JP2019003222A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】静止画を表示する際にリフレッシュレートを低減しても、表示する画像の劣化を抑制することを課題の一とする。【解決手段】画素電極に電気的に接続された画素トランジスタと、一方の電極が画素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動に応じた保持信号を容量線に供給して、画素電極の電位を一定にする。【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置の駆動方法に関する。または、液晶表示装置に関する。または、
液晶表示装置を具備する電子機器に関する。
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の小型表示装置に至
るまで、普及が進んでいる。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。
非特許文献１では、液晶表示装置の低消費電力化を図るために、動画表示と静止画表示の
際のリフレッシュレートを異ならせる構成について開示している。そして静止画表示の際
の、休止期間と走査期間の信号切り替えに伴ってドレイン−コモン電圧の変動を伴い、フ
リッカが知覚されてしまうのを防ぐために、休止期間中にも信号線とコモン電極とに同位
相の交流信号を印加してドレイン−コモン電圧の変動を防ぐ構成について開示している。
Ｋａｚｕｈｉｋｏ Ｔｓｕｄａ ｅｔ ａｌ．，ＩＤＷ’０２，ｐｐ２９５−２９８
上記非特許文献１のように、リフレッシュレートを低減することで低消費電力化を図るこ
とができる。しかしながら、画素トランジスタのオフ電流、及び／または液晶からの電流
のリークにより画素電極の電位が変化するため、画素電極とコモン電極との間の電圧が一
定に保持できないことがある。そのため、液晶に印加される電圧が変化することにより、
表示する画像が劣化してしまうといった問題がある。
具体的な例を図面に示して課題について詳述する。図１４（Ａ）には、液晶表示装置の表
示パネルの概略図について示している。図１４（Ａ）に示す表示パネル１４００は、画素
部１４０１、ゲート線１４０２（走査線ともいう）、信号線１４０３（データ線ともいう
）、画素１４０４、共通電極１４０５（コモン電極ともいう）、容量線１４０６、端子部
１４０７を有する。
図１４（Ｂ）には、図１４（Ａ）の画素１４０４について抜き出して示したものである。
画素１４０４は、画素トランジスタ１４０８、液晶素子１４０９、容量素子１４１０を有
する。画素トランジスタ１４０８はゲートがゲート線１４０２に接続され、ソース又はド
レインの一方となる第１端子が信号線１４０３に接続され、ソース又はドレインの他方と
なる第２端子が、液晶素子１４０９の一方の電極及び容量素子１４１０の第１の電極に接
続される。なお液晶素子１４０９の他方の電極は、共通電極１４０５に接続されている。
なお容量素子１４１０の第２の電極は、容量線１４０６に接続される。なお画素トランジ
スタ１４０８は、薄膜の半導体層を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成される。
図１４（Ｃ）には、図１４（Ｂ）の画素１４０４における各配線及び素子について注目す
るため、書き換えたものである。各配線及び各素子の符号については、図１４（Ｂ）と同
様である。なお図１４（Ｃ）では、説明のため、液晶素子１４０９について、画素トラン
ジスタ１４０８の側の電極を画素電極１４１１、共通電極１４０５の側を対向電極１４１
２、画素電極１４１１と対向電極１４１２に挟持される液晶１４１３について示している
。
図１５（Ａ）には、図１４（Ｃ）と同じ図について示しているが、各配線の電位、電極間
の電圧、及び素子を流れる電流について着目して示したものである。すなわち、信号線１
４０３に供給される画像信号は電圧Ｖｄａｔａであり、画素電極１４１１で保持する電圧
はＶｐｉｘであり、対向電極１４１２の電圧はＶｃｏｍである。また、液晶１４１３に印
加される電圧は、ＶＬＣとなる。また図１５（Ａ）では、画素トランジスタのオフ電流Ｉ
ＴＦＴ、及び液晶を流れる電流ＩＬＣについても図示している。
次いで図１５（Ｂ）では、図１５（Ａ）で示した各配線の電位、電極間の電圧について示
すタイミングチャートの概略図について示したものである。図１５（Ｂ）に示すタイミン
グチャートでは、期間Ｆ１乃至Ｆ４に分けて示している。なお期間Ｆ１乃至Ｆ４において
、表示する画像は、同じ画像、即ち静止画を表示することを想定して、以下に説明する。
即ち、期間Ｆ１乃至Ｆ４では、液晶１４１３に印加される電圧ＶＬＣが一定の電圧Ｖｄａ
ｔａ（図１５（Ｂ）中、矢印１５０１）となるものである。また液晶素子１４０９では液
晶１４１３に一方向の電圧が印加されることで素子の劣化があることが知られており、通
常液晶素子１４０９に印加する電圧の極性を一定期間毎に反転させる反転駆動を用いるこ
とが知られている。例えば期間Ｆ１乃至Ｆ４で反転駆動を行うと、図１５（Ｂ）のＶＬＣ
（反転駆動）のように同じ画像を表示する場合であっても一定期間毎に極性の異なる電圧
を液晶素子１４０９に印加することとなる。
静止画を表示する際に、低消費電力化を図るようリフレッシュレートを低減する場合、期
間Ｆ１乃至Ｆ４のそれぞれの期間が長くなることとなる。期間が長くなるにつれてオフ電
流ＩＴＦＴ、及び／または液晶を流れる電流ＩＬＣにより、画素電極１４１１で保持する
電圧（Ｖｐｉｘ）はＶｄａｔａから上昇又は下降して変動する（図１５（Ｂ）中、矢印１
５０２、矢印１５０３）。一方で、対向電極１４１２の電圧Ｖｃｏｍは固定電圧であり、
実際の液晶１４１３に印加される電圧ＶＬＣは、期間Ｆ１乃至Ｆ４の境（図１５（Ｂ）中
、ｒｅｆｒｅｓｈ）で大きく変動し、これが静止画を表示する際の画像の劣化の一因とな
っている。
そこで、本発明の一態様は、静止画を表示する際にリフレッシュレートを低減しても、表
示する画像の劣化を抑制することを課題の一とする。
本発明の一態様は、画素電極に電気的に接続された画素トランジスタと、一方の電極が画
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動に応じた保持信
号を容量線に供給して、画素電極の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、画素電極に電気的に接続された画素トランジスタと、一方の電極が画
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動が上昇の場合に
、画像信号に基づく電圧が下降するよう制御する保持信号を容量線に供給して、画素電極
の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、画素電極に電気的に接続された画素トランジスタと、一方の電極が画
素電極に電気的に接続され、他方の電極が容量線に電気的に接続された容量素子と、を有
し、画素電極には、画素トランジスタを導通状態として画像信号に基づく電圧が供給され
、その後、画素トランジスタを非導通状態にして画像信号に基づく電圧の保持を行う保持
期間を有し、画素電極において画像信号に基づく電圧の保持期間での変動が下降の場合に
、画像信号に基づく電圧が上昇するよう制御する保持信号を容量線に供給して、画素電極
の電位を一定にする液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様において、画素トランジスタの半導体層は、酸化物半導体である液晶表示
装置の駆動方法でもよい。
本発明の一態様において、保持期間は、６０秒以上の期間である液晶表示装置の駆動方法
でもよい。
本発明の一態様において、液晶表示装置は、１フレーム期間毎に、フレーム反転駆動、コ
モン反転駆動、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、またはドット反転駆動で
駆動する液晶表示装置の駆動方法でもよい。
本発明の一態様により、静止画を表示する際にリフレッシュレートを低減しても、表示す
る画像の劣化を抑制することができる。
本発明の一態様の回路図を説明するための図。 本発明の一態様のタイミングチャートを説明するための図。 本発明の一態様の液晶の特性の例を説明するための図。 本発明の一態様のブロック図を説明するための図。 本発明の一態様の回路図を説明するための図。 本発明の一態様の模式図を説明するための図。 本発明の一態様の回路図を説明するための図。 本発明の一態様のタイミングチャートを説明するための図。 本発明の一態様のトランジスタを説明するための図。 本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。 本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。 本発明の一態様の電子機器を説明するための図。 本発明の一態様の電子機器を説明するための図。 課題を説明するための図。 課題を説明するための図。
以下、本発明の実施の形態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等において示す各構成の大きさ、層の厚さ、領域、又は信号波
形のなまりは、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１、第２、第３、乃至第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。
（実施の形態１）
本実施の形態について説明するため、まず図１（Ａ）には、液晶表示装置の表示パネルの
概略図について示している。図１（Ａ）に示す表示パネル１００は、画素部１０１、ゲー
ト線１０２（走査線ともいう）、信号線１０３（データ線ともいう）、画素１０４、共通
電極１０５（コモン電極ともいう）、容量線１０６、端子部１０７、ゲート線駆動回路１
０２Ｄ、信号線駆動回路１０３Ｄを有する。
なお図１（Ａ）では、表示パネル１００上にゲート線駆動回路１０２Ｄ、信号線駆動回路
１０３Ｄを設ける構成について示したが、図１４（Ａ）と同様に必ずしも表示パネル１０
０上に設ける必要はない。表示パネル１００上にゲート線駆動回路１０２Ｄ、信号線駆動
回路１０３Ｄを設けることで、端子部１０７の端子数を削減することができ、液晶表示装
置の小型化を図ることができる。
なお、画素１０４は、マトリクス状に配置（配列）されている。ここで、画素がマトリク
スに配置（配列）されているとは、縦方向もしくは横方向において、画素が直線上に並ん
で配置されている場合や、ギザギザな線上に配置されている場合を含む。よって、例えば
三色の色要素（例えばＲＧＢ）でフルカラー表示を行う場合に、ストライプ配列されてい
る場合や、三つの色要素のドットがデルタ配列されている場合も含む。
図１（Ｂ）には、図１（Ａ）の画素１０４について抜き出して示したものである。画素１
０４は、画素トランジスタ１０８、液晶素子１０９、容量素子１１０を有する。画素トラ
ンジスタ１０８はゲートがゲート線１０２に接続され、ソース又はドレインの一方となる
第１端子が信号線１０３に接続され、ソース又はドレインの他方となる第２端子が、液晶
素子１０９の一方の電極及び容量素子１１０の第１の電極に接続される。なお液晶素子１
０９の他方の電極は、共通電極１０５に接続されている。なお容量素子１１０の第２の電
極は、容量線１０６に接続される。なお画素トランジスタ１０８は、薄膜の半導体層を有
する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成される。
なお、ＡとＢとが接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続
されている場合と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続され
ている場合とを含むものとする。
なお、画素トランジスタ１０８として、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶（マイ
クロクリスタル、セミアモルファスとも言う）シリコン、単結晶シリコンを有する薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることができる。または、ＺｎＯ、ａ−ＩｎＧａＺｎＯ
、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓなどの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、
さらに、これらの化合物半導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを
用いることができる。これらにより、製造温度を低くでき、例えば、室温でトランジスタ
を製造することが可能となる。
なお、一画素は、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例として
は、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従
って、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最
小単位は、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。なお、
色要素は、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、イエロー、シアン、マゼンタの三画
素から構成されるものであってもよい。
なお、薄膜トランジスタは、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り、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ド
レイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。ここで、ソ
ースとドレインとは、トランジスタの構造や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、本書類（明細書、特
許請求の範囲又は図面など）においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソ
ースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１
端子、第２端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第１の電極、第２の電極と
表記する場合がある。あるいは、ソース領域、ドレイン領域と表記する場合がある。
図１（Ｃ）には、図１（Ｂ）の画素１０４における各配線及び素子について注目するため
、書き換えたものである。各配線及び各素子の符号については、図１（Ｂ）と同様である
。なお図１（Ｃ）では、説明のため、液晶素子１０９について、画素トランジスタ１０８
の側の電極を画素電極１１１、共通電極１０５の側を対向電極１１２、画素電極１１１と
対向電極１１２に挟持される液晶１１３について示している。なお図１（Ｃ）において、
図１４（Ｃ）と異なる点は、容量素子１１０の第２の電極に接続される容量線１０６に供
給する電圧として固定電圧を供給する構成でなく、一定の周期で印加する電圧の異なる信
号を容量素子１１０の第２の電極に印加する構成とする点にある。
図２（Ａ）には、図１（Ｃ）と同じ図について示しているが、図１５（Ａ）と同様にして
、各配線の電位、電極間の電圧、及び素子を流れる電流について着目して示したものであ
る。すなわち、信号線１０３に供給される画像信号は電圧Ｖｄａｔａであり、容量線１０
６に供給される信号（保持信号）は電圧Ｖｃａｐであり、画素電極１１１で保持する電圧
はＶｐｉｘであり、対向電極１１２の電圧はＶｃｏｍである。また、液晶１１３に印加さ
れる電圧は、ＶＬＣとなる。また図２（Ａ）では、画素トランジスタのオフ電流ＩＴＦＴ
、及び液晶１１３を流れる電流ＩＬＣについても図示している。
なお具体的な動作としては、画像信号を画素に書き込むために、画素トランジスタを導通
状態にして画像信号に基づく電圧Ｖｄａｔａを画素電極１１１に供給する期間（以下、書
き込み期間という）を有し、画素電極１１１で保持する電圧はＶｐｉｘとするものである
。電圧Ｖｐｉｘは、画素トランジスタを非導通状態とすることでＶｐｉｘの保持を行う。
なおＶｐｉｘを保持する期間（以下、保持期間という）では、オフ電流ＩＴＦＴ、及び／
または電流ＩＬＣにより変動し、上昇または下降の変動をすることとなり、定期的なリフ
レッシュ動作が必要となる。なお書き込み期間と保持期間を併せて１フレーム期間ともい
う。
なお本明細書において書き込み期間は、保持期間と比べて極端に短い。そのため、タイミ
ングチャートでは特に書き込み期間について図示せず、保持期間を１フレーム期間として
説明することもある。
なお画素トランジスタとして半導体層に酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタでは、オ
フ電流ＩＴＦＴを極端に低減することができる。そのため、電圧Ｖｐｉｘの変動の要因を
、液晶１１３を流れる電流ＩＬＣのみが大きく寄与するものとする構成とすることができ
る。その結果、前述の保持期間を６０秒以上に大幅に延ばすことができ、リフレッシュレ
ートを大幅に低減することができる。
なお、電圧とは、ある電位と、基準の電位（例えばグラウンド電位）との電位差のことを
示す場合が多い。よって、電圧、電位、電位差を、各々、電位、電圧、電圧差と言い換え
ることが可能である。
次いで図２（Ｂ）では、図１５（Ｂ）と同様にして、図２（Ａ）で示した各配線の電位、
電極間の電圧について示すタイミングチャートの概略図について示したものである。図２
（Ｂ）に示すタイミングチャートでは、期間Ｆ１乃至Ｆ４に分けて示している。なお期間
Ｆ１乃至Ｆ４において、表示する画像は、同じ画像、即ち静止画を表示することを想定し
て説明するものである。即ち、期間Ｆ１乃至Ｆ４では、液晶１１３に印加される電圧ＶＬ
Ｃが一定の電圧Ｖｄａｔａ（図２（Ｂ）中、矢印１２１）となるものである。また液晶素
子１０９では液晶１１３に一方向の電圧が印加されることで素子の劣化があることが知ら
れており、通常液晶素子に印加する電圧の極性を一定期間毎に反転させる反転駆動を用い
ることが知られている。例えば期間Ｆ１乃至Ｆ４のそれぞれの期間を１フレーム期間とし
、１フレーム期間毎に反転駆動を行うとフレーム反転駆動となり、図２（Ｂ）のＶＬＣ（
反転駆動）のように同じ画像を表示する場合であっても一定期間毎に極性の異なる電圧を
液晶素子に印加することとなる。
静止画を表示する際に、低消費電力化を図るようリフレッシュレートを低減する場合、期
間Ｆ１乃至Ｆ４のそれぞれの期間が長くなることとなる。期間が長くなるにつれてオフ電
流ＩＴＦＴ、及び／または液晶を流れる電流ＩＬＣにより、図１５（Ｂ）を用いて説明し
たように、画素電極１１１で保持する電圧Ｖｐｉｘが上昇又は下降して変動することとな
る。
本実施の形態の構成においては、保持信号Ｖｃａｐにより、前述のオフ電流ＩＴＦＴ、及
び／または液晶を流れる電流ＩＬＣにより、画素電極１１１で保持する電圧（Ｖｐｉｘ）
がＶｄａｔａから上昇又は下降した分の電圧を相殺することにより静止画を表示する際の
画像の劣化を低減するものである。具体的には１フレーム期間である期間Ｆ１乃至Ｆ４毎
に、上述のＶｐｉｘの電圧の変動分となるよう保持信号Ｖｃａｐの電圧を上昇または下降
させる（図２（Ｂ）中の矢印１２２、矢印１２３）。言い換えれば、Ｖｐｉｘの電圧の変
動が上昇する変動であれば保持信号Ｖｃａｐの電圧を下降するようにし、Ｖｐｉｘの電圧
の変動が下降する変動であれば保持信号Ｖｃａｐの電圧を上昇するようにする。そして、
固定電圧である対向電極１１２の電圧Ｖｃｏｍとの間に印加される電圧ＶＬＣは、期間Ｆ
１乃至Ｆ４の境（図２（Ｂ）中、ｒｅｆｒｅｓｈ）で大きく変動することなく、静止画を
表示する際の画像の劣化を低減することができる。なおＶＬＣ（反転駆動）が期間Ｆ１乃
至Ｆ４毎に反転した電圧となるため、電圧Ｖｃａｐの変動は、上昇と下降を交互に繰り返
す信号となる。なお、以上の保持信号Ｖｃａｐの電圧の制御により、ＶｐｉｘすなわちＶ
ＬＣの変動を低減することを、ＶｐｉｘすなわちＶＬＣの電圧を一定にすると言い換える
こともあるが、この場合の一定とは、実施の表示にほとんど影響のない微小の電圧の変動
について含むものであることを付記する。
なお上述の電圧の変動分に応じた矢印１２２、矢印１２３は、画像信号に応じて変動する
ものである。特に画像信号がほとんど画素電極に供給されない場合、電圧の変動もほとん
どないことになる。ここで、液晶１１３の印加電圧に対する透過率の関係について図３に
示す。図３からもわかるように、印加電圧に応じた透過率は、画像信号がほとんど画素電
極に供給されない場合、すなわち印加電圧が小さい場合には、印加電圧が少し変動しても
透過率がほとんど変動しないため問題ない。
次いで、保持信号Ｖｃａｐを出力する回路を含めた液晶表示装置のブロック図について図
４に示す。図４に示す液晶表示装置は、表示パネル部３０１及び周辺回路部３０２を有す
る。表示パネル部３０１は、上記図１（Ａ）の表示パネル１００の構成と同様であり、説
明を省略する。周辺回路部３０２は、動静画像切り替え回路３０３、表示制御回路３０４
、及び保持信号生成回路３０５を有する。なお表示パネル部３０１と周辺回路部３０２と
は別の基板に形成されることが望ましいが、同じ基板上に形成される構成であってもよい
。
動静画像切り替え回路３０３は、外部から供給される画像信号が動画像であるか静止画で
あるかを判定し画像を切り替える回路である。動静画像切り替え回路３０３は、外部から
供給される画像信号をフレーム期間毎に比較して動画像であるか静止画であるかを自動的
に判別する構成としてもよいし、外部からの信号に応じて動画像か静止画かを切り替える
構成としてもよい。
表示制御回路３０４は、動静画像切り替え回路３０３で動画像であれば動画像を表示する
ための信号、例えば画像信号及びクロック信号等を表示パネル部３０１に供給するための
回路である。また表示制御回路３０４は、動静画像切り替え回路３０３で静止画であれば
静止画を表示するための信号、例えばリフレッシュレートを低減して、所定のタイミング
により画像信号及びクロック信号等を表示パネル部３０１に供給するための回路である。
保持信号生成回路３０５は、動静画像切り替え回路３０３で静止画であれば、容量線１０
６に供給する保持信号Ｖｃａｐを生成するための回路である。なお、動静画像切り替え回
路３０３で動画像であれば、一定の固定電圧、例えば共通電圧Ｖｃｏｍと同じ信号を表示
パネル部３０１に供給するための回路である。
なお高電源電位ＶＤＤは、基準電位より高い電位のことであり、低電源電位ＶＳＳとは基
準電位以下の電位のことをいう。なお高電源電位及び低電源電位ともに、薄膜トランジス
タが動作できる程度の電位であることが望ましい。なお高電源電位ＶＤＤ及び低電源電位
ＶＳＳを併せて、電源電圧と呼ぶこともある。
保持信号生成回路３０５の構成の一例について図５を用いて説明する。図５に示す保持信
号生成回路３０５の一例は、第１の電流源回路５０１、第１のスイッチ５０２、第２のス
イッチ５０３、第２の電流源回路５０４、第３のスイッチ５０５を有する。図５に示す保
持信号生成回路３０５は、静止画を表示する期間において、第１のスイッチ５０２と第２
のスイッチ５０３とが切り替え端子５０７の制御によりオンまたはオフを交互に切り替え
て動作することにより、第１の電流源回路５０１及び第２の電流源回路５０４によって容
量線１０６の電圧の上昇または下降を制御するための回路である。なお容量線１０６の電
圧を一定の固定電圧とする場合には、第３のスイッチ５０５をオンにし、共通電圧Ｖｃｏ
ｍが供給される端子５０６との接続を図ればよい。
なお第１のスイッチ５０２、第２のスイッチ５０３、及び第３のスイッチ５０５はトラン
ジスタで構成すればよく、第１のスイッチ５０２、及び第２のスイッチ５０３は極性の異
なるトランジスタで構成すればよい。
以上説明したように本実施の形態で示す構成により、静止画を表示する際にリフレッシュ
レートを低減しても、表示する画像の劣化を抑制することができる。
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。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した構成と異なる構成について説明する
。
上記実施の形態１で説明した構成では、図６（Ａ）に示すフレーム反転駆動を行う構成に
ついて説明したが、図６（Ｂ）に示す信号線毎に異なる極性の反転駆動を行うソースライ
ン反転駆動、図６（Ｃ）に示すゲート線毎に異なる極性の反転駆動を行うゲートライン反
転駆動、図６（Ｄ）に示す隣り合う画素毎に異なる極性の反転駆動を行うドット反転駆動
について、画素の回路構成等を用いて説明を行う。なお、実施の形態１と同じ説明の箇所
については説明を省略する。また、コモン反転駆動については、フレーム反転駆動と同じ
動作を行うので説明を省略するものである。なお図６で、Ｎ（Ｎは自然数）フレームと（
Ｎ＋１）フレームとで交互に極性の異なる画像信号（図６中、プラス記号、またはマイナ
ス記号）を供給する例を示しているが他の駆動法であってもよい。
図６（Ｂ）乃至図６（Ｄ）の反転駆動の方式で、上記実施の形態１の反転駆動の方式であ
る図６（Ａ）との違いは、１フレーム期間において異なる極性の画像信号が供給される点
にある。そのため、容量線に供給する電圧を画像信号の極性毎に変えるような構成とする
ことである。
具体的に簡単な回路構成を交えて説明を行う。図７（Ａ）には、図６（Ｂ）に対応させて
ソースライン反転駆動での画素の回路構成について示している。図７（Ａ）では、ゲート
線１０２、信号線１０３、画素１０４、共通電極１０５、第１の容量線１０６Ａ、第２の
容量線１０６Ｂについて示している。第１の容量線１０６Ａ、第２の容量線１０６Ｂは、
図６（Ｂ）で説明した極性の異なる画像信号が供給される画素毎に接続される構成となる
。また、図７（Ｂ）には、図６（Ｃ）に対応させてゲートライン反転駆動での画素の回路
構成について示している。図７（Ｂ）では、ゲート線１０２、信号線１０３、画素１０４
、共通電極１０５、第１の容量線１０６Ａ、第２の容量線１０６Ｂについて示している。
第１の容量線１０６Ａ、第２の容量線１０６Ｂは、図６（Ｃ）で説明した極性の異なる画
像信号が供給される画素毎に接続される構成となる。また図７（Ｃ）には、図６（Ｄ）に
対応させてドット反転駆動での画素の回路構成について示している。図７（Ｃ）では、ゲ
ート線１０２、信号線１０３、画素１０４、共通電極１０５、第１の容量線１０６Ａ、第
２の容量線１０６Ｂについて示している。第１の容量線１０６Ａ、第２の容量線１０６Ｂ
は、図６（Ｄ）で説明した極性の異なる画像信号が供給される画素毎に接続される構成と
なる。以上説明した図７（Ａ）乃至（Ｃ）の第１の容量線１０６Ａ、第２の容量線１０６
Ｂには、異なる保持信号となる第１の保持信号Ｖｃａｐ１、第２の保持信号Ｖｃａｐ２が
供給されることとなる。
図８（Ａ）には、図２（Ａ）と同じ図について示しており、各配線の電位、電極間の電圧
、及び素子を流れる電流について着目して示したものである。なお図２（Ａ）と異なる点
として、図７（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した第１の保持信号Ｖｃａｐ１、第２の保持信号Ｖ
ｃａｐ２について示した点にある。
次いで図８（Ｂ）では、図２（Ｂ）と同様にして、図８（Ａ）で示した各配線の電位、電
極間の電圧について示すタイミングチャートの概略図について示したものである。液晶素
子１０９では極性の異なる画像信号が供給され、それぞれ液晶１１３にフレーム期間毎に
反転する第１の電圧ＶＬＣ、第２の電圧ＶＬＣが印加されることとなる。そして、オフ電
流ＩＴＦＴ、及び／または液晶を流れる電流ＩＬＣにより画素電極１１１で保持する電圧
（Ｖｐｉｘ）がＶｄａｔａから上昇又は下降した分を相殺する第１の保持信号Ｖｃａｐ１
、第２の保持信号Ｖｃａｐ２を供給する。そして１フレーム期間である期間Ｆ１乃至Ｆ４
毎に、極性の異なる画像信号が供給される画素での第１のＶｐｉｘ及び第２のＶｐｉｘは
、期間Ｆ１乃至Ｆ４の境（図８（Ｂ）中、ｒｅｆｒｅｓｈ）で大きく変動することなく、
静止画を表示する際の画像の劣化を低減することができる。
以上説明したように本実施の形態で示す構成により、静止画を表示する際にリフレッシュ
レートを低減しても、表示する画像の劣化を抑制することができる。
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。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示
す。
図９（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。
図９（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つで
あり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート
絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０
５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、酸化物半導体層４０３に積層する絶縁層
４０７が設けられている。絶縁層４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている
。
図９（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう
）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート
絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、酸化物半導体層４０３のチャネル形成領域上に設
けられたチャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレ
イン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆い、保護絶縁層４０９が形成
されている。
図９（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁
表面を有する基板である基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソ
ース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び酸化物半導体層４０３を含む。また
、トランジスタ４３０を覆い、酸化物半導体層４０３に接する絶縁層４０７が設けられて
いる。絶縁層４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４００及びゲート電極層４０
１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層
４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０
５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に酸化物半導体層４０３が設けられている。
図９（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つで
ある。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４００上に、絶縁層４４７、酸化物
半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４
０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそ
れぞれ配線層４４６ａ、配線層４４６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
本実施の形態では、半導体層として酸化物半導体層４０３を用いる。
酸化物半導体層４０３としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜
や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｉｎ−
Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚ
ｎ−Ｏ膜や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ膜、Ａｌ−Ｚｎ
−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ膜、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ膜や、Ｉｎ−Ｏ膜、Ｓｎ
−Ｏ膜、Ｚｎ−Ｏ膜などの酸化物半導体層を用いることができる。また、上記酸化物半導
体層にＳｉＯ２を含んでもよい。
また、酸化物半導体層４０３は、ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を
用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または
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、またはＧ
ａ及びＣｏなどがある。ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される構造の酸化物半
導体膜のうち、ＭとしてＧａを含む構造の酸化物半導体を、上記したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−
Ｏ酸化物半導体とよび、その薄膜をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜ともよぶこととする。
なお本実施の形態の構成において酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体
から除去し、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）とし、又は実質的に真性型としたものである。すなわち、不純物を
添加してｉ型化するのでなく、水素や水等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。従って、薄膜トラ
ンジスタが有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にｉ型（真性）化された酸化物
半導体層である。
また、高純度化された酸化物半導体中にはキャリアが極めて少なく（ゼロに近い）、キャ
リア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好
ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満である。
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタのオフ電流を少なくするこ
とができる。具体的には、上述の酸化物半導体層を具備する薄膜トランジスタは、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／μｍ（１×１０−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（
１×１０−２０Ａ／μｍ）にすることが可能である。つまりトランジスタの非導通状態に
おいて、酸化物半導体は絶縁体とみなせて回路設計を行うことができる。一方で、酸化物
半導体層は、薄膜トランジスタの導通状態においては、非晶質シリコンで形成される半導
体層よりも高い電流供給能力を見込むことができる。
酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０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、画像イメージデータ
等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって
、リフレッシュの頻度を少なくすることができるため、より消費電力を抑制する効果を高
くできる。
また、酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、
非晶質半導体を用いたものとしては比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動
が可能である。よって、表示装置の高機能化及び高速応答化が実現できる。
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。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
のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、ア
ルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている
。なお、実用的な耐熱ガラスである、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）より酸化バリウム（ＢａＯ
）を多く含むガラス基板を用いてもよい。
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶
縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。また
、プラスチック基板等も適宜用いることができる。
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜
を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板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又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
ゲート電極層４０１の材料は、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、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合
金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
例えば、ゲート電極層４０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン
層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、また
は銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタルを積層した２層構造、窒化チタン層とモリ
ブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タング
ステン層また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またはアルミニ
ウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好
ましい。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極層を形成することもできる。透
光性を有する導電膜としては、透光性導電性酸化物等をその例に挙げることができる。
ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、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、酸化アルミニウム層
、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハ
フニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
ゲート絶縁層４０２は、ゲート電極層側から窒化シリコン層と酸化シリコン層を積層した
構造とすることもできる。例えば、第１のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜
厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１
のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化シリ
コン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、膜厚１００ｎｍのゲート絶縁層とする。ゲー
ト絶縁層４０２の膜厚は、薄膜トランジスタに要求される特性によって適宜設定すればよ
く３５０ｎｍ乃至４００ｎｍ程度でもよい。
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ
、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素、または上述した元素を成分
とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Ａｌ
、Ｃｕなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にＣｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなど
の高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｎｄ、Ｓｃ、ＹなどＡｌ膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素が添
加されているＡｌ材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４４６ａ、配線層４４
６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を
用いることができる。
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂは、単層構造でも、２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２層構造、Ｔｉ膜と、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム膜を
積層し、さらにその上にＴｉ膜を成膜する３層構造などが挙げられる。
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線
層を含む）となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸
化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）または前記金属酸化物材料にシリコン若し
くは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
絶縁層４０７、４２７、４４７、保護絶縁層４０９としては、酸化絶縁層、又は窒化絶縁
層などの無機絶縁膜を好適に用いることができる。
絶縁層４０７、４２７、４４７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸
化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができ
る。
保護絶縁層４０９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、窒化
酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
また、保護絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜
を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン
、ポリアミド、エポキシ等の、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）等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、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
このように、本実施の形態において、酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることに
より、さらに低消費電力化が達成された高機能な液晶表示装置を提供することができる。
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。
（実施の形態４）
薄膜トランジスタを作製し、該薄膜トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表
示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、薄膜トランジスタを用いて
駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを
形成することができる。
なお液晶表示装置とは、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）
テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられた
モジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、また
は表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接
実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
液晶表示装置の外観及び断面について、図１０を用いて説明する。図１０（Ａ１）（Ａ２
）は、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第１の基板４０
０１と第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの平面図
であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、ゲート線駆動回路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、ゲート線駆
動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、
ゲート線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４
００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。また第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方法、
ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図１０（Ａ１）
は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１０（Ａ２）は、
ＴＡＢ方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と、ゲート線駆動回路４００４は
、薄膜トランジスタを複数有しており、図１０（Ｂ）では、画素部４００２に含まれる薄
膜トランジスタ４０１０と、ゲート線駆動回路４００４に含まれる薄膜トランジスタ４０
１１とを例示している。薄膜トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０４１ａ、
４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ、４０２０、４０２１が設けられている。
薄膜トランジスタ４０１０、４０１１は、酸化物半導体層を含む信頼性の高い薄膜トラン
ジスタを適用することができる。本実施の形態において、薄膜トランジスタ４０１０、４
０１１はｎチャネル型薄膜トランジスタである。
絶縁層４０２１上において、駆動回路用の薄膜トランジスタ４０１１の酸化物半導体層の
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
化物半導体層のチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ（Ｂｉａｓ
Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）試験前後における薄膜トランジスタ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、電位が薄膜トランジスタ４０
１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として
機能させることもできる。また、導電層４０４０の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローテ
ィング状態であってもよい。
また、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０は、薄膜トランジスタ４０１０と電
気的に接続されている。そして液晶素子４０１３の対向電極層４０３１は第２の基板４０
０６上に形成されている。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００８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が設けられ、
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またはアクリル樹脂フィ
ルムを用いることができる。
また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スペーサであり、
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。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層４０３１
は、薄膜トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続され
る。共通接続部を用いて、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４０
３１と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材４０
０５に含有させることができる。
また、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用いて液晶層４００８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。
なお透過型液晶表示装置の他に、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
また、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る例を示すが、偏光板は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本実施の形態に限定されず、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
て機能する遮光膜を設けてもよい。
薄膜トランジスタ４０１１は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４１ａと、酸化
物半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４１ｂとが形成されている。
同様に薄膜トランジスタ４０１０は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４２ａと
、酸化物半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４２ｂとが形成されて
いる。
酸化物半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う酸化物絶縁層である絶縁層４０４１
ｂ、４０４２ｂは、ゲート電極層と、その上方または周辺に形成される配線層（ソース配
線層や容量配線層など）との距離を大きくし、寄生容量の低減を図ることができる。また
、薄膜トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁層４０２
１で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４
０４２ｂとして、一例としてスパッタ法により酸化珪素膜を形成する。
また、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ上に絶縁層４０２０が形
成されている。絶縁層４０２０は、一例としてＲＦスパッタ法により窒化珪素膜を形成す
る。
また、平坦化絶縁膜として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイ
ミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、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）等を用いる
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、絶縁層
４０２１を形成してもよい。
本実施の形態では、画素部の複数の薄膜トランジスタをまとめて窒化物絶縁膜で囲む構成
としてもよい。絶縁層４０２０とゲート絶縁層とに窒化物絶縁膜を用いて、少なくともア
クティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように絶縁層４０２０とゲート絶縁層とが
接する領域を設ける構成とすればよい。この製造プロセスでは、外部からの水分の侵入を
防ぐことができる。また、液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部
からの水分の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキ
ル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有してい
ても良い。
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法
、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン
印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイ
フコーター等を用いることができる。絶縁層４０２１の焼成工程と半導体層のアニールを
兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能となる。
画素電極層４０３０、対向電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物
、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、
酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、イ
ンジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性の導電性材
料を用いることができる。
また、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１として、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
成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率
が７０％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
率が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、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンま
たはその誘導体、若しくはこれらの２種以上の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、ゲート線駆動回路４００４または画素部
４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
接続端子電極４０１５が、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電膜か
ら形成され、端子電極４０１６は、薄膜トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層
及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介し
て電気的に接続されている。
また図１０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。ゲート線駆動回路を別途形成して
実装しても良いし、信号線駆動回路の一部またはゲート線駆動回路の一部のみを別途形成
して実装しても良い。
図１１は、液晶表示装置を構成する一例を示している。
図１１は液晶表示装置の一例であり、ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１がシール材
２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む画素部２６０３、液晶層を含む表示素
子２６０４、着色層２６０５が設けられ表示領域を形成している。着色層２６０５はカラ
ー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色
層が各画素に対応して設けられている。ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１の外側に
は偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設されている。光源は冷陰極管
２６１０と反射板２６１１により構成され、回路基板２６１２は、フレキシブル配線基板
２６０９によりＴＦＴ基板２６００の配線回路部２６０８と接続され、コントロール回路
や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、液晶層との間に位相差板
を有した状態で積層してもよい。
液晶表示装置の駆動方式には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、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 Ａｌ
ｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅ
ｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔ
ｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌ
ｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）などを用いることができる。
以上の工程により、静止画表示を行う際、表示する画像の劣化を低減することができる液
晶表示装置を作製することができる。
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。
（実施の形態５）
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の
例について説明する。
図１２（Ａ）は携帯型遊技機であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３
、操作キー９６３５、接続端子９６３６、記録媒体読込部９６７２、等を有することがで
きる。図１２（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデ
ータを読み出して表示部に表示する機能、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共
有する機能、等を有することができる。なお、図１２（Ａ）に示す携帯型遊技機が有する
機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図１２（Ｂ）はデジタルカメラであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３
３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、シャッターボタン９６７６、受像部９６７７
、等を有することができる。図１２（Ｂ）に示すデジタルカメラは、静止画を撮影する機
能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、アンテナから
様々な情報を取得する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を保存する機
能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を表示部に表示する機能、等を有する
ことができる。なお、図１２（Ｂ）に示すデジタルカメラが有する機能はこれに限定され
ず、様々な機能を有することができる。
図１２（Ｃ）はテレビ受像器であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３
、操作キー９６３５、接続端子９６３６、等を有することができる。図１２（Ｃ）に示す
テレビ受像機は、テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して
表示に適した信号に変換する機能、画像信号のフレーム周波数を変換する機能、等を有す
ることができる。なお、図１２（Ｃ）に示すテレビ受像機が有する機能はこれに限定され
ず、様々な機能を有することができる。
図１２（Ｄ）は、電子計算機（パーソナルコンピュータ）用途のモニター（ＰＣモニター
ともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１等を有することができる。図１２（Ｄ
）に示すモニターは、ウインドウ型表示部９６５３が表示部９６３１にある例について示
している。なお説明のために表示部９６３１にウインドウ型表示部９６５３を示したが、
他のシンボル、例えばアイコン、画像等であってもよい。パーソナルコンピュータ用途の
モニターでは、静止画の表示が多く、上記実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を
適用する際に好適である。なお、図１２（Ｄ）に示すモニターが有する機能はこれに限定
されず、様々な機能を有することができる。
図１３（Ａ）はコンピュータであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３
、操作キー９６３５、接続端子９６３６、ポインティングデバイス９６８１、外部接続ポ
ート９６８０等を有することができる。図１３（Ａ）に示すコンピュータは、様々な情報
（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、様々なソフトウェア（プ
ログラム）によって処理を制御する機能、無線通信又は有線通信などの通信機能、通信機
能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、通信機能を用いて様々なデ
ータの送信又は受信を行う機能、等を有することができる。なお、図１３（Ａ）に示すコ
ンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
次に、図１３（Ｂ）は携帯電話であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３
３、操作キー９６３５、マイクロフォン９６３８等を有することができる。図１３（Ｂ）
に示した携帯電話は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、
カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又
は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を
有することができる。なお、図１３（Ｂ）に示した携帯電話が有する機能はこれに限定さ
れず、様々な機能を有することができる。
次に、図１３（Ｃ）は電子ペーパー（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表
示部９６３１、操作キー９６３２等を有することができる。図１３（Ｃ）に示した電子ペ
ーパーは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー
、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する
機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有すること
ができる。なお、図１３（Ｃ）に示した電子ペーパーが有する機能はこれに限定されず、
様々な機能を有することができる。別の電子ペーパーの構成について図１３（Ｄ）に示す
。図１３（Ｄ）に示す電子ペーパーは、図１３（Ｃ）の電子ペーパーに太陽電池９６５１
、及びバッテリー９６５２を付加した構成について示している。表示部９６３１として反
射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用が予想され、太陽電池９
６５１による発電、及びバッテリー９６５２での充電を効率よく行うことができ、好適で
ある。なおバッテリー９６５２としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れ
る等の利点がある。
本実施の形態において述べた電子機器は、静止画表示を行う際、表示する画像の劣化を低
減することができる。
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。
１００ 表示パネル
１０１ 画素部
１０２ ゲート線
１０２Ｄ ゲート線駆動回路
１０３ 信号線
１０３Ｄ 信号線駆動回路
１０４ 画素
１０５ 共通電極
１０６ 容量線
１０６Ａ 第１の容量線
１０６Ｂ 第２の容量線
１０７ 端子部
１０８ 画素トランジスタ
１０９ 液晶素子
１１０ 容量素子
１１１ 画素電極
１１２ 対向電極
１１３ 液晶
１２１ 矢印
１２２ 矢印
１２３ 矢印
３０１ 表示パネル部
３０２ 周辺回路部
３０３ 動静画像切り替え回路
３０４ 表示制御回路
３０５ 保持信号生成回路
４００ 基板
４０１ ゲート電極層
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 酸化物半導体層
４０５ａ ソース電極層
４０５ｂ ドレイン電極層
４０７ 絶縁層
４０９ 保護絶縁層
４１０ トランジスタ
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４４０ トランジスタ
４４６ａ 配線層
４４６ｂ 配線層
４４７ 絶縁層
５０１ 第１の電流源回路
５０２ 第１のスイッチ
５０３ 第２のスイッチ
５０４ 第２の電流源回路
５０５ 第３のスイッチ
５０６ 端子
５０７ 切り替え端子
１４００ 表示パネル
１４０１ 画素部
１４０２ ゲート線
１４０３ 信号線
１４０４ 画素
１４０５ 共通電極
１４０６ 容量線
１４０７ 端子部
１４０８ 画素トランジスタ
１４０９ 液晶素子
１４１０ 容量素子
１４１１ 画素電極
１４１２ 対向電極
１４１３ 液晶
１５０１ 矢印
１５０２ 矢印
１５０３ 矢印
２６００ ＴＦＴ基板
２６０１ 対向基板
２６０２ シール材
２６０３ 画素部
２６０４ 表示素子
２６０５ 着色層
２６０６ 偏光板
２６０７ 偏光板
２６０８ 配線回路部
２６０９ フレキシブル配線基板
２６１０ 冷陰極管
２６１１ 反射板
２６１２ 回路基板
２６１３ 拡散板
４００１ 第１の基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ ゲート線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 第２の基板
４００８ 液晶層
４０１０ 薄膜トランジスタ
４０１１ 薄膜トランジスタ
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 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
４０４１ａ 絶縁層
４０４１ｂ 絶縁層
４０４２ａ 絶縁層
４０４２ｂ 絶縁層
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ スピーカ
９６３５ 操作キー
９６３６ 接続端子
９６３８ マイクロフォン
９６５１ 太陽電池
９６５２ バッテリー
９６５３ ウインドウ型表示部
９６７２ 記録媒体読込部
９６７６ シャッターボタン
９６７７ 受像部
９６８０ 外部接続ポート
９６８１ ポインティングデバイス

Claims (2)

  1. 画素を有し、
    前記画素は、トランジスタと、表示素子と、容量素子と、を有し、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記表示素子と電気的に接続され、
    前記容量素子の第１の電極は、前記表示素子と電気的に接続される表示装置であって、
    前記容量素子の第２の電極には、保持信号が供給され、
    前記保持信号は、動画表示の際には一定であり、
    前記保持信号の電位は、静止画表示の際には前記第１の電極の電位の変動が低減されるように変動し、
    前記静止画表示の際のフレーム期間は、前記動画表示の際のフレーム期間よりも長いことを特徴とする表示装置。
  2. 画素と、保持信号生成回路と、を有し、
    前記画素は、トランジスタと、表示素子と、容量素子と、を有し、
    前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記表示素子と電気的に接続され、
    前記容量素子の第１の電極は、前記表示素子と電気的に接続される表示装置であって、
    前記保持信号生成回路は、前記容量素子の第２の電極に保持信号を供給する機能を有し、
    前記保持信号生成回路は、動画表示の際に、前記保持信号を一定にする機能を有し、
    前記保持信号生成回路は、静止画表示の際に、前記第１の電極の電位の変動が低減されるように前記保持信号の電位を変動させる機能を有し、
    前記静止画表示の際のフレーム期間は、前記動画表示の際のフレーム期間よりも長いことを特徴とする表示装置。
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