TWI518665B

TWI518665B - 顯示裝置及其驅動方法

Info

Publication number: TWI518665B
Application number: TW100100332A
Authority: TW
Inventors: 脇本研一; 早川昌彥
Original assignee: 半導體能源研究所股份有限公司
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2011-01-05
Publication date: 2016-01-21
Also published as: CN102713735A; WO2011089834A1; JP6009621B2; JP2012212182A; CN102713735B; JP5764703B2; KR20120127442A; US20110175874A1; JP5600612B2; KR101883331B1; KR101744906B1; JP2011170342A; TW201137839A; JP2015194763A; KR20170062558A; JP6284992B2; JP2014222365A; JP5132834B2; JP2017033001A

Description

顯示裝置及其驅動方法

本發明係有關於能夠顯示靜止影像之顯示裝置及顯示裝置的驅動方法。

已知其中有複數個像素被排列成矩陣以及顯示元件和連接到顯示元件之切換電晶體係提供給各像素的主動矩陣式顯示裝置。

此外，各包括用作為通道形成區之金屬氧化物的電晶體被使用作為連接到像素電極之切換元件的主動矩陣式顯示裝置已受到注目(專利文件1和專利文件2)。

可應用到主動矩陣式顯示裝置之顯示元件的例子包括液晶元件和使用電泳法等等之電子墨水。應用液晶元件之主動矩陣式液晶顯示裝置利用液晶元件之諸如絕佳的灰階和高速操作等特性，使得其已被廣泛使用於移動影像或靜止影像之顯示應用。

大部分的電子墨水具有即使在停止電力的供應之後仍可保持顯示影像之特性，亦即，它們是具有所謂的記憶體特性之顯示元件。因此，應用電子墨水之主動矩陣式顯示裝置具有極低的電力消耗之特性。

[參考] [專利文件]

[專利文件1]日本公告專利申請案號2007-123861

[專利文件2]日本公告專利申請案號2007-096055

關於包括在習知主動矩陣式顯示裝置中之切換電晶體，使用產生高關閉狀態電流之矽類(silicon-based)材料，使得即使當電晶體是在關閉狀態中，寫入到像素之信號仍漏洩經過電晶體而喪失。因此，在顯示元件未具有記憶體特性之情況中，即使當顯示同一影像時，在習知主動矩陣式顯示裝置中仍必須經常寫入信號，且其難以降低電力消耗。

此外，大部分具有記憶體特性之顯示元件以低速來操作，且當以高速來操作切換電晶體時無法跟上提供給像素之切換電晶體；因此，難以顯示移動影像和呈現絕佳的灰階。

鑑於上述技術背景而做成本發明。本發明之目的在於設置具有低電力消耗的液晶顯示裝置，其能夠顯示移動影像和呈現絕佳的灰階；其具有當顯示靜止影像時降低執行寫入到像素之次數的結構；及具有用以決定執行寫入次數之機構。

本發明的一個實施例為顯示裝置，其中，在用以顯示液晶顯示裝置的靜止影像之方法中，在由光學感測器所決定之時序中執行用以保持顯示的像素電位之重寫；以及顯示裝置之驅動方法。

此說明書所揭示之本發明的一個實施例為顯示裝置，其包括液晶顯示面板；顯示控制電路，係電連接到液晶顯示面板的驅動器電路；背光部，係電連接到顯示控制電路；監控像素，執行供提供給液晶顯示面板的照度監視器之顯示；以及光學感測器，係電連接到顯示控制電路。光學感測器被設置，以便偵測透射過監控像素的液晶層之光。

此說明書所揭示之本發明的另一實施例為顯示裝置，其包括液晶顯示面板；顯示控制電路，係電連接到液晶顯示面板的驅動器電路；監控像素，執行供提供給液晶顯示面板的照度監視器之顯示；以及光學感測器，係電連接到顯示控制電路。光學感測器被設置，以便偵測由監控像素所反射的光。

光學感測器對可見光波長範圍中的光具有靈敏度，及對其較佳具有峰值靈敏度。

執行用於照度監視器的顯示之監控像素係形成在顯示區之外，且光學感測器係設置在透射過監控像素或由監控像素反射之光的行進方向中。利用此種結構，可提高光學感測器的偵測靈敏度。此時，光可通過光導板而進入光學感測器。

此說明書所揭示之本發明的另一實施例為顯示裝置之驅動方法，其包括以下步驟：供應電位到液晶顯示面板的顯示區中之像素，以顯示靜止影像；供應電位到液晶顯示面板的監控像素，以顯示靜止影像；藉由光學感測器偵測來自背光而透射過監控像素的液晶層之光；以及當由光學感測器所偵測到的光之照度的變化率到達預定值時，再次供應電位到液晶顯示面板的顯示區中之像素和監控像素，使得能夠使靜止影像保持被顯示著。

此說明書所揭示之本發明的另一實施例為顯示裝置之驅動方法，其包括以下步驟：供應電位到液晶顯示面板的顯示區中之像素，以顯示靜止影像；供應電位到液晶顯示面板的監控像素，以顯示靜止影像；藉由第一光學感測器偵測來自液晶顯示面板之外的光；藉由第二光學感測器偵測來自液晶顯示面板之外至少透射過監控像素之液晶層且被液晶顯示面板的內部所反射之光；以及從由第一光學感測器所偵測到的光之照度的變化率和由第二光學感測器所偵測到的光之照度的變化率之間的差，計算由於液晶顯示面板的像素電位降低所導致之反射光的照度之變化率，及當由於液晶顯示面板的像素電位降低所導致之反射光的照度之變化率到達預定值時，再次供應電位到液晶顯示面板的顯示區中之像素和監控像素，使得能夠使靜止影像保持被顯示著。

在上述顯示裝置之驅動方法中，較佳的是當電位被重寫到像素時，使像素電位逐漸增加，使得影像的品質非快速而是逐漸地恢復。

可設置具有低電力消耗的液晶顯示裝置，其具有當顯示靜止影像時降低執行寫入到像素之次數的結構；以及具有用以決定執行寫入次數之機構。

下面，將參考附圖詳細說明本發明的實施例。然而，本發明並不侷限於下面說明，精於本技藝之人士應容易明白，可以各種方式修改此處所揭示之模式和細節。因此，本發明不應被闡釋作侷限於實施例的說明。

[實施例1]

在此實施例中，將參考圖式來說明具有靜止影像模式和移動影像模式之液晶顯示裝置。此外，將說明在靜止模式中用以決定到像素之重寫操作的次數之機構。

首先，將參考圖1所示之透射式液晶顯示裝置的方塊圖來說明此說明書之顯示裝置100的組件。此實施例的顯示裝置100至少包括影像處理電路110、顯示面板120、和背光部130。需注意的是，除了背光部130之外，可利用半透射式液晶顯示裝置的結構。

此實施例的顯示裝置100被供應有來自連接到顯示裝置100之外部裝置的控制信號、影像信號、和電源電位。起始脈衝SP和時脈信號CK被供應作為控制信號，影像信號Data被供應作為影像信號，及高電源電位Vdd、低電源電位Vss、和共同電位Vcom被供應作為電源電位。

需注意的是，高電源電位Vdd為高於參考電位之電位，及低電源電位Vss為低於或等於參考電位之電位。理想上，高電源電位Vdd和低電源電位Vss的每一個為可操作薄膜電晶體之電位。需注意的是，在某些情況中，將高電源電位Vdd和低電源電位Vss統稱為電源電壓。

只要其用作為相關於供應到像素電極之影像信號的電位之參考，共同電位Vcom可以是任何電位。例如，共同電位可以是接地電位。

需注意的是，可根據即將被輸入到顯示面板120之點反轉驅動、源極線反轉驅動、閘極線反轉驅動、框反轉驅動等等，將影像信號Data適當地反轉。需注意的是，在影像信號為類比信號之情況中，可經由即將被供應給顯示裝置100之A/D轉換器等將其轉換成數位信號。藉由此種結構，可容易偵測到影像信號之間的差。

接著，將參考圖式說明本發明的一個實施例中之影像處理電路和周邊裝置。

影像處理電路110包括記憶體電路111、比較電路112、和顯示控制電路113。影像處理電路110從所輸入之影像信號Data產生顯示面板信號和背光信號。顯示面板信號為用以控制顯示面板120之影像信號，及背光信號為用以控制背光部130之信號。

記憶體電路111包括複數個框記憶體，其用以儲存用於複數個框的影像信號。並不特別限制包括在記憶體電路111中之框記憶體的數目，及記憶體電路111可以是能夠儲存用於複數個框的影像信號之元件。框記憶體係可使用諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)等記憶體元件來予以形成。

只要為每一個框週期儲存影像信號，框記憶體可利用任何結構。儲存在框記憶體中之影像信號被比較電路112和顯示控制電路113選擇性地讀取。需注意的是，圖式中之框記憶體111b各概要顯示用於一個框之記憶體區。

比較電路112為選擇性地讀出儲存在記憶體電路111中之連續框的影像信號，比較各像素中的影像信號，及偵測其差之電路。

例如，選擇電路115利用設置由電晶體所形成之複數個開關的結構。選擇電路115為從由比較電路112所偵測到的影像信號之間的差存在與否來決定影像信號為移動影像信號還是靜止影像信號，以及選擇是否影像信號從記憶體電路111中的框記憶體被輸出到顯示控制電路113之電路。

顯示控制電路113為供應由選擇電路115所選擇的影像信號和控制信號(尤其是，用以控制諸如起始脈衝SP或時脈信號CK等控制信號的供應和停止之切換的信號)給顯示面板120，以及供應背光信號給背光部130(尤其是，其供應用以控制背光的照明和熄滅之信號給背光控制電路)之電路。

需注意的是，在提供給此實施例的液晶顯示裝置之軟體決定影像源是用以顯示移動影像還是靜止影像的情況中，不需要記憶體電路111、比較電路112、和選擇電路115的操作。另一選擇是，可利用未設置這些電路之結構。

背光部130包括背光控制電路和發光部。發光部的結構可依據顯示裝置100的預期使用來加以選擇。例如，在顯示全彩影像之情況中，包括光的三原色之光源被使用於發光部。在此實施例中，例如，白色發光元件(例如，LED)被使用於發光部。需注意的是，在此說明書中，被使用於背光130之發光部亦被簡稱為背光。

需注意的是，背光部130的背光控制電路係供應有來自顯示控制電路113之控制背光和電源電位之背光信號。

顯示面板120包括像素部122和切換元件127。在此實施例中，顯示面板120包括第一基板和第二基板，及驅動器電路部121、像素部122、和切換元件127係提供給第一基板。共同連接部(亦稱為共同接點)和共同電極部128(亦稱為對置電極部)係提供給第二基板。需注意的是，共同連接部電連接第一基板和第二基板，及可被設置在第一基板之上。

在像素部122中，設置複數個閘極線124和複數個信號線125，及複數個像素123被設置成矩陣形式，以便被閘極線124和信號線125所包圍。需注意的是，在此實施例所說明之顯示面板120中，閘極線124係從閘極線驅動器電路121A延伸出來，及信號線125係從信號線驅動器電路121B延伸出來。

像素123各包括電晶體、連接到電晶體之像素電極、電容器、和顯示元件。在此實施例中，液晶元件被使用作為顯示元件。

液晶元件的例子為藉由液晶的光學調變作用來控制光的透射和非透射之元件。此種元件係可使用一對電極和液晶層來形成。液晶的光學調變作用受施加到液晶之電場(亦即，垂直電場)的控制。

尤其是，下面可被用於液晶元件，例如：向列液晶、膽固醇液晶、碟狀液晶、盤形液晶、熱向型液晶、液向性液晶、低分子液晶、聚合物分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶、主鏈液晶、側鏈高分子液晶、及香蕉型液晶。而且，下面方法可被使用來驅動液晶，例如：TN(扭轉向列)模式、STN(超扭轉向列)模式、IPS(平面轉換)模式、VA(垂直對準)模式、OCB(光學補償雙折射)模式、ECB(電控雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(反鐵電液晶)模式、PDLC(聚合物分散型液晶)模式、PNLC(聚合物網路液晶)模式、和客主模式。

驅動器電路部121包括閘極線驅動器電路121A和信號線驅動器電路121B。閘極線驅動器電路121A和信號線驅動器電路121B各自為用以驅動包括複數個像素之像素部122的驅動器電路，及包括移位暫存器電路(亦稱為移位暫存器)。

需注意的是，閘極線驅動器電路121A和信號線驅動器電路121B可被形成在與像素部122或切換元件127相同的基板之上。另一選擇是，閘極線驅動器電路121A和信號線驅動器電路121B可被形成在另一基板之上。

被顯示控制電路113控制之高電源電位Vdd、低電源電位Vss、起始脈衝SP、時脈信號CK、和影像信號Data 被供應到驅動器電路部121。

端子部126為供應輸出自影像處理電路110的顯示控制電路113之預定信號等等(諸如，高電源電位Vdd、低電源電位Vss、起始脈衝SP、時脈信號CK、和影像信號Data、或共同電位Vcom等)到驅動器電路部121的輸入端子。

根據輸出自顯示控制電路113之控制信號，切換元件127供應共同電位Vcom到共同電極部128。作為切換元件127，可使用電晶體。可利用下面結構：電晶體的閘極電極被連接到顯示控制電路113，電晶體之源極電極和汲極電極的其中之一經由端子部126而被連接到共同電位Vcom，及電晶體之源極電極和汲極電極的另一個被連接到共同電極部128。需注意的是，切換元件127可被形成在與驅動器電路部121或像素部122相同的基板之上。另一選擇是，切換元件127可被形成在另一基板之上。

共同連接部電連接共同電極部128和連接到切換元件127的源極電極或汲極電極之端子。

作為共同連接部的特定例，可使用金屬的導電粒子或絕緣球體被塗佈有薄金屬膜之導電粒子，使得能夠進行電連接。需注意的是，二或多個共同連接部可被設置在第一基板和第二基板之間。

共同電極部128與像素部122中之複數個像素電極重疊。此外，共同電極部128和包括在像素部122中之像素電極可具有各種開口圖案。

接著，將說明影像處理電路110處理信號之程序。

在此實施例中，顯示控制電路113的操作和選擇電路115的操作係依據框之間的差來予以決定。在比較電路112偵測到像素之任一者中的框之間的差之情況中，比較電路112判斷影像信號非用以顯示靜止影像，及判斷所偵測到的差之連續框週期中的影像信號係用以顯示移動影像。

另一方面，在藉由比較電路112比較影像信號而在所有像素中未偵測到差之情況中，未偵測到差之框週期中的影像信號被判斷作為用以顯示靜止影像之信號。

此處，移動影像意指藉由快速切換被分時成複數個框之複數個影像，而被人類眼睛辨識作移動影像之影像。尤其是，藉由每秒至少切換影像60次(60框)，影像被人類眼睛辨識作平順的移動影像。相反地，雖然如同在移動影像之情況中一般快速切換被分時成複數個框週期的複數個影像，但是靜止影像意指藉由使用在連續框中(例如，在第n框和第(n+1)框中)未改變之影像信號所顯示的影像。

換言之，依據連續框中的影像信號之間的差存在與否，由比較電路112決定連續框中的影像信號是用以顯示移動影像之影像信號還是用以顯示靜止影像之影像信號。需注意的是，比較電路112可被設定，以便判斷與差的絕對值之差的偵測。

在比較電路112未偵測到連續框之間的差之情況中，亦即，在顯示靜止影像之情況中，選擇電路115停止從記憶體電路111中的框記憶體輸出到顯示控制電路113。利用影像信號不從框記憶體輸出到顯示控制電路113之結構，藉此，可降低顯示裝置的電力消耗。

在此實施例中，比較電路112偵測到連續框中的影像信號之間的差，使得能夠判斷影像信號是用以顯示靜止影像還是移動影像之信號；然而，顯示裝置可具有切換所顯示的影像之模式的功能。切換所顯示的影像之模式的功能對應於以由使用者手動或藉由使用外部連接終端來選擇顯示裝置的操作模式之此種方式所執行的切換移動影像模式和靜止影像模式之功能。

在顯示裝置具有上述功能之情況中，選擇電路115亦能夠根據從模式切換電路所輸入之信號來輸出影像信號到顯示控制電路113。

例如，假設當利用靜止影像模式時，模式切換信號從模式切換電路輸入到選擇電路115。然後，即使在比較電路112未偵測到連續框週期中的影像信號之間的差之情況中，靜止影像模式仍可被改變成從記憶體電路111輸入到選擇電路115之影像信號被連續輸出到顯示控制電路113的移動影像模式。在當利用移動影像模式時，模式切換信號從模式切換電路輸入到選擇電路115之情況中，可藉由與上述相反的操作將移動影像模式改變成靜止影像模式。結果，在此實施例的顯示裝置中，移動影像中的一個框被顯示作靜止影像。

需注意的是，如上所述，在提供給此實施例的顯示裝置之之軟體判斷影像源的模式(影像源係用以顯示移動影像還是靜止影像)之情況中，記憶體電路111、比較電路112、和選擇電路115未執行上述操作。在軟體判斷影像源的模式之情況中，用以控制影像的模式之信號係與影像信號一起直接輸入到顯示控制電路113，因而控制顯示。

顯示裝置可具有決定由上述電路(硬體)來判斷還是由軟體來判斷影像源的模式且適當將它們切換之額外功能。需注意的是，在只藉由軟體執行影像源的模式之判斷的顯示裝置中，可省略記憶體電路111、比較電路112、和選擇電路115。

在此實施例所說明之顯示裝置中，可設置能夠偵測到安置顯示裝置之環境的亮度之光學感測器116。顯示控制電路113可藉由被光學感測器116偵測到的照度來改變顯示面板120之驅動方法。

例如，當光學感測器116偵測到微弱的外部光時，亦即，當光學感測器116偵測到顯示裝置位在黑暗環境中時，光學感測器116直接或經由另一電路傳輸信號到顯示控制電路113，及顯示控制電路113控制背光的照度，以節省電力和提高辨識準確性。在透射式液晶顯示裝置之情況中，亮度較佳被控制成在暗處為低的，因為暗處中的辨識準確性高於明亮處的辨識準確性。在半透射式液晶顯示裝置之情況中，已被關掉之背光較佳被打開，使得能夠提高顯示的辨識準確性。在顛倒改變環境的黑暗和明亮之情況中，較佳以與上述相反之方式來控制背光。

接著，將說明重寫信號到靜止影像模式中的像素之操作(亦即，更新(refresh)操作)。

在本發明的一實施例中，關閉狀態電流被降低之電晶體係提供給顯示裝置的像素123。當電晶體在關閉狀態中時，在連接到關閉狀態電流被降低之電晶體的顯示元件中，累積在電容器中的電荷較不可能經由關閉狀態中的電晶體而被漏洩。因此，可長時間週期保持在電晶體變成關閉狀態之前寫入信號的狀態。

然而，電晶體並不用作為完全非揮發性電晶體，因為即使其量可能極小關閉狀態電流仍流動；因此，為了保持顯示應視需要重複執行寫入到像素。電晶體的關閉狀態電流具有溫度相依性，及當溫度增加時被增加。以此種方式，當電晶體的關閉狀態電流由於顯示裝置的操作環境而改變時，像素能夠保持預定電位之週期亦改變；因此，保持顯示所需的信號之重寫的最佳間距(亦即，更新操作)無法變成恆定。

為了在任何環境中保持顯示，以規律的時間間距來執行更新操作；因此，像素可保持電位。然而，間距應會自我調適如最惡劣的此種操作環境，及當使更新操作變成恆定時，無法充分節省電力。為了進一步節省電力，較佳根據操作環境而適當執行更新操作。

為了實現此，可利用藉由監控實際顯示狀態和偵測狀態的變化來決定更新操作之時序的機構。尤其是，使用偵測從液晶顯示面板側所傳送之光的照度之光學感測器117。

光學感測器117直接或經由另一電路而被連接到顯示控制電路113。當從液晶顯示面板側所傳送之光的照度之變化率到達或超過預定值時，執行稍後即將被說明之顯示區中的像素和監控像素之更新操作。需注意的是，此實施例的光學感測器至少具有光電轉換部，及不需要具有放大、算術等等的功能。可在另一電路執行放大、算術等等。

作為光學感測器，可使用對可見光具有靈敏度之光接收元件。較佳的是其對可見光波長範圍中的光具有峰值靈敏度。光接收元件的光接收部被配置，以便傳輸來自液晶顯示面板側的光。

圖2A至2C各概要圖示液晶顯示裝置和光學感測器之間的位置關係。需注意的是，並未繪示電晶體、極化板等等。圖2A繪示透射式液晶顯示裝置的例子。形成電晶體的第一基板710和在第一基板710的相反側上之第二基板720夾置液晶層730，及背光部740係設置在第一基板710側上。光學感測器750係設置在第二基板720之上，及例如，來自透射過液晶層730之背光的光經由由箭頭所示之光學路徑而進入光學感測器。此處，光學感測器750對應於圖1之光學感測器117。

在此時，光可經過光導板780而進入光學感測器750。藉由使用光導板780，光學感測器750可被設置在指定位置中(見圖2B)。光學感測器的數目並不侷限於一，而是可設置複數個光學感測器。只要它們被設置在液晶顯示面板的顯示區之外，並不特別限制光學感測器的位置和尺寸。

在以虛線指示並且在光學感測器750下方之包括液晶層的區域760中，形成監控像素，以便提高光的偵測靈敏度。光學感測器主要偵測透射過監控像素的液晶層730之光。此間空像素係形成在顯示區之外被覆蓋有外殼700的區域中，及此區域之上的光學感測器750係設置在未直接從外殼700的開口部770傳送光之位置中。此處，監控像素的數目並不侷限於一，而是可根據光學感測器的位置和數目來設置複數個監控像素。監控像素的尺寸和數目是隨意的，及可由實施者根據光學感測器的靈敏度或液晶顯示面板的設計來予以決定。

監控像素係供應有電位，使得顯示被執行，及藉由光學感測器監控隨著時間過去的透射光之變化。例如，在正常白液晶裝置的情況中，具有由於像素電位的降低而導致將黑色顯示改變成白色顯示之處理，及可在其變化率到達預定值時執行更新操作。在正常黑液晶裝置的情況中，具有由於像素電位的降低而導致將白色顯示改變成黑色顯示之處理。無須說，只要至少在半色調狀態中偵測到變化，這些白色顯示和黑色顯示不必完全是白色顯示和黑色顯示。濾色器可包括在監控像素中。

由液晶和極化板之間的關係來決定液晶元件利用正常白色模式還是正常黑色模式。例如，在排列成交叉Nicols狀態的極化板和TN液晶被組合使用之情況中，利用正常白色模式；在排列成交叉Nicols狀態的極化板和IPS液晶或VA液晶被組合使用之情況中，利用正常黑色模式。

圖2C繪示半透射式液晶顯示裝置的例子，及除了用以偵測外部光之光學感測器之外，其他可利用類似於透射式液晶顯示裝置的結構之結構。形成電晶體之第一基板810和在第一基板810的相反側上之第二基板820夾置液晶層830，及背光部840係設置在第一基板810側上。光學感測器850a係設置在第二基板之上。此外，用以偵測外部光之光學感測器850b係設置用於更新操作。此處，光學感測器850a對應於圖1之光學感測器117，及用以偵測外部光之光學感測器850b亦可用作為光學感測器116。

監控像素係形成在區域860中，及被包括開口部870之外殼800所完全覆蓋。即使在使用半透射式液晶顯示裝置作為反射型之情況中，監控像素仍具有提高光學感測器上的光之偵測靈敏度的效果。此處，光學感測器的數目、用以偵測外部光之光學感測器的數目、及監控像素的數目各個並不侷限於一，它們各可被設置成複數個。

在操作背光和使用半透射式液晶顯示裝置作為透射型之情況中，半透射式液晶顯示裝置的操作與透射式液晶顯示裝置之操作相同。另一方面，在使用半透射式液晶顯示裝置作為反射型之情況中，例如，透射過液晶層830且被反射之光經由圖式中的箭頭所示之光學路徑而進入光學感測器850a。各反射光的照度視外部光的照度而定。

也就是說，隨著時間過去而被光學感測器850a偵測到之來自液晶顯示面板側的反射光之照度的變化係由於外部光的變化以及像素的電位降低所導致。因此，從被用以偵測外部光之光學感測器850b所偵測到的外部光之照度的變化率和被光學感測器850a所偵測到之反射光的照度之變化率之間的差，計算由於像素的電位降低所導致之反射光的照度變化率。

可在觀看者會容易感知影像品質的劣化之前執行此更新操作。需注意的是，在此實施例的液晶顯示裝置中，保持像素電位之時間週期極長，及影像品質不會快速劣化。因此，即使當影像品質真的劣化時，在某些情況中，觀看者仍不會感知到，因為影像品質是逐漸劣化的。因此，若更新操作被執行，以便快速恢復影像品質，則觀看者感知到並且覺得不自然的顯示狀態。為了防止此，更新操作可被執行，以便逐漸增加像素電位；因此，可逐漸恢復影像品質，因而觀看者不會容易感知影像品質的變化。

接著，將參考圖3之顯示裝置的等效電路圖和圖4之時序圖來說明供應到像素之信號。

如圖3所示，像素123被設置有電晶體214、顯示元件215、和電容器210。需注意的是，此實施例使用液晶元件作為顯示元件215。

電晶體214的閘極電極連接到設置在像素部中之複數個閘極線124的其中之一。電晶體214之源極電極和汲極電極的其中之一係連接到複數個信號線125的其中之一。電晶體214之源極電極和汲極電極的另一個係連接到電容器210的一個電極和顯示元件215的一個電極。

利用此種結構，電容器210可保持施加到顯示元件215之電壓。需注意的是，可利用未設置電容器210之結構。電容器210的另一電極可被連接到此處未圖示之電容器線路。

切換元件127之源極電極和汲極電極的其中之一係連接到電容器210的另一電極和顯示元件215的一個電極。切換元件127之源極電極和汲極電極的另一個經由共同連接部而被連接到端子126B。切換元件127的閘極電極被連接到端子126A。

在圖4之時序圖中，繪示由顯示控制電路113供應閘極線驅動器電路121A之時脈信號GCK和起始脈衝GSP。此外，繪示由顯示控制電路113供應信號線驅動器電路121B之時脈信號SCK和起始脈衝SSP。需注意的是，關於輸入時脈信號之時序的說明，由圖4之簡易的矩形波圖示時脈信號的波長。

在圖4中，繪示信號線125的電位、像素電極的電位、端子126A的電位、端子126B的電位、和共同電極部的電位。

圖4之週期401對應於寫入用以顯示移動影像之影像信號的週期。在週期401中，操作被執行，使得影像信號和共同電位被供應到像素電路部中的像素和共同電極部。

此外，週期402對應於顯示靜止影像之週期。在週期402中，停止供應影像信號和共同電位到像素電路部中的像素和共同電極。需注意的是，在圖4之週期402供應每一個信號，使得能夠停止驅動器電路部的操作；然而，為了保持靜止影像視需要由更新操作防止影像的劣化較佳。在此實施例中，說明藉由使用光學感測器來決定時序之方法。

在週期401中，在所有時間中供應時脈信號作為時脈信號GCK，及根據垂直同步化頻率供應脈衝作為起始脈衝GSP。此外，在週期401中，在所有時間供應時脈信號作為時脈信號SCK，及根據一個閘極選擇週期供應脈衝作為起始脈衝SSP。

此外，在週期401中，影像信號Data經由信號線125而被供應到每一列的像素，及根據閘極線124的電位將信號線125的電位供應到像素電極。

而且，在週期401中，顯示控制電路供應導通之切換元件127之電位給連接到切換元件127的閘極電極之端子126A，及經由端子126B而供應共同電位給共同電極部。

另一方面，在週期402中，停止供應時脈信號GCK、起始脈衝GSP、時脈信號SCK、和起始脈衝SSP。此外，在週期402中，亦停止已供應到信號線125之影像信號Data的供應。在停止供應時脈信號GCK和起始脈衝GSP二者之週期402中，關閉像素中的電晶體214；因此，像素電極變成浮動狀態。

在週期402中，顯示控制電路供應關閉切換元件127之電位給連接到切換元件127的閘極電極之端子126A，及共同電極部變成浮動狀態。

在週期402中，顯示元件215的像素電極和共同電極部變成浮動狀態；因此，能夠在週期402中未供應另一電位之下顯示靜止影像。

停止供應時脈信號和起始脈衝到閘極線驅動器電路121A和信號線驅動器電路121B，藉此可達成低電力消耗。

尤其是，藉由將降低關閉狀態電流之電晶體用於像素的電晶體214和切換元件127，可防止施加到顯示元件215的端子二者之電壓隨著時間過去而下降。

接著，將參考圖5A及5B來說明移動影像改變成靜止影像之週期(圖4的週期403)和靜止影像改變成移動影像之週期(圖4的週期404)中的顯示控制電路之操作。圖5A及5B各為輸出自顯示控制電路之高電源電位Vdd、時脈信號(此處為GCK)、起始脈衝信號(此處為GSP)、和端子126A的電位之時序圖。

圖5A圖示移動影像改變成靜止影像之週期中的顯示控制電路之操作。顯示控制電路停止供應起始脈衝GSP(圖5A中的E1)。接著，停止起始脈衝GSP的供應，而後在脈衝輸出到達移位暫存器的最後階段之後停止供應複數個時脈信號GCK(圖5A中的E2)。然後，電源電壓的高電源電位Vdd改變成低電源電位Vss(圖5A中的E3)。之後，端子126A的電位改變成關閉切換元件127之電位(圖5A中的E4)。

經由上述步驟，可在驅動器電路部121沒有故障之下，停止供應信號到驅動器電路部121。改變移動影像到靜止影像時故障會產生雜訊，及受雜訊影響之靜止影像被保持著。因此，安裝有較不可能產生故障的顯示控制電路之顯示裝置可顯示品質幾乎不劣化的靜止影像。

接著，圖5B圖示靜止影像改變成移動影像之週期中的顯示控制電路之操作。顯示控制電路將端子126A的電位改變成導通之切換元件127之電位(圖5B中的S1)。然後，將電源電壓從低電源電位Vss改變成高電源電位Vdd(圖5B中的S2)。接著，在供應時脈信號之前施加高位準電位，而後供應複數個時脈信號GSK(圖5B中的S3)。接著，供應起始脈衝信號GSP(圖5B中的S4)。

經由上述步驟，可在驅動器電路部沒有故障之下，重新開始供應驅動信號到驅動器電路部121。配線的電位連續改變回到顯示移動影像時的那些，使得能夠在沒有故障之下驅動驅動器電路部。

圖6概要圖示在顯示移動影像之週期601中和在顯示靜止影像之週期602中的每一個框週期之影像信號的寫入頻率。在圖6中，”W”指示寫入影像信號之週期，及”H"指示保持影像信號之週期。此外，週期603為圖6中的一個框週期；然而，週期603可以是不同的週期。

因此，在此實施例的顯示裝置之結構中，在週期604中寫入用於週期602中所顯示之靜止影像的影像信號，及在週期602中保持週期604中所寫入之影像信號。

經由上述步驟，在此實施例所說明之顯示裝置中，移動影像模式和靜止影像模式可彼此自動切換，及在顯示靜止影像之週期中可降低影像信號的寫入頻率。結果，可降低顯示影像時的電力消耗。

當顯示靜止影像時，並非藉由設定時間而是藉由使用光學感測器來監控實際顯示狀態以決定更新操作的時序。此外，以適於操作環境的間距執行更新操作，藉此可進一步降低電力消耗。

此實施例可與其他實施例所說明之結構的任一者適當組合實施。

[實施例2]

在圖7中，圖示液晶顯示模組1190的結構。液晶顯示模組1190包括背光部1130；濾色器，係設置在與背光部1130重疊之位置中；顯示面板1120，其中，液晶元件被排列成矩陣形式；及極化板1125a及極化板1125b，其係設置有位在極化板1125a及極化板1125b之間的顯示面板1120。背光部1130為發出均勻的白色光之表面發射背光部。例如，背光部1130可包括白色LED 1133，其位在光導板的端部位；以及擴散板1134，其係設置在光導板和顯示面板1120之間。此外，用作為外部輸入端子之可撓性印刷電路(FPC) 1126被電連接到設置在顯示面板1120中之端子部。

在圖7中，由箭頭(R、G、及B)概要指出三色的光1135。從背光部1130所發出的光係藉由與顯示面板1120的濾色器重疊之液晶元件來予以調變，及經過液晶顯示模組1190而到達觀看者，使得觀看者感知影像。

此外，圖7概要繪示外部光1139透射過顯示面板1120之上的液晶元件且被液晶元件下方的電極所反射之狀態。透射過液晶元件之光的強度係藉由影像信號來予以調變；因此，觀看者亦能夠藉由外部光1139的反射光而感知影像。

圖8A為顯示區的平面圖及繪示其一個像素。圖8B為沿著圖8A的線Y1-Y2及Z1-Z2所取之剖面圖。

在圖8A中，複數個源極配線層(包括源極或汲極電極層1405a)被並行排列(延伸在圖示的垂直方向上)而彼此隔開。複數個閘極配線層(包括閘極電極層1401)係設置成延伸在通常垂直於源極配線層之方向上(圖式中的水平方向)且彼此隔開。電容器配線層1408被排列成鄰接於複數個閘極配線層，且延伸在通常平行於閘極配線層之方向上，亦即，在通常垂直於源極配線層之方向上(圖式中的水平方向上)。

圖8A及8B之液晶顯示裝置為半透射式液晶顯示裝置，其中，像素區包括反射區1498和透射區1499。在反射區1498中，反射電極層1446被堆疊作為透光導電層1447之上的像素電極層，及在透射區1499中，只有透光導電層1447被設置作為像素電極層。需注意的是，圖8A及8B繪示透光導電層1447和反射電極層1446以此順序而被堆疊在中間層膜1413之上的例子；然而，可利用反射電極層1446和透光導電層1447以此順序而被堆疊在中間層膜1413之上的結構。絕緣膜1407、絕緣膜1409、和中間層膜1413係設置在電晶體1450之上。經由設置在絕緣膜1407、絕緣膜1409、和中間層膜1413中的開口(接觸孔)，透光導電層1447和反射電極層1446係電連接到電晶體1450。在透射區1499中，用作為濾色器層之著色層1416係設置在絕緣膜1409與中間層膜1413之間。

如圖8B所示，共同電極層1448(亦稱為對置電極層)係形成在第二基板1442上，及面向第一基板1441之上的透光導電層1447和反射電極層1446，且液晶層1444設置在其間。需注意的是，在圖8A及8B之液晶顯示裝置中，對準膜1460a係設置在透光導電層1447和反射電極層1446與液晶層1444之間。對準膜1460b係設置在共同電極層1448與液晶層1444之間。對準膜1460a及1460b為具有控制液晶的對準之功能的絕緣層，因此依據液晶的材料不一定要被設置。

電晶體1450為具有底部閘極結構之反轉堆疊式電晶體的例子，及包括閘極電極層1401、閘極絕緣層1402、半導體層1403、源極或汲極電極層1405a、和源極或汲極電極層1405b。此外，以與閘極電極層1401相同步驟所形成之電容器配線層1408、閘極絕緣層1402、和以與源極或汲極電極層1405a和源極或汲極電極層1405b相同步驟所形成之導電層1449被堆疊以形成電容器。需注意的是，使用鋁(Al)、銀(Ag)等等的反射導電膜所形成之反射電極層1446較佳被設置，以便覆蓋電容器配線層1408。

此實施例之半透射式液晶顯示裝置在透射區1499中執行移動影像的彩色顯示，及藉由控制導通和關閉電晶體1450在反射區1498中單色(黑色和白色)顯示靜止影像。

在透射區1499中，藉由來自設置在第一基板1441側上之背光的入射光來執行影像顯示。當用作為濾色器層之著色層1416係設置在液晶顯示裝置中時，來自背光的光透射過著色層1416，藉此可在透射區中執行彩色顯示。例如，在執行全彩顯示之例子中，濾色器係可使用顯現紅色(R)、綠色(G)或藍色(B)之材料來予以形成，或可使用顯現黃色、青綠色、洋紅色等等之另一材料來予以形成。

在圖8A及8B中，用作為濾色器層之著色層1416係設置在保護絕緣膜1409與中間層膜1413之間。因為著色層1416用作為濾色器層，所以使用只透射以彩色著色之光的材料所形成之透光樹脂層可被使用。考量所包括的著色材料之濃度和光的透射率之間的關係而適當調整著色層1416的最佳厚度。在透光彩色樹脂層的厚度視彩色而定之例子中，或在由於電晶體而具有表面不均勻性之情況中，可堆疊透射可見波長範圍中的光之絕緣層(所謂的無色、透明絕緣層)，用於平面化中間層膜的表面。

在著色層1416直接被形成在第一基板1441側上之情況中，可更精確控制形成區，及此結構可針對具有精密圖案之像素來加以調整。另一選擇是，著色層1416可被使用作為中間層膜。

著色層1416係可藉由塗佈法及使用光敏或非光敏有機樹脂來予以形成。

另一方面，在反射區1498中，藉由以反射電極層1446反射入射自第二基板1442側的外部光來執行影像顯示。

圖9及圖10繪示反射電極層1446被形成在液晶顯示裝置中具有不均勻性之例子。圖9繪示反射區1498中之中間層膜1413的表面被形成而具有不均勻形狀，使得反射電極層1446具有不均勻形狀之例子。中間層膜1413的表面之不均勻形狀係可藉由執行選擇性蝕刻來予以形成。例如，具有不均勻形狀之中間層膜1413係可藉由在光敏有機樹脂上執行微影步驟來予以形成。圖10繪示突出結構本體係設置在反射區1498中的中間層膜1413之上，使得反射電極層1446具有不均勻形狀的例子。需注意的是，在圖10中，突出結構本體係藉由堆疊絕緣層1480和絕緣層1482所形成。例如，氧化矽、氮化矽等等的無機絕緣層可被使用作為絕緣層1480，及諸如聚醯亞胺樹脂或丙烯酸樹脂等有機樹脂可被使用作為絕緣層1482。首先，藉由濺鍍法將氧化矽膜形成在中間層膜1413之上，及藉由塗佈法將聚醯亞胺樹脂膜形成在氧化矽膜之上。藉由使用氧化矽膜作為蝕刻停止劑來蝕刻聚醯亞胺樹脂膜。藉由使用被蝕刻的聚醯亞胺樹脂層作為遮罩來蝕刻氧化矽膜，使得可如圖10所示一般形成包括絕緣層1480和絕緣層1482的堆疊之突出結構本體。

當反射電極層1446如圖9及圖10一般具有不均勻表面時，來自外面的入射光被不規則地反射，使得可執行更令人滿意的影像顯示。因此，提高影像顯示的能見度。

需注意的是，圖8A及8B、圖9、和圖10各繪示在反射區1498中執行單色顯示之例子；然而，亦可在反射區1498中執行彩色顯示。圖11A及11B繪示在透射區1499和反射區1498二者中執行全彩顯示之例子。

圖11A及11B繪示濾色器1470係設置在第二基板1442和共同電極層1448之間的例子。藉由在觀看者側上設置濾色器1470在第二基板1442和反射電極層1446和第二基板1442之間，由反射電極層1446所反射的光透射過濾色器1470，使得能夠執行彩色顯示。

濾色器可被設置在第二基板1442的外側上(與液晶層1444相反的側邊上)。

需注意的是，同樣在圖9及圖10中，若如圖11B一般設置濾色器1470來取代著色層1416，則亦可在反射區1498中執行全彩顯示。

[實施例3]

在此實施例中，將說明可應用到此說明書所揭示的液晶顯示裝置之電晶體的另一例子。並未特別限制能夠應用到此說明書所揭示的液晶顯示裝置之電晶體的結構；例如，可利用具有頂部閘極結構或底部閘極平面結構之堆疊型或平面型。電晶體可具有單閘極結構，其中，形成一個通道形成區；雙閘極結構，其中，形成兩個通道形成區；或者三閘極結構，其中，形成三個通道形成區。另一選擇是，電晶體可具有包括兩個閘極電極層位在通道形成區之上和之下且閘極絕緣層係設置在兩個閘極電極層之間的雙閘極結構。圖12A至12D各繪示電晶體的剖面結構之例子。圖12A至12D所示之電晶體各包括氧化物半導體。使用氧化物半導體之優點在於在相當容易及低溫處理中就能夠獲得高遷移率和低關閉狀態電流；然而，無須說，可使用另一半導體。

圖12A所示之電晶體2410為底部閘極薄膜電晶體，及亦被稱為反轉堆疊式薄膜電晶體。

電晶體2410在具有絕緣表面的基板2400之上包括：閘極電極層2401、閘極絕緣層2402、氧化物半導體層2403、源極電極層2405a、和汲極電極層2405b。此外，設置覆蓋電晶體2410且堆疊在氧化物半導體層2403之上的絕緣層2407。保護絕緣層2409係形成在絕緣層2407之上。

圖12B所示之電晶體2420為被稱為通道保護結構之底部閘極結構的其中之一，及亦被稱為反轉堆疊式薄膜電晶體。

電晶體2420在具有絕緣表面的基板2400之上包括：閘極電極層2401、閘極絕緣層2402、氧化物半導體層2403、用作為覆蓋氧化物半導體層2403的通道形成區之通道保護層之絕緣層2427、源極電極層2405a、和汲極電極層2405b。保護絕緣層2409被形成以便覆蓋電晶體2420。

圖12C所示之電晶體2430為底部閘極薄膜電晶體，及在具有絕緣表面的基板2400之上包括：閘極電極層2401、閘極絕緣層2402、源極電極層2405a、汲極電極層2405b、和氧化物半導體層2403。設置覆蓋電晶體2430且與氧化物半導體層2403相接觸之絕緣層2407。保護絕緣層2409係形成在絕緣層2407之上。

在電晶體2430中，閘極絕緣層2402係設置在基板2400上且與基板2400和閘極電極層2401相接觸，及源極電極層2405a和汲極電極層2405b係設置在閘極絕緣層2402上且與閘極絕緣層2402相接觸。此外，氧化物半導體層2403係設置在閘極絕緣層2402、源極電極層2405a、和汲極電極層2405b之上。

圖12D所示之電晶體2440為頂部閘極薄膜電晶體的其中之一。電晶體在具有絕緣表面的基板2400之上包括：絕緣層2437、氧化物半導體層2403、源極電極層2405a、汲極電極層2405b、閘極絕緣層2402、和閘極電極層2401。配線層2436a和配線層2436b被設置成分別與源極電極層2405a和汲極電極層2405b相接觸且電連接到源極電極層2405a和汲極電極層2405b。

在此實施例中，如上所述，氧化物半導體層2403被使用作為包括在電晶體中之半導體層。作為用於氧化物半導體層2403之氧化物半導體材料，可使用下面金屬氧化物的任一者：四成分金屬氧化物之In-Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物；三成分金屬氧化物之In-Ga-Zn-O類金屬氧化物、In-Sn-Zn-O類金屬氧化物、In-Al-Zn-O類金屬氧化物、Sn-Ga-Zn-O類金屬氧化物、Al-Ga-Zn-O類金屬氧化物、及Sn-Al-Zn-O類金屬氧化物；兩成分金屬氧化物之In-Zn-O類金屬氧化物、Sn-Zn-O類金屬氧化物、Al-Zn-O類金屬氧化物、Zn-Mg-O類金屬氧化物、Sn-Mg-O類金屬氧化物、及In-Mg-O類金屬氧化物；In-O類金屬氧化物；Sn-O類金屬氧化物；及Zn-O類金屬氧化物。此外，可將Si(矽)包含在氧化物半導體中。此處，例如，In-Ga-Zn-O類金屬氧化物為至少含有In(銦)、Ga(鎵)、及Zn(鋅)之氧化物，及並未特別限制其組成比。此外，In-Ga-Zn-O類金屬氧化物可含有除了In(銦)、Ga(鎵)、及Zn(鋅)以外的元素。

關於氧化物半導體層2403，可使用以化學式InMO₃(ZnO)_m(m>0)所表示之薄膜。此處，M表示選自Ga(鎵)、Al(鋁)、Mn(錳)、和Co(鈷)的其中之一或多個金屬元素。例如，M可以是Ga、Ga及Al、Ga及Mn、Ga及Co等等。

在各包括氧化物半導體層2403之電晶體2410、2420、2430、及2440中，關閉狀態中的電流值(關閉狀態電流值)是小的。因此，能夠延長影像資料等的電信號之保持週期，及可將寫入操作之間的間距設定較長。因此，可降低更新操作的頻率，因而產生抑制電力消耗的效果。

此外，包括氧化物半導體層2403之電晶體2410、2420、2430、及2440的每一個都可以高速操作，因為它們能夠達成相對較高之場效遷移率。因此，藉由將電晶體用於液晶顯示裝置的像素部，可提供高品質影像。此外，因為在一個基板之上，可藉由使用電晶體來形成驅動器電路部和像素部，所以可降低液晶顯示裝置的組件之數目。

作為具有絕緣表面之基板2400，可使用由鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃等等所形成之玻璃基板。

在底部閘極電晶體2410、2420、及2430中，用作為基底膜之絕緣膜可被設置在基板和閘極電極層之間。基底膜具有防止來自基板的雜質元素之擴散的功能，及可被形成具有使用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、和氮化矽膜的其中一或多個膜之單層結構或疊層結構。

閘極電極層2401可被形成具有使用諸如鉬、鈦、鉻、氮、鎢、鋁、銅、釹、或鈧等金屬材料，或者含有這些材料的任一者作為其主要成分之合金材料的單層結構或疊層結構。

可藉由電漿CVD法、濺鍍法等等，將閘極絕緣層2402形成具有使用氧化矽層、氮化矽層、氮氧化矽層、氧氮化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氮氧化鋁層、氧氮化鋁層、或氧化鉿層之單層結構或疊層結構。例如，藉由電漿CVD法，將具有厚度為大於或等於50 nm及小於或等於200 nm之氮化矽層(SiN_y(y>0))作為第一閘極絕緣層，在第一閘極絕緣膜之上將具有大於或等於厚度5 nm及小於或等於300 nm之氧化矽膜(SiO_x(x>0))作為第二閘極絕緣層，使得形成具有總厚度200 nm之閘極絕緣層。

作為使用於源極電極層2405a和汲極電極層2405b之導電膜，例如，可使用包括選自Al(鋁)、Cr(鉻)、Cu(銅)、Ta(鉭)、Ti(鈦)、Mo(鉬)、或W(鎢)之元素的膜，包括含這些元素的任一者之合金的膜等等。另一選擇是，可利用Ti、Mo、W等等之高熔點金屬層堆疊在Al、Cu等等的金屬層之上及/或之下的結構。當使用添加防止Al膜中的小丘或鬚狀物產生之元素(Si(矽)、Nd(釹)、Sc(鈧)等等)之Al材料時，可增加耐熱性。

類似於源極電極層2405a和汲極電極層2405b的材料之材料可被使用於諸如分別連接到源極電極層2405a和汲極電極層2405b之配線層2436a和配線層2436b等導電膜。

另一選擇是，即將成為源極電極層2405a和汲極電極層2405b(包括使用與源極和汲極電極層相同的層所形成之配線層)之導電膜係可使用導電金屬氧化物來予以形成。導電金屬氧化物的例子為氧化銦(In₂O₃)、氧化錫(SnO₂)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦和氧化錫的合金(In₂O₃-SnO₂，縮寫作ITO)、氧化銦和氧化鋅的合金(In₂O₃-ZnO)、或含矽之此種金屬氧化物材料。

作為絕緣層2407、2427、及2437，可使用其典型例子為氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、和氮氧化鋁膜之無機絕緣膜。

作為保護絕緣層2409，可使用諸如氮化矽膜、氮化鋁膜、氧氮化矽膜、或氧氮化鋁膜等無機絕緣膜。

為了降低由於電晶體的結構所導致的表面不平均，可將平面化絕緣膜形成在保護絕緣層2409之上。作為平面化絕緣膜，可使用諸如聚醯亞胺、丙烯酸、或苯環丁烯等有機材料。作為此種有機材料的另一選擇，能夠使用低介電常數材料(低k材料)等等。需注意的是，可藉由堆疊複數個使用這些材料所形成的絕緣膜來形成平面化絕緣膜。

如上所述，在此實施例中，可藉由使用包括氧化物半導體層之電晶體來設置高性能液晶顯示裝置。

[實施例4]

在此實施例中，將參考圖13A至13E來詳細說明包括氧化物半導體層之電晶體的例子和包括氧化物半導體層之電晶體的製造方法之例子。

圖13A至13E繪示電晶體的剖面結構之例子。圖13A至13E所示之電晶體2510為具有底部閘極結構之反轉堆疊式薄膜電晶體，其類似於圖12A所示之電晶體2410。

用於此實施例之半導體層之氧化物半導體為i型(本徵)氧化物半導體或實質上為i型(本徵)氧化物半導體。以盡可能從氧化物半導體去除用作為施體之氫，及氧化物半導體被高度淨化，以便含有盡可能少的非氧化物半導體的主要成分之雜質的此種方式來獲得i型(本徵)氧化物半導體或實質上為i型(本徵)氧化物半導體。換言之，根據本發明的一個實施例之氧化物半導體具有非藉由添加雜質而是藉由以盡可能去除諸如氫或水等雜質來高度淨化而使其成為i型(本徵)氧化物半導體或使其接近i型(本徵)半導體之特徵。因此，包括在電晶體2510中之氧化物半導體層為高度淨化之氧化物半導體層且使其在電方面成為i型(本徵)。

此外，高度淨化的氧化物半導體包括極少的載子(接近零)，及載子濃度為低於1×10¹⁴ /cm³，較佳為低於1×10¹² /cm³，更佳為低於1×10¹¹ /cm³。

因為氧化物半導體中的載子數目極小，所以可降低電晶體中的關閉狀態電流。較佳的是關閉狀態電流盡可能小。

尤其是，在包括氧化物半導體層之電晶體中，在室溫中之每微米通道寬度的關閉狀態電流密度可以為低於或等於10 aA(1×10^-17 A/μm)，進一步低於或等於1 aA/μm，或更進一步低於或等於10 zA(1×10^-20 A/μm)。

當關閉狀態中的電流值(關閉狀態電流值)極小之電晶體被使用作為實施例1的像素部中之電晶體時，在顯示靜止影像時更新操作的次數可能小。

此外，在包括氧化物半導體層之電晶體2510中，幾乎不觀察導通狀態電流的溫度相依性，及關閉狀態電流維持極小。

下面將參考圖13A至13E來說明製造基板2505之上的電晶體2510之程序。

首先，將導電膜形成在具有絕緣表面的基板2505之上，而後經由第一微影步驟和蝕刻步驟以形成閘極電極層2511。需注意的是，可以噴墨法形成抗蝕遮罩。以噴墨法形成抗蝕遮罩不需要光罩；因此，可降低製造成本。

作為具有絕緣表面之基板2505，可使用類似於實施例3所說明之基板2400的基板。在此實施例中，使用玻璃基板作為基板2505。

用作為基底膜之絕緣膜可被設置在基板2505和閘極電極層2511之間。基底膜具有防止來自基板2505的雜質元素擴散之功能，及可被形成具有使用氮化矽膜、氧化矽膜、氧氮化矽膜、和氮化矽膜的其中一或多個之單層結構或疊層結構。

閘極電極層2511可被形成具有使用諸如鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧等金屬材料，或者含有這些材料的任一者作為其主要成分之合金材料的單層結構或疊層結構。

接著，將閘極絕緣層2507形成在閘極電極層2511之上。可藉由電漿CVD法、濺鍍法等等，將閘極絕緣層2507形成具有使用氧化矽層、氮化矽層、氮氧化矽層、氧氮化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氮氧化鋁層、氧氮化鋁層、或氧化鉿層之單層結構或疊層結構。

關於此實施例中的氧化物半導體，使用藉由去除雜質而使其成為i型半導體或實質上為i型半導體之氧化物半導體。此種高度淨化的氧化物半導體對介面能態或介面電荷高度敏感；因此，氧化物半導體層和閘極絕緣層之間的介面相當重要。因此，將與高度淨化的氧化物半導體相接觸之閘極絕緣層必須具有高品質。

例如，較佳使用微波(例如，2.45 GHz的頻率)之高密度電漿CVD，因為可形成具有高耐壓的緻密高品質絕緣層。高度淨化的氧化物半導體和高品質的閘極絕緣層彼此緊密接觸，藉此，能夠降低介面能態並且可獲得令人滿意的介面特性。

無須說，只要方法能夠形成高品質絕緣層作為閘極絕緣層，可利用諸如濺鍍法或電漿CVD法等另一個膜形成法。而且，能夠使用以形成絕緣層之後所執行的熱處理來提高與氧化物半導體之介面的品質和特性之絕緣層作為閘極絕緣層。在任一情況中，形成能夠降低與氧化物半導體的介面能態密度以形成令人滿意的介面以及具有令人滿意的膜品質之絕緣層作為閘極絕緣層。

此外，為了閘極絕緣層2507和氧化物半導體膜2530中盡可能含有越少越好的氫、氫氧根、和濕氣，較佳的是，在濺鍍設備的預熱室中預熱形成閘極電極層2511之基板2505或形成上至閘極絕緣層2507之層的基板2505作為用以沉積氧化物半導體膜2530的預處理，使得吸附至基板2505之諸如氫和濕氣等雜質可被消除和抽空。作為提供給預熱室的抽空單元，低溫泵係較佳的。需注意的是，可省略此預熱處理。可在形成絕緣層2516之前，在形成上至源極電極層2515a和汲極電極層2515b之層的基板2505上同樣地執行此預熱處理。

接著，具有厚度為大於或等於2 nm及小於或等於200 nm，較佳為大於或等於5 nm及小於或等於30 nm之氧化物半導體膜2530係形成在閘極絕緣層2507之上(見圖13A)。

需注意的是，在藉由濺鍍法形成氧化物半導體膜2530之前，附著於閘極絕緣層2507的表面上之粉末物質(亦稱為粒子或灰塵)係藉由引進氬氣和產生電漿的反向濺鍍來去除較佳。反向濺鍍意指在氬氛圍中藉由使用RF電源施加電壓到基板側，及離子化的氬與基板碰撞，使得基板表面被修改之方法。需注意的是，可使用氮氛圍、氦氛圍、氧氛圍等等來取代氬氛圍。

作為用於氧化物半導體膜2530之氧化物半導體，可使用實施例3所說明之氧化物半導體，諸如四成分金屬氧化物、三成分金屬氧化物、兩成分金屬氧化物、In-O類金屬氧化物、Sn-O類金屬氧化物、或Zn-O類金屬氧化物等。此外，Si可包含在上述氧化物半導體中。在此實施例中，氧化物半導體膜2530係藉由使用In-Ga-Zn-O類金屬氧化物靶材，以濺鍍法所形成。此階段的剖面圖對應於圖13A。另一選擇是，氧化物半導體膜2530係可在稀有氣體(典型上為氬)氛圍、氧氛圍、或含稀有氣體(典型上為氬)和氧之混合氛圍中藉由濺鍍法來予以形成。

作為藉由濺鍍法來形成氧化物半導體膜2530之靶材，例如，可使用具有組成比In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO=1:1:1[莫耳比]等等之金屬氧化物。另一選擇是，可使用具有組成比In₂O₃:Ga₂O₃:ZnO=1:1:2[莫耳比]等等之金屬氧化物。氧化物靶材的充填率為高於或等於90%及低於或等於100%，較佳為高於或等於95%及低於或等於99.9%。藉由使用具有高充填率之金屬氧化物靶材，所沉積的氧化物半導體膜具有高密度。

去除諸如氫、水、氫氧根、或氫化物等雜質的高純度氣體被使用作為使用於沉積氧化物半導體膜2530之濺鍍氣體較佳。

基板被支撐在降壓之下的沉積室中，及基板溫度被設定成高於或等於100℃及低於或等於600℃，較佳高於或等於200℃及低於或等於400℃。在加熱基板的同時執行沉積，藉此，可降低所形成之氧化物半導體膜中的雜質濃度。而且，降低由於濺鍍所導致對氧化物半導體膜的破壞。以在去除沉積室內所剩餘的濕氣同時將已去除氫和濕氣之濺鍍氣體引進到沉積室內，及使用上述靶材之此種方式，將氧化物半導體膜2530形成在基板2505之上。為了去除沉積室中所剩餘的濕氣，使用誘捕式真空泵，例如，低溫泵、離子泵、或鈦昇華泵係較佳的。此外，抽空單元可以是被設置有冷凝阱之渦輪分子泵。在以低溫泵抽空之沉積室中，去除氫原子、諸如水(H₂O)等含氫原子之化合物(含碳原子之化合物更好)等等，藉此，可降低在沉積室所形成之氧化物半導體膜中的雜質濃度。

作為沉積條件的一個例子，基板與靶材之間的距離為100 mm、壓力為0.6 Pa、直流(DC)電源為0.5 kW、及氛圍為氧氛圍(氧流率的比例為100%)。需注意的是，脈衝式直流電源係較佳的，因為可降低沉積時所產生的粉末物質(亦稱為粒子或灰塵)及可使膜厚度均勻。

然後，藉由第二微影步驟和蝕刻步驟，將氧化物半導體膜2530處理成島型氧化物半導體層。用以形成島型氧化物半導體層之抗蝕遮罩係可藉由噴墨法來予以形成。以噴墨法形成抗蝕遮罩不需要光罩；因此，可降低製造成本。

在將接觸孔形成於閘極絕緣層2507之情況中，可在處理氧化物半導體膜2530的處理同時執行形成接觸孔之步驟。

需注意的是，氧化物半導體膜2530的蝕刻可以是乾式蝕刻、濕式蝕刻、或乾式蝕刻和濕式蝕刻二者。作為用於氧化物半導體膜2530的濕式蝕刻之蝕刻劑，例如，可使用磷酸、乙酸、硝酸等等的混合溶液。另一選擇是，可使用ITO-07N(由KANTO化學股份有限公司所製造)。

接著，氧化物半導體層經過第一熱處理。藉由此第一熱處理可將氧化物半導體層脫水或除氫。第一處熱處理的溫度高於或等於400℃及低於或等於750℃、或者高於或等於400℃及低於基板的應變點。此處，將基板引進到熱處理設備的其中一種之電爐，及在氮氛圍中以450℃在氧化物半導體層上執行熱處理達一小時；因此，氧化物半導體層2531被形成(見圖13B)。

需注意的是，熱處理設備並不侷限於電爐，及可以是設置有藉由來自諸如電阻加熱元件等加熱元件之熱傳導或熱輻射以加熱待處理的物體之裝置。例如，可使用諸如氣體快速熱退火(GRTA)設備或燈快速熱退火(LRTA)等快速熱退火(RTA)設備。LRTA設備為藉由從諸如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧光燈、碳弧光燈、高壓鈉燈、或高壓水銀燈等燈所發出的光之輻射(電磁波)來加熱待處理的物體之設備。GRTA設備為用於使用高溫氣體之熱處理的設備。作為高溫氣體，使用不會由於熱處理而與待處理的物體起化學反應之鈍氣，諸如氮等或像氬等稀有氣體。

例如，作為第一熱處理，可執行將基板移動到被加熱至溫度高如650℃至700℃之鈍氣內，加熱幾分鐘，及從被加熱至高溫的鈍氣移出之GRTA。

需注意的是，在第一熱處理中，在氮或諸如氦、氖、或氬等稀有氣體的氛圍中不含有水、氫等等係較佳的。引進熱處理設備內之氮或諸如氦、氖、或氬等稀有氣體的純度為6N(99.9999%)或更高，較佳為7N(99.99999%)或更高(亦即，雜質濃度為1 ppm或更低，較佳為0.1 ppm或更低)。

此外，在經由第一熱處理加熱氧化物半導體層之後，可將高純度氧氣、高純度N₂O氣體、或超乾燥空氣(露點為低於或等於-40℃，較佳為低於或等於-60℃)引進同一爐內。引進到熱處理設備之氧氣或N₂O氣體的純度較佳為6N或更高，更佳為7N或更高(亦即，氧氣或N₂O氣體中的雜質濃度為1 ppm或更低，較佳為0.1 ppm或更低)。尤其是在這些氣體中不包含水、氫等等係較佳的。藉由氧氣或N₂O氣體的作用，可供應氧化物半導體的主要成分及在藉由脫水或除氫去除雜質的步驟同時已被去除之氧。經由此步驟，氧化物半導體層可被高度淨化，及使其成為電方面為i型(本徵)氧化物半導體。

可在尚未被處理成島型氧化物半導體層之氧化物半導體膜2530上執行用於氧化物半導體層之第一熱處理。在那例子中，在第一熱處理之後從加熱設備取出基板，而後執行微影步驟。

需注意的是，只要在沉積氧化物半導體層之後執行，除了上述時序之外可在下面時序的任一者中執行第一熱處理：在源極電極層和汲極電極層形成在氧化物半導體層之上之後；及在絕緣層形成在源極電極層和汲極電極層之上之後。

此外，在接觸孔形成於閘極絕緣層2507之情況中，在氧化物半導體膜2530上執行第一熱處理之前或之後都可執行接觸孔的形成。

此外，亦可使用以下面方式所形成之氧化物半導體層：將氧化物半導體沉積兩次，及在其上執行熱處理兩次。經由此種步驟，垂直地c軸對準於膜的表面且具有大厚度之晶體區(單晶區)可被形成，卻不依賴基礎成分。例如，具有厚度大於或等於3 nm及小於或等於15 nm之第一氧化物半導體膜被沉積，及以溫度為高於或等於450℃及低於或等於850℃，較佳為高於或等於550℃及低於或等於750℃，在氮氛圍、氧氛圍、稀有氛圍、或乾燥空氣氛圍中執行第一熱處理，使得在包括表面的區域中形成具有晶體區(包括板狀晶體)之第一氧化物半導體膜。然後，有厚度大於第一氧化物半導體膜之第二氧化物半導體膜被形成，及以溫度為高於或等於450℃及低於或等於850℃，較佳為高於或等於600℃及低於或等於700℃執行第二熱處理。經由此種步驟，在整個第二氧化物半導體膜中，可使用第一氧化物半導體層作為種晶，從下部到上部進行晶體生長，藉此，能夠形成具有厚晶體區之氧化物半導體層。

接著，即將成為源極電極層和汲極電極層之導電膜(包括自與源極電極層和汲極電極層相同的層所形成之配線)係形成在閘極絕緣層2507和氧化物半導體層2531之上。作為用作為源極電極層和汲極電極層之導電膜，可使用用於實施例3所說明之源極電極層2405a和汲極電極層2405b的材料。

在第三微影步驟中，將抗蝕遮罩形成在導電膜之上，且執行選擇性蝕刻，使得源極電極層2515a和汲極電極層2515b被形成。然後，去除抗蝕遮罩(見圖13C)。

超紫外光、KrF雷射光、或ArF雷射光較佳被使用於在第三微影步驟中以形成抗蝕遮罩之曝光。稍後完成之電晶體的通道長度L係由在氧化物半導體層2531之上彼此鄰接的源極電極層和汲極電極層的底端部之間的距離來予以決定。在通道長度L低於25 nm之情況中，可使用具有幾奈米至幾十奈米之極短波長的極紫外光來執行在第三微影步驟中形成抗蝕遮罩時之曝光。具有極紫外光之曝光產生高解析度和大焦距深度。因此，稍後完成之電晶體的通道長度L可大於或等於10 nm及小於或等於1000 nm，及可增加電路的操作速度，而且，關閉狀態電流極小，因此可達成較低的電力消耗。

為了降低光罩和微影步驟中的步驟之數目，可使用由多色調遮罩所形成的抗蝕遮罩來執行蝕刻步驟。使用透射光以具有複數個強度之多色調遮罩所形成之抗蝕遮罩具有複數個厚度。因為可藉由灰化改變抗蝕遮罩的形狀，所以可執行能夠藉由微影步驟達成不同圖案之複數個蝕刻步驟。因此，可降低曝光遮罩的數目，及亦可降低對應的微影步驟數目，藉此，可實現處理的簡化。

需注意的是，蝕刻條件被最佳化，以便當蝕刻導電膜時不蝕刻和分割氧化物半導體層2531。然而，難以獲得僅蝕刻導電膜而完全不蝕刻氧化物半導體層2531之蝕刻條件。在一些情況中，當蝕刻導電膜時，只蝕刻氧化物半導體層2531的部分成為具有溝槽部(凹部)之氧化物半導體層。

在此實施例中，使用鈦膜作為導電膜，及使用In-Ga-Zn-O類氧化物作為氧化物半導體層2531；因此，可使用過氧化氫氨溶液(氨、水、及過氧化氫溶液的混合溶液)作為蝕刻劑。

接著，用作為保護絕緣膜之絕緣層2516被形成與氧化物半導體層的部分相接觸。在形成絕緣層2516之前，可執行使用諸如N₂O、N2、或Ar等氣體的電漿處理，以去除吸附在氧化物半導體層的露出表面上之水等等。

可適當藉由諸如濺鍍法等諸如水或氫等雜質不進入絕緣層2516之方法，將絕緣層2516形成厚度至少1 nm。當氫包含在絕緣層2516時，氫會進入氧化物半導體層，或者氫會從氧化物半導體層擷取出氧。在此種情況中，背通道側上的氧化物半導體層之電阻會被降低(背通道側上的氧化物半導體層會具有n型導電性)，及會形成寄生通道。因此，藉由氫和含氫之雜質不包含在其內的方法來形成絕緣層2516是重要的。

在此實施例中，藉由濺鍍法將氧化矽膜形成厚度200 nm作為絕緣層2516。膜形成時的基板溫度可為高於或等於室溫及低於或等於300℃，及此實施例為100℃。氧化矽膜係可在稀有氣體(典型上為氬)氛圍、氧氛圍、或含稀有氣體和氧之混合氛圍中以濺鍍法來予以形成。作為靶材，可使用氧化矽靶材或矽靶材。例如，可在含氧之氛圍中藉由濺鍍法使用矽靶材來形成氧化矽膜。關於被形成與氧化物半導體層相接觸之絕緣層2516，使用幾乎不含有諸如濕氣、氫離子、及OH-等雜質和阻隔此種雜質從外面進入之無機絕緣膜係較佳的。典型上，可使用氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮氧化鋁膜等等。

為了在沉積氧化物半導體膜2530的同時去除絕緣層2516的沉積室中所剩餘之濕氣，較佳使用誘捕式真空泵(諸如，低溫泵等)。當在使用低溫泵抽空的沉積室中沉積絕緣層2516時，可降低絕緣層2516中的雜質濃度。此外，作為用以去除絕緣層2516的沉積室中所剩餘之濕氣的抽空單元，可使用被設置有冷凝阱之渦輪分子泵。

去除諸如氫、水、氫氧根、或氫化物等雜質的高純度氣體較佳被使用作為用以沉積氧化物半導體膜2516之濺鍍氣體。

接著，在鈍氣氛圍或氧氣氛圍中執行第二熱處理(較佳以高於或等於200℃及低於或等於400℃，例如，高於或等於250℃及低於或等於350℃)。例如，在氮氛圍中以250℃執行第二熱處理達一小時。在第二熱處理中，在氧化物半導體層與絕緣層2516相接觸之狀態中加熱氧化物半導體層的部分(通道形成區)。

經由上述步驟，能夠供應氧化物半導體之主要成分的其中之一及在經由氧化物半導體膜上所執行的第一熱處理連同諸如氫、水、氫氧根、或氫化物(亦稱為氫化合物)等雜質一起被降低之氧。因此，氧化物半導體層被高度淨化，且使其成為電方面為i型(本徵)半導體。

經由上述步驟，形成電晶體2510(見圖13D)。

當具有許多缺陷之氧化矽層被使用作為氧化物絕緣層時，經由形成氧化矽層之後所執行的熱處理，可將包含在氧化物半導體層中之諸如氫、水、氫氧根、或氫化物等雜質擴散到氧化矽層。亦即，可進一步降低氧化物半導體層中的雜質。

可另外將保護絕緣層2506形成在絕緣層2516之上。例如，藉由RF濺鍍法形成氮化矽膜。RF濺鍍法作為保護絕緣層的形成法係較佳的，因為其達成高度大量生產。諸如氮化矽膜或氮化鋁膜等幾乎不含有諸如濕氣等雜質及可防止雜質從外面進入之無機絕緣膜較佳被使用作為保護絕緣層。在此實施例中，保護絕緣層2506係使用氮化矽膜來予以形成(見圖13E)。

以形成上至絕緣層2516的層之基板2505被加熱至高於或等於100℃及低於或等於400℃，引進去除氫和水之含高純度氮的濺鍍氣體，及使用矽之靶材的此種方式來形成用以保護絕緣層2506之氮化矽膜。同樣在該情況中，在去除處理室中所剩餘的濕氣同時形成保護絕緣層2506係較佳的，類似於絕緣層2516。

在形成保護絕緣層之後，可在空氣中，以高於或等於100℃及低於或等於200℃進一步執行熱處理長於或等於1小時及短於或等於30小時。可以固定溫度執行此熱處理。另一選擇是，可將下面的溫度變化設定成一個循環，及可重複複數次：溫度從室溫增加到加熱溫度，而後降至室溫。

如上所述，藉由使用包括使用此實施例所製造之高度淨化的氧化物半導體層之電晶體，可進一步降低關閉狀態中的電流值(關閉狀態電流值)。因此，可長時間週期保持顯示裝置中的像素之電位，及更新操作的頻率可以很低；因此，可增強抑制電力消耗的效果。

此外，因為包括高度淨化的氧化物半導體層之電晶體具有高場效遷移率，所以能夠高速操作。因此，藉由將電晶體用於液晶顯示裝置的像素部，可提供高品質影像。此外，藉由使用電晶體，驅動器電路部可被形成在與像素部相同的基板上，及可降低液晶顯示裝置的組件之數目。

[實施例5]

在此實施例中，將參考圖14、圖15A至15D、及圖16說明在半透射式液晶顯示裝置中能夠增加每一個像素的反射光和透射光之量的像素結構。

圖14繪示此實施例所說明之像素的平面結構。圖15A及15B分別繪示圖14中虛線所指出之沿著X1-X2的部位和沿著Y1-Y2的部位之剖面結構。在此實施例所說明之像素中，在基板1800之上，透光導電層1823、絕緣膜1824、和反射電極1825被堆疊在像素電極部中，及在設置於絕緣膜1827、絕緣膜1828、和有機區膜1822中之接觸孔1855中，透光導電層1823和反射電極1825連接到電晶體1851的汲極電極1857。汲極電極1857與電容器配線層1853重疊，且閘極絕緣膜1829係位在汲極電極1857與電容器配線層1853之間，以形成儲存電容器1871(見圖15A)。

電晶體1851的閘極電極1858係連接到配線1852，及電晶體1851的源極電極1856係連接到配線1854。其他實施例的任一者所說明之電晶體可被使用作為電晶體1851。

由反射電極1825反射外部光，使得像素電極可用作為反射式液晶顯示裝置的像素電極。反射電極1825係設置有複數個開口部1826。在開口部1826中，反射電極1825不存在，及突出結構本體1820和透光導電層1823。來自背光的光透射過開口部1826，使得像素電極能夠用作為透射式液晶顯示裝置的像素電極。

圖16為不同於圖15B的例子之剖面圖，其為具有在開口部1826中未突出結構本體1820和透光導電層1823之結構的本發明之一個實施例。在圖15B中，背光出口1841和開口部1826具有幾乎相同的尺寸，反之在圖16中，背光出口1841和開口部1826具有不同尺寸及與背光入口1842具有不同距離。因此，可使圖15B之透射區的面積大於圖16之透射區的面積，及可說明圖15B的剖面形狀係較佳的。

結構本體1820被形成在開口部1826的下層，以便與開口部1826重疊。圖15B為沿著圖14的Y1-Y2之部位的剖面圖，其繪示像素電極和結構本體1820的結構。圖15C為部位1880的放大圖，及圖15D為部位1881的放大圖。

反射光1832為被反射電極1825反射的外部光。有機樹脂膜1822的頂部表面為具有不均勻形狀之彎曲表面。藉由反射反射電極1725上之具有不均勻形狀的彎曲表面，可增加反射區的面積，及降低除了所顯示的影像以外的反射，使得可提高所顯示影像的能見度。在剖面形狀中，由彼此面對之兩傾斜面所形成的具有彎曲表面之反射電極1825最彎曲的點之角度θR較佳可大於或等於90°、大於或等於100°及小於或等於120°(見圖15D)。

結構本體1820包括開口部1826側上之背光出口1841，及背光(未圖示出)側上之背光入口1842。結構本體1820的上部為在反射電極1825的表面上方，及從反射電極1825的端部位突出。結構本體1820的頂表面和反射電極的上端部位之間的距離H為大於或等於0.1 μm及小於或等於3 μm，較佳為大於或等於0.3 μm及小於或等於2 μm。背光入口1842被形成具有背光出口1841大的面積。反射層1821係形成在結構本體1820的側表面上(既未形成背光出口1841亦未形成背光入口1842之表面)。結構本體1820係可使用具有透光特性之材料來予以形成，諸如氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN_x)、或氮氧化矽(SiNO)等。反射層1821係可使用具有高光反射比之材料來予以形成，諸如鋁(Al)或銀(Ag)等。

從背光發出之透射光1831經由背光入口1842而進入結構本體1820。一些入射的透射光1831係直接從背光出口1841發出，一些由反射層1821朝背光出口1841反射，及一些進一步反射回到背光入口1842。

此時，根據經過背光出口1841到背光入口1842的結構本體1820之剖面的形狀，彼此面對之右和左上的側表面為傾斜表面。使由側表面所形成之角度θT係低於90°，較佳為大於或等於10°及小於或等於60°，使得從背光入口1842入射的透射光1831能夠有效被引導到背光出口1841。

在習知半透射式液晶顯示裝置中，當用作為像素電極部中的反射電極之電極面積為SR及用作為像素電極部中的透射電極之電極面積(開口部1826的面積)為ST時，兩電極的總面積之比例為100%(SR+ST=100%)。在具有此實施例所說明之像素結構的半透射式液晶顯示裝置中，因為用作為透射電極之電極面積ST對應於背光入口1842的面積，所以可增加透射光的量，卻不必增加開口部1826的面積或背光的照度。換言之，在外觀上之電極面積SR和電極面積ST的總和之比例可以是100%或更大。

根據此實施例，可在不增加電力消耗之下，獲得具有明亮和高品質顯示之半透射式液晶顯示裝置。

[實施例6]

在此實施例中，將說明包括上述實施例的任一者所說明之液晶顯示裝置的電子裝置之例子。

需注意的是，此實施例說明可應用本發明的一個實施例之顯示裝置及其驅動方法的一個例子。本發明的一個實施例亦可被應用到具有顯示靜止影像的功能之其他顯示裝置。

圖17A繪示電子書閱讀器(亦稱為e-book閱讀器)，其可包括外殼9630、顯示部9631、操作鍵9632、太陽能電池9633、及充電和放電控制電路9634。電子書閱讀器係設置有太陽能電池9633和顯示面板，使得太陽能電池9633和顯示面板能夠自由開關。在電子書閱讀器中，來自太陽能電池之電力被供應到顯示面板、背光部、或影像處理單元。圖17A之電子書閱讀器可具有在顯示部上顯示各種資訊(例如，靜止影像、移動影像、及正文影像)之功能、在顯示部上顯示日曆、日期、時間等等之功能、在操作或編輯顯示在顯示部上的資訊之功能、藉由各種軟體(程式)來控制處理之功能等等。需注意的是，在圖17A中，繪示包括電池9635和DCDC轉換器(下面縮寫成轉換器9636)之結構作為充電和放電控制電路9634的例子。

當使用半透射式液晶顯示裝置作為顯示部9631時，在假設在相當明亮的條件下使用之情況中，圖17A所示之結構係較佳的，因為藉由太陽能電池9633的電力產生以及電池9635中的充電被有效執行。需注意的是，太陽能電池9633較佳被設置在外殼9630之表面和後表面的每一個上之結構，以便有效充電電池9635。需注意的是，例如，使用鋰離子電池作為電池9635是有利的，因為可達成尺寸縮減。

將參考圖17B的方塊圖說明圖17A所示之充電和放電控制電路9634的結構和操作。太陽能電池9633、電池9635、轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3、和顯示部9631被圖示在圖17B中，以及電池9635、轉換器9636、轉換器9637、和開關SW1至SW3對應於充電和放電控制電路9634。

首先，說明使用外部光之太陽能電池9633產生電力時的操作之例子。由太陽能電池所產生的電力之電壓係藉由轉換器9636來予以升高或降低，使得電力具有用以充電電池9635之電壓。然後，當來自太陽能電池9633的電力被使用於顯示部9631之操作時，開關SW1被打開，及電力的電壓係藉由轉換器9637來予以升高或降低，以便成為顯示部9631所需的電壓。此外，當未執行顯示部9631上的顯示時，開關SW1被關掉及SW2被打開，使得能夠執行電池9635的充電。

接著，說明非藉由使用外部光之太陽能電池9633產生電力時的操作。藉由打開開關SW3，以轉換器9637來升高或降低累積在電池9635中之電力的電壓。然後，來自電池9635的電力被使用於顯示部9631的操作。

需注意的是，雖然說明太陽能電池9633作為充電用的機構之例子，但是，可利用其他機構來執行電池9635的充電。此外，可使用太陽能電池9633和另一充電用的機構之組合。

此申請案係依據日本專利局於2010年1月20日所提呈之日本專利申請案序號2010-010473，藉以併入其全文做為參考。

100．．．顯示裝置

110．．．影像處理電路

111．．．記憶體電路

111b．．．框記憶體

112．．．比較電路

113．．．顯示控制電路

115．．．選擇電路

116．．．光學感測器

117．．．光學感測器

120．．．顯示面板

121．．．驅動器電路部

121A．．．閘極線驅動器電路

121B．．．信號線驅動器電路

122．．．像素部

123．．．像素

124．．．閘極線

125．．．信號線

126．．．端子部

126A．．．端子

126B．．．端子

127．．．切換元件

128．．．共同電極部

130．．．背光部

210．．．電容器

214．．．電晶體

215．．．顯示元件

401．．．週期

402．．．週期

403．．．週期

404．．．週期

601．．．週期

602．．．週期

603．．．週期

604．．．週期

700．．．外殼

710．．．基板

720．．．基板

730．．．液晶層

740．．．背光部

750．．．光學感測器

760．．．區域

770．．．開口部

780．．．光導板

800．．．外殼

810．．．基板

820．．．基板

830．．．液晶層

840．．．背光部

850a．．．光學感測器

850b．．．光學感測器

860．．．區域

870．．．開口部

1120．．．顯示面板

1125a．．．極化板

1125b．．．極化板

1126．．．撓性印刷電路

1130．．．背光部

1133．．．發光二極體

1134．．．擴散板

1135．．．光

1139．．．外部光

1190．．．液晶顯示模組

1401．．．閘極電極層

1402．．．閘極絕緣層

1403．．．半導體層

1405a．．．源極或汲極電極層

1405b．．．源極或汲極電極層

1407．．．絕緣膜

1408．．．電容器配線層

1409．．．絕緣膜

1413．．．中間層膜

1416．．．著色層

1441．．．基板

1442．．．基板

1444．．．液晶層

1446．．．反射電極層

1447．．．透光導電層

1448．．．共同電極層

1449．．．導電層

1450．．．電晶體

1460a．．．對準膜

1460b．．．對準膜

1470．．．濾色器

1480．．．絕緣層

1482．．．絕緣層

1498．．．反射區

1499．．．透射區

1800．．．基板

1820．．．結構本體

1821．．．反射層

1822．．．有機樹脂膜

1823．．．透光導電層

1824．．．絕緣膜

1825．．．反射電極

1826．．．開口部

1827．．．絕緣膜

1828．．．絕緣膜

1829．．．閘極絕緣膜

1831．．．透射光

1832．．．反射光

1841．．．背光出口

1842．．．背光入口

1851．．．電晶體

1852．．．配線

1853．．．電容器配線

1854．．．配線

1855．．．接觸孔

1856．．．源極電極

1857．．．汲極電極

1858．．．閘極電極

1871．．．儲存電容器

1880．．．部位

1881．．．部位

2400．．．基板

2401．．．閘極電極層

2402．．．閘極絕緣層

2403．．．氧化物半導體層

2405a．．．源極電極層

2405b．．．汲極電極層

2407．．．絕緣層

2409．．．保護絕緣層

2410．．．電晶體

2420．．．電晶體

2427．．．絕緣層

2430．．．電晶體

2436a．．．配線層

2436b．．．配線層

2437．．．絕緣層

2440．．．電晶體

2505．．．基板

2506．．．保護絕緣層

2507．．．閘極絕緣層

2510．．．電晶體

2511．．．閘極電極層

2515a．．．源極電極層

2515b．．．汲極電極層

2516．．．絕緣層

2530．．．氧化物半導體膜

2531．．．氧化物半導體層

9630．．．外殼

9631．．．顯示部

9632．．．操作鍵

9633．．．太陽能電池

9634．．．充電和放電控制電路

9635．．．電池

9636．．．轉換器

9637．．．轉換器

圖1為液晶顯示裝置的方塊圖。

圖2A至2C各為液晶顯示裝置與光學感測器之間的位置關係圖。

圖3液晶顯示裝置中的像素之等效電路的例子圖。

圖4為液晶顯示裝置的操作圖。

圖5A及5B為液晶顯示裝置的操作圖。

圖6為液晶顯示裝置的操作圖。

圖7為液晶顯示裝置的立體圖。

圖8A及8B為分別為液晶顯示裝置的像素部之俯視圖及其剖面圖。

圖9為液晶顯示裝置的像素部之剖面圖。

圖10為液晶顯示裝置的像素部之剖面圖。

圖11A及11B分別為液晶顯示裝置的像素部之俯視圖及其剖面圖。

圖12A至12D各為可應用到液晶顯示裝置之電晶體的一個模式圖。

圖13A至13E為可應用到液晶顯示裝置之電晶體的製造方法之一個模式圖。

圖14為液晶顯示裝置的像素部之例子的俯視圖。

圖15A至15D為液晶顯示裝置的像素部之剖面圖。

圖16為液晶顯示裝置的像素部之剖面圖。

圖17A及17B分別為顯示裝置的外部圖及充電和放電控制電路之方塊圖。