TW201426721A - 顯示裝置 - Google Patents

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TW201426721A
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Jun Koyama
Hiroyuki Miyake
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Semiconductor Energy Lab
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Abstract

本發明提供一種防止顯示品質劣化的新穎的顯示裝置。一種顯示裝置，包括：顯示面板，該顯示面板具有以30Hz以下的框頻顯示靜止影像的像素部；溫度檢測部，該溫度檢測部檢測出顯示面板的溫度；記憶體裝置，該記憶體裝置中儲存有由多個修正資料構成的修正表；以及控制電路，該控制電路被輸入根據溫度檢測部的輸出而從修正表選出的修正資料，其中，像素部具有多個像素，該多個像素的每一個具有電晶體、顯示元件以及電容元件，並且控制電路將基於輸入到控制電路的修正資料的電壓輸出到多個像素的每一個所具有的電容元件。

Description

顯示裝置
本發明係關於物體、方法、製造方法、製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組成物(composition of matter)。尤其是，本發明係關於例如半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。尤其是，本發明係關於例如具有氧化物半導體的半導體裝置、顯示裝置或者發光裝置。
近年來，隨著以資訊處理為中心的技術革新深化，IT化急速進展，在單位或一般家庭中個人電腦的顯示器或行動機器等的顯示器的利用方法的多樣化也進展。伴隨該趨勢，顯示器的使用頻率和使用時間飛躍地增加了。
尤其是，用於行動機器等的中小型顯示器被要求更高精細化、更低耗電量化。
例如，在習知的液晶顯示裝置中，使用包含 非晶矽或多晶矽等的電晶體。這些電晶體的關態電流(off-state current)為1pA左右，由此影像保持時間只有20-30ms。因此，需要在1秒鐘內寫入影像60次以上。這被使用者視為閃爍，而成為眼睛疲勞的原因。
近年來，對使用氧化物半導體的液晶顯示裝置已在進行研究開發。使用氧化物半導體的電晶體的關態電流極低，即得到了低於1zA的數值，從而幾乎可以忽視電晶體的關態電流的負面影響。作為利用使用氧化物半導體的電晶體的液晶顯示裝置的驅動方法，例如公開了一種顯示裝置，其中在連續顯示同一影像(靜止影像)時，藉由減少寫入同一影像的信號的次數(也稱為更新率)，可以實現耗電量的降低(參照專利文獻1)。
日本專利申請公開第2011-237760號公報
一般來說，主動矩陣型顯示裝置需要直到進行下一寫入為止無衰減地保持施加到各像素的電壓。
但是，對應於寫入到各像素的信號的電壓隨時變化。寫入到各像素的電壓的變化量一旦變得比同一影像中的灰階級偏差的容許範圍大，則使用者感到影像的閃爍(flicker)，結果導致顯示品質的劣化。
鑒於上述問題，本發明的一實施方式的目的是：提供一種保護眼睛的新穎的顯示裝置；提供一種能夠減輕眼睛疲勞的新穎的顯示裝置；提供一種防止顯示品質 劣化的新穎的顯示裝置；提供一種減少關態電流的負面影響的新穎的顯示裝置；提供一種減少顯示劣化的負面影響的新穎的顯示裝置；提供一種減少顯示閃爍的負面影響的新穎的顯示裝置；提供一種減小顯示亮度的變動的新穎的顯示裝置；提供一種減小顯示元件的透光率變動的新穎的顯示裝置；提供一種能夠顯示清晰的靜止影像的新穎的顯示裝置；提供一種低耗電量的新穎的顯示裝置；提供一種抑制電晶體劣化的新穎的顯示裝置；或者，提供一種電晶體的關態電流低的新穎的顯示裝置。
注意，上述課題的記載不妨礙其他課題的存在。本發明的一實施方式並不一定需要解決上述所有課題。上述以外的課題從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載自然得知，而可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載中得出上述以外的課題。
本發明的一實施方式是一種顯示裝置，包括：顯示面板，該顯示面板具有以30Hz以下的框頻顯示靜止影像的像素部；溫度檢測部，該溫度檢測部檢測出顯示面板的溫度；記憶體裝置，該記憶體裝置中儲存有由多個修正資料構成的修正表；以及控制電路，該控制電路被輸入根據溫度檢測部的輸出而從修正表選出的修正資料，其中，像素部具有多個像素，該多個像素的每一個具有電晶體、顯示元件以及電容元件，並且控制電路將基於輸入到控制電路的修正資料的電壓輸出到多個像素的每一個所具有的電容元件。
根據本發明的一實施方式，可以提供一種顯示品質得到提高的新穎的顯示裝置。
11‧‧‧基板
15‧‧‧閘極電極
17‧‧‧閘極絕緣膜
19‧‧‧氧化物半導體膜
21‧‧‧電極
22‧‧‧電極
23‧‧‧氧化物絕緣膜
24‧‧‧氧化物絕緣膜
25‧‧‧氮化絕緣膜
26‧‧‧保護膜
28‧‧‧平坦化膜
40‧‧‧玻璃基板
41‧‧‧丙烯酸樹脂膜
100‧‧‧顯示裝置
101‧‧‧顯示面板
102‧‧‧像素部
103‧‧‧驅動電路
104‧‧‧驅動電路
105‧‧‧控制電路
106‧‧‧控制電路
107‧‧‧影像處理電路
108‧‧‧運算處理裝置
109‧‧‧輸入單元
110‧‧‧記憶體裝置
111‧‧‧溫度檢測部
121‧‧‧電晶體
122‧‧‧顯示元件
123(i)‧‧‧寄生電容
123(i+1)‧‧‧寄生電容
123‧‧‧電容元件
124_1‧‧‧像素電極
125‧‧‧像素
131‧‧‧D/A轉換器
132‧‧‧D/A轉換器控制電路
133‧‧‧記憶體裝置
140‧‧‧光供應部
200‧‧‧面板模組
201‧‧‧基板
202‧‧‧基板
203‧‧‧密封材料
204‧‧‧FPC
205‧‧‧外部連接電極
206‧‧‧佈線
208‧‧‧連接層
211‧‧‧像素部
212‧‧‧IC
213‧‧‧閘極驅動電路
231‧‧‧電晶體
232‧‧‧電晶體
237‧‧‧絕緣層
238‧‧‧絕緣層
239‧‧‧絕緣層
242‧‧‧黑矩陣
243‧‧‧濾色片
250‧‧‧液晶元件
251‧‧‧電極
252‧‧‧液晶
253‧‧‧電極
254‧‧‧間隔物
255‧‧‧覆蓋層
256‧‧‧電晶體
300‧‧‧電晶體
301‧‧‧基板
302‧‧‧閘極電極
303‧‧‧絕緣層
304‧‧‧氧化物半導體層
305a‧‧‧電極
305b‧‧‧電極
306‧‧‧絕緣層
307‧‧‧絕緣層
310‧‧‧電晶體
314‧‧‧氧化物半導體層
314a‧‧‧氧化物半導體層
314b‧‧‧氧化物半導體層
320‧‧‧電晶體
324‧‧‧氧化物半導體層
324a‧‧‧氧化物半導體層
324b‧‧‧氧化物半導體層
324c‧‧‧氧化物半導體層
350‧‧‧電晶體
351‧‧‧絕緣層
352‧‧‧絕緣層
360‧‧‧電晶體
364‧‧‧氧化物半導體層
364a‧‧‧氧化物半導體層
364b‧‧‧氧化物半導體層
364c‧‧‧氧化物半導體層
364d‧‧‧側壁保護層
400‧‧‧觸控面板
401‧‧‧基板
402‧‧‧基板
403‧‧‧基板
404‧‧‧FPC
405‧‧‧外部連接電極
406‧‧‧佈線
411‧‧‧顯示部
412‧‧‧閘極驅動電路
413‧‧‧像素部
414‧‧‧源極驅動電路
415‧‧‧FPC
416‧‧‧外部連接電極
417‧‧‧佈線
421‧‧‧電極
422‧‧‧電極
423‧‧‧佈線
424‧‧‧絕緣層
430‧‧‧觸控感測器
431‧‧‧液晶
432‧‧‧佈線
433‧‧‧絕緣層
434‧‧‧黏合層
435‧‧‧濾色片層
436‧‧‧密封材料
437‧‧‧切換元件層
438‧‧‧佈線
439‧‧‧連接層
440‧‧‧感測器層
441‧‧‧偏光板
603_G‧‧‧G信號
603_S‧‧‧S信號
615_C‧‧‧二次控制信號
615_V‧‧‧二次影像信號
618_C‧‧‧一次控制信號
618_V‧‧‧一次影像信號
619_C‧‧‧圖像切換信號
631a‧‧‧區域
631b‧‧‧區域
631c‧‧‧區域
701‧‧‧算術裝置
702‧‧‧記憶體裝置
703‧‧‧影像處理單元
704‧‧‧顯示面板
1400‧‧‧可攜式資訊終端
1401‧‧‧外殼
1402‧‧‧顯示部
1403‧‧‧操作按鈕
1410‧‧‧行動電話
1411‧‧‧外殼
1412‧‧‧顯示部
1413‧‧‧操作按鈕
1414‧‧‧揚聲器
1415‧‧‧麥克風
1420‧‧‧音樂再現裝置
1421‧‧‧外殼
1422‧‧‧顯示部
1423‧‧‧操作按鈕
1424‧‧‧天線
在圖式中：圖1是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的方塊圖；圖2A和2B是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的圖；圖3是示出液晶層的透光率的隨時變化的圖表；圖4是說明根據實施方式的顯示裝置的時序圖；圖5是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的圖；圖6是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的方塊圖；圖7是示出背光的發射光譜的圖；圖8是說明根據實施方式的顯示裝置的顯示部的結構的圖；圖9是說明根據實施方式的顯示裝置的電路圖；圖10A-1、10A-2、10B-1、10B-2以及圖10C是說明根據實施方式的顯示裝置的源極線反轉驅動及點反轉驅動的圖；圖11是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的源極線反轉驅動的時序圖； 圖12A是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的方塊圖，而圖12B是用來說明影像資料的示意圖；圖13A和13B是說明根據實施方式的顯示裝置的結構的圖；圖14A和14B是說明觸控面板的圖；圖15是說明觸控面板的圖；圖16A和16B是說明電晶體的結構例的圖；圖17A至17D是說明電晶體的製造方法例的圖；圖18A和18B是說明電晶體的結構例的圖；圖19A至19C是說明電晶體的結構例的圖；圖20A至20C是說明電子裝置的圖；圖21A和21B是用來說明根據實施方式的顯示的圖；圖22A和22B是用來說明根據實施方式的顯示的圖；圖23是示出根據實施例1的TDS的樣本的圖；圖24是示出根據實施例1的TDS的測定結果的圖；圖25是示出根據實施例1的TDS的測定結果的圖；圖26是示出根據實施例1的TDS的測定結果的圖；圖27是示出根據實施例1的透光率的測定結果的圖；圖28A至28E是說明根據實施例2的電路基板的結構的圖；圖29是示出根據實施例2的Vg-Id特性評價的結果 的圖；圖30是示出根據實施例2的Vg-Id特性評價的結果的圖；圖31是示出根據實施例2的Vg-Id特性評價的結果的圖；圖32是示出根據實施例2的BT應力測試及光BT應力測試的結果的圖；圖33是示出根據實施例2的BT應力測試的結果的圖；圖34是示出根據實施例2的BT應力測試的結果的圖。
以下，參照圖式說明實施方式。注意，實施方式可以以多個不同方式來實施，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式而不脫離本發明的精神及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在以下所示的實施方式所記載的內容中。
在圖式中，為了容易理解，有時對大小、層的厚度或區域進行誇張的描述。因此，本發明並不侷限於圖式中的尺寸。注意，在圖式中，示意性地示出理想的例子，而不侷限於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包括由雜波導致的信號、電壓或電流的不均勻或由定時偏差 導致的信號、電壓或電流的不均勻等。
在本說明書等中，電晶體是指至少包括閘極、汲極以及源極的三個端子的元件。在汲極(汲極端子、汲極區或汲極電極)與源極(源極端子、源極區或源極電極)之間具有通道區，並能夠藉由汲極、通道區以及源極形成電流。
這裡，因為源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等而互換，因此很難限定哪個是源極哪個是汲極。因此，有時將用作源極的部分或用作汲極的部分不稱為源極或汲極，而將源極和汲極中的一方稱為第一電極並將源極和汲極中的另一方稱為第二電極。
注意，本說明書等所使用的“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了避免結構要素的混同而附上的，而不是為了在數目方面上進行限定而附上的。
在本說明書等中，“A與B連接”的描述除了包括A與B直接連接的情況以外，而且還包括A與B電連接的情況。這裡，“A與B電連接”的描述是指當在A與B之間存在著具有某種電作用的目標物時能夠進行A與B之間的電信號的授受的情況。
在本說明書等中，為了方便起見，使用“上”“下”等表示位置的詞語以參照圖式說明各構件之間的位置關係。另外，各構件之間的位置關係根據描述各構件的方向適當地改變。因此，不侷限於本說明書中所說明的詞語，根據情況可以適當地換詞語。
注意，圖式中的方塊圖的各電路方塊的配置只是為了說明而特定位置關係的，即使圖式示出使用多個不同的電路方塊實現多個不同的功能的情況，也在實際上的電路或區域中有時配置為在同一電路或同一區域中實現多個不同的功能；圖式中的方塊圖的各電路方塊的功能只是為了說明而特定功能的，即使圖式示出配置為一個電路方塊，也在實際上的電路或區域中有時配置為在多個不同的電路方塊中進行由一個電路方塊進行的處理。
注意，像素相當於能夠控制一個色彩單元(例如，R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)中任一種)的亮度的顯示單位。因此，當採用彩色顯示裝置時，彩色影像的最小顯示單位由R的像素、G的像素和B的像素的三種像素構成。但是，用來顯示彩色影像的色彩單元不侷限於三種顏色，而也可以是三種以上的顏色或RGB以外的顏色。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖1至5說明根據本發明的一實施方式的顯示裝置的結構的一個例子。
在本說明書等中，顯示裝置包括顯示元件。作為顯示元件，可以使用液晶元件(也稱為液晶顯示元件)、發光元件(也稱為發光顯示元件)、電泳元件、電濕潤(electrowetting)元件等。在發光元件的範疇內包括由電流或電壓控制亮度的元件，明確而言，包括無機EL (Electro Luminescence：電致發光)元件、有機EL元件等。另外，還可以採用電子墨水等由於電作用而改變對比度的顯示媒體。
注意，顯示裝置包括密封有顯示元件的面板和在該面板上安裝有包括控制器的IC等的模組。再者，顯示裝置還包括一種元件基板，該元件基板相當於製造該顯示裝置的過程中的顯示元件完成之前的一實施方式，並在多個像素中分別具備用來將電流供應到顯示元件的單元。明確而言，元件基板既可處於僅設置有顯示元件的像素電極的狀態又可處於在形成成為像素電極的導電膜之後且在進行蝕刻以形成像素電極之前的狀態，而可以處於任何狀態。
在本說明書等中，顯示裝置是指影像顯示裝置或光源(包括照明設備)。另外，顯示裝置還包括如下所有模組：安裝有連接器如FPC(Flexible Printed Circuit：撓性印刷電路)、TAB(Tape Automated Bonding：卷帶自動結合)帶或TCP(Tape Carrier Package：載帶封裝)的模組；將印刷線路板固定到TAB帶端部的模組；以及藉由COG(Chip On Glass：玻璃覆晶)方式將IC(積體電路)安裝在顯示面板上的模組。
在本實施方式中，以具有液晶元件的液晶顯示裝置為顯示裝置的例子來進行說明。
圖1示出根據本發明的一實施方式的顯示裝置的方塊圖。如圖1所示，根據本發明的一實施方式的顯 示裝置100包括：顯示面板101，該顯示面板101具有像素部102、第一驅動電路103以及第二驅動電路104；控制電路105；控制電路106；影像處理電路107；運算處理裝置108；輸入單元109；記憶體裝置110；以及溫度檢測部111。
圖2A示出顯示面板101的一個例子。在顯示面板101上配置有像素部102、第一驅動電路103以及第二驅動電路104。
像素部102具有y個第一佈線G1至Gy、x個第二佈線S1至Sx以及設置為縱y個(行)×橫x個(列)的矩陣形狀的多個像素125。y個第一佈線G1至Gy用作閘極線，而x個第二佈線S1至Sx用作源極線。y個第一佈線G1至Gy電連接到第一驅動電路103，而x個第二佈線S1至Sx電連接到第二驅動電路104。
第一驅動電路103用作閘極驅動電路，而第二驅動電路104用作源極驅動電路。第一驅動電路103將選擇像素的第一驅動信號輸出到像素部102，而第二驅動電路104將第二驅動信號輸出到像素部102。
另外，多個像素125的每一個包括電晶體、顯示元件以及電容元件。像素125除了包括電晶體、顯示元件以及電容元件以外，還可以包括電晶體、二極體、電阻元件、電容元件以及電感器等。
圖2B示出多個像素125中的一個。如圖2B所示，電晶體121的閘極與第一佈線G電連接；電晶體 121的源極和汲極中的一方與第二佈線S電連接；並且，電晶體121的源極和汲極中的另一方與顯示元件122的第一電極電連接。顯示元件122的第二電極被施加規定的標準電位。
作為顯示元件122，例如，可以使用液晶元件。液晶元件具有第一電極、第二電極以及第一電極與第二電極之間的被施加電壓的包含液晶材料的液晶層。液晶元件根據施加到第一電極與第二電極之間的電壓而使液晶分子的配向變化，使得透光率變化。由此，液晶元件的透光率被第二驅動信號的電位控制，而能夠顯示灰階級。
電晶體121控制是否將第二佈線S的電位施加到顯示元件122的第一電極。
作為電晶體121，可以使用包含氧化物半導體的電晶體。該電晶體的關態電流極低，從而幾乎可以忽視電晶體的關態電流的負面影響。注意，在以下實施方式中將詳細地描述使用氧化物半導體的電晶體。但是，有時可以根據情況而使用不包含氧化物半導體的電晶體如使用矽的電晶體作為電晶體121。
因為使用氧化物半導體的電晶體的關態電流極小，所以可以使信號的保持期間變長。一般來說，在液晶顯示裝置中，在1秒鐘內能夠寫入資料60次。但是，藉由使用包含氧化物半導體的電晶體，並且在像顯示靜止影像時那樣不需要轉換影像時盡可能不進行寫入，可以降低框頻。由此，可以減少顯示裝置100的耗電量。
例如，第一驅動電路103具有如下兩種功能：對於第一佈線G1至Gx中的每一個，將第一驅動信號以1秒鐘30次以上的頻率，較佳為1秒鐘60次以上且少於960次的頻率輸出到像素部102的功能(也稱為第一模式)；將第一驅動信號以1天1次以上且少於1秒鐘0.1次的頻率，較佳為1小時1次以上且少於1秒鐘1次的頻率輸出到像素部102的功能(也稱為第二模式)。例如，在顯示靜止影像時，可以以第二模式驅動顯示裝置。在第一驅動電路103中，根據輸入到第一驅動電路103的模式切換信號而切換第一模式和第二模式。
這裡，在以框頻降低了的第二模式驅動顯示裝置的情況下，需要不使使用者感到靜止影像的隨時變化。
圖3示出對具有TN模式的液晶層的液晶元件施加電壓時的透光率的隨時變化。對於第一電極，以框頻為0.2Hz的驅動電壓波形(在圖3中，上一側的矩形波)施加電壓。對於第二電極，施加0V的電壓。並且，圖3中的下一側的鋸形波示出對液晶層交替施加作為電壓Vmid的電壓+2.5V和-2.5V時的透光率的隨時變化。
由圖3可知：在具有TN模式的液晶層的液晶元件中，灰階級偏差的最大值為2.2灰階級(透光率：0.7%)。
如上所述，在圖2A和2B所示的像素125中，作為電晶體121，使用包含氧化物半導體的電晶體。 因為該電晶體的關態電流極小，即低於1zA，所以幾乎可以忽視起因於關態電流的電流洩漏。由此可知，圖3所示的透光率下降的原因被認為是起因於液晶材料的洩漏電流。
“以第二模式驅動液晶顯示裝置”可以被認為是虛擬的直流驅動。因此，在一個極性的電壓長時間地施加到液晶層的情況下，由於包含在液晶材料中的離子性雜質的局部化等而有可能會引起電壓變化。這是液晶層的透光率變動的原因。
像這樣，在液晶層的透光率隨時變化時，每次轉換影像都發生亮度偏差，這使得使用者感到閃爍，由此成為眼睛疲勞的原因。如上所述，考慮到眼睛疲勞的減輕，重要的是在以框頻降低了的第二模式驅動顯示裝置時抑制透光率的變動。
於是，在本發明的一實施方式的顯示裝置中，藉由將與產生亮度偏差的電壓相反的電壓施加到電容元件123的共同端子(也稱為第二電極)，修正顯示元件的透光率的變動，以降低亮度偏差。
圖2B所示的電容元件123的第一電極與顯示元件122的第一電極電連接，而電容元件123的第二電極與圖1所示的控制電路106電連接。
在圖1所示的記憶體裝置110中，儲存有具有多個修正用資料的修正表。例如，包含在液晶層中的液晶材料的特性隨溫度而變動，因此預先取得液晶材料的隨 溫度的透光率變動。明確而言，按照每個溫度準備以抵消顯示元件122的透光率變動的方式使電容元件的第二電極的電壓變化的修正資料，並將其作為修正表儲存在記憶體裝置110中。
這裡，圖4示出施加到電容元件123的第二電極的電壓的一個例子。圖4所示的第一驅動信號及透光率是示意性地示出圖3的結果的。圖4所示的Vcom是施加到電容元件123的第二電極的電壓的一個例子。
圖1所示的溫度檢測部111至少包括溫度感測器和A/D轉換器。在此，作為溫度感測器例如可以使用熱敏電阻器(其電阻值隨溫度改變的電阻體)或IC化溫度感測器(利用NPN電晶體的基極和射極之間的電壓的溫度特性)。另外，也可以使用溫度特性不同的兩種以上的半導體元件構成溫度感測器。
在第一驅動電路103以第二模式工作的期間中，當由溫度檢測部111中的溫度感測器檢測出溫度時，對應於所檢測出的溫度的電位輸入到A/D轉換器，然後利用A/D轉換器將該電位從類比信號轉換成數位信號，其被輸出到運算處理裝置108。運算處理裝置108將從儲存在記憶體裝置110中的修正表選出及讀出對應於溫度的修正資料的指令信號輸出到影像處理電路107。
影像處理電路107從修正表選出及讀出對應於溫度的修正資料，並將該資料輸出到控制電路106。控制電路106控制像素125所具有的電容元件123的共同端 子的電壓。
圖5示出控制電路106的一個例子。控制電路106例如具有D/A轉換器131、D/A轉換器控制電路132以及記憶體裝置133。D/A轉換器控制電路132將從影像處理電路107輸入的修正資料作為對應於框頻的修正資料輸出到D/A轉換器131。另外，記憶體裝置133中儲存有具有多個對應於框頻的修正資料的修正表。
當對應於溫度的修正資料從影像處理電路107輸入到控制電路106時，該修正資料輸入到D/A轉換器控制電路132。D/A轉換器控制電路132從記憶體裝置133讀出對應於框頻的修正資料，並將其輸出到D/A轉換器131。然後，D/A轉換器131將電位從數位信號轉換成類比信號，並將其施加到像素部102所具有的像素125的各電容元件123的第二電極。
注意，當由運算處理裝置108改變框頻的信號輸入到D/A轉換器控制電路132時，D/A轉換器控制電路132從記憶體裝置133讀出對應於框頻的修正資料，並將其輸出到D/A轉換器131。然後，D/A轉換器131將電位從數位信號轉換成類比信號，並將其施加到像素部102所具有的像素125的各電容元件123的第二電極。
藉由將基於修正資料的電位施加到各像素125所具有的電容元件123的共同端子，可以抵消各像素125所具有的顯示元件122的透光率的變動，由此可以抑制透光率的變動。由此，在以第二模式驅動顯示裝置的情況 下，可以抑制在轉換影像時產生亮度偏差。因此，可以提供顯示品質得到提高的顯示裝置。另外，可以提供減輕使用者有可能感到的眼睛疲勞的護眼顯示裝置。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖1、圖2A和2B、圖6、圖7說明上述實施方式所示的顯示裝置的驅動方法的一個例子。
明確而言，說明切換如下兩種模式的方法：將選擇像素的第一驅動信號(也稱為G信號)以60Hz以上的頻率輸出的第一模式和以30Hz以下的頻率，較佳為1Hz以下的頻率，更佳為0.2Hz以下的頻率輸出的第二模式。
圖6是從圖1所示的顯示裝置100的結構中省略控制電路106、影像處理電路107、記憶體裝置110以及溫度檢測部111的方塊圖。
運算處理裝置108生成一次控制信號618_C和一次影像信號618_V。另外，運算處理裝置108也可以相應於從輸入單元109輸入的影像切換信號619_C而生成包含模式切換信號的一次控制信號618_C。
例如，當影像切換信號619_C從輸入單元109藉由運算處理裝置108及控制電路105輸入到以第二 模式工作的第一驅動電路103時，第一驅動電路103從第二模式切換成第一模式，並將G信號輸出到像素部102一次以上，然後切換成第二模式。
例如，當輸入單元109檢測出翻頁動作時，輸入單元109將影像切換信號619_C輸出到運算處理裝置108。
然後，運算處理裝置108生成包括翻頁動作的一次影像信號618_V和包括影像切換信號619_C的一次控制信號618_C，並將一次影像信號618_V和一次控制信號618_C輸出到控制電路105。
控制電路105將包括影像切換信號619_C的二次控制信號615_C輸出到第一驅動電路103，並將包括翻頁動作的二次影像信號615_V輸出到第二驅動電路104。
第一驅動電路103藉由被輸入二次控制信號615_C而從第二模式切換成第一模式，並輸出G信號603_G，來以使用者感不到每次轉換影像都發生的影像變化的速度轉換影像。
第二驅動電路104將從包括翻頁動作的二次影像信號615_V生成且包括影像的灰階級資訊等的S信號603_S輸出到像素部102。
由此，像素部102能夠在短時間內顯示包括翻頁動作的多個圖框的影像，從而能夠平滑地顯示影像。
另外，也可以採用如下結構：運算處理裝置 108判斷輸出到顯示面板101的一次影像信號618_V是運動影像還是靜止影像，在一次影像信號618_V為運動影像時輸出選擇第一模式的切換信號，而在一次影像信號618_V為靜止影像時輸出選擇第二模式的切換信號。
注意，作為判斷是運動影像還是靜止影像的方法，在包含在一次影像信號618_V中的一圖框與該圖框前後一圖框的信號的差值大於預定的差值時判斷為運動影像，而在該差值為預定的差值以下時判斷為靜止影像。
另外，在從第二模式切換成第一模式時，第一驅動電路103也可以在輸出G信號603_G一次以上的預定次數之後切換成第二模式。
控制電路105輸出從一次影像信號618_V生成的二次影像信號615_V。另外，也可以採用將一次影像信號618_V直接輸入到顯示面板101的結構。
控制電路105具有如下功能：使用包含垂直同步信號、水平同步信號等同步信號的一次影像信號618_C生成起始脈衝信號SP、鎖存信號LP、脈衝寬度控制信號PWC等二次控制信號615_C，並將二次控制信號615_C供應到顯示面板101。注意，二次控制信號615_C還包括時脈信號CLK等。
另外，也可以將反轉控制電路設置在控制電路105中，以使控制電路105按照反轉控制電路所通知的定時使二次影像信號615_V的極性反轉。明確而言，二次影像信號615_V的極性的反轉既可在控制電路105中進行 又可按照來自控制電路105的指令在顯示面板101內進行。
反轉控制電路具有利用同步信號決定使二次影像信號615_V的極性反轉的定時的功能。所例示的反轉控制電路具有計數器和信號生成電路。
計數器具有利用水平同步信號的脈衝對圖框期間進行計數的功能。
信號生成電路具有如下功能：將使二次影像信號615_V的極性反轉的定時通知控制電路105，以利用在計數器中獲取的圖框期間個數的資訊每隔連續多個圖框期間使二次影像信號615_V的極性反轉。
另外，如圖2A和2B所示，顯示面板101具有各像素125具有顯示元件122的像素部102、第二驅動電路104及第一驅動電路103等驅動電路。
將輸入到顯示面板101的二次影像信號615_V供應到第二驅動電路104。將電源電位、二次控制信號615_C供應到第二驅動電路104及第一驅動電路103。
二次控制信號615_C包括控制第二驅動電路104的工作的第二驅動電路用起始脈衝信號SP、第二驅動電路用時脈信號CLK、鎖存信號LP、控制第一驅動電路103的工作的第一驅動電路用起始脈衝信號SP、第一驅動電路用時脈信號CLK以及脈衝寬度控制信號PWC等。
在圖6所示的光供應部140中設置有多個光 源。控制電路105控制光供應部140所具有的光源的驅動。
作為光供應部140的光源，可以使用冷陰極螢光燈、發光二極體(LED)、藉由施加電場發生電致發光(Electroluminescence)的OLED元件等。
尤其是，較佳為採用光源所發射的藍色光的強度比其他顏色的光的強度弱的結構。這是因為如下緣故：因為包含在光源所發射的光中的呈現藍色的光到達視網膜而不被眼睛的角膜或晶狀體吸收，所以藉由採用上述結構，可以降低對視網膜的長期性的負面影響(例如，年齡相關性黃斑變性等)或直到半夜裏暴露於藍色光時的對晝夜節律(Circadian rhythm)的負面影響等。光源所發射的光較佳為具有長於420nm的波長，較佳為具有長於440nm的波長。
這裡，圖7示出來自背光的發射光譜的較佳方式。圖7示出使用R(紅色)、G(綠色)以及B(藍色)三種顏色的LED(Light Emitting Diode：發光二極體)作為背光的光源時的來自各LED的發射光譜的例子。圖7幾乎觀察不到在420nm以下的範圍的發射照度。將這種光源用作背光的顯示部可以降低使用者的眼睛疲勞。注意，發射照度是指入射到每單位面積的發射束。另外，發射束是指在每單位時間內釋放、傳輸或者接收的發射能量。
由此，藉由降低短波長的光的亮度，可以抑 制使用者的眼睛疲勞或視網膜損傷，而可以抑制使用者的健康損害。
作為輸入單元109，可以使用觸控屏、觸控板、滑鼠、操縱杆、跟蹤球、資料手套以及攝像裝置等。運算處理裝置108可以使從輸入單元109輸入的電信號與顯示部的座標連起來。由此，可以輸入用來使使用者對顯示在顯示部上的資訊進行處理的指令。
作為使用者從輸入單元109輸入的資訊，例如，可以舉出：為了改變顯示在顯示部上的影像的顯示位置而進行拖拽的指令；為了切換所顯示的影像以顯示下一個影像而進行滑動的指令；為了從上到下看一幅長影像而進行滾動的指令；選擇特定影像的指令；為了改變顯示影像的大小而進行捏拉的指令；以及進行手寫文字輸入的指令；等等。
另外，顯示裝置100具備控制電路105，該控制電路105控制第二驅動電路104和第一驅動電路103。
在使用顯示元件122作為顯示元件的情況下，將光供應部140設置在顯示面板101上。光供應部140用作將光供應到設置有液晶元件的像素部102的背光。
顯示裝置100可以藉由控制從第一驅動電路103輸出的G信號603_G降低從設置在像素部102中的多個像素125選出一個像素的頻率。另外，在顯示裝置中，藉由將與產生亮度偏差的電壓相反的電壓施加到電容元件 123的共同端子，可以修正顯示元件的透光率的變動，由此可以抑制產生亮度偏差。因此，可以提供顯示品質得到提高的顯示裝置。另外，可以提供減輕使用者有可能感到的眼睛疲勞的護眼顯示裝置。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖2A和2B及圖8說明上述實施方式所示的顯示裝置的驅動方法的一個例子。
<1．對像素部的S信號的寫入方法>
說明對圖2A所例示的像素部102寫入S信號603_S的方法的一個例子。明確而言，將S信號603_S分別寫入到像素部102中的圖2B所例示的像素125的各個的方法。注意，對S信號及G信號的詳細內容可以參照圖6中的說明，從而在本實施方式中省略詳細的說明。
<對像素部的信號寫入>
在第一圖框期間中，藉由對第一佈線G1輸入具有脈衝的G信號603_G，選擇第一佈線G1。在連接到被選擇的第一佈線G1的多個像素125的各個中，電晶體121成為導通狀態。
當電晶體121處於導通狀態時(一個行期 間)對第二佈線S1至第二佈線Sx供應由二次影像信號615_V生成的S信號603_S的電位。而且，對應於S信號603_S的電位的電荷藉由導通狀態的電晶體121積累到電容元件123，而S信號603_S的電位供應到顯示元件122的第一電極。
在第一圖框期間的第一佈線G1被選擇的期間中，正的極性的S信號603_S依次被輸入到所有的第二佈線S1至第二佈線Sx。對分別連接到第一佈線G1及第二佈線S1至第二佈線Sx的像素125中的第一電極(G1S1)至第一電極(G1Sx)供應正的極性的S信號603_S。由此，顯示元件122的透光率被S信號603_S的電位控制，且各像素顯示灰階。
同樣地，依次選擇第一佈線G2至第一佈線Gy，且在與第一佈線G2至第一佈線Gy的各第一佈線G連接的像素125中重複進行與第一佈線G1被選擇的期間相同的工作。藉由上述工作，可以在像素部102中顯示第一圖框的影像。
在本發明的一實施方式中，不一定需要依次選擇第一佈線G1至第一佈線Gy。
此外，可以採用從第二驅動電路104對第二佈線S1至第二佈線Sx依次輸入S信號603_S的點順序驅動或從第二驅動電路104對第二佈線S1至第二佈線Sx一齊輸入S信號603_S的線順序驅動。或者，還可以採用對每多個第二佈線S依次輸入S信號603_S的驅動方法。
此外，不侷限於使用逐行掃描方式選擇第一佈線G，而還可以使用隔行掃描方式選擇第一佈線G。
此外，既可以在任一個圖框期間中，輸入到所有第二佈線S的S信號603_S的極性相同，又可以在任一個圖框期間中，寫入到像素的S信號603_S的極性每隔一個第二佈線S反轉。
<對分割為多個區域的像素部的信號寫入>
此外，圖8示出顯示面板101的結構的變形例子。
圖8所示的顯示面板101在分割為多個區域的像素部102(明確而言，第一區域631a、第二區域631b、第三區域631c)中設置有多個像素125、用來選擇每行像素125的多個第一佈線G、用來對被選擇的像素125供應S信號603_S的多個第二佈線S。
對設置在各個區域中的第一佈線G的G信號603_G的輸入被各第一驅動電路103控制。對第二佈線S的S信號603_S的輸入被第二驅動電路104控制。多個像素125分別連接到第一佈線G的至少一個及第二佈線S的至少一個。
藉由採用這種結構，可以以分割像素部102的方式驅動像素部102。
例如，可以採用如下方式：當從作為輸入單元109的觸控面板輸入資訊時，取得特定輸入有該資訊的區域的座標，只將驅動對應於該座標的區域的第一驅動電 路103設定為第一模式，並將其他區域設定為第二模式。藉由進行該工作，可以停止從觸控面板沒輸入資訊的區域，即不需要轉換顯示影像的區域的第一驅動電路103的工作。
<2．第一模式及第二模式的第一驅動電路>
以第一模式和第二模式驅動第一驅動電路103。對第一驅動電路103所輸出的G信號603_G被輸入的像素125輸入S信號603_S。例如，在以第二模式驅動第一驅動電路103時，在不輸入G信號603_G的期間中，像素125保持S信號603_S的電位。換言之，像素125保持被寫入S信號603_S的電位的狀態。
寫入有顯示資料的像素125保持對應於S信號603_S的顯示狀態。注意，“保持顯示狀態”是指其變化不超過一定範圍地保持顯示狀態。上述一定範圍是適當地設定的範圍，例如較佳為將上述一定範圍設定為當使用者觀看顯示影像時識別為相同的顯示影像的顯示狀態的範圍。
<2-1．第一模式>
第一驅動電路103的第一模式對像素以每秒鐘30次以上的頻率，較佳為以每秒鐘60次以上且低於960次的頻率輸出G信號603_G。
第一模式的第一驅動電路103以使用者感不 到每次影像轉換工作產生的影像變化的程度的速度轉換影像。其結果是，可以顯示平滑的運動影像。
<2-2．第二模式>
第一驅動電路103的第二模式對像素以每1天1次以上且每秒鐘低於0.1次的頻率，較佳為以每1小時1次以上且每秒鐘低於1次的頻率輸出G信號603_G。
在沒有輸入G信號603_G的期間中，像素125保持S信號603_S，且繼續保持對應於該電位的顯示狀態。
此時，如上述實施方式所說明，藉由將與在顯示元件122中產生亮度偏差的電壓相反的電壓施加到像素125所具有的電容元件123的共同端子，可以修正透光率的變動。
由此，第二模式可以進行不產生由像素的顯示轉換導致的閃爍的顯示。
其結果是，可以減少具有該顯示功能的顯示裝置給使用者帶來的眼睛疲勞。就是說，可以進行護眼顯示。
另外，第一驅動電路103所消耗的電力在第一驅動電路103不工作的期間減少。
此外，被具有第二模式的第一驅動電路103驅動的像素較佳為採用在長期間保持S信號603_S的結構。例如，電晶體121的洩漏電流在關閉狀態下越小越 好。
在關閉狀態下，洩漏電流小的電晶體121的結構的一個例子可以參照實施方式8、9。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖9、圖10A-1、10A-2、10B-1、10B-2、圖10C以及圖11說明上述實施方式所示的顯示裝置的驅動方法的一個例子。
圖9為說明顯示面板的電路圖。
圖10A-1、10A-2、10B-1、10B-2及圖10C是用來說明顯示裝置的源極線反轉驅動及點反轉驅動的圖。
圖11是說明顯示裝置的源極線反轉驅動的時序圖。
<1．過驅動>
一般而言，液晶的從被施加電壓直到其透光率變化結束的回應時間為十幾msec左右。由此，液晶的緩慢的響應容易作為運動影像的模糊被人眼察覺。
於是，本發明的一實施方式也可以採用過驅動，其中暫時增大施加到使用液晶元件的顯示元件122的電壓來快速地使液晶配向產生變化。藉由採用過驅動，提高液晶的回應速度並防止運動影像的模糊，從而可以改善 運動影像的影像品質。
此外，由於當在電晶體121成為非導通狀態之後也使用液晶元件的顯示元件122的透光率變化不結束而繼續變化時，液晶的相對介電常數也產生變化，因此使用液晶元件的顯示元件122所保持的電壓容易發生變化。
例如，當不使使用液晶元件的顯示元件122與電容元件並聯連接時或與顯示元件122連接的電容元件123的電容值小時，容易明顯地產生上述使用液晶元件的顯示元件122所保持的電壓的變化。但是，藉由採用上述過驅動可以縮短回應時間，所以還可以減小電晶體121成為非導通狀態之後的使用液晶元件的顯示元件122的透光率的變化。因此，即使與使用液晶元件的顯示元件122並聯連接的電容元件123的電容值小，也可以防止在電晶體121成為非導通狀態之後使用液晶元件的顯示元件122所保持的電壓產生變化。
<2．源極線反轉驅動及點反轉驅動>
在連接到圖10C所例示的第二佈線Si的像素125中，以夾在第二佈線Si與相鄰於第二佈線Si的第二佈線Si+1之間的方式配置有像素電極124_1。在電晶體121處於關閉狀態下，在理想上像素電極124_1和第二佈線Si電分離。此外，像素電極124_1和第二佈線Si+1也在理想上電分離。但是，在實際上，在像素電極124_1和第二佈線Si之間存在寄生電容123(i)，並且在像素電極 124_1和第二佈線Si+1之間存在寄生電容123(i+1)(參照圖10C)。另外，圖10C示出用作顯示元件122的第一電極或第二電極的像素電極124_1代替圖9所示的顯示元件122。
在重疊設置顯示元件122的第一電極和第二電極的情況等下，將重疊的兩個電極用作實質上的電容元件，因此可能不將使用電容佈線形成的電容元件123連接到顯示元件122或可能連接到顯示元件122的電容元件123的電容值小。在這種情況下，用作液晶元件的第一電極或第二電極的像素電極124_1的電位容易地受到寄生電容123(i)和寄生電容123(i+1)的影響。
由此，即使在保持影像信號的電位的期間中，電晶體121處於關閉狀態，也容易發生像素電極124_1的電位伴隨第二佈線Si或第二佈線Si+1的電位的變動而變動的現象。
將在保持影像信號的電位的期間，像素電極的電位伴隨第二佈線S的電位變化而變動的現象稱為串擾現象。當發生串擾現象時，顯示對比度會降低。例如，當作為顯示元件122使用常白的液晶時，影像會發白色。
於是，在本發明的一實施方式中，也可以在任一圖框期間中採用如下驅動方法：對在其間夾有像素電極124_1地配置的第二佈線Si和第二佈線Si+1輸入具有彼此相反的極性的影像信號。
注意，具有相反的極性的影像信號是指在以 液晶元件的共用電極的電位為參考電位時，具有比參考電位高的電位的影像信號和具有比參考電位低的電位的影像信號。
作為將具有彼此相反的極性的影像信號依次寫入到所選擇的多個像素中的方法，可以例示兩種方法(源極線反轉及點反轉)。
無論在任何方法中，在第一圖框期間中都對第二佈線Si輸入具有正(+)的極性的影像信號，對第二佈線Si+1輸入具有負(-)的極性的影像信號。接著，在第二圖框期間中對第二佈線Si輸入具有負(-)的極性的影像信號，對第二佈線Si+1輸入具有正(+)的極性的影像信號。接著，在第三圖框期間中對第二佈線Si輸入具有正(+)的極性的影像信號，對第二佈線Si+1輸入具有負(-)的極性的影像信號(參照圖10C)。
因為當採用這種驅動方法時，一對第二佈線S的電位變動到相反方向，所以任一像素電極所受到的電位的變動被抵消。因此，可以抑制串擾的發生。
<2-1．源極線反轉驅動>
源極線反轉是指在任一圖框期間中對連接到一個第二佈線S的多個像素及連接到與該第二佈線S相鄰的另一個第二佈線S的多個像素輸入具有相反極性的影像信號的方法。
在圖10A-1及10A-2中，示意性地示出當利 用源極線反轉時供應到像素的影像信號的極性。由符號+表示在任一圖框期間被供應的影像信號的極性為正的像素，由符號-表示在任一圖框期間被供應的影像信號的極性為負的像素。圖10A-2所示的圖框示出圖10A-1所示的圖框後面的圖框。
<2-2．點反轉驅動>
點反轉是指在任一圖框期間中對連接到一個第二佈線S的多個像素及連接到與該第二佈線S相鄰的另一個第二佈線S的多個像素輸入具有相反極性的影像信號，且在連接到同一第二佈線S的多個像素中對相鄰的像素輸入具有相反極性的影像信號的方法。
在圖10B-1及圖10B-2中，示意性地示出當利用點反轉時供應到像素的影像信號的極性。由符號+表示在任一圖框期間被供應的影像信號的極性為正的像素，由符號-表示在任一圖框期間被供應的影像信號的極性為負的像素。圖10B-2所示的圖框示出圖10B-1所示的圖框後面的圖框。
<2-3．時序圖>
接著，圖11示出藉由源極線反轉使圖9所示的像素部102工作時的時序圖。明確而言，在圖11中示出供應到第一佈線G1的信號的電位的隨時變化、供應到第二佈線S1至第二佈線Sx的影像信號的電位的隨時變化以及連 接到第一佈線G1的各像素所具有的像素電極的電位的隨時變化。
首先，藉由對第一佈線G1輸入具有脈衝的信號，第一佈線G1被選擇。在連接到被選擇的第一佈線G1的多個像素125的各個中，電晶體121導通。然後，當在電晶體121處於導通狀態下對第二佈線S1至第二佈線Sx供應影像信號的電位時，藉由導通狀態的電晶體121將影像信號的電位供應到顯示元件122的像素電極。
圖11所示的時序圖示出在第一圖框期間的第一佈線G1被選擇的期間中，第奇數個第二佈線S1、第二佈線S3...依次輸入有具有正的極性的影像信號，第偶數個第二佈線S2、第二佈線S4...第二佈線Sx輸入有具有負的極性的影像信號的例子。因此，連接到第奇數個第二佈線S1、第二佈線S3...的像素125中的像素電極(S1)、像素電極(S3)...供應有具有正的極性的影像信號。此外，連接到第偶數個第二佈線S2、第二佈線S4...第二佈線Sx的像素125中的像素電極(S2)、像素電極(S4)...像素電極(Sx)供應有具有負的極性的影像信號。
在顯示元件122中，根據供應到像素電極和共同電極之間的電壓值而液晶分子的配向變化，且透光率變化。因此藉由根據影像信號的電位控制顯示元件122的透光率，該顯示元件122可以顯示灰階。
當對第二佈線S1至第二佈線Sx的影像信號的輸入結束時，第一佈線G1的選擇也結束。當第一佈線 G1的選擇結束時，在具有該第一佈線G1的像素125中，電晶體121關閉。於是，顯示元件122保持供應到像素電極和共同電極之間的電壓來保持灰階的顯示。然後，第一佈線G2至第一佈線Gy依次被選擇，且在連接到上述各第一佈線G的像素中，進行與第一佈線G1被選擇的期間同樣的工作。
接著，在第二圖框期間中，第一佈線G1再次被選擇。而且在第二圖框期間的第一佈線G1被選擇的期間中，與第一圖框期間的第一佈線G1被選擇的期間不同地，第奇數個第二佈線S1、第二佈線S3...依次輸入有具有負的極性的影像信號，第偶數個第二佈線S2、第二佈線S4...第二佈線Sx輸入有具有正的極性的影像信號。因此，連接到第奇數個第二佈線S1、第二佈線S3...的像素125中的像素電極(S1)、像素電極(S3)...供應有具有負的極性的影像信號。此外，連接到第偶數個第二佈線S2、第二佈線S4...第二佈線Sx的像素125中的像素電極(S2)、像素電極(S4)...像素電極(Sx)供應有具有正的極性的影像信號。
在第二圖框期間中，當對第二佈線S1至第二佈線Sx的影像信號的輸入結束時，第一佈線G1的選擇也結束。然後，從第一佈線G2至第一佈線Gy依次被選擇，且在連接到上述各第一佈線G的像素中，進行與第一佈線G1被選擇的期間同樣的工作。
然後，在第三圖框期間和第四圖框期間中也 同樣地反復上述工作。
注意，雖然圖11所示的時序圖例示出第二佈線S1至第二佈線Sx依次輸入有影像信號的情況，但是本發明不侷限於該結構。既可以對第二佈線S1至第二佈線Sx一齊輸入影像信號，也可以對每多個第二佈線S依次輸入影像信號。
此外，雖然在本實施方式中說明了採用逐行掃描方式選擇第一佈線G的情況，但是也可以採用隔行掃描方式選擇第一佈線G。
另外，藉由進行以共同電極的標準電位為標準使影像信號的電位的極性反轉的反轉驅動，可以防止被稱為影像燒傷的液晶的劣化。
但是，由於在進行反轉驅動的情況下，當影像信號的極性產生變化時供應到第二佈線S的電位的變化變大，因此用作切換元件的電晶體121的源極電極和汲極電極之間的電位差也變大。因此，在電晶體121中容易發生特性劣化諸如臨界電壓漂移等。
此外，為了保持顯示元件122所保持的電壓，需要即使源極電極和汲極電極之間的電位差大，關態電流也低。
本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式5
在本實施方式中說明可以由本發明的一實施方式的液晶顯示裝置顯示的影像的生成方法。特別是，在切換影像時對使用者的眼睛刺激少的影像的切換方法、減輕使用者的眼睛疲勞的影像的切換方法、不給使用者的眼睛帶來負擔的影像的切換方法。
當快速地切換影像而進行顯示時，可能給使用者帶來眼睛疲勞。例如，包括切換顯著不同的情景的運動影像以及切換不同的靜止影像的情況等。
當切換不同的影像而進行顯示時，較佳為緩慢地(平靜地)且自然地切換影像而進行顯示，而不瞬間地切換顯示。
例如，當將顯示從第一影像切換到與其不同的第二影像時，較佳的是，在第一影像和第二影像之間插入第一影像淡出(fade-out)的影像或/及第二影像淡入(fade-in)的影像。此外，也可以插入以在第一影像淡出的同時，第二影像淡入(也稱為交替淡變)的方式插入重疊兩個影像的影像，還可以插入顯示第一影像逐漸變成第二影像的情況的運動影像(也稱為影像變形)。
明確而言，在以低框頻顯示第一靜止影像資料，接著以高框頻顯示用來切換影像的影像之後，以低框頻顯示第二靜止影像資料。
<淡入、淡出>
下面說明切換互不相同的影像A和影像B的方法的 一個例子。
圖12A是示出能夠進行影像切換工作的顯示裝置的結構的方塊圖。圖12A所示的顯示裝置包括算術裝置701、記憶體裝置702、影像處理單元703以及顯示面板704。
在第一步驟中，算術裝置701將來自外部記憶體裝置等的影像A及影像B的各資料儲存在記憶體裝置702中。
在第二步驟中，算術裝置701根據預先設定的期間的分割數值而使用影像A和影像B的各影像資料依次生成新的影像資料。
在第三步驟中，將所生成的影像資料輸出到影像處理單元703中。影像處理單元703將被輸入的影像資料顯示於顯示面板704。
圖12B是用來說明在將影像從影像A逐漸切換為影像B時生成的影像資料的示意圖。
圖12B示出從影像A到影像B生成N(N是自然數)個影像資料，分別將每一個影像資料顯示f(f是自然數)個圖框期間的情況。因此，從影像A切換為影像B的期間是f×N個圖框。
在此，較佳的是，使用者可以自由地設定上述N及f等的參數。算術裝置701預先取得這些參數，且根據該參數生成影像資料。
第i生成的影像資料(i是1以上且N以下的 整數)是對影像A的影像資料和影像B的影像資料分別進行加權並將該影像資料加在一起來可以生成的。例如，在某個像素中，當以a為顯示影像A時的亮度(灰階)，而以b為顯示影像B時的亮度(灰階)時，顯示相應於第i生成的影像資料的影像時的該像素的亮度(灰階)c是公式(1)所示的值。
使用藉由這種方法生成的影像資料來將影像A切換為影像B，從而可以緩慢地(平靜地)且自然地切換不連續的影像。
注意，至於公式(1)，在所有的像素中，當a=0時相當於從黑影像逐漸切換為影像B的淡入。此外，在所有的像素中，當b=0時相當於從影像A逐漸切換為黑影像的淡出。
雖然在上述說明中描述了使兩個影像暫時重疊並切換影像的方法，但是也可以採用不使影像重疊的方法。
在不使兩個影像重疊的情況下，也可以當將影像A切換為影像B時在其間插入黑色影像。此時，當從影像A遷移到黑色影像時、從黑色影像遷移到影像B時或當其兩者時也可以採用上述影像切換方法。此外，作為在影像A和影像B之間插入的影像不僅使用黑色影 像，而且還可以使用白色影像等單色影像或與影像A及影像B不同的多色影像。
藉由在影像A和影像B之間插入其他影像，特別是黑色影像等單色影像，可以使使用者更自然地感覺到影像的切換，從而可以以不使使用者受到壓力的方式切換影像。
實施方式6
在本實施方式中，參照圖式說明可以應用於本發明的一實施方式的液晶顯示裝置的顯示單元的面板模組的結構例子。
圖13A是本實施方式所例示的面板模組200的俯視示意圖。
面板模組200在由第一基板201、第二基板202和密封材料203圍繞的密封區域中包括具備多個像素的像素部211及閘極驅動電路213。此外，在第一基板201上的密封區域的外部區域包括外部連接電極205及用作源極驅動電路的IC212。可以從電連接到外部連接電極205的FPC204輸入用來驅動像素部211、閘極驅動電路213、IC212等的電力或信號。
圖13B是分別沿著圖13A所示的包括FPC204及密封材料203的區域的截斷線A-B、包括閘極驅動電路213的區域的截斷線C-D、包括像素部211的區域的截斷線E-F以及包括密封材料203的區域的截斷線G-H截斷 時的剖面示意圖。
第一基板201與第二基板202在其週邊附近的區域中由密封材料203黏合。此外，在由第一基板201、第二基板202及密封材料203圍繞的區域至少設置有像素部211。
圖13A和13B示出作為閘極驅動電路213使用組合n通道型電晶體231與n通道型電晶體232的電路的例子。注意，閘極驅動電路213的結構不侷限於此，也可以使用組合n通道型電晶體與p通道型電晶體的多種CMOS電路或組合p通道型電晶體的電路。在本結構例子中，示出在第一基板201上形成有閘極驅動電路213的驅動器一體型面板模組的結構，但是也可以採用在不同的基板上形成閘極驅動電路及源極驅動電路中的一者或兩者的結構。例如，既可以藉由COG方式安裝驅動電路IC，又可以藉由COF方式安裝安裝有驅動電路IC的撓性線路板(FPC)。在結構例子中示出藉由COG方式在第一基板201上設置用作源極驅動電路的IC212的結構。
注意，對像素部211、閘極驅動電路213所具備的電晶體的結構沒有特別的限制。例如，可以採用交錯型電晶體或反交錯型電晶體。另外，也可以採用頂閘極型和底閘極型中的任一個的電晶體結構。此外，作為用於電晶體的半導體材料，例如既可以使用矽或鍺等的半導體材料，又可以使用包含銦、鎵和鋅中的至少一個的氧化物半導體。
此外，對用於電晶體的半導體的結晶性也沒有特別的限制而可以使用非晶半導體或結晶半導體(微晶半導體、多晶半導體、單晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用結晶半導體時可以抑制電晶體的特性劣化，所以是較佳的。
作為包含銦、鎵和鋅中的至少一個的氧化物半導體典型地可以舉出In-Ga-Zn類金屬氧化物等。藉由使用與矽相比能帶間隙寬且載子密度小的氧化物半導體，可以抑制關閉時的洩漏電流，所以是較佳的。關於較佳的氧化物半導體的詳細內容在後面的實施方式8、9中進行說明。
在圖13B中，作為像素部211的一個例子示出一個像素的剖面結構。像素部211具備應用VA(Vertical Alignment：垂直配向)模式的液晶元件250。
一個像素至少包括開關用電晶體256。此外，一個像素還可以包括未圖示的儲存電容。此外，與電晶體256的源極電極或汲極電極電連接的第一電極251設置在絕緣層239上。
設置在像素中的液晶元件250包括設置在絕緣層239上的第一電極251、設置在第二基板202上的第二電極253、夾在第一電極251和第二電極253之間的液晶252。
作為第一電極251及第二電極253使用透光導電材料。作為透光導電材料，可以使用氧化銦、銦錫氧 化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等的導電氧化物或石墨烯。
此外，在至少與像素部211重疊的區域中，在第二基板202上設置有濾色片243及黑矩陣242。
濾色片243是以對來自像素的透過光進行調色並提高色純度為目的而設置的。例如，當使用白色的背光製造全彩色面板模組時，使用設置有不同顏色的濾色片的多個像素。此時，既可以使用紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的三種顏色的濾色片，又可以使用上述三種顏色和黃色(Y)的四種顏色。此外，除了R、G、B(及Y)以外還使用白色(W)的像素，而可以使用四種顏色(或五種顏色)。
另外，在相鄰的濾色片243之間設置有黑矩陣242。黑矩陣242遮擋從相鄰的像素繞射的光，來抑制產生在相鄰的像素之間的混色。黑矩陣242也可以採用只配置在發射光的顏色不同的相鄰像素之間，而不設置在發射光的顏色相同的像素之間的結構。在此，藉由將濾色片243設置為使其端部與黑矩陣242重疊，可以抑制光洩漏。作為黑矩陣242可以使用遮擋來自像素的透過光的材料，而可以使用金屬材料或包含顏料的樹脂材料等。
另外，還設置有覆蓋濾色片243和黑矩陣242的保護層255。藉由設置保護層255可以抑制濾色片243及黑矩陣242所包括的顏料等雜質擴散到液晶252中。作為保護層255使用透光材料，並可以使用無機絕緣材料或 有機絕緣材料。
此外，在保護層255上設置有第二電極253。
再者，在保護層255中的重疊於黑矩陣242的區域設置有間隔物254。作為間隔物254較佳為使用樹脂材料，因為可以將其形成得厚。例如，可以使用正型或負型感光樹脂形成。此外，藉由作為間隔物254使用遮光材料，可以遮擋從相鄰的像素繞射的光，來抑制產生在相鄰的像素之間的混色。另外，在本結構例子中將間隔物254設置在第二基板202一側，但是也可以設置在第一基板201一側。此外，也可以採用作為間隔物254使用球狀氧化矽等顆粒，並將其散佈在設置有液晶252的區域的結構。
藉由在第一電極251與第二電極253之間施加電壓，在垂直於電極面的方向上產生電場，由該電場控制液晶252的配向，藉由在每個像素中控制來自配置在面板模組的外部的背光的光的偏振，可以顯示影像。
也可以在接觸於液晶252的面設置用來控制液晶252的配向的配向膜。作為配向膜使用透光材料。
在本結構例子中，由於在重疊於液晶元件250的區域設置有濾色片，所以可以實現提高顏色純度的全彩色的影像顯示。此外，也可以作為背光利用發光顏色不同的多種發光二極體(LED：Light Emitting Diode)來進行分時顯示方式(場序驅動方式)。當採用分時顯示方式時，不需要設置濾色片，例如不需要設置呈現R(紅 色)、G(綠色)、B(藍色)的每個發光顏色的子像素，所以有提高像素的孔徑比或增加每單位面積的像素數量等的優點。
作為液晶252可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。此外，當使用呈現藍相的液晶時，由於不需要使用配向膜，並且可以獲得廣視角化，所以是較佳的。此外，也可以採用對上述液晶添加單體及聚合引發劑，並在注入或滴下密封之後聚合單體而實現高分子穩定化的液晶材料。
另外，雖然在本結構例子中說明應用VA模式的液晶元件250，但是液晶元件250的結構不侷限於此，而也可以使用應用不同的模式的液晶元件250。
在第一基板201上設置有接觸於第一基板201的頂面的絕緣層237、用作電晶體的閘極絕緣層的絕緣層238及覆蓋電晶體的絕緣層239。
絕緣層237是以抑制包含在第一基板201中的雜質的擴散為目的而設置的。此外，與電晶體的半導體層接觸的絕緣層238及絕緣層239較佳為使用抑制促進電晶體的劣化的雜質擴散的材料。作為這些絕緣層可以使用矽等的半導體的氧化物、氮化物或氧氮化物或者鋁等的金屬的氧化物、氮化物或氧氮化物。此外，也可以使用這種無機絕緣材料的疊層膜或無機絕緣材料和有機絕緣材料的疊層膜。另外，如果不需要，則可以不設置絕緣層237及絕緣層239。
也可以在絕緣層239和第一電極251之間設置絕緣層，該絕緣層用作覆蓋形成在下層的電晶體或佈線等所產生的步階的平坦化層。作為這種絕緣層，較佳為使用聚醯亞胺或丙烯酸樹脂等樹脂材料。此外，若可以提高平坦性，則也可以使用無機絕緣材料。
藉由採用圖13B所例示的結構，可以減少為在第一基板201上形成電晶體及液晶元件250的第一電極251而需要的光遮罩的數量。更明確而言，較佳為使用五種遮罩，它們分別用於閘極電極的加工製程、半導體層的加工製程、源極電極及汲極電極的加工製程、絕緣層239的開口製程及第一電極251的加工製程。
將設置在第一基板201上的佈線206從由密封材料203密封的區域的外部延伸地設置，且該佈線206與閘極驅動電路213電連接。此外，佈線206的端部的一部分構成外部連接電極205。在本結構例子中，外部連接電極205藉由層疊與電晶體的源極電極或汲極電極同一的導電膜及與電晶體的閘極電極同一的導電膜而形成。如此，藉由層疊多個導電膜構成外部連接電極205，可以提高承受FPC204等的壓接製程的機械強度，所以是較佳的。
此外，雖然未圖示，但是使IC212和像素部211電連接的佈線及外部連接電極也可以採用與佈線206及外部連接電極205相同的結構。
此外，以接觸於外部連接電極205的方式設 置連接層208，藉由連接層208電連接FPC204與外部連接電極205。作為連接層208可以使用已知的各向異性導電薄膜或各向異性導電膏等。
藉由由絕緣層不使其表面露出地覆蓋佈線206、外部連接電極205的端部，可以抑制表面的氧化或非意圖性的短路等的不良現象，所以是較佳的。
本實施方式可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式7
藉由在實施方式6所說明的面板模組上設置觸摸感測器(接觸檢測裝置)，可以使該面板模組用作觸控面板。在本實施方式中，參照圖14A至圖15說明觸控面板。下面，有時省略與上述實施方式重複的部分的說明。
圖14A是本實施方式所例示的觸控面板400的透視示意圖，而圖14B是展開觸控面板400的透視示意圖。注意，為了容易理解，圖14A和14B只示出典型結構要素。
觸控面板400包括夾在第一基板401和第二基板402之間的顯示部411以及夾在第二基板402和第三基板403之間的觸摸感測器430。
在第一基板401上包括顯示部411和與顯示部411電連接的多個佈線406。此外，多個佈線406被引至第一基板401的週邊部，且其一部分構成用來與 FPC404電連接的外部連接電極405。
顯示部411包括具有多個像素的像素部413、閘極驅動電路412及源極驅動電路414，並被第一基板401和第二基板402密封。雖然在圖14B中，夾著像素部413地配置兩個閘極驅動電路412，但是也可以沿著像素部413的一個邊配置一個閘極驅動電路412。
作為可以應用於顯示部411的像素部413的顯示元件，除了有機EL元件、液晶元件以外也可以使用利用電泳方式或電子粉流體方式等進行顯示的顯示元件等各種顯示元件。在本實施方式中，說明作為顯示元件使用液晶元件的情況。
在第三基板403上包括觸摸感測器430、與觸摸感測器430電連接的多個佈線417。觸摸感測器430設置在第三基板403的與第二基板402對置的表面一側。此外，多個佈線417被引至第三基板403的週邊部，且其一部分構成用來與FPC415電連接的外部連接電極416。另外，為了容易理解，在圖14B中由實線示出設置在第三基板403的背面一側(與第二基板402對置的表面一側)的觸摸感測器430的電極或佈線等。
圖14B所示的觸摸感測器430是投影型靜電容量方式觸摸感測器的一個例子。觸摸感測器430包括電極421及電極422。電極421及電極422分別與多個佈線417中任一個電連接。
在此，如圖14A、14B所示，電極422的形狀 是多個四邊形在一個方向上連續的形狀。此外，電極421的形狀是四邊形，在與電極422延伸的方向交叉的方向排成一列的多個電極421分別藉由佈線423電連接。此時，較佳為以電極422和佈線423的交叉部的面積儘量小的方式進行配置。藉由配置為這種形狀，可以減少沒有設置電極的區域的面積，且還可以減少根據該電極的有無產生的透光率差異所導致的穿過觸摸感測器430的光的亮度不均勻。
另外，電極421、電極422的形狀不侷限於此而可以採用各種形狀。例如，也可以以儘量不產生空隙的方式配置多個電極421，並隔著絕緣層以形成不重疊於電極421的區域的方式相離設置多個電極422。此時，藉由在相鄰的兩個電極422之間設置與它們電絕緣的偽電極，可以減少透光率不同的區域的面積，所以是較佳的。
圖15示出沿著圖14A所示的觸控面板400的X1-X2的剖面圖。注意，圖15示出其一部分省略的面板模組的結構。
在第一基板401上設置有切換元件層437。切換元件層437至少包括電晶體。切換元件層437除了電晶體之外還可以包括電容元件等。此外，切換元件層437還可以包括驅動電路(閘極驅動電路、源極驅動電路)等。再者，切換元件層437也可以包括佈線或電極等。
在第二基板402的一個表面上設置有濾色片層435。濾色片層435包括與液晶元件重疊的濾色片。藉 由在濾色片層435中設置R(紅色)、G(綠色)、B(藍色)的三種濾色片，可以製造全彩色的液晶顯示裝置。
例如，濾色片層435使用包含顏料的感光材料並藉由光微影製程形成。此外，作為濾色片層435也可以在不同顏色的濾色片之間設置黑矩陣。此外，也可以設置覆蓋濾色片及黑矩陣的保護層。
此外，根據所使用的液晶元件的結構，也可以在濾色片層435上形成液晶元件的一個電極。此外，該電極成為在後面形成的液晶元件的一部分。另外，也可以在該電極上設置有配向膜。
液晶431在被夾在第一基板401和第二基板402之間的狀態下由密封材料436密封。此外，以圍繞切換元件層437及濾色片層435的方式設置有密封材料436。
作為密封材料436，可以使用熱固性樹脂、紫外線硬化性樹脂或者有機樹脂諸如丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂或具有矽氧烷鍵的樹脂等。此外，密封材料436可以由包含低熔點玻璃的玻璃粉形成。另外，密封材料436可以組合上述有機樹脂和玻璃粉而形成。例如，藉由與液晶431接觸地設置上述有機樹脂，並在其外部設置玻璃粉，可以抑制水等從外部混入到液晶中。
此外，在第二基板402上設置有觸摸感測器。在第三基板403的一個表面上隔著絕緣層424設置感測器層440，且感測器層440隔著黏合層434與第二基板 402貼合。另外，在第三基板403的另一個表面上設置有偏光板441。
在第三基板403上形成感測器層440，然後隔著設置在感測器層440上的黏合層434使感測器層440與第二基板402貼合，來可以在面板模組上設置觸摸感測器。
絕緣層424例如可以使用氧化矽等氧化物。與絕緣層424接觸設置有具有透光性的電極421及電極422。在形成在第三基板403上的絕緣層424上藉由濺射法形成導電膜，然後藉由光微影法等公知的圖案形成技術去除不需要的部分來形成電極421及電極422。作為透光導電材料，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電氧化物。
佈線438電連接到電極421或電極422。佈線438的一部分用作與FPC415電連接的外部連接電極。作為佈線438例如可以使用金屬材料諸如鋁、金、鉑、銀、鎳、鈦、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅或鈀等或者包含該金屬材料的合金材料。
將多個電極422設置為在一個方向上延伸的條形狀。此外，以夾住一條電極422的方式設置一對電極421，並且使它們電連接的佈線432與電極422交叉地設置。在此，一條電極422與藉由佈線432電連接的多個電極421不一定需要正交地設置，且它們所形成的角度也可以小於90°。
此外，也可以覆蓋電極421及電極422地設置絕緣層433。作為用於絕緣層433的材料，除了丙烯酸樹脂、環氧樹脂等樹脂、具有矽氧烷鍵的樹脂之外，例如還可以使用氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁等無機絕緣材料。另外，在絕緣層433中設置有到達電極421的開口部以及與電極421電連接的佈線432。較佳為作為佈線432使用與電極421及電極422同樣的透光導電材料，因為觸控面板的孔徑比提高。此外，作為佈線432也可以使用與電極421及電極422相同的材料，而且較佳為使用導電性更高的材料。
此外，也可以設置有覆蓋絕緣層433及佈線432的絕緣層。該絕緣層可以用作保護層。
此外，在絕緣層433(及用作保護層的絕緣層)中設置有到達佈線438的開口，且由設置在開口中的連接層439使FPC415和佈線438電連接。作為連接層439可以使用公知的各向異性導電薄膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)或各向異性導電膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
黏合感測器層440和第二基板402的黏合層434較佳為具有透光性。例如，可以使用熱固性樹脂或紫外線硬化性樹脂，明確而言，可以使用丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂或具有矽氧烷鍵的樹脂等的樹脂。
作為偏光板441使用公知的偏光板即可，並使用能夠由自然光或圓偏振形成線性偏振的材料。例如， 可以使用在一定方向上一致地配置雙色物質(dichroic substance)來得到光學各向異性的材料。藉由使聚乙烯醇等的薄膜吸附碘類化合物並使該薄膜在一個方向上延伸來製造偏光板441。注意，作為雙色物質，除了碘類化合物之外還可以使用染料類化合物等。作為偏光板441可以使用薄膜狀、薄片狀或板狀材料。
另外，雖然在本實施方式中示出作為感測器層440應用投影型靜電容量方式觸摸感測器的例子，但是感測器層440不侷限於此而可以應用用作檢測從偏光板的外部手指等導電檢測目標接近或用手指觸摸的觸摸感測器的感測器。作為設置在感測器層440中的觸摸感測器較佳為使用靜電容量方式觸摸感測器。作為靜電容量方式觸摸感測器，有表面型靜電容量方式、投影型靜電容量方式等，並且作為投影型靜電容量方式，主要有自己容量方式、互相容量方式等，它們根據驅動方式的差異區分。較佳為使用互相容量方式，因為可以進行同時多點檢測。
由於本實施方式所說明的觸控面板可以減少所顯示的靜止影像的框頻，因此使用者可以儘量在長時間看到相同的影像，且還可以減少被使用者看到的螢幕上的閃爍。此外，由於縮小一個像素的尺寸而能夠進行高精細的顯示，因此可以實現緻密且平滑的顯示。此外，當進行靜止影像顯示時，可以減少灰階變化所導致的影像品質的劣化且還可以減少觸控面板所消耗的電力。
實施方式8
在本實施方式中，參照圖式說明可以應用於顯示裝置的像素的電晶體的結構例子。
<電晶體的結構例子>
圖16A是下面所例示的電晶體300的俯視示意圖。此外，圖16B是沿著圖16A中的截斷線A-B的電晶體300的剖面示意圖。本結構例子所例示的電晶體300是底閘極型電晶體。
電晶體300包括：設置在基板301上的閘極電極302；設置在基板301及閘極電極302上的絕緣層303；與閘極電極302重疊地設置在絕緣層303上的氧化物半導體層304；以及與氧化物半導體層304的頂面接觸的一對電極305a、305b。此外，還包括覆蓋絕緣層303、氧化物半導體層304、一對電極305a、305b的絕緣層306以及絕緣層306上的絕緣層307。
<<基板301>>
雖然對基板301的材料等沒有大的限制，但是至少使用具有能夠承受後面的加熱處理的耐熱性的材料。例如，作為基板301，可以使用玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板、YSZ(氧化釔穩定氧化鋯)基板等。此外，也可以利用使用矽或碳化矽等的單晶半導體基板、多晶半導體基板、使用矽鍺等的化合物半導體基板、SOI基 板等。此外，還可以將在這些基板上設置有半導體元件的基板用作基板301。
另外，也可以作為基板301使用塑膠等撓性基板，並且在該撓性基板上直接形成電晶體300。或者，也可以在基板301和電晶體300之間設置剝離層。剝離層可以用於如下情況，即在其上層形成電晶體的一部分或全部，然後將其從基板301分離並轉置到其他基板上。其結果是，也可以將電晶體300轉置到耐熱性低的基板或撓性基板上。
<<閘極電極302>>
閘極電極302可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、鎢中的金屬、以上述金屬為成分的合金或組合上述金屬元素的合金等而形成。另外，也可以使用選自錳、鋯中的一個或多個的金屬。此外，閘極電極302可以具有單層結構或兩層以上的疊層結構。例如，可以舉出包含矽的鋁膜的單層結構、在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的兩層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的兩層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的兩層結構以及依次層疊鈦膜、該鈦膜上的鋁膜和其上的鈦膜的三層結構等。此外，也可以使用組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種的膜、組合鋁與上述金屬中的多種的合金膜或上述金屬的氮化膜。
另外，閘極電極302也可以使用銦錫氧化 物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加氧化矽的銦錫氧化物等透光導電材料。此外，也可以採用上述透光導電材料與上述金屬的疊層結構。
另外，可以在閘極電極302和絕緣層303之間設置In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜、In-Sn類氧氮化物半導體膜、In-Ga類氧氮化物半導體膜、In-Zn類氧氮化物半導體膜、Sn類氧氮化物半導體膜、In類氧氮化物半導體膜、金屬氮化膜(InN、ZnN等)等。由於上述膜具有5eV以上，較佳為5.5eV以上的功函數，且該值比氧化物半導體的電子親和力大，所以可以使使用氧化物半導體的電晶體的臨界電壓向正方向漂移，從而可以實現所謂常閉特性的切換元件。例如，在使用In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜的情況下，使用氮濃度至少高於氧化物半導體層304，具體為7at.%以上的In-Ga-Zn類氧氮化物半導體膜。
<<絕緣層303>>
絕緣層303用作閘極絕緣膜。與氧化物半導體層304的下面接觸的絕緣層303較佳是非晶膜。
絕緣層303例如可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鎵或Ga-Zn類金屬氧化物等以單層或疊層結構形成。
此外，藉由作為絕緣層303使用矽酸鉿(HfSiOx)、添加有氮的矽酸鉿(HfSixOyNz)、添加有氮的鋁酸鉿(HfAlxOyNz)、氧化鉿、氧化釔等high-k材料，可以降低電晶體的閘極洩漏電流。
<<一對電極305a、305b>>
一對電極305a及305b用作電晶體的源極電極或汲極電極。
作為導電材料，一對電極305a、305b可以使用如下材料以單層或疊層形成：由鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢構成的單質金屬或以這些元素為主要成分的合金。例如，可以舉出如下結構：包含矽的鋁膜的單層結構；在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構；在鎢膜上層疊鈦膜的兩層結構；在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構；在鈦膜或氮化鈦膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鈦膜或氮化鈦膜的三層結構；以及在鉬膜或氮化鉬膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。另外，可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。
<<絕緣層306、307>>
絕緣層306較佳為使用包含多於滿足化學計量組成的氧的氧的氧化物絕緣膜。包含多於滿足化學計量組成的氧的氧的氧化物絕緣膜中的氧的一部分因加熱而脫嵌。包含 多於滿足化學計量組成的氧的氧的氧化物絕緣膜是指一種氧化物絕緣膜，其中當利用熱脫附譜分析法(TDS：Thermal Desorption Spectroscopy)進行分析時，換算為氧原子的氧的脫嵌量為1.0×1018atoms/cm3以上，較佳為3.0×1020atoms/cm3以上。
作為絕緣層306可以使用氧化矽、氧氮化矽等。
另外，絕緣層306當在後面形成絕緣層307時還用作氧化物半導體層304的損傷緩和膜。
此外，也可以在絕緣層306和氧化物半導體層304之間設置使氧透過的氧化物膜。
作為使氧透過的氧化物膜，可以使用氧化矽、氧氮化矽等。注意，在本說明書中，“氧氮化矽膜”是指在其組成中氧含量多於氮含量的膜，而“氮氧化矽膜”是指在其組成中氮含量多於氧含量的膜。
作為絕緣層307可以使用具有對氧、氫、水等的阻擋效果的絕緣膜。藉由在絕緣層306上設置絕緣層307，可以防止氧從氧化物半導體層304擴散到外部以及氫、水等從外部侵入到氧化物半導體層304中。作為具有對氧、氫、水等的阻擋效果的絕緣膜，使用氮化矽、氮氧化矽、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鎵、氧氮化鎵、氧化釔、氧氮化釔、氧化鉿、氧氮化鉿等。
<電晶體的製造方法例子>
接著，說明圖16A和16B所例示的電晶體300的製造方法的一個例子。
首先，如圖17A所示，在基板301上形成閘極電極302，且在閘極電極302上形成絕緣層303。
在此，作為基板301使用玻璃基板。
<<閘極電極的形成>>
下面示出閘極電極302的形成方法。首先，藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜，且在導電膜上使用第一光遮罩並採用光微影製程形成光阻遮罩。接著，使用該光阻遮罩對導電膜的一部分進行蝕刻來形成閘極電極302。然後，去除光阻遮罩。
作為閘極電極302的形成方法，還可以採用電鍍法、印刷法、噴墨法等代替上述形成方法。
<<閘極絕緣層的形成>>
可以藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成絕緣層303。
當作為絕緣層303形成氧化矽膜、氧氮化矽膜或氮氧化矽膜時，作為源氣體，較佳為使用包含矽的沉積氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
此外，當作為絕緣層303形成氮化矽膜時， 較佳為使用兩個階段的形成方法。首先，藉由將矽烷、氮和氨的混合氣體用作源氣體的電漿CVD法形成缺陷少的第一氮化矽膜。接著，將源氣體切換為矽烷及氮的混合氣體而形成氫濃度低且能夠阻擋氫的第二氮化矽膜。藉由採用這種形成方法，可以形成缺陷少且具有氫阻擋性的氮化矽膜作為絕緣層303。
此外，當作為絕緣層303形成氧化鎵膜時，可以藉由MOCVD(金屬有機化學氣相沉積：Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法形成。
<<氧化物半導體層的形成>>
接著，如圖17B所示，在絕緣層303上形成氧化物半導體層304。
下面示出氧化物半導體層304的形成方法。首先，形成氧化物半導體膜。接著，在氧化物半導體膜上使用第二光遮罩並採用光微影製程來形成光阻遮罩。接著，使用該光阻遮罩對氧化物半導體膜的一部分進行蝕刻來形成氧化物半導體層304。然後，去除光阻遮罩。
然後，也可以進行加熱處理。當進行加熱處理時，較佳為在包含氧的氛圍下進行。
<<一對電極的形成>>
接著，如圖17C所示，形成一對電極305a、305b。
下面示出一對電極305a、305b的形成方法。 首先，藉由濺射法、CVD法、蒸鍍法等形成導電膜。接著，在該導電膜上使用第三光遮罩並採用光微影製程來形成光阻遮罩。接著，使用該光阻遮罩對導電膜的一部分進行蝕刻來形成一對電極305a、305b。然後，去除光阻遮罩。
另外，如圖17C所示，當對導電膜進行蝕刻時，氧化物半導體層304的上面的一部分可能被蝕刻而薄膜化。由此，當形成氧化物半導體層304時，較佳為預先將氧化物半導體膜的厚度設定為厚。
<<絕緣層的形成>>
接著，如圖17D所示，在氧化物半導體層304及一對電極305a、305b上形成絕緣層306，然後在絕緣層306上形成絕緣層307。
當作為絕緣層306形成氧化矽膜或氧氮化矽膜時，作為源氣體，較佳為使用包含矽的沉積氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
例如，在如下條件下形成氧化矽膜或氧氮化矽膜：將安裝在電漿CVD設備中的被進行了真空排氣的處理室內的基板的溫度保持為180℃以上且260℃以下，較佳為200℃以上且240℃以下，將源氣體導入處理室中並將處理室內的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，較 佳設定為100Pa以上且200Pa以下，並且對設置在處理室內的電極供應高頻功率，即0.17W/cm2以上且0.5W/cm2以下、更佳為0.25W/cm2以上且0.35W/cm2以下。
由於作為成膜條件，在施加有上述壓力的處理室中供應具有上述功率密度的高頻電力，因此電漿中的源氣體的分解效率提高，氧自由基增加，且源氣體的氧化進展，所以氧化物絕緣膜中的氧含量多於化學計量比。然而，在基板溫度是上述溫度的情況下，由於矽和氧的結合力低，因此因加熱而氧的一部分脫嵌。其結果是，可以形成一種氧化物絕緣膜，其中包含多於滿足化學計量組成的氧的氧且因加熱而氧的一部分脫嵌。
此外，當在氧化物半導體層304和絕緣層306之間設置氧化物絕緣膜時，在絕緣層306的製程中，該氧化物絕緣膜成為氧化物半導體層304的保護膜。其結果是，可以在減少對氧化物半導體層304的損傷的同時使用功率密度高的高頻電力形成絕緣層306。
例如，可以在如下條件下形成氧化矽膜或氧氮化矽膜作為氧化物絕緣膜：將安裝在電漿CVD設備中的被進行了真空排氣的處理室內的基板的溫度保持為180℃以上且400℃以下，較佳為200℃以上且370℃以下，將源氣體導入處理室中並將處理室內的壓力設定為20Pa以上且250Pa以下，較佳為設定為100Pa以上且250Pa以下，並對設置在處理室內的電極供應高頻電力。此外，藉由將處理室的壓力為100Pa以上且250Pa以下，可以當形 成該氧化物絕緣膜時減少對氧化物半導體層304的損傷。
作為氧化物絕緣膜的源氣體，較佳為使用含有矽的沉積氣體及氧化氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
絕緣層307可以藉由濺射法或CVD法等形成。
當作為絕緣層307形成氮化矽膜或氮氧化矽膜時，作為源氣體，較佳為使用包含矽的沉積氣體、氧化氣體及包含氮的氣體。作為包含矽的沉積氣體的典型例子，可以舉出矽烷、乙矽烷、丙矽烷、氟化矽烷等。作為氧化氣體，可以舉出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。作為包含氮的氣體有氮、氨等。
藉由上述製程，可以形成電晶體300。
<電晶體300的變形例子>
下面說明其一部分與電晶體300不同的電晶體的結構例子。
<<變形例子1>>
圖18A示出下面所例示的電晶體310的剖面示意圖。電晶體310與電晶體300的不同之處是氧化物半導體層的結構。因此，氧化物半導體層以外的結構可以參照電晶體 300的記載。
電晶體310所包括的氧化物半導體層314是層疊氧化物半導體層314a和氧化物半導體層314b而構成的。
另外，因為有時氧化物半導體層314a和氧化物半導體層314b的境界不清楚，所以在圖18A等的圖式中，由虛線表示該境界。
可以對氧化物半導體層314a和氧化物半導體層314b中的一者或兩者應用本發明的一實施方式的氧化物半導體膜。
例如，作為氧化物半導體層314a，典型地使用In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M是Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。此外，當氧化物半導體層314a是In-M-Zn氧化物時，In和M的原子數比例較佳為：In低於50at.%，M為50at.%以上，更佳為：In低於25at.%，M為75at.%以上。此外，作為氧化物半導體層314a例如使用其能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上的材料。
例如，氧化物半導體層314b包含In或Ga，典型的是In-Ga氧化物、In-Zn氧化物、In-M-Zn氧化物(M是Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)，並且與氧化物半導體層314a相比，氧化物半導體層314b的導帶底端的能量較接近於真空能階，典型的是，氧化物半導體層314b的導帶底端的能量和氧化物半導體層314a的導 帶底端的能量之間的差異較佳為0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或0.15eV以上，且2eV以下、1eV以下、0.5eV以下或0.4eV以下。
例如，當氧化物半導體層314b是In-M-Zn氧化物時，In和M的原子數比例較佳為：In為25atomic%以上，M低於75atomic%，更佳為為：In為34atomic%以上，M低於66atomic%。
例如，作為氧化物半導體層314a可以使用原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1或3：1：2的In-Ga-Zn氧化物。此外，作為氧化物半導體層314b可以使用原子數比為In：Ga：Zn=1：3：2、1：6：4或1：9：6的In-Ga-Zn氧化物。此外，氧化物半導體層314a及氧化物半導體層314b的原子數比分別包括上述原子數比的±20%的變動作為誤差。
藉由作為設置在上層的氧化物半導體層314b使用用作穩定劑的Ga的含量多的氧化物，可以抑制氧從氧化物半導體層314a及氧化物半導體層314b釋放。
另外，本發明不侷限於此，可以根據所需要的電晶體的半導體特性及電特性(場效移動率、臨界電壓等)而使用具有適當的組成的氧化物。此外，氧化物半導體層314a、氧化物半導體層314b較佳為採用適當的載子密度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素和氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需要的電晶體的半導體特性。
另外，雖然在上述記載中，作為氧化物半導體層314例示了層疊兩個氧化物半導體層的結構，但是也可以採用層疊三個以上的氧化物半導體層的結構。
<<變形例子2>>
圖18B示出下面所例示的電晶體320的剖面示意圖。電晶體320與電晶體300及電晶體310的不同之處是氧化物半導體層的結構。因此，氧化物半導體層以外的結構可以參照電晶體300的記載。
按順序層疊氧化物半導體層324a、氧化物半導體層324b和氧化物半導體層324c來構成電晶體320所具備的氧化物半導體層324。
氧化物半導體層324a及氧化物半導體層324b層疊設置在絕緣層303上。此外，以與氧化物半導體層324b的頂面以及一對電極305a、305b的頂面及側面接觸的方式設置氧化物半導體層324c。
例如，作為氧化物半導體層324b可以使用與上述變形例子1所例示的氧化物半導體層314a相同的結構。此外，例如作為氧化物半導體層324a、324c，可以使用與上述變形例子1所例示的氧化物半導體層314b相同的結構。
例如，藉由作為設置在氧化物半導體層324b的下層的氧化物半導體層324a及設置在氧化物半導體層324b的上層的氧化物半導體層324c，使用用作穩定劑的 Ga的含量多的氧化物，可以抑制氧從氧化物半導體層324a、氧化物半導體層324b及氧化物半導體層324c釋放。
此外，藉由當主要在氧化物半導體層324b中形成通道時，作為氧化物半導體層324b使用In的含量多的氧化物，並以與氧化物半導體層324b接觸的方式設置一對電極305a、305b，可以增大電晶體320的通態電流(on-state current)。
<電晶體的其他結構例子>
下面說明能夠應用本發明的一實施方式的氧化物半導體膜的頂閘極型電晶體的結構例子。
注意，在下面的與上述結構相同的結構或具有與上述結構相同的功能的構成要素中使用同一符號而省略重複的說明。
<<結構例子>>
圖19A示出下面所例示的頂閘極型電晶體350的剖面示意圖。
電晶體350包括：設置有絕緣層351的基板301上的氧化物半導體層304；與氧化物半導體層304的頂面接觸的一對電極305a、305b；氧化物半導體層304、一對電極305a、305b上的絕緣層303；以及在絕緣層303上與氧化物半導體層304重疊的閘極電極302。此外，覆 蓋絕緣層303及閘極電極302地設置有絕緣層352。
絕緣層351具有抑制雜質從基板301擴散到氧化物半導體層304的功能。例如，可以採用與上述絕緣層307相同的結構。另外，如果不需要則可以不設置絕緣層351。
與上述絕緣層307同樣，作為絕緣層352可以應用具有對氧、氫、水等的阻擋效果的絕緣膜。另外，如果不需要則可以不設置絕緣層307。
<<變形例子>>
下面說明其一部分與電晶體350不同的電晶體的結構例子。
圖19B示出下面所例示的電晶體360的剖面示意圖。電晶體360與電晶體350的不同之處是氧化物半導體層的結構。
按順序層疊氧化物半導體層364a、氧化物半導體層364b和氧化物半導體層364c來構成電晶體360所具備的氧化物半導體層364。
可以對氧化物半導體層364a、氧化物半導體層364b、氧化物半導體層364c中的任一個、任兩個或全部應用本發明的一實施方式的氧化物半導體膜。
例如，作為氧化物半導體層364b可以使用與上述變形例子1所例示的氧化物半導體層314a相同的結構。此外，例如作為氧化物半導體層364a、364c，可以使 用與上述變形例子1所例示的氧化物半導體層314b相同的結構。
例如，藉由作為設置在氧化物半導體層364b的下層的氧化物半導體層364a及設置在氧化物半導體層364b的上層的氧化物半導體層364c，使用用作穩定劑的Ga的含量多的氧化物，可以抑制氧從氧化物半導體層364a、氧化物半導體層364b及氧化物半導體層364c釋放。
在此，在氧化物半導體層364的製程中，當藉由蝕刻加工氧化物半導體層364c和氧化物半導體層364b來使成為氧化物半導體層364a的氧化物半導體膜露出，然後藉由乾蝕刻法加工該氧化物半導體膜來形成氧化物半導體層364a時，該氧化物半導體膜的反應生成物再次附著到氧化物半導體層364b及氧化物半導體層364c的側面而有時形成側壁保護層(也可以稱為兔耳(rabbit ear))。另外，該反應生成物也因濺射現象而再次附著或可能藉由乾蝕刻時的電漿再次附著。
圖19C示出如上所述那樣在氧化物半導體層364的側面形成側壁保護層364d時的電晶體370的剖面示意圖。
側壁保護層364d主要包括與氧化物半導體層364a同一材料。此外，側壁保護層364d有時包含設置在氧化物半導體層364a的下層的層(在此，絕緣層351)的成分(例如，矽)。
此外，如圖19C所示，藉由由側壁保護層364d覆蓋氧化物半導體層364b的側面防止氧化物半導體層364b與一對電極305a、305b接觸，尤其主要在氧化物半導體層364b中形成通道時，可以抑制電晶體關閉時的非意圖的洩漏電流來實現具有優良的關閉特性的電晶體。此外，藉由作為側壁保護層364d使用用作穩定劑的Ga含量多的材料，可以有效地抑制氧從氧化物半導體層364b的側面脫嵌來實現電特性的穩定性高的電晶體。
本實施方式可以與本說明書中所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式9
下面說明較佳為用於上述實施方式所例示的電晶體的形成通道的區域的半導體及半導體膜的一個例子。
氧化物半導體具有3.0eV以上的高能隙。在包括以適當的條件對氧化物半導體進行加工並充分降低其載子密度來獲得的氧化物半導體膜的電晶體中，可以使關閉狀態下的源極與汲極之間的洩漏電流(關態電流)為比習知的使用矽的電晶體低得多。
在將氧化物半導體膜應用於電晶體的情況下，較佳為將氧化物半導體膜的厚度設定為2nm以上且40nm以下。
能夠應用的氧化物半導體較佳為至少含有銦(In)或鋅(Zn)。尤其是較佳為包含In及Zn。另外， 作為用來減少使用該氧化物半導體的電晶體的電特性不均勻的穩定劑，較佳為除了包含上述元素以外，還包含選自鎵(Ga)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鈧(Sc)、釔(Y)、鑭系元素(例如，鈰(Ce)、釹(Nd)、釓(Gd))中的一種或多種。
例如，作為氧化物半導體可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、In-Zn類氧化物、Sn-Zn類氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物、In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-Zr-Zn類氧化物、In-Ti-Zn類氧化物、In-Sc-Zn類氧化物、In-Y-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
在此，“In-Ga-Zn類氧化物”是指以In、Ga以及Zn為主要成分的氧化物，對In、Ga以及Zn的比例沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元 素。
另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為InMO3(ZnO)m(m>0且m不是整數)的材料。另外，M表示選自Ga、Fe、Mn及Co中的一種或多種金屬元素或者用作上述穩定劑的元素。另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為In2SnO5(ZnO)n(n>0且n是整數)的材料。
例如，可以使用其原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1、In：Ga：Zn=1：3：2、In：Ga：Zn=3：1：2或In：Ga：Zn=2：1：3的In-Ga-Zn類氧化物或其組成附近的氧化物。
當氧化物半導體膜含有多量的氫時，該氫與氧化物半導體鍵合而使該氫的一部分成為施體，因此產生作為載子的電子。其結果是，電晶體的臨界電壓向負漂移。由此，較佳為藉由在形成氧化物半導體膜之後進行脫水化處理(脫氫化處理)，從氧化物半導體膜去除氫或水分來以儘量不包含雜質的方式實現高度純化。
另外，有可能在對氧化物半導體膜進行脫水化處理(脫氫化處理)的同時，氧也從氧化物半導體膜被去除。因此，為了填補因對氧化物半導體膜的脫水化處理(脫氫化處理)而增加的氧缺陷，較佳為將氧添加到氧化物半導體。在本說明書等中，有時將對氧化物半導體膜供應氧的情況稱為加氧化處理，或者，有時將使氧化物半導體膜的氧含量多於化學計量組成的情況稱為過氧化處理。
如上所述，藉由進行脫水化處理(脫氫化處理)以從氧化物半導體膜去除氫或水分，並進行加氧化處理以填補氧缺陷，可以得到被i型(本質)化的氧化物半導體膜或無限趨近於i型而實質上呈i型(本質)的氧化物半導體膜。注意，“實質上呈i型”是指：在氧化物半導體膜中，來自於施體的載子極少(近零)，載子密度為1×1017/cm3以下，1×1016/cm3以下，1×1015/cm3以下，1×1014/cm3以下，1×1013/cm3以下。
如此，具備i型或實質上呈i型的氧化物半導體膜的電晶體可以得到極為優良的關態電流特性。例如，關於使用氧化物半導體膜的電晶體處於關閉狀態時的汲極電流，室溫(25℃左右)下的汲極電流可以為1×10-18A以下，較佳為1×10-21A以下，更佳為1×10-24A以下，或者，85℃下的汲極電流可以為1×10-15A以下，較佳為1×10-18A以下，更佳為1×10-21A以下。注意，“電晶體處於關閉狀態”是指：在採用n通道型電晶體的情況下，閘極電壓充分小於臨界電壓的狀態。明確而言，在閘極電壓比臨界電壓小1V以上、2V以上或3V以上時，電晶體成為關閉狀態。
下面，對氧化物半導體膜的結構進行說明。
氧化物半導體膜大致分為非單晶氧化物半導體膜和單晶氧化物半導體膜。非單晶氧化物半導體膜包括CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)膜、多晶氧化物半導體膜 、微晶氧化物半導體膜以及非晶氧化物半導體膜等。
首先，說明CAAC-OS膜。
CAAC-OS膜是包含呈c軸配向的多個結晶部的氧化物半導體膜之一。
在CAAC-OS膜的穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)影像中，觀察不到結晶部與結晶部之間的明確的邊界，即晶界(grain boundary)。因此，在CAAC-OS膜中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
根據從大致平行於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的TEM影像(剖面TEM影像)可知在結晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映著被形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方式排列。
在本說明書中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下，因此也包括角度為-5°以上且5°以下的情況。另外，“垂直”是指兩條直線形成的角度為80°以上且100°以下，因此也包括角度為85°以上且95°以下的情況。
在本說明書中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。
另一方面，根據從大致垂直於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的TEM影像(平面TEM影像)可知 在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結晶部之間金屬原子的排列沒有規律性。
由剖面TEM影像及平面TEM影像可知，CAAC-OS膜的結晶部具有配向性。
注意，CAAC-OS膜所包含的結晶部幾乎都是可以被容納在一個邊長小於100nm的立方體內的尺寸。因此，有時CAAC-OS膜所包含的結晶部的尺寸為可以被容納在一邊短於10nm、短於5nm或短於3nm的立方體。但是，有時包含在CAAC-OS膜中的多個結晶部聯結，從而形成一個大結晶區。例如，在平面TEM影像中有時會觀察到2500nm2以上、5μm2以上或1000μm2以上的結晶區。
使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-OS膜進行結構分析。例如，當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4的結晶的CAAC-OS膜時，在繞射角(2θ)為31°附近時會出現峰值。由於該峰值來源於InGaZnO4結晶的(009)面，由此可知CAAC-OS膜中的結晶具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。
另一方面，當利用從大致垂直於c軸的方向使X線入射到樣本的in-plane法分析CAAC-OS膜時，在2θ為56°附近時會出現峰值。該峰值來源於InGaZnO4結晶的(110)面。在此，將2θ固定為56°附近並在以樣本面的法線向量為軸(Φ軸)旋轉樣本的條件下進行分析(Φ掃 描)。當該樣本是InGaZnO4的單晶氧化物半導體膜時，出現六個峰值。該六個峰值來源於相等於(110)面的結晶面。另一方面，當該樣本是CAAC-OS膜時，即使在將2θ固定為56°附近的狀態下進行Φ掃描也不能觀察到明確的峰值。
由上述結果可知，在CAAC-OS膜中，雖然a軸及b軸的方向在結晶部之間不同，但是c軸朝向平行於被形成面或頂面的法線向量的方向。因此，在上述剖面TEM影像中觀察到的排列為層狀的各金屬原子層相當於與結晶的ab面平行的面。
注意，結晶部在形成CAAC-OS膜或進行加熱處理等晶化處理時形成。如上所述，結晶的c軸朝向平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量的方向。由此，例如，當CAAC-OS膜的形狀因蝕刻等而改變時，結晶的c軸不一定平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量。
此外，在CAAC-OS膜中，c軸配向結晶部的分佈不一定均勻。例如，當CAAC-OS膜的結晶部是由CAAC-OS膜的頂面附近的結晶成長而形成時，有時頂面附近的c軸配向結晶部的比例高於被形成面附近的c軸配向結晶部的比例。另外，當對CAAC-OS膜添加雜質時，被添加了雜質的區域變質，所以有時CAAC-OS膜中的c軸配向結晶部的比例根據區域而不同。
注意，當利用out-of-plane法分析包括 InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不具有c軸配向的結晶。較佳的是，在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
CAAC-OS膜是雜質濃度低的氧化物半導體膜。雜質是指氫、碳、矽、過渡金屬元素等氧化物半導體膜的主要成分以外的元素。尤其是，矽等元素因為其與氧的結合力比構成氧化物半導體膜的金屬元素與氧的結合力更強而成為從氧化物半導體膜奪取氧來使氧化物半導體膜的原子排列雜亂使得結晶性降低的主要因素。此外，鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等因為其原子半徑(分子半徑)大而在包含在氧化物半導體膜內部時成為使氧化物半導體膜的原子排列雜亂使得結晶性降低的主要因素。注意，包含在氧化物半導體膜中的雜質有時成為載子陷阱或載子發生源。
此外，CAAC-OS膜是缺陷態密度低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜中的氧缺陷有時成為載子陷阱或者藉由俘獲氫而成為載子發生源。
將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺陷的個數少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有少載子發生源，因此可以具有較低的載子密度。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體很少具有負臨界電壓 的電特性(也稱為常開啟特性)。此外，高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有少載子陷阱。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小，而成為高可靠性電晶體。此外，被氧化物半導體膜的載子陷阱俘獲的電荷到被釋放需要長時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，使用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體膜的電晶體的電特性有時不穩定。
此外，在使用CAAC-OS膜的電晶體中，起因於可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。
接下來，說明微晶氧化物半導體膜。
在微晶氧化物半導體膜的TEM影像中有時觀察不到明確的結晶部。微晶氧化物半導體膜中含有的結晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下，或1nm以上且10nm以下。尤其是，將具有尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的奈米晶(nc：nanocrystal)的氧化物半導體膜稱為nc-OS(奈米晶氧化物半導體：nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜。另外，例如在nc-OS膜的TEM影像時，有時觀察不到明確的晶界。
nc-OS膜在微小區域(例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域)中其原子排列具有週期性。另外，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。因此，在膜整體上觀察不到配向性。所以，有時nc-OS膜在某些分析方法中與非晶 氧化物半導體膜沒有差別。例如，在藉由其中利用使用其束徑比結晶部大的X射線的XRD裝置的out-of-plane法對nc-OS膜進行結構分析時，檢測不出表示結晶面的峰值。此外，在對nc-OS膜進行使用其束徑比結晶部大(例如，50nm以上)的電子射線的電子繞射(選區電子繞射)時，觀察到類似光暈圖案。另一方面，在對nc-OS膜進行使用其束徑近於結晶部或者比結晶部小(例如，1nm以上且30nm以下)的電子射線的電子繞射(也稱為奈米束電子繞射)時，觀察到斑點。另外，在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中，有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。而且，在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中，有時還觀察到環狀的區域內的多個斑點。
nc-OS膜是其規律性比非晶氧化物半導體膜高的氧化物半導體膜。因此，nc-OS膜的缺陷態密度比非晶氧化物半導體膜低。但是，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶面配向的規律性。所以，nc-OS膜的缺陷態密度比CAAC-OS膜高。
注意，氧化物半導體膜例如也可以是包括非晶氧化物半導體膜、微晶氧化物半導體膜和CAAC-OS膜中的兩種以上的疊層膜。
CAAC-OS膜例如可以使用多晶的氧化物半導體濺射靶材，且利用濺射法形成。當離子碰撞到該濺射靶材時，有時包含在濺射靶材中的結晶區域從a-b面劈開，即具有平行於a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子剝 離。此時，藉由使該平板狀或顆粒狀的濺射粒子在保持結晶狀態的情況下到達被形成面，可以形成CAAC-OS膜。
在平板狀的濺射粒子中，例如平行於a-b面的面的圓當量直徑為3nm以上且10nm以下，厚度(垂直於a-b面的方向的長度)為0.7nm以上且短於1nm。另外，平板狀的濺射粒子的平行於a-b面的面也可以是正三角形或正六角形。在此，圓當量直徑是指等於面的面積的正圓形的直徑。
另外，為了形成CAAC-OS膜，較佳為採用如下條件。
藉由提高成膜時的基板溫度，使到達基板的平板狀濺射粒子發生遷移，以使濺射粒子的平坦的面附著到基板。此時，在濺射粒子帶正電時濺射粒子互相排斥而附著到基板上，由此濺射粒子不會不均勻地重疊，從而可以形成厚度均勻的CAAC-OS膜。明確而言，較佳為將基板溫度設定為100℃以上且740℃以下，較佳為200℃以上且500℃以下來進行成膜。
另外，藉由減少成膜時的雜質混入，可以抑制雜質所導致的結晶態的損壞。例如，可以降低存在於成膜室內的雜質(氫、水、二氧化碳及氮等)的濃度。另外，可以降低成膜氣體中的雜質濃度。明確而言，使用露點為-80℃以下，較佳為-100℃以下的成膜氣體。
另外，較佳的是，藉由增高成膜氣體中的氧比例並對電力進行最優化，減輕成膜時的電漿損傷。將成 膜氣體中的氧比例設定為30vol.%以上，較佳為100vol.%。
也可以在形成CAAC-OS膜之後進行加熱處理。將加熱處理的溫度設定為100℃以上且740℃以下，較佳為200℃以上且500℃以下。另外，將加熱處理的時間設定為1分鐘以上且24小時以下，較佳為6分鐘以上且4小時以下。加熱處理可以在惰性氛圍或氧化性氛圍中進行。較佳的是，先在惰性氛圍中進行加熱處理，然後在氧化性氛圍中進行加熱處理。藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，可以在短時間內降低CAAC-OS膜的雜質濃度。另一方面，藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，有可能在CAAC-OS膜中形成氧缺陷。在此情況下，藉由在氧化性氛圍中進行加熱處理，可以減少該氧缺陷。此外，藉由進行加熱處理，可以進一步提高CAAC-OS膜的結晶性。另外，也可以在1000Pa以下、100Pa以下、10Pa以下或1Pa以下的減壓下進行加熱處理。在減壓下，可以在更短時間內降低CAAC-OS膜的雜質濃度。
以下，作為濺射靶材的一個例子示出In-Ga-Zn-O化合物靶材。
將InOX粉末、GaOY粉末及ZnOZ粉末以規定的莫耳數混合，進行加壓處理，然後在1000℃以上且1500℃以下的溫度下進行加熱處理，由此得到作為多晶的In-Ga-Zn-O化合物靶材。注意，X、Y及Z為任意正數。在此，InOX粉末、GaOY粉末及ZnOZ粉末的規定的莫耳 數比例如為1：1：1、1：1：2、1：3：2、1：9：6、2：1：3、2：2：1、3：1：1、3：1：2、3：1：4、4：2：3、8：4：3或與這些值類似的值。另外，粉末的種類及其混合莫耳數比可以根據所製造的濺射靶材適當地改變。
或者，CAAC-OS膜也可以使用以下方法而形成。
首先，形成其厚度為1nm以上且小於10nm的第一氧化物半導體膜。第一氧化物半導體膜使用濺射法而形成。明確而言，第一氧化物半導體膜的形成條件如下：基板溫度為100℃以上且500℃以下，較佳為150℃以上且450℃以下；以及成膜氣體中的氧比例為30vol.%以上，較佳為100vol.%。
接著，進行加熱處理，以使第一氧化物半導體膜形成為高結晶性第一CAAC-OS膜。將加熱處理的溫度設定為350℃以上且740℃以下，較佳為450℃以上且650℃以下。另外，將加熱處理的時間設定為1分鐘以上且24小時以下，較佳為6分鐘以上且4小時以下。加熱處理可以在惰性氛圍或氧化性氛圍中進行。較佳的是，先在惰性氛圍中進行加熱處理，然後在氧化性氛圍中進行加熱處理。藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，可以在短時間內降低第一氧化物半導體膜的雜質濃度。另一方面，藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，有可能在第一氧化物半導體膜中形成氧缺陷。在此情況下，藉由在氧化性氛圍中進行加熱處理，可以減少該氧缺陷。另外，也可以在1000Pa 以下、100Pa以下、10Pa以下或1Pa以下的減壓下進行加熱處理。在減壓下，可以在更短時間內降低第一氧化物半導體膜的雜質濃度。
藉由將第一氧化物半導體膜的厚度設定為1nm以上低於10nm，與厚度為10nm以上的情況相比可以容易進行加熱處理以使其結晶化。
接著，以10nm以上且50nm以下的厚度形成其組成與第一氧化物半導體膜相同的第二氧化物半導體膜。使用濺射法形成第二氧化物半導體膜。明確而言，第二氧化物半導體膜的形成條件如下：基板溫度為100℃以上且500℃以下，較佳為150℃以上且450℃以下；以及成膜氣體中的氧比例為30vol.%以上，較佳為100vol.%。
接著，進行加熱處理，以使第二氧化物半導體膜從第一CAAC-OS膜進行固相成長，來形成高結晶性第二CAAC-OS膜。將加熱處理的溫度設定為350℃以上且740℃以下，較佳為450℃以上且650℃以下。另外，將加熱處理的時間設定為1分鐘以上24小時以下，較佳為6分鐘以上4小時以下。加熱處理可以在惰性氛圍或氧化性氛圍中進行。較佳的是，先在惰性氛圍中進行加熱處理，然後在氧化性氛圍中進行加熱處理。藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，可以在短時間內降低第二氧化物半導體膜的雜質濃度。另一方面，藉由在惰性氛圍中進行加熱處理，有可能在第二氧化物半導體膜中形成氧缺陷。在此情況下，藉由在氧化性氛圍中進行加熱處理，可以減少該氧 缺陷。另外，也可以在1000Pa以下、100Pa以下、10Pa以下或1Pa以下的減壓下進行加熱處理。在減壓下，可以在更短時間內降低第二氧化物半導體膜的雜質濃度。
經上述步驟，可以形成總厚度為10nm以上的CAAC-OS膜。
雖然上述氧化物半導體膜可以利用濺射法形成，但是也可以利用熱CVD法等其他方法形成。作為熱CVD法的例子，可以舉出MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金屬化學氣相沉積)法或ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法。
由於熱CVD法是不使用電漿的成膜方法，因此具有因不產生電漿損傷所引起的缺陷的優點。
可以以如下方法進行利用熱CVD法的成膜：將處理室內的壓力設定為大氣壓或減壓，將源氣體及氧化劑同時供應到處理室內，使其在基板附近或在基板上發生反應。
另外，可以以如下方法進行利用ALD法的成膜：將處理室內的壓力設定為大氣壓或減壓，將用於反應的源氣體依次引入處理室，並且按該順序反復地引入氣體。例如，藉由切換各開關閥(也稱為高速閥)來將兩種以上的源氣體依次供應到處理室內。為了防止多種源氣體混合，例如，在引入第一源氣體的同時或之後引入惰性氣體(氬或氮等)等，然後引入第二源氣體。注意，當同時引入第一源氣體及惰性氣體時，惰性氣體用作載子氣體， 另外，可以在引入第二源氣體的同時引入惰性氣體。另外，也可以利用真空抽氣將第一源氣體排出來代替引入惰性氣體，然後引入第二源氣體。第一源氣體附著到基板表面形成第一單原子層，之後引入的第二源氣體與該第一單原子層起反應，由此第二單原子層層疊在第一單原子層上而形成薄膜。藉由按該順序反復多次地引入氣體直到獲得所希望的厚度為止，可以形成步階覆蓋性良好的薄膜。由於薄膜的厚度可以根據按順序反復引入氣體的次數來進行調節，因此，ALD法可以準確地調節厚度而適用於形成微型FET。
例如，當形成InGaZnOX(X>0)膜時，使用三甲基銦、三甲基鎵及二乙基鋅。另外，三甲基銦的化學式為(CH3)3In。另外，三甲基鎵的化學式為(CH3)3Ga。另外，二乙基鋅的化學式為(CH3)2Zn。另外，不侷限於上述組合，也可以使用三乙基鎵(化學式為(C2H5)3Ga)代替三甲基鎵，並使用二甲基鋅(化學式為(C2H5)2Zn)代替二乙基鋅。
例如，在使用利用ALD的成膜裝置形成氧化物半導體膜如InGaZnOX(X>0)膜時，依次反復引入In(CH3)3氣體和O3氣體形成InO2層，然後同時引入Ga(CH3)3氣體和O3氣體形成GaO層，之後同時引入Zn(CH3)2和O3氣體形成ZnO層。注意，這些層的順序不侷限於上述例子。此外，也可以混合這些氣體來形成混合化合物層如InGaO2層、InZnO2層、GaInO層、ZnInO 層、GaZnO層等。注意，雖然也可以使用利用Ar等惰性氣體進行鼓泡而得到的H2O氣體代替O3氣體，但是較佳使用不包含H的O3氣體。另外，也可以使用In(C2H5)3氣體代替In(CH3)3氣體。此外，也可以使用Ga(C2H5)3氣體代替Ga(CH3)3氣體。還可以使用In(C2H5)3氣體代替In(CH3)3氣體。另外，也可以使用Zn(CH3)2氣體。
另外，氧化物半導體膜也可以採用層疊有多個氧化物半導體膜的結構。
例如，可以在氧化物半導體膜(為方便起見，稱為第一層)與閘極絕緣膜之間設置由第一層的構成元素形成且其電子親和力比第一層小0.2eV以上的第二層。此時，當被閘極電極施加電場時，通道形成在第一層中而不形成在第二層中。因為第一層的構成元素與第二層的構成元素相同，所以在第一層與第二層之間的介面幾乎不發生介面散射。因此，藉由在第一層與閘極絕緣膜之間設置第二層，可以提高電晶體的場效移動率。
再者，在使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜或氮化矽膜作為閘極絕緣膜的情況下，包含在閘極絕緣膜中的矽有可能混入氧化物半導體膜中。如果矽混入氧化物半導體膜中，則導致氧化物半導體膜的結晶性下降、載子移動率下降等。因此，為了降低形成有通道的第一層的矽濃度，較佳為在第一層與閘極絕緣膜之間設置第二層。由於與上述同樣的理由，較佳為設置由第一層的構成元素形成且其電子親和力比第一層小0.2eV以上的第三 層，以使第二層和第三層夾有第一層。
藉由採用這種結構，可以減少甚至防止矽等雜質擴散到通道形成區域，從而可以得到高可靠性電晶體。
為了使氧化物半導體膜成為CAAC-OS膜，將包含在氧化物半導體膜中的矽濃度設定為2.5×1021/cm3以下，較佳為設定為低於1.4×1021/cm3，更佳為設定為低於4×1019/cm3，進一步佳為設定為低於2.0×1018/cm3。這是因為如下緣故：在包含在氧化物半導體膜中的矽濃度為1.4×1021/cm3以上時，有電晶體的場效移動率下降的憂慮；在包含在氧化物半導體膜中的矽的濃度為4.0×1019/cm3以上時，有在與接觸於氧化物半導體膜的膜之間的介面氧化物半導體膜被非晶化的憂慮。另外，藉由將包含在氧化物半導體膜中的矽的濃度設定為低於2.0×1018/cm3，可以期待電晶體的可靠性進一步提高及氧化物半導體膜中的DOS(density of state：態密度)的下降。注意，氧化物半導體膜中的矽濃度可以藉由利用二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)而測定。
本實施方式可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式10
在本實施方式中，參照圖20A至20C說明使用在上 述實施方式中說明的液晶顯示裝置而製造的電子裝置的具體例子。
作為可以應用本發明的電子裝置的例子，可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的監視器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音樂再現裝置、遊戲機(彈珠機(pachinko machine)或老虎機(slot machine)等)、外殼遊戲機。圖20A至20C示出上述電子裝置的具體例子。
圖20A示出具有顯示部的可攜式資訊終端1400。在可攜式資訊終端1400中，顯示部1402及操作按鈕1403被組裝在外殼1401中。本發明的一實施方式的液晶顯示裝置可以應用於顯示部1402。
圖20B示出行動電話1410。在行動電話1410中，顯示部1412、操作按鈕1413、揚聲器1414以及麥克風1415被組裝在外殼1411中。本發明的一實施方式的液晶顯示裝置可以應用於顯示部1412。
圖20C示出音樂再現裝置1420。在音樂再現裝置1420中，顯示部1422、操作按鈕1423以及天線1424被組裝在外殼1421中。經由天線1424，可以以無線信號收發資訊。本發明的一實施方式的液晶顯示裝置可以應用於顯示部1422。
顯示部1402、顯示部1412以及顯示部1422具有觸控輸入功能，從而藉由使用手指等觸摸顯示在顯示 部1402、顯示部1412以及顯示部1422上的顯示按鈕(未圖示)，可以進行螢幕操作、資訊輸入。
藉由將上述實施方式所示的液晶顯示裝置用於顯示部1402、顯示部1412以及顯示部1422，可以實現顯示品質得到提高的顯示部1402、顯示部1412以及顯示部1422。
本實施方式可以與其他實施方式所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式11
在本實施方式中，說明在上述實施方式中說明的“降低框頻(也稱為降低更新頻率)”的意義。
眼睛疲勞被粗分為兩種疲勞，即神經疲勞和肌肉疲勞。神經疲勞是：由於在長時間內一直觀看液晶顯示裝置的發光、閃爍螢幕，使得該亮度刺激視網膜、視神經、腦子而引起的。肌肉疲勞是：由於過度使用在調節焦點時使用的睫狀肌而引起的。
圖21A是示出習知的液晶顯示裝置的顯示的示意圖。如圖21A所示，在習知的液晶顯示裝置的顯示中，進行1秒鐘60次的影像轉換。在長時間內一直觀看這種螢幕，恐怕會刺激使用者的視網膜、視神經、腦子而引起眼睛疲勞。
在本發明的一實施方式中，將使用氧化物半導體的電晶體，例如，使用CAAC-OS的電晶體應用於液 晶顯示裝置的像素部。該電晶體的關態電流極小，從而即使降低框頻也可以保持液晶顯示裝置的亮度。
也就是說，如圖21B所示，可以進行例如5秒鐘1次的影像轉換，由此可以儘量觀看同一影像，這使得使用者所感到的影像閃爍下降。由此，可以減少對使用者的視網膜、視神經、腦子的刺激而減輕神經疲勞。
另外，如圖22A所示，在一個像素的尺寸大的情況下(例如，在清晰度低於150ppi的情況下)，液晶顯示裝置所顯示的文字變得模糊。在長時間內一直觀看顯示在液晶顯示裝置上的模糊的文字，即連續處於即使睫狀肌不斷運動以調節焦點也不容易調節焦點的狀態，這恐怕會對眼睛造成負擔。
與此相反，如圖22B所示，在根據本發明的一實施方式的液晶顯示裝置中，因為一個像素的尺寸小而能夠進行高清晰顯示，所以可以平滑地顯示緻密的影像。由此，睫狀肌的焦點調節變得容易，而可以減輕使用者的肌肉疲勞。
注意，已在研討定量地測定眼睛疲勞的方法。例如，作為神經疲勞的評價指標，已知有臨界閃爍(融合)頻率(CFF：Critical Flicker(Fusion)Frequency)等。作為肌肉疲勞的評價指標，已知有調節時間、調節近點距離等。
除了上述以外，作為評價眼睛疲勞的方法，已知有腦波測定、溫度圖法、眨眼次數的測定、淚液量的 評價、瞳孔的收縮反應速度的評價、用來調查自覺症狀的問卷調查等。
根據本發明的一實施方式，可以提供對眼睛刺激少的液晶顯示裝置。
實施例1
在本實施例中，說明對三種丙烯酸樹脂進行評價的結果。
首先，製造三種樣本，然後對高壓爐測試(PCT：Pressure Cooker Test)前後的各樣本進行熱脫附譜分析(TDS：Thermal Desorption Spectrometry)。
另外，同樣地製造三種樣本，然後對PCT前後的各樣本利用飛行時間二次離子質譜分析儀(ToF-SIMS：Time-of-flight secondary ion mass spectrometer)進行雜質的定性分析。
另外，還測量同樣地製造的三種樣本的透光率。
<樣本的製造方法>
圖23示出被進行TDS的各樣本的平面圖。在玻璃基板40上設置有9行9列的丙烯酸樹脂膜41。每個丙烯酸樹脂膜41形成為400μm見方，該圖形面積為0.19cm2。至於被利用ToF-SIMS進行雜質的定性分析的各樣本，丙烯酸樹脂膜形成在基板的整個表面上。本實施例的三種樣 本的製造方法如下：
<<樣本1>>
藉由在玻璃基板上塗敷第一丙烯酸樹脂，形成厚度為1.5μm的丙烯酸樹脂膜，然後在氮氛圍中，在250℃的溫度下焙燒1個小時；
<<樣本2>>
藉由在玻璃基板上塗敷第二丙烯酸樹脂，形成厚度為1.5μm的丙烯酸樹脂膜，然後在大氣氛圍中，在220℃的溫度下焙燒1個小時；
<<樣本3>>
藉由在玻璃基板上塗敷第三丙烯酸樹脂，形成厚度為1.5μm的丙烯酸樹脂膜，然後在大氣氛圍中，在220℃的溫度下焙燒1小時。
注意，在PCT中，在水蒸氣氛圍中、溫度為130℃、濕度為85%以及氣壓為2atm的條件下保持樣本8小時。
<TDS的結果>
在TDS中，在真空容器中對各樣本進行加熱，使用四極質譜計檢測出當升溫時從各樣本產生的氣體成分。升溫速率為20℃/min，直到230℃為止升溫。檢測出的氣體成分根據m/z(質量/電荷)的離子強度而被區別。圖24示出基板溫度為250℃時的樣本1至3的m/z質譜。在圖24中，橫軸和縱軸分別表示m/z和離子強度。
在本實施例中，將m/z=12的離子強度確定為碳(C)，將m/z=18的離子強度確定為水(H2O)，並且將m/z=19的離子強度確定為氟(F)。圖25示出各樣本的m/z=12(C)及m/z=18(H2O)的熱脫附譜(TDS)，而圖26示出各樣本的m/z=19(F)的熱脫附譜(TDS)。在圖25及圖26中，橫軸和縱軸分別表示基板溫度和離子強度。並且，細實線和粗實線分別表示PCT前的結果和PCT後的結果。
由圖25可知，與樣本1及樣本2相比，樣本3的水釋放量少，特別是，幾乎沒有PCT前後的水釋放量的增加。由此可知，與第一及第二丙烯酸樹脂相比，第三丙烯酸樹脂的吸水性低。另外，由圖25及圖26還可知，與樣本1及樣本2相比，樣本3的碳及氟釋放量也少。
<利用ToF-SIMS的雜質定性分析的結果>
表1示出利用ToF-SIMS的雜質定性分析的結果。注意，該結果只是表示ToF-SIMS的峰值強度的數值，而不能進行定量性比較。
由表1的結果可知，與樣本1及樣本2相比，樣本3的Na、K、F、Cl各自的ToF-SIMS的峰值強度低。由此可知，與樣本1及樣本2相比，樣本3的雜質濃度低。
<透光率的測定結果>
圖27示出測定樣本1至3的透光率的結果。另外，還示出用作丙烯酸樹脂膜的支撐基板的玻璃基板的透光率作為比較例。使用分光光度計進行了測定。
由圖27可知，與樣本1相比，樣本2及樣本3的透光率高。
實施例2
在本實施例中，說明評價包含電晶體的電路基板(背板)的結果。明確而言，在本實施例中，製造該電路基板，評價該電晶體的Vg-Id特性，然後進行BT應力測試及光BT應力測試。注意，在PCT前後分別進行了BT應力測試及光BT應力測試。
<電路基板的結構>
圖28E所示的電路基板，包括：設置在基板11上的閘極電極15；覆蓋閘極電極15的閘極絕緣膜17；設置在閘極絕緣膜17上的氧化物半導體膜19；接觸氧化物半導體膜19上而設置的一對電極21及22；覆蓋氧化物半導體膜19、一對電極21及22的保護膜26；以及設置在保護膜26上的平坦化膜28。
在本實施例中，分別使用三種丙烯酸樹脂製造電路基板1至3。注意，在本實施例中使用的第一至第三丙烯酸樹脂分別與實施例1相同。
<電路基板1的製造方法>
以下，參照圖28A至28E說明包含電晶體的電路基板1的製程。
<<閘極電極的形成>>
首先，如圖28A所示，使用玻璃基板作為基板11，在基板11上形成閘極電極15。
藉由濺射法形成厚度為100nm的鎢膜，藉由光微影製程在該鎢膜上形成遮罩，用該遮罩對該鎢膜的一部分進行蝕刻，從而形成閘極電極15。
<<閘極絕緣膜的形成>>
接著，在閘極電極15上形成閘極絕緣膜17。
閘極絕緣膜17藉由層疊厚度為50nm的第一氮化矽膜、厚度為300nm的第二氮化矽膜、厚度為50nm的第三氮化矽膜以及厚度為50nm的氧氮化矽膜而形成。
首先，形成第一氮化矽膜。該第一氮化矽膜的形成條件如下：將流量為200sccm的矽烷、流量為2000sccm的氮以及流量為100sccm的氨作為源氣體供應到電漿CVD設備的處理室中，將處理室內的壓力控制為100Pa，並且利用27.12MHz的高頻電源供應2000W的電力。
接著，在第一氮化矽膜的源氣體的條件下將氨的流量改變為2000sccm來形成第二氮化矽膜。
接著，形成第三氮化矽膜。該第三氮化矽膜的形成條件如下：將流量為200sccm的矽烷及流量為5000sccm的氮作為源氣體供應到電漿CVD設備的處理室中，將處理室內的壓力控制為100Pa，並且利用27.12MHz的高頻電源供應2000W的電力。
接著，形成氧氮化矽膜。該氧氮化矽膜的形成條件如下：將流量為20sccm的矽烷及流量為3000sccm的一氧化二氮作為源氣體供應到電漿CVD設備的處理室中，將處理室內的壓力控制為40Pa，並且利用27.12MHz的高頻電源供應100W的電力。
注意，在構成閘極絕緣膜17的各層的成膜製程中，基板溫度為350℃。
<<氧化物半導體膜的形成>>
接著，形成隔著閘極絕緣膜17重疊於閘極電極15上的氧化物半導體膜19。
這裡，使用濺射法在閘極絕緣膜17上形成厚度為35nm的氧化物半導體膜。接著，藉由光微影製程在氧化物半導體膜上形成遮罩，使用該遮罩蝕刻氧化物半導體膜的一部分以形成氧化物半導體膜19，然後進行加熱處理。
氧化物半導體膜的形成條件如下：使用In：Ga：Zn=1：1：1(原子數比)的靶材作為濺射靶材，將流量為50sccm的氬及流量為50sccm的氧作為濺射氣體供應到濺射設備的反應室中，將反應室內的壓力控制為0.6Pa，並且供應5kW的直流電力。注意，形成氧化物半導體膜時的基板溫度為170℃。
作為加熱處理，在氮氛圍中以450℃的溫度進行1小時的加熱處理，然後在氮和氧氛圍中以450℃的溫度進行1小時的加熱處理。
作為經上述製程而獲取的結構，可以參照圖28B。
接著，蝕刻閘極絕緣膜17的一部分，以暴露閘極電極15(未圖示)。
<<一對電極的形成>>
如圖28C所示，形成接觸氧化物半導體膜19的一對電極21及22。
這裡，在閘極絕緣膜17及氧化物半導體膜19上形成導電膜。作為該導電膜，在厚度為50nm的鎢膜上形成厚度為400nm的鋁膜，並且在該鋁膜上形成厚度為100nm的鈦膜。接著，藉由光微影製程在該導電膜上形成遮罩，使用該遮罩對該導電膜的一部分進行蝕刻，從而形成一對電極21及22。
然後，使用將85%的磷酸稀釋為100倍的磷酸水溶液對氧化物半導體膜19的表面進行清洗處理。
接著，將基板移動到被減壓的處理室中，在以220℃的溫度進行加熱之後，將基板移動到充滿一氧化二氮的處理室中。接著，將氧化物半導體膜19暴露於藉由對設置於處理室內的上部電極利用27.12MHz的高頻電源供應150W的高頻電力而生成的氧電漿中。
<<保護膜的形成>>
接著，在氧化物半導體膜19及一對電極21及22上形成保護膜26(參照圖28D)。這裡，作為保護膜26，形成氧化物絕緣膜23、氧化物絕緣膜24以及氮化絕緣膜25。
首先，在進行了上述電漿處理之後，以不暴露於大氣的方式連續形成氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24。作為氧化物絕緣膜23形成厚度為50nm的氧氮化 矽膜，作為氧化物絕緣膜24形成厚度為400nm的氧氮化矽膜。
氧化物絕緣膜23利用電漿CVD法而在如下條件下而形成：作為源氣體使用流量為30sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮，將處理室的壓力設定為200Pa，將基板溫度設定為220℃，並對平行平板電極供應150W的高頻電力。
氧化物絕緣膜24可以利用電漿CVD法在如下條件下而形成：作為源氣體使用流量為200sccm的矽烷及流量為4000sccm的一氧化二氮，將處理室的壓力設定為200Pa，將基板溫度設定為220℃，並對平行平板電極供應1500W的高頻電力。根據上述條件可以形成含有比滿足化學計量組成的氧多的氧且因加熱而使氧的一部分脫離的氧氮化矽膜。
接著，藉由進行加熱處理，使水、氮、氫等從氧化物絕緣膜23及氧化物絕緣膜24脫離。這裡，在氮及氧氛圍下進行350℃、1小時的加熱處理。
接著，將基板移動到被減壓的處理室中，在以350℃的溫度加熱之後，在氧化物絕緣膜24上形成氮化絕緣膜25。這裡，作為氮化絕緣膜25，形成厚度為100nm的氮化矽膜。
氮化絕緣膜25可以利用電漿CVD法在如下條件下而形成：作為源氣體使用流量為50sccm的矽烷、流量為5000sccm的氮以及流量為100sccm的氨，將處理 室的壓力設定為100Pa，將基板溫度設定為350℃，並對平行平板電極供應1000W的高頻電力。
接著，雖然未圖示，但是對保護膜26的一部分進行蝕刻來形成暴露一對電極21及22的一部分的開口部。
<<平坦化膜的形成>>
接著，在氮化絕緣膜25上形成平坦化膜28(圖28E)。這裡，將第一丙烯酸樹脂塗敷於氮化絕緣膜25上，然後進行曝光及顯影，來形成具有暴露一對電極的一部分的開口部的平坦化膜28，該平坦化膜28的厚度為2.0μm。然後進行加熱處理。該加熱處理是以250℃的溫度在包含氮的氛圍下進行1小時的。
接著，形成與一對電極21及22的一部分連接的導電膜(未圖示)。在此，藉由濺射法形成厚度為100nm的包含氧化矽的ITO。然後，在氮氛圍下進行250℃、1小時的加熱處理。
經上述製程，製造包括電晶體的電路基板1。
<電路基板2的製造方法>
電路基板2的直到形成平坦化膜28之前的製程與電路基板1相同。然後，將第二丙烯酸樹脂塗敷於氮化絕緣膜25上，進行曝光及顯影，來形成具有暴露一對電極21及22的一部分的開口部的平坦化膜28，該平坦化膜28 的厚度為2.0μm。然後進行加熱處理。該加熱處理是以220℃的溫度在大氣氛圍下進行1小時的。接著，與電路基板1同樣地形成包含氧化矽的ITO。然後，在大氣氛圍下進行220℃、1小時的加熱處理。
<電路基板3的製造方法>
電路基板3的直到形成平坦化膜28之前的製程與電路基板1相同。然後，將第三丙烯酸樹脂塗敷於氮化絕緣膜25上，進行曝光及顯影，來形成具有暴露一對電極21及22的一部分的開口部的平坦化膜28，該平坦化膜28的厚度為2.0μm。然後進行加熱處理。該加熱處理是以220℃的溫度在大氣氛圍下進行1小時的。接著，與電路基板1同樣地形成包含氧化矽的ITO。然後，在大氣氛圍下進行220℃、1小時的加熱處理。
<Vg-Id特性的評價>
接著，測定包括在電路基板1至3中的電晶體的Vg-Id特性的初期特性。這裡，測定在基板溫度為25℃、源極-汲極間的電位差(以下稱為汲極電壓)為1V、10V以及源極-閘極間的電位差(以下稱為閘極電壓)在-20V至+15V的範圍內變化時流過源極-汲極間的電流(以下稱為汲極電流)的變化特性，即Vg-Id特性。
圖29至31分別示出包含在各樣本中的電晶體的Vg-Id特性。在圖29至31中，橫軸表示閘極電壓 Vg，而縱軸表示汲極電流Id。另外，實線表示當汲極電壓Vd為1V、10V時的Vg-Id特性，而虛線表示當閘極電壓Vg為10V時的相對於閘極電壓的場效移動率。注意，該場效移動率是各電晶體在飽和區域中的結果。
圖29中的各電晶體的通道長度(L)為2μm，圖30中的各電晶體的通道長度(L)為3μm，圖31中的各電晶體的通道長度(L)為6μm，並且電晶體的通道寬度(W)都是50μm。另外，在各樣本中，在基板上製造具有同一結構的20個電晶體。
<BT應力測試及光BT應力測試的結果>
接著，說明BT應力測試及光BT應力測試的結果。BT應力測試是在大氣氛圍中進行的，而光BT應力測試是在乾燥空氣氛圍中進行的。被進行了各測試的電晶體的通道長度(L)和通道寬度(W)分別為6μm和50μm。
以下，說明將規定的電壓施加到閘極的BT應力測試(GBT)的測定方法。首先，如上所述那樣測定電晶體的Vg-Id特性的初期特性。
接著，在使基板溫度上升到125℃之後，將電晶體的汲極及源極的電位設定為0V。接著，以使施加到閘極絕緣膜的電場強度成為1.07MV/cm的方式對閘極施加電壓，並保持該狀態3600秒。
在負BT應力測試(Dark -GBT)中對閘極施加-30V。在正BT應力測試(Dark +GBT)中對閘極施加 30V。在光負BT應力測試(Photo -GBT)中，在照射3000lx的白色LED光的同時對閘極施加-30V。在光正BT應力測試(Photo +GBT)中，在照射3000lx的白色LED光的同時對閘極施加30V。
接著，在對閘極、源極及汲極繼續施加電壓的狀態下，將基板溫度降低到25℃。在基板溫度成為25℃之後，結束對閘極電極、源極電極及汲極電極施加電壓。
接著，說明將規定的電壓施加到汲極的正BT應力測試(Dark +DBT)的測定方法。首先，如上所述那樣測定電晶體的Vg-Id特性的初期特性。
接著，在使基板溫度上升到25℃、60℃或125℃之後，將電晶體的閘極及源極的電位設定為0V。接著，以使施加到閘極絕緣膜的電場強度為1.07MV/cm的方式對汲極施加30V的電壓，並保持該狀態3600秒。
接著，在對閘極、源極及汲極繼續施加電壓的狀態下，將基板溫度降低到25℃。在基板溫度成為25℃之後，結束對閘極、源極及汲極施加電壓。
在PCT前後分別進行了各測試。在PCT中，在水蒸氣氛圍中、溫度為130℃、濕度85%以及氣壓為2atm的條件下保持各電路基板15小時。
圖32示出包括在電路基板1至3中的電晶體的初期特性的臨界電壓與GBT後的臨界電壓的差值(即，臨界電壓的變動量(△Vth))及漂移值的差值 (即，漂移值的變動量(△Shift))。這裡，漂移值被定義為：上升時的電壓，即汲極電流(Id：[A])為1×10-12A時的閘極電壓(Vg：[V])。
圖33示出包括在電路基板1至3中的電晶體的初期特性的臨界電壓與基板溫度上升到125℃的Dark +DBT後的臨界電壓的差值(△Vth)及漂移值的差值(△Shift)。
圖34示出包括在電路基板1至3中的電晶體的初期特性的臨界電壓與基板溫度上升到25℃、60℃或125℃的Dark +DBT後的臨界電壓的差值(△Vth)。
在本說明書中，將汲極電壓Vd設定為10V，而算出臨界電壓。“臨界電壓(Vth)”相當於包括在各樣本中的20個電晶體的每一個的Vth的平均值。
關於電晶體的Vg-Id特性的初期特性，在電路基板1至3之間沒有觀察到明顯的差異。但是，由PCT後的BT應力測試及光BT應力測試的結果可知，與電路基板1相比，電路基板2及3的臨界電壓的變動量小。再者，在對電路基板2及3進行比較時，電路基板3的臨界電壓的變動量比電路基板2更小。由此可知，與將第一丙烯酸樹脂或第二丙烯酸樹脂用於平坦化膜的情況相比，在將第三丙烯酸樹脂用於平坦化膜的情況下，可以進一步抑制BT應力測試及光BT應力測試中的電晶體的臨界電壓的變動量。
另外，由圖34可知：基板溫度越低，Dark +DBT後的電晶體的臨界電壓的變動量越大。這是因為基板溫度越高，從丙烯酸樹脂膜釋放的水分等越多的緣故。
100‧‧‧顯示裝置
101‧‧‧顯示面板
102‧‧‧像素部
103‧‧‧驅動電路
104‧‧‧驅動電路
105‧‧‧控制電路
106‧‧‧控制電路
107‧‧‧影像處理電路
108‧‧‧運算處理裝置
109‧‧‧輸入單元
110‧‧‧記憶體裝置
111‧‧‧溫度檢測部

Claims (14)

  1. 一種顯示裝置，包括：包括電晶體、顯示元件以及電容器的像素部；檢測溫度的溫度檢測單元；以及儲存修正表的記憶體裝置，其中，該電晶體的源極與汲極之一電連接於該顯示元件，該電容器的第一電極電連接於該顯示元件，並且，根據該溫度檢測單元的輸出以該修正表產生的電壓被施加到該電容器的第二電極。
  2. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
  3. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該像素部以30Hz以下的框頻顯示靜止影像。
  4. 根據申請專利範圍第3項之顯示裝置，其中該框頻為0.2Hz以下。
  5. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中該顯示元件為液晶元件。
  6. 一種顯示裝置，包括：包括電晶體、顯示元件以及電容器的像素部；檢測溫度的溫度檢測單元；儲存修正表的記憶體裝置；以及控制電路，其中，該電晶體的源極與汲極之一電連接於該顯示元 件，該電容器的第一電極電連接於該顯示元件，並且，該控制電路將根據該溫度檢測單元的輸出以該修正表產生的電壓輸出到該電容器的第二電極。
  7. 根據申請專利範圍第6項之顯示裝置，其中該電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
  8. 根據申請專利範圍第6項之顯示裝置，其中該像素部以30Hz以下的框頻顯示靜止影像。
  9. 根據申請專利範圍第8項之顯示裝置，其中該框頻為0.2Hz以下。
  10. 根據申請專利範圍第6項之顯示裝置，其中該顯示元件為液晶元件。
  11. 一種顯示裝置，包括：包括以30Hz以下的框頻顯示靜止影像的像素部的顯示面板；檢測該顯示面板的溫度的溫度檢測單元；儲存包含修正資料的修正表的記憶體裝置；以及被輸入根據該溫度檢測單元的輸出從該修正表選出的該修正資料的控制電路，其中，該像素部包括多個像素，該多個像素的每一個包括電晶體、顯示元件以及電容器，並且，該控制電路將基於輸入到該控制電路的該修正資料的電壓輸出到該多個像素的每一個所具有的該電容器 的共同端子。
  12. 根據申請專利範圍第11項之顯示裝置，其中該電晶體包括包含通道形成區的氧化物半導體層。
  13. 根據申請專利範圍第11項之顯示裝置，其中該框頻為0.2Hz以下。
  14. 根據申請專利範圍第11項之顯示裝置，其中該顯示元件為液晶元件。
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