JP2015099394A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示装置における表示品位の低下を抑制し、また、消費電力を低減する。【解決手段】互いに連続したフレーム期間である第１のフレーム期間及び第２のフレーム期間において、互いに電圧の極性を反転させて液晶素子に電圧を印加することにより画素の表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、第１のフレーム期間における画像及び第２のフレーム期間における画像の比較により第１のフレーム期間及び第２のフレーム期間における画像が静止画像であると判断され、且つ第１のフレーム期間における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、第２の期間における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、が異なる場合に、第１のフレーム期間又は第２のフレーム期間において、液晶素子に印加される電圧を補正する補正処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などに用いられる小型表
示装置に至るまでの広範囲にわたって普及が進んでおり、更に付加価値の高い製品の開発
が進められている。近年では、地球環境への関心の高まり、及びモバイル機器の利便性向
上の点から、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目されている。

例えば、特許文献１では、全ての走査線及び信号線を非選択状態とする休止期間に各信号
線の電圧を一定に保持するために、信号線駆動回路から全信号線を電気的に切り離してハ
イインピーダンス状態とすることにより、液晶表示装置における消費電力の低減を図る技
術について開示されている。

また、非特許文献１では、動画像表示と静止画像表示の際のリフレッシュレートを異なら
せることにより、液晶表示装置における消費電力の低減を図る構成について開示されてい
る。また、非特許文献１では、静止画像表示のときの休止期間と走査期間の信号切り替え
の際に、該信号切り替えに伴った、液晶素子に印加される電圧の変動によるフリッカを防
ぐために、休止期間中にも信号線と共通電極とに同位相の交流信号を印加して液晶素子に
印加される電圧の変動を防ぐ技術について開示されている。

特開２００１−３１２２５３号公報

Ｋａｚｕｈｉｋｏ Ｔｓｕｄａ ｅｔ ａｌ．，ＩＤＷ’０２，ｐｐ２９５−２９８

しかしながら、上記駆動方式では、液晶表示装置の走査線や信号線に信号を供給する駆動
回路の構成及びその動作が複雑になり、液晶表示装置の消費電力を十分低減することがで
きない。

また、特許文献１に示すように、全ての走査線及び信号線を非選択状態とする休止期間を
設けると画素への書き込み動作の間隔が長くなるため、その分トランジスタのリーク電流
や寄生容量により液晶素子に印加される電圧が大幅に低下することがある。液晶素子に印
加される電圧が大幅に低下すると、所望の階調での表示が行えなくなるなど、表示品位が
低下してしまう。

例えば、液晶表示装置では、画像の焼き付きを抑制するために、フレーム期間毎に液晶素
子の一対の電極に印加される電圧の高低（極性）を反転させる駆動方法（反転駆動ともい
う）が用いられる。

反転駆動を行う場合、表示期間において、トランジスタのリーク電流により液晶素子に印
加されている電圧の低下が生じると、例えば２つの連続したフレーム期間で同じ画像の画
像信号が入力されたとしても互いのフレーム期間で表示される画像の階調が異なってしま
う。

そこで、本発明の一態様は、液晶表示装置の駆動回路での複雑な動作を必要とせず、静止
画を表示する際の消費電力を低減することのできる液晶表示装置を提供することを課題の
一とする。また、本発明の一態様は、表示品位の低下を抑制することを課題の一とする。

本発明の一態様は、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を備えたトラン
ジスタを画素に具備する液晶表示装置であって、静止画像を表示する場合において、液晶
素子に印加される電圧を補正し、連続するフレーム期間における静止画像の階調のばらつ
きの抑制を図るものである。

本発明の一態様は、画素と、画素に映像信号を供給するか否かを制御する駆動回路と、を
具備し、画素は、第１端子及び第２端子を有し、前記第１端子に前記画像信号が供給され
、前記第２端子に共通電圧が入力される液晶素子と、液晶素子の第１端子に映像信号を供
給するか否かを制御するトランジスタと、を有し、前記トランジスタは、チャネル形成層
としての機能を有する酸化物半導体層を含み、互いに連続したフレーム期間である第１の
フレーム期間及び第２のフレーム期間において、互いに電圧の極性を反転させて液晶素子
に電圧を印加することにより画素の表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、第１の
フレーム期間における画像及び第２のフレーム期間における画像の比較により第１のフレ
ーム期間及び第２のフレーム期間における画像で形成される画像が静止画像であると判断
され、且つ第１のフレーム期間における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、第２のフ
レーム期間における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、が異なる場合に、第１のフレ
ーム期間又は第２のフレーム期間において、液晶素子に印加される電圧を補正する補正処
理を行う液晶表示装置の駆動方法である。

また、本発明の一態様は、画素と、画素に映像信号を供給するか否かを制御する駆動回路
と、を具備し、画素は、第１端子及び第２端子を有し、前記第１端子に前記画像信号が供
給され、前記第２端子に共通電圧が入力される液晶素子と、液晶素子の第１端子に映像信
号を供給するか否かを制御するトランジスタと、を有し、前記トランジスタは、チャネル
形成層としての機能を有し且つキャリア濃度が１×１０^１４／ｃｍ^３未満である酸化物半
導体層を含み、互いに連続したフレーム期間である第１のフレーム期間及び第２のフレー
ム期間において、互いに電圧の極性を反転させて液晶素子に電圧を印加することにより画
素の表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、第１のフレーム期間における画像及び
第２のフレーム期間における画像の比較により第１のフレーム期間及び第２のフレーム期
間における画像で形成される画像が静止画像であると判断され、且つ第１のフレーム期間
における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、第２の期間における液晶素子に印加され
る電圧の絶対値と、が異なる場合に、第１のフレーム期間又は第２のフレーム期間におい
て、液晶素子に印加される電圧を補正する補正処理を行う液晶表示装置の駆動方法である
。

本発明の一態様により、液晶表示装置に静止画を表示する際の消費電力を低減させること
ができる。また、本発明の一態様により、表示品位の低下を抑制することができる。

実施の形態１における液晶表示装置の構成例を説明するための図。 実施の形態１における液晶表示装置の画素構成例を説明するための図。 実施の形態１における液晶表示装置の動作例を説明するための図。 実施の形態１における液晶表示装置の動作例を説明するための図。 実施の形態２における駆動回路の構成例を説明するための図。 実施の形態２における駆動回路の動作例を説明するための図。 実施の形態２における駆動回路の動作例を説明するための図。 実施の形態３におけるトランジスタを説明するための図。 実施の形態４における液晶表示装置の一例を説明するための図。 実施の形態５における液晶表示装置の構成例を説明するための図。 実施の形態６における電子書籍の構成例を説明するための図。 実施の形態７における電子機器の構成例を説明するための図。

以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。但し、本発
明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱
することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解され
る。従って本実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお
、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において
共通とする。

なお、各実施の形態の図面などにおいて示す各構成の、大きさ、層の厚さ、又は領域は、
明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限
定されない。

なお、本明細書にて用いる第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるた
めに付しており、該構成要素の数は、該用語の数に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である液晶表示装置の駆動方法及び該駆動方法を用い
ることが可能な液晶表示装置について説明する。

まず、本実施の形態における液晶表示装置の構成について、図１を用いて説明する。図１
は、本実施の形態における液晶表示装置の構成例を示すブロック図である。

図１に示す液晶表示装置は、表示パネル１０１と、記憶回路１０３と、比較回路１０４と
、選択回路１０５と、表示制御回路１０６と、を具備する。

表示パネル１０１は、駆動回路部１０７及び画素部１０８を有する。

駆動回路部１０７は、駆動回路１０９Ａ及び駆動回路１０９Ｂを有する。また、画素部１
０８は、複数の画素を有する。駆動回路１０９Ａ及び駆動回路１０９Ｂは、画素部１０８
における複数の画素を駆動するための駆動回路である。駆動回路１０９Ａは、画像データ
を書き込む画素を選択する走査線を制御する、いわゆる走査線駆動回路としての機能を有
する。駆動回路１０９Ｂは、画素に画像信号を供給するか否を制御する駆動回路であり、
画像データを含む画像信号が供給される信号線を制御する、いわゆる信号線駆動回路とし
ての機能を有する。本実施の形態の液晶表示装置では、例えばトランジスタを用いて駆動
回路１０９Ａ及び駆動回路１０９Ｂを構成することができる。

記憶回路１０３は、画像信号（信号Ｄａｔａともいう）が入力され、入力された画像信号
のデータ（画像データともいう）を一定期間保持する回路である。記憶回路１０３は、フ
レームメモリ１１０を有する。フレームメモリ１１０は、複数のフレームに関する画像信
号のデータを記憶する機能を有する。なお、記憶回路１０３が有するフレームメモリ１１
０の数は、特に限定されず、図１に示すように、記憶回路１０３は、フレームメモリ１１
０を複数有する構成であってもよい。また、本実施の形態の液晶表示装置では、例えばＤ
ＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓ
ｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶素子を用いてフレ
ームメモリ１１０を構成すればよい。

比較回路１０４は、記憶回路１０３に記憶された連続するフレーム期間における画像信号
のデータを選択的に読み出し、読み出した画像信号のデータを比較して差分を検出する回
路である。例えば第１のフレーム期間から第ｎのフレーム期間における画像信号のデータ
が記憶回路１０３に記憶され（ｎは１よりも大きい自然数）、比較回路１０４は第ｍのフ
レーム期間の画像信号のデータと第（ｍ＋１）のフレーム期間（ｍはｎよりも小さい自然
数）の画像信号のデータを比較する。比較回路１０４では、差分を検出することにより、
連続するフレーム期間の画像信号のデータが、動画像を表示するための画像信号のデータ
であるか、又は静止画像を表示するための画像信号のデータであるかが判断される。なお
、本実施の形態の液晶表示装置では、比較回路１０４により検出される差分が一定の値を
超えた場合に差分が検出されたと判断されるように、差分の検出基準を設定してもよい。

なお、動画像とは、複数のフレームに時分割した複数の画像を切り替えて動作させたとき
に連続するフレーム期間において画像が変化したと認識される画像のことをいう。また、
静止画像は、複数のフレーム期間に時分割した複数の画像を切り替えて動作させたときに
連続するフレーム期間において画像が変化していないと認識される画像のことをいう。

選択回路１０５は、比較回路１０４で比較した画像信号のデータが動画像を表示するため
の画像信号のデータであると判断された際に（すなわち、第ｍのフレーム期間の画像信号
のデータが第（ｍ＋１）のフレーム期間の画像信号のデータと異なると判断された際）、
当該画像信号のデータが記憶されたフレームメモリ１１０から画像信号のデータを選択し
、選択した画像信号のデータを画像信号として表示制御回路１０６に出力する回路である
。選択回路１０５は、複数のスイッチ、例えばトランジスタを用いたスイッチを含む回路
により構成される。なお、比較回路１０４において、比較したフレーム間において画像信
号のデータの差分が検出されなければ（すなわち、第ｍのフレーム期間の画像信号のデー
タが第（ｍ＋１）のフレーム期間の画像信号のデータが同じと判断されれば）、当該フレ
ーム間で表示される画像は静止画像である。この場合、当該後期のフレーム期間の画像信
号のデータを画像信号として表示制御回路１０６に出力しない構成とすればよい。

表示制御回路１０６は、画像信号、スタート信号（スタートパルス又は信号ＳＰともいう
）、クロック信号（信号ＣＫともいう）、及びリセット信号（信号Ｒｅｓともいう）が供
給され、さらに高電源電圧（電圧Ｖｄｄともいう）及び低電源電圧（電圧Ｖｓｓともいう
）が供給され、供給された信号及び電圧のいずれか一つ又は複数を駆動回路部１０７へ供
給するか否かを制御する回路である。例えば、比較回路１０４により比較を行い、連続す
るフレーム期間における画像が動画像と判断された場合、選択回路１０５から画像信号が
表示制御回路１０６に供給され、また、スタート信号ＳＰ、クロック信号ＣＫ、リセット
信号Ｒｅｓ、高電源電圧Ｖｄｄ、及び低電源電圧Ｖｓｓが駆動回路部１０７に供給される
。一方、比較回路１０４により比較を行い、連続するフレーム期間で形成された画像が静
止画像と判断された場合、選択回路１０５から当該後期のフレーム期間における画像信号
が供給されず、また、駆動回路部１０７へのスタート信号、クロック信号、リセット信号
、高電源電圧、及び低電源電圧のいずれか一つ又は複数の供給が停止する場合がある。

なお、一般的に電圧とは、ある二点間における電位の差（電位差ともいう）のことをいう
。しかし、電圧及び電位の値は、回路図などにおいていずれもボルト（Ｖ）で表されるこ
とがあるため、区別が困難である。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、あ
る一点の電位と基準となる電位（基準電位ともいう）との電位差を、該一点の電圧として
用いる場合がある。

また、本実施の形態の液晶表示装置を、透過型、半透過型、又は反射型とすることができ
る。

また、本実施の形態における液晶表示装置の表示方式としては、プログレッシブ方式やイ
ンターレース方式など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
ＧＢＷ（Ｗは白を表す）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追
加したものがある。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、本実施の形態における液晶表示装置は、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。

次に、図１に示す画素の回路構成について図２を用いて説明する。図２は、図１における
画素部１０８を構成する画素の回路構成の一例を示す等価回路図である。

図２に示す画素は、トランジスタ１５１と、液晶素子１５２と、容量素子１５３と、を有
する。

なお、本明細書において、トランジスタは、ソース、ドレイン、及びゲートを少なくとも
有する。トランジスタとしては、例えばゲート絶縁型のトランジスタを用いることができ
る。

なお、ゲートとは、ゲート電極及びゲート配線の一部又は全部のことをいう。また、ゲー
ト電極とゲート配線が区別されず、ゲート電極及びゲート配線の両方の機能を有する導電
層をゲートという場合がある。

ソースとは、ソース電極、及びソース配線の一部又は全部のことをいう。また、ソース電
極とソース配線とが区別されず、ソース電極及びソース配線の両方の機能を有する導電層
をソースという場合がある。

ドレインとは、ドレイン電極、及びドレイン配線の一部又は全部のことをいう。また、ド
レイン電極とドレイン配線とが区別されず、ドレイン電極及びドレイン配線の両方の機能
を有する導電層をドレインという場合がある。

また、本明細書において、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造や動
作条件などによって互いに入れ替わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定
することが困難である。そこで、本書類（明細書、特許請求の範囲又は図面など）では、
ソース及びドレインのいずれか一方をソース及びドレインの一方と表記し、他方をソース
及びドレインの他方と表記する。

トランジスタ１５１は、ソース及びドレインの一方が信号線１５４に電気的に接続され、
ゲートが走査線１５５に電気的に接続される。

液晶素子１５２は、第１端子及び第２端子を有し、第１端子がトランジスタ１５１のソー
ス及びドレインの他方に電気的に接続され、第２端子が配線１５６に電気的に接続される
。液晶素子１５２は、第１端子の一部又は全部としての機能を有する第１の電極と、第２
端子の一部又は全部としての機能を有する第２の電極と、第１の電極及び第２の電極の間
に電圧が印加されることにより光の透過率が変化する液晶層と、を有する構成とすること
ができる。

なお、液晶素子１５２に用いられる液晶材料の固有抵抗は、１×１０^１２Ω・ｃｍ以上で
あり、好ましくは１×１０^１３Ω・ｃｍ以上であり、さらに好ましくは１×１０^１４Ω・
ｃｍ以上である。なお、本明細書における固有抵抗の値は、２０℃で測定した値とする。
また、該液晶材料を用いて液晶表示装置を構成した場合、液晶素子となる部分の抵抗は、
例えば配向膜又はシール材などにより液晶層に不純物が混入する可能性があるため、１×
１０^１１Ω・ｃｍ以上さらには１×１０^１２Ω・ｃｍ以上となる場合がある。

液晶材料の固有抵抗が大きいほど、液晶層のリーク電流を低減することができ、表示期間
において液晶素子に印加される電圧が経時的に低下する現象を緩和できる。その結果、表
示期間を長くとれるため、信号の書き込みを行う頻度を低減でき、液晶表示装置の消費電
力を低減することができる。

容量素子１５３は、第１端子及び第２端子を有し、第１端子がトランジスタ１５１のソー
ス及びドレインの他方に電気的に接続され、第２端子が配線１５７に電気的に接続される
。容量素子１５３は、保持容量としての機能を有し、第１端子の一部又は全部としての機
能を有する第１の電極と、第２端子の一部又は全部としての機能を有する第２の電極と、
第１の電極及び第２の電極の間に電圧が印加されることにより電荷が蓄積される誘電体層
と、を有する構成とすることができる。容量素子１５３の容量は、トランジスタ１５１の
オフ電流などを考慮して設定すればよい。本実施の形態では、トランジスタ１５１として
高純度の酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることにより、各画素における液晶
容量に対して１／３以下、好ましくは１／５以下の容量の大きさを有する保持容量を設け
れば充分である。また、必ずしも容量素子１５３を設ける必要はなく、容量素子１５３を
設けない構成としてもよい。画素に容量素子１５３を設けない構成とすることにより画素
の開口率を向上させることができる。

配線１５６は、一定の値の電圧が与えられる電圧線としての機能を有する。配線１５６に
は、例えば共通電圧（電圧Ｖｃｏｍともいう）が与えられる。なお、共通電圧は、正電圧
、負電圧、又は接地電位のいずれであってもよい。

配線１５７は、一定の値の電圧が与えられる電圧線としての機能を有する。配線１５７に
は、例えば単位電圧が与えられる。なお、単位電圧は、共通電圧であってもよい。

なお、液晶素子１５２の第２端子と、配線１５６との間にスイッチを設け、書き込み期間
中はスイッチをオン状態にすることにより液晶素子１５２の第２端子に共通電圧を与え、
表示期間では、スイッチをオフ状態にして液晶素子１５２の第２端子を浮遊状態とするこ
ともできる。上記スイッチとしては、上記トランジスタ１５１に適用可能なトランジスタ
を用いることが好ましい。該構成とすることにより、静止画像の表示時において、液晶素
子１５２に印加される電圧の変動を抑制することができる。

また、容量素子１５３の第２端子と、配線１５７との間にスイッチを設け、書き込み期間
中はスイッチをオン状態にすることにより容量素子１５３の第２端子に単位電圧を与え、
表示期間では、スイッチをオフ状態にして容量素子１５３の第２端子を浮遊状態とするこ
ともできる。上記スイッチとしては、上記トランジスタ１５１に適用可能なトランジスタ
を用いることが好ましい。該構成とすることにより、静止画像の表示時において、容量素
子１５３に印加される電圧の変動を抑制することができる。以上が図２に示す画素の構成
である。

次に、駆動回路１０９Ａ及び駆動回路１０９Ｂを構成するトランジスタ、並びにトランジ
スタ１５１として適用可能なトランジスタについて説明する。

駆動回路１０９Ａ及び駆動回路１０９Ｂを構成するトランジスタ、並びにトランジスタ１
５１としては、例えばチャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を含むトラン
ジスタを用いることができる。該トランジスタのチャネル形成層としての機能を有する酸
化物半導体層は、ｎ型不純物である水素を除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が
極力含まれないように高純度化することにより真性（Ｉ型）、又は実質的に真性な半導体
としたものである。すなわち、不純物を添加してＩ型化するのでなく、水素や水などの不
純物を極力除去したことにより、高純度化されたＩ型（真性半導体）又はそれに近づける
ことを特徴としている。

酸化物半導体としては、四元系金属の酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏや、三元
系金属の酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ
−Ｏ、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏや、二元系
金属の酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ
、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏや、Ｉｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、又はＺｎ
−Ｏなどを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ_２が含まれていてもよ
い。

また、酸化物半導体としては、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用
いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ及びＣｏから選ばれた一つ又は複数
の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、又はＧａ及び
Ｃｏなどがある。ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される構造の酸化物半導体の
うち、ＭとしてＧａを含む構造の酸化物半導体を、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ酸化物半導体と
よぶ。

さらに、酸化物半導体層として用いられる酸化物半導体のバンドギャップを２ｅＶ以上、
好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上にする。これにより熱励起によっ
て生じるキャリアの数は無視できる程度となり、さらに、ドナーを形成する水素などの不
純物を一定量以上低減することにより、キャリア濃度を１×１０^１４／ｃｍ^３未満、好ま
しくは１×１０^１２／ｃｍ^３以下にする。すなわち、酸化物半導体層のキャリア濃度を限
りなくゼロにする。

なお、高純度化とは、酸化物半導体層中の水素を極力排除すること、及び酸化物半導体層
に酸素を供給して、酸化物半導体層中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減することの少なく
とも一方を含む概念で行われる。

さらに、上記酸化物半導体層を有するトランジスタでは、チャネル幅１μｍあたりのオフ
電流を１０ａＡ／μｍ（１×１０^−１７Ａ／μｍ）以下にすること、さらには１ａＡ／μ
ｍ（１×１０^−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（１×１０^−２０Ａ／μｍ
）以下にすることが可能である。

このように、オフ電流値が極めて小さいトランジスタを用いて、液晶表示装置を構成する
場合、トランジスタによるリーク電流がほとんどないため、一回の画像データの書き込み
に対応する画像の表示期間を長くすることができる。そのため、画像データの書き込みの
間隔を長くすることができる。また、フレーム周波数を低くすることができる。例えば、
画像データの書き込みの間隔を１０秒以上、好ましくは３０秒以上、さらに好ましくは１
分以上とすることもできる。静止画像を表示しているときの消費電力を低減することがで
きる。画像データを書き込む間隔を長くすればするほど、より消費電力を低減することが
できる。

また、上記酸化物半導体層を有するトランジスタは、温度による電気特性の変動が少なく
、例えば−３０℃〜１２０℃の範囲において、トランジスタのオン電流又はオフ電流の温
度依存性が無いと見なすことができる。

次に、図２に示す画素を有する図１に示す液晶表示装置の駆動方法について説明する。

図１に示す液晶表示装置の駆動方法では、画像信号のデータが記憶回路１０３に入力され
る。

記憶回路１０３は、連続するフレーム期間の画像信号のデータを保持し、保持している画
像信号のデータを画像信号として比較回路１０４に出力する。

比較回路１０４は、連続するフレーム期間（例えば第１のフレーム期間及び第２のフレー
ム期間）の画像信号のデータを比較し、互いの画像信号のデータの差分を検出し、比較し
た画像信号のデータに基づいて、画像が動画像であるか静止画像であるかを判断する。こ
のとき差分が検出された場合、画像が動画像と判断され、差分がない場合、画像は静止画
像と判断される。

画像信号のデータの比較に基づいて画像が動画像であると判断された場合、選択回路１０
５は、記憶回路１０３に保持された画像信号のデータを画像信号として表示制御回路１０
６に出力する。さらにこの場合、表示制御回路１０６は、入力された画像信号のデータを
画像信号として駆動回路部１０７に供給する。

また、画像信号のデータの比較に基づいて画像が静止画像であると判断された場合、表示
制御回路１０６への該後期フレーム期間（例えば第２のフレーム期間）の画像信号の供給
が停止する。また、この場合、駆動回路部１０７への該後期フレーム期間（例えば第２の
フレーム期間）の画像信号の供給が停止する。また、画像信号に加え、駆動回路部１０７
へのクロック信号、スタート信号、リセット信号、高電源電圧、及び低電源電圧のいずれ
か一つ又は複数の供給を停止させることもできる。上記に挙げた信号又は電圧を停止させ
ることにより静止画像の表示時に駆動回路部を停止させることができる。

また、第１のフレーム期間における画像信号のデータが前フレーム期間における画像信号
のデータと同じである場合、すなわち静止画像を表示する場合、第１のフレーム期間にお
いて、駆動回路部１０７への画像信号の供給を停止し、駆動回路部１０７から画素部１０
８への画像信号の供給を停止することができる。また、このとき駆動回路部１０７へのク
ロック信号、スタート信号、リセット信号、高電源電圧、及び低電源電圧のいずれか一つ
又は複数の供給を停止させることにより消費電力を低減することができる。

以上のように、本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法の一例は、複数の画像信号
のデータを比較して動画像か静止画像かを判定し、クロック信号やスタート信号などの制
御信号の駆動回路部への供給の再開又は停止を選択的に行う構成である。駆動回路部への
信号又は電圧の供給を選択的に行うことにより、駆動回路部が停止状態となる期間を設け
ることができるため、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置では、上記のとおり、アモルファスシリコンＴＦＴよ
りもオフ電流の低い酸化物半導体を用いたトランジスタを用いるため、一回の画像データ
の書き込みに対応する画像の表示期間を長くすることができる。

さらに、画素の書き込み動作及び表示動作の一例について図３を用いて説明する。図３は
、本実施の形態の画素の書き込み動作及び表示動作の一例を説明するためのタイミングチ
ャートである。

画素は、第１のフレーム期間２０１及び第２のフレーム期間２０２のそれぞれにおいて、
書き込み期間２１１及び表示期間２１２（保持期間ともいう）を有する。

書き込み期間２１１では、図３に示すように、走査線を介して入力される走査信号がアク
ティブ（図３では走査信号（Ｖ_Ｇともいう）がハイレベル）になる。このとき、画素のト
ランジスタ１５１がオン状態になり、トランジスタ１５１を介して液晶素子１５２の第１
端子及び容量素子１５３の第１端子に画像信号の電圧が供給され、画像データが書き込ま
れる。また、表示期間２１２おいて、画素は、書き込まれた画像データに応じた表示状態
を維持する。

さらに、本実施の形態の液晶表示装置では、表示パネル１０１における画像の焼き付きを
抑制するために、一定数を超える連続したフレーム期間において静止画像を表示する場合
に、駆動回路部１０７への画像信号の供給を再開し、液晶素子１５２に印加される電圧の
極性を反転させて表示を行う駆動方法（フレーム反転駆動ともいう）が用いられる。すな
わち、同じと判断される画像を与える複数のフレームを用いて静止画像を表示する際、連
続するフレーム期間が一定数を超えたときだけに電圧の極性の反転を行う。例えば第１の
フレーム期間から第（ｎ＋１）のフレーム期間を用いて静止画像を表示する場合（ｎは１
よりも大きい自然数）、第１のフレーム期間に画像信号のデータを駆動回路部１０７を経
由して液晶素子１５２に供給した後、引き続く第２のフレーム期間から第ｎのフレーム期
間ではデータの供給を停止する。そして第ｎのフレーム期間と第（ｎ＋１）のフレーム期
間の間に電圧の極性の反転を行う。極性の反転は共通電圧を基準として行っても良い。た
だし、本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法は、これに限定されず、他の駆動方
法として、例えば走査線反転駆動、信号線反転駆動、ドット反転駆動、又は共通電圧反転
駆動などを用いてもよい。

画像信号の供給の再開は、例えば連続して同じ静止画像を表示するフレーム期間の数が一
定数を超えたタイミングで行えばよい。該フレーム期間の数は、例えば別途計数回路を設
けることにより計数することができる。このとき、計数回路の計数値が基準値を超えたと
きに駆動回路部１０７への画像信号の供給を再開し、液晶素子１５２に印加される電圧の
極性を反転させればよい。図３に示すタイミングチャートでは、第２のフレーム期間２０
２で計数値が基準値を超え、駆動回路部１０７への画像信号の供給を再開し、液晶素子１
５２に印加される電圧の極性を反転させている。また、駆動回路部１０７への画像信号の
停止と同時に駆動回路部１０７へのクロック信号、スタート信号、リセット信号、高電源
電圧、及び低電源電圧のいずれか一つ又は複数の供給を停止していた場合には、停止して
いた駆動回路部１０７へのクロック信号、スタート信号、リセット信号、高電源電圧、及
び低電源電圧のいずれか一つ又は複数の供給を再開してもよい。

入力された画像信号を用いて連続する２つのフレーム期間（第１のフレーム及び第２のフ
レーム期間）における画像信号のデータを比較し、第１のフレーム期間における画像に対
して第２のフレーム期間における画像が同じであると判断された場合、それぞれのフレー
ム期間における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値は、等しいことが好ましい。

しかしながら、図３に示すように、第１のフレーム期間２０１において、液晶素子１５２
に印加される電圧（電圧Ｖ_ＬＣともいう）がＶ１１−Ｖ_ＣＯＭからＶ１２−Ｖ_ＣＯＭに変
動し、第２のフレーム期間２０２において、液晶素子１５２に印加される電圧がＶ１３−
Ｖ_ＣＯＭからＶ１４−Ｖ_ＣＯＭに変動することにより、第１のフレーム期間２０１におけ
る画像信号の電圧（データ）と共通電圧との差の絶対値（第１のフレーム期間２０１にお
ける液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値）と、第２のフレーム期間２０２における
画像信号の電圧と共通電圧との差の絶対値（第２のフレーム期間における液晶素子１５２
に印加される電圧の絶対値）が異なる場合がある。このような電圧変動は、例えばフィー
ドスルーなどにより生じ、表示品位の低下（フリッカの発生など）の原因となる。また、
一回の画像データの書き込みに対応する表示期間が長いほど電圧変動の影響が大きくなる
可能性がある。

そこで、本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法の一例では、補正処理を行う。第
１のフレーム期間２０１における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値と、第２のフ
レーム期間２０２における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値が異なる場合、補正
処理により第１のフレーム期間２０１又は第２のフレーム期間２０２において、液晶素子
１５２に印加される電圧の値を補正する。このとき、第１のフレーム期間２０１における
液晶素子１５２に印加される電圧に対する画素の階調値と、第２のフレーム期間２０２に
おける液晶素子１５２に印加される電圧に対する画素の階調値とが等しくなるように補正
を行うことが好ましい。例えば、電圧Ｖ_ＣＯＭの値を補正することにより、液晶素子１５
２に印加される電圧を補正することができるため、階調値を補正することができる。また
、容量素子１５３に印加される電圧を補正してもよい。例えば容量素子１５３の第２端子
に印加される単位電圧の値を補正することにより容量素子に印加される電圧を補正するこ
とができる。

液晶素子１５２に印加される電圧に対応する画素の階調値は、例えば横軸を液晶素子に印
加される電圧（電圧Ｖ_ＬＣともいう）とし、縦軸を画素の階調値として表すことができる
。例えば、液晶材料としてＴＮ液晶を用いる場合、正の電圧Ｖ_ＬＣに対応する階調値及び
負の電圧Ｖ_ＬＣに対応する階調値をそれぞれ図４に示すように直線２３１及び直線２３２
で表すことができる。階調値の値が大きくなるほど、画像は白表示に近づき、小さくなる
ほど画像が黒表示に近づく。

例えば、第１のフレーム期間２０１における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値が
第２のフレーム期間２０２における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値より小さい
場合、電圧Ｖ_ＣＯＭの値を元の値より高くすることにより、液晶素子１５２に印加される
電圧を低くすることができるため、第１のフレーム期間２０１における液晶素子１５２に
印加される電圧に対する画素の階調値と、第２のフレーム期間２０２における液晶素子１
５２に印加される電圧に対する画素の階調値とを近づけることができる。第１のフレーム
期間から第（ｎ＋１）のフレーム期間を用いて静止画像を表示する場合には、例えば第ｎ
のフレーム期間と第（ｎ＋１）のフレーム期間の間に電圧の極性の反転を行い、第ｎのフ
レーム期間に液晶素子１５２に印加される電圧と第（ｎ＋１）のフレーム期間に印加され
る電圧が同じになるように補正を行う。

なお、比較回路１０４により連続するフレーム期間の画像で形成される画像が静止画像と
判断されてから、判断された画像信号が駆動回路部へ供給されるまでの間に補正処理を行
ってもよい。このとき、別途補正回路を設け、比較回路１０４にて第１のフレーム期間２
０１における液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値と第２のフレーム期間２０２にお
ける液晶素子１５２に印加される電圧の絶対値とを比較し、比較データを補正回路に出力
し、補正回路により比較データに応じて液晶素子に印加される電圧の補正を行えばよい。

また、液晶素子１５２に印加される電圧の補正は、第１のフレーム期間２０１及び第２の
フレーム期間２０２において表示パネルで表示された画像を比較しながら行うこともでき
る。また、フレーム周波数を１／１０程度まで下げて補正処理を行い、表示する際に通常
のフレーム周波数に戻してもよい。フレーム周波数を下げて補正処理を行うことにより、
補正処理をより正確に行うことができる。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法の一例は、第１のフレーム期間に
おける画像及び第２のフレーム期間における画像の比較により、第１と第２のフレーム期
間の画像によって形成された画像が静止画像であると判断され、且つ第１のフレーム期間
における液晶素子に印加される電圧の絶対値と、第２の期間における液晶素子に印加され
る電圧の絶対値と、が異なる場合に、第１のフレーム期間又は第２のフレーム期間におい
て、液晶素子に印加される電圧を補正する補正処理を行うものである。これにより、連続
する複数のフレーム期間において、極性を反転させた電圧を液晶素子に印加することによ
り静止画像を長時間表示する場合であっても、電圧変動による表示品位の低下を抑制する
ことができる。例えば、フリッカを抑制することができる。よって、本実施の形態の液晶
表示装置のように、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有するトラン
ジスタを用いて、一回の画像データの書き込みに対して長時間の静止画像の表示を行う構
成の場合、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法により、表示品位を損なわずに且つ消
費電力を低減することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置における走査線駆動回路及び信号
線駆動回路を構成するシフトレジスタの構成について説明する。

本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例について図５を用いて説明する。図５
は、本実施の形態におけるシフトレジスタの構成の一例を示す図である。

図５（Ａ）に示すシフトレジスタは、第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出
力回路１０＿Ｎ（Ｎは３以上の自然数）を有する。

第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎのそれぞれは、第１の
配線１１乃至第４の配線１４のうち、異なる３つの配線に電気的に接続される。図５（Ａ
）に示すシフトレジスタは、第１の配線１１を介して第１のクロック信号ＣＫ１が供給さ
れ、第２の配線１２を介して第２のクロック信号ＣＫ２が供給され、第３の配線１３を介
して第３のクロック信号ＣＫ３が供給され、第４の配線１４を介して第４のクロック信号
ＣＫ４が供給される。

また、第１のパルス出力回路１０＿１には、第５の配線１５を介してスタート信号ＳＰ１
が入力される。

また、２段目以降の第ｎのパルス出力回路１０＿ｎ（ｎは、２乃至Ｎの自然数）には、一
段前段のパルス出力回路１０＿ｎ−１からの信号（前段信号ＯＵＴ（ｎ−１）ともいう）
が入力される。また、第１のパルス出力回路１０＿１には、２段後段の第３のパルス出力
回路１０＿３からの信号が入力され、２段目以降の第ｌ（ｌは２乃至Ｎ−２の自然数）の
パルス出力回路１０＿ｌには、２段後段の第ｌ＋２のパルス出力回路１０＿ｌ＋２からの
信号（後段信号ＯＵＴ（ｌ＋２）という）が入力される。また、各段のパルス出力回路は
、第１の出力信号及び第２の出力信号を出力する。なお、図５（Ａ）に示すように、Ｎ−
１段目のパルス出力回路及びＮ段目のパルス出力回路には、後段信号ＯＵＴ（ｌ＋２）が
入力されないため、一例としては、別途第６の配線１７を介してＮ−１段目のパルス出力
回路にスタート信号ＳＰ２が入力され、第７の配線１８を介してＮ段目のパルス出力回路
にスタート信号ＳＰ３が入力される構成でもよい。又は別途、内部で生成された信号をＮ
−１段目のパルス出力回路及びＮ段目のパルス出力回路に入力してもよい。例えば、画素
部へのパルス出力に寄与しない第Ｎ＋１のパルス出力回路１０＿Ｎ＋１、第Ｎ＋２のパル
ス出力回路１０＿Ｎ＋２（ダミー段のパルス出力回路ともいう）を設け、第Ｎ＋１のパル
ス出力回路１０＿Ｎ＋１にスタート信号ＳＰ２を入力し、第Ｎ＋２のパルス出力回路１０
＿Ｎ＋２にスタート信号ＳＰ３を入力する構成としてもよい。

なお、第１のクロック信号（ＣＫ１）乃至第４のクロック信号（ＣＫ４）は、ハイレベル
とローレベルを繰り返すデジタル信号である。また、第１のクロック信号乃至第４のクロ
ック信号は、順に１／４周期分遅延している。本実施の形態では、第１のクロック信号乃
至第４のクロック信号を利用して、パルス出力回路の駆動の制御などを行う。

さらに、第１のパルス出力回路１０＿１乃至第Ｎのパルス出力回路１０＿Ｎのそれぞれは
、第１の入力端子２１、第２の入力端子２２、第３の入力端子２３、第４の入力端子２４
、第５の入力端子２５、第１の出力端子２６、及び第２の出力端子２７を有する（図５（
Ｂ）参照）。

第１の入力端子２１、第２の入力端子２２、及び第３の入力端子２３のそれぞれは、第１
の配線１１〜第４の配線１４のいずれか一つと電気的に接続される。例えば、図５（Ａ）
、（Ｂ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の入力端子２１が第１の配線
１１と電気的に接続され、第２の入力端子２２が第２の配線１２と電気的に接続され、第
３の入力端子２３が第３の配線１３と電気的に接続される。また、第２のパルス出力回路
１０＿２は、第１の入力端子２１が第２の配線１２と電気的に接続され、第２の入力端子
２２が第３の配線１３と電気的に接続され、第３の入力端子２３が第４の配線１４と電気
的に接続される。

また、図５（Ａ）、（Ｂ）において、第１のパルス出力回路１０＿１は、第４の入力端子
２４を介してスタート信号が入力され、第５の入力端子２５を介して後段信号（第３のパ
ルス出力回路１０＿３の第２の出力信号）が入力され、第１の出力端子２６を介して第１
の出力信号を出力し、第２の出力端子２７を介して第２の出力信号を出力する。

次に、パルス出力回路の具体的な回路構成の一例について、図５（Ｃ）を用いて説明する
。

図５（Ｃ）に示すパルス出力回路は、第１のトランジスタ３１乃至第１１のトランジスタ
４１と、を有する。

第１のトランジスタ３１は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され
、ゲートが第４の入力端子２４に電気的に接続される。

第２のトランジスタ３２は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され
る。

第３のトランジスタ３３は、ソース及びドレインの一方が第１の入力端子２１に電気的に
接続され、ソース及びドレインの他方が第１の出力端子２６に電気的に接続される。

第４のトランジスタ３４は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され
、ソース及びドレインの他方が第１の出力端子２６に電気的に接続され、ゲートが第２の
トランジスタ３２のゲートに電気的に接続される。

第５のトランジスタ３５は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続され
、ソース及びドレインの他方が第２のトランジスタ３２のゲートに電気的に接続され、ゲ
ートが第４の入力端子２４に電気的に接続される。

第６のトランジスタ３６は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され
、ソース及びドレインの他方が第２のトランジスタ３２のゲートに電気的に接続され、ゲ
ートが第５の入力端子２５に電気的に接続される。

第７のトランジスタ３７は、ソース及びドレインの一方が電源線５１に電気的に接続され
、ゲートが第３の入力端子２３に電気的に接続される。

第８のトランジスタ３８は、ソース及びドレインの一方が第２のトランジスタ３２のゲー
トに電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第７のトランジスタ３７のソース及
びドレインの他方に電気的に接続され、ゲートが第２の入力端子２２に電気的に接続され
る。

第９のトランジスタ３９は、ソース及びドレインの一方が第１のトランジスタ３１のソー
ス及びドレインの他方及び第２のトランジスタ３２のソース及びドレインの他方に電気的
に接続され、ソース及びドレインの他方が第３のトランジスタ３３のゲートに電気的に接
続され、ゲートが電源線５１に電気的に接続される。

第１０のトランジスタ４０は、ソース及びドレインの一方が第１の入力端子２１に電気的
に接続され、ソース及びドレインの他方が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲー
トが第９のトランジスタ３９のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。

第１１のトランジスタ４１は、ソース及びドレインの一方が電源線５２に電気的に接続さ
れ、ソース及びドレインの他方が第２の出力端子２７に電気的に接続され、ゲートが第２
のトランジスタ３２のゲートに電気的に接続される。

図５（Ｃ）において、第３のトランジスタ３３のゲートと、第１０のトランジスタ４０の
ゲート、並びに第９のトランジスタ３９のソース及びドレインの他方との接続箇所をノー
ドＮＡとする。また、第２のトランジスタ３２のゲートと、第４のトランジスタ３４のゲ
ート、第５のトランジスタ３５のソース及びドレインの他方、第６のトランジスタ３６の
ソース及びドレインの他方、第８のトランジスタ３８のソース及びドレインの一方、並び
に第１１のトランジスタ４１のゲートとの接続箇所をノードＮＢとする。

例えば第１のパルス出力回路１０＿１の場合、第１のパルス出力回路１０＿１には、第１
の入力端子２１を介して第１のクロック信号ＣＫ１が入力され、第２の入力端子２２を介
して第２のクロック信号ＣＫ２が入力され、第３の入力端子２３を介して第３のクロック
信号ＣＫ３が入力され、第４の入力端子２４を介してスタート信号ＳＰ１が入力され、第
５の入力端子２５を介して第３のパルス出力回路１０＿３の第１の出力端子２６を介して
出力される信号が入力される。また、第１のパルス出力回路１０＿１は、第１の出力端子
２６を介してパルス信号を出力し、第２の出力端子２７を介して信号ＯＵＴ（１）を出力
する。

ここで、図５（Ａ）乃至図５（Ｃ）に示すシフトレジスタにおける各信号のタイミングチ
ャートについて図６に示す。なお、シフトレジスタが走査線駆動回路である場合、図６中
の期間６１は垂直帰線期間であり、期間６２はゲート選択期間に相当する。

本発明の一態様である液晶表示装置の駆動方法が適用可能な液晶表示装置では、動画像の
表示と静止画像の表示、又はリフレッシュ動作により、駆動回路部を常時動作することな
く、静止画像の表示を行うこともできる。図５に一例に示したシフトレジスタを用いた走
査線駆動回路及び信号線駆動回路において、静止画像表示から動画像表示を行うときの各
配線への信号若しくは電圧の供給動作、又は液晶素子に印加する電圧の再書き込みを行う
動作（リフレッシュ動作）のときの駆動回路部の各配線への信号又は電圧の停止方法につ
いて、図７を用いて説明する。図７は、シフトレジスタに高電源電圧を供給する配線、低
電源電圧を供給する配線、スタート信号ＳＰ１を供給する配線、及び第１のクロック信号
を供給する配線乃至第４のクロック信号を供給する配線における、第１のフレーム期間（
Ｔ１）前後の電圧の変化を示す図である。

図７に示すように、本実施の形態のシフトレジスタの動作では、高電源電圧、第１のクロ
ック信号乃至第４のクロック信号、及びスタート信号などの制御信号が供給される期間、
並びに該制御信号が供給されない期間が存在する。なお、図７に示す、第１のフレーム期
間（Ｔ１）は、上記制御信号が供給される期間、すなわち動画像を表示する期間及びリフ
レッシュ動作を行う期間に含まれる。また、図７に示す第２のフレーム期間（Ｔ２）は、
上記制御信号が供給されない期間、すなわち静止画像を表示する期間に相当する。

また、図７において、高電源電圧が供給される期間は、第１のフレーム期間のみに限らず
、第１のフレーム期間及び第２のフレーム期間にかけて設けられている。また、図７にお
いて、シフトレジスタに対して、第１のクロック信号乃至第４のクロック信号が供給され
る期間は、高電源電圧が供給された後から、高電源電圧が停止する前までの間に設けられ
ている。

さらに、図７に示すように、第１のクロック信号（ＣＫ１）乃至第４のクロック信号（Ｃ
Ｋ４）を供給する配線は、第１のフレーム期間が始まる前には一旦高電圧の信号状態にし
てから一定周期のクロック信号（ＣＫ１乃至ＣＫ４）の発振を開始し、第１のフレーム期
間が終わった後には低電圧の信号状態にしてからクロック信号の発振を終了する構成とす
ればよい。

上述したように、本実施の形態のシフトレジスタでは、第２のフレーム期間の前後におい
て、シフトレジスタへの高電源電圧、第１のクロック信号乃至第４のクロック信号、及び
スタート信号などの制御信号の供給が停止する。そして、高電源電圧及び第１のクロック
信号乃至第４のクロック信号などの制御信号の供給が停止する期間においては、シフトレ
ジスタから出力されるパルス信号も停止する。そのため、シフトレジスタの消費電力及び
当該シフトレジスタによって駆動される画素部の消費電力を低減することができる。

なお、上述のシフトレジスタに対して高電源電圧の供給を停止する期間において、高電源
電圧を供給する配線の電圧は、図７に示すように、低電源電圧（Ｖｓｓ）と同じ値にする
ことができる。また、高電源電圧が供給される配線を浮遊状態とすることにより高電源電
圧の停止とすることもできる。

なお、高電源電圧が供給される配線の電圧を増加させる、すなわち、第１のフレーム期間
の前に低電源電圧から高電源電圧に増加させるときには、該配線の電圧の変化が緩やかに
変化するように制御することが好ましい。なぜならば、高電源電圧が供給される配線の電
圧を増加させる際に該配線の電圧の変化の勾配が急峻であると、該配線の電圧の変化がノ
イズとなり、シフトレジスタから出力するパルス信号の波形が変動する可能性があり、こ
の波形の変動により、液晶素子に印加される電圧が変化し、静止画像の画像が変化する可
能性があるためである。上述した内容を鑑み、図７では、高電源電圧を供給する配線の電
圧の立ち上がりが立ち下がりよりも緩やかになる例について図示している。特に、本実施
の形態のシフトレジスタは、画素部において静止画像を表示しているときに高電源電圧の
供給の停止及び再供給が適宜行われる構成となる。つまり、高電源電圧を供給する配線の
電圧の変動が、ノイズとして画素部に侵入した場合、当該ノイズは表示画像の劣化に直結
する。そのため、高電源電圧を供給する配線の電圧の変化（特に、電圧の増加）がノイズ
として画素部に侵入しないよう制御することが重要となる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置を構成するトランジスタとして適
用可能なトランジスタの一例について説明する。

本実施の形態におけるトランジスタについて図８（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。図８
（Ａ）〜（Ｄ）は、上記実施の形態に示すトランジスタを説明するための図である。

以下、図８（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、基板４００上にトランジスタ４１０を作製する工
程について説明する。

まず、絶縁表面を有する基板４００上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ
工程により該導電膜の上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて該導電膜
の一部をエッチングすることにより、ゲート電極層４１１を形成した後レジストマスクを
除去する。なお、インクジェット法によってレジストマスクを形成してもよい。レジスト
マスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低
減することができる。

絶縁表面を有する基板４００に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なく
とも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。例えば、基
板４００としては、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス
基板を用いることができる。また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合
には、歪み点が７３０℃以上のものを用いるとよい。

なお、本実施の形態におけるトランジスタでは、下地膜となる絶縁膜を基板４００とゲー
ト電極層４１１の間に設けてもよい。下地膜は、基板４００からの不純物元素の拡散を防
止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒
化シリコン膜から選ばれた一つの膜又は複数の膜による積層により形成することができる
。

また、ゲート電極層４１１は、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングス
テン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウムなどの金属又はこれらを主成分とする
合金から選ばれた一つの膜の単層又は複数の膜の積層により形成することができる。

例えば、アルミニウム層上にモリブデン層が設けられた積層、銅層上にモリブデン層が設
けられた積層、銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層が設けられた積層、窒化チ
タン層とモリブデン層との積層を用いてゲート電極層４１１を形成することができる。ま
た、タングステン層又は窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層又はア
ルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層又はチタン層との積層を用いてゲート電極
層４１１を形成することもできる。

次に、ゲート電極層４１１上にゲート絶縁層４０２を形成する。

ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などを用いて、酸化シリ
コン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、若しくは酸化アル
ミニウム層から選ばれた一つの層又は複数の積層を形成することにより作製することがで
きる。例えば、成膜ガスとして、シラン（ＳｉＨ_４）、酸素及び窒素を用いてプラズマＣ
ＶＤ法により酸化窒化シリコン層を形成すればよい。また、ゲート絶縁層４０２として酸
化ハフニウム（ＨｆＯ_ｘ）、酸化タンタル（ＴａＯ_ｘ）などのＨｉｇｈ−ｋ材料の層を用
いることもできる。ゲート絶縁層４０２の膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とし、
積層の場合は、例えば、膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の第１のゲート絶縁層と、第１
のゲート絶縁層上に膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の第２のゲート絶縁層とを積層してゲ
ート絶縁層４０２を形成する。

ここでは、ゲート絶縁層４０２としてプラズマＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化窒化
シリコン層を形成する。

また、ゲート絶縁層４０２として、高密度プラズマ装置を用い、酸化窒化シリコン膜の形
成を行ってもよい。ここで高密度プラズマ装置とは、１×１０^１１／ｃｍ^３以上のプラズ
マ密度を達成できる装置を指している。例えば、３ｋＷ〜６ｋＷのマイクロ波電力を印加
してプラズマを発生させて、絶縁膜の成膜を行う。

チャンバーに材料ガスとしてシラン（ＳｉＨ_４）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、及び希ガスを
導入し、１０Ｐａ〜３０Ｐａの圧力下で高密度プラズマを発生させてガラスなどの絶縁表
面を有する基板上に絶縁膜を形成する。その後、シラン（ＳｉＨ_４）の供給を停止し、大
気に曝すことなく亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）と希ガスを導入して絶縁膜表面にプラズマ処理を
行ってもよい。上記プロセスを経た絶縁膜は、例えば膜厚が１００ｎｍ程度と薄くても信
頼性を確保することができる絶縁膜である。

ゲート絶縁層４０２の形成の際、チャンバーに導入するシラン（ＳｉＨ_４）と亜酸化窒素
（Ｎ_２Ｏ）の流量比は、１：１０から１：２００の範囲とする。また、チャンバーに導入
する希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどを用いることがで
きるが、中でも安価であるアルゴンを用いることが好ましい。

また、高密度プラズマ装置により得られた絶縁膜は、一定した厚さの膜形成ができるため
段差被覆性に優れている。また、高密度プラズマ装置により得られる絶縁膜は、薄い膜の
厚みを精密に制御することができる。

上記プロセスを経た絶縁膜は、従来の平行平板型のＰＣＶＤ装置で得られる絶縁膜とは大
きく異なっており、同じエッチャントを用いてエッチング速度を比較した場合において、
平行平板型のＰＣＶＤ装置で得られる絶縁膜の１０％以上又は２０％以上エッチング速度
が遅く、高密度プラズマ装置で得られる絶縁膜は緻密な膜といえる。

なお、後の工程でＩ型化又は実質的にＩ型化される酸化物半導体（高純度化された酸化物
半導体）層は、界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、ゲート絶縁層との界
面が重要である。そのため、高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品
質化が要求される。例えば、μ波（２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ装置
を用いて絶縁膜を形成することにより、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁膜を形成する
ことができる。高純度化された酸化物半導体層と高品質ゲート絶縁層が密接することによ
り、界面準位を低減して界面特性を良好にすることができる。このように、ゲート絶縁層
は膜質が良好であることは勿論のこと、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面準位密度
を低減し、良好な界面を形成できることが重要である。

次に、ゲート絶縁層４０２上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下の酸化物半導体膜４３０
を形成する。なお、酸化物半導体膜４３０をスパッタリング法により成膜する前に、アル
ゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層４０２の表面
に付着している粉状物質（パーティクル、ゴミともいう）を除去することが好ましい。逆
スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源
を用いて電圧を印加することにより、プラズマを形成して基板表面を改質する方法である
。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。

酸化物半導体膜４３０としては、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓ
ｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−
Ｏ系、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体膜を用いることができる。例
えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体膜を用いる場合には、該酸化物半導体膜の
膜厚を、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態では、Ｉｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物ターゲットを用いてスパッタリング法により膜厚２０ｎｍのＩ
ｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の酸化物半導体膜を成膜することにより酸化物半導体膜４３０を成
膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜４３０は、
希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（代表的にはアルゴ
ン）及び酸素の混合雰囲気下においてスパッタリング法により形成することができる。ま
た、スパッタリング法を用いる場合、ＳｉＯ_２を２重量％以上１０重量％以下含むターゲ
ットを用いて成膜を行い、酸化物半導体膜に結晶化を阻害するＳｉＯ_ｘ（ｘ＞０）を含ま
せ、後の工程で行う脱水化又は脱水素化のための加熱処理の際に結晶化してしまうのを抑
制することが好ましい。

ここでは、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物ターゲット（Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３
：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ］、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：０．５［ａｔｏｍ］）を
用いて、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．２Ｐａ、直流（ＤＣ）電
源０．５ｋＷ、アルゴン及び酸素（アルゴン：酸素＝３０ｓｃｃｍ：２０ｓｃｃｍ、酸素
流量比率４０％）雰囲気下で酸化物半導体膜４３０を成膜する。なお、パルス直流（ＤＣ
）電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質が軽減でき、膜厚分布も均一となるために
好ましい。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む金属酸化物ターゲットとして、Ｉｎ：Ｇａ
：Ｚｎ＝１：１：１［ａｔｏｍ］、又はＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２［ａｔｏｍ］の組
成比を有するターゲットを用いることもできる。

スパッタリング法には、スパッタリング用電源に高周波電源を用いるＲＦスパッタリング
法、スパッタリング用電源に直流電源を用いるＤＣスパッタリング法、又は一定期間毎に
バイアスを与えるパルスＤＣスパッタリング法などがある。ＲＦスパッタリング法は、主
に絶縁膜を成膜する場合に用いられ、ＤＣスパッタリング法は、主に金属膜を成膜する場
合に用いられる。

また、材料の異なるターゲットを複数設置できる多元スパッタリング装置を用いたスパッ
タリング法もある。多元スパッタリング装置は、同一チャンバーで異なる材料膜を積層成
膜することもでき、また、同一チャンバーで複数種類の材料を同時に放電させて成膜する
こともできる。

また、チャンバー内部に磁石機構を備えたスパッタリング装置を用いたマグネトロンスパ
ッタリング法や、グロー放電を使わずマイクロ波を用いて発生させたプラズマを用いるＥ
ＣＲスパッタリング法がある。

また、スパッタリング法としては、成膜中にターゲット物質とスパッタリングガス成分と
を化学反応させてそれらの化合物薄膜を形成するリアクティブスパッタリング法や、成膜
中に基板にも電圧をかけるバイアススパッタリング法もある。

次に、第２のフォトリソグラフィ工程により酸化物半導体膜４３０の上にレジストマスク
を形成し、該レジストマスクを用いて酸化物半導体膜４３０の一部をエッチングすること
により、酸化物半導体膜４３０を島状の酸化物半導体層に加工した後レジストマスクを除
去する。

次に、酸化物半導体層の脱水化又は脱水素化を行う。脱水化又は脱水素化は、第１の加熱
処理と第２の加熱処理によって行う。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以
下、好ましくは４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つで
ある電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時
間の加熱処理を行う。この後、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぐために、大気
に触れることなく冷却を行い、、酸化物半導体層４３１を得る（図８（Ｂ）参照）。

なお、加熱処理装置は、電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ
Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置などのＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａ
ｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハラ
イドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高
圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装
置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。気体には、
アルゴンなどの希ガス、又は窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活
性気体が用いられる。

例えば、第１の加熱処理として、６５０℃〜７００℃の高温に加熱した不活性ガスで満た
されたチャンバー内に基板を入れ、数分間加熱した後、高温に加熱した不活性ガス中から
基板を取り出すＧＲＴＡを行ってもよい。ＧＲＴＡを用いると短時間での高温加熱処理が
可能となる。

なお、第１の加熱処理においては、窒素、又はヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガス
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。又は、加熱処理装置に導入する窒素、又
はヘリウム、ネオン、アルゴンなどの希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、
好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（すなわち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好
ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。

また、第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜４３０に
対して行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り
出し、第２のフォトリソグラフィ工程を行う。

また、酸化物半導体層に対する脱水化又は脱水素化のための第１の加熱処理は、酸化物半
導体層の形成後、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、
のいずれで行ってもよい。

また、ゲート絶縁層４０２に開口部を形成する場合、酸化物半導体膜４３０に脱水化又は
脱水素化処理を行う前又は行った後にゲート絶縁層４０２に開口部を形成してもよい。

なお、ここでの酸化物半導体膜４３０のエッチングとしては、ウェットエッチングに限定
されずドライエッチングを用いてもよい。

また、ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス
、例えば塩素（Ｃｌ_２）、三塩化硼素（ＢＣｌ_３）、四塩化シリコン（ＳｉＣｌ_４）、四
塩化炭素（ＣＣｌ_４）など）が好ましい。

また、ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、フッ素を含むガス（フッ素系
ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ_４）、六弗化硫黄（ＳＦ_６）、三弗化窒素（ＮＦ_３）、ト
リフルオロメタン（ＣＨＦ_３）など）、臭化水素（ＨＢｒ）、酸素（Ｏ_２）、これらのガ
スにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガスを添加したガス、などを用いるこ
とができる。

ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導
結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の形状にエッチングできるよ
うに、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される
電力量、基板側の電極温度など）を適宜調節する。

ウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液など
を用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。

また、ウェットエッチング後のエッチング液は、エッチングされた材料とともに洗浄によ
って除去される。その除去された材料を含むエッチング液の廃液を精製し、除去された材
料に含まれる材料を再利用してもよい。例えば、当該エッチング後の廃液から酸化物半導
体層に含まれるインジウムなどの材料を回収して再利用することにより、資源を有効活用
し低コスト化することができる。

また、ウェットエッチングにおいても、所望の形状にエッチングできるように、材料に合
わせてエッチング条件（エッチング液、エッチング時間、温度など）を適宜調節する。

次に、ゲート絶縁層４０２、及び酸化物半導体層４３１上に、金属導電膜を形成する。例
えば、スパッタリング法や真空蒸着法で金属導電膜を形成すればよい。金属導電膜の材料
としては、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チ
タン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、上述した元
素を成分とする合金、又は上述した元素を組み合わせた合金などが挙げられる。また、マ
ンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ベリリウム（Ｂｅ）、
イットリウム（Ｙ）のいずれか一又は複数から選択された材料を金属導電膜の材料として
用いてもよい。また、金属導電膜は、単層でも、２層以上の積層としてもよい。例えば、
金属導電膜として、シリコンを含むアルミニウム膜の単層、銅又は銅を主成分とする膜の
単層、アルミニウム膜上にチタン膜が設けられた積層、窒化タンタル膜又は窒化銅膜上に
銅膜が設けられた積層、チタン膜上にアルミニウム膜が設けられ、さらにアルミニウム膜
上にチタン膜が設けられた積層などが挙げられる。また、アルミニウム（Ａｌ）に、チタ
ン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、スカンジウム（Ｓｃ）から選ばれた元素を単数、又は複数組み
合わせた膜、合金膜、若しくは窒化膜を用いてもよい。

金属導電膜後に第１の加熱処理を行う場合には、この第１の加熱処理に耐える耐熱性を金
属導電膜に持たせることが好ましい。

次に、第３のフォトリソグラフィ工程により金属導電膜上にレジストマスクを形成し、該
レジストマスクを用いて該金属導電膜の一部をエッチングすることにより、ソース電極層
４１５ａ、ドレイン電極層４１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図８（Ｃ
）参照）。

なお、金属導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層４３１が除去されないようにそれ
ぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。

ここでは、金属導電膜としてチタン膜を用いて、酸化物半導体層４３１としてＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体層を用いて、エッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア
、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。

なお、第３のフォトリソグラフィ工程では、酸化物半導体層４３１は一部のみがエッチン
グされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。また、当該工程におい
て用いるレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインク
ジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。

また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、透過
した光が複数の強度となるフォトマスクである多階調マスクによって形成されたレジスト
マスクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジスト
マスクは複数の膜厚を有する形状となり、アッシングを行うことでさらに形状を変形する
ことができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができ
る。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対
応するレジストマスクを形成することができる。よって、フォトマスク数を削減すること
ができるため、工程の簡略化が可能となる。

次に、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、窒素（Ｎ_２）、又はアルゴン（Ａｒ）などのガスを用いた
プラズマ処理を行う。このプラズマ処理によって露出している酸化物半導体層の表面に付
着した吸着水などを除去する。また、酸素とアルゴンの混合ガスを用いてプラズマ処理を
行ってもよい。

プラズマ処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶
縁膜となる酸化物絶縁層４１６を形成する。

酸化物絶縁層４１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタリング法など、酸化
物絶縁層４１６に水、水素などの不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することが
できる。酸化物絶縁層４１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入が
生じ酸化物半導体層４３１のバックチャネルが低抵抗化（Ｎ型化）してしまい、寄生チャ
ネルが形成される。よって、酸化物絶縁層４１６は、できるだけ水素を含まない膜になる
ように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。

ここでは、酸化物絶縁層４１６として、スパッタリング法を用いて膜厚２００ｎｍの酸化
シリコン膜を成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実
施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタリング法による成膜は、希ガス
（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガス（代表的にはアルゴン）及
び酸素雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲ
ット又はシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用い
て、酸素、及び窒素雰囲気下でスパッタリング法により酸化シリコン膜を形成することが
できる。

次に、不活性ガス雰囲気下、又は酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２００
℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。例えば、窒素雰囲気下
で２５０℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、酸化物半導体層
の一部（チャネル形成領域）が酸化物絶縁層４１６と接した状態で加熱される。これによ
り、酸化物半導体層４３１の一部（チャネル形成領域）に酸素が供給される。

上述したように、酸化物半導体層に対して脱水化又は脱水素化のための第２の加熱処理を
行うことで、酸化物半導体層の一部（チャネル形成領域）を選択的に酸素過剰な状態とす
る。その結果、ゲート電極層４１１と重なるチャネル形成領域４１３はＩ型となり、ソー
ス電極層４１５ａに重なり、チャネル形成領域４１３より電気抵抗値の低い低抵抗領域４
１４ａと、ドレイン電極層４１５ｂに重なり、チャネル形成領域４１３より電気抵抗値の
低い低抵抗領域４１４ｂとが自己整合的に形成される。以上の工程でトランジスタ４１０
が形成される。

なお、不純物が酸化物半導体層に添加されていると、例えば８５℃、２×１０^６Ｖ／ｃｍ
、１２時間のゲートバイアス・熱ストレス試験（ＢＴ試験）において、不純物と酸化物半
導体層の主成分との結合手が、強電界（Ｂ：バイアス）と高温（Ｔ：温度）により切断さ
れ、生成された未結合手がしきい値電圧（Ｖｔｈ）のドリフトを誘発する。これに対して
、酸化物半導体層の不純物、特に水素や水などを極力除去し、上述の高密度プラズマＣＶ
Ｄ装置を用いて緻密で絶縁耐圧の高い高品質なゲート絶縁層を形成し、該ゲート絶縁層と
該酸化物半導体層との界面特性を良好にすることにより、ＢＴ試験に対しても安定なトラ
ンジスタを得ることができる。

第２の加熱処理の後に、さらに、大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時
間以下での加熱処理を行ってもよい。ここでは、１５０℃で１０時間加熱処理を行う。こ
の加熱処理では、一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、１００℃以上
２００℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回繰り返して行
ってもよい。また、この加熱処理は減圧下で行ってもよい。減圧下で加熱処理を行うと、
加熱時間を短縮することができる。

なお、ドレイン電極層４１５ｂと重畳した酸化物半導体層において低抵抗領域４１４ｂを
形成することにより、トランジスタの信頼性の向上を図ることができる。具体的には、低
抵抗領域４１４ｂを形成することで、ドレイン電極層４１５ｂから低抵抗領域４１４ｂ、
チャネル形成領域４１３にかけて、導電性を段階的に変化させうるような構造とすること
ができる。

また、酸化物半導体層の膜厚が１５ｎｍ以下と薄い場合には、膜厚方向全体にわたって、
酸化物半導体層における低抵抗領域が形成されるが、酸化物半導体層の膜厚が３０ｎｍ以
上５０ｎｍ以下とより厚い場合には、酸化物半導体層の一部、ソース電極層又はドレイン
電極層と接する領域及びその近傍が低抵抗化して低抵抗領域が形成され、酸化物半導体層
においてゲート絶縁層に近い領域はＩ型とすることもできる。

酸化物絶縁層４１６上にさらに保護絶縁層を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタリン
グ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタリング法は、量産性がよいため、
保護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分や、水素イオンや、ＯＨ⁻イ
オンなどの不純物が含まれない又は少ない層であり、これらが外部から侵入することをブ
ロックする無機絶縁膜を用いて保護絶縁層を形成することができる。無機絶縁膜としては
、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜
などを用いることができる。本実施の形態では、窒化シリコン膜を用いて保護絶縁層４０
３を形成する（図８（Ｄ）参照）。

以上のように、上記実施の形態の液晶表示装置を構成するトランジスタを作製することが
できる。なお、これに限定されず、上記実施の形態における液晶表示装置を構成するトラ
ンジスタとしては、必要に応じて、チャネル形成領域を複数有するマルチゲート構造のト
ランジスタを用いることもできる。また、上記実施の形態における液晶表示装置を構成す
るトランジスタとしては、トップゲート型トランジスタを用いることができる。また、上
記実施の形態における液晶表示装置を構成するトランジスタとしては、例えばチャネルエ
ッチ型トランジスタ、チャネルストップ型トランジスタ、ボトムコンタクト型トランジス
タなどを用いることができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ又は置き換えを行うことができ
る。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例の外観及び断面について、
図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態における液晶表示装置の一例を説明するた
めの図であり、図９（Ａ）及び図９（Ｃ）は、平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）
又は図９（Ｃ）の線分Ｍ−Ｎにおける断面図である。

図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示す液晶表示装置は、第１の基板４００１上に設けられた画
素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設け
られている。また、画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００
６が設けられている。よって、画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の
基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共
に封止されている。また、図９（Ａ）乃至図９（Ｃ）に示す液晶表示装置は、第１の基板
４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意さ
れた基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が
実装されている。

なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ法、ワ
イヤボンディング法、或いはＴＡＢ法などを用いることができる。図９（Ａ）は、ＣＯＧ
法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図９（Ｃ）は、ＴＡＢ法により信
号線駆動回路４００３を実装する例である。

また、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２及び走査線駆動回路４００４の
それぞれは、トランジスタを複数有しており、図９（Ｂ）では、画素部４００２に含まれ
るトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１と
を例示している。トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１上には、絶縁層４０４
１、４０４２、４０２１が設けられている。

トランジスタ４０１０及びトランジスタ４０１１としては、上記実施の形態の液晶表示装
置と同様に、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層を有するトランジスタ
を用いることができ、例えば上記実施の形態３に示すトランジスタを用いることができる
。

トランジスタ４０１０は、ゲート電極層４０５１と、ゲート電極層４０５１の上に設けら
れたゲート絶縁層４０２０と、ゲート絶縁層４０２０を挟んでゲート電極層４０５１の上
に設けられた酸化物半導体層４０５２と、酸化物半導体層４０５２の上にそれぞれ設けら
れたソース電極層４０５３及びドレイン電極層４０５４と、を有する。

トランジスタ４０１１は、ゲート電極層４０６１と、ゲート電極層４０６１の上に設けら
れたゲート絶縁層４０２０と、ゲート絶縁層４０２０を挟んでゲート電極層４０６１の上
に設けられた酸化物半導体層４０６２と、酸化物半導体層４０６２の上にそれぞれ設けら
れたソース電極層４０６３及びドレイン電極層４０６４と、を有する。

さらに、絶縁層４０２１上において、トランジスタ４０１１の酸化物半導体層４０６２の
チャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸
化物半導体層４０６２のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、外部スト
レスによるトランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また
、導電層４０４０は、電圧がトランジスタ４０１１のゲート電極層４０６１と同じでもよ
いし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、
導電層４０４０の電圧がＧＮＤ、０Ｖ、或いは導電層４０４０が浮遊状態であってもよい
。なお、導電層４０４０は、必ずしも設ける必要はない。

また、絶縁層４０４１、絶縁層４０４２、及び絶縁層４０２１を貫通する開口部を介して
トランジスタ４０１０のソース電極層４０５３又はドレイン電極層４０５４と電気的に接
続されるように画素電極層４０３０が設けられる。そして、第２の基板４００６上に対向
電極層４０３１が設けられる。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００
８とが重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、
対向電極層４０３１は、それぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３を介し
て液晶層４００８を挟持している。

なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性基板を用いることがで
き、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては
、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶ
Ｆ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルム、又はアクリル樹脂フィ
ルムを用いることができる。

また、絶縁層４０３２及び絶縁層４０３３の間にスペーサ４０３５が設けられる。スペー
サ４０３５は、絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状の隔壁であり、画素
電極層４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設
けられている。なお、スペーサ４０３５として球状のスペーサを用いてもよい。

また、対向電極層４０３１は、トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電圧
線と電気的に接続される。また、共通電圧線との接続部（共通接続部ともいう）を用いて
、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４０３１と共通電圧線とを電
気的に接続することができる。

また、シール材４００５は、導電性粒子を含む。

また、本実施の形態の液晶表示装置では、液晶層４００８における液晶材料として配向膜
を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は、液晶相の一つであり、コレ
ステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現す
る相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するため
に５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶材料に用いる。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１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等
方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また、配向膜を設けなく
てもよいのでラビング処理も不要となるため、ラビング処理によって引き起こされる静電
破壊を防止することができ、作製工程中の液晶表示装置の不良や破損を軽減することがで
きる。よって、液晶表示装置の生産性を向上させることが可能となる。特に、酸化物半導
体層を用いるトランジスタは、静電気の影響によりトランジスタの電気的な特性が著しく
変動して設計範囲を逸脱する恐れがある。よって、酸化物半導体層を用いるトランジスタ
を有する液晶表示装置にブルー相の液晶材料を用いることはより効果的である。

また、本実施の形態における液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、
内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設けてもよいし、偏光板を基板の内側
に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も偏光板及び着色層の材料や作製工程
条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとして機能す
る遮光層を設けてもよい。

また、絶縁層４０４１は、酸化物半導体層４０５２及び酸化物半導体層４０６２に接する
。絶縁層４０４１としては、例えば酸化シリコン層を用いることができる。

また、絶縁層４０４２は、絶縁層４０４１上に接して設けられる。絶縁層４０４２として
は、例えば窒化シリコン層を用いることができる。

また、絶縁層４０２１は、絶縁層４０４２の上に設けられる。絶縁層４０２１は、トラン
ジスタの表面の凹凸を低減するための平坦化絶縁層としての機能を有する。絶縁層４０２
１としては、例えばポリイミド、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ポリアミド
、エポキ樹脂などの、耐熱性を有する有機材料を用いることができる。また上記有機材料
の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、
ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）などを用いることもできる。なお、これらの材料で形成さ
れる絶縁膜を複数積層させることで、絶縁層４０２１を形成してもよい。

絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、絶縁層４０２１の形成法としては、その材
料に応じて、スパッタリング法、ＳＯＧ法、スピンコート法、ディップ法、スプレー塗布
法、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法など）などを
用いることができる。

画素電極層４０３０及び対向電極層４０３１としては、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ
ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに酸化珪素（ＳｉＯ_２）を混合した導電材料、酸化イン
ジウム、酸化スズ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含む
インジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウ
ム錫酸化物、などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。なお、反射型の液
晶表示装置において、透光性を有する必要がない場合は、タングステン（Ｗ）、モリブデ
ン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（
Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チ
タン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの金
属、又はその合金、若しくはその金属窒化物から一つ、又は複数種を用いて形成すること
ができる。

また、画素電極層４０３０及び対向電極層４０３１を、導電性高分子（導電性ポリマーと
もいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成
した電極層は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７
０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率は
、０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。

導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例え
ば、ポリアニリン又はその誘導体、ポリピロール又はその誘導体、ポリチオフェン又はそ
の誘導体、若しくはこれらのモノマーが２種以上で構成される共重合体などがあげられる
。

また、別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４又は画素部４
００２に与えられる各種信号及び電圧は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。さらに、
ＦＰＣ４０１８は、接続端子電極４０１５及び異方性導電膜４０１９を介して端子電極４
０１６に電気的に接続される。

接続端子電極４０１５は、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電膜を
用いて形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０のソース電極層４０５３及
びドレイン電極層４０５４と同じ導電膜を用いて形成される。

また、図９においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実
装している例を示しているが、この構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して
実装してもよいし、信号線駆動回路の一部又は走査線駆動回路の一部のみを別途形成して
実装してもよい。

また、図９に示す液晶表示装置では、ブラックマトリクス（遮光層）、偏光部材、位相差
部材、反射防止部材などの光学部材（光学基板）などを適宜設けることができる。例えば
、光学部材としては、偏光基板及び位相差基板による円偏光を用いてもよい。また、光源
としてバックライト、サイドライトなどを用いてもよい。

アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、マトリクス状に配置された画素電極
層を駆動することによって、画面上に表示パターンが形成される。詳しくは選択された画
素電極層と該画素電極に対応する対向電極層との間に電圧が印加されることによって、画
素電極層と対向電極層との間に配置された液晶層の光学変調が行われ、この光学変調が表
示パターンとして観察者に認識される。

また、液晶表示装置の動画特性を改善するため、バックライトとして複数のＬＥＤ（発光
ダイオード）光源又は複数のＥＬ光源などを用いて面光源を構成し、面光源を構成してい
る各光源を独立して１フレーム期間内で間欠点灯駆動する駆動技術もある。面光源として
、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。独立して複
数のＬＥＤを制御できるため、液晶層の光学変調の切り替えタイミングに合わせてＬＥＤ
の発光タイミングを同期させることもできる。この駆動技術は、ＬＥＤを部分的に消灯す
ることができるため、特に一画面を占める黒い表示領域の割合が多い映像表示の場合には
、消費電力を低減することができる。

これらの駆動技術を組み合わせることによって、上記実施の形態に示す液晶表示装置の表
示特性を向上させることができる。

また、トランジスタは静電気などにより破壊されやすいため、さらに画素部又は駆動回路
と同一基板上に保護回路を設けることが好ましい。保護回路は、酸化物半導体層を用いた
非線形素子を用いて構成することが好ましい。例えば、保護回路は、画素部と、走査線入
力端子及び信号線入力端子との間に配設されている。本実施の形態では、複数の保護回路
を配設して、走査線、信号線及び容量バス線に静電気などによりサージ電圧が印加され、
画素におけるトランジスタなどが破壊されないように構成されている。そのため、保護回
路にサージ電圧が印加されたときに、共通配線に電荷を逃がすように構成する。また、保
護回路は、走査線に対して並列に配置された非線形素子及び非線形素子によって構成され
ている。非線形素子及び非線形素子は、ダイオードのような二端子素子又はトランジスタ
のような三端子素子で構成される。例えば、画素部のトランジスタと同じ工程で形成する
ことも可能であり、例えばゲートとドレインを接続することによりダイオードと同様の特
性を持たせることができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置の表示モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅ
ｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ
（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ
Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔ
ｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ
（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（Ａ
ｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用い
ることができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置としては、ＴＮ液晶、ＯＣＢ液晶、ＳＴＮ液晶、ＶＡ
液晶、ＥＣＢ型液晶、ＧＨ液晶、高分子分散型液晶、ディスコティック液晶などを用いる
ことができるが、中でもノーマリーブラック型の液晶パネル、例えば垂直配向（ＶＡ）モ
ードを採用した透過型の液晶表示装置とすることが好ましい。垂直配向モードとしては、
いくつか挙げられるが、例えば、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ
Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌ
ｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶモードなどを用いることができる。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置の画素部にチャネル形成層としての機能を有
する酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることで、表示時間の長い静止画像が表示
可能な表示装置を提供することができる。また、静止画像の表示時に駆動回路部の動作を
停止することにより消費電力を低減することもできる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例として、タッチパネル機能
を付加した液晶表示装置について説明する。

図１０は、本実施の形態における液晶表示装置の構成の一例を示す図である。

図１０（Ａ）に示す液晶表示装置は、液晶表示ユニット６６０１と、液晶表示ユニット６
６０１に重畳して設けられたタッチパネルユニット６６０２と、を有し、液晶表示ユニッ
ト６６０１及びタッチパネルユニット６６０２が筐体（ケース）６６０３により合着され
た構造である。

液晶表示ユニット６６０１としては、上記実施の形態に示す液晶表示装置を適用すること
ができる。

タッチパネルユニット６６０２としては、例えば抵抗膜方式、表面型静電容量方式、又は
投影型静電容量方式のタッチパネルを用いることができる。

図１０（Ａ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の一例は、互いに別々に作製し
た液晶表示ユニットとタッチパネルユニットとを重畳させた構造である。該構造にするこ
とにより、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の製造コストを削減することができ
る。

また、図１０（Ｂ）に示す液晶表示装置６６０４は、表示部に複数の画素６６０５を有し
、画素６６０５は、光センサ６６０６及び液晶素子６６０７を有する構造である。図１０
（Ｂ）に示す液晶表示装置６６０４は、画素６６０５に設けられた光センサ６６０６に被
読み取り物（指やペンなど）を接触又は近付け、被読み取り物からの反射光に応じて光セ
ンサにおいて光電流を生成させることにより読み取りを行うものである。図１０（Ｂ）に
示す液晶表示装置６６０４は、図１０（Ａ）とは異なり、タッチパネルユニット６６０２
を重畳させる必要がないため、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。なお、画素６
６０５とともに走査線駆動回路６６０８、信号線駆動回路６６０９、及び光センサ用駆動
回路６６１０を画素６６０５と同じ基板上に作製することで、液晶表示装置の小型化を図
ることができる。なお、光センサ６６０６は、アモルファスシリコンなどで形成し、酸化
物半導体を用いたトランジスタと重畳して形成する構成としてもよい。

本実施の形態のタッチパネルの機能を付加した液晶表示装置は、チャネル形成層としての
機能を有する酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることで、表示時間の長い静止画
像の表示が可能な表示装置を提供することができる。また、静止画像の表示時に駆動回路
部の動作を停止することにより消費電力を低減することもできる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことがで
きる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置の一例として電子書籍について説
明する。

本実施の形態における電子書籍について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形
態における電子書籍の一例を示す図である。

図１１に示す電子書籍は、筐体２７０１及び筐体２７０３の２つの筐体で構成されている
。筐体２７０１及び筐体２７０３は、軸部２７１１により接続され、軸部２７１１を軸と
して開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行う
ことが可能となる。

筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み
込まれている。表示部２７０５及び表示部２７０７は、互いに異なる画像を表示する構成
としてもよく、例えば両方の表示部で一続きの画像を表示する構成としてもよい。異なる
画面を表示する構成とすることにより、例えば右側の表示部（図１１では表示部２７０５
）に文章を表示し、左側の表示部（図１１では表示部２７０７）に画像を表示することが
できる。

また、図１１に示す電子書籍は、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例
えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカ２７２５など
を備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。また、筐体の表示部と
同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐
体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、又はＡＣアダプタ及び
ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備え
る構成としてもよい。さらに、図１１に示す電子書籍は、電子辞書としての機能を持たせ
た構成としてもよい。

なお、本実施の形態の電子書籍は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線に
より、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とす
ることも可能である。

また、本実施の形態の電子書籍は、太陽電池セルと、太陽電池セルから出力される電圧を
充電する蓄電装置と、該蓄電装置に充電された電圧を各回路に必要な電圧に変換する直流
変換回路と、を用いて構成される電源回路を有する構成にしてもよい。これにより、外部
電源が不要となるため、外部電源が無い場所であっても、該電子書籍を長時間使用するこ
とができ、利便性を向上させることができる。蓄電装置としては、リチウムイオン二次電
池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、及びレドックスキャパシタのい
ずれか一つ又は複数などを用いることができる。例えばリチウムイオン二次電池及びリチ
ウムイオンキャパシタを併用することにより、高速充放電が可能であり、且つ長時間電源
を供給することが可能な蓄電装置にすることができる。なお、リチウムイオン二次電池に
限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなど
を可動イオンとして用いた二次電池を用いてもよい。また、リチウムイオンキャパシタに
限定されず、蓄電装置として、他のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンなど
を可動イオンとして用いたキャパシタを用いてもよい。

以上のように、本実施の形態の電子書籍は、チャネル形成層としての機能を有する酸化物
半導体層を含むトランジスタを用いることで、静止画像の表示時間の長い表示装置を提供
することができるため、電子書籍において一定の静止画像を長時間閲覧する場合には特に
有効である。また、静止画像の表示時に駆動回路部の動作を停止することにより消費電力
を低減することもできる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせ、又は置き換えを行うことができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、上記実施の形態に示す液晶表示装置を表示部に有する電子機器につい
て説明する。

上記実施の形態に示す液晶表示装置を様々な電子機器の表示部に適用することにより、表
示機能に加えて様々な機能を持たせた電子機器を提供することができる。上記実施の形態
に示す液晶表示装置を表示部に適用した電子機器の具体例について図１２を用いて説明す
る。図１２は、本実施の形態の電子機器の構成の一例を示す図である。

図１２（Ａ）は、携帯型情報通信端末を示す図である。図１２（Ａ）に示す携帯型情報通
信端末は少なくとも表示部１００１を有する。また、図１２（Ａ）に示す携帯型情報通信
端末は、例えばタッチパネルと組み合わせることにより、様々な携帯品の代わりとして利
用することができる。例えば表示部１００１に操作部１００２を設けることで携帯電話と
して利用することができる。なお、操作部１００２は必ずしも表示部１００１に設ける必
要はなく、別途操作ボタンを設けた構成とすることもできる。またメモ帳の代わりとして
の利用や原稿入出力機能を利用してハンディスキャナーとして利用することもできる。ま
た、上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時
間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そのため、上記実施の形態
に示す液晶表示装置を図１２（Ａ）に示す携帯型情報通信端末に用いることにより、例え
ば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっても、眼精疲労を抑制することができ
る。

図１２（Ｂ）は、例えばカーナビゲーションを含む情報案内端末を示す図である。図１２
（Ｂ）に示す情報案内端末は、少なくとも表示部１１０１を有し、さらに操作ボタン１１
０２や外部入力端子１１０３などを有する構成とすることもできる。自動車の車内は、気
温共に温度が大きく変動し、温度が５０℃を超えることもある。しかし上記実施の形態に
示す液晶表示装置は、温度による特性変化が少ないため、自動車の車内のような温度が大
きく変動する環境下において特に有効である。

図１２（Ｃ）は、ノート型パーソナルコンピュータを示す図である。図１２（Ｃ）に示す
ノート型パーソナルコンピュータは、筐体１２０１、表示部１２０２、スピーカ１２０３
、ＬＥＤランプ１２０４、ポインティングデバイス１２０５、接続端子１２０６、及びキ
ーボード１２０７を有する。上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像データの
書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる。そ
のため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１２（Ｃ）に示すノート型パーソナルコ
ンピュータに用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっ
ても、眼精疲労を抑制することができる。

図１２（Ｄ）は、携帯型遊技機を示す図である。図１２（Ｄ）に示す携帯型遊技機は、第
１の表示部１３０１と第２の表示部１３０２と、スピーカ１３０３と、接続端子１３０４
と、ＬＥＤランプ１３０５、マイクロフォン１３０６、記録媒体読込部１３０７と、操作
ボタン１３０８と、センサ１３０９と、を有する。また、上記実施の形態に示す液晶表示
装置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔
を長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１２（Ｄ）
に示す携帯型遊技機に用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場
合であっても、眼精疲労を抑制することができる。また、第１の表示部１３０１と第２の
表示部１３０２のいずれか一方を動画像表示とし、他方を静止画像表示と互いに異なる表
示にすることもできる。これにより、静止画像を表示している表示部において駆動回路部
への信号又は電圧の供給を停止させることができるため、消費電力を低減することができ
る。

図１２（Ｅ）は、設置型情報通信端末を示す図である。図１２（Ｅ）に示す設置型情報通
信端末は、少なくとも表示部１４０１を有する。なお、表示部１４０１は、平面部１４０
２上に設けることもできる。また、平面部１４０２に別途操作ボタンなどを設けることも
できる。図１２（Ｅ）に示す設置型情報通信端末は、例えば現金自動預け払い機、又はチ
ケット（乗車券を含む）などの券の注文をするための情報通信端末（マルチメディアステ
ーションともいう）などとして利用することができる。上記実施の形態に示す液晶表示装
置は、１回の画像データの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を
長くすることができる。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１２（Ｅ）に
示す設置型情報通信端末に用いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧す
る場合であっても、眼精疲労を抑制することができる。

図１２（Ｆ）は、ディスプレイを示す図である。図１２（Ｆ）に示すディスプレイは、筐
体１５０１と、表示部１５０２と、スピーカ１５０３と、ＬＥＤランプ１５０４と、操作
ボタン１５０５と、接続端子１５０６と、センサ１５０７と、マイクロフォン１５０８と
、支持台１５０９と、を有する。上記実施の形態に示す液晶表示装置は、１回の画像デー
タの書き込みに対する表示時間が長いため、書き込み動作の間隔を長くすることができる
。そのため、上記実施の形態に示す液晶表示装置を図１２（Ｆ）に示すディスプレイに用
いることにより、例えば表示部において長時間画像を閲覧する場合であっても、眼精疲労
を抑制することができる。

上記実施の形態に示す液晶表示装置を電子機器の表示部に搭載することにより多機能型の
電子機器を提供することができる。

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

１０ パルス出力回路
１１ 配線
１２ 配線
１３ 配線
１４ 配線
１５ 配線
１７ 配線
１８ 配線
２１ 入力端子
２２ 入力端子
２３ 入力端子
２４ 入力端子
２５ 入力端子
２６ 出力端子
２７ 出力端子
３１ トランジスタ
３２ トランジスタ
３３ トランジスタ
３４ トランジスタ
３５ トランジスタ
３６ トランジスタ
３７ トランジスタ
３８ トランジスタ
３９ トランジスタ
４０ トランジスタ
４１ トランジスタ
５１ 電源線
５２ 電源線
６１ 期間
６２ 期間
１０１ 表示パネル
１０３ 記憶回路
１０４ 比較回路
１０５ 選択回路
１０６ 表示制御回路
１０７ 駆動回路部
１０８ 画素部
１０９Ａ 駆動回路
１０９Ｂ 駆動回路
１１０ フレームメモリ
１５１ トランジスタ
１５２ 液晶素子
１５３ 容量素子
１５４ 信号線
１５５ 走査線
１５６ 配線
１５７ 配線
２０１ フレーム期間
２０２ フレーム期間
２１１ 書き込み期間
２１２ 表示期間
２３１ 直線
２３２ 直線
４００ 基板
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 保護絶縁層
４１０ トランジスタ
４１１ ゲート電極層
４１３ チャネル形成領域
４１４ａ 低抵抗領域
４１４ｂ 低抵抗領域
４１５ａ ソース電極層
４１５ｂ ドレイン電極層
４１６ 酸化物絶縁層
４３０ 酸化物半導体膜
４３１ 酸化物半導体層
１００１ 表示部
１００２ 操作部
１１０１ 表示部
１１０２ 操作ボタン
１１０３ 外部入力端子
１２０１ 筐体
１２０２ 表示部
１２０３ スピーカ
１２０４ ＬＥＤランプ
１２０５ ポインティングデバイス
１２０６ 接続端子
１２０７ キーボード
１３０１ 表示部
１３０２ 表示部
１３０３ スピーカ
１３０４ 接続端子
１３０５ ＬＥＤランプ
１３０６ マイクロフォン
１３０７ 記録媒体読込部
１３０８ 操作ボタン
１３０９ センサ
１４０１ 表示部
１４０２ 平面部
１５０１ 筐体
１５０２ 表示部
１５０３ スピーカ
１５０４ ＬＥＤランプ
１５０５ 操作ボタン
１５０６ 接続端子
１５０７ センサ
１５０８ マイクロフォン
１５０９ 支持台
２７０１ 筐体
２７０３ 筐体
２７０５ 表示部
２７０７ 表示部
２７１１ 軸部
２７２１ 電源
２７２３ 操作キー
２７２５ スピーカ
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 基板
４００８ 液晶層
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１３ 液晶素子
４０１５ 接続端子電極
４０１６ 端子電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
４０２０ ゲート絶縁層
４０２１ 絶縁層
４０３０ 画素電極層
４０３１ 対向電極層
４０３２ 絶縁層
４０３３ 絶縁層
４０３５ スペーサ
４０４０ 導電層
４０４１ 絶縁層
４０４２ 絶縁層
４０５１ ゲート電極層
４０５２ 酸化物半導体層
４０５３ ソース電極層
４０５４ ドレイン電極層
４０６１ ゲート電極層
４０６２ 酸化物半導体層
４０６３ ソース電極層
４０６４ ドレイン電極層
６５０５ 画素
６６０１ 液晶表示ユニット
６６０２ タッチパネルユニット
６６０３ 筐体
６６０４ 液晶表示装置
６６０５ 画素
６６０６ 光センサ
６６０７ 液晶素子
６６０８ 走査線駆動回路
６６０９ 信号線駆動回路
６６１０ 光センサ用駆動回路

Claims (1)

1. 第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、容量素子と、第１の電極と、第２の電極と、液晶と、を有し、
   前記液晶は、前記第１の電極の電位と前記第２の電極の電位との電位差に応じて形成される電界によって配向状態が制御され、
   前記第１のトランジスタのチャネルは、第１の酸化物半導体層に形成され、
   前記第１のトランジスタは、導通状態となることによって、前記第１の電極に第１の電位を伝達し、
   前記第１のトランジスタは、非導通状態となることによって、前記第１の電極を電気的に浮遊状態とし、
   前記第１の電位は、画像信号に対応する電位であり、
   前記第２のトランジスタのチャネルは、第２の酸化物半導体層に形成され、
   前記第２のトランジスタは、導通状態となることによって、前記第２の電極に第２の電位を伝達し、
   前記第２のトランジスタは、非導通状態となることによって、前記第２の電極を電気的に浮遊状態とし、
   前記容量素子の一対の電極のうちの一方は、前記第１の電極と接続され、
   前記第３のトランジスタのチャネルは、第３の酸化物半導体層に形成され、
   前記第３のトランジスタは、導通状態となることによって、前記容量素子の一対の電極のうちの他方に第３の電位を伝達し、
   前記第３のトランジスタは、非導通状態となることによって、前記容量素子の一対の電極のうちの他方を電気的に浮遊状態とし、
   前記第１の酸化物半導体層は、キャリア濃度が１×１０^１２／ｃｍ^３未満であり、
   前記第２の酸化物半導体層は、キャリア濃度が１×１０^１２／ｃｍ^３未満であり、
   前記第３の酸化物半導体層は、キャリア濃度が１×１０^１２／ｃｍ^３未満であり、
   前記第１のトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１０^−１７Ａ／μｍ以下であり、
   前記第２のトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１０^−１７Ａ／μｍ以下であり、
   前記第３のトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１０^−１７Ａ／μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。

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