CN102844806B

CN102844806B - 液晶显示装置及电子设备

Info

Publication number: CN102844806B
Application number: CN201080060448.2A
Authority: CN
Inventors: 山崎舜平; 小山润; 平形吉晴
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: JP2018151671A; US9298035B2; JP2022066239A; TW201207829A; JP2016026312A; JP2017122919A; JP2023162301A; JP2015108831A; CN102844806A; US20190295480A1; KR20170072952A; JP7337981B2; US20160210910A1; JP5667866B2; JP2016167097A; TWI532030B; JP6097867B2; KR101749944B1; JP5807109B2; KR20120115524A

Abstract

本发明的目的之一是提供一种可以利用将外部光用作照明光源的反射模式和使用背光灯的透射模式的两个模式进行图像显示的液晶显示装置。在一个像素中，设置反射经过液晶层而入射的光而进行显示的区域(反射区域)和透射来自背光灯的光而进行显示的区域(透射区域)，并且，可以利用作为照明光源使用外部光的反射模式和作为照明光源使用背光灯的透射模式的两个模式进行图像显示。此外，在一个像素中设置有分别连接到不同的像素电极层的两个晶体管，并且，通过使两个晶体管分别工作，可以独立控制反射区域的显示和透射区域的显示。

Description

液晶显示装置及电子设备

技术领域

本发明涉及一种具有使用晶体管构成的电路的半导体装置及其制造方法。例如，本发明涉及一种电子设备，其中安装有以液晶显示面板为代表的电光装置作为部件。

背景技术

在液晶显示装置中，为了得到高质量的图像，将像素电极设置为矩阵状，并且将晶体管用作连接到各像素电极的开关元件的有源矩阵型液晶显示装置受到注目。

已知一种有源矩阵型液晶显示装置，其中作为连接到各像素电极的开关元件，使用将金属氧化物用于沟道形成区而形成的晶体管(参照专利文献1及专利文献2)。

作为有源矩阵型液晶显示装置，已知大致分类为两类，即透射型有源矩阵型液晶显示装置和反射型有源矩阵型液晶显示装置。

在透射型液晶显示装置中，使用诸如冷阴极荧光灯等的背光灯，且利用液晶的光学调制作用在以下两种状态中选择其一：来自背光灯的光穿过液晶而输出到液晶显示装置外部的状态和不输出光的状态，由此显示明和暗的图像，并且通过组合明和暗的图像，来进行图像显示。

因为在透射型液晶显示装置中使用背光灯，所以在室外等外部光强的环境下识别显示是困难的。

在反射型液晶显示装置中，利用液晶的光学调制作用在以下两种状态中选择其一：外部光即入射光被像素电极反射而输出到装置的外部的状态和入射光不输出到装置的外部的状态，来显示明和暗的图像，并且通过组合该明和暗的图像来进行图像显示。

与透射型液晶显示装置相比，反射型液晶显示装置不使用背光灯，所以具有功耗少的优点，因此其作为便携式信息终端的需求高。

因为反射型液晶显示装置中使用外部光，所以适于在室外等外部光强的环境下的图像显示。另一方面，在液晶显示装置在昏暗环境中使用，即外部光弱的环境下，识别显示是很困难的。

[专利文献1]日本专利申请公开2007-123861号公报

[专利文献2]日本专利申请公开2007-96055号公报

发明内容

本发明的目的之一是提供一种甚至当液晶显示装置在昏暗环境下也可以识别图像显示的液晶显示装置。

本发明的另一个目的是提供一种可以利用将外部光用作照明光源的反射模式和使用背光灯的透射模式的两个模式进行图像显示的液晶显示装置。

在一个像素中，设置反射经过液晶层而入射的光而进行显示的区域(反射区域)和透射来自背光灯的光而进行显示的区域(透射区域)，并且，可以利用作为照明光源使用外部光的反射模式和作为照明光源使用背光灯的透射模式的两个模式进行图像显示。此外，在一个像素中设置有分别连接到不同的像素电极层的两个晶体管，并且两个晶体管分别工作，由此可以独立控制相连接的像素电极层的显示区域。

这种液晶显示装置在有外部光且该外部光的明亮度足够的情况下采用反射模式，并且显示静止图像，可以降低功耗。

在外部光较弱或完全没有外部光的情况下，采用透射模式而使背光灯点亮，并且可以执行图像的显示。

优选的是，设置用于检测液晶显示装置的周围的明亮度的传感器。根据使用该传感器得到的数据，优选进行反射模式、透射模式、背光灯的导通/截止、以及光量的调节。

作为背光灯的光源，优选使用多个发光二极管(LED)，这些发光二极管与冷阴极荧光灯相比可以进一步降低功耗并调节光的强弱。通过将LED用于背光灯，部分控制光的强弱，由此可以进行对比度大且颜色的可见度高的图像显示。

根据本说明书所公开的本发明的一个实施例，一种液晶显示装置，包括显示面板、背光灯部以及图像处理电路。显示面板包括：分别包括一对第一子像素和第二子像素的多个像素；以及时间性地控制包括多个像素的像素部的第一驱动电路。第一子像素包括：具有透光性，连接到第一扫描线和第一信号线并且配置成控制液晶的取向状态的第一像素电极；以及连接到第一像素电极的晶体管。第二子像素包括：反射可见光，连接到第二扫描线和第二信号线并且被配置成控制液晶的取向状态的第二像素电极；以及连接到第二像素电极的晶体管。背光灯部包括多个发光元件以及配置成时间性地控制多个发光元件的第二驱动电路。图像处理电路包括：配置成储存图像信号的存储电路；配置成比较存储电路所储存的图像信号并计算差异的比较电路。液晶显示装置具有：活动图像模式，其中比较电路判断检测出差异的连续帧周期为活动图像周期，图像处理电路对显示面板的第一信号线输出包括活动图像的第一信号，并且图像处理电路对背光灯部输出与第一信号同步的第二信号；以及静止图像模式，其中比较电路判断没有检测出差异的连续帧周期为静止图像周期，图像处理电路将静止图像周期中的静止图像转换为单色的静止图像，图像处理电路对显示面板的第二信号线输出包括单色静止图像的第一信号，图像处理电路停止对背光灯部输出信号。

根据本说明书所公开的本发明的另一实施例，一种液晶显示装置，包括显示面板、背光灯部、图像处理电路以及测光电路。显示面板包括：分别包括一对第一子像素和第二子像素的多个像素；以及时间性地控制包括多个像素的像素部的第一驱动电路。第一子像素包括：具有透光性，连接到第一扫描线和第一信号线并且配置成控制液晶的取向状态的第一像素电极；以及连接到第一像素电极的晶体管。第二子像素包括：反射可见光，连接到第二扫描线和第二信号线并且配置成控制液晶的取向状态的第二像素电极；以及连接到第二像素电极的晶体管。背光灯部包括多个发光元件以及时间性地控制多个发光元件的第二驱动电路。图像处理电路包括：配置成储存图像信号的存储电路；配置成比较存储电路中所储存的图像信号并计算差异的比较电路。液晶显示装置具有：活动图像模式，其中比较电路判断检测出差异的连续帧周期为活动图像周期，图像处理电路对显示面板的第一信号线输出包括活动图像的第一信号，图像处理电路对背光灯部输出与第一信号同步的第二信号；以及静止图像模式，其中比较电路判断没有检测出差异的连续帧周期为静止图像周期，图像处理电路将静止图像周期的静止图像转换为单色的静止图像，图像处理电路对显示面板的第二信号线输出包括单色的静止图像的第一信号，图像处理电路停止对背光灯部输出信号。测光电路检测外部光，从而背光灯根据所检测的外部光而在切换静止图像模式和活动图像模式时调整明亮度。

根据本说明书所公开的本发明的另一实施例，一种液晶显示装置，包括显示面板、背光灯部以及图像处理电路。显示面板包括：分别包括一对第一子像素和第二子像素的多个像素；以及配置成时间性地控制包括多个像素的像素部的第一驱动电路。第一子像素包括：具有透光性，连接到第一扫描线和第一信号线并且配置成控制液晶的取向状态的第一像素电极；以及连接到第一像素电极的包括氧化物半导体层的晶体管。第二子像素包括：反射可见光，连接到第二扫描线和第二信号线并且配置成控制液晶的取向状态的第二像素电极；以及连接到第二像素电极的包括氧化物半导体层的晶体管。背光灯部包括多个发光元件以及配置成时间性地控制背光灯部的多个发光元件的第二驱动电路。图像处理电路包括：配置成储存图像信号的存储电路；配置成比较存储电路所储存的图像信号并计算差异的比较电路。液晶显示装置具有：活动图像模式，其中比较电路判断检测出差异的连续帧周期为活动图像周期，图像处理电路对显示面板的第一信号线输出包括活动图像的第一信号，图像处理电路对背光灯部输出与第一信号同步的第二信号，；以及静止图像模式，其中比较电路判断没有检测出差异的连续帧周期为静止图像周期，图像处理电路将静止图像周期的静止图像数据转换为单色的静止图像，图像处理电路对显示面板的第二信号线输出包括单色的静止图像的第一信号，图像处理电路停止对背光灯部输出信号。

上述结构至少解决上述问题之一。

根据本发明的一个目的，在一个像素中设置多个结构体，在多个结构体的侧面上设置反射电极，并且，在多个结构体的上部设置具有透明电极的像素电极。

可以提供一种电子设备，包括本说明书所公开的液晶显示装置以及太阳电池。将太阳电池和显示面板安装为能够自由开闭，并且，将来自太阳电池的电力供应到显示面板、背光灯部或者图像处理电路。

在本说明书中，半导体装置也是指能够通过利用半导体特性来起作用的所有装置，因此，可以说，电光装置、半导体电路及电子设备都是半导体装置。

可以提供一种能够根据外部光的各种明亮度的环境而进行图像显示的液晶显示装置。此外，也可以在显示静止图像的状态下实现低功耗。

附图说明

图1是示出液晶显示装置的一个实施例的框图；

图2是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图3A至3C是示出液晶显示装置的驱动方法的一个实施例的图；

图4A和4B是示出液晶显示装置的驱动方法的一个实施例的图；

图5A和5B是示出液晶显示装置的驱动方法的一个实施例的图；

图6是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图7A和7B是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图8是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图9是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图10是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图11A至11D是示出可应用于液晶显示装置的晶体管的一个实施例的图；

图12A至12E是示出可应用于液晶显示装置的晶体管的制造方法的一个实施例的图；

图13A和13B是示出电子设备的一个实施例的图；

图14是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图15A至15E是示出液晶显示装置的一个实施例的图；

图16是示出液晶显示装置的一个实施例的图。

具体实施方式

下面，关于本发明的实施方式将参照附图给予详细的说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是本发明的方式及详细内容可以被变换为各种各样的形式而不局限于以下说明。此外，本发明不应该被解释为仅限定在下面所示的实施方式所记载的内容中。

实施方式1

在本实施方式中，参照图1描述具有静止图像模式和活动图像模式的液晶显示装置。注意，在本说明书中，以显示装置将输入到显示装置的图像信号判断为静止图像的方式执行的模式为静止图像模式，并且，以显示装置将输入到显示装置的图像信号判断为活动图像的方式执行的模式为活动图像模式。

本实施方式的液晶显示装置100包括A/D转换电路102、图像处理电路110、显示面板120以及背光灯部130(参照图1)。

图像处理电路110包括存储电路111、比较电路112、选择电路115、显示控制电路113以及场序制信号生成电路114。

显示面板120包括驱动电路121以及像素部122。像素部122包括像素部123。像素部123包括连接到第一扫描线和第一信号线的第一子像素123a和连接到第二扫描线和第二信号线的第二子像素123b。子像素123a及子像素123b成为一对，并且，多个成为一对的子像素123a及子像素123b以矩阵方式作为像素123而设置在像素部122中。

子像素123a包括第一晶体管、连接到该第一晶体管的像素电极、电容元件。以在该像素电极和与其相对的对电极之间夹持液晶层的方式形成有液晶元件。该像素电极具有透光性。注意，在本说明书中，将具有使可见光透过的透光性的电极也称为透射电极或透明电极。

子像素123b包括第二晶体管、连接到该第二晶体管的像素电极、电容元件。以在该像素电极和与此相对的对电极之间夹持液晶层的方式形成有液晶元件。该像素电极反射通过液晶层入射的光。

作为液晶元件的一示例，有利用液晶的光学调制作用来控制光的透射或非透射的元件。该元件可以由一对电极和液晶层构成。注意，液晶的光学调制作用由施加到液晶的电场(即，纵向电场)控制。注意，具体而言，作为液晶元件的一示例，可以举出向列液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶、盘状液晶、热致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC)、铁电液晶、反铁电液晶、主链型液晶、侧链型高分子液晶、香蕉型液晶等。此外，作为液晶的驱动方法，有TN(扭转向列)模式、STN(超扭曲向列)模式、OCB(光学补偿双折射)模式、ECB(电控双折射)模式、FLC(铁电液晶)模式、AFLC(反铁电液晶)模式、PDLC(聚合物分散型液晶)模式、PNLC(聚合物网路型液晶)模式、宾主模式等。

背光灯部130包括背光灯控制电路131以及背光灯132。背光灯132包括发光元件133。

在本实施方式中，背光灯132包括多个发射不同颜色光的发光元件133。作为不同颜色光的组合，例如可以使用红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的三种发光元件。通过使用R、G、B的三种原色，可以显示全彩色图像。

除了R、G、B的发光元件以外，还可以设置另一发光元件，该另一发光元件发射使从R、G、B的发光元件选择的多个发光元件同时发光而表现的颜色(例如，以R和G表示的黄色(Y)、以G和B表示的蓝绿色(C)、以B和R表示的紫红色(M)等)。

为使显示装置的颜色再现性更丰富，也可以追加发射三种原色以外的光的发光元件。可以使用R、G、B的发光元件而表现的颜色局限于显示在对应于色品图上的三点所形成的三角形的内侧的颜色，每一颜色对应于每一发光元件的发光颜色。从而，通过另行追加设置在色品图上的该三角形的外侧的另一发光元件，可以使显示装置的颜色再现特性更为丰富。

例如，除了背光灯132的R、G、B以外，还可以使用发射如下颜色的发光元件：从色品图的中心向色品图上的对应于蓝色发光元件B的点的方向上位于三角形外侧的某坐标点所表示的深蓝色(DB)、从色品图的中心向色品图上的对应于红色的发光元件R的点的方向上位于三角形外侧的某坐标点所表示的深红色(DR)。

接着，示出本实施方式所描述的显示装置中的信号流。

从图像信号供应源101对液晶显示装置100输入模拟图像信号140。模拟图像信号包括图像信号，例如对应于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的信号。

A/D转换电路102将模拟图像信号转换为数字图像信号141(数字图像信号Data)并将该信号输出到图像处理电路110。通过预先将图像信号转换为数字信号，可容易地执行对要在后面检测图像信号的差异的检测。

图像处理电路110利用所输入的数字图像信号Data生成LC图像信号142和背光灯信号143。LC图像信号142是用于控制显示面板120的图像信号，并且背光灯信号143是控制背光灯部130的信号。

设置在图像处理电路110中的存储电路111包括用来储存关于多个帧的图像信号的多个帧存储器。对存储电路111所包括的帧存储器的数量没有特别的限制，而只要是能够储存关于多个帧的图像信号的元件就可以。注意，帧存储器例如由DRAM(动态随机存取存储器)、SRAM(静态随机存取存储器)等的存储元件构成。

对帧存储器的数量没有特别的限制，只要按每个帧周期储存图像信号即可。此外，帧存储器中所储存的图像信号由比较电路112及显示控制电路113选择性地读出。

比较电路112选择性地读出储存在存储电路111中的连续帧周期的图像信号，并对每个像素进行连续帧周期内的图像信号的比较，并检测出差异。

根据有没有检测出差异，决定显示控制电路113及选择电路115的工作。通过比较电路112中的图像信号的比较，当在任何一个像素中检测出差异时，判断检测出该差异的连续帧周期是活动图像周期。另一方面，通过比较电路112中的图像信号的比较，当在所有像素中没有检测出差异时，判断没有检测出该差异的连续帧周期是静止图像周期。也就是说，根据比较电路112中的差异的检测，比较电路112判断连续帧周期的图像信号是用来显示活动图像的图像信号还是用来显示静止图像的图像信号。

也可以将通过该比较来得到的差异设定为：当超过预定水平时被判断为检测出差异。也可以将比较电路112设定为不论差异的大小，而根据差异的绝对值判断检测出差异与否。

注意，虽然在本实施方式中示出通过利用比较电路112检测出连续帧周期中的图像信号的差异来判断是活动图像还是静止图像，但是，也可以采用通过从外部供应切换静止图像和活动图像的信号，根据该切换信号而显示静止图像或活动图像。

注意，通过将按时间分割为多个帧的多个图像高速切换，图像被人眼识别为活动图像。具体而言，例如，通过在一秒内将图像切换六十次(六十帧)以上，图像可被人眼识别为闪烁少的活动图像。另一方面，静止图像是指与活动图像不同的虽然将按时间分割为多个帧的多个图像像素高速切换、但是在连续帧周期例如第n帧和第(n+1)帧中不变化的图像信号。

选择电路115包括多个开关，例如使用晶体管形成的开关。当利用比较电路112计算差异并检测出差异时，即当在连续帧中显示的图像为活动图像时，选择电路115从储存有该图像信号的存储电路111内的帧存储器选择图像信号，并将其输出到显示控制电路113。

注意，选择电路115是当利用比较电路112进行计算并没有检测出图像信号的差异时，即当在连续帧中显示的图像为静止图像时，不将该图像信号输出到显示控制电路113的电路。当显示的图像为静止图像时，选择电路115不将图像信号从帧存储器输出到显示控制电路113，从而可以削减功耗。

在本实施方式的显示装置中，比较电路112将图像信号判断为静止图像而执行的模式称为静止图像模式，并且，比较电路112将图像信号判断为活动图像而执行的模式称为活动图像模式。

本实施方式所描述的图像处理电路也可以具有模式切换功能。模式切换功能是通过该显示装置的使用者使用手或外部连接设备选择该显示装置的工作模式，来切换活动图像模式或静止图像模式的功能。

因此，本实施方式所描述的显示装置也可以具有模式转换电路。模式切换电路连接到选择电路115。模式切换电路是用来该显示装置的使用者使用手或外部连接设备来切换该显示装置的工作模式的输入装置。

选择电路115也可以根据从模式切换电路输入的信号而将图像信号输出到显示控制电路113。

例如，在以静止图像模式工作的情况下，当使用者切换工作模式并且从模式切换电路将模式切换信号输入到选择电路115时，即使比较电路112没有检测出连续帧周期中的图像信号的差异，使用者也可以实行将所输入的图像信号依次输出到显示控制电路113的模式，即活动图像模式。在以活动图像模式工作的情况下，当使用者切换工作模式且从模式切换电路将模式切换信号输入到选择电路115时，即使比较电路112检测出连续帧周期中的图像信号的差异，使用者也可以实行只输出所选择的一个帧的图像信号的模式，即静止图像模式。因此，在本实施方式的显示装置以活动图像显示模式工作时，时间分割为多个帧的图像中的一个帧被显示为静止图像。

显示控制电路113根据利用比较电路112检测出的差异而使选择电路115选择的图像信号最适于显示面板120及背光灯部130。

例如，优选的是，甚至当数字图像信号141由R、G及B的信号构成时，也优选根据背光灯132所具有的R、G及B的发光元件的发光特性而使图像信号最佳化。此外，当在背光灯132中设置有R、G及B以外的发光元件时，显示控制电路113根据原始图像信号生成驱动该发光元件的信号，从而使显示装置的颜色再现性最佳化。

例如，当将由R、G及B构成的数字图像信号Data(1)转换为适于设置有R、G、B、DR及DB的五种颜色的发光元件的背光灯132的数字图像信号Data(4)时，显示控制电路113根据原始数字图像信号Data(1)生成用发光元件DR及DB表现的数字图像信号Data(2)。同时，从原始数字图像信号Data(1)减去用发光元件DR及DB表现的数字图像信号Data(2)，而生成数字图像信号Data(3)。接着，生成包括用发光元件DR及DB表现的数字图像信号Data(2)、用发光元件R、G及B表现的数字图像信号Data(3)且最适于设置有R、G、B、DR及DB的五种颜色的发光元件的背光灯132的数字图像信号Data(4)。

本实施方式所描述的显示装置包括连接到第一信号线的第一子像素123a和连接到第二信号线的第二子像素123b。显示控制电路113决定输出图像信号的信号线。

具体而言，当比较电路112将图像信号判断为活动图像时显示控制电路113将图像信号输出到第一子像素123a。当比较电路112将图像信号判断为静止图像时显示控制电路113将图像信号输出到第二子像素123b。

场序制信号生成电路114根据显示控制电路113所生成的图像信号来控制显示面板120的驱动电路121及背光灯部130的背光灯控制电路131。

此外，场序制信号生成电路114控制使显示面板120和背光灯部130同步的开始脉冲SP以及时钟信号CK等控制信号的供应或停止的切换。

接着，描述场序制信号生成电路114控制显示面板120的驱动电路121及背光灯部130的背光灯控制电路131的方法。场序制信号生成电路114的工作根据比较电路112将图像信号判断为活动图像还是静止图像而不同。在本实施方式中，图像信号由R、G及B构成，并且，背光灯132包括R、G及B的发光元件(具体而言，LED)。

首先，描述当比较电路112将图像信号判断为活动图像时的场序制信号生成电路114的工作。在场序制信号生成电路114中，以活动图像模式处理包括活动图像的图像信号。具体而言，关于时间轴场序制信号生成电路114将通过显示控制电路113最佳化的图像信号分别压缩1/(3n)。注意，n是在将一个帧分割为n个子帧的情况下使用的n。并且，将对应于关于时间轴压缩1/(3n)的R、G及B的场序制彩色图像信号(例如，R1、G1、B1、R2、G2、B2)供应到驱动电路121。

场序制信号生成电路114将背光灯信号143供应到背光灯132。背光灯信号143使设置在背光灯132中的R、G及B的发光元件点亮，并且，它与对应于R、G及B的场序制彩色图像信号成为一对。

显示面板120和背光灯部130与场序制信号生成电路114所产生的同步信号同步工作，由此显示活动图像。

另一方面，在比较电路112将图像信号判断为静止图像的情况下，场序制信号生成电路114不生成场序制彩色图像信号，但将一个帧的静止图像数据供应到显示面板120的驱动电路121。

然后，场序制信号生成电路114停止向驱动电路121及背光灯控制电路131供应图像信号及各控制信号。

本实施方式所描述的显示装置也可以包括测光电路。设置有测光电路的显示装置可以检测出放置有该显示装置的环境的明亮度。结果，连接至测光电路的显示控制电路113可以根据从测光电路输入的信号而改变显示面板120的驱动方法。

例如，当测光电路检测出本实施方式所描述的显示装置在昏暗的环境下使用时，即使比较电路112将图像信号判断为静止图像，显示控制电路113也将图像信号输出到第一子像素123a，且使背光灯132点亮。因为第一子像素123a包括具有透光性的像素电极，所以可以利用背光灯来提供可见度高的静止图像。

例如，当测光电路检测出本实施方式所描述的显示装置在极为明亮的外部光下(例如，室外的直射阳光下)使用时，即使比较电路112将图像信号判断为活动图像，显示控制电路113也将图像信号输出到第二子像素123b。因为第二子像素123b包括反射通过液晶层入射的光的像素电极，所以在极为明亮的外部光下也可以提供可见度高的静止图像。

在使用本实施方式的结构显示静止图像的周期中，可以削减图像信号的频繁写入。此外，因为可以在不使用背光灯的情况下显示静止图像，所以功耗极小。

本实施方式所描述的显示装置除了可以在降低功耗的情况下显示静止图像以外，还可以不使用滤色片而显示全彩色图像及活动图像。因为滤色片不吸收背光灯的光，所以光的利用效率高，并且，在显示全彩色图像及活动图像时也抑制功耗。

当看到通过多次的图像信号的写入而得到的图像时，人眼看到多次切换的图像。因此，有可能使人眼疲劳。如本实施方式所描述的，削减了图像信号的写入次数，由此可以得到降低眼的疲劳的效果。

本实施方式可以与本说明书中所示的任一其他实施方式适当地组合。

实施方式2

在本实施方式中，使用像素连接图、时序图等来描述液晶显示装置的驱动方法。首先，图2示出液晶显示装置的显示面板的示意图。在图2中，显示面板包括：像素部151、第一扫描线152(也称为栅极线)、第一信号线153(也称为数据线)、第二扫描线154、第二信号线155、像素156、公共电极169、电容线170、第一扫描线驱动电路157、第一信号线驱动电路158、第二扫描线驱动电路159、以及第二信号线驱动电路160。

像素156大致划分成透射电极部161和反射电极部162。透射电极部161包括像素晶体管163、液晶元件164、和电容元件165。像素晶体管163的栅极连接到第一扫描线152，用作像素晶体管163的源极和漏极中的一方的第一端子连接到第一信号线153，并且，用作源极和漏极中的另一方的第二端子连接到液晶元件164的一个电极及电容元件165的第一电极。液晶元件164的另一个电极连接到公共电极169。电容元件165的第二电极连接到电容线170。

反射电极部162包括像素晶体管166、液晶元件167、电容元件168。像素晶体管166的栅极连接到第二扫描线154，用作源极和漏极中的一方的第一端子连接到第二信号线155，并且，用作源极和漏极中的另一方的第二端子连接到液晶元件167的一个电极及电容元件的168的第一电极。液晶元件167的另一个电极连接到公共电极169。电容元件168的第二电极连接到电容线170。

在图2中，第一扫描线152及第二扫描线154分别由第一扫描线驱动电路157及第二扫描线驱动电路159驱动。第一信号线驱动电路158及第二信号线驱动电路160向第一信号线153及第二信号线155供应分别不同的图像信号(下面，称为第一数据、第二数据数据)。在透射电极部161的液晶元件164及反射电极部162的液晶元件167中根据不同的图像信号来控制灰度。

像素晶体管163及像素晶体管166优选由包括薄膜的氧化物半导体层的薄膜晶体管(下面，也称为TFT)构成。

注意，薄膜晶体管是指至少具有三个端子即栅极、漏极以及源极的元件。薄膜晶体管在漏区和源区之间具有沟道区，并且可以使电流通过漏区、沟道区及源区流过。在此，因为源极和漏极可根据晶体管的结构或工作条件等而更换，所以很难限定哪个是源极哪个是漏极。因此，在本文件(说明书、权利要求书、附图等)中，有时不将用作源极及漏极的区域称为源极或漏极。在此情况下，作为一个例子，有时将用作源极或漏极的区域分别记为第一端子、第二端子。或者，有时将用作源极或漏极的区域分别记为第一电极、第二电极。或者，有时将用作源极或漏极的区域分别记为源区、漏区。

第一扫描线驱动电路157、第一信号线驱动电路158、第二扫描线驱动电路159、第二信号线驱动电路160优选与像素部151设置在相同的衬底上，但是并不一定需要将它们设置在与像素部151相同的衬底上。通过将第一扫描线驱动电路157、第一信号线驱动电路158、第二扫描线驱动电路159、第二信号线驱动电路160设置在与像素部151相同的衬底上，可以削减与外部的连接端子数，从而可以谋求实现液晶显示装置的小型化。

注意，像素156设置(排列)为矩阵状。在此，像素设置(排列)为矩阵状的情况包括在纵方向或横方向上像素排列成直线的情况、在纵方向或横方向上像素排列成锯齿线的情况。

注意，写明有“A与B连接”的情况包括A与B电连接的情况、A与B功能性地连接的情况、A与B直接连接的情况。

接着，参照图3A描述显示面板的工作和背光灯的工作。如上述实施方式所描述的，显示面板的工作粗略分为活动图像显示周期301和静止图像显示周期302。

优选的是，活动图像显示周期301中的一个帧周期的循环(或者帧频率)设定为1/60秒以下(60Hz以上)。通过提高帧频率，可以使看图像的人不感觉到闪烁。此外，通过在静止图像显示周期302中使一个帧周期的循环极长，例如一分钟以上(0.017Hz以下)，则与多次切换相同图像的情况相比，可以降低眼的疲劳。

当作为像素晶体管163及像素晶体管166的半导体层使用氧化物半导体时，可以降低截止电流。因此，在像素中，可以将诸如图像信号等的电信号的保持时间设定得长，并且，也可以将写入间隔设定得长。因此，可以将一个帧周期的循环设定得长，并且，可以降低静止图像显示周期302中的刷新工作的频率，所以可以进一步提高抑制功耗的效果。

在图3A所示的活动图像显示周期301中，如上述实施方式所描述的，因为用来通过场序制驱动显示活动图像的驱动电路控制信号被供应到第一扫描线侧驱动电路157及第一信号线驱动电路158(下面，称为第一驱动电路)，并且，用来使各像素进行黑色显示的驱动电路控制信号被供应到第二扫描线驱动电路159及第二信号线驱动电路160(下面，称为第二驱动电路)，由此第一驱动电路及第二驱动电路工作。此外，在图3A所示的活动图像显示周期301中，用来通过场序制驱动进行彩色显示的背光灯信号143被供应到背光灯，从而背光灯工作。并且，显示面板上可以显示彩色的活动图像。

在图3A所示的静止图像显示周期302中，如上述实施方式所描述的，利用反射光的透射或非透射而显示单色的灰度(附图中示为BK/W)，用来写入静止图像的图像信号的驱动电路控制信号被供应到第二驱动电路，从而第二驱动电路工作。当在写入图像信号的周期以外的周期中不对第二驱动电路供应驱动电路控制信号时，可以谋求实现低功耗化。此外，在图3A所示的静止图像显示周期302中，利用外部光的反射光视觉确认到显示，因此背光灯根据背光灯控制信号而不工作。并且，在显示面板上可以显示具有单色灰度的静止图像。

接着，参照图3B的时序图而详细描述图3A的活动图像显示周期301，并且，参照图3C的时序图而详细描述图3A的静止图像显示周期302。图3B及图3C所示的时序图为了描述而放大表示，所以除了特别示出的情况以外，各信号不同步地工作。

首先，描述图3B。在图3B中，作为一个例子，示出活动图像显示周期301中的向第一扫描线驱动电路157及第二扫描线驱动电路159供应的时钟信号GCK(附图中，GCK1、2)及开始脉冲GSP(附图中，GSP1、2)、向第一信号线驱动电路158及第二信号线驱动电路160供应的时钟信号SCK(附图中，SCK1、2)及开始脉冲SSP(附图中，SSP1、2)、第一数据、第二数据、背光灯的点亮状态。作为背光灯，描述作为多个发光元件的例子而依次使RGB的三种颜色点亮的结构。作为背光灯使用LED，可以谋求实现低功耗化及长使用寿命化。

在活动图像显示周期301中，时钟信号GCK1、2成为一直供应的时钟信号。开始脉冲GSP1、2成为对应于垂直同步频率的脉冲。时钟信号SCK1、2成为一直供应的时钟信号。开始脉冲SSP1、2成为对应于一个门选周期的脉冲。在活动图像显示周期301中，通过场序制驱动显示活动图像。因此，首先对各像素写入用于显示R(红色)的图像信号，接着使R的背光灯点亮，接着对各像素写入用于显示G(绿色)的显示的图像信号，接着使G的背光灯点亮，接着对各像素写入用于显示B(蓝色)的显示的图像信号，接着使B的背光灯点亮，并且反复上述工作，来改变图像信号，从而，观看者可以看到彩色的活动图像显示。在活动图像显示周期301中，第二数据是用来显示BK(黑色)灰度的图像信号，并且，对像素156的反射电极部162写入该第二数据。通过将用来显示黑色的图像信号用作第二数据，外部光被照射到反射电极部162。由此，可以谋求实现解决由于漏光而降低可见度的透射电极部161的活动图像的可见度的问题。

接着，描述图3C。在图3C中，将静止图像显示周期302分为静止图像写入周期303、静止图像保持周期304来进行描述。

在静止图像写入周期303中，供应到第二扫描线驱动电路159的时钟信号GCK2成为用来进行一个屏幕的写入的时钟信号。供应到第二扫描线驱动电路159的起始脉冲GSP2成为用来进行一个屏幕的写入的脉冲。供应到第二信号线驱动电路160的时钟信号SCK2成为用来进行一个屏幕的写入的时钟信号。供应到第二信号线驱动电路160的起始脉冲SSP2成为用来进行一个屏幕的写入的脉冲。在静止图像写入周期303中，以利用反射光来显示单色的灰度的图像信号BK/W显示静止图像，因此用于彩色显示的背光灯成为非点亮的状态。

在静止图像保持周期304中，停止用来驱动第一驱动电路及第二驱动电路的时钟信号GCK1、2、起始脉冲GSP1、2、时钟信号SCK1、2、起始脉冲SSP1、2的供应。所以在静止图像保持周期304中，可以降低电力消耗，所以可以谋求实现低功耗化。在静止图像保持周期304中，在静止图像写入周期303中写入到像素的图像信号由其截止电流极小的像素晶体管保持，所以可以保持一分钟以上的彩色显示的静止图像周期。在静止图像保持周期304中，在电容器所保持的图像信号经过一定的时间段而变化之前，新设置另一静止图像写入周期303，写入与前面的周期的图像信号相同的图像信号(刷新工作)，再度得到静止图像保持周期304。

本实施方式所描述的液晶显示装置在进行静止图像显示时可以谋求实现低功耗化。

本实施方式可以与实施方式1所记载的结构适当地组合来实施。

实施方式3

在本实施方式中，参照时序图等描述与上述实施方式2所描述的液晶显示装置的驱动方法不同的结构。首先，使用图4A的时序图描述上述实施方式2所描述的的活动图像显示周期301中的背光灯的驱动方法。

图4A的时序图与图3B不同之点是在写入图像信号后连续进行背光灯的点亮，然后设置背光灯的熄灯周期(图4A的BL)。通过在进行下一图像信号的写入之前设置背光灯的熄灯周期，可以降低颜色的闪烁等，并且，可以谋求实现可见度的提高。

图4B示出与图4A不同的结构。图4B的时序图与图4A不同之点是设置B(蓝色)的发光周期来代替背光灯的熄灯周期BL。通过在进行下一图像信号的写入之前设置蓝色的发光周期，与设置熄灯周期的情况同样，可以降低颜色的闪烁等，并且，可以谋求实现可见度的提高。

在上述实施方式2中，描述作为用于背光灯的多个发光元件的示例而使用RGB的三种颜色的情况，但是也可以采用其他结构。作为一个例子，也可以如图5A所示采用使用五种颜色的发光元件311来控制背光灯的结构。

图5A作为一个例子而示出包括第一红色发光元件R1、第二红色发光元件R2、绿色发光元件G、第一蓝色发光元件B1、第二蓝色发光元件B2的发光元件311。接着，在图5B中，与图4A和4B同样，描述上述实施方式2所描述的的活动图像显示周期301中的图5A所示的背光灯点亮时的控制。

在图5B中，作为写入R图像信号后的背光灯的点亮，进行第一红色发光元件R1及第一蓝色发光元件B1的点亮。接着，作为写入G图像信号后的背光灯的点亮，进行绿色发光元件G及第二蓝色发光元件B2的点亮。然后，作为写入B图像信号后的背光灯的点亮，进行第一蓝色发光元件B1及第二蓝色发光元件B2的点亮。接着，作为写入R图像信号后的背光灯的点亮，进行第二红色发光元件R2及第二蓝色发光元件B2的点亮。然后，作为写入G图像信号后的背光灯的点亮，进行绿色发光元件G及第一蓝色发光元件B1的点亮。接着，作为写入B图像信号后的背光灯的点亮，进行第二蓝色发光元件B2及第一蓝色发光元件B1的点亮。

通过采用图5B所示的结构，可以在RGB的色素切换的周期中设置蓝色发光周期，所以可以得到与图4B同样的效果。此外，作为第一红色发光元件R1和第二红色发光元件R2也可以使用由不同色品坐标的材料构成的发光元件，并且，第一蓝色发光元件B1和第二蓝色发光元件B2也可以使用由不同色品坐标的材料构成的发光元件，从而可以扩大彩色显示的颜色表现范围。

实施方式4

图6示出液晶显示模块190的结构。液晶显示模块190包括背光灯部130、液晶元件被设置为矩阵状的显示面板120、夹持显示面板120的偏振片125a及偏振片125b。在背光灯部130中，将发光元件例如三种原色的LED(133R、133G及133B)设置为矩阵状。并且，可以在显示面板120和发光元件之间设置扩散板134并将其用作背光灯部130。此外，用作外部输入端子的FPC(柔性印刷电路)126电连接到设置在显示面板120中的端子部。

在图6中，三种颜色的光135由箭头(R、G及B)示意性地示出。从背光灯部130依次发射的脉冲状的不同颜色的光由与背光灯部130同步地工作的显示面板120的液晶元件调制，而从液晶显示模块190传达至观察人。依次发射的光被观察人识别为图像。

此外，图6示意性地示出外部光139透射显示面板120上的液晶元件并被其下部电极反射的情况。透射液晶元件的光的强度由图像信号调制，所以观察人也可以根据外部光139的反射光而看到图像。

图7A是显示区域的平面图，并且，图7B是等效电路。图7A和7B各自示出一个像素。图8是沿着图7A的线V1-V2、线W1-W2以及线X1-X2的截面图。

在图7A和7B中，多个源极布线层(包括源电极层或漏电极层555b、565b)以彼此平行(附图中在上下方向上延伸)且彼此分开的方式设置。多个栅极布线层(包括栅电极层551)以在与源极布线层大体垂直的方向上(附图中在左右方向上)延伸且彼此分开的方式设置。电容布线层被设置在与多个栅极布线层分别相邻的位置上，并且，在与栅极布线层大体平行的方向上，即在与源极布线层大体垂直的方向上(附图中在左右方向上)延伸。

图7A和7B与图8的液晶显示装置是半透射型液晶显示装置并且，像素区域由反射区域498及透射区域499构成。在反射区域498中，形成反射电极层577作为像素电极层。在透射区域499中，形成透明电极层576作为像素电极层。如图7A和7B与图8所示，当透明电极层576和反射电极层577夹着绝缘膜571而层叠为它们的端部彼此重叠时，可以在像素区域中有效地设置显示区域。注意，虽然在图8中示出在层间膜413上依次层叠透明电极层576、绝缘膜571、反射电极层577的示例，但是也可以在层间膜413上依次层叠反射电极层577、绝缘膜571、透明电极层576。

在图7B中，如等效电路所示，在一个像素内具有电连接到反射电极层577及源电极层或漏电极层565b的晶体管560、电连接到透明电极层576及源电极层或漏电极层555b的晶体管550。晶体管560是控制反射区域的导通/截止的反射区域用晶体管，并且，晶体管550是控制透射区域的导通/截止的透射区域用晶体管。

在晶体管550、560上设置绝缘膜407、409及层间膜413。在形成于绝缘膜407、409及层间膜413中的各开口(接触孔)中，晶体管550电连接到透明电极层576，并且，晶体管560电连接到反射电极层577。

如图8所示，在第二衬底442上形成公共电极层(也称为对电极层)448并且，该公共电极层448夹着液晶层444而与第一衬底441上的透明电极层576及反射电极层577相对。注意，在图7A和7B及图8所示的液晶显示装置中，在透明电极层576及反射电极层577与液晶层444之间设置有取向膜460a。在公共电极层448与液晶层444之间设置有取向膜460b。取向膜460a和取向膜460b是具有控制液晶的取向的功能的绝缘层，并且，根据液晶材料而也可以不设置取向膜460a和取向膜460b。

晶体管550、560是底栅结构的反交错型晶体管的示例。晶体管550包括栅电极层551、栅极绝缘层402、半导体层553、源电极层或漏电极层555a以及源电极层或漏电极层555b。晶体管560包括栅电极层551、栅极绝缘层402、半导体层563、源电极层或漏电极层565a以及源电极层或漏电极层565b。晶体管550、560分别包括电容器。如图8所示，在反射区域498中，层叠与栅电极层551以相同的工序形成的电容布线层558、栅极绝缘层402以及与源电极层或漏电极层555a、555b、565a、565b以相同的工序形成的导电层579，而形成电容器。注意，优选的是，覆盖电容布线层558地形成与由铝(Al)、银(Ag)等反射导电膜形成的反射电极层577以相同的工序形成的布线层580。

本实施方式所示的半透射型液晶显示装置通过控制晶体管550的导通/截止来在透射区域499中显示彩色活动图像，并且，通过控制晶体管560的导通/截止来在反射区域498中显示单色(单色)静止图像。通过使晶体管550和晶体管560分别工作，可以分别独立控制反射区域498的显示和透射区域499的显示。

在透射区域499中，利用来自设置在第一衬底441一侧的背光灯的入射光来进行显示。通过将RGB的发光二极管(LED)用于背光灯，可以进行彩色显示。在本实施方式中，采用使用发光二极管(LED)以时间分割的方式进行彩色显示的继时加法混色法(场序制方法)。

另一方面，在反射区域498中通过利用反射电极层577反射从第二衬底442一侧入射的外部光而进行显示。

图9和图10示出在液晶显示装置中在反射电极层577上形成凹凸的实例。图9是通过在反射区域498中将层间膜413的表面形成为凹凸形状，以在反射电极层577上形成凹凸形状的实例。可以进行选择性的蚀刻加工，以形成层间膜413表面的凹凸形状。例如，可以对感光性的有机树脂进行光刻工序来形成具有凹凸形状的层间膜413。图10示出通过在反射区域498中在层间膜413上设置凸起结构，以在反射电极层577上形成凹凸形状的示例。注意，在图10中，利用绝缘层480及绝缘层482的叠层来形成凸起结构。例如，作为绝缘层480，可以使用氧化硅、氮化硅等无机绝缘层，并且，作为绝缘层482，可以使用聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等有机树脂。首先，通过溅射法在层间膜413上形成氧化硅膜，并且，通过涂布法在氧化硅膜上形成聚酰亚胺树脂膜。将氧化硅膜用作蚀刻停止层，对聚酰亚胺树脂膜进行蚀刻加工。通过以受到蚀刻的聚酰亚胺树脂层为掩模对氧化硅膜进行蚀刻，可以形成如图10所示的由绝缘层480和绝缘层482的叠层构成的凸起结构。

如图9及图10所示，当反射电极层577的表面具有凹凸表面时，使所入射的外部光漫反射，从而可以进行更良好的显示。因此，提高显示的可见度。

本实施方式可以分别与实施方式1至3自由组合。

实施方式5

在本实施方式中示出可应用于本说明书所公开的液晶显示装置的晶体管的例子。对可应用于本说明书所公开的液晶显示装置的晶体管的结构没有特别的限制。例如可以采用诸如交错型及平面型等的顶栅结构或底栅结构。此外，晶体管可以具有形成有一个沟道形成区的单栅结构、形成有两个沟道形成区的双栅结构或形成有三个沟道形成区的三栅结构。或者，还可以采用在沟道区上下隔着栅极绝缘层设置两个栅电极层的双栅型。注意，图11A至11D示出晶体管的截面结构的示例。图11A至11D所示的晶体管将氧化物半导体用作半导体。使用氧化物半导体的优点是通过相对简单且低温的工艺可以得到高迁移率及低截止电流；但是，无庸赘言可以使用其他半导体。

图11A所示的晶体管410是底栅薄膜晶体管之一，且还将其称为反交错型薄膜晶体管。

晶体管410在具有绝缘表面的衬底400上包括栅电极层401、栅绝缘层402、氧化物半导体层403、源电极层405a及漏电极层405b。此外，设置有覆盖晶体管410并层叠在氧化物半导体层403的绝缘膜407。在绝缘膜407上设置有绝缘膜409。

图11B所示的晶体管420是称为沟道保护型(也称为沟道停止型)的底栅薄膜晶体管之一，且还将其称为反交错型薄膜晶体管。

晶体管420在具有绝缘表面的衬底400上包括栅电极层401、栅绝缘层402、氧化物半导体层403、覆盖氧化物半导体层403的沟道形成区的用作沟道保护层的绝缘层427、源电极层405a及漏电极层405b。为覆盖晶体管420形成有绝缘膜409。

图11C所示的晶体管430是底栅型的薄膜晶体管，并且在具有绝缘表面的衬底400上包括栅电极层401、栅绝缘层402、源电极层405a、漏电极层405b及氧化物半导体层403。设置有覆盖晶体管430并与氧化物半导体层403接触的绝缘膜407。在绝缘膜407上设置有绝缘膜409。

在晶体管430中，在衬底400及栅电极层401上与之相接触地设置有栅极绝缘层402，在栅极绝缘层402上与之相接触地设置有源电极层405a、漏电极层405b。此外，在栅极绝缘层402及漏电极层405a、漏电极层405b上设置有氧化物半导体层403。

图11D所示的晶体管440是顶栅薄膜晶体管之一。晶体管440在具有绝缘表面的衬底400上包括绝缘层437、氧化物半导体层403、源电极层405a、漏电极层405b、栅绝缘层402、栅电极层401。布线层436a、布线层436b设置成分别与源电极层405a、漏电极层405b接触，并且电连接。

在本实施方式中，如上所述，作为半导体层使用氧化物半导体层403。作为用于氧化物半导体层403的氧化物半导体，可以使用作为四元金属氧化物的基于In-Sn-Ga-Zn-O的氧化物半导体，作为三元金属氧化物的基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于In-Sn-Zn-O的氧化物半导体、基于In-Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Sn-Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于Sn-Al-Zn-O的氧化物半导体，作为二元金属氧化物的基于In-Zn-O的氧化物半导体、基于Sn-Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Zn-Mg-O的氧化物半导体、基于Sn-Mg-O的氧化物半导体、基于In-Mg-O的氧化物半导体，基于In-O的氧化物半导体、基于Sn-O的氧化物半导体、基于Zn-O的氧化物半导体等。此外，上述氧化物半导体也可以包含SiO₂。在此，例如基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体是指至少包含In、Ga及Zn的氧化物，且对其组成比没有特别的限制。此外，基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体也可以包含In、Ga及Zn以外的元素。

作为氧化物半导体层403，可以使用以化学式InMO₃(ZnO)_m(m＞0)表示的薄膜。在此，M表示选自Ga、Al、Mn及Co中的一种或多种金属元素。例如，M可以是Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。

在各自包括氧化物半导体层403的晶体管410、420、430、440中，可以降低截止状态下的电流值(截止电流值)。因此，可以长时间地保持图像数据等的电信号，从而可以将写入间隔设定得长。因此，可以减少刷新工作的频率，这可以导致抑制功耗的效果。

此外，在各自包括氧化物半导体层403的晶体管410、420、430、440中可以获得较高的电场效应迁移率，由此可以进行高速驱动。因此，通过将任一晶体管用于液晶显示装置的像素部，可以抑制颜色分离而提供高图像质量的图像。因为晶体管可在同一衬底上分别在驱动电路部和像素部中形成，所以可以缩减液晶显示装置的部件数量。

尽管对能够用于具有绝缘表面的衬底400的衬底没有特别的限制，但使用玻璃衬底诸如钡硼硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等。

在底栅晶体管410、420、430中，也可以将成为基底膜的绝缘膜设置在衬底和栅电极层之间。基底膜具有防止来自衬底的杂质元素的扩散的功能，并且使用由选自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜或氧氮化硅膜中的一种膜或多种膜形成为单层结构或叠层结构。

可以使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等的金属材料或以上述金属材料为主要成分的合金材料形成为单层或叠层的栅电极层401。

可以通过等离子体CVD法或溅射法等并使用氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、氮化铝层、氧氮化铝层、氮氧化铝层或氧化铪层的任一种，形成为单层或叠层的栅极绝缘层402。例如，作为第一栅极绝缘层，通过等离子体CVD法形成厚度为50nm以上且200nm以下的氮化硅层(SiN_y(y＞0))，且在第一栅极绝缘层上层叠用作第二栅极绝缘层的厚度为5nm以上且300nm以下的氧化硅层(SiO_x(x＞0))，来形成总厚度为200nm的栅极绝缘层。

作为用于源电极层405a、漏电极层405b的导电膜，例如可以使用选自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素或以上述元素为成分的合金、组合上述元素的合金膜等。或者，还可以采用在Al、Cu等的金属层的下侧和/或上侧层叠Ti、Mo、W等的高熔点金属层的结构。另外，也可以通过使用添加有防止在Al膜中产生小丘或晶须的元素(Si、Nd、Sc等)的Al材料，来提高耐热性。

诸如分别连接到源电极层405a、漏电极层405b的布线层436a、布线层436b那样的导电膜也可以使用与源电极层405a、漏电极层405b同样的材料。

或者，作为成为源电极层405a、漏电极层405b(包括由与它们相同的层形成的布线层)的导电膜，也可以使用导电金属氧化物形成。作为导电金属氧化物，可以使用氧化铟(In₂O₃)、氧化锡(SnO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化铟氧化锡合金(In₂O₃-SnO₂，缩写为ITO)、氧化铟氧化锌合金(In₂O₃-ZnO)或使这些金属氧化物材料的包含氧化硅的任一材料。

作为绝缘膜407、以及绝缘层427、437，通常可以使用无机绝缘膜，诸如氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜或氧氮化铝膜等。

作为绝缘膜409，可以使用无机绝缘膜，诸如氮化硅膜、氮化铝膜、氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。

此外，也可以在绝缘膜409上形成平坦化绝缘膜以减少因晶体管产生的表面凹凸。作为平坦化绝缘膜，可以使用聚酰亚胺、丙烯酸、苯并环丁烯等的有机材料。除了上述有机材料之外，还可以使用低介电常数材料(低k材料)等。注意，也可以通过层叠多个由这些材料形成的绝缘膜，来形成平坦化绝缘膜。

由此，在本实施方式中，通过使用包括氧化物半导体层的晶体管，可以提供高性能的液晶显示装置。

实施方式6

在本实施方式中，参照图12A至12E对包括氧化物半导体层的晶体管及制造方法的示例进行详细描述。可以与上述实施方式同样地进行与上述实施方式相同部分或具有同样功能的部分及步骤，而省略重复描述。此外，省略相同部分的详细描述。

图12A至12E示出晶体管的截面结构的一例。图12A至12E所示的晶体管510是具有与图11A所示的晶体管410相同的底栅结构的反交错型薄膜晶体管。

用于本实施方式的半导体层的氧化物半导体是i型(本征)氧化物半导体或基本i型(本征)氧化物半导体。该i型(本征)氧化物半导体或基本i型(本征)氧化物半导体通过以从氧化物半导体去除n型杂质的氢的方式获得，并高纯度化以尽量不包含氧化物半导体的主要成分之外的杂质。也就是说，不通过添加杂质实现i型化，而通过尽量去除氢、水等的杂质，来获得高纯度化的i型(本征半导体)或近于高纯度化的i型。因此，晶体管510所具有的氧化物半导体层是高纯度化及电性i型(本征)化的氧化物半导体层。

此外，高纯度化的氧化物半导体包括的载流子极少(近于0)，载流子浓度低于1×10¹⁴/cm³，优选低于1×10¹²/cm³，更优选低于1×10¹¹/cm³。

因为在氧化物半导体中载流子极少，所以可以降低晶体管510的截止电流。截止电流越少越优选。

具体而言，在上述具备氧化物半导体层的薄膜晶体管中，在室温下沟道宽度的每1μm的截止电流密度可以为10aA/μm(1×10^-17A/μm)以下，进一步为1aA/μm(1×10^-18A/μm)以下，更进一步为10zA/μm(1×10^-20A/μm)以下。

通过将在截止状态下的电流值(截止电流值)极小的晶体管用作实施方式1的像素部中的晶体管，可以减少静止图像区中的刷新工作的写入次数。

此外，上述具备氧化物半导体层的晶体管510几乎没有导通状态电流的温度依赖性，并且截止状态电流仍极小。

下面，参照图12A至12E描述在衬底505上制造晶体管510的步骤。

首先，在具有绝缘表面的衬底505上形成导电膜，然后通过第一光刻步骤形成栅电极层511。注意，也可以通过喷墨法形成抗蚀剂掩模。因为当通过喷墨法形成抗蚀剂掩模时不使用光掩模，所以可以减少制造成本。

作为具有绝缘表面的衬底505，可以使用与实施方式5所示的衬底400同样的衬底。在本实施方式中，作为衬底505使用玻璃衬底。

也可以在衬底505和栅电极层511之间设置成为基底膜的绝缘膜。基底膜具有防止来自衬底505的杂质元素的扩散的功能，并且可使用由选自氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧氮化硅膜中的一种膜或多种膜形成为单层或叠层结构。

此外，作为栅电极层511的材料，可以使用钼、钛、钽、钨、铝、铜、钕、钪等的金属材料或以上述金属材料为主要成分的合金材料，并且，以单层或叠层形成栅电极层511。

接着，在栅电极层511上形成栅极绝缘层507。栅极绝缘层507可以通过等离子体CVD法或溅射法等并使用氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、氮氧化硅层、氧化铝层、氮化铝层、氧氮化铝层、氮氧化铝层或氧化铪层的单层或叠层形成。

作为本实施方式的氧化物半导体，使用通过去除杂质而实现i型化或实际上i型化的氧化物半导体。因为这种高纯度化的氧化物半导体对界面能级、界面电荷极敏感，所以氧化物半导体层和栅极绝缘层之间的界面是重要的。由此，与高纯度化的氧化物半导体接触的栅极绝缘层需要具有高图像质量。

例如，使用微波(例如，频率为2.45GHz)的高密度等离子体CVD可以形成致密且耐压性及图像质量高的绝缘层，所以是优选的。这是因为通过使高纯度化的氧化物半导体和高图像质量的栅极绝缘层密接，可以降低界面能级而使界面特性良好。

当然，只要能够形成用作栅极绝缘层的优质的绝缘层，就可以应用溅射法、等离子体CVD法等的其他沉积方法。此外，也可以采用通过沉积之后的热处理，对其膜性质、与氧化物半导体之间的界面特性进行改善的绝缘层。总之，只要采用如下绝缘层就可以：作为栅极绝缘层的膜性质良好。可以降低与氧化物半导体之间的界面能级密度而形成良好的界面。

此外，为了尽量不使栅极绝缘层507、氧化物半导体膜530包含氢、羟基及水分，作为在形成氧化物半导体膜530之前进行的预处理，优选在溅射装置的预备加热室中对形成有栅电极层511的衬底505或形成到栅极绝缘层507的衬底505进行预加热，来对吸附到衬底505的氢、水分等的杂质进行消除及排气。作为设置在预加热室的排气单元，优选使用低温泵。注意，也可以省略该预加热处理。也可以同样地在形成绝缘层516之前对形成到源电极层515a及漏电极层515b的衬底505进行该预加热。

接着，在栅极绝缘层507上形成厚度为2nm以上且200nm以下，优选为5nm以上且30nm以下的氧化物半导体膜530(参照图12A)。

注意，优选的是，在通过溅射法形成氧化物半导体膜530之前，进行引入氩气体产生等离子体的反溅射，来去除附着于栅极绝缘层507表面的粉状物质(也称为微粒、尘屑)。反溅射是指如下一种方法，其中不对靶材一侧施加电压而在氩气氛下使用RF电源对衬底一侧施加电压来在衬底一侧形成等离子体，来对表面进行改性。另外，也可以使用氮、氦、氧等来代替氩气氛。

作为用于氧化物半导体膜530的氧化物半导体，可以使用实施方式5所示的四元金属氧化物、三元金属氧化物、二元金属氧化物、基于In-O、j基于Sn-O、基于Zn-O等的氧化物半导体。此外，上述氧化物半导体也可以包含SiO₂。在本实施方式中，作为氧化物半导体膜530，使用In-Ga-Zn-O类氧化物靶材并通过溅射法进行沉积。该阶段的截面图在图12A中示出。此外，可以在稀有气体(典型的是氩)气氛下、氧气氛下或稀有气体或氧气氛的混合气氛下通过溅射法形成氧化物半导体膜530。

作为用于通过溅射法制造氧化物半导体膜530的靶材，例如可以使用具有In₂O₃∶Ga₂O₃∶ZnO＝1∶1∶1[摩尔比]的组成比的靶材。此外，还可以使用具有In₂O₃∶Ga₂O₃∶ZnO＝1∶1∶2[摩尔比]或者In₂O₃∶Ga₂O₃∶ZnO＝1∶1∶4[摩尔比]的组成比的靶材。用来形成氧化物半导体膜的靶材的填充率为90％以上且100％以下，优选为95％以上且99.9％。通过使用高填充率的用来形成氧化物半导体膜的靶材，所形成的氧化物半导体膜成为致密的膜。

作为在形成氧化物半导体膜530之前使用的溅射气体，优选使用去除了氢、水、羟基或氢化物等杂质的高纯度气体。

在保持为减压状态的沉积室中保存衬底，将衬底温度设定为100℃以上且600℃以下，优选设定为200℃以上且400℃以下。通过一边加热衬底一边进行沉积，可以降低所形成的氧化物半导体膜所包含的杂质浓度。此外，可以减轻溅射所引起的损伤。而且，一边去除沉积室中的残留水分一边引入去除了氢及水分的溅射气体，使用上述靶材在衬底505上形成氧化物半导体膜530。为了去除沉积室中的残留水分，优选使用吸附型的真空泵，例如低温泵、离子泵、钛升华泵。此外，作为排气单元，也可以使用设置有冷阱的涡轮泵。在使用低温泵进行排气的沉积室中，例如因为对氢原子、水(H₂O)等的包含氢原子的化合物(更优选的是包含碳原子的化合物)等进行了排气，所以可以降低在该沉积室中形成的氧化物半导体膜所包含的杂质浓度。

作为沉积条件的一示例，可以应用如下条件：衬底和靶材之间的距离为100mm，压力为0.6Pa，直流(DC)电源为0.5kW，氧(氧流量比率为100％)气氛。注意，通过使用脉冲直流电源，可以减轻在进行沉积时产生的粉状物质(也称为微粒、尘屑)，且膜厚度分布也变得均匀，所以是优选的。

接着，通过第二光刻步骤将氧化物半导体膜530加工为岛状的氧化物半导体层。也可以通过喷墨法形成用来形成岛状的氧化物半导体层的抗蚀剂掩模。因为当通过喷墨法形成抗蚀剂掩模时不使用光掩模，所以可以降低制造成本。

当在栅极绝缘层507中形成接触孔时，可以在进行氧化物半导体膜530的加工同时进行形成接触孔的步骤。

注意，作为在此进行的氧化物半导体膜530的蚀刻，可以采用干蚀刻及湿蚀刻中的一方或者双方。例如，作为用于氧化物半导体膜530的湿蚀刻的蚀刻剂，可以使用混合有磷酸、醋酸、硝酸的溶液等。此外，还可以使用ITO07N(由日本关东化学株式会社制造)。

接着，对氧化物半导体层进行第一加热处理。通过该第一加热处理，可以进行氧化物半导体层的脱水化或脱氢化。第一加热处理的温度为400℃以上且750℃以下或者400℃以上且低于衬底的应变点。在此，对加热处理装置之一的电炉引入衬底，在氮气气氛下以450℃对氧化物半导体层进行一个小时的加热处理，然后不使其接触于大气以防止水、氢再次混入到氧化物半导体层，由此获得氧化物半导体层531(参照图12B)。

注意，加热处理装置不局限于电炉而也可以是利用由电阻发热体等的发热体的热传导或热辐射对被处理物进行加热的装置。例如，可以使用GRTA(气体快速热退火)装置、LRTA(灯快速热退火)装置等的RTA(快速热退火)装置。LRTA装置是利用卤素灯、金卤灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯、或者高压汞灯等的灯发射的光(电磁波)的辐射来加热被处理物的装置。GRTA装置是利用高温的气体进行加热的装置。作为高温的气体，使用在进行加热处理的情况下也不与被处理物产生反应的惰性气体如氩等的稀有气体或氮。

例如，作为第一加热处理可以进行GRTA，其中将衬底移动到加热到高温，即650℃以上且700℃以下的惰性气体中，进行几分钟的加热，然后将衬底从加热到高温的惰性气体中移动并取出。

注意，在第一加热处理中，优选不使氮或诸如氦、氖、氩等的稀有气体包含水、氢等。或者，将引入到加热处理装置的氮或诸如氦、氖、氩等的稀有气体的纯度设定为6N(99.9999％)以上，优选设定为7N(99.99999％)以上(即，将杂质浓度设定为1ppm以下，优选设定为0.1ppm以下)。

此外，也可以在通过第一加热处理对氧化物半导体层进行加热之后，对相同的炉中引入高纯度的氧气体、高纯度的N₂O气体或超干燥气体(露点为-40℃以下，优选为-60℃以下)。优选不使氧气体或N₂O气体包含水、氢等。将引入到加热处理装置的氧气体或N₂O气体的纯度设定为6N以上，优选设定为7N以上(即，将氧气体或N₂O气体中的杂质浓度设定为1ppm以下，优选设定为0.1ppm以下)。利用氧气或N₂O气体的作用来供给因通过脱水化处理或脱氢化处理的杂质消除步骤而同时减少的氧，来使氧化物半导体层高纯度化及在电性i型(本征)化。

此外，也可以对加工为岛状的氧化物半导体层之前的氧化物半导体膜530进行氧化物半导体层的第一加热处理。在此情况下，在第一加热处理之后将衬底从加热装置取出而进行光刻步骤。

注意，除了上述时序之外，只要在形成氧化物半导体层之后，就可以在氧化物半导体层上层叠源电极层及漏电极层之后或在源电极层及漏电极层上形成绝缘层之后进行第一加热处理。

另外，当在栅极绝缘层507中形成接触孔时，也可以在对氧化物半导体膜530进行第一加热处理之前或之后进行该形成步骤。

此外，甚至当基底构件的材料使用氧化物、氮化物、金属等的任一种材料时，也可以通过将沉积执行两次，且将热处理执行两次，形成具有大厚度的结晶区(单晶区)，即可以形成具有进行了垂直于膜表面的c轴取向的结晶区的氧化物半导体层。例如，形成3nm以下且15nm以下的第一氧化物半导体膜，并且在氮、氧、稀有气体或干燥空气的气氛下进行450℃以上且850℃以下，优选进行550℃以上且750℃以下的第一加热处理，形成在包括表面的区域具有结晶区(包括板状结晶)的第一氧化物半导体膜。然后，也可以形成比第一氧化物半导体膜厚的第二氧化物半导体膜，以450℃以上且850℃以下，优选以600℃以上且700℃以下的温度进行第二加热处理，以第一氧化物半导体膜作为结晶生长的种使它继续向上方进行结晶生长，来使第二氧化物半导体膜的整体进行晶化，从而形成具有大厚度的结晶区的氧化物半导体层。

接着，在栅极绝缘层507及氧化物半导体层531上形成成为源电极层及漏电极层(包括由与它们相同的层形成的布线)的导电膜。作为用于源电极层及漏电极层的导电膜，可以应用实施方式5中所述的源电极层405a、漏电极层405b的材料。

通过第三光刻步骤在导电膜上形成抗蚀剂掩模，选择性地进行蚀刻来形成源电极层515a、漏电极层515b，然后去除抗蚀剂掩模(参照图12C)。

对通过第三光刻步骤形成抗蚀剂掩模时的曝光，可使用紫外线、KrF激光、ArF激光进行。后面形成的晶体管的沟道长度L取决于氧化物半导体层531上的相邻的源电极层的下端部和漏电极层的下端部之间的间隔宽度。在当沟道长度L短于25nm时进行曝光的情况下，优选使用波长极短，即几nm以上且几十nm以下的超紫外线进行通过第三光刻步骤形成抗蚀剂掩模时的曝光。利用超紫外线的曝光的分辨率高且聚焦深度大。因此，也可以将后面形成的晶体管的沟道长度L设定为10nm以上且1000nm以下，这样可以实现电路的工作速度的高速化，并且因为截止电流值极小，所以还可以实现低功耗化。

此外，为了缩减用于光刻步骤的光掩模数及步骤数，也可以使用由透射的光成为多种强度的曝光掩模的多级灰度掩模形成的抗蚀剂掩模进行蚀刻步骤。由于使用多级灰度掩模形成的抗蚀剂掩模成为具有多种厚度的形状，且通过进行蚀刻进一步改变形状，因此可以用于加工为不同图案的多个蚀刻步骤。由此，可以使用一个多级灰度掩模形成至少对应于两种以上的不同图案的抗蚀剂掩模。从而，可以缩减曝光掩模数，并还可以缩减与其对应的光刻步骤的数量，所以可以实现步骤的简化。

注意，优选的是，当进行导电膜的蚀刻时，使蚀刻条件最优化以防止氧化物半导体层531被蚀刻而分断。但是，难以获得只对导电膜进行蚀刻而完全不对氧化物半导体层531进行蚀刻的条件，有时当对导电膜进行蚀刻时氧化物半导体层531的一部分也被蚀刻，而成为具有槽部(凹部)的氧化物半导体层。

在本实施方式中，因为作为导电膜使用Ti膜，并作为氧化物半导体层531使用基于In-Ga-Zn-O的氧化物半导体，所以作为导电膜的蚀刻剂使用氨水-过氧化氢混合液(氨水、水、过氧化氢水的混合液)。

接着，也可以进行使用N₂O、N₂、Ar等的气体的等离子体处理，来去除附着到露出的氧化物半导体层的表面的吸附水等。在进行等离子体处理的情况下，优选不接触于大气而形成与氧化物半导体层的一部分接触的成为保护绝缘膜的绝缘层516。

绝缘层516至少具有1nm以上的厚度，并且可以适当地采用溅射法等的防止对绝缘层516混入水、氢等的杂质的方法形成绝缘层516。当绝缘层516含氢时，因该氢侵入到氧化物半导体层或该氢抽出氧化物半导体层中的氧而使氧化物半导体层的背沟道低电阻化(n型化)，因此形成寄生沟道。由此，重要的是，在沉积方法中不使用氢以使绝缘层516成为尽量不包含氢的膜。

在本实施方式中，通过溅射法形成用作绝缘层516的厚度为200nm的氧化硅膜。将沉积时的衬底温度设定为室温以上且300℃以下。在本实施方式中设定为100℃。可以在稀有气体(典型的是氩)气氛下、氧气氛下或稀有气体和氧的混合气氛下，通过溅射法形成氧化硅膜。此外，作为靶材，可以使用氧化硅靶材或硅靶材。例如，可以在包含氧的气氛下通过溅射法并使用硅靶材形成氧化硅。作为与氧化物半导体层接触地形成的绝缘层516，可以使用不包含水分、氢离子、OH^-等的杂质并阻挡这些杂质从外部侵入的无机绝缘膜。通常，可使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜或氧氮化铝膜等。

为了在形成氧化物半导体膜530的同时去除绝缘层516的沉积室中的残留水分，优选使用吸附型的真空泵(低温泵等)。可以降低在使用低温泵排气的沉积室中形成的绝缘层516所包含杂质的浓度。此外，作为用来去除绝缘层516的沉积室中的残留水分的排气单元，也可以采用设置有冷阱的涡轮泵。

作为在形成绝缘层516时使用的溅射气体，优选使用去除了氢、水、羟基或氢化物等的杂质的高纯度气体。

接着，在惰性气体气氛下或氧气体气氛下进行第二热处理(优选为200℃以上且400℃以下，例如为250℃以上且350℃以下)。例如，在氮气氛下以250℃进行一个小时的第二热处理。通过第二热处理，氧化物半导体层在其一部分(沟道形成区)与绝缘层516接触的状态下受到热。

经过上述步骤，可以对氧化物半导体膜进行第一热处理来从氧化物半导体层意图性地去除氢、水分、羟基或氢化物(也称为氢化合物)等的杂质，并供给伴随杂质的消除步骤同时减少的氧。因此，氧化物半导体层高纯度化及在电性上i型(本征)化。

通过上述步骤形成晶体管510(参照图12D)。

当作为氧化物绝缘层使用包含缺陷多的氧化硅层时，通过在形成氧化硅层之后进行热处理，使氧化物半导体层所包含的氢、水分、羟基或氢化物等的杂质扩散到氧化物绝缘层，而进一步减少氧化物半导体层所包含的该杂质。

也可以在绝缘层516上还形成保护绝缘层506。例如，通过RF溅射法形成氮化硅膜。RF溅射法因为具有高量产性而优选用作保护绝缘层的形成方法。作为保护绝缘层506，可以使用不包含水分等的杂质并阻挡这些杂质从外部侵入的无机绝缘膜，而可以使用氮化硅膜、氮化铝膜等。在本实施方式中，使用氮化硅膜来形成保护绝缘层506(参照图12E)。

在本实施方式中，作为保护绝缘层506，将形成到绝缘层516的衬底505加热到100℃以上且400℃以下，引入包含氢及水分被去除的高纯度氮的溅射气体并使用硅半导体的靶材形成氮化硅膜。在此情况下，也优选与绝缘层516同样地一边去除处理室中的残留水分一边形成保护绝缘层506。

也可以在形成保护绝缘层506之后，进一步在大气气氛中以100℃以上且200℃以下进行一个小时以上且三十个小时以下的加热处理。在该加热处理中，既可以保持一定的加热温度地进行加热，又可以反复从室温到100℃以上且200℃以下的加热温度的升温和从加热温度到室温的降温多次。

以此方式，通过使用根据本实施方式制造的包括高纯度化的氧化物半导体层的晶体管，可以进一步降低截止状态下的电流值(截止电流值)。由此，可以延长图像数据等的电信号的保持时间，并将写入间隔设定得长。从而，因为可以进一步降低刷新工作的频率，所以可以降低功耗。

此外，因为包括高纯度化的氧化物半导体层的晶体管可以获得高电场效应迁移率，所以可以进行高速驱动。因此，通过在液晶显示装置的像素部使用该晶体管，可以提供高图像质量的图像。另外，因为该晶体管可以在同一衬底上分别制造驱动电路部或者像素部，所以可以缩减液晶显示装置的部件数量。

本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。

实施方式7

在本实施方式中，参照图14、图15A至15E及图16描述提高半透射型液晶显示装置的每一个像素中的反射光量和透射光量的像素结构。

图14是示出本实施方式所示的像素的平面结构的图。图15A至15E示出图14中的点划线所示的S1-S2部、T1-T2部及U1-U2部的截面结构。在本实施方式所描述的像素中，在衬底800上隔着绝缘层824而层叠有用作像素电极的透明电极823和反射电极825。

透明电极823通过设置在绝缘膜827、绝缘膜828及有机树脂膜822中的接触孔855连接到晶体管851的漏电极857。漏电极857隔着栅极绝缘层而重叠于电容布线853，并且构成存储电容器871(参照图15A)。

晶体管851的栅电极858连接到布线852，而且源电极856连接到布线854。作为晶体管851，可以使用其他实施方式所描述的晶体管(参照图14)。

反射电极825通过设置在绝缘膜827、绝缘膜828及有机树脂膜822中的接触孔865连接到晶体管861的漏电极867(参照图15E)。漏电极867隔着栅极绝缘层而重叠于电容布线863，以构成存储电容器872。

晶体管861的栅电极868连接到布线862，而且源电极866连接到布线864。作为晶体管861，可以使用其他实施方式的晶体管(参照图14)。

通过使反射电极825反射外部光，可以将像素电极用作反射型液晶显示装置的像素电极。在反射电极825中设置有多个开口部826。开口部826处不存在反射电极825，且结构体820及透明电极823突出(参照图15B)。通过使背光灯的光从开口部826透射，可以将像素电极用作透射型液晶显示装置的像素电极。

在本实施方式所示的半透射型液晶显示装置中，反射电极825和透明电极823被绝缘层824电分离。因为可以利用晶体管851控制供应到透明电极823的电位，并且利用晶体管861控制供应到反射电极825的电位，因此可以分别独立控制反射电极825和透明电极823的电位。由此，在半透射型液晶显示装置用作透射型的情况下，可以使反射电极825上的液晶显示成为黑色显示。

图16是示出与图15B不同的例子的截面图，并且是具有在开口部826中结构体820及透明电极823不突出的结构的本发明的一个实施方式。在图15B中，背光灯光射出口841和开口部826的尺寸大致相同。另一方面，而在图16中，背光灯光射出口841和开口部826的尺寸不同，且离背光灯光入射口842的距离也不同。因此，与图16的结构相比，图15B的结构可以获得较大的透射光量，所以可以说是优选的截面形状。

在开口部826的下层中形成有重叠于开口部826的结构体820。图15B是沿着图14中的T1-T2部的截面图，其示出像素电极和结构体820的结构。图15C是部分880的放大图，而且图15D是部分881的放大图。

反射光832示出由反射电极825反射的外部光。有机树脂膜822的上表面具有凹凸形状的弯曲面。通过将该凹凸形状的弯曲面反映于反射电极825，增大反射区的面积，并且减轻显示影像以外的反射，因此可以提高显示影像的可见度。在截面形状具有弯曲面的反射电极825的最弯曲的点上由相对的两个倾斜面所形成的角度θR为90°以上，优选为100°以上且120°以下(参照图15D)。

结构体820在开口部826一侧具有背光灯光射出口841，并且在背光灯(未图示)一侧具有背光灯光射出口842。结构体820的上部位于反射电极825的表面的上方，且具有突出于反射电极的上端部的形状，即结构体820的上端部和反射电极的上端部之间的距离H为0.1μm以上且3μm以下，优选为0.3μm以上且2μm以下。将背光灯光入射口842的面积形成为大于背光灯光射出口841的面积。在结构体820的侧面(除背光灯光射出口841和背光灯光入射口842之外的面)形成有反射层821。作为结构体820，可以使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等的具有透光性的材料。作为反射层821，可以使用铝(Al)、银(Ag)等的光反射率高的材料。

从背光灯发射的透射光831经过背光灯光入射口842入射到结构体820。所入射的透射光831的一部分从背光灯光射出口841直接射出，但是一部分被反射层821反射到背光灯光射出口841，还有一部分进一步被反射而回到背光灯光入射口842。

此时，根据穿过结构体820的背光灯光射出口841和背光灯光入射口842的结构体820的截面形状，在左右方向上彼此相对的侧面成为倾斜面。通过将各侧面所形成的角度θT设定为小于90°，优选设定为10°以上且60°以下，可以高效地将从背光灯光入射口842入射的透射光831引入到背光灯光射出口841(参照图15C)。

例如，在一个像素中，将像素电极的面积设定为100％。将用作反射电极的电极面积设定为SR，并且将用作透射电极的电极面积(开口部826的面积)设定为ST。此时，在常规的半透射型液晶显示装置中，用作反射电极的电极面积SR和用作透射电极的电极面积ST的总面积相当于像素电极的面积100％。由于在具有本实施方式所示的像素结构的半透射型液晶显示装置中，用作透射电极的电极面积ST相当于背光灯光入射口842的面积，因此可以增大开口部826的面积ST。此外，由于用作透射电极的电极面积ST相当于背光灯光入射口842的面积，因此可以不增高背光灯的亮度地提高透射光量。由此，可以将用作反射电极的电极面积SR和用作透射电极的电极面积ST的总面积设定为100％以上。换言之，可以将在外观上的像素电极的面积设定为100％以上。

通过采用本实施方式，可以不增大功耗而获得明亮度更高且显示质量良好的半透射型液晶显示装置。

实施方式8

在本实施方式中示出具备上述实施方式所描述的液晶显示装置的电子设备的例子。

图13A是电子书阅读器(也称为E-book)，可以包括框体9630、显示部9631、操作键9632、太阳能电池9633、充放电控制电路9634。图13A所示的电子书阅读器可以具有如下功能：显示各种信息(静止图像、活动图像、文字图像等)；将日历、日期或时刻等显示在显示部上；对显示在显示部上的信息进行操作或编辑；利用各种软件(程序)控制处理；等等。注意，在图13A中，作为充放电控制电路9634的一例，示出包括电池9635、DCDC转换器(下面，缩写为转换器9636)的结构。

通过采用图13A所示的结构，当作为显示部9631使用半透射型的液晶显示装置时，预测其在较明亮的状态下也被使用，并且可以高效地进行利用太阳能电池9633的发电及利用电池9635的充电，所以是优选的。此外，当作为电池9635使用锂离子电池时，有可以实现小型化等的优点。

参照图13B的框图描述图13A所示的充放电控制电路9634的结构及工作。图13B示出太阳能电池9633、电池9635、转换器9636、转换器9637、开关SW1至SW3、显示部9631，并且电池9635、转换器9636、转换器9637、开关SW1至SW3是对应于充放电控制电路9634的部分。

首先，示出太阳能电池9633利用外部光进行发电时的工作的例子。使用转换器9636对太阳能电池所产生的电力进行升压或降压以得到用来对电池9635进行充电的电压。然后，当对显示部9631的工作使用来自太阳能电池9633的电力时，使开关SW1成为导通状态，并且使用转换器9637进行升压或降压来得到显示部9631所需要的电压。此外，当不在显示部9631进行显示时，采用使SW1成为截止状态，而且使SW2成为导通状态，来进行电池9635的充电的结构。

接着，示出太阳能电池9633不利用外部光进行发电的工作的例子。通过使开关SW3成为导通状态，使用转换器9637对积累于电池9635的电力进行升压或降压。并且，显示部9631的工作使用来自电池9635的电力。

注意，虽然作为充电单元的一示例示出太阳能电池9633，但是也可以采用使用其他单元进行电池9635的充电的结构。此外，还可以采用组合其他充电单元进行充电的结构。

本实施方式可以与其他实施方式所记载的结构适当地组合而实施。

本申请基于2009年12月28日向日本专利局提交的日本专利申请S/N.2009-298456，其全部内容通过引用结合于此。

Claims

1.一种液晶显示装置，包括：显示面板，该显示面板包括多个像素，该多个像素的每一个包括：

包括具有透光性的第一像素电极以及电连接到所述第一像素电极的第一晶体管的第一子像素；以及

包括具有反射性的第二像素电极以及电连接到所述第二像素电极的第二晶体管的第二子像素，其中，所述第一像素电极电连接到第一扫描线和第一信号线并且控制液晶的取向状态，并且，所述第二像素电极电连接到第二扫描线和第二信号线并且控制液晶的取向状态；

包括多个发光元件的背光灯部；以及

图像处理电路，包括：

储存图像信号的存储电路；以及

比较所述存储电路所储存的所述图像信号并检测出所述图像信号之间的差异的比较电路，

其中，当所述比较电路在连续的帧期间中检测出差异时，所述图像处理电路将包括动态图像的第一信号输出到所述第一信号线并且将与所述第一信号同步的第二信号输出到所述背光灯部，

其中，当所述比较电路在连续的帧期间中不检测出差异时，所述图像处理电路将静态图像转换为黑白的静态图像，将包括所述黑白的静态图像的第一信号输出到所述第二信号线并且停止向所述背光灯部的信号的输出，

其中，所述第一像素电极的一部分隔着绝缘膜与所述第二像素电极的一部分重叠，

并且，所述第一像素电极在所述第二像素电极的开口中突出。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括压缩来自所述比较电路的图像信号并且将所压缩的图像信号供应到所述显示面板的场序制信号生成电路。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括检测明亮度并且控制用来驱动所述多个发光元件的所述第二信号的测光电路。

4.一种液晶显示装置，包括：

显示面板，该显示面板包括多个像素，该多个像素的每一个包括：

包括具有反射性的第二像素电极以及电连接到所述第二像素电极的第二晶体管的第二子像素，

其中，所述第一晶体管电连接到与第一扫描线驱动电路，

并且，所述第二晶体管电连接到与第二扫描线驱动电路；

包括具有多个不同的发射颜色的多个发光元件的背光灯部；以及

图像处理电路，包括：

储存各帧期间的图像信号的存储电路；

检测所述存储电路所储存的各帧期间的所述图像信号中的连续的帧期间的图像信号之间的差异的比较电路；

根据所述比较电路所检测出的差异而选择输出还是不输出图像信号的选择电路；以及

显示控制电路，当所述比较电路检测出差异时，该显示控制电路将包括所述图像信号的第一信号供应到所述显示面板并且将包括控制信号的第二信号供应到所述背光灯部，并且，当所述比较电路不检测出差异时，停止所述第一信号和所述第二信号的供应，

其中，当所述比较电路在连续的帧期间中检测出差异时，所述显示控制电路将所述第一信号供应到所述第一子像素，

其中，当所述比较电路在连续的帧期间中不检测出差异时，所述显示控制电路将所述第一信号供应到所述第二子像素,

5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，还包括压缩来自所述显示控制电路的图像信号并且将所压缩的图像信号供应到所述显示面板的场序制信号生成电路。

6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，还包括检测明亮度并且控制用来驱动所述多个发光元件的所述第二信号的测光电路。

7.一种液晶显示装置，包括：

显示面板，该显示面板包括：

第一驱动电路；

第二驱动电路；以及

像素部，该像素部包括多个像素，该多个像素分别包括第一晶体管、第二晶体管、具有透光性的第一像素电极以及具有反射性的第二像素电极，

其中，所述第一像素电极电连接到所述第一晶体管，

其中，所述第二像素电极电连接到所述第二晶体管，

其中，所述第一驱动电路电连接到所述第一晶体管的第一栅电极，

其中，所述第二驱动电路电连接到所述第二晶体管的第二栅电极；

背光灯部，该背光灯部包括背光灯，该背光灯包括具有多个不同的发射颜色的多个发光元件；以及

图像处理电路，该图像处理电路包括：

存储图像信号的存储器电路；

比较所述存储器电路所存储的所述图像信号并检测出所述图像信号之间的差异的比较电路；以及

根据所述比较电路所检测出的差异而将信号选择性地供应到所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一方的显示控制电路,

8.根据权利要求1、4和7中任一项所述的液晶显示装置，其中，所述多个发光元件包括发射第一颜色的第一发光元件、发射第二颜色的第二发光元件以及发射第三颜色的第三发光元件。

9.根据权利要求1、4和7中任一项所述的液晶显示装置，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管分别包括氧化物半导体。

10.根据权利要求7所述的液晶显示装置，还包括压缩来自所述显示控制电路的所述图像信号的场序制信号生成电路。

11.根据权利要求7所述的液晶显示装置，还包括检测明亮度并且控制用来驱动所述多个发光元件的信号的测光电路。

12.根据权利要求7所述的液晶显示装置，还包括利用手将图像信号选择性地供应到所述第一晶体管和所述第二晶体管中的一方的开关电路。

13.一种电子设备，包括：

根据权利要求1、4和7中任一项所述的液晶显示装置；以及

太阳电池，

其中，将所述太阳电池和所述显示面板安装为自由开闭，

并且，将来自所述太阳电池的电力供应到所述显示面板、所述背光灯部以及所述图像处理电路。