JP5871414B2 - 液晶表示装置の作製方法 - Google Patents

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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、当
該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、より臨場感のある画像を再現するため、擬似的に立体視を体験
可能な液晶表示装置の開発が進められている。
一方で、地球環境への関心の高まりもあり、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目さ
れている。そこで、フィールドシーケンシャル駆動法（以下、フィールドシーケンシャル
駆動）と呼ばれる駆動方法の研究が進められている。フィールドシーケンシャル駆動では
、赤（以下Ｒと略記することもある）、緑（以下Ｇと略記することもある）、青（以下Ｂ
と略記することもある）のバックライトを所定の期間内で切り替えて、Ｒ、Ｇ、Ｂの光を
表示パネルに供給する。そのため、各画素にカラーフィルタを設ける必要がなく、バック
ライトからの透過する光の利用効率を高めることができる。また、１つの画素でＲ、Ｇ、
Ｂを表現することができるため、高精細化が容易であるといった利点がある。
特許文献１には、フィールドシーケンシャル駆動により左目に映す左画像及び右目に映す
右画像を交互に高速で表示させ、頭の中で擬似的に立体の像に結合させる構成について開
示している。
特開２００３−２５９３９５号公報
特許文献１に示すように、フィールドシーケンシャル駆動により画像の表示をして３Ｄ（
３次元、または立体視）画像を表示するためには、バックライトの光源の点灯、消灯を頻
繁に繰り返す必要がある。これは、画像信号の入力時にバックライトが点灯すると、各画
素に画像信号を書き込む途中の表示が視認されてしまうといった不具合が生じる。そのた
め、この表示の不具合が起こるのを避けるために画像信号の書き込み時には逐次バックラ
イトの消灯が必要である。しかしながら、バックライトからの複数の色に対応した光を切
り替えて、なおかつ点灯、消灯を繰り返す構成では、各色に対応した光源を切り替えて駆
動するための駆動回路の動作を伴うため、消費電力の増加が生じる。
そこで本発明の一態様は、フィールドシーケンシャル駆動により３Ｄ画像を表示する際に
、低消費電力化を図るための具体的な駆動方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される複数の色に対応した光を所定の期間内で切り替えることで左
目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト部から照射される
光は、複数の色のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及び右目用の点灯期間で連続し
て照射される液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される複数の色に対応した光を所定の期間内で切り替えることで左
目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト部から照射される
光は、複数の色のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及び右目用の点灯期間で連続し
て照射され、左目用画像及び右目用画像の切り替え時において、切替手段つき眼鏡によっ
て左目及び右目へのバックライト部からの光を遮断する液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される赤、緑、及び青の各色に対応した光を所定の期間内で切り替
えることで左目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト部か
ら照射される光は、赤、緑、及び青のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及び右目用
の点灯期間で連続して照射される液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される赤、緑、及び青に対応した光を所定の期間内で切り替えるこ
とで左目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト部から照射
される光は、赤、緑、及び青のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及び右目用の点灯
期間で連続して照射され、左目用画像及び右目用画像の切り替え時において、切替手段つ
き眼鏡によって左目及び右目へのバックライト部からの光を遮断する液晶表示装置の駆動
方法である。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される赤、緑、青、及び白の各色に対応した光を所定の期間内で切
り替えることで左目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト
部から照射される光は、赤、緑、青、及び白のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及
び右目用の点灯期間で連続して照射される液晶表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、左目用画像と右目用画像とを切り替えて表示する液晶表示装置と、左
目用画像または右目用画像の表示に同期して視認者の左目または右目において左目用画像
または右目用画像が選択的に視認されるようにするための切替手段つき眼鏡と、により立
体画像を視認できる液晶表示装置の駆動方法において、左目用画像及び右目用画像は、バ
ックライト部から照射される赤、緑、青、及び白の各色に対応した光を所定の期間内で切
り替えることで左目または右目において混色させて表示されるものであり、バックライト
部から照射される光は、赤、緑、青、及び白のいずれか一に対応する左目用の点灯期間及
び右目用の点灯期間で連続して照射され、左目用画像及び右目用画像の切り替え時におい
て、切替手段つき眼鏡によって左目及び右目へのバックライト部からの光を遮断する液晶
表示装置の駆動方法である。
本発明の一態様は、バックライト部から照射される光が、シアン、マゼンタ、イエローの
各色を含む液晶表示装置の駆動方法でもよい。
本発明の一態様は、バックライト部から照射される光が、発光ダイオードから照射される
光である液晶表示装置の駆動方法でもよい。
本発明の一態様は、液晶表示装置の複数の画素が、液晶素子及び液晶素子を制御するため
のトランジスタを有し、液晶素子はブルー相を示す液晶材料を有する液晶表示装置の駆動
方法でもよい。
本発明の一態様は、トランジスタの半導体層が、酸化物半導体を用いて構成される液晶表
示装置の駆動方法でもよい。
本発明の一態様によれば、フィールドシーケンシャル駆動により３Ｄ画像を表示する際に
、低消費電力化を図ることができる。
本発明の一形態について説明するための外観図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態におけるタイミングチャート図。 本発明の一形態を説明するための図。 本発明の一形態における断面図。 本発明の一形態における上面図。 本発明の一形態における断面図。 本発明の一形態における上面図。 本発明の一形態における断面図。 本発明の一形態における断面図。 本発明の一形態における電子機器を説明する図。
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、信号波形、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）
液晶表示装置の駆動方法について説明するため、まずは、３Ｄ（３次元、または立体視）
画像が表示可能な液晶表示装置の構成について説明する。
本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法では、左目用画像と右目用画像とを切り替
えて表示する液晶表示装置と、左目用画像及び右目用画像の表示に同期して、前述の左目
用画像または右目用画像が選択的に視認者の左目または右目において視認されるようにす
るための切替手段つき眼鏡（以下、眼鏡と略記する）と、により立体画像を視認できる。
具体的に説明するため図１（Ａ）では、液晶表示装置１０１と、眼鏡１０２がケーブル１
０３で接続されている外観図を示している。眼鏡１０２は、左目用パネル１０４Ａと右目
用パネル１０４Ｂに設けられているシャッターが交互に開閉する。シャッターの開閉に同
期して、左目用画像と右目用画像とが交互に液晶表示装置１０１に表示されることによっ
て、視認者が液晶表示装置１０１の画像を３Ｄとして認識することができる。
眼鏡１０２の左目用パネル１０４Ａと右目用パネル１０４Ｂに設けられるシャッターは、
液晶材料を電極で挟持した液晶素子を用いて構成すればよい。液晶材料は、強誘電性液晶
またはブルー相の液晶相を有する液晶材料等を用いて構成すればよい。なおシャッターを
開くことによって、バックライト部からの光が液晶表示装置１０１の画像に応じて視認者
の左目または右目に導かれることとなる。またシャッターを閉じることによって、視認者
の左目または右目へのバックライト部からの光を遮断することとなる。
図１（Ａ）では、液晶表示装置１０１と眼鏡１０２との電気的な接続手段としてケーブル
１０３を示したが、無線信号によって、液晶表示装置１０１と眼鏡１０２との間の信号の
同期を図る構成としてもよい。また無線信号によって液晶表示装置１０１と眼鏡１０２と
の間の信号の同期を図る構成では、眼鏡１０２には蓄電手段としてリチウムイオン電池等
の二次電池を具備する構成とすればよい。
液晶表示装置１０１と眼鏡１０２の主要な構成についてのブロック図を図１（Ｂ）に示す
。
図１（Ｂ）に示す液晶表示装置１０１は、表示制御回路１１５、表示部１１１、タイミン
グ発生器１１６、ソース線駆動回路１１３、バックライト部１１４、及びゲート線駆動回
路１１２を有する。
表示制御回路１１５は、キーボード、リモコン等の外部操作手段１１７による操作に応じ
て、２Ｄ（二次元、平面視）画像または３Ｄ画像を表示するための信号を切り替えて出力
するための回路である。具体的に３Ｄ画像を表示する場合であれば表示制御回路１１５は
、バックライト部１１４、ソース線駆動回路１１３、及びゲート線駆動回路１１２にフィ
ールドシーケンシャル駆動による左目用画像及び右目用画像の表示を行うための信号（例
えば、スタートパルス、クロック信号、左目用画像及び右目用画像の画像信号、バックラ
イトの制御信号）を供給する。
なおフィールドシーケンシャル駆動による左目用画像及び右目用画像の表示がされる場合
、視認者の左目及び右目には、バックライト部から照射される複数の色に対応した光を所
定の期間内で切り替えることで混色させて、カラーの表示を視認させるものとなる。なお
バックライト部から照射される光を、発光ダイオードから照射される光とすることにより
、光源の小型化、低消費電力化、及び長寿命化を図ることができる。その際バックライト
部には、ＲＧＢ等の各色に対応した光源となる発光ダイオードを設ける。
なお、表示制御回路１１５には、左目用画像及び右目用画像の画像信号と、眼鏡１０２の
左目用パネル１０４Ａと右目用パネル１０４Ｂとの同期を取るための信号がタイミング発
生器１１６より供給される。なおタイミング発生器１１６からは、左目用画像と左目用パ
ネル１０４Ａのシャッターとを同期させるための信号、右目用画像と右目用パネル１０４
Ｂのシャッターとを同期させるための信号が、眼鏡１０２に供給される。すなわち左目用
画像の同期信号１１９Ａを表示制御回路１１５に供給すると共に、左目用パネル１０４Ａ
のシャッターを開ける同期信号１１８Ａを左目用パネル１０４Ａに入力する。また、右目
用画像の同期信号１１９Ｂを表示制御回路１１５に供給すると共に、右目用パネル１０４
Ｂのシャッターを開ける同期信号１１８Ｂを右目用パネル１０４Ｂに入力する。
次いで図２に図１で示した各構成のタイミングチャートについて示し、本実施の形態にお
ける液晶表示装置の駆動方法について説明する。
図２には、左目用画像と右目用画像とが１つずつ表示されて立体視可能な表示を行うため
の期間である立体画像表示期間２００におけるタイミングチャートを示している。異なる
立体画像表示期間２００が複数連続することで、視認者は動画の立体画像を視認すること
ができる。立体画像表示期間２００は、赤（Ｒ）のバックライトにより表示を行うための
Ｒ点灯期間２０１、緑（Ｇ）のバックライトにより表示を行うためのＧ点灯期間２０２、
及び青（Ｂ）のバックライトにより表示を行うためのＢ点灯期間２０３を有する。Ｒ点灯
期間２０１は、左目用Ｒ点灯期間２１１及び右目用Ｒ点灯期間２１２を有する。Ｇ点灯期
間２０２は、左目用Ｇ点灯期間２２１及び右目用Ｇ点灯期間２２２を有する。Ｂ点灯期間
２０３は、左目用Ｂ点灯期間２３１及び右目用Ｂ点灯期間２３２を有する。
左目用Ｒ点灯期間２１１では、左目用Ｒ書き込み期間ＬＲにおいて、ゲート信号線（走査
線）の１行目より最終行目まで順次画像信号の書き込み動作２４１を行い、左目用Ｒ書き
込み期間ＬＲの後に、Ｒのバックライトが点灯するようバックライト部を制御する期間を
設ける。さらに左目用Ｒ点灯期間２１１では、左目用画像が視認者の左目において視認さ
れるようにするために眼鏡に設けられた左目用パネルのシャッターを開く期間とし、右目
用画像が視認者の右目において視認されるようにするために眼鏡に設けられた右目用パネ
ルのシャッターを閉じる期間とする。
次いで、右目用Ｒ点灯期間２１２では、右目用Ｒ書き込み期間ＲＲにおいて、ゲート信号
線（走査線）の１行目より最終行目まで順次画像信号の書き込み動作２４２を行い、右目
用Ｒ書き込み期間ＲＲの後に、Ｒのバックライトが点灯するようバックライト部を制御す
る期間を設ける。さらに右目用Ｒ点灯期間２１２では、右目用画像が視認者の右目におい
て視認されるようにするために眼鏡に設けられた右目用パネルのシャッターを開く期間と
し、左目用画像が視認者の左目において視認されるようにするために眼鏡に設けられた左
目用パネルのシャッターを閉じる期間とする。
次いで、左目用Ｇ点灯期間２２１では、左目用Ｒ点灯期間２１１と同様にして、画像信号
の書き込み動作、及びＧのバックライトが点灯する制御を行う。そして左目用パネルのシ
ャッターを開き、且つ右目用パネルのシャッターを閉じる期間とする。次いで、右目用Ｇ
点灯期間２２２では、右目用Ｒ点灯期間２１２と同様にして、画像信号の書き込み動作、
及びＧのバックライトが点灯する制御を行う。そして右目用パネルのシャッターを開き、
且つ左目用パネルのシャッターを閉じる期間とする。
次いで、左目用Ｂ点灯期間２３１では、左目用Ｒ点灯期間２１１と同様にして、画像信号
の書き込み動作、及びＢのバックライトが点灯する制御を行う。そして左目用パネルのシ
ャッターを開き、且つ右目用パネルのシャッターを閉じる期間とする。次いで、右目用Ｂ
点灯期間２３２では、右目用Ｒ点灯期間２１２と同様にして、画像信号の書き込み動作、
及びＢのバックライトが点灯する制御を行う。そして右目用パネルのシャッターを開き、
且つ左目用パネルのシャッターを閉じる期間とする。
なお、本明細書の説明において、シャッターを開くまたはシャッターを閉じるとは、左目
用パネル及び右目用パネルの液晶素子に印加する電圧を制御することに相当する。そこで
シャッターを開くことを、タイミングチャートについて示す図面では「ＯＮ」と表記し、
シャッターを閉じることを図面では「ＯＦＦ」と表記することにする。
フィールドシーケンシャル駆動では、上述した特許文献１に記載のように、ＲＧＢのバッ
クライトの点灯を繰り返すことで左目用画像または右目用画像を視認者に視認させる構成
となる。そのため、左目用画像と右目用画像とを交互に連続して表示することで立体画像
を視認する構成では、左目用画像及び右目用画像におけるそれぞれのバックライトのＲ点
灯、Ｇ点灯、及びＢ点灯を高速に切り替えて点灯を行うことが必要となり消費電力の増加
が懸念されるものとなる。
一方、本実施の形態の図２に示すタイミングチャートでは、Ｒ点灯期間２０１、Ｇ点灯期
間２０２、及びＢ点灯期間２０３の各期間において左目用の点灯期間及び右目用の点灯期
間が連続して設けられる構成としている。Ｒ点灯、Ｇ点灯、及びＢ点灯の点灯をそれぞれ
、左目用画像及び右目用画像で連続して行う構成とするため、バックライトの点灯をＲ点
灯からＧ点灯、Ｇ点灯からＢ点灯といった具合に切り替える動作の回数を低減することが
できる。そのため、バックライトの点灯の切替に要する消費電力を低減することができる
。特に液晶表示装置が大型化し、バックライト部の光源の数が大きくなるほど、本実施の
形態の構成は好適である。
なお図２に示すタイミングチャートでは、Ｒ点灯期間２０１、Ｇ点灯期間２０２、及びＢ
点灯期間２０３において、左目用の点灯期間と右目用の点灯期間とが連続する期間の画像
信号の書き込み動作時、すなわち右目用Ｒ書き込み期間ＲＲには、バックライトを消灯さ
せる構成について示している。これは、バックライトが点灯していることにより各画素へ
の書き込み動作が視認されてしまうことを防ぐための構成である。なお本実施の形態の構
成では、眼鏡における左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターの開閉を
切り替える構成とすることで、前述の左目用の点灯期間と右目用の点灯期間とが連続する
期間の画像信号の書き込み動作時、すなわち右目用Ｒ書き込み期間ＲＲにバックライトを
消灯せずに点灯したままの構成とすることができる。Ｒ点灯期間２０１、Ｇ点灯期間２０
２、及びＢ点灯期間２０３で、バックライトを継続して点灯させる構成とすることで、Ｒ
ＧＢのバックライトの点灯を繰り返す構成と比べて消費電力の低下を図ることができ、図
２に示すタイミングチャートの構成よりも低消費電力化できる。
なおフィールドシーケンシャル駆動による画像表示の場合は、立体画像表示期間２００に
おけるＲＧＢの各点灯期間を短くすることで「色割れ」による表示の不具合を目立たなく
することが好ましい。そのため点灯期間が短くなるよう液晶表示装置の各画素に設けられ
るトランジスタとしては、液晶表示装置の大型化を鑑みれば、酸化物半導体を半導体層に
用いるトランジスタが好適である。酸化物半導体を半導体層に用いるトランジスタは、非
晶質シリコンを半導体層に用いたトランジスタと比べ、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り、且つレーザ照射等の処理を経ることなく作製でき、大面積基
板へのトランジスタの形成を可能にすることができるため、好適である。更に、液晶表示
装置に設けられる液晶素子の液晶材料も、高速駆動に応答しうる液晶材料とすることが好
適である。例えば、液晶材料として、強誘電性液晶、ブルー相の液晶相を示す液晶材料、
またはセルギャップを狭めたネマチック相の液晶相を示す液晶材料を用いることが好適で
ある。
なお図２では、バックライトの光源としてＲＧＢの３色を用いて説明しているが、Ｙ（イ
エロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）等の色を用いる構成としてもよい。図２の構成
に加えて、ＲＧＢの他の色として、ＲＧＢを同時に点灯させることにより得られる白色（
以下、Ｗと略記することもある）を用いる構成について、図５に示し説明する。
図５に示すタイミングチャートにおいて、図２の構成と異なる点は、立体画像表示期間２
００においてＷ点灯期間２０４を設けた点にある。Ｗ点灯期間２０４は、左目用Ｗ点灯期
間２５１及び右目用Ｗ点灯期間２５２を有する。図５に示すタイミングチャートにおいて
Ｂ点灯期間２０３に続く左目用Ｗ点灯期間２５１では、左目用Ｒ点灯期間２１１と同様に
して、画像信号の書き込み動作、及びＲ、Ｇ、及びＢのバックライトが点灯する制御を行
う。そして左目用パネルのシャッターを開き、且つ右目用パネルのシャッターを閉じる期
間とする。次いで、右目用Ｗ点灯期間２５２では、右目用Ｒ点灯期間２１２と同様にして
、画像信号の書き込み動作、及びＲ、Ｇ、及びＢのバックライトが点灯する制御を行う。
そして右目用パネルのシャッターを開き、且つ左目用パネルのシャッターを閉じる期間と
する。
図５に示すタイミングチャートのように、ＲＧＢに加え白色に対応した色を追加する構成
とすることで、フィールドシーケンシャル駆動で画像を表示する際に生じる「色割れ」に
よる表示の不具合を目立たなくすることができる。そのため、フィールドシーケンシャル
駆動における色割れの低減を図ることができる。
図５で説明したＲＧＢを同時に点灯させることにより得られる白色を用いる構成の他に、
単独で白色光を得ることのできる光源を用いる構成について、図６に示し説明する。
図６に示すタイミングチャートにおいて、図５の構成と異なる点は、Ｂ点灯期間２０３に
続くＷ点灯期間２０４において、ＲＧＢの光源の他に別途設けたＷの光源を点灯する制御
を行う点にある。図６に示す構成のように、ＲＧＢの光源の他に別途設けたＷの光源を左
目用Ｗ点灯期間２５１及び右目用Ｗ点灯期間２５２に点灯させることにより、ＲＧＢを同
時に点灯させる構成に比べ、点灯させる光源の数を削減する構成とすることができるため
、低消費電力化を図ることができる。
図３に、図２とは異なるタイミングチャートについて示す。
図３には、図２と同様に、立体画像表示期間２００におけるタイミングチャートを示して
いる。立体画像表示期間２００は、図２と同様に、Ｒ点灯期間２０１、Ｇ点灯期間２０２
、及びＢ点灯期間２０３を有する。Ｒ点灯期間２０１は、図２と同様に、左目用Ｒ点灯期
間２１１及び右目用Ｒ点灯期間２１２を有する。Ｇ点灯期間２０２は、図２と同様に、左
目用Ｇ点灯期間２２１及び右目用Ｇ点灯期間２２２を有する。Ｂ点灯期間２０３は、図２
と同様に、左目用Ｂ点灯期間２３１及び右目用Ｂ点灯期間２３２を有する。
左目用Ｒ点灯期間２１１では、まず左目用Ｒ書き込み期間ＬＲにおいて、ゲート信号線（
走査線）の１行目より最終行目まで順次画像信号の書き込み動作２４１を行い、Ｒのバッ
クライトが消灯するようバックライト部を制御する期間となる。さらに左目用Ｒ書き込み
期間ＬＲは、左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じる期間とす
る。書き込み動作２４１が最終行目まで行われた後に、Ｒのバックライトを点灯させ、さ
らに左目用パネルのシャッターを開く期間とし、右目用パネルのシャッターを閉じる期間
とする。
なお図３の構成では、左目用Ｒ書き込み期間ＬＲの画像信号の書き込み動作の際、左目用
パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じた状態としている。そのため、
左目用Ｒ書き込み期間ＬＲの画像信号の書き込み動作の際、Ｒのバックライトが点灯する
ようバックライト部を制御する構成でも良い。
次いで、右目用Ｒ点灯期間２１２では、右目用Ｒ書き込み期間ＲＲにおいて、ゲート信号
線（走査線）の１行目より最終行目まで順次画像信号の書き込み動作２４２を行い、Ｒの
バックライトが点灯するようバックライト部を制御する期間とする。さらに右目用Ｒ書き
込み期間ＲＲは、左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じる期間
とする。書き込み動作２４２が最終行目まで行われた後に、Ｒのバックライトを点灯させ
、さらに右目用パネルのシャッターを開く期間とし、左目用パネルのシャッターを閉じる
期間とする。
なお図３の構成では、右目用Ｒ書き込み期間ＲＲの画像信号の書き込み動作の際、左目用
パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じた状態としている。そのため、
右目用Ｒ書き込み期間ＲＲの画像信号の書き込み動作の際、Ｒのバックライトが点灯する
ようバックライト部を制御する構成とすることができる。即ち図３のタイミングチャート
の構成では、図２に示したタイミングチャートの構成と比べて、Ｒ点灯期間２０１でのＲ
のバックライトの点灯または消灯の切替回数を低減することができる。そのため、バック
ライトの点灯の切替に要する消費電力を低減することができる。特に液晶表示装置が大型
化し、バックライト部の光源の数が大きくなるほど、本実施の形態の構成は好適である。
次いで、左目用Ｇ点灯期間２２１では、左目用Ｒ点灯期間２１１と同様にして、画像信号
の書き込み動作、及びＧのバックライトが点灯する制御を行う。そして画像信号の書き込
み動作時には左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じ、書き込み
動作が完了した後に左目用パネルのシャッターを開き且つ右目用パネルのシャッターを閉
じる期間とする。次いで、右目用Ｇ点灯期間２２２では、右目用Ｒ点灯期間２１２と同様
にして、画像信号の書き込み動作、及びＧのバックライトが点灯する制御を行う。そして
画像信号の書き込み動作時には左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッター
を閉じ、書き込み動作が完了した後に右目用パネルのシャッターを開き且つ左目用パネル
のシャッターを閉じる期間を設ける。
次いで、左目用Ｂ点灯期間２３１では、左目用Ｒ点灯期間２１１と同様にして、画像信号
の書き込み動作、及びＢのバックライトが点灯する制御を行う。そして画像信号の書き込
み動作時には左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッターを閉じ、書き込み
動作が完了した後に左目用パネルのシャッターを開き且つ右目用パネルのシャッターを閉
じる期間とする。次いで、右目用Ｂ点灯期間２３２では、右目用Ｒ点灯期間２１２と同様
にして、画像信号の書き込み動作、及びＢのバックライトが点灯する制御を行う。そして
画像信号の書き込み動作時には左目用パネルのシャッター及び右目用パネルのシャッター
を閉じ、書き込み動作が完了した後に右目用パネルのシャッターを開き且つ左目用パネル
のシャッターを閉じる期間を設ける。
なお、図３に示す構成においても図５と同様にＲＧＢの他の色として、ＲＧＢを同時に点
灯させることにより得られる白色を用いる構成とすることができる。具体的なタイミング
チャートについて図７に示す。図７に示すタイミングチャートのように、ＲＧＢに加え白
色に対応した色を追加する構成とすることで、図３の構成による効果に加えて、フィール
ドシーケンシャル駆動で画像を表示する際に生じる「色割れによる表示の不具合を目立た
なくすることができる。そのため、フィールドシーケンシャル駆動における色割れの低減
を図ることができる。
図７で説明したＲＧＢを同時に点灯させることにより得られる白色を用いる構成の他に、
単独で白色光を得ることのできる光源を用いる構成について、図８に示し説明する。図８
に示す構成のように、ＲＧＢの光源の他に別途設けたＷの光源を左目用Ｗ点灯期間２５１
及び右目用Ｗ点灯期間２５２に点灯させることにより、ＲＧＢを同時に点灯させる構成に
比べ、点灯させる光源の数を削減する構成とすることができるため、低消費電力化を図る
ことができる。
次いで、図４には、上記図２及び図３に示すタイミングチャートにより立体画像表示期間
２００での画像が視認者の左目及び右目にどのように視認されるかについて説明する図を
示している。
図４に示すように図２及び図３に示すタイミングチャートでは、立体画像表示期間２００
に、Ｒのバックライト点灯による画像、Ｇのバックライト点灯による画像、Ｂのバックラ
イト点灯による画像が混色されて視認される画像（図４中、左目用画像）が視認者の左目
で視認され、且つＲのバックライト点灯による画像、Ｇのバックライト点灯による画像、
Ｂのバックライト点灯による画像が混色されて視認される画像（図４中、右目用画像）が
視認者の右目で視認されることとなる。
図４中において、左目用画像は、左目用Ｒ書き込み期間ＬＲで視認されない期間（図４中
、ＢＬＡＮＫ）、次いでＲの点灯期間（図４中、Ｒ＿Ｌ）、次いで右目用画像の表示で視
認されない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いで左目用Ｇ書き込み期間ＬＧで視認されな
い期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いでＧの点灯期間（図４中、Ｇ＿Ｌ）、次いで右目用
画像の表示で視認されない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いで左目用Ｂ書き込み期間Ｌ
Ｂで視認されない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いでＢの点灯期間（図４中、Ｂ＿Ｌ）
、次いで右目用画像の表示で視認されない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、に表示され、視
認者の左目に視認されるものとなる。すなわち、バックライトから照射される複数の色（
ＲＧＢ）に対応した光を所定の期間内で切り替えることで左目において混色させて視認さ
れるものとなる。
一方図４中において、右目用画像は、左目用画像の表示で視認されない期間（図４中、Ｂ
ＬＡＮＫ）、次いで右目用Ｒ書き込み期間ＲＲで視認されない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ
）、次いでＲの点灯期間（図４中、Ｒ＿Ｌ）、次いで左目用画像の表示で視認されない期
間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、右目用Ｇ書き込み期間ＲＧで視認されない期間（図４中、Ｂ
ＬＡＮＫ）、次いでＧの点灯期間（図４中、Ｇ＿Ｌ）、次いで左目用画像の表示で視認さ
れない期間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いで右目用Ｂ書き込み期間ＲＢで視認されない期
間（図４中、ＢＬＡＮＫ）、次いでＢの点灯期間（図４中、Ｂ＿Ｌ）、に表示され、視認
者の右目に視認されるものとなる。すなわち、バックライトから照射される複数の色（Ｒ
ＧＢ）に対応した光を所定の期間内で切り替えることで右目において混色させて視認され
るものとなる。
上記図４に示すように立体画像表示期間２００の間に、Ｒのバックライト点灯による画像
、Ｇのバックライト点灯による画像、Ｂのバックライト点灯による画像が視認者の左目及
び右目において視認されることとなる。図４からもわかるように、図２及び図３に示すタ
イミングチャートは、バックライトからの複数の色（ＲＧＢ）に対応した光を照射する期
間を設け混色させて視認されることで画像の表示を行う一方、バックライトからの複数の
色（ＲＧＢ）に対応した光を照射する期間の間に表示が視認されない期間（図４中のＢＬ
ＡＮＫ）を設けている。そのため本実施の形態の駆動方法の構成において、視認者には黒
色の画像が随時挿入されて視認されることとなり、動画表示時の残像、ぼやけ、色割れな
どが抑制され、動画の表示性能を向上させることができる。
なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる
。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に用いることのできるバックライト
部（バックライト、バックライトユニット）の構成の例について図９を用いて説明する。
図９（Ａ）は、エッジライト方式と呼ばれるバックライト部５２０１と、表示パネル５２
０７とを有している液晶表示装置の一例を示す。エッジライト式とは、バックライト部の
端部に光源を配置し、その光源の光を発光面全体から放射する方式である。
バックライト部５２０１は、拡散板５２０２（拡散シートともいう）、導光板５２０３、
反射板５２０４、ランプリフレクタ５２０５及び光源５２０６によって構成される。なお
バックライト部５２０１は他にも輝度向上フィルム等を設ける構成としてもよい。
光源５２０６は必要に応じて異なる複数の色（ＲＧＢ）で発光する機能を有している。例
えば、光源５２０６としてはカラーフィルタを設けた冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃ
ａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、発光ダイオード、又はＥＬ素子な
どが用いられる。
図９（Ｂ）は、エッジライト式のバックライト部の詳細な構成を示す図である。なお、拡
散板、導光板及び反射板などはその説明を省略する。
図９（Ｂ）に示すバックライト部５２０１は、光源としてＲＧＢの各色に対応した発光ダ
イオード（ＬＥＤ）５２２３Ｒ、５２２３Ｇ、５２２３Ｂを用いた構成である。ＲＧＢの
各色に対応した発光ダイオード（ＬＥＤ）５２２３Ｒ、５２２３Ｇ、５２２３Ｂは所定の
間隔に配置される。そして、ＲＧＢの各色に対応した発光ダイオード（ＬＥＤ）５２２３
Ｒ、５２２３Ｇ、５２２３Ｂからの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ５２
２２が設けられている。光源としてＲＧＢの各色に対応した発光ダイオード（ＬＥＤ）の
他に白色の発光ダイオードを設ける構成としてもよい。
図９（Ｃ）は、直下型と呼ばれるバックライト部と、液晶パネルとを有する液晶表示装置
の一例を示す。直下式とは、発光面の直下に光源を配置することで、その光源の光を発光
面全体から放射する方式である。
バックライト部５２９０は、拡散板５２９１、遮光部５２９２、ランプリフレクタ５２９
３、ＲＧＢの各色に対応した発光ダイオード（ＬＥＤ）５２９４Ｒ、５２９４Ｇ、５２９
４Ｂ及び液晶パネル５２９５によって構成される。
なお、直下型と呼ばれるバックライト部において、光源となる発光ダイオード（ＬＥＤ）
の代わりに発光素子であるＥＬ素子を用いることによりバックライト部の薄型化をはかる
ことができる。
なお図９（Ａ）乃至（Ｃ）で説明するバックライト部は、輝度を調整する構成としてもよ
い。例えば、液晶表示装置の周りの照度に応じて輝度を調整する構成としてもよいし、表
示される画像信号に応じて輝度を調整する構成としてもよい。
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。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構造は特に限定されず
、例えばゲート電極が、ゲート絶縁層を介して、酸化物半導体層の上側に配置されるトッ
プゲート構造、又はゲート電極が、ゲート絶縁層を介して、酸化物半導体層の下側に配置
されるボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、ト
ランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成され
るダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、
チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デ
ュアルゲート型でもよい。なお、図１０（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一
例を以下に示す。図１０（Ａ）乃至（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体層として酸化物
半導体を用いるものである。酸化物半導体を用いることのメリットは、トランジスタのオ
ン状態にいて高い電界効果移動度（最大値で５ｃｍ２／Ｖｓｅｃ以上、好ましくは最大値
で１０ｃｍ２／Ｖｓｅｃ〜１５０ｃｍ２／Ｖｓｅｃ）と、トランジスタのオフ状態におい
て低い単位チャネル幅あたりのオフ電流（例えば単位チャネル幅あたりのオフ電流が１ａ
Ａ／μｍ未満、さらに好ましくは１０ｚＡ／μｍ未満、且つ、８５℃にて１００ｚＡ／μ
ｍ未満）が得られることである。
図１０（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであ
り、逆スタガ型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に積層する絶縁膜
４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている
。
図１０（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を覆う
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１０（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型のトランジスタであり、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、ソース電極層４
０５ａ、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に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜
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１０（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の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４３７、酸化物半
導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、
及びゲート電極層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４３６ａ、配線層４３６ｂ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、上述のとおり、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に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−
Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体
、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−
Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導
体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系
酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体や、Ｉｎ
−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−
Ｏ系酸化物半導体などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含ん
でもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、インジウム（Ｉ
ｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する酸化物膜、という意味であり、その組成
比はとくに問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
また、酸化物半導体層４０３は、化学式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、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭ
ｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
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。よって画素において、画像信
号等の電気信号を保持するための容量素子を小さく設計することができる。よって、画素
の開口率の向上を図ることができるため、その分の低消費電力化を図るといった効果を奏
する。
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、
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。「色割れ」は、フレ
ーム周波数を上げることにより低減することがわかっている。よって、液晶表示装置の画
素部に上記トランジスタを用い、フレーム周波数を上げることで、「色割れ」を抑制する
ことができ、高画質な画像を提供することができる。また、上記トランジスタは、同一基
板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の
部品点数を削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、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。
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。
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。例えば、第１のゲート絶縁層と
してプラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮ
ｙ（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、合計膜厚２０
０ｎｍのゲート絶縁層とする。
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を含む金属膜、または上述し
た元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン
膜）等を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属膜の下側又は上側の一方また
は双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属膜またはそれらの金属窒化物膜（窒化チタン膜
、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜）を積層させた構成としても良い。
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３
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（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）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリ
コンを含ませたものを用いることができる。
酸化物半導体層の上方に設けられる絶縁膜４０７、４２７、下方に設けられる絶縁膜４３
７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。
また、酸化物半導体層の上方に設けられる保護絶縁層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
、等の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）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。
このようなトランジスタを用いた液晶表示装置の画素の一例を図１１と図１２に示す。図
１１は画素の平面図を示し、当該図中に示すＡ−Ｂ切断線に対応する断面図を図１２に示
す。なお、図１１はトランジスタ４１０が形成された基板４００の平面図を示すものであ
り、図１２はトランジスタ４１０が設けられた基板４００側の構成に加え、対向基板４１
６や液晶層４１４が設けられている構成を示す。以下の説明では図１１と図１２の両方を
参照して説明する。
トランジスタ４１０の構成は図１０（Ａ）と同様であり、ゲート電極層４０１、ゲート絶
縁層４０２、酸化物半導体層４０３を有している。画素を構成する場合、ゲート電極層４
０１は一方向に延在するように形成されている。酸化物半導体層４０３はゲート絶縁層４
０２を介してゲート電極層４０１と重畳するように設けられている。ソース電極層４０５
ａとドレイン電極層４０５ｂは酸化物半導体層４０３の上層側に設けられている（なお、
ここではソース電極層４０５ａとドレイン電極層４０５ｂという呼び方は、トランジスタ
４１０に接続される電極として区別するために便宜的に用いている）。ソース電極層４０
５ａはゲート電極層４０１と交差する方向に延在している。保護絶縁層４０９上には第１
の画素電極４１１が設けられ、コンタクトホール４１２によってドレイン電極層４０５ｂ
と接続されている。第１の画素電極４１１は酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化スズな
どの透明電極材料で形成されている。
また、ゲート電極層４０１と同じ層で形成される共通配線層４１７、共通電極層４１８が
形成され、第２の画素電極４１９が設けられる。なお図１１及び図１２では特に図示して
いないが、画素には必要に応じて保持容量を形成すればよい。
第１の画素電極４１１及び第２の画素電極４１９は、櫛歯状に設け、電極間に生じる電界
に応じて、液晶の配向を制御することができる。このような構成は、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌ
ａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式において適用される。ＩＰＳ方式とは、液晶パネルの
液晶分子の配列を制御する方式の一種である。ＩＰＳ方式は、基板に水平方向に電極を配
置し、液晶分子が水平方向を向く方式である。
基板４００と対向基板４１６の間には液晶層４１４が設けられている。また、液晶層４１
４と接するように配向膜４１３が設けられている。配向膜４１３は光配向法又はラビング
法による配向処理が施されている。液晶層４１４には、ブルー相の液晶相を有する液晶材
料などを用いることができる。
酸化物半導体層４０３がゲート絶縁層４０２を介してゲート電極層４０１と重畳するよう
に設けられたトランジスタ４１０と、トランジスタ４１０のソース側又はドレイン側に接
続された液晶を駆動する第１の画素電極４１１と、第１の画素電極４１１と対に設けられ
た第２の画素電極４１９と、液晶層４１４とで一つのユニットが形成される。このユニッ
トを一又は複数用いて画素（ピクセル）を形成することができ、これをマトリクス状に配
置することにより画像等を表示する表示パネルを構成することができる。
なお、図１１及び図１２で説明したＩＰＳ方式の他に、セルギャップを小さくしたＴＮ（
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式などを適用することもできる。ＴＮ方式の液晶表
示装置の画素の一例を図１３と図１４に示す。図１３は画素の平面図を示し、当該図中に
示すＡ−Ｂ切断線に対応する断面図を図１４に示す。なお、図１３はトランジスタ６１０
が形成された基板６００の平面図を示すものであり、図１４はトランジスタ６１０が設け
られた基板６００側の構成に加え、対向基板６１６や液晶層６１４が設けられている構成
を示す。以下の説明では図１３と図１４の両方を参照して説明する。
トランジスタ６１０の構成は図１０（Ａ）と同様であり、ゲート電極層６０１、ゲート絶
縁層６０２、酸化物半導体層６０３を有している。画素を構成する場合、ゲート電極層６
０１は一方向に延在するように形成されている。酸化物半導体層６０３はゲート絶縁層６
０２を介してゲート電極層６０１と重畳するように設けられている。ソース電極層６０５
ａとドレイン電極層６０５ｂは酸化物半導体層６０３の上層側に設けられている（なお、
ここではソース電極層６０５ａとドレイン電極層６０５ｂという呼び方は、トランジスタ
６１０に接続される電極として区別するために便宜的に用いている）。ソース電極層６０
５ａはゲート電極層６０１と交差する方向に延在している。絶縁膜６０７上の保護絶縁層
６０９の上には画素電極６１１が設けられ、コンタクトホール６１２によってドレイン電
極層６０５ｂと接続されている。画素電極６１１は酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化
スズなどの透明電極材料で形成されている。
また、保持容量６１９は適宜設ければ良く、これを設ける場合には、ゲート電極層６０１
と同じ層で形成される容量配線層６１７、容量電極層６１８によって形成する。容量配線
層６１７と容量電極層６１８の間には、誘電体としてゲート絶縁層６０２が延在しており
、これにより保持容量６１９が形成される。
画素電極６１１は対向基板６１６側の対向電極６１５と対をなして液晶の配向を制御する
ことができる。このような構成は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式におい
て適用される。ＴＮ方式とは、液晶パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である
。
対向基板６１６側には対向電極６１５が設けられている。基板６００と対向基板６１６の
間には液晶層６１４が設けられている。また、液晶層６１４と接するように配向膜６１３
が設けられている。配向膜６１３は光配向法又はラビング法による配向処理が施されてい
る。液晶層６１４には、ネマチック相の液晶相を有する液晶材料などを用いることができ
る。
酸化物半導体層６０３がゲート絶縁層６０２を介してゲート電極層６０１と重畳するよう
に設けられたトランジスタ６１０と、トランジスタ６１０のソース側又はドレイン側に接
続された液晶を駆動する画素電極６１１と、画素電極６１１と対向するように設けられた
対向電極６１５と、画素電極６１１と対向電極６１５との間に設けられた液晶層６１４と
で一つのユニットが形成される。このユニットを一又は複数用いて画素（ピクセル）を形
成することができ、これをマトリクス状に配置することにより画像等を表示する表示パネ
ルを構成することができる。
このように、本実施の形態において、電界効果移動度が高く、オフ電流値が低い酸化物半
導体層を含むトランジスタを用いることにより、低消費電力の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）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図１５を用
いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、繰り返し
の説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
図１５（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図１５（Ａ）乃至（Ｅ
）に示すトランジスタ５１０は、図１０（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトム
ゲート構造の逆スタガ型トランジスタである。
以下、図１５（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工
程を説明する。
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ
工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、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。
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態４に示した基板４００と同様な基板を用いる
ことができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は
、基板５０５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。
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、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又はこれらを主成分とする合金材
料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７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。
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、Ｉ型化又は実質的にＩ型化された酸
化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対
して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。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（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で
絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体
と高品質ゲート絶縁層と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なも
のとすることができるからである。
もちろん、ゲート絶縁層として良質な絶縁層を形成できるものであれば、スパッタリング
法やプラズマＣＶＤ法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理
によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても
良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化
物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含
まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリン
グ装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５
０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの
不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオ
ポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加
熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで
形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以
上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図１５（Ａ）参照。）。
なお、酸化物半導体膜５３０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５０７の表面に付着してい
る粉状物質（パーティクル、ごみともいう）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
を印加して基板近傍にプラズマを形成して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５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態３に示した酸化物半導体を用
いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態で
は、酸化物半導体膜５３０をＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタ
リング法により成膜する。この段階での断面図が図１５（Ａ）に相当する。また、酸化物
半導体膜５３０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
と酸素の混合雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
酸化物半導体膜５３０をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば
、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の酸化物
ターゲットを用い、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する。また、このターゲットの材料及
び組成に限定されず、例えば、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数
比］の酸化物ターゲットを用いてもよい。
また、酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９
．９％である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物
半導体膜は緻密な膜とすることができる。
酸化物半導体膜５３０を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化
物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好
ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成
膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリ
ングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が
除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体
膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例
えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好
ましい。また、排気手段としては、ターボポンプにコールドトラップを加えたものであっ
てもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）
など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるた
め、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ
、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用さ
れる。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ご
みともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導
体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するための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、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエ
ッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッ
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。
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半
導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃
以上７５０℃以下、または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った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水
素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図１５（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または熱
輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒ
ａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔ
ｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅ
ａｌ）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。高温のガスには、
アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、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中に基
板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中
から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス
に、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、
またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上
好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を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の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純
度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導
入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい
。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好まし
くは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好まし
くは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、
脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸化
物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高
純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。
また、酸化物半導体層の第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５３０に行うこともできる。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、フォトリソグラフィ工程を行う。
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、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、あるいは、ソース電極層及びド
レイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体
膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後でもよい。
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地
部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領
域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成しても
よい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、
希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以
上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）
を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第
２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７０
０℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に
結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領
域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイ
ン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極
層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態３に示したソース電極層４
０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッ
チングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジスト
マスクを除去する（図１５（Ｃ）参照。）。
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレ
ーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極
層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタの
チャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌ＝２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、
数ｎｍ〜数１０ｎｍと極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌ
ｅｔ）を用いて第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行うと
よい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成される
トランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、
回路の動作速度を高速化できる。
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露光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、エッチ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。よって露光マスク数を削減することができ
、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断するこ
とのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみを
エッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難
しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１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。
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−
Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、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。
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、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してもよい。プラズマ処理を行った
場合、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絶縁層５
１６を形成する。
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタ法など、絶縁層５１６に水
、水素等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。絶縁層５１６
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、又は水素による酸化物半導体
層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層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おそれがある。よって、絶縁層５１６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。
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタリン
グ法を用いて成膜する。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、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において
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またはシリコンター
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、酸素を含む雰囲気
下でスパッタ法により酸化シリコン膜を形成することができる。酸化物半導体層に接して
形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、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、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を用いる
。
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去する
ためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライ
オポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減
できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、
ターボポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
絶縁層５１６を成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの
不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２
００℃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）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、
水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意
図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成
する主成分材料の一つである酸素を第２の加熱処理によって供給することができる。よっ
て、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にＩ型（真性）化する。なお高純度化された酸
化物半導体膜中の水素濃度は５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、望ましくは５×１０
１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、より望ましくは５×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とな
る。なお、上述の酸化物半導体膜中の水素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓ
ｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定されるもので
ある。
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図１５（Ｄ）参照。）。
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後
の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの
不純物を絶縁層５１６に拡散させ、酸化物半導体層中に含まれる該不純物をより低減させ
る効果を奏する。
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタ法を
用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタ法は、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、水分などの不純物を含まず、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、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜な
どを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する
（図１５（Ｅ）参照。）。
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を
１００℃〜４００℃の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッ
タガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場
合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０
６を成膜することが好ましい。
保護絶縁層の形成後、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。この加熱処理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
での降温を複数回くりかえして行ってもよい。
このように、本実施の形態を用いて作製した酸化物半導体層を含むトランジスタは、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。「色割れ」は、フレーム周波数
を上げることにより低減することがわかっている。よって、液晶表示装置の画素部に上記
トランジスタを用い、フレーム周波数を上げることで、「色割れ」を抑制することができ
、高画質な画像を提供することができる。また、高純度化された酸化物半導体層は、レー
ザ照射等の処理を経ることなく作製でき、大面積基板へのトランジスタの形成を可能にす
ることができるため、好適である。
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）
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用するこ
とができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョ
ン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカ
メラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともい
う）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機な
どが挙げられる。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１６（Ａ）は、電子書籍の一例を示している。図１６（Ａ）に示す電子書籍は、筐体１
７００及び筐体１７０１の２つの筐体で構成されている。筐体１７００及び筐体１７０１
は、蝶番１７０４により一体になっており、開閉動作を行うことができる。このような構
成により、書籍のような動作を行うことが可能となる。
筐体１７００には表示部１７０２が組み込まれ、筐体１７０１には表示部１７０３が組み
込まれている。表示部１７０２及び表示部１７０３は、続き画面を表示する構成としても
よいし、異なる画面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
で、例えば右側の表示部（図１６（Ａ）では表示部１７０２）に文章を表示し、左側の表
示部（図１６（Ａ）では表示部１７０３）に画像を表示することができる。
また、図１６（Ａ）では、筐体１７００に操作部等を備えた例を示している。例えば、筐
体１７００は、電源入力端子１７０５、操作キー１７０６、スピーカ１７０７等を備えて
いる。操作キー１７０６により、頁を送ることができる。なお、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ィバイス等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、及びＵＳＢケーブル等の各種ケ
ーブルと接続可能な端子等）、記録媒体挿入部等を備える構成としてもよい。さらに、図
１６（Ａ）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。
図１６（Ｂ）は、液晶表示装置を用いたデジタルフォトフレームの一例を示している。例
えば、図１６（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、筐体１７１１に表示部１７１２が
組み込まれている。表示部１７１２は、各種画像を表示することが可能であり、例えば、
デジタルカメラ等で撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機
能させることができる。
なお、図１６（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ
端子、ＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能な端子等）、記録媒体挿入部等を備え
る構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏
面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記
録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像
データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部１７１２に表示させることができる。
図１６（Ｃ）は、液晶表示装置を用いたテレビジョン装置の一例を示している。図１６（
Ｃ）に示すテレビジョン装置は、筐体１７２１に表示部１７２２が組み込まれている。表
示部１７２２により、画像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド１７
２３により筐体１７２１を支持した構成を示している。表示部１７２２は、上記実施の形
態に示した液晶表示装置を適用することができる。
図１６（Ｃ）に示すテレビジョン装置の操作は、筐体１７２１が備える操作スイッチや、
別体のリモコン操作機により行うことができる。リモコン操作機が備える操作キーにより
、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部１７２２に表示される画像を操作す
ることができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示
する表示部を設ける構成としてもよい。
図１６（Ｄ）は、液晶表示装置を用いた携帯電話機の一例を示している。図１６（Ｄ）に
示す携帯電話機は、筐体１７３１に組み込まれた表示部１７３２の他、操作ボタン１７３
３、操作ボタン１７３７、外部接続ポート１７３４、スピーカ１７３５、及びマイク１７
３６等を備えている。
図１６（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部１７３２がタッチパネルになっており、指等の
接触により、表示部１７３２の表示内容を操作することができる。また、電話の発信、或
いはメールの作成等は、表示部１７３２を指等で接触することにより行うことができる。
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。
１０１ 液晶表示装置
１０２ 眼鏡
１０３ ケーブル
１０４Ａ 左目用パネル
１０４Ｂ 右目用パネル
１１１ 表示部
１１２ ゲート線駆動回路
１１３ ソース線駆動回路
１１４ バックライト部
１１５ 表示制御回路
１１６ タイミング発生器
１１７ 外部操作手段
１１８Ａ 同期信号
１１８Ｂ 同期信号
１１９Ａ 同期信号
１１９Ｂ 同期信号
２００ 立体画像表示期間
２０１ Ｒ点灯期間
２０２ Ｇ点灯期間
２０３ Ｂ点灯期間
２０４ Ｗ点灯期間
２１１ 左目用Ｒ点灯期間
２１２ 右目用Ｒ点灯期間
２２１ 左目用Ｇ点灯期間
２２２ 右目用Ｇ点灯期間
２３１ 左目用Ｂ点灯期間
２３２ 右目用Ｂ点灯期間
２４１ 書き込み動作
２４２ 書き込み動作
２５１ 左目用Ｗ点灯期間
２５２ 右目用Ｗ点灯期間
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 絶縁膜
４０９ 保護絶縁層
４１０ トランジスタ
４１１ 第１の画素電極
４１２ コンタクトホール
４１３ 配向膜
４１４ 液晶層
４１６ 対向基板
４１７ 共通配線層
４１８ 共通電極層
４１９ 第２の画素電極
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４３６ａ 配線層
４３６ｂ 配線層
４３７ 絶縁層
４４０ トランジスタ
５０５ 基板
５０６ 保護絶縁層
５０７ ゲート絶縁層
５１０ トランジスタ
５１１ ゲート電極層
５１５ａ ソース電極層
５１５ｂ ドレイン電極層
５１６ 絶縁層
５３０ 酸化物半導体膜
５３１ 酸化物半導体層
６００ 基板
６０１ ゲート電極層
６０２ ゲート絶縁層
６０３ 酸化物半導体層
６０５ａ ソース電極層
６０５ｂ ドレイン電極層
６０９ 保護絶縁層
６１０ トランジスタ
６１１ 画素電極
６１２ コンタクトホール
６１３ 配向膜
６１４ 液晶層
６１５ 対向電極
６１６ 対向基板
６１７ 容量配線層
６１８ 容量電極層
６１９ 保持容量
１７００ 筐体
１７０１ 筐体
１７０２ 表示部
１７０３ 表示部
１７０４ 蝶番
１７０５ 電源入力端子
１７０６ 操作キー
１７０７ スピーカ
１７１１ 筐体
１７１２ 表示部
１７２１ 筐体
１７２２ 表示部
１７２３ スタンド
１７３１ 筐体
１７３２ 表示部
１７３３ 操作ボタン
１７３４ 外部接続ポート
１７３５ スピーカ
１７３６ マイク
１７３７ 操作ボタン
５２０１ バックライト部
５２０２ 拡散板
５２０３ 導光板
５２０４ 反射板
５２０５ ランプリフレクタ
５２０６ 光源
５２０７ 表示パネル
５２２２ ランプリフレクタ
５２２３Ｒ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２２３Ｇ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２２３Ｂ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２９０ バックライト部
５２９１ 拡散板
５２９２ 遮光部
５２９３ ランプリフレクタ
５２９４Ｒ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２９４Ｇ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２９４Ｂ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
５２９５ 液晶パネル

Claims (1)

  1. 液晶素子と、前記液晶素子を制御する機能を有するトランジスタと、を画素に有し、
    前記トランジスタは、チャネルが酸化物半導体層に形成される液晶表示装置の作製方法であって、
    前記酸化物半導体層は、水素を低減する第１の工程と、酸素を供給する第２の工程とを経て形成されたものであり、真性であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
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