JP6577125B2 - 液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
の駆動方法に関する。
コンによって得られる均一な素子特性とを兼ね備えた新たな半導体材料として、酸化物半
導体と呼ばれる、半導体特性を示す金属酸化物が注目されている。
ウム、酸化亜鉛などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域
に用いるトランジスタが、既に知られている(特許文献1及び特許文献2)。
により画素から省かれ、画素の開口率が高められた液晶表示装置とその駆動方法が知られ
ている(非特許文献1)。
電子機器に使用される液晶表示装置についても、同様であり消費電力の低減が求められて
いる。特に、携帯型の電子機器の消費電力が低減されると、使用者は、当該電子機器を長
い時間使用することできるようになる。
を高めると、バックライトから発せられる光を有効に利用できる。その結果、消費電力が
低減できる。
細化が求められる。画面の高精細化にともない、画素そのものの大きさの縮小が求められ
る。
などの大きさを縮小せざるを得ない。
晶表示装置に表示される画質が低下する。また、オフ状態のリーク電流が大きいトランジ
スタを用いる場合、容量素子の容量を小さくすることは困難である。
質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置を提供することを課題の一とする。
または、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置の駆動方法を提供するこ
とを課題の一とする。
リーク電流と、液晶素子の容量成分と、容量素子の容量とに着眼して創作されたものであ
る。そして、本明細書に例示される構成を備える液晶表示装置に想到した。または、交互
に逆の極性を有する画像信号を当該液晶表示装置の複数の画素に順番に書き込む駆動方法
に想到した。
密度がシリコンよりも低い半導体材料をチャネル形成領域に含むトランジスタと、当該ト
ランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に接続される画素電極および液晶層
を含む液晶素子と、を備える液晶表示装置である。そして、画素の容量の最小値(CX+
CL1)が下記数式(1)を満たし、且つ画素の容量の最大値(CX+CL2)が下記数
式(2)を満たす。
小値、CL2は1つの画素の液晶素子の容量成分の最大値、(CL2−CL1)は液晶素
子の容量成分の変化量、CXは1つの画素の容量から液晶素子に由来する容量を除いた容
量、nは画像信号に含まれる階調の数、mは区別できることが要求される階調の幅をそれ
ぞれ表す。なお、式中[F]は容量の単位を表す。
および液晶素子を備え、画素の容量が数式(1)および数式(2)を満たすように構成さ
れる。これにより、画素に書き込まれる画像信号の電位を保持し、液晶素子の開口率を高
めることができる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置を
提供することができる。
最大値(CX+CL2)が数式(2)を満たすことによる作用について、図2(A)を用
いて説明する。
ゲート電極は走査線Gと電気的に接続されている。トランジスタ312のソース電極また
はドレイン電極の一方が、信号線Sと電気的に接続され、他方が液晶素子320Gの一方
の電極と接続されている。液晶素子320Gの他方の電極は、接地電位が供給されている
。
画素の容量とオフ状態のトランジスタからリークする電流の関係について説明する。オフ
状態のトランジスタからリークする電流に由来する画素の電圧降下は、下記数式(3)に
より見積もることができる。
成分の最小値、iはオフ状態のトランジスタのリーク電流およびTは1フレーム(画素に
画像信号を書き込む間隔)の時間を、それぞれ表す。
変化する。ここでは、液晶素子の容量成分の最小値をCL1とする。また、画素の容量か
ら液晶素子の容量成分を除いた容量CXは、画素に設けられる容量素子の容量の他、寄生
容量等も含む。
の数、mは区別できることが要求される階調の幅(言い換えると、階調がmだけ異なる2
つの画像信号が区別できることが要求される)を、それぞれ表す。なお、mはnの1/5
0以下であると、表現できる階調が豊かになるため好ましい。
場合について考える。このとき、画素の容量の最小値(CX+CL1)を、数式(5)が
成り立つように設けることで、要求される階調の幅を区別できる。
、画素の容量の最小値(CX+CL1)を大きくする必要があることを示唆している。言
い換えると、リーク電流iを小さくするほど画面を高精細化しつつその開口率を高めるこ
とが容易になる。
素子の駆動電圧が5V、画像信号に含まれる階調の数を256とし、その区別できること
が要求される階調の幅を5とする場合、画素の容量の最小値(CX+CL1)は以下のよ
うに見積もられる。
が低いため、そのトランジスタの大きさを小さくすることが困難である。これにより、画
面を高精細化しつつその開口率を高めることができない。
とチャネル長Lの比W/Lが1程度)を用いる従来の画素の場合、オフ状態のトランジス
タをリークする電流iは、およそ1×10−12Aである。よって、画素の容量の最小値
(CX+CL1)は、170fFより大きくする必要がある。
されたトランジスタ、具体的にはシリコンよりもバンドギャップが広く、且つ真性キャリ
ア密度がシリコンよりも低い半導体材料をチャネル形成領域に含むトランジスタを、画素
に用いることにより、画素の容量の最小値(CX+CL1)を170fFより小さくでき
る。
果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置を提供することができる。
る場合について説明する。
分の関係》
液晶素子は、二枚の基板が挟持する液晶層を一対の電極が作る電界の間に備える。一対の
電極は、液晶層に電界を印加するためのものである。一対の電極を配置する構成としては
、一方の電極と他方の電極を互いに異なる基板に設ける場合(例えば、垂直電界型の電極
の配置)と、一方の電極と他方の電極を同一の基板に設ける場合(例えば、水平電界型の
電極の配置)と、がある。
極またはドレイン電極と電気的に接続される一方の電極を画素電極といい、他方の電極を
共通電極という。なお、共通の電位を複数の液晶素子の共通電極に与える構成とすると、
液晶表示装置の構成を簡略化できる。
る。これにより、液晶層の誘電率が変化し、液晶素子の透過率だけでなく液晶素子の容量
成分も変化する。
価回路で説明できる。
は液晶を含むため、その誘電率は液晶の配向状態に応じて変化する。そして、液晶素子の
容量成分も、液晶層の配向状態(液晶素子の動作状態ともいえる)に応じて変化する。例
えば、液晶表示装置の液晶素子の容量成分は、黒を表示する状態と白を表示する状態とで
、異なる。
5倍以下であり、例えば3倍である。
時間と同程度である場合(例えば数msec程度)を図示する。
時間より短い場合(例えば数μsec程度)を図示する。
ると、液晶層の配向状態の変化にともなう誘電率の低下により、液晶素子に印加される電
圧が降下してしまう。その結果、液晶素子の透過率が意図する透過率に到達できない場合
がある。
た、その許容される範囲は左辺より小さい。
調の数、mは区別できることが要求される階調の幅、1フレーム(画素に画像信号を書き
込む間隔)の時間をT、液晶素子の容量成分を除いた画素の容量をCXとする。また、液
晶素子の容量成分の最小値をCL1、液晶素子の容量成分の最大値をCL2、液晶素子の
抵抗成分をRとする。
ない程度の時間(具体的には、1/60sec)より短いこと並びに液晶素子の抵抗成分
が充分に大きい場合には、(T/2R)の項は充分に小さく、無視することができる。よ
って、数式(6)は数式(7)で近似できる。
(2)で表わすことができる。
液晶素子の容量成分の変化量(CL2−CL1)と(n/m)の積より大きくなるように
設けられる。
果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置を提供することができる。
本発明の一態様の液晶表示装置の画素の容量の一例を計算して、以下に示す。
動電圧Vを5Vとする。また、画素が配設される密度を1インチあたり300とする。
Fとする。
示装置に適用可能な画素を構成できる。
けるトランジスタのゲート電極を形成する層と、ソース電極またはドレイン電極を形成す
る層との間にゲート絶縁膜などの絶縁膜を挟んで設ける構成とすればよい。
電極と、該絶縁層の他方の面に接し、且つ画素電極と重なる位置に開口部を備える共通電
極と、を有する上記の液晶表示装置である。
の面に備え、画素電極と重なる位置に開口部を有する共通電極を有する。これにより、液
晶素子を作製する際に、封止基板を画素電極が設けられた基板に重ねる工程において、異
物を基板に意図せず押し込んでしまい、画素電極と共通電極とを短絡してしまう事故の発
生を防止または低減できる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表
示装置を、高い歩留まりで提供することができる。
向に延在する複数の信号線と、隣接する走査線と、隣接する信号線の間に囲まれる領域に
配設される画素と、を有する液晶表示装置である。そして、走査線と信号線は、いずれも
1インチあたり300以上の密度で配設されており、画素はシリコンよりもバンドギャッ
プが広く、且つ真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体材料をチャネル形成領域に
含み、ゲート電極が一の走査線と電気的に接続され、ソース電極またはドレイン電極の一
方が一の信号線と電気的に接続されるトランジスタと、当該トランジスタのソース電極ま
たはドレイン電極の他方と電気的に接続される画素電極、液晶層および共通電極を含む液
晶素子と、を備える。そして、画素の容量の最小値(CX+CL1)が数式(1)を満た
し、且つ画素の容量の最大値(CX+CL2)が数式(2)を満たす液晶表示装置である
。
は液晶素子の容量成分の最大値、(CL2−CL1)は液晶素子の容量成分の変化量、C
Xは画素の容量から液晶素子に由来する容量を除いた容量、nは画像信号に含まれる階調
の数、mは区別できることが要求される階調の幅をそれぞれ表す。なお、式中[F]は容
量の単位を表す。
と、液晶素子と、を備え、画素の容量が数式(1)および数式(2)を満たすように構成
される画素を、1インチあたり300以上の密度でマトリクス状に有する。これにより、
高い密度で配置された画素に書き込まれる画像信号の電位を保持し、液晶素子の開口率を
高めることができる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置
を提供することができる。
る複数の画素を選択する第1のステップと、交互に逆の極性を有する画像信号を、任意の
画素を挟んで配設される第1の信号線と第2の信号線に入力し、該画像信号を選択された
複数の画素に順番に書き込む第2のステップと、を有する、上記の液晶表示装置の駆動方
法である。
の画素を選択する第1のステップと、交互に逆の極性を有する画像信号を選択された複数
の画素に順番に書き込む第2のステップと、を有する。これにより、一対の信号線の電位
が互いに逆の極性方向に変動するため、任意の画素電極が受ける電位の変動が打ち消され
、クロストークの発生を抑制できる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減され
た液晶表示装置の駆動方法を提供することができる。
を指す。また、表示装置はコネクター、例えばFPC(Flexible printe
d circuit)もしくはTCP(Tape Carrier Package)が
取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、また
は表示素子が形成された基板に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を全て含む。
ては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ゲー
ト電極とソース電極間の電圧が0以下であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流
れる電流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、pチャネル型トランジス
タにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも低い電位とした状態におい
て、ゲート電極とソース電極間の電圧が0以上であるときに、ソース電極とドレイン電極
の間に流れる電流のことを意味する。
極に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、nチャネル型
トランジスタでは、低い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ、高い電位が与えら
れる電極がドレイン電極と呼ばれる。また、pチャネル型トランジスタでは、低い電位が
与えられる電極がドレイン電極と呼ばれ、高い電位が与えられる電極がソース電極と呼ば
れる。
のトランジスタの第1端子と第2端子のいずれか一方のみが、第2のトランジスタの第1
端子と第2端子のいずれか一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジス
タが並列に接続されている状態とは、第1のトランジスタの第1端子が第2のトランジス
タの第1端子に接続され、第1のトランジスタの第2端子が第2のトランジスタの第2端
子に接続されている状態を意味する。
、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接
続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或い
は伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介し
て間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
は、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の
機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜
が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
できる。または、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置の駆動方法を提
供できる。
れず、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、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において
、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、
その繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置の構成について、図1および図2を参
照して説明する。図1(A)は本発明の一態様の液晶表示装置の上面図であり、図1(B
)は液晶表示装置が備える画素の上面図であり、図1(C)は図1(A)および図1(B
)の切断線C−Dにおける一部の断面を含む側面図である。図1(D)は図1(A)の切
断線A−Bおよび切断線C−D−Eにおける断面を含む側面図である。また、図2(A)
は、液晶表示装置が備える画素350Gの等価回路図である。図2(B)および図2(C
)は、画素に書き込む信号と液晶素子の透過率を説明する図である。
が広く、且つ真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体材料をチャネル形成領域に含
むトランジスタ312と、トランジスタ312のソース電極またはドレイン電極と電気的
に接続される画素電極321および液晶層331を含む液晶素子320Gと、を備える。
そして、画素350Gの容量の最小値(CX+CL1)が数式(1)を満たし、且つ画素
350Gの容量の最大値(CX+CL2)が数式(2)を満たす(図1(A)および図1
(D)参照)。
Gに由来する容量を除いた容量、CL1は液晶素子320Gの容量成分の最小値、CL2
は液晶素子320Gの容量成分の最大値、(CL2−CL1)は液晶素子320Gの容量
成分の変化量、nは階調数、mは区別できることが要求される階調の幅(言い換えると、
階調がmだけ異なる2つの画像信号が区別できることが要求される)をそれぞれ表す。
る。また、画素を駆動する駆動回路(ゲート側駆動回路303g、ソース側駆動回路30
3s)を備える(図1(A)参照)。
(図1(B)参照)。
ース側駆動回路303sのトランジスタ313は、トランジスタ312と同一の工程を用
いて形成できる。
半導体層への不純物の拡散を抑制する。絶縁層317は、第1の基板310上に形成され
た構造物(例えば、トランジスタ312、信号線等)に由来する凹凸を平坦にするための
層である。
C(フレキシブルプリントサーキット)309が接続されて、ビデオ信号、クロック信号
、スタート信号、リセット信号等がFPC309を通って液晶表示装置300に入力され
る。FPC309にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細
書における表示パネルには、表示パネル本体だけでなく、それにFPCまたはPWBが取
り付けられた状態をも含むものとする。
303sを囲み、第1の基板310と第2の基板340を貼り合わせている。スペーサ3
26は、第1の基板310と第2の基板340の間隙を調整している。また、間隙が調整
された空間は、液晶層331で満たされている。
液晶素子320Gは、画素電極321と共通電極322とその間の電界に液晶層331を
含む。また、配向膜328が液晶層331に接して第1の基板310上に形成され、配向
膜346が液晶層331に接して第2の基板340上に形成されている。
成されている。
面に接して、カラーフィルタ341Gと重なる。また、共通電極322は、画素電極32
1に重なる位置に開口部を備える。そして、画素電極321は、絶縁層324の他方の面
に接して設けられている(図1(B)および図1(C)参照)。
容量を低減する効果を奏する。また、第2の基板を第1の基板に重ねる工程において、異
物を第1の基板に意図せず押し込んでしまい、画素電極321と共通電極322とを短絡
してしまう事故の発生を防止または低減できる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力
が低減された液晶表示装置300を、高い歩留まりで提供することができる。
、本実施の形態の変形例として、共通電極322に開口部を設けず、画素電極321を共
通電極322に重ねる構成とし、FFS(Fringe Field Switchin
g)モードで駆動してもよい。
ている。
41Gを備える。また、遮光層342が、隣接する画素との間に重なるように配設されて
いる(図1(D)参照)。
TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Swit
ching)モード、FFSモード、ASM(Axially Symmetric a
ligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compen
sated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectri
c Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelect
ric Liquid Crystal)モードなどを用いることができる。また、垂直
配向(VA)モードを適用してもよい。垂直配向モードとしては、例えば、MVA(Mu
lti−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Pa
tterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advan
ced Super View)モードなどを用いることができる。
画素350Gの電気的な特性は、図2(A)に示す等価回路を用いて説明できる。画素3
50Gは、トランジスタ312と液晶素子320Gを含む。トランジスタ312のゲート
電極は走査線Gと電気的に接続されている。トランジスタ312のソース電極またはドレ
イン電極の一方が、信号線Sと電気的に接続され、他方が液晶素子320Gの一方の電極
と接続されている。液晶素子320Gの他方の電極は、接地電位が供給されている。
素子320Gの電極に対して並列に接続される。
cの他、トランジスタ312のゲート電極−ドレイン電極間の寄生容量、配線間の寄生容
量などを含む。画素350Gの容量から、液晶素子320Gの容量成分を除いたものを容
量314とする。
極の他方に対して並列に接続されるものと、等価回路上みなすことができる。
容量素子は、共通電極322と重なる画素電極321を設けて構成しても、ゲート電極と
同一の導電膜と重なるソース電極またはドレイン電極と同一の導電膜を設けて構成しても
よい。
本発明の一態様の液晶表示装置について、画像信号が書き込まれた画素から電流が漏れる
代表的な経路は3つある。この3つの経路から漏れる電流が、液晶素子の電圧を降下する
程度を見積もり、以下に示す。なお、画素が配設される密度を1インチあたり300とす
る。
は、およそ10−18Aとすることができる。また、トランジスタのゲート絶縁膜をリー
クする電流は10−18A程度と見積もられる。
きる。いずれも、10−18A程度と見積もられる。これらのリーク電流の和は、およそ
10−17A程度である。なお、液晶素子の抵抗成分は、およそ1013Ω・cmから1
014Ω・cmである。
で駆動する場合)の間に降下する電圧は、およそ10−6V程度と見積もられる。数Vで
駆動する液晶素子の場合、問題にならない程度であると言える。
およそ10−4V程度と見積もられる。
トランジスタ312と、液晶素子320Gと、を備え、画素350Gの容量が数式(1)
および数式(2)を満たすように構成される。これにより、画素350Gに書き込まれる
画像信号の電位を保持し、液晶素子320Gの開口率を高めることができる。その結果、
画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置300を提供できる。
本発明の一態様の液晶表示装置には、オフ電流の極めて小さい絶縁ゲート電界効果型トラ
ンジスタ(以下、単にトランジスタとする)を適用できる。
半導体材料を、チャネル形成領域に含むトランジスタを適用できる。具体的には、炭化珪
素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)などの化合物半導体および酸化亜鉛(ZnO)な
どの金属酸化物でなる酸化物半導体などを適用することができる。酸化物半導体には、シ
リコンの約3倍程度の大きなバンドギャップを有するものがある。
低く、なおかつ耐圧が高いトランジスタを実現できる。オフ電流が著しく低いトランジス
タを画素に用いることで、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成された
トランジスタを用いた場合に比べて、画像信号の電位をより長い期間に渡って保持するこ
とができる。
あり、量産性に優れるといった利点がある。また、炭化シリコンのプロセス温度は約15
00℃、窒化ガリウムのプロセス温度は約1100℃であるが、酸化物半導体のプロセス
温度は、300〜500℃(ガラス転移温度以下、最大でも700℃程度)と低く、安価
で入手しやすいガラス基板上への成膜が可能である。また、基板の大型化にも対応が可能
である。よって、上述した半導体の中でも、特に酸化物半導体は量産性が高いというメリ
ットを有する。また、トランジスタの性能(例えば電界効果移動度)を向上させるために
結晶性の酸化物半導体を得ようとする場合でも、450℃から800℃の熱処理によって
容易に結晶性の酸化物半導体を得ることができる。
れた酸化物半導体(purified OS)は、i型(真性半導体)又はi型に限りな
く近い。そのため、上記酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いと
いう特性を有する。
ondary Ion Mass Spectrometry)による水素濃度の測定値
が、5×1019/cm3以下、好ましくは5×1018/cm3以下、より好ましくは
5×1017/cm3以下、さらに好ましくは1×1016/cm3以下とする。また、
ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度は、1×1014/cm
3未満、好ましくは1×1012/cm3未満、さらに好ましくは1×1011/cm3
未満とする。また、酸化物半導体のバンドギャップは、2eV以上、好ましくは2.5e
V以上、より好ましくは3eV以上である。水分または水素などの不純物濃度が十分に低
減されて高純度化された酸化物半導体膜を用いることにより、トランジスタのオフ電流を
下げることができる。
び導電膜中の水素濃度測定は、SIMSで行う。SIMS分析は、その原理上、試料表面
近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であることが
知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をSIMSで分析する場
合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が得ら
れる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の厚さ
が小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領域を
見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の最大値
または最小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、当該膜が存在する領域に
おいて、最大値を有する山型のピーク、最小値を有する谷型のピークが存在しない場合、
変曲点の値を水素濃度として採用する。
が低いことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が1×106μm
でチャネル長が10μmの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイ
ン電圧)が1Vから10Vの範囲において、オフ電流(ゲート電極とソース電極間の電圧
を0V以下としたときのドレイン電流)が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下
、すなわち1×10−13A以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流を
トランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度は、100zA/μm以
下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入ま
たは容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流密
度の測定を行った。当該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体膜を
チャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジス
タのオフ電流密度を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の
電圧が3Vの場合に、数十yA/μmという、さらに低いオフ電流密度が得られることが
分かった。したがって、本発明の一態様に係る半導体装置では、高純度化された酸化物半
導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流密度を、ソース電極とドレイン電極
間の電圧によっては、100yA/μm以下、好ましくは10yA/μm以下、更に好ま
しくは1yA/μm以下にすることができる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を
活性層として用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトラ
ンジスタに比べて著しく低い。
とんど現れない。これは、酸化物半導体中で電子供与体(ドナー)となる不純物を除去し
て、酸化物半導体が高純度化することによって、導電型が限りなく真性型に近づき、フェ
ルミ準位が禁制帯の中央に位置するためと言える。また、これは、酸化物半導体のエネル
ギーギャップが3eV以上であり、熱励起キャリアが極めて少ないことにも起因する。ま
た、ソース電極及びドレイン電極が縮退した状態にあることも、温度依存性が現れない要
因となっている。トランジスタの動作は、縮退したソース電極から酸化物半導体に注入さ
れたキャリアによるものがほとんどであり、キャリア密度には温度依存性がないことから
、オフ電流の温度依存性がみられないことを説明することができる。
元系金属酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−A
l−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al
−Zn系酸化物や、二元系金属酸化物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、
Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、
In−Ga系酸化物や、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛などを用いることができる
。なお、本明細書においては、例えば、In−Sn−Ga−Zn系酸化物とは、インジウ
ム(In)、錫(Sn)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)を有する金属酸化物、という
意味であり、その組成は特に問わない。また、上記酸化物半導体は、珪素を含んでいても
よい。
で表記される材料を用いてもよい。なお、Mは、Ga、Fe、MnおよびCoから選ばれ
た一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、In2SnO
5(ZnO)n(n>0、且つ、nは整数)で表記される材料を用いてもよい。
めて低く、なおかつ耐圧が高いトランジスタを実現することができる。そして、上記構成
を有するトランジスタをスイッチング素子として用いることで、通常のシリコンやゲルマ
ニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて、液晶素子に蓄
積された電荷のリークを防ぐことができる。よって、画像信号の電位をより長い期間に渡
って保持することができるため、画像信号の電位を保持するために液晶素子に容量素子を
接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よって、容量素子を
設けずとも、或いは容量素子のサイズを小さく抑えても、開口率を高めることができるた
め、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置の構成について、図3(A)を参照し
て説明する。図3(A)は、本発明の一態様の液晶表示装置の表示部の構成を説明する回
路図である。
ら走査線Gy)と、当該走査線と交差して、列方向に延在する複数の信号線(信号線S1
から信号線Sx)と、隣接する走査線(例えば走査線G1と走査線G2)と、隣接する信
号線(例えば信号線S1と信号線S2)の間に囲まれる領域に配設される画素100と、
を有し、走査線と信号線は、いずれも1インチあたり300以上の密度で配設される(図
3(A)参照)。
よりも低い半導体材料をチャネル形成領域に含み、ゲート電極が一の走査線と電気的に接
続され、ソース電極またはドレイン電極の一方が一の信号線と電気的に接続されるトラン
ジスタ102と、トランジスタ102のソース電極またはドレイン電極の他方と電気的に
接続される画素電極、液晶層および共通電極を含む液晶素子103と、を備え、画素10
0の容量の最小値(CX+CL1)が数式(1)を満たし、且つ画素100の容量の最大
値(CX+CL2)が数式(2)を満たす。
由来する容量を除いた容量、CL1は液晶素子103の容量成分の最小値、CL2は液晶
素子103の容量成分の最大値、(CL2−CL1)は液晶素子103の容量成分の変化
量、nは階調数、mは区別できることが要求される階調の幅(言い換えると、階調がmだ
け異なる2つの画像信号が区別できることが要求される)をそれぞれ表す。
ジスタ102と、液晶素子103と、を備え、容量が数式(1)および数式(2)を満た
すように構成される画素100を、1インチあたり300以上の密度でマトリクス状に有
する。これにより、画素に書き込まれる画像信号の電位を保持し、液晶素子の開口率を高
めることができる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力が低減された液晶表示装置を
提供することができる。
Gyの少なくとも1つとを有している。また、画素100は、スイッチング素子として機
能するトランジスタ102と、液晶素子103とを有する。液晶素子103は、画素電極
と、共通電極と、画素電極と共通電極間の電圧が印加される液晶とを有している。
の電位を与えるか否かを制御する。液晶素子103の共通電極には、所定の基準電位が与
えられている。
ス電極とドレイン電極のいずれか一方を第1端子、他方を第2端子とする。
ている。トランジスタ102の第1端子は信号線S1から信号線Sxのいずれか1つに接
続され、トランジスタ102の第2端子は、液晶素子103の画素電極に接続されている
。
インダクタンスをもつ回路素子などのその他の回路素子を、さらに有していても良い。
て用いている場合について示しているが、本発明はこの構成に限定されない。一のスイッ
チング素子として機能する複数のトランジスタを用いていても良い。複数のトランジスタ
が一のスイッチング素子として機能する場合、上記複数のトランジスタは並列に接続され
ていても良いし、直列に接続されていても良いし、直列と並列が組み合わされて接続され
ていても良い。
。
本実施の形態では、実施の形態2に例示する本発明の一態様の液晶表示装置の駆動方法に
ついて、図3及び図4を参照して説明する。図3(A)は、本発明の一態様の液晶表示装
置の表示部の構成を説明する回路図であり、図3(B)は、その任意の画素とそれを挟む
信号線の配置を説明する上面図である。また、図4は、本発明の一態様の液晶表示装置の
表示部にある画素に書き込む画像信号の極性を説明するための模式図である。
置の駆動方法である。
電気的に接続される複数の画素100を選択する。
設される第1の信号線と第2の信号線(例えば信号線S1と信号線S2)に入力し、逆の
極性を有する画像信号を、選択された複数の画素に順番に書き込む第2のステップと、を
有する。
される複数の画素を選択する第1のステップと、交互に逆の極性を有する画像信号を選択
された複数の画素に順番に書き込む第2のステップと、を有する。これにより、一対の信
号線の電位が互いに逆の極性方向に変動するため、任意の画素電極が受ける電位の変動が
打ち消され、クロストークの発生を抑制できる。その結果、画質の低下を防ぎ、消費電力
が低減された液晶表示装置の駆動方法を提供することができる。
クロストーク現象とは、画像信号の電位を保持する期間において信号線の電位が変化する
と、画素電極の電位が、その変化に連動して変動する現象をいう。クロストーク現象が発
生すると、表示のコントラストが低下してしまう。
極との間に形成される寄生容量によって引き起こされる現象である。
素100の構成を示す。なお、図3(B)には、図3(A)に図示されている液晶素子1
03の替わりに、液晶素子103が有する画素電極104が図示されている。
Siに隣接している信号線Si+1に挟まれるように、画素100内に配置されている。
トランジスタ102がオフの状態であるならば、画素電極104と信号線Siは、理想的
には電気的に分離している。また、画素電極104と信号線Si+1も、理想的には、電
気的に分離している。しかし、実際には、画素電極104と信号線Siの間には寄生容量
106が存在しており、なおかつ、画素電極104と信号線Si+1の間には寄生容量1
07が存在している。
量素子の容量値が小さい場合は、画素電極104の電位が上記寄生容量106と寄生容量
107の影響を受けやすい。そのため、画像信号の電位を保持する期間においてトランジ
スタ102がオフの状態であっても、信号線Siまたは信号線Si+1の電位の変化に連
動して上記画素電極104の電位が変動する、所謂クロストークと呼ばれる現象が起こり
やすい。そのため、液晶素子103にノーマリーホワイトの液晶を用いた場合、画像が白
っぽくなり、コントラストが低下する。
本発明の一態様では、任意の一フレーム期間において、画素電極104を間に挟んで配設
されている信号線Siと信号線Si+1に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する
。
に、基準電位よりも高い電位を有する画像信号と、基準電位よりも低い電位を有する画像
信号とを意味する。
2つの方法(ソースライン反転およびドット反転)を例に挙げることができる。いずれの
方法を適用しても、一対の信号線の電位が互いに逆の極性方向に変動するため、任意の画
素電極が受ける電位の変動が打ち消される。よって、クロストークの発生を抑えることが
できる。
一の信号線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を
有する画像信号を入力するものである。
的に示す。任意の一フレーム期間において与えられる画像信号が正の極性の画素を+の記
号で、負の極性の画素を−の記号で示している。図4(A)の右側に示すフレームは、左
側に示すフレームに続くフレームを示している。
を有する画像信号が与えられている。そして、隣接する信号線に接続されている複数の画
素の全てに、上記極性とは逆の極性を有する画像信号が与えられている。
号線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を有する
画像信号を入力し、なおかつ同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接す
る画素に逆の極性を有する画像信号を入力するものである。
す。任意の一フレーム期間において与えられる画像信号が正の極性の画素を+の記号で、
負の極性の画素を−の記号で示している。図4(B)の右側に示すフレームは、左側に示
すフレームに続くフレームを示している。
されている複数の画素とに、互いに逆の極性を有する画像信号が与えられている。なおか
つ、同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する画素どうし、互いに逆
の極性を有する画像信号が与えられている。すなわち、一のフレーム期間に着目すると、
一の信号線に入力される画像信号の極性は、交互に反転することになる。
線Si+1に負(−)の極性を有する画像信号を入力する。次いで、信号線Siに負(−
)の極性を有する画像信号を入力し、信号線Si+1に正(+)の極性を有する画像信号
を入力する。次いで、信号線Siに正(+)の極性を有する画像信号を入力し、信号線S
i+1に負(−)の極性を有する画像信号を入力する。
ることで、信号線Siの電位の変化によってもたらされるはずの画素電極104の電位の
変動と、信号線Si+1の電位の変化によってもたらされるはずの画素電極104の電位
の変動とが逆方向に働き、互いに打ち消しあう。
く抑えることができる。したがって、クロストークの発生を抑え、画質を向上させること
ができる。
次いで、図5に、図3(A)に示した表示部101をソースライン反転で動作させた場合
のタイミングチャートを示す。具体的に、図5では、走査線G1に与えられる信号の電位
と、信号線S1から信号線Sxに与えられる画像信号の電位と、走査線G1に接続された
各画素の有する画素電極の電位の、時間変化を示している。
選択された走査線G1に接続された複数の各画素100において、トランジスタ102が
オンになる。そして、トランジスタ102がオンの状態の時に、信号線S1から信号線S
xに画像信号の電位が与えられると、オンのトランジスタ102を介して、画像信号の電
位が液晶素子103の画素電極に与えられる。
期間において、奇数番目の信号線S1、信号線S3、...に、正の極性の画像信号が順
に入力されており、偶数番目の信号線S2、信号線S4、...信号線Sxに、負の極性
の画像信号が順に入力されている例を示している。よって、奇数番目の信号線S1、信号
線S3、...に接続された画素100内の画素電極(S1)、画素電極(S3)、..
.には、正の極性の画像信号が与えられている。また、偶数番目の信号線S2、信号線S
4、...信号線Sxに接続された画素100内の画素電極(S2)、画素電極(S4)
、...画素電極(Sx)には、負の極性の画像信号が与えられている。
の配向が変化し、透過率が変化する。よって、液晶素子103は、画像信号の電位によっ
てその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
る。走査線の選択が終了すると、該走査線を有する画素100において、トランジスタ1
02がオフになる。すると、液晶素子103は、画素電極と共通電極の間に与えられた電
圧を保持することで、階調の表示を維持する。そして、走査線G2から走査線Gyが順に
選択され、走査線G1が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された
画素において行われる。
フレーム期間の走査線G1が選択されている期間では、第1のフレーム期間の走査線G1
が選択されている期間とは異なり、奇数番目の信号線S1、信号線S3、...に、負の
極性の画像信号が順に入力されており、偶数番目の信号線S2、信号線S4、...信号
線Sxに、正の極性の画像信号が順に入力されている。よって、奇数番目の信号線S1、
信号線S3、...に接続された画素100内の画素電極(S1)、画素電極(S3)、
...には、負の極性の画像信号が与えられている。また、偶数番目の信号線S2、信号
線S4、...信号線Sxに接続された画素100内の画素電極(S2)、画素電極(S
4)、...画素電極(Sx)には、正の極性の画像信号が与えられている。
ると、走査線G1の選択は終了する。そして、走査線G2から走査線Gyが順に選択され
、走査線G1が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された画素にお
いて行われる。
返される。
が入力されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。信号線S1
から信号線Sxに、一斉に画像信号が入力されていても良いし、複数の信号線ごとに順に
画像信号が入力されていても良い。
いて説明したが、インターレース方式を用いて走査線の選択を行うようにしても良い。
行うことで、焼き付きと呼ばれる液晶の劣化を防ぐことができる。
化が大きくなるため、スイッチング素子として機能するトランジスタ102のソース電極
とドレイン電極の電位差が大きくなる。よって、トランジスタ102は、閾値電圧がシフ
トするなどの特性劣化が生じやすい。
極の電位差が大きくても、オフ電流が低いことが要求される。
ギャップが大きく、真性キャリア密度が低い酸化物半導体などの半導体を用いているので
、トランジスタ102の耐圧性を高め、オフ電流を著しく低くすることができる。よって
、通常のシリコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場
合に比べて、トランジスタ102の劣化を防ぎ、液晶素子103に保持されている電圧を
維持することができる。
十数msec程度である。よって、液晶素子の透過率の変化が動画のぼやけとして視認さ
れやすい。そこで、本発明の一態様では、液晶素子103に印加する電圧を一時的に大き
くして液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動を用いるようにしても良い。オ
ーバードライブ駆動を用いることで、液晶素子の透過率の変化が動画のぼやけとして視認
されにくくなり、動画の画質を改善することができる。
し続けると、液晶の誘電率が変化するため、液晶素子の保持する電圧が変化しやすい。特
に、本発明の一態様のように、液晶素子に並列で容量素子を接続しない場合、或いは、液
晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容量値が小さい場合、上述した液晶素子の
保持する電圧の変化は顕著に起こりやすい。しかし、上記オーバードライブ駆動を用いる
ことで、応答時間を短くすることができるので、トランジスタ102がオフした後におけ
る液晶素子の透過率の変化を小さくすることができる。したがって、液晶素子に並列で容
量素子を接続しない場合、或いは、液晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容量
値が小さい場合でも、トランジスタ102がオフした後に、液晶素子の保持する電圧が変
化するのを防ぐことができる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置に適用可能なトランジスタの構成およ
びその作製方法の一態様を、図6及び図7を用いて説明する。具体的には、実施の形態1
で説明した液晶表示装置の表示部のトランジスタ312に用いることができる。
412の構造の平面図であり、図6(B)は図6(A)のX1−Y1における断面図であ
り、図6(C)は図6(A)のV1−W1における断面図である。また、図7はトランジ
スタ412の作製方法を説明する断面図である。
極層402と、ゲート電極層402上のゲート絶縁層404と、ゲート絶縁層404と接
し、ゲート電極層402と重畳する酸化物半導体層408と、酸化物半導体層408と電
気的に接続するソース電極層またはドレイン電極層406a及びソース電極層またはドレ
イン電極層406bと、を含む。
層406bを覆い、酸化物半導体層408と接する絶縁層416をトランジスタ412の
構成要素としてもよい。トランジスタ412のチャネル長は、例えば1μm以上とするこ
とができる。
凸を平坦にする。共通電極422は、絶縁層417上に設けられ、絶縁膜424が共通電
極422上に形成されている。画素電極421は、絶縁膜424、絶縁層417および絶
縁層416に設けられた開口部を介して、トランジスタ412のソース電極層またはドレ
イン電極層406bと電気的に接続されている。
04b及び絶縁層416a)として酸素を含む絶縁層(例えば酸化シリコン、窒素を含む
酸化シリコン)を含む。よって、酸化物半導体層408に酸素を供給することが可能とな
り、該酸化物半導体層408の酸素欠損を補填することができる。
ト絶縁層404a及び絶縁層416b)として、窒化シリコン膜を含む。窒化シリコン膜
は、水素又は水素を含む化合物(水など)が酸化物半導体層408へと侵入することを抑
制するブロッキング膜として機能する。よって、このような積層構造を有するトランジス
タの信頼性を向上させることができる。
について説明する。
本実施の形態において、ゲート絶縁層404は、ゲート電極層402と接するゲート絶縁
層404aと、ゲート絶縁層404a上に設けられ、酸化物半導体層408と接するゲー
ト絶縁層404bの積層構造とする。
絶縁層416は、ソース電極層またはドレイン電極層406a及びソース電極層またはド
レイン電極層406bと接する絶縁層416aと、絶縁層416a上の絶縁層416bの
積層構造とする。
酸化物半導体層408は、単結晶、多結晶(ポリクリスタルともいう)又は非晶質などの
状態をとる。なお、酸化物半導体層408は、CAAC−OS(C Axis Alig
ned Crystalline Oxide Semiconductor)膜とする
ことが好ましい。酸化物半導体層408にCAAC−OS膜を適用する構成については、
実施の形態5で詳細に説明する。
含む。特に、インジウムと亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を
用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それら
に加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ(
Sn)、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)のいずれか
一種または複数種を有することが好ましい。
Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホル
ミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ル
テチウム(Lu)のいずれか一種または複数種を有してもよい。
物であるIn−Zn系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、三元系金属の
酸化物であるIn−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn
系酸化物、In−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系
酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸
化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化
物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物
、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸化物、
四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系
酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−S
n−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる。
という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとGaとZn以外の
金属元素が入っていてもよい。
で表記される材料を用いてもよい。なお、Mは、Ga、Fe、MnおよびCoから選ばれ
た一の金属元素または複数の金属元素を示す。また、酸化物半導体として、In2SnO
5(ZnO)n(n>0、且つ、nは整数)で表記される材料を用いてもよい。
n=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)、あるいはIn:Ga:Zn=3:1:2
(=1/2:1/6:1/3)の原子数比のIn−Ga−Zn系酸化物やその組成の近傍
の酸化物を用いることができる。あるいは、In:Sn:Zn=1:1:1(=1/3:
1/3:1/3)、In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1/6:1/2)あるい
はIn:Sn:Zn=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)の原子数比のIn−Sn
−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
要とする電気的特性(電界効果移動度、しきい値、ばらつき等)に応じて適切な組成のも
のを用いればよい。また、必要とする電気的特性を得るために、キャリア濃度や不純物濃
度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすること
が好ましい。
移動度が得られる。しかしながら、In−Ga−Zn系酸化物を用いたトランジスタでも
、バルク内欠陥密度を低くすることにより電界効果移動度を上げることができる。
c=1)である酸化物の組成が、原子数比がIn:Ga:Zn=A:B:C(A+B+C
=1)の酸化物の組成の近傍であるとは、a、b、cが、(a−A)2+(b−B)2+
(c−C)2≦r2を満たすことをいう。rとしては、例えば、0.05とすればよい。
他の酸化物でも同様である。
ゲットにインジウムを含有すると成膜時のパーティクルの発生を低減することができる。
よって、インジウムを含む酸化物半導体層を適用することがより好ましい。
以下に、トランジスタ412の作製方法の一例を、図7を用いて説明する。
まず、絶縁表面を有する基板410上に、ゲート電極層402(これと同じ層で形成され
る配線を含む)を形成する。
とも後の熱処理に耐えられる程度の耐熱性を有することが必要となる。例えば、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等のガラス基板、セラミック基板、石英基
板、サファイヤ基板などを用いることができる。また、シリコンや炭化シリコン等の単結
晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI
基板等を適用することができ、これらの基板に半導体素子が設けられたものを基板410
として用いてもよい。また、基板410上に下地絶縁層を形成してもよい。
ウム、銅、クロム、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
材料を用いて形成することができる。また、ゲート電極層402としてリン等の不純物元
素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜、ニッケルシリサイド等のシ
リサイド膜を用いてもよい。ゲート電極層402は単層構造としてもよいし、積層構造と
してもよい。ゲート電極層402はテーパ形状としてもよく、例えばテーパ角を15°以
上70°以下とすればよい。ここで、テーパ角とは、テーパ形状を有する層の側面と、当
該層の底面との間の角度を指す。
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スズ酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛、酸
化ケイ素を添加したインジウムスズ酸化物等の導電性材料を適用することもできる。
を含むIn−Sn系酸化物、窒素を含むIn−Ga系酸化物、窒素を含むIn−Zn系酸
化物、窒素を含むSn系酸化物、窒素を含むIn系酸化物、金属窒化物膜(窒化インジウ
ム膜、窒化亜鉛膜、窒化タンタル膜、窒化タングステン膜など)を用いてもよい。これら
の材料は、5電子ボルト以上の仕事関数を有するため、これらの材料を用いてゲート電極
層402を形成することでトランジスタのしきい値電圧をプラスにすることができ、ノー
マリオフのスイッチングトランジスタを実現できる。
次いで、ゲート電極層402を覆うようにゲート電極層402上にゲート絶縁層404を
形成する(図7(A)参照)。ゲート絶縁層404としては、プラズマCVD法、スパッ
タリング法等により、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコ
ニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸
化セリウム膜および酸化ネオジム膜を一種以上含む絶縁膜を、単層で、または積層で用い
る。
(本実施の形態においては、ゲート絶縁層404b)は、酸素を含む絶縁層であることが
好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(酸素過剰領域)を有するこ
とがより好ましい。ゲート絶縁層404に酸素過剰領域を設けるには、例えば、酸素雰囲
気下にてゲート絶縁層404を形成すればよい。又は、成膜後のゲート絶縁層404に酸
素を導入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法としては、イオン注入法
、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いるこ
とができる。
404bとして酸化シリコン膜を形成する。
次いで、ゲート絶縁層404上に、酸化物半導体膜407を成膜する(図7(B)参照)
。
Beam Epitaxy)法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD(Atomic
Layer Deposition)法等を適宜用いることができる。
ることが好ましい。ゲート絶縁層404及び酸化物半導体膜407の成膜を大気開放せず
に連続的に行うことで、酸化物半導体膜407表面への水素又は水素化合物の付着(例え
ば、吸着水など)を防止することができるため、不純物の混入を抑制することができる。
密度(充填率)の高いものを用いる。また、成膜時のスパッタリングターゲットは十分冷
やして室温とし、被成膜基板の被成膜面は、室温以上に高め、成膜チャンバー内に水分や
水素がほとんどない雰囲気下で酸化物半導体膜の成膜を行う。
度が高いことで成膜される膜密度も高くすることができる。具体的には、ターゲットの相
対密度(充填率)は90%以上100%以下、好ましくは95%以上、さらに好ましくは
99.9%以上とする。なお、スパッタリングターゲットの相対密度とは、スパッタリン
グターゲットと同一組成の材料の気孔のない状態における密度との比をいう。
または高圧雰囲気中で焼成を行うことが好ましい。焼成方法として常圧焼成法、加圧焼成
法等を適宜用いて得られる多結晶ターゲットを用いる。加圧焼成法としては、ホットプレ
ス法、熱間等方加圧(HIP:Hot Isostatic Pressing)法、放
電プラズマ焼結法、又は衝撃法を適用することが好ましい。焼成の最高温度はスパッタリ
ングターゲット材料の焼結温度により選択するが、1000℃〜2000℃程度とするの
が好ましく、1200℃〜1500℃とするのがより好ましい。また、最高温度の保持時
間は、スパッタリングターゲット材料により選択するが、0.5時間〜3時間とするのが
好ましい。
:Zn=3:1:2の原子数比のターゲットや、In:Ga:Zn=1:1:1の原子数
比のターゲットを用いる。
る。成膜チャンバー内の背圧(到達真空度:反応ガスを導入する前の真空度)を5×10
−3Pa以下、好ましくは6×10−5Pa以下とし、成膜時の圧力を2Pa未満、好ま
しくは0.4Pa以下とする。背圧を低くすることで成膜チャンバー内の不純物を低減す
る。
ることも緻密な膜を得る上で重要である。また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最
適化することが重要である。成膜ガス中の酸素割合(上限は酸素100%)を高め、電力
を最適化することによって成膜時のプラズマダメージを軽減することができる。そのため
、緻密な膜を得やすくなる。
モニター)するため、四重極形質量分析計(以下、Q−massと呼ぶ)を常に作動させ
た状態で成膜を行うことが好ましい。
タリング装置の成膜チャンバー内に供給する成膜ガスとして、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の希ガスと酸素の混合ガス、又は酸素を用いる。
行ってもよい。また、脱水化又は脱水素化処理を行った酸化物半導体膜407に、酸素を
供給してもよい。
て島状の酸化物半導体層408に加工する(図7(C)参照)。
次いで、酸化物半導体層408上に導電膜を形成し、これを加工してソース電極層または
ドレイン電極層406a及びソース電極層またはドレイン電極層406b(これと同じ層
で形成される配線を含む)を形成する。
6bとしては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W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
してもよい。また、ソース電極層またはドレイン電極層406a及びソース電極層または
ドレイン電極層406bを、導電性の金属酸化物で形成してもよい。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(In2O3−SnO2)、酸化インジウム酸化亜鉛(In2O
3−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。
層406bとして窒素を含むIn−Ga−Zn−O膜、窒素を含むIn−Sn−O膜、窒
素を含むIn−Ga−O膜、窒素を含むIn−Zn−O膜、窒素を含むSn−O膜、窒素
を含むIn−O膜等の金属窒化物膜を用いることができる。これらの膜は、酸化物半導体
層408と同じ構成元素を含むため、酸化物半導体層408との界面を安定化させること
ができる。
次いで、ソース電極層またはドレイン電極層406a、ソース電極層またはドレイン電極
層406b及び露出した酸化物半導体層408を覆うように、絶縁層416を形成する(
図7(D)参照)。
酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリ
コン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜等を単層で、又は積層して
用いることができる。但し、酸化物半導体層408と接する絶縁層416(本実施の形態
においては、絶縁層416a)として、酸素を含む絶縁層を形成すると、該酸素を含む絶
縁層によって酸化物半導体層408へ酸素を供給することが可能となるため、好ましい。
400℃以下、さらに好ましくは200℃以上370℃以下に保持し、処理室に原料ガス
を導入して処理室内における圧力を30Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは40
Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に高周波電力を供給する条件に
より、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。上記条件として成膜
することで、酸素が拡散する酸素を含む絶縁層を形成することができる。
の真空排気された処理室内に載置された基板を180℃以上250℃以下、さらに好まし
くは180℃以上230℃以下に保持し、処理室に原料ガスを導入して処理室内における
圧力を100Pa以上250Pa以下、さらに好ましくは100Pa以上200Pa以下
とし、処理室内に設けられる電極に0.17W/cm2以上0.5W/cm2以下、さら
に好ましくは0.26W/cm2以上0.35W/cm2以下の高周波電力を供給する条
件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を形成してもよい。当該条件にて成
膜することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し、原料
ガスの酸化が進むため、成膜される酸化シリコン膜又は酸化窒化シリコン膜中における酸
素含有量が化学量論比よりも多くなる。しかしながら、基板温度が、上記温度であると、
シリコンと酸素の結合力が弱いため、加熱により酸素の一部が脱離する。この結果、化学
量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸素
を含む絶縁層を形成することができる。
トランジスタ412を覆う絶縁層417を形成する。絶縁層417は、基板410上に形
成された構造物に由来する凹凸を平坦化するための層であり、例えばアクリル樹脂、ポリ
イミド樹脂などを用いることができる。
を用いて導電膜を加工して形成する。
極422を絶縁する層として機能する。
素の開口率を高められるため好ましい。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置に適用可能なトランジスタに好適な酸
化物半導体層の一例について図面を用いて詳細に説明する。
とる。
密な酸化物半導体膜、即ちCAAC−OS(C Axis Aligned Cryst
alline Oxide Semiconductor)膜を得ることもできる。
単結晶酸化物半導体膜とは、非晶質酸化物半導体膜、微結晶酸化物半導体膜、多結晶酸化
物半導体膜、CAAC−OS(C Axis Aligned Crystalline
Oxide Semiconductor)膜などをいう。
化物半導体膜である。微小領域においても結晶部を有さず、膜全体が完全な非晶質構造の
酸化物半導体膜が典型である。
ともいう。)を含む。従って、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも原
子配列の規則性が高い。そのため、微結晶酸化物半導体膜は、非晶質酸化物半導体膜より
も欠陥準位密度が低いという特徴がある。
晶部は、一辺が100nm未満の立方体内に収まる大きさである。従って、CAAC−O
S膜に含まれる結晶部は、一辺が10nm未満、5nm未満または3nm未満の立方体内
に収まる大きさの場合も含まれる。CAAC−OS膜は、微結晶酸化物半導体膜よりも欠
陥準位密度が低いという特徴がある。以下、CAAC−OS膜について詳細な説明を行う
。
ron Microscope)によって観察すると、結晶部同士の明確な境界、即ち結
晶粒界(グレインバウンダリーともいう。)を確認することができない。そのため、CA
AC−OS膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
)すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子
の各層は、CAAC−OS膜の膜を形成する面(被形成面ともいう。)または上面の凹凸
を反映した形状であり、CAAC−OS膜の被形成面または上面と平行に配列する。
M観察)すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列しているこ
とを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られな
い。
いることがわかる。
置を用いて構造解析を行うと、例えばInGaZnO4の結晶を有するCAAC−OS膜
のout−of−plane法による解析では、回折角(2θ)が31°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、InGaZnO4の結晶の(009)面に帰属される
ことから、CAAC−OS膜の結晶がc軸配向性を有し、c軸が被形成面または上面に概
略垂直な方向を向いていることが確認できる。
ane法による解析では、2θが56°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは
、InGaZnO4の結晶の(110)面に帰属される。InGaZnO4の単結晶酸化
物半導体膜であれば、2θを56°近傍に固定し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)と
して試料を回転させながら分析(φスキャン)を行うと、(110)面と等価な結晶面に
帰属されるピークが6本観察される。これに対し、CAAC−OS膜の場合は、2θを5
6°近傍に固定してφスキャンした場合でも、明瞭なピークが現れない。
規則であるが、c軸配向性を有し、かつc軸が被形成面または上面の法線ベクトルに平行
な方向を向いていることがわかる。従って、前述の断面TEM観察で確認された層状に配
列した金属原子の各層は、結晶のab面に平行な面である。
った際に形成される。上述したように、結晶のc軸は、CAAC−OS膜の被形成面また
は上面の法線ベクトルに平行な方向に配向する。従って、例えば、CAAC−OS膜の形
状をエッチングなどによって変化させた場合、結晶のc軸がCAAC−OS膜の被形成面
または上面の法線ベクトルと平行にならないこともある。
の結晶部が、CAAC−OS膜の上面近傍からの結晶成長によって形成される場合、上面
近傍の領域は、被形成面近傍の領域よりも結晶化度が高くなることがある。また、CAA
C−OS膜に不純物を添加する場合、不純物が添加された領域の結晶化度が変化し、部分
的に結晶化度の異なる領域が形成されることもある。
による解析では、2θが31°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れ
る場合がある。2θが36°近傍のピークは、CAAC−OS膜中の一部に、c軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。CAAC−OS膜は、2θが31°近傍に
ピークを示し、2θが36°近傍にピークを示さないことが好ましい。
が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。
AC−OS膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
れている状態をいう。従って、−5°以上5°以下の場合も含まれる。また、「垂直」と
は、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、
85°以上95°以下の場合も含まれる。
。
ング粒子が飛翔して基板上にそのスパッタリング粒子がはりつくようにして成膜され、且
つ、基板が加熱されているため、再配列し高密度な膜となる。
おり、インジウム原子を含む層を形成している。なお、インジウム原子を含む層は、横方
向に20個より多く連なっていることもある。例えば、2個以上50個以下、2個以上1
00個以下または2個以上500個以下のインジウム原子が横方向に連なっていてもよい
。
下、1層以上10層以下または1層以上4層以下である。
の塊であることが多いように見える。これは、スパッタリング粒子が平板状であることに
起因すると考えられる。
ションが起こりやすくなる。この作用でスパッタリング粒子は、平板状で基板表面に到達
後、わずかに移動し、平らな面(a−b面)を基板表面に向けて付着する。そのため、表
面に垂直な方向から見てc軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体膜が得やすくなる。
てもよい。ただし、酸化物半導体膜中の不純物元素(水素や、水など)が低減される際に
酸素欠損が生じる恐れがあるため、加熱処理を行う前に、酸化物半導体膜上または酸化物
半導体膜下に酸素過剰の絶縁層を設けておくことが好ましく、加熱処理によって酸化物半
導体膜中の酸素欠損を低減することができる。
に近い緻密な膜を実現でき、膜中を酸素や水素などがほとんど拡散しないため、緻密な酸
化物半導体膜を用いた半導体装置は、信頼性の向上を実現できる。
いずれの酸化物半導体層を適用してもよい。但し、CAAC−OS膜を適用すると、酸化
物半導体層中に存在する酸素欠損に起因するDOS(density of state
)を減少させることが可能となるため、好ましい。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の液晶表示装置に適用可能な垂直配向(VA:Ver
tical Alignment)モードで動作する液晶素子を備える画素の構成につい
て、図8および図9を参照して説明する。図8(A)は液晶表示装置が備える画素の上面
図であり、図8(B)は図8(A)の切断線E−Fにおける断面を含む側面図である。ま
た、図9は、液晶表示装置が備える画素の等価回路図である。
晶表示装置は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向
く方式である。
れぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されている。これをマルチドメイン化あるいはマル
チドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン設計が考慮された液晶表示装置
について説明する。
電極640が形成された基板601の上面図であり、X2は画素電極624が形成された
基板600と共通電極640が形成された基板601が重ね合わされた状態の上面図であ
る。
部630が形成される。トランジスタ628、配線618、及び保持容量部630は、絶
縁層620と絶縁層620上の絶縁層622で覆われている。画素電極624は、絶縁層
620と絶縁層622を貫通するコンタクトホール623で、配線618と接続する。
量配線である容量配線604と、ゲート絶縁層606と、配線616、618と同時に形
成した第2の容量配線である容量配線617で構成される。
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、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。
めのものである。
トランジスタ628、画素電極624及び保持容量部630と同様に形成することができ
る。トランジスタ628とトランジスタ629は共に配線616と接続している。この液
晶表示パネルの画素は、画素電極624と画素電極626により構成されている。画素電
極624と画素電極626はサブピクセルである。
44が形成されている。画素電極624上には配向膜648が形成され、同様に共通電極
640及び突起644上にも配向膜646が形成されている。基板600と基板601の
間に液晶層650が形成されている。
電極640上には液晶の配向を制御する突起644が形成されている。
電界の歪み(斜め電界)が発生する。このスリット625と、基板601側の突起644
とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を
制御することで、液晶が配向する方向を場所によって異ならせている。すなわち、マルチ
ドメイン化して液晶表示パネルの視野角を広げている。
している。画素電極624と液晶層650と共通電極640が重なり合うことで、液晶素
子が形成されている。
にゲート配線602、配線616と接続している。この場合、容量配線604と容量配線
605の電位を異ならせることで、液晶素子651と液晶素子652の動作を異ならせる
ことができる。すなわち、容量配線604と容量配線605の電位を個別に制御すること
により液晶の配向を精密に制御して視野角を広げている。
。
本実施の形態では、液晶素子が有する液晶層に、ブルー相を示す液晶を用いる場合の、画
素の具体的な構成について説明する。
の破線A1―A2における断面図を示す。なお、図10(A)には、スペーサ510まで
が形成された画素の上面図が示されている。図10(B)には、スペーサ510までが形
成されている基板500と対峙して、基板514が配置されている構造が示されている。
線として機能する導電膜502と、容量配線として機能する導電膜503と、スイッチン
グ素子として機能するトランジスタ550の第2端子として機能する導電膜504とを有
している。導電膜501は、トランジスタ550のゲート電極としても機能する。また、
導電膜502は、トランジスタ550の第1端子としても機能する。
を所望の形状に加工することで形成することができる。導電膜501、導電膜503上に
はゲート絶縁膜506が形成されている。さらに、導電膜502、導電膜504は、ゲー
ト絶縁膜506上に形成された一の導電膜を所望の形状に加工することで形成することが
できる。
絶縁膜506上に形成されている。さらに、活性層507、導電膜502、導電膜504
を覆うように、絶縁膜512と、絶縁膜513とが順に形成されている。そして、絶縁膜
513上には画素電極505及び共通電極508が形成されており、絶縁膜512及び絶
縁膜513に形成されたコンタクトホールを介して、導電膜504と画素電極505とが
接続されている。
を間に挟んで重なり合っている部分が、容量素子551として機能する。
されている。そして、絶縁膜509と重なる位置において、画素電極505上にスペーサ
510が形成されている。
が設けられている。画素電極505と、共通電極508と、液晶層516とを含む領域に
液晶素子552が形成される。
TSO)、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム亜鉛、
ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)などの透光性を有する導電材料を用いることがで
きる。
ても良いし、ディップ式(汲み上げ式)を用いていても良い。
ョンが視認されるのを防ぐため、或いは、拡散した光が隣接する複数の画素に入射するの
を防ぐために、光を遮蔽することができる遮蔽膜が設けられていても良い。遮蔽膜には、
カーボンブラック、二酸化チタンよりも酸化数が小さい低次酸化チタンなどの黒色顔料を
含む有機樹脂を用いることができる。または、クロムを用いた膜で、遮蔽膜を形成するこ
とも可能である。
552のように、画素電極505と共通電極508の上に液晶層516が設けられている
構造を有する。しかし、本発明の一態様に係る液晶表示装置はこの構成に限定されず、液
晶素子が、画素電極と共通電極の間に液晶層が挟まれている構造を有していても良い。
施の形態4で説明する構成のトランジスタを適用できる。
。
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。具体的には、本発明の
一態様の液晶表示装置を搭載した電子機器について図11を用いて説明する。
レビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタル
ビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、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。これらの電子機器の具体例を図11に示す。
筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示
することが可能であり、液晶表示装置を表示部7103に用いることができる。また、こ
こでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
コン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー
7109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7103に表示され
る映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機
7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
より一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線に
よる通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向
(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
ーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む
。なお、コンピュータは、液晶表示装置をその表示部7203に用いることにより作製さ
れる。
れており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部
7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図
11(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部730
7、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7
311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、
化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振
動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備
えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部
7304および表示部7305の両方、または一方に液晶表示装置を用いていればよく、
その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図11(C)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またはデータを読み出して表示部に表示す
る機能や、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を有する。なお、図
11(C)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。
に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、ス
ピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、液晶
表示装置を表示部7402に用いることにより作製される。
報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は
、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合
、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好
ましい。
有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表
示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類
によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画
のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モード
から表示モードに切り替えるように制御してもよい。
02に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。ま
た、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光
源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
ピュータ7450は、ヒンジ7454で接続された筐体7451Lと筐体7451Rを備
えている。また、操作ボタン7453、左側スピーカ7455Lおよび右側スピーカ74
55Rの他、コンピュータ7450の側面には図示されていない外部接続ポート7456
を備える。なお、筐体7451Lに設けられた表示部7452Lと、筐体7451Rに設
けられた表示部7452Rが互いに対峙するようにヒンジ7454を折り畳むと、表示部
を筐体で保護することができる。
力できる。例えば、インストール済みのプログラムを示すアイコンを指でふれて選択し、
プログラムを起動できる。または、表示された画像の二箇所に触れた指の間隔を変えて、
画像を拡大または縮小できる。または、表示された画像の一箇所に触れた指を移動して画
像を移動できる。また、キーボードの画像を表示して、表示された文字や記号を指で触れ
て選択し、情報を入力することもできる。
sitioning System)受信機、指紋センサ、ビデオカメラを搭載すること
もできる。例えば、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置
を設けることで、コンピュータ7450の向き(縦か横か)を判断して、表示する画面の
向きを自動的に切り替えるようにすることができる。
ターネット上の情報を表示できる他、ネットワークに接続された他の電子機器を遠隔から
操作する端末として用いることができる。
。
101 表示部
102 トランジスタ
103 液晶素子
104 画素電極
106 寄生容量
107 寄生容量
300 液晶表示装置
301 表示領域
303g ゲート側駆動回路
303s ソース側駆動回路
305 シール材
308 配線
309 FPC
310 基板
312 トランジスタ
313 トランジスタ
314 容量
316 絶縁層
317 絶縁層
320c 容量成分
320G 液晶素子
320r 抵抗成分
321 画素電極
322 共通電極
324 絶縁層
326 スペーサ
328 配向膜
331 液晶層
340 基板
341G カラーフィルタ
342 遮光層
346 配向膜
350G 画素
402 ゲート電極層
404 ゲート絶縁層
404a ゲート絶縁層
404b ゲート絶縁層
406a ソース電極層またはドレイン電極層
406b ソース電極層またはドレイン電極層
407 酸化物半導体膜
408 酸化物半導体層
410 基板
412 トランジスタ
416 絶縁層
416a 絶縁層
416b 絶縁層
417 絶縁層
421 画素電極
422 共通電極
424 絶縁膜
500 基板
501 導電膜
502 導電膜
503 導電膜
504 導電膜
505 画素電極
506 ゲート絶縁膜
507 活性層
508 共通電極
509 絶縁膜
510 スペーサ
512 絶縁膜
513 絶縁膜
514 基板
516 液晶層
550 トランジスタ
551 容量素子
552 液晶素子
600 基板
601 基板
602 ゲート配線
604 容量配線
605 容量配線
606 ゲート絶縁層
616 配線
617 容量配線
618 配線
620 絶縁層
622 絶縁層
623 コンタクトホール
624 画素電極
625 スリット
626 画素電極
628 トランジスタ
629 トランジスタ
630 保持容量部
631 保持容量部
636 着色層
640 共通電極
644 突起
646 配向膜
648 配向膜
650 液晶層
651 液晶素子
652 液晶素子
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7450 コンピュータ
7451L 筐体
7451R 筐体
7452L 表示部
7452R 表示部
7453 操作ボタン
7454 ヒンジ
7455L 左側スピーカ
7455R 右側スピーカ
7456 外部接続ポート
Claims (4)
- チャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタと、
前記トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に接続される画素電極および液晶層を含む液晶素子と、を備え、
前記酸化物半導体は、キャリア密度が1×1012/cm3未満であり、且つバンドギャップが3eV以上であり、
画素の容量の最小値(CX+CL1)が下記数式(1)を満たし、且つ前記画素の容量の最大値(CX+CL2)が下記数式(2)を満たす液晶表示装置。
(ただし、数式(1)および数式(2)中、CL1は前記液晶素子の容量成分の最小値、CL2は前記液晶素子の容量成分の最大値、(CL2−CL1)は前記液晶素子の容量成分の変化量、CXは前記画素の容量から前記液晶素子に由来する容量を除いた容量である。) - 前記液晶素子が、
絶縁層と、
前記絶縁層の一方の面に接する画素電極と、
前記絶縁層の他方の面に接し、且つ前記画素電極と重なる位置に開口部を備える共通電極と、を有する、請求項1記載の液晶表示装置。 - 行方向に延在する複数の走査線と、
前記走査線と交差して、列方向に延在する複数の信号線と、
隣接する走査線と、隣接する信号線の間に囲まれる領域に配設される画素と、を有し、
前記走査線と前記信号線は、1インチあたり300以上の密度で配設され、
前記画素は、チャネル形成領域に酸化物半導体を含み、ゲート電極が一の走査線と電気的に接続され、ソース電極またはドレイン電極の一方が一の信号線と電気的に接続されるトランジスタと、
前記トランジスタのソース電極またはドレイン電極の他方と電気的に接続される画素電極、液晶層および共通電極を含む液晶素子と、を備え、
前記酸化物半導体は、キャリア密度が1×1012/cm3未満であり、且つバンドギャップが3eV以上であり、
前記画素の容量の最小値(CX+CL1)が数式(3)を満たし、且つ前記画素の容量の最大値(CX+CL2)が数式(4)を満たす液晶表示装置。
(ただし、数式(3)および数式(4)中、CL1は前記液晶素子の容量成分の最小値、CL2は前記液晶素子の容量成分の最大値、(CL2−CL1)は前記液晶素子の容量成分の変化量、CXは前記画素の容量から前記液晶素子に由来する容量を除いた容量である。) - 選択信号を一の走査線に入力し、前記走査線に電気的に接続される複数の画素を選択する第1のステップと、
交互に逆の極性を有する画像信号を、任意の画素を挟んで配設される第1の信号線と第2の信号線に入力し、前記画像信号を前記複数の画素に順番に書き込む第2のステップと、を有する、請求項3記載の液晶表示装置の駆動方法。
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