば、上記絶縁層１０７と同様の構成を用いることができる。なお、絶縁層１５１は、不要であれば設けなくてもよい。
【０３００】
絶縁層１５２には、上記絶縁層１０７と同様、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する絶縁膜を適用することができる。なお、絶縁層１０７は不要であれば設けなくてもよい。
【０３０１】
《変形例１》
以下では、トランジスタ１５０と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する。
【０３０２】
図１６（Ｂ）に、以下で例示するトランジスタ１６０の断面概略図を示す。トランジスタ１６０は、酸化物半導体層の構成が異なる点で、トランジスタ１５０と相違している。
【０３０３】
トランジスタ１６０が有する酸化物半導体層１６４は、酸化物半導体層１６４ａ、酸化物半導体層１６４ｂ、及び酸化物半導体層１６４ｃが順に積層されて構成されている。
【０３０４】
酸化物半導体層１６４ａ、酸化物半導体層１６４ｂ、酸化物半導体層１６４ｃのうち、いずれか一、またはいずれか二、または全部に、先に説明した酸化物半導体膜を適用することができる。
【０３０５】
例えば、酸化物半導体層１６４ｂとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層１１４ａと同様の構成を用いることができる。また例えば、酸化物半導体層１６４ａ、１６４ｃとして、上記変形例１で例示した酸化物半導体層１１４ｂと同様の構成を用いることができる。
【０３０６】
また、酸化物半導体層１６４ｂの下層に設けられる酸化物半導体層１６４ａ、及び上層に設けられる酸化物半導体層１６４ｃに、スタビライザーとして機能するＧａの含有量の多い酸化物を用いることにより、酸化物半導体層１６４ａ、酸化物半導体層１６４ｂ、酸化物半導体層１６４ｃからの酸素の放出を抑制することができる。
【０３０７】
《変形例２》
以下では、トランジスタ１５０と一部が異なるトランジスタの構成例について説明する。
【０３０８】
図１６（Ｃ）に、以下で例示するトランジスタ１７０の断面概略図を示す。トランジスタ１７０は、酸化物半導体層１０４に接する一対の電極１０５ａ、１０５ｂの形状、及びゲート電極１０２の形状等で、トランジスタ１５０と相違している。
【０３０９】
トランジスタ１７０は、絶縁層１５１が設けられた基板１０１上に設けられる酸化物半導体層１０４と、酸化物半導体層１０４上の絶縁層１０３と、絶縁層１０３上のゲート電極１０２と、絶縁層１５１及び酸化物半導体層１０４上の絶縁層１５４と、絶縁層１５４上の絶縁層１５６と、絶縁層１５４、１５６に設けられる開口部を介して酸化物半導体層１０４に電気的に接続される一対の電極１０５ａ、１０５ｂと、絶縁層１５６及び一対の電極１０５ａ、１０５ｂ上の絶縁層１５２と、を有する。
【０３１０】
絶縁層１５４としては、例えば水素を含む絶縁膜で形成される。該水素を含む絶縁膜としては、窒化シリコン膜等が挙げられる。絶縁層１５４に含まれる水素は、酸化物半導体層１０４中の酸素欠損と結合することで、酸化物半導体層１０４中でキャリアとなる。したがって、図１６（Ｃ）に示す構成においては、酸化物半導体層１０４と絶縁層１５４が接する領域をｎ型領域１０４ｂ及びｎ型領域１０４ｃとして表している。なお、ｎ型領域１０４ｂとｎ型領域１０４ｃに挟まれる領域は、チャネル領域１０４ａとなる。
【０３１１】
酸化物半導体層１０４中にｎ型領域１０４ｂ、１０４ｃを設けることで、一対の電極１０５ａ、１０５ｂとの接触抵抗を低減させることができる。なお、ｎ型領域１０４ｂ、１０４ｃとしては、ゲート電極１０２の形成時、及びゲート電極１０２を覆う絶縁層１５４を用いて自己整合的に形成することができる。図１６（Ｃ）に示すトランジスタ１７０は、所謂セルフアライン型のトップゲート型のトランジスタである。セルフアライン型のトップゲート型のトランジスタ構造とすることで、ゲート電極１０２と、ソース電極及びドレイン電極として機能する一対の電極１０５ａ、１０５ｂと、の重なりが生じないため、電極間に生じる寄生容量を低減することができる。
【０３１２】
また、トランジスタ１７０が有する絶縁層１５６としては、例えば、酸化窒化シリコン膜等により形成することができる。
【０３１３】
本実施の形態は、本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０３１４】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用することのできる酸化物半導体膜の構成について以下詳細に説明を行う。
【０３１５】
酸化物半導体は、エネルギーギャップが３．０ｅＶ以上と大きく、酸化物半導体を適切な条件で加工し、そのキャリア密度を十分に低減して得られた酸化物半導体膜が適用されたトランジスタにおいては、オフ状態でのソースとドレイン間のリーク電流（オフ電流）を、従来のシリコンを用いたトランジスタと比較して極めて低いものとすることができる。
【０３１６】
酸化物半導体膜をトランジスタに適用する場合、酸化物半導体膜の膜厚は２ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０３１７】
適用可能な酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。特にＩｎとＺｎを含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド（例えば、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ））から選ばれた一種、または複数種が含まれていることが好ましい。
【０３１８】
例えば、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。
【０３１９】
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。
【０３２０】
また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、且つ、ｍは整数でない）で表記される材料を用いてもよい。なお、Ｍは、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｎ及び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ー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、且つ、ｎは整数）で表記される材料を用いてもよい。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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、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。
【０３２３】
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。本明細書等において、酸化物半導体膜に酸素を供給する場合を、加酸素化処理と記す場合がある、または酸化物半導体膜に含まれる酸素を化学量論的組成よりも多くする場合を過酸素化処理と記す場合がある。
【０３２４】
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）、８×１０１１／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上であることをいう。
【０３２５】
またこのように、ｉ型又は実質的にｉ型である酸化物半導体膜を備えるトランジスタは、極めて優れたオフ電流特性を実現できる。例えば、酸化物半導体膜を用いたトランジスタがオフ状態のときのドレイン電流を、室温（２５℃程度）にて１×１０−１８Ａ以下、好ましくは１×１０−２１Ａ以下、さらに好ましくは１×１０−２４Ａ以下、または８５℃にて１×１０−１５Ａ以下、好ましくは１×１０−１８Ａ以下、さらに好ましくは１×１０−２１Ａ以下とすることができる。なお、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。具体的には、ゲート電圧がしきい値電圧よりも１Ｖ以上、２Ｖ以上または３Ｖ以上小さければ、トランジスタはオフ状態となる。
【０３２６】
次に、以下に酸化物半導体膜の有しうる構造について説明する。
【０３２７】
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体とに分けられる。
【０３２８】
非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ  Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。
【０３２９】
また別の観点では、酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体と、それ以外の結晶性酸化物半導体とに分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。
【０３３０】
＜ＣＡＡＣ−ＯＳ＞
まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。なお、ＣＡＡＣ−ＯＳを、ＣＡＮＣ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０３３１】
ＣＡＡＣ−ＯＳは、ｃ軸配向した複数の結晶部（ペレットともいう。）を有する酸化物半導体の一つである。
【０３３２】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳの明視野像と回折パターンとの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察すると、複数のペレットを確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像ではペレット同士の境界、すなわち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を明確に確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳは、結晶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。
【０３３３】
例えば、図１７（Ａ）に示すように、試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳの断面の高分解能ＴＥＭ像を観察する。ここでは、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いてＴＥＭ像を観察する。なお、球面収差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、以下では、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼ぶ。なお、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。
【０３３４】
以下では、ＴＥＭによって観察したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。図１７（Ａ）に、試料面と略平行な方向から観察した、ＣＡＡＣ−ＯＳの断面の高分解能ＴＥＭ像を示す。高分解能ＴＥＭ像の観察には、球面収差補正（Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高分解能ＴＥＭ像を、特にＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像と呼ぶ。Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像の取得は、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆなどによって行うことができる。
【０３３５】
図１７（Ａ）の領域（１）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を図１７（Ｂ）に示す。図１７（Ｂ）より、ペレットにおいて、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層の配列は、ＣＡＡＣ−ＯＳ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ており、ＣＡＡＣ−ＯＳの被形成面または上面と平行となる。
【０３３６】
図１７（Ｂ）に示すように、ＣＡＡＣ−ＯＳは特徴的な原子配列を有する。図１７（Ｃ）は、特徴的な原子配列を、補助線で示したものである。図１７（Ｂ）および図１７（Ｃ）より、ペレット一つの大きさは１ｎｍ以上３ｎｍ以下程度であり、ペレットとペレットとの傾きにより生じる隙間の大きさは０．８ｎｍ程度であることがわかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）と呼ぶこともできる。
【０３３７】
ここで、Ｃｓ補正高分解能ＴＥＭ像から、基板５１２０上のＣＡＡＣ−ＯＳのペレット５１００の配置を模式的に示すと、レンガまたはブロックが積み重なったような構造となる（図１７（Ｄ）参照。）。図１７（Ｃ）で観察されたペレットとペレットとの間で傾きが生じている箇所は、図１７（Ｄ）に示す領域５１６１に相当する。
【０３３８】
また、図１８（Ａ）に、試料面と略垂直な方向から観察したＣＡＡＣ−ＯＳの平面のＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を示す。図１８（Ａ）の領域（１）、領域（２）および領域（３）を拡大したＣｓ補正高分解能ＴＥＭ像を、それぞれ図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）および図１８（Ｄ）に示す。図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）および図１８（Ｄ）より、ペレットは、金属原子が三角形状、四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、異なるペレット間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０３３９】
次に、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、図１９（Ａ）に示すように回折角（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略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０３４０】
なお、ＣＡＡＣ−ＯＳのｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。より好ましいＣＡＡＣ−ＯＳは、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による構造解析では、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。
【０３４１】
一方、ＣＡＡＣ−ＯＳに対し、ｃ軸に略垂直な方向からＸ線を入射させるｉｎ−ｐｌａｎｅ法による構造解析を行うと、２θが５６°近傍にピークが現れる。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（１１０）面に帰属される。ＣＡＡＣ−ＯＳの場合は、２θを５６°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸（φ軸）として試料を回転させながら分析（φスキャン）を行っても、図１９（Ｂ）に示すように明瞭なピークは現れない。これに対し、ＩｎＧａＺｎＯ４の単結晶酸化物半導体であれば、２θを５６°近傍に固定してφスキャンした場合、図１９（Ｃ）に示すように（１１０）面と等価な結晶面に帰属されるピークが６本観察される。したがって、ＸＲＤを用いた構造解析から、ＣＡＡＣ−ＯＳは、ａ軸およびｂ軸の配向が不規則であることが確認できる。
【０３４２】
次に、電子回折によって解析したＣＡＡＣ−ＯＳについて説明する。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳに対し、試料面に平行な方向からプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させると、図４３（Ａ）に示すような回折パターン（制限視野透過電子回折パターンともいう。）が現れる場合がある。この回折パターンには、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットがｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面に垂直な方向からプローブ径が３００ｎｍの電子線を入射させたときの回折パターンを図４３（Ｂ）に示す。図４３（Ｂ）より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、電子回折によっても、ＣＡＡＣ−ＯＳに含まれるペレットのａ軸およびｂ軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図４３（Ｂ）における第１リングは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（０１０）面および（１００）面などに起因すると考えられる。また、図４３（Ｂ）における第２リングは（１１０）面などに起因すると考えられる。
【０３４３】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、欠陥準位密度の低い酸化物半導体である。酸化物半導体の欠陥としては、例えば、不純物に起因する欠陥や、酸素欠損などがある。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳは、不純物濃度の低い酸化物半導体ということもできる。また、ＣＡＡＣ−ＯＳは、酸素欠損の少ない酸化物半導体ということもできる。
【０３４４】
酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャリア発生源となる場合がある。また、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップとなる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
【０３４５】
なお、不純物は、酸化物半導体の主成分以外の元素で、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体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、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列を乱し、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、酸化物半導体の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
【０３４６】
また、欠陥準位密度の低い（酸素欠損が少ない）酸化物半導体は、キャリア密度を低くすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。ＣＡＡＣ−ＯＳは、不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い。即ち、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体となりやすい。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳ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な酸化物半導体は、キャリアトラップが少ない。酸化物半導体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。一方、ＣＡＡＣ−ＯＳ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。
【０３４７】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳは欠陥準位密度が低いため、光の照射によって欠陥準位に捕獲されるキャリアは少なくなる。したがって、ＣＡＡＣ−ＯＳ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。
【０３４８】
＜微結晶酸化物半導体＞
次に、微結晶酸化物半導体について説明する。
【０３４９】
微結晶酸化物半導体は、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に含まれる結晶部は、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、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶を有する酸化物半導体を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ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。なお、ナノ結晶は、ＣＡＡＣ−ＯＳにおけるペレットと同じ起源を有する可能性がある。そのため、以下ではｎｃ−ＯＳの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
【０３５０】
ｎｃ−ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳは、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、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、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットよりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳに対し、ペレットの大きさと近いかペレットより小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳに対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。さらに、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。
【０３５１】
このように、ペレット（ナノ結晶）間では結晶方位が規則性を有さないことから、ｎｃ−ＯＳを、ＲＡＮＣ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体、またはＮＡＮＣ（Ｎｏｎ−Ａｌｉｇｎｅｄ  ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ）を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
【０３５２】
ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため、ｎｃ−ＯＳは、非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳは、ＣＡＡＣ−ＯＳと比べて欠陥準位密度が高くなる。
【０３５３】
＜非晶質酸化物半導体＞
次に、非晶質酸化物半導体について説明する。
【０３５４】
非晶質酸化物半導体は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物半導体である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体が一例である。
【０３５５】
非晶質酸化物半導体は、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。
【０３５６】
非晶質酸化物半導体に対し、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。
【０３５７】
非晶質構造については、様々な見解が示されている。例えば、原子配列に全く秩序性を有さない構造を完全な非晶質構造（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ぶ場合がある。また、最近接原子間距離または第２近接原子間距離まで秩序性を有し、かつ長距離秩序性を有さない構造を非晶質構造と呼ぶ場合もある。したがって、最も厳格な定義によれば、僅かでも原子配列に秩序性を有する酸化物半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。また、少なくとも、長距離秩序性を有する酸化物半導体を非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。よって、結晶部を有することから、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳを、非晶質酸化物半導体または完全な非晶質酸化物半導体と呼ぶことはできない。
【０３５８】
＜非晶質ライク酸化物半導体＞
なお、酸化物半導体は、ｎｃ−ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の物性を示す構造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体を、とくに非晶質ライク酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。
【０３５９】
ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、高分解能ＴＥＭ像において鬆（ボイドともいう。）が観察される場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。
【０３６０】
鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、不安定な構造である。以下では、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳが、ＣＡＡＣ−ＯＳおよびｎｃ−ＯＳと比べて不安定な構造であることを示すため、電子照射による構造の変化を示す。
【０３６１】
電子照射を行う試料として、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ（試料Ａと表記する。）、ｎｃ−ＯＳ（試料Ｂと表記する。）およびＣＡＡＣ−ＯＳ（試料Ｃと表記する。）を準備する。いずれの試料もＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物である。
【０３６２】
まず、各試料の高分解能断面ＴＥＭ像を取得する。高分解能断面ＴＥＭ像により、各試料は、いずれも結晶部を有することがわかる。
【０３６３】
なお、結晶部の判定は、以下のように行えばよい。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の単位格子は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に重なった構造を有することが知られている。これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求められている。したがって、格子縞の間隔が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所を、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶部と見なすことができる。なお、格子縞は、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶のａ−ｂ面に対応する。
【０３６４】
図４４は、各試料の結晶部（２２箇所から４５箇所）の平均の大きさを調査した例である。ただし、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図４４より、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなっていくことがわかる。具体的には、図４４中に（１）で示すように、ＴＥＭによる観察初期においては１．２ｎｍ程度の大きさだった結晶部が、累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２においては２．６ｎｍ程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射開始時から電子の累積照射量が４．２×１０８ｅ−／ｎｍ２までの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。具体的には、図４４中の（２）及び（３）で示すように、電子の累積照射量によらず、ｎｃ−ＯＳ及びＣＡＡＣ−ＯＳの結晶部の大きさは、それぞれ１．４ｎｍ程度及び２．１ｎｍ程度であることがわかる。
【０３６５】
このように、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、電子照射によって結晶部の成長が見られる場合がある。一方、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳは、電子照射による結晶部の成長がほとんど見られないことがわかる。すなわち、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて、不安定な構造であることがわかる。
【０３６６】
また、鬆を有するため、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳは、ｎｃ−ＯＳおよびＣＡＡＣ−ＯＳと比べて密度の低い構造である。具体的には、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の７８．６％以上９２．３％未満となる。また、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は、同じ組成の単結晶の密度の９２．３％以上１００％未満となる。単結晶の密度の７８％未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
【０３６７】
例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ４の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳの密度は５．０ｇ／ｃｍ３以上５．９ｇ／ｃｍ３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体において、ｎｃ−ＯＳの密度およびＣＡＡＣ−ＯＳの密度は５．９ｇ／ｃｍ３以上６．３ｇ／ｃｍ３未満となる。
【０３６８】
なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて見積もることが好ましい。
【０３６９】
以上のように、酸化物半導体は、様々な構造をとり、それぞれが様々な特性を有する。なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ  ＯＳ、微結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
【０３７０】
以上のいずれかの構成を有する酸化物半導体膜を用いて本発明の一態様に係る半導体装置を構成することができる。
【０３７１】
以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態で示す構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
【０３７２】
（実施の形態８）
本実施の形態においては、表示モジュールの一例について、図２０及び図２１を用いて以下説明を行う。
【０３７３】
図２０は、表示モジュールの一例を示す上面図である。図２０に示す表示モジュール７００は、第１の基板７０１上に設けられた画素部７０２と、第１の基板７０１に設けられたソースドライバ回路部７０４及びゲートドライバ回路部７０６と、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６を囲むように配置されるシール材７１２と、第１の基板７０１に対向するように設けられる第２の基板７０５と、を有する。なお、第１の基板７０１と第２の基板７０５は、シール材７１２によって封止されている。すなわち、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６は、第１の基板７０１とシール材７１２と第２の基板７０５によって封止されている。なお、図２０には図示しないが、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間には表示素子が設けられる。
【０３７４】
また、表示モジュール７００は、第１の基板７０１上のシール材７１２によって囲まれている領域とは異なる領域に、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、ゲートドライバ回路部７０６、及びゲートドライバ回路部７０６と電気的に接続されるＦＰＣ端子部７０８（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられる。また、ＦＰＣ端子部７０８には、ＦＰＣ７１６が接続され、ＦＰＣ７１６によって画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６に各種信号等が供給される。また、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、ゲートドライバ回路部７０６、及びＦＰＣ端子部７０８には、信号線７１０が各々接続されている。ＦＰＣ７１６により供給される各種信号等は、信号線７１０を介して、画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４、ゲートドライバ回路部７０６、及びＦＰＣ端子部７０８に与えられる。
【０３７５】
また、表示モジュール７００にゲートドライバ回路部７０６を複数設けてもよい。また、表示モジュール７００としては、ソースドライバ回路部７０４、及びゲートドライバ回路部７０６を画素部７０２と同じ第１の基板７０１に形成している例を示しているが、この構成に限定されない。例えば、ゲートドライバ回路部７０６のみを第１の基板７０１に形成しても良い、またはソースドライバ回路部７０４のみを第１の基板７０１に形成しても良い。この場合、ソースドライバ回路またはゲートドライバ回路等が形成された基板（例えば、単結晶半導体膜、多結晶半導体膜で形成された駆動回路基板）を、第１の基板７０１に実装する構成としても良い。なお、別途形成した駆動回路基板の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方法、ワイヤボンディング方法などを用いることができる。
【０３７６】
また、表示モジュール７００が有する画素部７０２、ソースドライバ回路部７０４及びゲートドライバ回路部７０６は、複数のトランジスタを有している。該複数のトランジスタとしては、先の実施の形態で説明したトランジスタを適用することができる。
【０３７７】
また、表示モジュール７００は、液晶素子を有することが出来る。該液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
【０３７８】
なお、表示モジュール７００における表示方式は、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の三色に限定されない。例えば、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素とＷ（白）の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列のように、ＲＧＢのうちの２色分で一つの色要素を構成し、色要素よって、異なる２色を選択して構成してもよい。またはＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただし、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表示装置に適用することもできる。
【０３７９】
また、バックライト（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、ＬＥＤ、蛍光灯など）に白色光（Ｗ）を用いて表示装置をフルカラー表示させるために、着色層（カラーフィルタともいう。）を用いてもよい。着色層は、例えば、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、イエロー（Ｙ）などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない領域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を２割から３割程度低減できる場合がある。ただし、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などの自発光素子を用いてフルカラー表示する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、ホワイト（Ｗ）を、それぞれの発光色を有する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を用いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。なお、本実施の形態においては、バックライト等を設けない構成、所謂反射型の液晶表示モジュールについて、以下説明を行う。
【０３８０】
図２０に示す一点鎖線Ｑ−Ｒにおける断面図を図２１に示す。図２１に示す表示モジュールの詳細について、以下説明を行う。
【０３８１】
＜表示モジュールに関する説明＞
図２１に示す表示モジュール７００は、引き回し配線部７１１と、画素部７０２と、ソースドライバ回路部７０４と、ＦＰＣ端子部７０８と、を有する。また、引き回し配線部７１１は、信号線７１０を有する。また、画素部７０２は、トランジスタ７５０及び容量素子７９０を有する。また、ソースドライバ回路部７０４は、トランジスタ７５２を有する。
【０３８２】
トランジスタ７５０及びトランジスタ７５２は、先に示すトランジスタを用いることができる。
【０３８３】
本実施の形態で用いるトランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する。該トランジスタは、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、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、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、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０３８４】
また、本実施の形態で用いるトランジスタは、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。例えば、このような高速駆動が可能なトランジスタを液晶表示装置に用いることで、画素部のスイッチングトランジスタと、駆動回路部に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
【０３８５】
容量素子７９０は、一対の電極間に誘電体を有する構造である。より詳しくは、容量素子７９０の一方の電極としては、トランジスタ７５０のゲート電極として機能する導電膜と同一工程で形成された導電膜を用い、容量素子７９０の他方の電極としては、トランジスタ７５０のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜を用いる。また、一対の電極間に挟持される誘電体としては、トランジスタ７５０のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜を用いる。
【０３８６】
また、図２１において、トランジスタ７５０、トランジスタ７５２、及び容量素子７９０上に、絶縁膜７６４、７６６、７６８及び平坦化絶縁膜７７０が設けられている。
【０３８７】
絶縁膜７６４としては、例えば、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜等を形成すればよい。また、絶縁膜７６８としては、例えば、ＰＥＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコン膜等を形成すればよい。また、平坦化絶縁膜７７０としては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する有機材料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７７０を形成してもよい。また、平坦化絶縁膜７７０を設けない構成としてもよい。
【０３８８】
また、信号線７１０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程で形成される。なお、信号線７１０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極と異なる工程で形成された導電膜、例えばゲート電極として機能する導電膜としてもよい。信号線７１０として、例えば、銅元素を含む材料を用いた場合、配線抵抗に起因する信号遅延等が少なく、大画面での表示が可能となる。
【０３８９】
また、ＦＰＣ端子部７０８は、接続電極７６０、異方性導電膜７８０、及びＦＰＣ７１６を有する。なお、接続電極７６０は、トランジスタ７５０、７５２のソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜と同じ工程で形成される。また、接続電極７６０は、ＦＰＣ７１６が有する端子と異方性導電膜７８０を介して、電気的に接続される。
【０３９０】
また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５としては、例えばガラス基板を用いることができる。また、第１の基板７０１及び第２の基板７０５として、可撓性を有する基板を用いてもよい。該可撓性を有する基板としては、例えばプラスチック基板等が挙げられる。
【０３９１】
また、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間には、構造体７７８が設けられる。構造体７７８は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、第１の基板７０１と第２の基板７０５の間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられる。なお、構造体７７８として、球状のスペーサを用いていても良い。また、本実施の形態においては、構造体７７８を第１の基板７０１側に設ける構成について例示したが、これに限定されない。例えば、第２の基板７０５側に構造体７７８を設ける構成、または第１の基板７０１及び第２の基板７０５双方に構造体７７８を設ける構成としてもよい。
【０３９２】
また、第２の基板７０５側には、ブラックマトリクスとして機能する遮光膜７３８と、カラーフィルタとして機能する着色膜７３６と、遮光膜７３８及び着色膜７３６に接する絶縁膜７３４が設けられる。
【０３９３】
＜表示素子として液晶素子を用いる構成例＞
図２１に示す表示モジュール７００は、液晶素子７７５を有する。液晶素子７７５は、導電膜７７２、導電膜７７４、及び液晶層７７６を有する。液晶層７７６としては、先に説明した誘電率の異方性が２以上３．８以下である液晶材料を用いる。導電膜７７４は、第２の基板７０５側に設けられ、対向電極としての機能を有する。図２１に示す表示モジュール７００は、導電膜７７２と導電膜７７４に印加される電圧によって、液晶層７７６の配向状態が変わることによって光の透過、非透過が制御され画像を表示することができる。
【０３９４】
また、導電膜７７２は、トランジスタ７５０が有するソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜に接続される。導電膜７７２は、平坦化絶縁膜７７０上に形成され画素電極、すなわち表示素子の一方の電極として機能する。また、導電膜７７２は、反射電極としての機能を有する。図２１に示す表示モジュール７００は、外光を利用し導電膜７７２で光を反射して着色膜７３６を介して表示する、所謂反射型のカラー液晶表示装置である。
【０３９５】
導電膜７７２としては、可視光において透光性のある導電膜、または可視光において反射性のある導電膜を用いることができる。可視光において透光性のある導電膜としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種を含む材料を用いるとよい。可視光において反射性のある導電膜としては、例えば、アルミニウム、または銀を含む材料を用いるとよい。本実施の形態においては、導電膜７７２として、可視光において、反射性のある導電膜を用いる。
【０３９６】
また、導電膜７７２として、可視光において反射性のある導電膜を用いる場合、該導電膜を積層構造としてもよい。例えば、下層に膜厚１００ｎｍのアルミニウム膜を形成し、上層に厚さ３０ｎｍの銀合金膜（例えば、銀、パラジウム、及び銅を含む合金膜）を形成する。上述の構造とすることで、以下の優れた効果を奏する。
【０３９７】
（１）下地膜と導電膜７７２との密着性を向上させることができる。（２）薬液によってアルミニウム膜と、銀合金膜とを一括してエッチングすることが可能である。（３）導電膜７７２の断面形状を良好な形状（例えば、テーパー形状）とすることができる。（３）の理由としては、アルミニウム膜は、銀合金膜よりも薬液によるエッチング速度が遅い、または上層の銀合金膜のエッチング後、下層のアルミニウム膜が露出した場合に、銀合金膜よりも卑な金属、別言するとイオン化傾向の高い金属であるアルミニウムから電子を引き抜くため、銀合金膜のエッチングが抑制され、下層のアルミニウム膜のエッチングの進行が速くなるためである。
【０３９８】
また、図２１に示す表示モジュール７００においては、画素部７０２の平坦化絶縁膜７７０の一部に凹凸が設けられている。該凹凸は、例えば、平坦化絶縁膜７７０を有機樹脂膜等で形成し、該有機樹脂膜の表面に凹凸を設けることで形成することができる。また、反射電極として機能する導電膜７７２は、上記凹凸に沿って形成される。したがって、外光が導電膜７７２に入射した場合において、導電膜７７２の表面で光を乱反射することが可能となり、視認性を向上させることができる。図２１に示すように、反射型のカラー液晶表示装置とすることで、バックライトを用いずに表示することが可能となるため、消費電力を低減することができる。
【０３９９】
なお、図２１に示す表示モジュール７００は、反射型のカラー液晶表示モジュールついて例示したが、これに限定されない、例えば、導電膜７７２を可視光において、透光性のある導電膜を用いることで透過型のカラー液晶表示モジュールとしてもよい。透過型のカラー液晶表示モジュールの場合、平坦化絶縁膜７７０に設けられる凹凸については、設けない構成としてもよい。
【０４００】
なお、図２１において図示しないが、導電膜７７２、７７４の液晶層７７６と接する側に、それぞれ配向膜を設ける構成としてもよい。また、図２１において図示しないが、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）などは適宜設けてもよい。例えば、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、透過型の表示モジュール、または半透過型の表示モジュールの場合、光源としてバックライト、サイドライトなどを設けてもよい。
【０４０１】
液晶素子としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【０４０２】
また、横電界方式を採用する場合、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数重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層に用いる。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、応答速度が短く、光学的等方性であるため配向処理が不要である。また、ブルー相を示す液晶材料は、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。
【０４０３】
また、表示素子として液晶素子を用いる場合、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ  Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ａｌｉｇｎｅｄ  Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０４０４】
また、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してもよい。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  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶモードなどを用いることができる。
【０４０５】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【０４０６】
（実施の形態９）
本実施の形態においては、先の実施の形態で説明した表示モジュールに、タッチセンサ（接触検出装置）を設けることで、入出力装置（タッチパネルともいう）として機能させることができる構成について、図２２及び図２３を用いて説明する。以下において、上記実施の形態と重複する部分については、説明を省略する場合がある。
【０４０７】
図２２は、入出力装置の構成を説明する投影図である。
【０４０８】
図２２（Ａ）は、入出力装置８００の投影図であり、図２２（Ｂ）は入出力装置８００が備える検知ユニット８２０Ｕの構成を説明する投影図である。
【０４０９】
図２３は、図２２（Ａ）に示す入出力装置８００のＺ１−Ｚ２における断面図である。
【０４１０】
＜入出力装置の構成例１＞
本実施の形態で説明する入出力装置８００は、可視光を透過する窓部８３４を具備し且つマトリクス状に配設される複数の検知ユニット８２０Ｕ、行方向（図中に矢印Ｒｘで示す）に配置される複数の検知ユニット８２０Ｕと電気的に接続する走査線Ｇ１、列方向（図中に矢印Ｒｙで示す）に配置される複数の検知ユニット８２０Ｕと電気的に接続する信号線ＤＬならびに、検知ユニット８２０Ｕ、走査線Ｇ１および信号線ＤＬを支持する第１の基材８３６を備える入力装置８５０と、窓部８３４に重なり且つマトリクス状に配設される複数の画素８０２および画素８０２を支持する第２の基材８１０を備える表示モジュール８０１と、を有する（図２２（Ａ）乃至図２２（Ｃ）参照）。
【０４１１】
検知ユニット８２０Ｕは、窓部８３４に重なる検知素子Ｃおよび検知素子Ｃと電気的に接続される検知回路８３９を備える（図２２（Ｂ）参照）。
【０４１２】
検知素子Ｃは、絶縁層８２３（図２２（Ｂ）には図示せず）、絶縁層８２３を挟持する第１の電極８２１および第２の電極８２２を備える（図２２（Ｂ）参照）。
【０４１３】
検知回路８３９は、選択信号を供給され且つ検知素子Ｃの容量の変化に基づいて検知信号ＤＡＴＡを供給する。
【０４１４】
走査線Ｇ１は、選択信号を供給することができ、信号線ＤＬは、検知信号ＤＡＴＡを供給することができ、検知回路８３９は、複数の窓部８３４の間隙に重なるように配置される。
【０４１５】
また、本実施の形態で説明する入出力装置８００は、検知ユニット８２０Ｕおよび検知ユニット８２０Ｕの窓部８３４と重なる画素８０２の間に、着色層を備える。
【０４１６】
本実施の形態で説明する入出力装置８００は、可視光を透過する窓部８３４を具備する検知ユニット８２０Ｕを複数備える入力装置８５０と、窓部８３４に重なる画素８０２を複数備える表示モジュール８０１と、を有し、窓部８３４と画素８０２の間に着色層を含んで構成される。
【０４１７】
これにより、入出力装置は容量の変化に基づく検知信号およびそれを供給する検知ユニットの位置情報を供給すること、ならびに検知ユニットの位置情報と関連付けられた画像情報を表示することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置を提供することができる。
【０４１８】
また、入出力装置８００は、入力装置８５０が供給する信号を供給されるフレキシブル基板ＦＰＣ１または／および画像情報を含む信号を表示モジュール８０１に供給するフレキシブル基板ＦＰＣ２を備えていてもよい。
【０４１９】
また、傷の発生を防いで入出力装置８００を保護する、保護基材８３７、保護層８３７ｐまたは／および入出力装置８００が反射する外光の強度を弱める反射防止層８６７ｐを備えていてもよい。
【０４２０】
また、入出力装置８００は、表示モジュール８０１の操作線に選択信号を供給する走査線駆動回路８０３ｇ、信号を供給する配線８１１およびフレキシブル基板ＦＰＣ２と電気的に接続される端子８１９を有する。
【０４２１】
以下に、入出力装置８００を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。例えば、複数の窓部８３４に重なる位置に着色層を備える入力装置８５０は、入力装置８５０であるとともにカラーフィルタでもある。
【０４２２】
《入出力装置の全体の構成》
入出力装置８００は、入力装置８５０と、表示モジュール８０１と、を備える（図２２（Ａ）参照）。
【０４２３】
《入力装置》
入力装置８５０は、複数の検知ユニット８２０Ｕおよび検知ユニット８２０Ｕを支持する第１の基材８３６を備える。例えば、４０行１５列のマトリクス状に複数の検知ユニット８２０Ｕを第１の基材８３６に配設する。
【０４２４】
《窓部、着色層および遮光性の層》
窓部８３４は可視光を透過する。
【０４２５】
窓部８３４に重なる位置に所定の色の光を透過する着色層を備える。例えば、青色の光を透過する着色層ＣＦＢ、着色層ＣＦＧまたは着色層ＣＦＲを備える（図２２（Ｂ）参照）。
【０４２６】
なお、青色、緑色または／および赤色に加えて、白色の光を透過する着色層または黄色の光を透過する着色層などさまざまな色の光を透過する着色層を備えることができる。
【０４２７】
着色層に金属材料、顔料または染料等を用いることができる。
【０４２８】
窓部８３４を囲むように遮光性の層ＢＭを備える。遮光性の層ＢＭは窓部８３４より光を透過しにくい。
【０４２９】
カーボンブラック、金属酸化物、複数の金属酸化物の固溶体を含む複合酸化物等を遮光性の層ＢＭに用いることができる。
【０４３０】
遮光性の層ＢＭと重なる位置に走査線Ｇ１、信号線ＤＬ、配線ＶＰＩ、配線ＲＥＳおよび配線ＶＲＥＳならびに検知回路８３９を備える。
【０４３１】
なお、着色層および遮光性の層ＢＭを覆う透光性のオーバーコート層を備えることができる。
【０４３２】
《検知素子》
検知素子Ｃは、第１の電極８２１、第２の電極８２２および第１の電極８２１と第２の電極８２２の間に絶縁層８２３を有する（図２３（Ａ）参照）。
【０４３３】
第１の電極８２１は他の領域から分離されるように、例えば島状に形成される。特に、入出力装置８００の使用者に第１の電極８２１が識別されないように、第１の電極８２１と同一の工程で作製することができる層を第１の電極８２１に近接して配置する構成が好ましい。より好ましくは、第１の電極８２１および第１の電極８２１に近接して配置する層の間隙に配置する窓部８３４の数をできるだけ少なくするとよい。特に、当該間隙に窓部８３４を配置しない構成が好ましい。
【０４３４】
例えば、大気中に置かれた検知素子Ｃの第１の電極８２１または第２の電極８２２に、大気と異なる誘電率を有するものが近づくと、検知素子Ｃの容量が変化する。具体的には、指などのものが検知素子Ｃに近づくと、検知素子Ｃの容量が変化する。これにより、近接検知器に用いることができる。
【０４３５】
第１の電極８２１および第２の電極８２２は、導電性の材料を含む。
【０４３６】
例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを第１の電極８２１および第２の電極８２２に用いることができる。
【０４３７】
具体的には、第１の電極８２１及び第２の電極８２２として、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。
【０４３８】
または、第１の電極８２１及び第２の電極８２２として、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。
【０４３９】
または、第１の電極８２１及び第２の電極８２２として、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。
【０４４０】
または、第１の電極８２１及び第２の電極８２２として、導電性高分子を用いることができる。
【０４４１】
《検知回路》
検知回路８３９は例えばトランジスタＭ１乃至トランジスタＭ３を含む。また、検知回路８３９は電源電位および信号を供給する配線を含む。例えば、信号線ＤＬ、配線ＶＰＩ、配線ＣＳ、走査線Ｇ１、配線ＲＥＳ、配線ＶＲＥＳおよび信号線ＤＬなどを含む。なお、検知回路８３９の具体的な構成は実施の形態１０で詳細に説明する。
【０４４２】
なお、検知回路８３９を窓部８３４と重ならない領域に配置してもよい。
【０４４３】
導電性を有する材料を配線（例えば、信号線ＤＬ、配線ＶＰＩ、配線ＣＳ、走査線Ｇ１、配線ＲＥＳ、配線ＶＲＥＳおよび信号線ＤＬなど）に適用できる。例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを配線に用いることができる。または、第１の電極８２１および第２の電極８２２に用いることができる材料と同一の材料を配線として適用してもよい。
【０４４４】
また、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を走査線Ｇ１、信号線ＤＬ、配線ＶＰＩ、配線ＲＥＳおよび配線ＶＲＥＳに用いることができる。
【０４４５】
また、第１の基材８３６に検知回路８３９を形成してもよい。または、他の基材に形成された検知回路８３９を第１の基材８３６に転置してもよい。
【０４４６】
《第１の基材及び第２の基材》
第１の基材８３６及び第２の基材８１０としては、ガラス基板、または可撓性の材料（例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチックフィルム等）を用いることができる。
【０４４７】
より具体的には、第１の基材８３６及び第２の基材８１０としては、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス若しくはクリスタルガラス等を用いることができる。または、第１の基材８３６としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を用いることができる。
【０４４８】
《保護基材、保護層》
保護基材８３７または／および保護層８３７ｐとしては、例えば、ガラス、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルム、樹脂板または積層体等を保護基材８１７に用いることができる。
【０４４９】
保護層８３７ｐとしては、例えば、ハードコート層またはセラミックコート層を用いることができる。具体的には、ＵＶ硬化樹脂または酸化アルミニウムを含む層を第２の電極８２２に重なる位置に形成してもよい。
【０４５０】
《表示モジュール》
表示モジュール８０１は、マトリクス状に配置された複数の画素８０２を備える（図２２（Ｃ）参照）。
【０４５１】
例えば、画素８０２は副画素８０２Ｂ、副画素８０２Ｇおよび副画素８０２Ｒを含み、それぞれの副画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。
【０４５２】
なお、画素８０２の副画素８０２Ｂは着色層ＣＦＢと重なる位置に配置され、副画素８０２Ｇは着色層ＣＦＧと重なる位置に配置され、副画素８０２Ｒは着色層ＣＦＲと重なる位置に配置される。
【０４５３】
《画素の構成》
着色層ＣＦＲは液晶素子８８０と重なる位置にある。なお、液晶素子８８０は、一方の電極として反射電極８７２を有する（図２３参照）。これにより、反射電極８７２で反射された外光の一部は着色層ＣＦＲを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。反射電極８７２としては、先の実施の形態に示す反射電極として機能する導電膜７７２と同様の構成とすることができる。また、液晶素子８８０は、誘電率の異方性が２以上３．８以下である液晶層を有する。
【０４５４】
また、着色層（例えば着色層ＣＦＲ）を囲むように遮光性の層ＢＭがある。
【０４５５】
《走査線駆動回路の構成》
走査線駆動回路８０３ｇは、トランジスタ８０３ｔおよび容量８０３ｃを含む（図２３参照）。
【０４５６】
《変換器》
検知ユニット８２０Ｕが供給する検知信号ＤＡＴＡを変換してＦＰＣ１に供給することができるさまざまな回路を、変換器ＣＯＮＶに用いることができる（図２２（Ａ）参照）。
【０４５７】
例えば、図２３に示すトランジスタＭ４を変換器ＣＯＮＶに用いることができる。
【０４５８】
《他の構成》
表示モジュール８０１は、反射防止層８６７ｐを画素に重なる位置に備える。反射防止層８６７ｐとして、例えば円偏光板を用いることができる。
【０４５９】
図２２（Ａ）に示すように、表示モジュール８０１は、信号を供給することができる配線８１１を備え、端子８１９が配線８１１に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができるフレキシブル基板ＦＰＣ２が端子８１９に電気的に接続されている。
【０４６０】
なお、フレキシブル基板ＦＰＣ２にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。
【０４６１】
表示モジュール８０１は、走査線、信号線および電源線等の配線を有する。様々な導電膜を配線に用いることができる。
【０４６２】
表示モジュール８０１が有する配線としては、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、タングステン、ニッケル、イットリウム、ジルコニウム、銀またはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金または上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いることができる。とくに、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。
【０４６３】
表示モジュール８０１が有する配線の具体的な構成としては、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。または、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。または、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透光性を有する導電材料を用いてもよい。
【０４６４】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０４６５】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、先の実施の形態で説明した入出力装置８００の検知ユニット８２０Ｕに用いることができる検知回路８３９の構成および駆動方法について、図２４を参照しながら説明する。
【０４６６】
図２４は、検知回路８３９および変換器ＣＯＮＶの構成および駆動方法を説明する図である。
【０４６７】
図２４（Ａ）は、検知回路８３９および変換器ＣＯＮＶの構成を説明する回路図であり、図２４（Ｂ−１）および図２４（Ｂ−２）は駆動方法を説明するタイミングチャートである。
【０４６８】
検知回路８３９は、ゲートが検知素子Ｃの第１の電極８２１と電気的に接続され、第１の電極が例えば接地電位を供給することができる配線ＶＰＩと電気的に接続される第１のトランジスタＭ１を備える（図２４（Ａ）参照）。
【０４６９】
また、ゲートが選択信号を供給することができる走査線Ｇ１と電気的に接続され、第１の電極が第１のトランジスタＭ１の第２の電極と電気的に接続され、第２の電極が例えば検知信号ＤＡＴＡを供給することができる信号線ＤＬと電気的に接続される第２のトランジスタＭ２を備える構成であってもよい。
【０４７０】
また、ゲートがリセット信号を供給することができる配線ＲＥＳと電気的に接続され、第１の電極が検知素子Ｃの第１の電極８２１と電気的に接続され、第２の電極が例えば接地電位を供給することができる配線ＶＲＥＳと電気的に接続される第３のトランジスタＭ３を備える構成であってもよい。
【０４７１】
検知素子Ｃの容量は、例えば、第１の電極８２１または第２の電極８２２にものが近接すること、もしくは第１の電極８２１および第２の電極８２２の間隔が変化することにより変化する。これにより、検知回路８３９は、検知素子Ｃの容量の変化に基づく検知信号ＤＡＴＡを供給することができる。
【０４７２】
また、検知回路８３９は、検知素子Ｃの第２の電極８２２の電位を制御することができる制御信号を供給することができる配線ＣＳを備える。
【０４７３】
なお、検知素子Ｃの第１の電極８２１、第１のトランジスタＭ１のゲートおよび第３のトランジスタの第１の電極が電気的に接続される結節部をノードＡという。
【０４７４】
配線ＶＲＥＳおよび配線ＶＰＩは例えば接地電位を供給することができ、配線ＶＰＯおよび配線ＢＲは例えば高電源電位を供給することができる。
【０４７５】
また、配線ＲＥＳはリセット信号を供給することができ、走査線Ｇ１は選択信号を供給することができ、配線ＣＳは検知素子Ｃの第２の電極８２２の電位を制御する制御信号を供給することができる。
【０４７６】
また、信号線ＤＬは検知信号ＤＡＴＡを供給することができ、端子ＯＵＴは検知信号ＤＡＴＡに基づいて変換された信号を供給することができる。
【０４７７】
なお、検知信号ＤＡＴＡを変換して端子ＯＵＴに供給することができるさまざまな回路を、変換器ＣＯＮＶに用いることができる。例えば、変換器ＣＯＮＶを検知回路８３９と電気的に接続することにより、ソースフォロワ回路またはカレントミラー回路などが構成されるようにしてもよい。
【０４７８】
具体的には、トランジスタＭ４を用いた変換器ＣＯＮＶを用いて、ソースフォロワ回路を構成できる（図２４（Ａ）参照）。なお、第１のトランジスタＭ１乃至第３のトランジスタＭ３と同一の工程で作製することができるトランジスタをトランジスタＭ４に用いてもよい。
【０４７９】
また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ３は半導体層を有する。例えば、４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用できる。なお、酸化物半導体を有する構成のトランジスタについては、先の実施の形態を参酌することができる。
【０４８０】
＜検知回路の駆動方法＞
検知回路８３９の駆動方法について以下説明する。
【０４８１】
《第１のステップ》
第１のステップにおいて、第３のトランジスタＭ３を導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号をゲートに供給し、検知素子Ｃの第１の電極８２１の電位を所定の電位にする（図２４（Ｂ−１）期間Ｔ１参照）。
【０４８２】
具体的には、リセット信号を配線ＲＥＳに供給させる。リセット信号が供給された第３のトランジスタＭ３は、ノードＡの電位を例えば接地電位にする（図２４（Ａ）参照）。
【０４８３】
《第２のステップ》
第２のステップにおいて、第２のトランジスタＭ２を導通状態にする選択信号をゲートに供給し、第１のトランジスタＭ１の第２の電極を信号線ＤＬに電気的に接続する。
【０４８４】
具体的には、走査線Ｇ１に選択信号を供給させる。選択信号が供給された第２のトランジスタＭ２は、第１のトランジスタＭ１の第２の電極を信号線ＤＬに電気的に接続する（図２４（Ｂ−１）期間Ｔ２参照）。
【０４８５】
《第３のステップ》
第３のステップにおいて、制御信号を検知素子Ｃの第２の電極８２２に供給し、制御信号および検知素子Ｃの容量に基づいて変化する電位を第１のトランジスタＭ１のゲートに供給する。
【０４８６】
具体的には、配線ＣＳに矩形の制御信号を供給させる。矩形の制御信号を第２の電極８２２に供給された検知素子Ｃは、検知素子Ｃの容量に基づいてノードＡの電位を上昇する（図２４（Ｂ−１）期間Ｔ２の後半を参照）。
【０４８７】
例えば、検知素子が大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素子Ｃの第２の電極８２２に近接して配置された場合、検知素子Ｃの容量は見かけ上大きくなる。
【０４８８】
これにより、矩形の制御信号がもたらすノードＡの電位の変化は、大気より誘電率の高いものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる（図２４（Ｂ−２）実線参照）。
【０４８９】
《第４のステップ》
第４のステップにおいて、第１のトランジスタＭ１のゲートの電位の変化がもたらす信号を信号線ＤＬに供給する。
【０４９０】
例えば、第１のトランジスタＭ１のゲートの電位の変化がもたらす電流の変化を信号線ＤＬに供給する。
【０４９１】
変換器ＣＯＮＶは、信号線ＤＬを流れる電流の変化を電圧の変化に変換して供給する。
【０４９２】
《第５のステップ》
第５のステップにおいて、第２のトランジスタＭ２を非導通状態にする選択信号をゲートに供給する。
【０４９３】
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０４９４】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を用いて作製される電子機器の具体例について、図２５を用いて説明する。
【０４９５】
本発明の一態様を適用可能な電子機器の一例として、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、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音楽再生装置、遊技機（パチンコ機、スロットマシン等）、ゲーム筐体が挙げられる。これらの電子機器の具体例を図２５に示す。
【０４９６】
図２５（Ａ）は、表示部を有する携帯情報端末１４００を示している。携帯情報端末１４００は、筐体１４０１に表示部１４０２及び操作ボタン１４０３が組み込まれている。本発明の一態様の液晶表示装置は、表示部１４０２に用いることができる。
【０４９７】
図２５（Ｂ）は、携帯電話機１４１０を示している。携帯電話機１４１０は、筐体１４１１に表示部１４１２、操作ボタン１４１３、スピーカー１４１４、及びマイク１４１５が組み込まれている。本発明の一態様の液晶表示装置は、表示部１４１２に用いることができる。
【０４９８】
図２５（Ｃ）は、音楽再生装置１４２０を示している。音楽再生装置１４２０は、筐体１４２１に表示部１４２２、操作ボタン１４２３、アンテナ１４２４が組み込まれている。またアンテナ１４２４からは、無線信号により情報を送受信することができる。本発明の一態様の液晶表示装置は、表示部１４２２に用いることができる。
【０４９９】
表示部１４０２、表示部１４１２及び表示部１４２２は、タッチ入力機能を有しており、表示部１４０２、表示部１４１２及び表示部１４２２に表示された表示ボタン（図示せず）を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することができる。
【０５００】
先の実施の形態に示した液晶表示装置を表示部１４０２、表示部１４１２及び表示部１４２２に用いることで、表示品位の向上が図られた表示部１４０２、表示部１４１２及び表示部１４２２とすることができる。
【０５０１】
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。
【０５０２】
（実施の形態１２）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明したリフレッシュレートを低減する意義に関して説明を行う。
【０５０３】
目の疲労には、神経系の疲労と、筋肉系の疲労の２種類がある。神経系の疲労は、長時間液晶表示装置の発光、点滅画面を見続けることで、その明るさが眼の網膜や神経、脳を刺激して疲れさせるものである。筋肉系の疲労は、ピント調節のときに使用する毛様体の筋肉を酷使することにより疲れさせるものである。
【０５０４】
図２６（Ａ）に、従来の液晶表示装置の表示を表す模式図を示す。図２６（Ａ）に示すように、従来の液晶表示装置の表示では、１秒間に６０回の画像の書き換えが行われている。このような画面を長時間見続けることにより、使用者の眼の網膜や神経、脳を刺激して眼の疲労が引き起こされるおそれがあった。
【０５０５】
本発明の一態様では、液晶表示装置の画素部に、酸化物半導体を用いたトランジスタ、例えば、ＣＡＡＣ−ＯＳを用いたトランジスタを適用する。当該トランジスタのオフ電流は、極めて小さいため、フレーム周波数を下げても、液晶表示装置の輝度の維持が可能となる。
【０５０６】
つまり、図２６（Ｂ）に示すように、例えば、５秒間に１回の画像の書き換えが可能となるため、極力長い時間同じ映像を見ることが可能となり、使用者に視認される画面のちらつきが低減される。これにより、使用者の眼の網膜や神経、脳の刺激が低減され、神経系の疲労が軽減される。
【０５０７】
また、図２７（Ａ）に示すように、１画素のサイズが大きい場合（例えば精細度が１５０ｐｐｉ未満の場合）、液晶表示装置に表示された文字はぼやけてしまう。液晶表示装置に表示されたぼやけた文字を長時間見続けると、毛様体の筋肉が、絶えずピントを合わせようと動いているにもかかわらず、ピントが合わせづらい状態が続くことになり、目に負担をかけてしまうおそれがあった。
【０５０８】
これに対し、図２７（Ｂ）に示すように、本発明の一態様にかかる液晶表示装置では、１画素のサイズが小さく高精細な表示が可能となるため、緻密で滑らかな表示とすることができる。これにより、毛様体の筋肉が、ピントを合わせやすくなるため、使用者の筋肉系の疲労が軽減される。
【０５０９】
なお、目の疲労を定量的に測定する方法が検討されている。例えば、神経系の疲労の評価指標としては、臨界融合周波数（ＣＦＦ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｆｌｉｃｋｅｒ（Ｆｕｓｉｏｎ）  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）などが知られている。また、筋肉系の疲労の評価指標としては、調節時間や調節近点距離などが知られている。
【０５１０】
そのほか、目の疲労を評価する方法として、脳波測定、サーモグラフィ法、瞬きの回数の測定、涙液量の評価、瞳孔の収縮反応速度の評価や、自覚症状を調査するためのアンケート等がある。
【０５１１】
本発明の一態様によれば、目に優しい液晶表示装置を提供することができる。
【０５１２】
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】
【０５１３】
本実施例においては、実施の形態１に示す液晶層と異なる材料の電圧保持率の時間変化、及び液晶層の残留ＤＣ電圧について測定を行った。
【０５１４】
なお、本実施例では、液晶材料が異なる２つの試料を作製した。１つ目の試料としては、液晶層に誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）を用いた。２つ目の試料としては、液晶層に誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）を用いた。なお、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）を用いた試料は、本発明の一態様である。また、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）は、比較用の試料であり、且つ実施の形態１に示す従来材料と同様の材料である。
【０５１５】
図３２に本実施例で用いた液晶層の誘電率の異方性の測定結果を示す。なお、図３２に示す電圧保持率は、液晶層を挟持する電極に対して５Ｖの電圧を印加し、該電極間を開放した後、保持された電圧との面積比によって算出した。なお、図３２において、縦軸が電圧保持率（ＶＨＲ）を、横軸が時間を、それぞれ表す。
【０５１６】
また、図３３に本実施例で用いた液晶層の残留ＤＣ電圧の測定結果を示す。図３３に示す残留ＤＣ電圧は、液晶層を挟持する電極に対して１分間、５Ｖの電圧を印加し、その後、電極間を１秒間短絡してから該電極間を開放した状態における電圧の時間変化測定した。なお、図３３において、縦軸が電圧を、横軸が時間を、それぞれ表す。
【０５１７】
図３２に示す結果より、本発明の一態様の誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）においては、６０秒経過後の電圧保持率が９７．７％であったのに対し、比較用の誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）においては、６０秒経過後の電圧保持率が９２．６％であった。このように、液晶層の誘電率の異方性を２．２とすることで、高い電圧保持率とすることが確認できた。
【０５１８】
また、図３３に示す結果より、比較用の誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）よりも本発明の一態様の誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）の方が、残留ＤＣ電圧が低い結果であった。
【０５１９】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例２】
【０５２０】
本実施例においては、本発明の一態様である表示装置を作製し評価を行った。
【０５２１】
本実施例の表示装置は、アクティブマトリクス反射型モノクロディスプレイとした。また、本実施例で作製した表示装置のバックプレーン側のＦＥＴとしては、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯを用いた。
【０５２２】
また、本実施例においては、液晶材料が異なる２つの表示装置を作製した。１つ目の表示装置としては、液晶材料に誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）を用いた。また、２つ目の表示装置としては、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である液晶材料（改善材料）を用いた。なお、誘電率の異方性が２．３である液晶材料（改善材料）を用いた表示装置は、本発明の一態様である。
【０５２３】
図２８（Ａ）に、上記２種類の液晶材料を用いた表示装置の中間階調表示中の階調変化を示す。なお、図２８（Ａ）において、縦軸が中間階調（グレイレベル）変化を、横軸が時間を、それぞれ示す。また、誘電率の異方性が２．３である液晶材料（改善材料）については、ｎ回目とｎ＋１回目の階調変化を調べた。
【０５２４】
なお、本実施例の表示装置の駆動方法としては、フレーム周波数を０．０１７Ｈｚとした。
【０５２５】
図２８（Ａ）に示す結果より、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）では１フレーム（ここでは５０ｓｅｃ）中に１２階調の階調変化であるが、改善材料では、１フレーム中に２階調の階調変化である。すなわち、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）と比較し、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である（改善材料）では、１０階調の階調変化が低減された。これにより、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である（改善材料）を用いることで、中間階調表示でのちらつきを抑制することができることが確認された。また、図２８（Ａ）に示す結果より、改善材料において書き込み回数がｎ回目とｎ＋１回目で、どちらも階調変化が略２階調となることから、書き込み回数が偶数回、奇数回に依存せずに再現性が取れることが確認された。
【０５２６】
次に、上記作製した２種類の表示装置の焼き付きを評価した。
【０５２７】
評価方法としては、連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）した際の階調に対する白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、連続して中間調を表示した際の階調に対する黒表示後の中間調表示（Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、の階調のズレを測定した。
【０５２８】
図２８（Ｂ）に、白黒表示後の階調変化を示す。なお、図２８（Ｂ）において、縦軸が中間階調（グレイレベル）変化を、横軸が中間調の書き込みからの時間を、それぞれ表す。
【０５２９】
図２８（Ｂ）に示す結果より、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、１３階調のズレがあった。また、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である（改善材料）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、１０階調のズレがあった。このように、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である（改善材料）を用いることで階調のズレを抑制できることが確認できた。
【０５３０】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例３】
【０５３１】
本実施例では、アクティブマトリクス型の反射型カラーディスプレイの表示装置を作製し、表示装置の焼き付きについて評価を行った。なお、本実施例で作製した表示装置のバックプレーン側のＦＥＴとしては、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯを用いた。
【０５３２】
また、本実施例においては、液晶材料が異なる２つの表示装置を作製した。１つ目の表示装置としては、液晶材料に誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）を用いた。また、２つ目の表示装置としては、液晶材料に誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）を用いた。なお、誘電率の異方性が２．２である液晶材料（改善材料２）を用いた表示装置は、本発明の一態様である。
【０５３３】
表示装置の焼き付きの評価方法としては、連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）した際の階調に対する白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、連続して中間調を表示した際の階調に対する黒表示後の中間調表示（Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）と、の階調のズレを測定した。
【０５３４】
図３４に、白黒表示後の階調変化の結果を示す。なお、図３４において、縦軸が中間階調（グレイレベル）変化を、横軸が中間調の書き込みからの時間を、それぞれ表す。
【０５３５】
図３４に示す結果より、誘電率の異方性が３．８５である液晶材料（従来材料）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、７．２階調のズレがあった。また、液晶材料に誘電率の異方性が２．２である（改善材料２）ではＷｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅと、Ｂｌａｃｋ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅとで、１．４階調のズレがあった。このように、液晶材料に誘電率の異方性が２．２である（改善材料２）を用いることで階調のズレを抑制できることが確認できた。なお、図３４において、改善材料２の連続して中間調を表示（Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）した際のデータは、白表示後の中間調表示（Ｗｈｉｔｅ→Ｈａｌｆ  Ｔｏｎｅ）のデータと概ね重なって表示されている。
【０５３６】
また、先の実施例１と本実施例で用いた従来材料の誘電率の異方性は同一であるが、バックプレーン側のＦＥＴ、カラーフィルタ等の違いの影響により、図２８と、図３４において白黒表示後の階調変化が異なる。
【０５３７】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例４】
【０５３８】
本実施例においては、ページの切り替え時の目の疲労について、評価を行った。
【０５３９】
まず、本実施例で用いた比較用の表示装置について、説明する。比較用の表示装置は、表示素子として電気泳動方式ディスプレイを用いた。また、該電気泳動方式ディスプレイは、５秒間隔で白黒反転を伴う駆動方法とした。
【０５４０】
まず、図３５を用いて瞳孔径の変化について説明を行う。なお、図３５は、瞳孔径の変化を説明する模式図である。
【０５４１】
図３５において、ｔｈｅ  ｐｕｐｉｌが瞳孔を、ｍｉｏｓｉｓが縮瞳を、ｍｙｒｉａｓｉｓが散瞳を、左側が散瞳した状態の瞳孔径（Ｐｕｐｉｌ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を、右側が縮瞳した状態の瞳孔径（Ｐｕｐｉｌ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）を、それぞれ表す。瞳孔径は明るさにより変化し、明るいと感じると瞳孔径の縮小（縮瞳）が見られ、暗いと感じると拡大（散瞳）が見られる。
【０５４２】
次に、本実施例で用いた比較用の表示装置のディスプレイ視聴時の瞳孔系の変化を図２９に示す。
【０５４３】
図２９において、縦軸が瞳孔径の変化を、横軸がディスプレイ視聴時の時間を、それぞれ表す。
【０５４４】
図２９に示すように、比較用の表示装置においては、ページ切り替え直後に瞳孔径の変化、別言すると瞳孔径の縮小（縮瞳）が確認された。この瞳孔径の変化は、ページの切り替えをまぶしく感じており、目への負担になると示唆される。
【０５４５】
次に、本実施例で用いた本発明の一態様である表示装置について、説明する。
【０５４６】
本発明の一態様である表示装置は、表示素子として液晶素子を用いた。該液晶素子としては、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である液晶材料（改善材料）を用いた。なお、本実施例の液晶材料は、実施例２と同様である。
【０５４７】
また、本発明の一態様である表示装置の駆動方法としては、以下の４つの駆動方法で行い、その画面の視聴中の瞳孔径を測定した。また、評価方法としては、白背景に黒文字の表示を５秒間隔で切り替えた。
ａ）  黒へフェードアウト／黒からのフェードイン
ｂ）  白へフェードアウト／白からのフェードイン
ｃ）  ページが右へスライド
ｄ）  切り替え効果なし
【０５４８】
図３０に本発明の一態様の表示装置のディスプレイ視聴時の瞳孔径の変化を示す。
【０５４９】
図３０において、縦軸が瞳孔径の変化を、横軸がディスプレイ視聴時の時間を、それぞれ表す。
【０５５０】
図３０に示すように、ａ）の駆動方法でページ切り替え直後の縮瞳が観測される。一般的には、瞳孔径は明るい所で縮瞳し、暗い所で拡瞳する。ａ）の駆動方法である黒へフェードアウト／黒からのフェードインは、暗くなるにも関わらず、縮瞳している。これは、ページ切り替え時の明るさの変化によるものと考えられ、黒から白背景への急な明るさの変化が縮瞳を起こしていると示唆される。また、図３０に示すように、ｂ）、ｃ）、ｄ）の駆動方法においては、図２９に示す比較用の表示装置と比べ、ページ切り替え直後の瞳孔径の変化が少ない。したがって、ｂ）、ｃ）、ｄ）に示す駆動方法とすることで、目の負担の少ない表示装置とすることができる。
【０５５１】
次に、本発明の一態様の表示装置を用いて、低周波駆動における、データ書き込み時のチラツキについて、鑑賞時の瞳孔径変化で評価した。図３９（Ａ）（Ｂ）に、１／６０ｆｐｓ駆動による６０秒間片側極性保持後の同じ画像を書き込んだパネルを鑑賞した際の瞳孔径変化を示す。なお、図３９（Ａ）はテキスト表示（白黒２階調）中の測定結果であり、図３９（Ｂ）は全面中間階調表示中の測定結果である。
【０５５２】
図３９（Ａ）（Ｂ）に示す結果より、テキスト表示及び中間階調表示のいずれの場合においても、データ書き込みによる瞳孔径の変化が少ないことが分かる。したがって、本発明の一態様の表示装置は、１／６０ｆｐｓ以下の低周波駆動におけるデータ書き込み時のチラツキが抑制されている。したがって、目の負担の少ない表示装置とすることができる。
【０５５３】
次に、上述した本発明の一態様の表示装置を用いて、目の疲労度を評価した。該評価としては、眼の疲労度を客観的に評価する指標である臨界融合周波数（ＣＦＦ）を用いた。なお、人は、光の点滅する周波数を高くすると、あたかも連続光のように見える。これを融合といい、ちらつきを感じずに連続光に見え始める周波数をＣＦＦという。ＣＦＦは眼精疲労が進むことによって低下する。
【０５５４】
なお、本発明の一態様の表示装置に文字を表示し、ページの切り替え方法としては、上述したａ）とｂ）の条件で比較を行った。また、眼精疲労の評価方法としては、３人の被験者（男２４歳、男２８歳、男３８歳）が、それぞれ本発明の一態様の表示装置に表示された文章（ＭＳ  Ｐゴシック（フォントサイズ１０ｐ）の文章）を３時間読み、１時間ごとにＣＦＦを測定した。なお、ＣＦＦを測定した装置としては、デジタルフリッカー値測定器（製品名：ＲＤＦ−１）を用いた。
【０５５５】
ＣＦＦの評価結果を表１に示す。
【０５５６】
【表１】
2016066046.tif 000005
【０５５７】
表１に示す結果の通り、一部の被験者でＣＦＦに差が確認され、ａ）の駆動方法でＣＦＦが低下し、ｂ）の駆動方法では変化が少なかった。以上の結果より、ａ）の駆動方法よりもｂ）の駆動方法の方が、眼精疲労を減らすことができる駆動方法であることが確認された。
【０５５８】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例５】
【０５５９】
本実施例においては、本発明の一態様である表示装置を作製し評価を行った。本実施例で作製した表示装置の一態様について、以下説明を行う。
【０５６０】
まず、本実施例で作製した表示装置の仕様を表２に示す。
【０５６１】
【表２】
2016066046.tif 000006
【０５６２】
また、本実施例で作製した表示装置は、アクティブマトリクス反射型ＬＣＤ、モノクロディスプレイである。また、本実施例で作製した表示装置のバックプレーン側のＦＥＴとしては、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯを用いた。また、液晶材料に誘電率の異方性が２．３である液晶材料（改善材料）を用いた。
【０５６３】
図３１に本実施例で作製した表示装置の表示例を示す。図３１に示すように、実用上問題がなく、良好な表示を得ることができた。
【０５６４】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例６】
【０５６５】
本実施例においては、３種類（表示装置Ａ、表示装置Ｂ、及び表示装置Ｃ）の表示装置を作製し表示評価、反射率評価、及びＮＴＳＣ比評価を行った。本実施例で作製した表示装置の一態様について、以下説明を行う。
【０５６６】
まず、本実施例で作製した表示装置Ａの仕様を表３に示す。
【０５６７】
【表３】
2016066046.tif 000007
【０５６８】
次に、本実施例で作製した表示装置Ｂ及び表示装置Ｃの仕様を表４に示す。
【０５６９】
【表４】
2016066046.tif 000008
【０５７０】
なお、表４において、表示装置Ｂが広色域タイプ（Ｈｉｇｈ  Ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ）であり、表示装置Ｃが高反射率タイプ（Ｈｉｇｈ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）である。
【０５７１】
表４に示す通り、表示装置Ｂの反射率は３２．６％であり、表示装置Ｃの反射率は５３．２％であった。なお、表示装置Ｂ及び表示装置Ｃの反射率の測定条件を説明する模式図を図４０に示す。図４０に示す通り、反射率の測定方法としては、光源（標準光源  Ｄ６５）を３０°から入射し垂直方向の反射を測定した。また、標準白色板の反射率を１００％とした。
【０５７２】
また、表示装置ＢのＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）比を図４１に示す。図４１に示す通り、表示装置ＢのＮＴＳＣ比は、４１．９％であった。
【０５７３】
また、本実施例で作製した表示装置Ａ、表示装置Ｂ、及び表示装置Ｃは、アクティブマトリクス反射型ＬＣＤ、カラーディスプレイである。また、本実施例で作製した表示装置Ａ、表示装置Ｂ、及び表示装置Ｃのバックプレーン側のＦＥＴとしては、ＣＡＡＣ−ＩＧＺＯを用いた。バックプレーン側のＦＥＴの特性を図４２に示す。図４２に示すトランジスタは、表示装置Ａ、表示装置Ｂ、及び表示装置Ｃの画素ＦＥＴに用いられ、Ｗ（チャネル幅）／Ｌ（チャネル長）＝３μｍ／３μｍのサイズである。図４２に示す結果よりトランジスタのオフ電流（Ｉｏｆｆ）が非常に小さいことが分かる．Ｉｏｆｆの低さから、静止画像表示時のＩＤＳ駆動（アイドリング・ストップ駆動：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）が可能であることが分かる。
【０５７４】
図３６に本実施例で作製した表示装置Ａの表示例を示す。なお、表示装置Ａの液晶材料には、誘電率の異方性が３．６である液晶材料（改善材料３）を用いた。図３６に示すように、本実施例で作製した表示装置Ａは、実用上問題がなく、良好な表示を得ることができた。
【０５７５】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例７】
【０５７６】
本実施例においては、先に記載の実施例６で作製した、アクティブマトリクス反射型ＬＣＤ、カラーディスプレイである表示装置について、チラツキの評価を行った。本実施例でのチラツキの解析モデル、チラツキの解析、及び主観評価でのチラツキの評価の詳細について以下説明を行う。
【０５７７】
＜チラツキの解析モデル＞
人間の視覚は、バンドパス型の視覚特性を有し、これをコントラスト感度の周波数依存性と表した特性がＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。また、ＣＳＦの逆フーリエ変換で得られる特性が、入力光に対する人間の視覚の伝達関数（ＩＲＦ（Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ））となる。
【０５７８】
視覚刺激の経時変化は、輝度の輝度変化に対し、ＩＲＦを畳み込むことにより得られる。視覚刺激の経時変化をｓ（ｔ）、輝度変化をｌ（ｔ）、フーリエ変換により得られる、それぞれの周波数特性をＳ（ｗ）、Ｌ（ｗ）とすると、Ｓ（ｗ）は、Ｌ（ｔ）とＣＳＦの積で得られ、コントラスト感度とは人間が弁別可能なミケルソンコントラスト最小値の逆数となるため、Ｓ（ｗ）は式（３）のように記述される。
【０５７９】
【数３】
2016066046.tif 000009
【０５８０】
式（３）中のＬｍａｘ−Ｌｍｉｎは、弁別可能な最小輝度差（ΔＬｍｉｎ（ｗ））、Ｌｍａｘ＋Ｌｍｉｎは、対象物の輝度の平均値（Ｌａｖｅ．）となる。チラツキの弁別を判断するには、ｌ（ｔ）と測定輝度の差がΔＬｍｉｎ（ｗ）より大きい（絶対値が１を超える）かを、算出することで可能である。
【０５８１】
そこで、チラツキの弁別式Ｓｄ（ｗ）を求めた。チラツキの弁別式Ｓｄ（ｗ）は、式（４）のように記述される。
【０５８２】
【数４】
2016066046.tif 000010
【０５８３】
式（４）に表されるＳｄ（ｗ）は、式（３）のＬ（ｗ）をＬｄ（ｗ）に変換することで、Ｌｄ（ｗ）とＣＳＦ（ｗ）との積で表すことができる。
【０５８４】
また、ｌ（ｔ）をｌｄ（ｔ）に変換し、ＩＲＦの畳み込みを計算すると、ｌｄ（ｔ）は、式（５）のように記述される。
【０５８５】
【数５】
2016066046.tif 000011
【０５８６】
＜チラツキの解析＞
反射型ＬＣＤは、周辺の環境により明るさが大きく変動する。そのため解析に使用するｔｅｍｐｏｒａｌ−ＣＳＦは、周辺環境を考慮することが可能なＢａｒｔｅｎの数式モデルを使用した。解析において使用したパラメータを表５に示す。また、解析において使用した条件を表６に示す。
【０５８７】
【表５】
2016066046.tif 000012
【０５８８】
【表６】
2016066046.tif 000013
【０５８９】
また、表６の条件で測定した０．２Ｈｚ（５ｓｅｃ）及び０．１Ｈｚ（１０ｓｅｃ）の輝度変動ｌ（ｔ）を、ｌｄ（ｔ）に変換した特性と、それぞれにＣＳＦによる重み付けを行った視覚刺激値（ｓｄ（ｔ））との結果を図３７（Ａ）（Ｂ）に示す。なお、図３７（Ａ）は、０．２Ｈｚ（５ｓｅｃ）の結果を、図３７（Ｂ）は、０．１Ｈｚ（１０ｓｅｃ）の結果を、それぞれ示す。また、図３７（Ａ）（Ｂ）において、第１縦軸がｌｄ（ｔ）を、第２縦軸がｓｄ（ｔ）を、横軸が時間を、それぞれ表す。
【０５９０】
図３７（Ａ）に示す０．２Ｈｚの場合では、リフレッシュのタイミングで発生する、スパイク状の視覚刺激も含め、概略ｓｄ（ｔ）＜１となっており、チラツキを弁別できない。一方で、図３７（Ｂ）に示す０．１Ｈｚの場合では、リフレッシュのタイミングで発生する、スパイク状の視覚刺激が１を超える数値となっており、チラツキを弁別可能であることが分かる。
【０５９１】
また、表６中に示す、各フレーム周波数で上記解析を実施し、スパイク状の視覚刺激のピーク値の平均値を示した結果、すなわち視覚刺激の書き換え時間依存結果を図３８（Ａ）に示す。また、図３８（Ａ）において、縦軸がｓｄ（ｔ）を、横軸がリフレッシュの間隔（書き換え時間）を、それぞれ表す。
【０５９２】
図３８（Ａ）に示す結果より０．１Ｈｚ以下、すなわちリフレッシュの間隔が１０ｓｅｃ以上では、ｓｄ（ｔ）が１を超えるため、チラツキが視認される可能性がある。
【０５９３】
＜主観評価によるチラツキの評価＞
次に、上記チラツキの解析モデルの妥当性を検証するために、アンケートによる主観評価を行った。評価としては、実施例６で作製した、アクティブマトリクス反射型ＬＣＤを使用した。また、評価条件を表７に示す。
【０５９４】
【表７】
2016066046.tif 000014
【０５９５】
また、アンケートによるチラツキの主観評価結果を図３８（Ｂ）に示す。なお、図３８（Ｂ）において、縦軸がチラツキ検出率（Ｄｉｔｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｐａｂｉｌｌｙ）を、横軸がリフレッシュの間隔（書き換え時間）を、それぞれ示す。なお、チラツキ検出率とは、被験者がチラツキを検出したタイミングを記録し、正確にチラツキを検出した回数を、測定期間中の実際の書き換え回数で除算することで正規化したものである。
【０５９６】
図３８（Ｂ）に示す結果より、年齢による影響が確認されるが、全体の傾向はチラツキの解析結果と整合性が取れている。
【０５９７】
本実施例に示す構成は、他の実施の形態及び他の実施例に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【符号の説明】
【０５９８】
１１    電極
１２    電極
１３    配向膜
１４    配向膜
１５    液晶分子
１９    検知回路
２１    偏光板
２２    偏光板
２３    光検出器
２４    矢印
２５    矢印
１００    トランジスタ
１０１    基板
１０２    ゲート電極
１０３    絶縁層
１０４    酸化物半導体層
１０４ａ    チャネル領域
１０４ｂ    ｎ型領域
１０４ｃ    ｎ型領域
１０５ａ    電極
１０５ｂ    電極
１０６    絶縁層
１０７    絶縁層
１１０    トランジスタ
１１４    酸化物半導体層
１１４ａ    酸化物半導体層
１１４ｂ    酸化物半導体層
１２０    トランジスタ
１２４    酸化物半導体層
１２４ａ    酸化物半導体層
１２４ｂ    酸化物半導体層
１２４ｃ    酸化物半導体層
１５０    トランジスタ
１５１    絶縁層
１５２    絶縁層
１５４    絶縁層
１５６    絶縁層
１６０    トランジスタ
１６４    酸化物半導体層
１６４ａ    酸化物半導体層
１６４ｂ    酸化物半導体層
１６４ｃ    酸化物半導体層
１７０    トランジスタ
５００    入力手段
５００＿Ｃ    信号
６００    液晶表示装置
６１０    制御部
６１５＿Ｃ    二次制御信号
６１５＿Ｖ    二次画像信号
６２０    演算装置
６２５＿Ｃ    一次制御信号
６２５＿Ｖ    一次画像信号
６３０    表示部
６３１    画素部
６３１ａ    領域
６３１ｂ    領域
６３１ｃ    領域
６３１ｐ    画素
６３２    Ｇ駆動回路
６３２＿Ｇ    Ｇ信号
６３３    Ｓ駆動回路
６３３＿Ｓ    Ｓ信号
６３４    画素回路
６３４ｃ    容量素子
６３４ｔ    トランジスタ
６３５    表示素子
６３５＿１    画素電極
６３５ＬＣ    液晶素子
６５０    光供給部
６７１    演算装置
６７２    記憶装置
６７３    グラフィックユニット
６７４    表示手段
７００    表示モジュール
７０１    基板
７０２    画素部
７０４    ソースドライバ回路部
７０５    基板
７０６    ゲートドライバ回路部
７０８    ＦＰＣ端子部
７１０    信号線
７１１    配線部
７１２    シール材
７１６    ＦＰＣ
７３４    絶縁膜
７３６    着色膜
７３８    遮光膜
７５０    トランジスタ
７５２    トランジスタ
７６０    接続電極
７６４    絶縁膜
７６６    絶縁膜
７６８    絶縁膜
７７０    平坦化絶縁膜
７７２    導電膜
７７４    導電膜
７７５    液晶素子
７７６    液晶層
７７８    構造体
７８０    異方性導電膜
７９０    容量素子
８００    入出力装置
８０１    表示モジュール
８０２    画素
８０２Ｂ    副画素
８０２Ｇ    副画素
８０２Ｒ    副画素
８０３ｃ    容量
８０３ｇ    走査線駆動回路
８０３ｔ    トランジスタ
８１０    基材
８１１    配線
８１７    保護基材
８１９    端子
８２０Ｕ    検知ユニット
８２１    電極
８２２    電極
８２３    絶縁層
８３４    窓部
８３６    基材
８３７    保護基材
８３７ｐ    保護層
８３９    検知回路
８５０    入力装置
８６７ｐ    反射防止層
８７２    反射電極
８８０    液晶素子
１４００    携帯情報端末
１４０１    筐体
１４０２    表示部
１４０３    操作ボタン
１４１０    携帯電話機
１４１１    筐体
１４１２    表示部
１４１３    操作ボタン
１４１４    スピーカー
１４１５    マイク
１４２０    音楽再生装置
１４２１    筐体
１４２２    表示部
１４２３    操作ボタン
１４２４    アンテナ
５１００    ペレット
５１２０    基板
５１６１    領域
【図１】
2016066046.tif 000015
【図２】
2016066046.tif 000016
【図３】
2016066046.tif 000017
【図４】
2016066046.tif 000018
【図５】
2016066046.tif 000019
【図６】
2016066046.tif 000020
【図７】
2016066046.tif 000021
【図８】
2016066046.tif 000022
【図９】
2016066046.tif 000023
【図１０】
2016066046.tif 000024
【図１１】
2016066046.tif 000025
【図１２】
2016066046.tif 000026
【図１３】
2016066046.tif 000027
【図１４】
2016066046.tif 000028
【図１５】
2016066046.tif 000029
【図１６】
2016066046.tif 000030
【図２０】
2016066046.tif 000031
【図２１】
2016066046.tif 000032
【図２２】
2016066046.tif 000033
【図２３】
2016066046.tif 000034
【図２４】
2016066046.tif 000035
【図２５】
2016066046.tif 000036
【図２６】
2016066046.tif 000037
【図２９】
2016066046.tif 000038
【図３０】
2016066046.tif 000039
【図３２】
2016066046.tif 000040
【図３３】
2016066046.tif 000041
【図３８】
2016066046.tif 000042
【図３９】
2016066046.tif 000043
【図４０】
2016066046.tif 000044
【図４２】
2016066046.tif 000045
【図１７】
2016066046.tif 000046
【図１８】
2016066046.tif 000047
【図１９】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３１】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図４１】
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【図４３】
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【図４４】
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