TWI587039B - 液晶顯示裝置、液晶顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置、液晶顯示裝置的驅動方法
本發明係關於一種在像素中具有電晶體的主動矩陣型液晶顯示裝置以及其驅動方法。
近年來，作為兼有多晶矽或微晶矽所帶來的高遷移率和非晶矽所帶來的均勻的元件特性的新的半導體材料，被稱為氧化物半導體的呈現半導體特性的金屬氧化物引人注目。
作為呈現半導體特性的金屬氧化物，例如有氧化鎢、氧化錫、氧化銦、氧化鋅等，並且已知將上述呈現半導體特性的金屬氧化物用於通道形成區的電晶體(專利文獻1以及專利文獻2)。
此外，已知藉由使用關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體來從像素中省略儲存電容，而其像素的開口率得到提高的液晶顯示裝置和其驅動方法(非專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2007-123861號公報
[專利文獻2]日本專利申請公開第2007-96055號公報
[非專利文獻1]Hideaki Shishido以及其他9名，“76.1：High Aperture Ratio LCD Display using In-Ga-Zn-Oxide TFTs without Storage Capacitor”，SID 10 DIGEST、p.1128-p.1131(2010)
從節能的觀點來看，電子裝置被要求以更少的電力進行工作。用於電子裝置的液晶顯示裝置也被要求耗電量的降低。尤其是，當可攜式電子裝置的耗電量被降低時，使用者可以長時間使用該電子裝置。
當採用透過型液晶顯示裝置時，藉由提高光透過的區域(也稱為開口率)在像素中所占的比例，可以有效地利用背光所發射的光。其結果是，可以降低耗電量。
此外，可攜式電子裝置的液晶顯示裝置與使用者之間的距離近，因此該液晶顯示裝置被要求螢幕的高精細化。伴隨螢幕的高精細化，像素被要求縮減其尺寸。
為了使螢幕高精細化同時提高開口率，不得不縮減構成像素的電晶體或電容元件等的尺寸。
當減小電容元件的電容值時，可以保持影像信號的電位的期間變短，因此顯示在液晶顯示裝置的影像品質降低。此外，當使用關閉狀態下的洩漏電流大的電晶體時，難以減小電容元件的電容。
本發明的一個方式是鑒於上述技術背景而實現的。因 此，本發明的一個方式的課題之一是提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。或者，本發明的一個方式的課題之一是提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置的驅動方法。
為了解決上述課題，本發明的一個方式是著眼於用於像素的電晶體的關閉狀態下的洩漏電流、液晶元件的電容成分以及電容元件的電容而創作出的。於是，想到具有在本說明書中示例的結構的液晶顯示裝置。或者，想到將具有交替相反極性的影像信號按順序寫入到該液晶顯示裝置的多個像素的驅動方法。
就是說，本發明的一個方式是一種液晶顯示裝置，包括：電晶體，該電晶體在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料；以及液晶元件，該液晶元件包括與該電晶體的源極電極或汲極電極電連接的像素電極以及液晶層。而且，像素的電容的最小值(CX+CL1)滿足下述公式(1)，並且像素的電容的最大值(CX+CL2)滿足下述公式(2)。
[公式1]170×10-15[F]>(C X +C L1)．．．．．(1)
注意，在公式(1)和公式(2)中，CL1表示一個像素的液晶元件的電容成分的最小值，CL2表示一個像素的液晶元件的電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示液晶元件的電容成分的變化量，CX表示減去源自液晶元件的電容的所述像素的電容，n表示包括在影像信號中的灰階數量,m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異。此外，公式中的[F]表示電容的單位。
上述本發明的一個方式的液晶顯示裝置具備關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體以及液晶元件。像素的電容滿足公式(1)和公式(2)。由此，可以保持寫入到像素的影像信號的電位並提高液晶元件的開口率。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。
以下，使用圖2A說明當像素的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(1)且像素的電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(2)時得到的作用。
圖2A示出本發明的一個方式的液晶顯示裝置所具備的像素350G的等效電路。
像素350G包括電晶體312和液晶元件320G。電晶體312的閘極電極與掃描線G電連接。電晶體312的源極電極和汲極電極中的一方與信號線S電連接，電晶體312的源極電極和汲極電極中的另一方與液晶元件320G的一個電極連接。液晶元件320G的另一個電極供應有接地電 位。
〈〈像素的電容和電晶體的關閉狀態下的洩漏電流的關係〉〉
對像素的電容和從關閉狀態下的電晶體洩漏的電流的關係進行說明。根據下述公式(3)可以估計起因於從關閉狀態下的電晶體洩漏的電流的像素的電壓降低。
注意，在公式(3)中，(CX+CL1)表示像素的電容的最小值，CL1表示液晶元件的電容成分的最小值，i表示關閉狀態下的電晶體的洩漏電流，並且T表示一個圖框(對像素寫入影像信號的間隔)的時間。
此外，根據液晶層的配向狀態，液晶層的介電常數彼此不同。根據介電常數的變化，液晶元件的電容成分也變化。在此，將液晶元件的電容成分的最小值設定為CL1。此外，從像素的電容減去液晶元件的電容成分而成的電容CX除了設置在像素中的電容元件的電容以外，還包括寄生電容等。
另一方面，像素的電壓降低的最大允許值可以以公式(4)表示。
注意，在公式(4)中，V表示液晶元件的驅動電壓,n表示包括在被輸入的影像信號中的灰階數量，m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異(換言之，被要求能夠區別其灰階按m不同的兩個影像信號)。此外，m較佳為n的1/50以下，這是因為增加可以表現的灰階。
在此，考慮像素的電壓降低的主要原因是電晶體的狀態下的洩漏電流i的情況。此時，藉由以成立公式(5)的方式設定像素的電容的最小值(CX+CL1)，可以區別其灰階按m不同的兩個影像信號。
公式(5)意味著需要與用於像素的電晶體的關閉狀態下的洩漏電流i的大小成比例地使像素的電容的最小值(CX+CL1)大。換言之，洩漏電流i越小越可以容易使螢幕高精細化同時提高像素的開口率。
例如，當一個圖框(對像素寫入影像信號的間隔)的時間T為1/60sec，液晶元件的驅動電壓為5V，將包括在影像信號中的灰階數量設定為256並且將其被要求能夠識別的灰階之間的差異設定為5時，像素的電容的最小值( CX+CL1)被估計為如下。
此外，因為在通道形成區中包含非晶矽的半導體的場效應遷移率低，因此難以減少該電晶體的尺寸。由此，不能使螢幕高精細化同時提高開口率。
此外，當採用使用在通道形成區中包含低溫多晶矽的電晶體(例如，通道寬度W與通道長度L的比例W/L為1左右)的現有像素時，經過關閉狀態下的電晶體洩漏的電流i大約為1×10-12A。因此，需要將像素的電容的最小值(CX+CL1)大於170fF。
就是說，藉由將關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體，明確地說在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料的電晶體用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置所具備的像素，可以將像素的電容的最小值(CX+CL1)小於170fF。
由此，可以保持影像信號的電位並提高液晶元件的開口率。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。
接著，對經過關閉狀態下的電晶體洩漏的電流微小為不需要考慮的程度的情況進行說明。
〈〈被要求能夠識別的灰階之間的差異與根據液晶層的配向變化的液晶元件的電容成分的關係〉〉
液晶元件在一對電極所製造的電場之間具備兩個基板 所夾持的液晶層。一對電極用來對液晶層施加電場。作為配置一對電極的結構，有：將一個電極和另一個電極設置在彼此不同的基板上的情況(例如，垂直電場型電極的配置)；以及將一個電極和另一個電極設置在同一基板上的情況(例如，水平電場型電極的配置)。
在本說明書中，將用於液晶顯示裝置的液晶元件的與設置在像素中的電晶體的源極電極或汲極電極電連接的一個電極稱為像素電極，將另一個電極稱為共同電極。此外，藉由採用將共同電位對多個液晶元件的共同電極的結構，可以使液晶顯示裝置的結構簡化。
由於對液晶元件的一對電極施加的電壓，而包含在液晶層中的液晶的配向狀態變化。由此，液晶層的介電常數變化，而除了液晶元件的透過率以外液晶元件的電容成分也變化。
使用並聯連接有電容成分320c和電阻成分320r的等效電路可以說明液晶元件的電特性。
說明液晶元件的電容成分320c。液晶的介電常數具有各向異性。因為液晶層包含液晶，所以其介電常數根據液晶的配向狀態而變化。而且，液晶元件的電容成分也根據液晶層的配向狀態(也可以說液晶元件的工作狀態)而變化。例如，液晶顯示裝置的液晶元件的電容成分在顯示黑色的狀態下和在顯示白色的狀態下分別不同。
液晶元件的電容成分的最大值為液晶元件的電容成分的最小值的大約1.5倍以上且3.5倍以下，例如為3倍。
圖2B圖示出對像素寫入影像信號的時間與液晶的配向狀態的變化所需要的時間大致相同的情況(例如，幾msec左右)。
圖2C圖示出對像素寫入影像信號的時間比液晶的配向狀態的變化所需要的時間短的情況(例如，幾μsec左右)。
此時，如果在液晶元件的透過率變化為意圖的程度之前影像信號的輸入停止，則由於伴隨液晶層的配向狀態的變化的介電常數的降低，而施加到液晶元件的電壓降低。其結果是，有時不能到達液晶元件的透過率所意圖的透過率。
由於配向狀態的變化而降低的液晶元件的電壓以下述公式(6)的右邊表示。此外，其允許的範圍小於左邊。
注意，在公式(6)中，V表示液晶元件的驅動電壓，n表示包括在被輸入的影像信號中的灰階數量，m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異，T表示一個圖框(對像素寫入影像信號的間隔)的時間，CX表示減去源自液晶元件的電容成分的像素的電容。此外，CL1表示液晶元件的電容成分的最小值，CL2表示液晶元件的電容成分的 最大值，R表示液晶元件的電阻成分。
在此，當一個圖框(對像素寫入影像信號的間隔)的時間T短於不能識別閃爍(flicker)的程度的時間(明確地說，1/60sec)且液晶元件的電阻成分充分大時(T/2R)的項充分小，而可以忽視。因此，公式(6)可以以公式(7)近似。
而且，藉由使公式(7)變形，像素的電容的最大值(CX+CL2)可以以公式(2)表示。
就是說，在本發明的一個方式的液晶顯示裝置中，像素的電容的最大值(CX+CL2)大於液晶元件的電容成分的變化量(CL2-CL1)和(n/m)的乘積。
由此，可以保持影像信號的電位並提高液晶元件的開口率。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。
〈〈(減去液晶元件的電容成分的)像素的電容〉〉
以下，對本發明的一個方式的液晶顯示裝置的像素的電容的一個例子進行計算而示出。
將所表示的灰階數量n設定為256，將被要求能夠識別的灰階之間的差異m設定為5，將液晶元件的驅動電壓 V設定為5V。此外，將配置像素的密度設定為每一英寸300。
將液晶元件的電容成分的最小值CL1設定為1fF，將液晶元件的電容成分的最大值CL2設定為3fF。
藉由將減去液晶元件的電容成分的像素的電容CX大於100fF，可以構成能夠適用於液晶顯示裝置的像素。
像素的電容例如可以藉由在像素中設置電容元件而調節。例如，採用在形成設置在像素中的電晶體的閘極電極的層與形成源極電極或汲極電極的層之間夾著閘極絕緣膜等絕緣膜而設置的結構。
本發明的一個方式是上述液晶顯示裝置，其中上述液晶元件具有絕緣層、接觸於該絕緣層的一個面的像素電極、接觸於該絕緣層的另一個面並在與像素電極重疊的位置中具備開口部的共同電極。
上述本發明的一個方式的液晶顯示裝置包括在絕緣層的一個面上具備像素電極，在絕緣層的另一個面上具備共同電極。共同電極在與像素電極重疊的位置中具有開口部。由此，可以防止或降低如下故障的發生：即當製造液晶元件時，在將密封基板與設置有像素電極的基板重疊的製程中，不意圖性地將雜質進入到基板中，而使像素電極和共同電極短路的故障。其結果是，可以以高良率提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。
此外，本發明的一個方式是一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括在行方向上延伸的多個掃描線、與該掃描 線交叉並在列方向上延伸的多個信號線、以及配置在由相鄰的掃描線與相鄰的信號線之間圍繞的區域中的像素。而且，掃描線和信號線都以每一英寸300以上的密度被配置，並且像素包括：電晶體，該電晶體在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料，其閘極電極與一個掃描線電連接，其源極電極和汲極電極中的一方與一個信號線電連接；以及液晶元件，該液晶元件包括與該電晶體的源極電極和汲極電極中的另一方電連接的像素電極、液晶層和共同電極。而且，本發明的一個方式是像素的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(1)且像素的電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(2)的液晶顯示裝置。
注意，在公式(1)和公式(2)中，CL1表示液晶元件的電容成分的最小值，CL2表示液晶元件的電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示液晶元件的電容成分的變化量，CX表示減去源自液晶元件的電容的像素的電容，n表示包括在影像信號的灰階數量，m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異。此外，公式中的[F]表示電容的單位。
上述本發明的一個方式的液晶顯示裝置具備關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體以及液晶元件。其滿足公式(1)和公式(2)的像素以每一英寸300以上的密度被配置為矩陣狀。由此，可以保持寫入到以高密度配置的像素的影像信號的電位並提高液晶元件的開口率。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯 示裝置。
此外，本發明的一個方式是上述液晶顯示裝置的驅動方法，包括如下步驟：將選擇信號輸入到一個掃描線以選擇與該掃描線電連接的多個像素的第一步驟；以及將具有交替相反極性的影像信號輸入到夾著任意像素而配置的第一信號線和第二信號線，來將該影像信號按順序寫入到被選擇的多個像素中的第二步驟。
上述本發明的一個方式的液晶顯示裝置的驅動方法包括：選擇與一個掃描線電連接的多個像素的第一步驟；以及將具有交替相反極性的影像信號按順序寫入到被選擇的多個像素中的第二步驟。由此，一對信號線的電位向彼此相反的極性方向上變動，因此任意像素電極所受到的電位變動被消除，可以抑制串擾的發生。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置的驅動方法。
此外，在本說明書中，顯示裝置是指根據影像資料顯示影像的裝置。另外，顯示裝置包括如下模組的全部：在顯示裝置安裝有連接器如FPC(Flexible printed circuit：撓性印刷電路)或TCP(Tape Carrier Package：捲帶式封裝)的模組；TCP的前端設置有印刷線路板的模組；或藉由COG(Chip On Glass：玻璃覆接裝)方式將IC(積體電路)直接安裝在形成有顯示元件的基板的模組。
另外，在本說明書中，電容元件與液晶元件本身所具有的電容成分被區別。
此外，在沒有特別的說明的情況下，至於n通道型電晶體，本說明書中的關態電流(off-state current)是指在使汲極電極的電位高於源極電極和閘極電極的電位的狀態下，當閘極電極和源極電極之間的電壓為O以下時流過在源極電極和汲極電極之間的電流。或者，至於p通道型電晶體，本說明書中的關態電流是指在使汲極電極的電位低於源極電極和閘極電極的電位的狀態下，當閘極電極和源極電極之間的電壓為O以上時流過在源極電極和汲極電極之間的電流。
此外，電晶體所具有的源極電極和汲極電極根據電晶體的極性及供應到各電極的電位的高低互相替換其名稱。一般而言，在n通道型電晶體中，將被供給低電位的電極稱為源極電極，而將被供給高電位的電極稱為汲極電極。另外，在p通道型電晶體中，將被供給低電位的電極稱為汲極電極，而將被供給高電位的電極稱為源極電極。
此外，在本說明書中，電晶體串聯連接的狀態例如是指只有第一電晶體的第一端子和第二端子中的任一方連接到只有第二電晶體的第一端子和第二端子中的任一方的狀態。此外，電晶體並聯連接的狀態是指第一電晶體的第一端子連接到第二電晶體的第一端子，而第一電晶體的第二端子連接到第二電晶體的第二端子的狀態。
注意，在本說明書中，連接是指電連接，並相當於能夠供應或傳送電流、電壓或電位的狀態。因此，連接狀態不一定必須是指直接連接的狀態，而在其範疇內還包括以 能夠供應或傳送電流、電壓或電位的方式藉由佈線、電阻、二極體、電晶體等的電路元件間接地連接的狀態。
此外，當在電路圖上獨立的構成要素彼此連接時，也在實際上，有一個導電膜兼具有多個構成要素的功能的情況，例如佈線的一部分用作電極的情況等。本說明書中的連接的範疇內包括這種一個導電膜兼具有多個構成要素的功能的情況。
根據本發明的一個方式，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。或者，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置的驅動方法。
100‧‧‧像素
101‧‧‧顯示部
102‧‧‧電晶體
103‧‧‧液晶元件
104‧‧‧像素電極
106‧‧‧寄生電容
107‧‧‧寄生電容
300‧‧‧液晶顯示裝置
301‧‧‧顯示區域
303g‧‧‧閘極側驅動電路
303s‧‧‧源極側驅動電路
305‧‧‧密封材料
308‧‧‧佈線
309‧‧‧FPC
310‧‧‧基板
312‧‧‧電晶體
313‧‧‧電晶體
314‧‧‧電容
316‧‧‧絕緣層
317‧‧‧絕緣層
320c‧‧‧電容成分
320G‧‧‧液晶元件
320r‧‧‧電阻成分
321‧‧‧像素電極
322‧‧‧共同電極
324‧‧‧絕緣層
326‧‧‧間隔物
328‧‧‧配向膜
331‧‧‧液晶層
340‧‧‧基板
341G‧‧‧彩色濾光片
342‧‧‧遮光層
346‧‧‧配向膜
350G‧‧‧像素
402‧‧‧閘極電極層
404‧‧‧閘極絕緣層
404a‧‧‧閘極絕緣層
404b‧‧‧閘極絕緣層
406a‧‧‧源極電極層或汲極電極層
406b‧‧‧源極電極層或汲極電極層
407‧‧‧氧化物半導體膜
408‧‧‧氧化物半導體層
410‧‧‧基板
412‧‧‧電晶體
416‧‧‧絕緣層
416a‧‧‧絕緣層
416b‧‧‧絕緣層
417‧‧‧絕緣層
421‧‧‧像素電極
422‧‧‧共同電極
424‧‧‧絕緣膜
500‧‧‧基板
501‧‧‧導電膜
502‧‧‧導電膜
503‧‧‧導電膜
504‧‧‧導電膜
505‧‧‧像素電極
506‧‧‧閘極絕緣膜
507‧‧‧活性層
508‧‧‧共同電極
509‧‧‧絕緣膜
510‧‧‧間隔物
512‧‧‧絕緣膜
513‧‧‧絕緣膜
514‧‧‧基板
516‧‧‧液晶層
550‧‧‧電晶體
551‧‧‧電容元件
552‧‧‧液晶元件
600‧‧‧基板
601‧‧‧基板
602‧‧‧閘極佈線
604‧‧‧電容佈線
605‧‧‧電容佈線
606‧‧‧閘極絕緣層
616‧‧‧佈線
617‧‧‧電容佈線
618‧‧‧佈線
620‧‧‧絕緣層
622‧‧‧絕緣層
623‧‧‧接觸孔
624‧‧‧像素電極
625‧‧‧槽縫
626‧‧‧像素電極
628‧‧‧電晶體
629‧‧‧電晶體
630‧‧‧儲存電容部
631‧‧‧儲存電容部
636‧‧‧著色層
640‧‧‧共同電極
644‧‧‧突起
646‧‧‧配向膜
648‧‧‧配向膜
650‧‧‧液晶層
651‧‧‧液晶元件
652‧‧‧液晶元件
2000‧‧‧基板
7100‧‧‧電視機
7101‧‧‧外殼
7103‧‧‧顯示部
7105‧‧‧支架
7107‧‧‧顯示部
7109‧‧‧操作鍵
7110‧‧‧遙控器
7201‧‧‧主體
7202‧‧‧外殼
7203‧‧‧顯示部
7204‧‧‧鍵盤
7205‧‧‧外部連接埠
7206‧‧‧指向裝置
7301‧‧‧外殼
7302‧‧‧外殼
7303‧‧‧聯結部
7304‧‧‧顯示部
7305‧‧‧顯示部
7306‧‧‧揚聲器部
7307‧‧‧儲存介質插入部
7308‧‧‧LED燈
7309‧‧‧操作鍵
7310‧‧‧連接端子
7311‧‧‧感測器
7312‧‧‧麥克風
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
7450‧‧‧電腦
7451L‧‧‧外殼
7451R‧‧‧外殼
7452L‧‧‧顯示部
7452R‧‧‧顯示部
7453‧‧‧操作按鈕
7454‧‧‧鉸鏈
7455L‧‧‧左側揚聲器
7455R‧‧‧右側揚聲器
7456‧‧‧外部連接埠
在圖式中：圖1A至圖1D是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的圖；圖2A至圖2C是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的圖；圖3A和圖3B是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的電路圖；圖4A和圖4B是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的驅動方法的圖；圖5是說明根據實施方式的液晶顯示裝置的驅動方法的時序圖； 圖6A至圖6C是說明能夠適用於根據實施方式的液晶顯示裝置的電晶體的結構的圖；圖7A至圖7D是說明能夠適用於根據實施方式的液晶顯示裝置的電晶體的製程的圖；圖8A和圖8B是說明能夠適用於根據實施方式的液晶顯示裝置的像素的結構的圖；圖9是說明能夠適用於根據實施方式的液晶顯示裝置的像素的結構的等效電路圖；圖10A和圖10B是說明能夠適用於根據實施方式的液晶顯示裝置的像素的結構的圖；圖11A至圖11E是說明能夠適用根據實施方式的液晶顯示裝置的電子裝置的例子。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，而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及詳細內容在不脫離本發明的宗旨及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。注意，在下面說明的發明結構中，在不同的圖式中共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反復說明。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖1A至圖1D以及圖2A至圖2C對本發明的一個方式的液晶顯示裝置的結構進行說明。圖1A是本發明的一個方式的液晶顯示裝置的俯視圖，圖1B是液晶顯示裝置所具備的像素的俯視圖，圖1C是包括沿著圖1A及圖1B的切斷線C-D的剖面的一部分的側面圖。圖1D是包括沿著圖1A的切斷線A-B以及切斷線C-D-E的剖面的側面圖。此外，圖2A是液晶顯示裝置所具備的像素350G的等效電路圖。圖2B及圖2C是說明對像素寫入的信號和液晶元件的透過率的圖。
在本實施方式中例示出而進行說明的液晶顯示裝置300包括：在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料的電晶體312；以及包括與電晶體312的源極電極或汲極電極電連接的像素電極321以及液晶層331的液晶元件320G。而且，像素350G的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(1)，並且像素350G的電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(2)(參照圖1A及圖1D)。
注意，在公式(1)及公式(2)中，CX表示減去源自液晶元件320G的電容的像素350G的電容，CL1表示液晶元件320G的電容成分的最小值，CL2表示液晶元件320G的電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示液晶元件320G的電容成分的變化量，n表示灰階數量，並且m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異(換言之，被要求能夠區別其灰階按m不同的兩個影像信號)。
此外，液晶顯示裝置300在顯示區域301中具備包括像素350G的多個像素。此外，液晶顯示裝置300具備驅動像素的驅動電路(閘極側驅動電路303g、源極側驅動電路303s)(參照圖1A)。
像素350G包括電晶體312、像素電極321以及共同電極322(參照圖1B)。
像素350G中的電晶體312設置在第一基板310上。此外，源極側驅動電路303s中的電晶體313可以藉由與電晶體312相同的製程形成。
絕緣層316覆蓋電晶體312及電晶體313的半導體層，而抑制雜質擴散到該半導體層。絕緣層317是用來使形成在第一基板310上的結構物(例如，電晶體312、信號線等)所造成的凹凸為平坦的層。
外部輸入端子設置在引導佈線308的端部。此外，外部輸入端子連接有FPC(撓性印刷電路)309，並且藉由FPC309視頻信號、時脈信號、起始信號、重設信號等輸入到液晶顯示裝置300。另外，印刷線路板(PWB)也可以貼附到FPC309上。本說明書中的顯示面板不僅包括顯示面板主體，而且還包括組裝有FPC或PWB的顯示面板。
密封材料305圍繞顯示區域301、閘極側驅動電路303g以及源極側驅動電路303s，並貼合第一基板310和第二基板340。間隔物326調節第一基板310與第二基板340之間的間隙。間隙被調節的空間填充有液晶層331。
〈液晶元件〉
在液晶元件320G中，液晶層331設置在像素電極321與共同電極322之間的電場中。此外，配向膜328以與液晶層331接觸的方式形成在第一基板310上。配向膜346以與液晶層331接觸的方式形成在第二基板340下。
像素電極321位於與彩色濾光片341G重疊的位置上，並形成為疏齒狀或島狀。
在本實施方式中例示出的液晶顯示裝置的像素中的共同電極322與絕緣層324的一個面接觸並與彩色濾光片341G重疊。此外，共同電極322在與像素電極321重疊的位置中具備開口部。而且，像素電極321以與絕緣層324的另一個面接觸的方式設置(參照圖1B及圖1C)。
藉由在共同電極322中設置開口部，抑制與像素電極321的重疊而發揮降低不必要的電容的效果。此外，可以防止或降低在將第二基板與第一基板重疊的製程中，不意圖性地將雜質進入到第一基板中，而使像素電極321和共同電極322短路的故障的發生。其結果是，可以以高良率提供防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置300。
此外，共同電極322在與遮光層342重疊的位置上與像素電極321交叉。此外，作為本實施方式的變形例子，也可以在共同電極322中不設置開口部，採用將像素電極321與共同電極322重疊的結構，而以FFS(Fringe Field Switching：邊緣場切換)模式進行驅動。
絕緣層324覆蓋共同電極322，像素電極321形成在絕緣層324上。
第二基板340具備彩色濾光片341G和遮光層342。
像素350G具備液晶元件320G和與液晶元件320G重疊的位置上的彩色濾光片341G。此外，遮光層342以與像素350G和相鄰的像素之間重疊的區域重疊方式配置(參照圖1D)。
此外，可以對本發明的一個方式的液晶顯示裝置適用各種液晶元件。例如，可以使用TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、IPS(In-Plane-Switching：平面內轉換)模式、FFS模式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell：軸對稱排列微單元)模式、OCB(Optical Compensated Birefringence：光學補償彎曲)模式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal：鐵電性液晶)模式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal：反鐵電性液晶)模式等。此外，也可以採用垂直配向(VA)模式。作為垂直配向模式，可以使用MVA(Multi-Domain Vertical Alignment：多象限垂直配向)模式、PVA(Patterned Vertical Alignment：垂直配向構型)模式、ASV(Advanced Super View：高級超視覺)模式等。
〈像素的電特性〉
使用圖2A所示的等效電路可以說明像素350G的電特性。像素350G包括電晶體312和液晶元件320G。電晶 體312的閘極電極與掃描線G電連接。電晶體312的源極電極和汲極電極中的一方與信號線S電連接，電晶體312的源極電極和汲極電極中的另一方與液晶元件320G的一個電極連接。液晶元件320G的另一個電極供應有接地電位。
此外，液晶元件320G包含電阻成分320r和電容成分320c，它們與液晶元件320G的電極並聯連接。
像素350G包括電容。像素350G的電容除了液晶元件320G的電容成分320c之外還包括電晶體312的閘極電極-汲極電極之間的寄生電容、佈線間的寄生電容等。將從像素350G的電容減去液晶元件320G的電容成分的電容看作電容314。
在等效電路中，可以將電容314看作與液晶元件320G、電晶體312的源極電極和汲極電極中的另一方並聯連接。
此外，為了調節像素350G的電容，也可以在像素350G中設置電容元件。既可以設置與共同電極322重疊的像素電極321而構成電容元件，又可以設置與重疊於與閘極電極同一的導電膜的源極電極或汲極電極同一的導電膜而構成電容元件。
〈〈洩漏電流所導致的電壓降低〉〉
作為在本發明的一個方式的液晶顯示裝置中從被寫入影像信號的像素電流洩漏的路徑，有三個路徑。以下，估 計而示出從這三個路徑洩漏的電流所導致的液晶元件的電壓降低的程度。此外，將配置有像素的密度設定為每一英寸300。
第一路徑是經過關閉狀態下的電晶體洩漏的電流。可以將經過關閉狀態下的電晶體洩漏的電流設定為10-18A左右。此外，可以將經過關閉狀態下的閘極絕緣膜洩漏的電流估計為10-18A左右。
作為第二路徑可以舉出經過液晶元件洩漏的電流，作為第三路徑可以舉出經過電容元件洩漏的電流。可以將它們都估計為10-18A左右。這些洩漏電流的總和大約為10-17A左右。此外，液晶元件的電阻成分大約為1013Ω．cm至1014Ω．cm。
當像素的電容為1fF時，可以將在1/60sec(以60Hz驅動像素電路的情況)之間因洩漏電流而降低的電壓估計為大約10-6V左右。可以說，當採用以幾V驅動的液晶元件時，該電壓的程度為不成問題的程度。
當在像素中不設置電容時，可以將在1/60sec之間因洩漏電流而降低的電壓估計為大約10-4V左右。
上述在本實施方式中例示出的液晶顯示裝置300具備關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體312以及液晶元件320G，並構成為像素350G的電容滿足公式(1)和公式(2)。由此，可以保持寫入到像素350G的影像信號的電位並提高液晶元件320G的開口率。其結果是，可以提供防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置300。
以下，說明構成本發明的一個方式的液晶顯示裝置300的各種要素。
〈電晶體〉
可以對本發明的一個方式的液晶顯示裝置適用關態電流極小的絕緣閘極場效應電晶體(以下，簡稱為電晶體)。
例如，可以適用在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料的電晶體。明確地說，可以適用由碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等的化合物半導體、氧化鋅(ZnO)等的金屬氧化物構成的氧化物半導體等。有的氧化物半導體具有大能帶隙，即矽的三倍左右。
藉由在通道形成區中包括具有這樣特性的半導體材料，可以實現關態電流顯著低，且耐壓性高的電晶體。藉由將關態電流顯著低的電晶體用於像素，與使用一般的由矽或鍺等的半導體材料形成的電晶體的情況相比，可以在較長的時間內保持影像信號的電位。
在上述半導體材料中，氧化物半導體有可以藉由濺射法、濕處理(印刷法等)形成而量產性高等的優點。此外，碳化矽的製程溫度為1500℃左右且氮化鎵的製程溫度為1100℃左右，但是氧化物半導體的製程溫度較低，即300℃至500℃(玻璃轉移溫度以下，最大為700℃左右)，因此可以在廉價且容易獲得的玻璃基板上形成氧化物半導體。此外，可以對應基板的大型化。因此，在上述半導 體中，氧化物半導體特別有量產性高的優點。此外，在為了提高電晶體的性能(例如，場效應遷移率)而想要獲得結晶氧化物半導體的情況下，也可以藉由450℃至800℃的熱處理容易獲得結晶氧化物半導體。
另外，藉由減少成為電子給體(施體)的水分或氫等雜質而實現了高度純化的氧化物半導體(purified OS)為i型(本質半導體)或無限趨近於i型。因此，使用上述氧化物半導體的電晶體具有關態電流極低的特性。
明確而言，利用二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測量的被高度純化的氧化物半導體膜的氫濃度的測量值為5×1019/cm3以下，較佳為5×1018/cm3以下，進一步較佳為5×1017/cm3以下，更佳為1×1016/cm3以下。此外，可以藉由霍爾效應測量進行測量的氧化物半導體膜的載子密度低於1×1014/cm3，較佳為低於1×1012/cm3，進一步較佳為低於1×1011/cm3。此外，氧化物半導體的能帶隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，進一步較佳為3eV以上。藉由使用充分減少水分或氫等的雜質濃度而被高度純化的氧化物半導體膜，可以降低電晶體的關態電流。
在此，說明氧化物半導體膜中的氫濃度的分析。使用SIMS測量氧化物半導體膜中及導電膜中的氫濃度。已知的是：在SIMS分析中，由於其原理而難以獲得樣本表面附近或材質不同的膜的疊層介面附近的準確資料。於是，當使用SIMS分析膜中的厚度方向上的氫濃度分佈時，採 用在目標的膜所存在的範圍中沒有值的極端變動且可以獲得大致相同的值的區域中的平均值作為氫濃度。另外，當測量目標的膜的厚度小時，有時因受到相鄰的膜內的氫濃度的影響而找不到可以獲得大致相同的值的區域。此時，採用該膜所存在的區域中的氫濃度的最大值或最小值作為該膜中的氫濃度。再者，當在該膜所存在的區域中不存在具有最大值的山形峰值、具有最小值的谷形峰值時，採用拐點的值作為氫濃度。
明確而言，根據各種實驗可以證明將被高度純化的氧化物半導體膜用作活性層的電晶體的關態電流低。例如，通道寬度為1×106μm，且通道長度為10μm的元件在源極電極和汲極電極之間的電壓(汲極電壓)為1V至10V的範圍內也可以獲得關態電流(閘極電極和源極電極之間的電壓為0V以下時的汲極電流)為半導體參數分析儀的測量極限以下，即1×10-13A以下的特性。此時，可知相當於關態電流除以電晶體的通道寬度的數值的關態電流密度為100zA/μm以下。此外，藉由使用使電容元件和電晶體連接並由該電晶體控制流入到電容元件的電荷或從電容元件流出的電荷的電路，來進行關態電流密度的測量。在該測量時，將被高度純化的氧化物半導體膜用於上述電晶體的通道形成區，且根據電容元件的每個單位時間的電荷量推移，測量該電晶體的關態電流密度。其結果是，可知當電晶體的源極電極和汲極電極之間的電壓為3V時，可以獲得更低的關態電流密度，即幾十yA/μm。因此，在根據 本發明的一個方式的半導體裝置中，取決於源極電極和汲極電極之間的電壓，可以將以被高度純化的氧化物半導體膜為活性層的電晶體的關態電流密度設定為100yA/μm以下，較佳為設定為10yA/μm以下，進一步較佳為設定為1yA/μm以下。由此，將被高度純化的氧化物半導體膜用作活性層的電晶體的關態電流比使用具有晶性的矽的電晶體的關態電流顯著低。
另外，在使用被高度純化的氧化物半導體的電晶體中，幾乎不呈現關態電流的溫度依賴性。可以說這是因為：藉由去除在氧化物半導體中成為電子給體(施體)的雜質使氧化物半導體高度純化，而導電型無限趨近於本質型，費米能階位於禁止帶中央的緣故。此外，氧化物半導體的能隙為3eV以上，且熱激發載子極少也是沒有呈現溫度依賴性的原因之一。此外，源極電極及級極電極處於簡並狀態也是沒有呈現溫度依賴性的原因之一。電晶體主要根據從簡並狀態的源極電極注入到氧化物半導體中的載子而工作，且載子密度沒有溫度依賴性，因此可以說明關態電流不呈現溫度依賴性的現象。
另外，作為氧化物半導體，可以使用：四元金屬氧化物的In-Sn-Ga-Zn類氧化物；三元金屬氧化物的In-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Al-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；二元金屬氧化物的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；或者氧化銦、氧化錫、氧化鋅等。另外，在本說明書中，例如In-Sn-Ga-Zn類氧化物是指具有銦(In)、錫(Sn)、鎵(Ga)、鋅(Zn)的金屬氧化物，而對其組成沒有特別的限制。另外，上述氧化物半導體也可以包含矽。
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。注意，M表示選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種或多種金屬元素。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。
藉由在通道形成區中包括具有上述特性的半導體材料，可以實現關態電流極低且耐壓高的電晶體。此外，藉由將具有上述結構的電晶體用作切換元件，與使用一般的由矽或鍺等半導體材料形成的電晶體的情況相比，可以防止積蓄在液晶元件中的電荷洩漏。由此，可以在更長的期間保持影像信號的電位，因此即使不將電容元件連接到液晶元件以保持影像信號的電位，也可以防止所顯示的影像品質降低。因此，因為藉由不設置電容元件或藉由縮小電容元件的尺寸，都可以提高開口率，從而可以降低液晶顯示裝置的耗電量。
注意，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3A對本發明的一個方式的液晶顯示裝置的結構進行說明。圖3A是說明本發明的一個方式的液晶顯示裝置的顯示部的結構的電路圖。
在本實施方式中例示出的液晶顯示裝置具有在行方向上延伸的多個掃描線(掃描線G1至掃描線Gy)、與該掃描線交叉並在列方向上延伸的多個信號線(信號線S1至信號線Sx)以及配置在由相鄰的掃描線(例如，掃描線G1和掃描線G2)與相鄰的信號線(例如，信號線S1和信號線S2)之間圍繞的區域中的像素100，並且掃描線和信號線都以每一英寸300以上的密度被配置(參照圖3A)。
像素100包括：電晶體102，該電晶體102在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料，其閘極電極與一個掃描線電連接，其源極電極和汲極電極中的一方與一個信號線電連接；以及液晶元件103，該液晶元件103包括與電晶體102的源極電極和汲極電極中的另一方電連接的像素電極、液晶層和共同電極，而且，像素100的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(1)且像素100的電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(2)。
注意，在公式(1)及公式(2)中，CX表示減去源自所述液晶元件103的電容的像素100的電容，CL1表示液晶元件103的電容成分的最小值，CL2表示液晶元件103的電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示液晶元件103的電容成分的變化量，n表示灰階數量，並且m表示被要 求能夠識別的灰階之間的差異(換言之，被要求能夠區別其灰階按m不同的兩個影像信號)。
上述在本實施方式中例示出的液晶顯示裝置具備關閉狀態下的洩漏電流被降低的電晶體102以及液晶元件103。其電容滿足公式(1)和公式(2)的像素100以每一英寸300以上的密度被配置為矩陣狀。由此，可以保持寫入到像素的影像信號的電位並提高液晶元件的開口率。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置。
各像素100包括信號線S1至信號線Sx中的至少一個以及掃描線G1至掃描線Gy中的至少一個。此外，像素100包括用作切換元件的電晶體102以及液晶元件103。液晶元件103包括像素電極、共同電極及被施加像素電極和共同電極之間的電壓的液晶。
電晶體102控制是否對液晶元件103的像素電極供給信號線的電位，即影像信號的電位。液晶元件103的共同電極被施加預定的參考電位。
接著，對電晶體102與液晶元件103的具體連接關係。此外，將源極電極和汲極電極中的一方稱為第一端子、將源極電極和汲極電極中的另一方稱為第二端子。
電晶體102的閘極電極連接到掃描線G1至掃描線Gy中的任一個。電晶體102的第一端子連接到信號線S1至信號線Sx中的任一個，電晶體102的第二端子連接到液晶元件103的像素電極。
另外，根據需要，像素100還可以包括電晶體、二極體、電阻元件、電容元件、電感器的電路元件等的其他電路元件。
雖然圖3A示出在像素100中將一個電晶體102用作切換元件的情況，但是本發明不侷限於該結構。也可以使用用作一個切換元件的多個電晶體。當多個電晶體用作一個切換元件的情況下，上述多個電晶體可以並聯連接，串聯連接或組合串聯和並聯而連接。
注意，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3A和圖3B以及圖4A和圖4B對在實施方式2中例示出的本發明的一個方式的液晶顯示裝置的驅動方法。圖3A是說明本發明的一個方式的液晶顯示裝置的顯示部的結構的電路圖，圖3B是說明其中的任意像素和夾著該像素的信號線的配置的俯視圖。此外，圖4A和圖4B是用來說明寫入到本發明的一個方式的液晶顯示裝置的顯示部中的像素的影像信號的極性的模式圖。
因為在本實施方式中例示出的液晶顯示裝置的驅動方法是在實施方式2中例示出的液晶顯示裝置的驅動方法。
在第一步驟中，將選擇信號輸入到一個掃描線(例如，掃描線G2)，並且選擇與該掃描線電連接的多個像素 100。
接著，在第二步驟中，將具有彼此相反的極性影像信號輸入到夾著任意像素而配置的第一信號線和第二信號線(例如，信號線S1和信號線S2)，將具有相反極性的影像信號按順序寫入到被選擇的多個像素。
在本實施方式中例示出而說明的液晶顯示裝置的驅動方法包括選擇與一個掃描線電連接的多個像素的第一步驟以及將具有交替相反極性的影像信號按順序輸入到被選擇的多個像素的第二步驟。由此，一對信號線的電位向彼此相反的極性方向上變動，因此任意像素電極所受到的電位變動被消除，可以抑制串擾的發生。其結果是，可以提供一種防止影像品質的降低且降低耗電量的液晶顯示裝置的驅動方法。
〈串擾現象〉
串擾現象是指當在保持影像信號的電位的期間信號線的電位變化時，與該變化聯動而像素電極的電位變動的現象。當發生串擾現象時，顯示的對比度降低。
串擾現象是指形成在用來對像素輸入影像信號的信號線與液晶元件所具有的影像電極之間的寄生容量所導致的現象。
圖3B示出連接到任意信號線Si(i是1至x-1中的任一個)的一列像素100的結構。注意，在圖3B中，圖示出液晶元件103所具有的像素電極104代替在圖3A中 圖示出的液晶元件103。
在連接到信號線Si的像素100中，以被信號線Si和與信號線Si相鄰的信號線Si+1夾住的方式配置有像素電極104。在電晶體102處於關閉狀態時，在理想上像素電極104和信號線Si電分離。此外，在理想上像素電極104和信號線Si+1也電分離。但是，在實際上，在像素電極104和信號線Si之間存在有寄生電容106，並且在像素電極104和信號線Si+1之間存在有寄生電容107。
在不將液晶元件103連接到電容元件的情況下，或者在連接到液晶元件103的電容元件的電容值小的情況下，像素電極104的電位容易受到上述寄生電容106和寄生電容107的影響。因此，容易發生所謂的串擾的現象，其中即使在保持影像信號的電位的期間中電晶體102處於關閉狀態，也與信號線Si或信號線Si+1的電位的變化聯動而上述像素電極104的電位變動。由此，當作為液晶元件103使用常白(normally-white)的液晶時，影像成為泛白色，而對比度降低。
(源極線反轉和點反轉〉
在本發明的一個方式中，在任意一個圖框期間中，對以在其間夾有像素電極104的方式配置的信號線Si和信號線Si+1輸入具有彼此相反的極性的影像信號。
注意，具有相反極性的影像信號是指當將液晶元件的共同電極的電位設定為參考電位時，一方是具有高於參考 電位的電位的影像信號，而另一方是具有低於參考電位的電位的影像信號。
作為將具有交替相反極性的影像信號按順序寫入到被選擇的多個像素的方法，例如可以舉出兩個方法(源極線反轉和點反轉)。無論採用任何方法，一對信號線的電位都向彼此相反的極性方向上變動，因此任意像素電極所受到的電位變動被消除。因此，可以抑制串擾的發生。
源極線反轉是指對連接到一個信號線的多個像素及連接到與上述信號線相鄰的一個信號線的多個像素輸入在任意一個圖框期間具有相反極性的影像信號的方法。
在圖4A中，示意性地示出當利用源極線反轉時供給到像素的影像信號的極性。由符號+表示在任意一個圖框期間被供給的影像信號的極性為正的像素，由符號-表示在任意一個圖框期間被供給的影像信號的極性為負的像素。圖4A的右側所示的圖框示出在圖4A的左側所示的圖框後面的圖框。
在源極線反轉中，對所有連接到同一信號線的多個像素的全部供給具有同一極性的影像信號。而且，對所有連接到相鄰的信號線的多個像素的全部供給具有與上述極性相反的極性的影像信號。
點反轉是指對連接到一個信號線的多個像素及分別連接到與上述信號線相鄰的一個信號線的多個像素輸入在任意一個圖框期間具有相反極性的影像信號，且在連接到同一信號線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4B中，示意性地示出當利用點反轉時供給到像素的影像信號的極性。由符號+表示在任意一個圖框期間被供給的影像信號的極性為正的像素，由符號-表示在任意一個圖框期間被供給的影像信號的極性為負的像素。圖4B的右側所示的圖框示出在圖4B的左側所示的圖框後面的圖框。
在點反轉中，連接到一個信號線的多個像素和連接到相鄰的一個信號線的多個像素供應有具有交替相反極性的影像信號。而且，在連接到同一信號線的多個像素中，對彼此相鄰的像素供給具有彼此相反極性的影像信號。換言之，當關注一個圖框期間時，輸入到一個信號線的影像信號的極性交替反轉。
無論在任何方法中，都對信號線Si輸入具有正(+)的極性的影像信號，對信號線Si+1輸入具有負(-)的極性的影像信號。接著，對信號線Si輸入具有負(-)的極性的影像信號，對信號線Si+1輸入具有正(+)的極性的影像信號。接著，對信號線Si輸入具有正(+)的極性的影像信號，對信號線Si+1輸入具有負(-)的極性的影像信號。
像這樣，藉由對信號線Si及信號線Si+1輸入具有彼此相反的極性的影像信號，信號線Si的電位變化所引起的像素電極104的電位變動和信號線Si+1的電位變化所引起的像素電極104的電位變動在相反方向上起作用而彼 此消除。
由此，即使在像素100的電容較小的情況下，也可以將像素電極104的電位變動抑制為小。因此，可以抑制串擾的發生來提高影像品質。
〈時序圖〉
接著，圖5示出藉由源極線反轉使圖3A所示的顯示部101工作時的時序圖。明確而言，在圖5中示出供給到掃描線G1的信號的電位的時間變化、供給到信號線S1至信號線Sx的影像信號的電位的時間變化以及連接到掃描線G1的各像素所具有的像素電極的電位的時間變化。
首先，藉由對掃描線G1輸入具有脈衝的信號，掃描線G1被選擇。在連接到被選擇的掃描線G1的多個像素中的各像素100中，電晶體102導通。然後，當在電晶體102處於導通狀態下對信號線S1至信號線Sx供給影像信號的電位時，藉由導通狀態的電晶體102將影像信號的電位供給到液晶元件103的像素電極。
圖5所示的時序圖示出在第一圖框期間的掃描線G1被選擇的期間中，第奇數個信號線S1、信號線S3...依次輸入有具有正的極性的影像信號，第偶數個信號線S2、信號線S4...信號線Sx依次輸入有具有負的極性的影像信號的例子。因此，連接到第奇數個信號線S1、信號線S3...的像素100中的像素電極(S1)、像素電極(S3)...供給有具有正的極性的影像信號。此外，連接到第偶數個 信號線S2、信號線S4...信號線Sx的像素100中的像素電極(S2)、像素電極(S4)...像素電極(Sx)供給有具有負的極性的影像信號。
在液晶元件103中，根據供給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，且透過率變化。因此藉由根據影像信號的電位控制液晶元件103的透過率，液晶元件103可以顯示灰階。
當對信號線S1至信號線Sx的影像信號的輸入結束時，掃描線G1的選擇也結束。當掃描線的選擇結束時，在具有該掃描線的像素100中，電晶體102截止。於是，液晶元件103保持供給到像素電極和共同電極之間的電壓來維持灰階的顯示。然後，掃描線G2至掃描線Gy依次被選擇，且在連接到上述各掃描線的像素中，進行與掃描線G1被選擇的期間同樣的工作。
接著，在第二圖框期間中，掃描線G1再次被選擇。而且在第二圖框期間的掃描線G1被選擇的期間中，與第一圖框期間的掃描線G1被選擇的期間不同地，第奇數個信號線S1、信號線S3...依次輸入有具有負的極性的影像信號，第偶數個信號線S2、信號線S4...信號線Sx依次輸入有具有正的極性的影像信號。因此，連接到第奇數個信號線S1、信號線S3...的像素100中的像素電極(S1)、像素電極(S3)...供給有具有負的極性的影像信號。此外，連接到第偶數個信號線S2、信號線S4...信號線Sx的像素100中的像素電極(S2)、像素電極(S4)...像素電極 (Sx)供給有具有正的極性的影像信號。
在第二圖框期間中，當對信號線S1至信號線Sx的影像信號的輸入結束時，掃描線G1的選擇也結束。然後，從掃描線G2至掃描線Gy依次被選擇，且在連接到上述各掃描線的像素中，進行與掃描線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5所示的時序圖例示出信號線S1至信號線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。既可以對信號線S1至信號線Sx一齊輸入影像信號，也可以每多個信號線依次輸入有影像信號。
此外，雖然在本實施方式中說明了採用逐行掃描方式選擇掃描線的情況，但是也可以採用隔行掃描方式選擇掃描線。
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，可以防止被稱為殘影的液晶的劣化。
但是，由於在進行反轉驅動的情況下，當影像信號的極性變化時供給到信號線的電位的變化變大，因此用作切換元件的電晶體102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102中容易發生特性劣化諸如臨界電壓的遷移等。
此外，為了維持液晶元件103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，也關態電流低。
在本發明的一個方式中，由於將其能帶隙寬於矽或鍺的能帶隙且其本質載子密度低於矽或鍺的本質載子密度的氧化物半導體等的半導體用於電晶體102，因此可以提高電晶體102的耐壓性，且顯著地減少關態電流。由此，與使用一般的由矽或鍺等的半導體材料形成的電晶體的情況相比，可以防止電晶體102的劣化，並維持液晶元件103所保持的電壓。
注意，一般而言，液晶的從被施加電壓到其透過率收斂的回應時間為十幾msec左右。由此，液晶元件的透過率的變化容易作為動態影像的模糊被人眼察覺。於是，本發明的一個方式也可以採用過驅動，其中暫時增大施加到液晶元件103的電壓來快速地使液晶配向變化。藉由採用過驅動，液晶元件的透過率的變化不容易作為動態影像的模糊被人眼察覺，從而可以改善動態影像的影像品質。
此外，由於當在電晶體102截止之後也液晶元件的透過率不收斂而繼續變化時，液晶的介電常數也發生變化，因此液晶元件所保持的電壓容易發生變化。特別是，在如本發明的一個方式那樣，不將電容元件並聯連接到液晶元件的情況下或者即使將電容元件並聯連接到液晶元件也其電容值小的情況下，上述液晶元件所保持的電壓顯著容易發生變化。但是，由於藉由使用上述過驅動可以縮短回應時間，因此可以降低電晶體102截止之後的液晶元件的透過率的變化。由此，在不將電容元件並聯連接到液晶元件 的情況下或者即使將電容元件並聯連接到液晶元件也其電容值小的情況下，也在電晶體102截止之後防止液晶元件所保持的電壓的變化。
注意，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，使用圖6A至圖6C以及圖7A至圖7D對可以適用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置的電晶體的結構以及其製造方法的一個方式進行說明。明確地說，可以將本實施方式的結構用於實施方式1所說明的液晶顯示裝置的顯示部中的電晶體312。
圖6A是可以適用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置的底閘極型電晶體412的結構的平面圖，圖6B是沿著圖6A的X1-Y1的剖面圖，圖6C是沿著圖6A的V1-W1的剖面圖。此外，圖7A至圖7D是說明電晶體412的製造方法的剖面圖。
圖6A至圖6C所示的電晶體412包括：設置在具有絕緣表面的基板410上的閘極電極層402；閘極電極層402上的閘極絕緣層404；與閘極絕緣層404接觸並與閘極電極層402重疊的氧化物半導體層408；以及與氧化物半導體層408電連接的源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b。
此外，作為電晶體412的結構要素，也可以包括覆蓋 源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b並與氧化物半導體層408接觸的絕緣層416。可以將電晶體412的通道長度例如設定為1μm以上。
絕緣層417使形成在基板410上的電晶體412等結構物所造成的凹凸為平坦。共同電極422設置在絕緣層417上，並且絕緣膜424形成在共同電極422上。像素電極421藉由設置在絕緣膜424、絕緣層417和絕緣層416中的開口部與電晶體412的源極電極層或汲極電極層406b電連接。
在本實施方式所例示的結構作為與氧化物半導體層408接觸的絕緣層(閘極絕緣層404b及絕緣層416a)包括包含氧的絕緣層(例如氧化矽、包含氮的氧化矽)。因此，可以對氧化物半導體層408供應氧，而可以填充該氧化物半導體層408的氧缺陷。
此外，作為以與包含氧的絕緣層接觸的方式設置在氧化物半導體層408的絕緣層(閘極絕緣層404a和絕緣層416b)包括氮化矽膜。氮化矽膜用作抑制氫或包含氫的化合物(水等)進入到氧化物半導體層408中的障壁膜。因此，可以提高具有這種疊層結構的電晶體的可靠性。
以下對構成可以適用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置的電晶體的各種要素。
〈閘極絕緣層〉
在本實施方式中，閘極絕緣層404採用與閘極電極層 402接觸的閘極絕緣層404a與設置在閘極絕緣層404a上並與氧化物半導體層408接觸的絕緣層404b的疊層結構。
〈絕緣層〉
絕緣層416採用與源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b接觸的絕緣層416a與絕緣層416a上的絕緣層416b的疊層結構。
〈氧化物半導體層〉
氧化物半導體層408可以處於單晶狀態、多晶(也稱為polycrystal)狀態、或非晶狀態等。另外，較佳為氧化物半導體層408是CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：C軸配向結晶氧化物半導體)膜。在實施方式5中，詳細說明對氧化物半導體層408適用CAAC-OS膜的結構。
用於氧化物半導體層408的氧化物半導體至少含有銦(In)。尤其較佳為含有銦及鋅(Zn)。此外，作為用來減小使用該氧化物半導體的電晶體的電特性的不均勻的穩定劑(stabilizer)，較佳為除了上述元素以外還含有鎵(Ga)。此外，作為穩定劑較佳為含有錫(Sn)、鉿(Hf)、鋁(Al)和鋯(Zr)中的一種或多種。
另外，作為其他穩定劑，也可以含有鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪 (Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)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；二元金屬氧化物的In-Zn類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物；三元金屬氧化物的In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-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；以及四元金屬氧化物的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。
例如，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分含有In、Ga、Zn的氧化物，對In、Ga、Zn的比率沒有限制。此外，也可以含有In、Ga、Zn以外的金屬元素。
另外，作為氧化物半導體，也可以使用以InMO3(ZnO)m(m>0，且m不是整數)表示的材料。注意，M表示選自Ga、Fe、Mn和Co中的一種金屬元素或多種金屬元素。另外，作為氧化物半導體，也可以使用以In2SnO5(ZnO)n(n>0，且n是整數)表示的材料。
例如，可以使用其原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)、In：Ga：Zn=2：2：1(=2/5：2/5：1/5)或In：Ga：Zn=3：1：2(=1/2：1/6：1/3)的In-Ga-Zn類氧化物或與其相似的組成的氧化物。或者，較佳為使用其原子數比為In：Sn：Zn=1：1：1(=1/3：1/3：1/3)、In：Sn：Zn=2：1：3(=1/3：1/6：1/2)或In：Sn：Zn=2：1：5(=1/4：1/8：5/8)的In-Sn-Zn類氧化物或與其相似的組成的氧化物。
注意，使用含有銦的氧化物半導體的電晶體不侷限於此，可以根據所需要的電特性(場效應遷移率、臨界值、不均勻性等)而使用適當的組成的氧化物半導體。另外，較佳為採用適當的載子濃度、雜質濃度、缺陷密度、金屬元素與氧的原子數比、原子間距離、密度等，以得到所需要的電特性。
例如，使用In-Sn-Zn類氧化物的電晶體可以較容易獲得較高的場效應遷移率。但是，使用In-Ga-Zn類氧化物的電晶體也可以藉由降低塊內缺陷密度來提高場效應遷移率。
另外，例如In、Ga、Zn的原子數比為In：Ga：Zn=a：b：c(a+b+c=1)的氧化物的組成與原子數比為In：Ga：Zn=A：B：C(A+B+C=1)的氧化物的組成相似是指a、b、c滿足如下算式：(a-A)2+(b-B)2+(c-C)2 r2。r例如可以為0.05。其他氧化物也是同樣的。
另外，氧化物半導體層可以利用濺射法形成，並且藉由使濺射靶材含有銦，可以降低在成膜時產生的微粒。因 此，更佳為適用包含銦的氧化物半導體層。
〈電晶體的製造方法〉
以下，使用圖7A至圖7D對電晶體412的製造方法的一個例子進行說明。
〈〈閘極電極層〉〉
首先，在具有絕緣表面的基板410上形成閘極電極層402(包括使用相同的層形成的佈線)。
對可以用作具有絕緣表面的基板410的基板沒有特別的限制，但是該基板需要至少具有能夠承受在後面進行的加熱處理程度的耐熱性。例如，可以使用諸如硼矽酸鋇玻璃和硼矽酸鋁玻璃等玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板等。另外，作為基板410，可以採用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺為材料的化合物半導體基板、SOI基板等，並且也可以使用在這些基板上設置有半導體元件的基板。此外，也可以在基板410上形成基底絕緣層。
閘極電極層402的材料可以使用鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、鉻、釹、鈧等金屬材料或以上述金屬材料為主要成分的合金材料形成。此外，閘極電極層402可以使用以摻雜有磷等雜質元素的多晶矽膜為代表的半導體膜、鎳矽化物等矽化物膜。閘極電極層402既可以是單層結構，又可以是疊層結構。也可以使閘極電極層402具有錐形形狀， 例如可以將錐角設定為15°以上且70°以下。在此，錐角是指具有錐形形狀的層的側面與該層的底面之間的角度。
另外，作為閘極電極層402的材料還可以使用氧化銦氧化錫、含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、氧化銦氧化鋅、添加有氧化矽的氧化銦錫等導電材料。
或者，作為閘極電極層402的材料還可以使用含有氮的In-Ga-Zn類氧化物、含有氮的In-Sn類氧化物、含有氮的In-Ga類氧化物、含有氮的In-Zn類氧化物、含有氮的Sn類氧化物、含有氮的In類氧化物、金屬氮化物膜(氮化銦膜、氮化鋅膜、氮化鉭膜、氮化鎢膜等)。由於上述材料具有5電子伏特以上的功函數，所以藉由使用上述材料形成閘極電極層402，可以使電晶體的臨界電壓成為正值，由此可以實現常截止(normally-off)的開關電晶體。
〈〈閘極絕緣層〉〉
接著，以覆蓋閘極電極層402的方式在閘極電極層402上形成絕緣層404(參照圖7A)。作為閘極絕緣層404，藉由電漿CVD法、濺射法等使用包括氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜和氧化釹膜中的一種以上的絕緣膜的單層或疊層。
此外，在閘極絕緣層404中，後面形成的與氧化物半導體層408接觸的區域(在本實施方式中，閘極絕緣層404b)較佳為包含氧的絕緣層，並較佳為具有包含超過化學計量組成的氧的區域(氧過剩區域)。為了在閘極絕緣層404中形成氧過剩區域，例如可以在氧氣氛圍下形成閘極絕緣層404。或者，也可以對成膜之後的閘極絕緣層404導入氧而形成氧過剩區域。作為氧的導入方法，可以使用離子植入法、離子摻雜法、電漿浸沒離子佈植技術、電漿處理等。
在本實施方式中，作為閘極絕緣層404a形成氮化矽膜、作為閘極絕緣層404b形成氧化矽膜。
〈〈氧化物半導體層〉〉
接著，在閘極絕緣層404上形成氧化物半導體膜407(參照圖7B)。
作為氧化物半導體膜407的成膜方法，可以適當地利用濺射法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束磊晶)法、CVD法、脈衝雷射沉積法、ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法等。
另外，較佳為以不暴露於大氣的方式連續地形成閘極絕緣層404和氧化物半導體膜407。藉由以不暴露於大氣的方式連續地形成閘極絕緣層404和氧化物半導體膜407，可以防止氫或氫化合物(例如，附著水等)附著於氧化物半導體膜407的表面，所以可以抑制雜質的混入。
此外，用來形成氧化物半導體膜的濺射靶材使用相對密度(填充率)高的多晶濺射靶材。另外，當成膜時，將濺射靶材充分冷卻到室溫，將被成膜基板的被成膜面的溫度設定為室溫以上，在成膜處理室中幾乎沒有水分或氫的氛圍下進行氧化物半導體膜的成膜。
濺射靶材的密度越高越佳。藉由將濺射靶材的密度設定為高，也可以增高所形成的膜的密度。明確而言，將靶材的相對密度(填充率)設定為90%以上且100%以下，較佳為95%以上，更佳為99.9%以上。另外，濺射靶材的相對密度是指濺射靶材的密度和與濺射靶材同一組成材料的沒有氣孔狀態下的密度之比。
較佳為在惰性氣體氛圍(氮氣或稀有氣體氛圍)下，真空中或高壓氛圍中進行濺射靶材的焙燒。使用作為焙燒方法適當地利用常壓焙燒法、加壓焙燒法等來可以得到的多晶靶材。作為加壓焙燒法，較佳為利用熱壓法、熱等靜壓(HIP：Hot Isostatic Pressing)法、放電電漿焙燒法或衝擊法。焙燒的最高溫度根據濺射靶材的材料的焙燒溫度選擇，但是較佳為設定為1000℃至2000℃左右，更佳為1200℃至1500℃。另外，最高溫度的保持時間根據濺射靶材的材料選擇，但是較佳為設定為0.5小時至3小時。
當形成In-Ga-Zn類氧化物膜時，作為濺射靶材使用原子數比為In：Ga：Zn=3：1：2的靶材或In：Ga：Zn=1：1：1的靶材。
另外，從得到緻密的膜的觀點來看，減少殘存在成膜 處理室內的雜質也是重要的。將成膜處理室內的背壓(極限真空度(ultimate degree of vacuum)：導入反應氣體之前的真空度)設定為5×10-3Pa以下，較佳為6×10-5Pa以下，將成膜時的壓力設定為低於2Pa，較佳為0.4Pa以下。藉由降低背壓，減少成膜處理室內的雜質。
另外，從得到緻密的膜的觀點來看，減少導入到成膜處理室內的氣體，即減少成膜時使用的氣體中的雜質也是重要的。此外，增高成膜氣體中的氧比例並對電力進行最優化也是重要的。藉由增高成膜氣體中的氧比例(上限的氧比例為100%)並對電力進行最優化，可以減輕成膜時的電漿損傷。由此，容易得到緻密的膜。
另外，在氧化物半導體膜的成膜之前或成膜中，為了監視成膜處理室內的水分量等，較佳為在使四極質譜儀(以下，稱為Q-mass)始終工作的狀態下進行成膜。
例如，當利用濺射法形成氧化物半導體膜407時，作為供應到濺射裝置的成膜處理室內的成膜氣體，使用氫、水、羥基或氫化物等雜質被去除的高純度的稀有氣體與氧的混合氣體或者氧。
此外，也可以對成膜之後的氧化物半導體膜407適當地進行為了脫水化或脫氫化處理的熱處理。此外，也可以對已進行脫水化或脫氫化處理的氧化物半導體膜407供應氧。
接著，藉由使用光微影法的蝕刻處理將氧化物半導體膜407加工為島狀氧化物半導體層408(參照圖7C)。
〈〈源極電極層及汲極電極層〉〉
接著，在氧化物半導體層408上形成導電膜，對該導電膜進行加工來形成源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b(包括使用相同的層形成的佈線)。
作為源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b，例如可以使用包含選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W中的元素的金屬膜或以上述元素為成分的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)等。此外，還可以採用在Al、Cu等金屬膜的下側和上側的一者或兩者層疊Ti、Mo、W等高熔點金屬膜或它們的金屬氮化物膜(氮化鈦膜、氮化鉬膜、氮化鎢膜)的結構。
另外，也可以使用導電金屬氧化物形成源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b。作為導電金屬氧化物，可以使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦氧化錫(In2O3-SnO2)、氧化銦氧化鋅(In2O3-ZnO)或使它們的金屬氧化物材料包含氧化矽的材料。
另外，作為源極電極層或汲極電極層406a以及源極電極層或汲極電極層406b可以使用含有氮的In-Ga-Zn-O膜、含有氮的In-Sn-O膜、含有氮的In-Ga-O膜、含有氮的In-Zn-O膜、含有氮的Sn-O膜、含有氮的In-O膜等金屬氮化物膜。由於這些膜含有與氧化物半導體層408相同的構成元素，所以可以使源極電極層或汲極電極層406a 以及源極電極層或汲極電極層406b與氧化物半導體層408之間的介面穩定。
〈〈絕緣層〉〉
接著，以覆蓋源極電極層或汲極電極層406a、源極電極層或汲極電極層406b以及露出的氧化物半導體層408的方式形成絕緣層416(參照圖7D)。
絕緣層416可以利用電漿CVD法、濺射法使用氧化矽膜、氧化鎵膜、氧化鋁膜、氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧氮化鋁膜或者氮氧化矽膜等的單層或疊層形成。注意，當作為與氧化物半導體層408接觸的絕緣層416(在本實施方式中，絕緣層416a)形成包含氧的絕緣層時，可以使用該包含氧的絕緣層對氧化物半導體層408供應氧，所以是較佳的。
例如，將安裝在電漿CVD設備的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，將原料氣體導入處理室，將處理室內的壓力設定為30Pa以上且250Pa以下，較佳為設定為40Pa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，也可以以上述條件形成氧化矽膜或氧氮化矽膜。在上述條件下可以形成擴散氧的包含氧的絕緣層。
在形成該擴散氧的包含氧的絕緣層之後，不暴露於大氣而將安裝在電漿CVD設備的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250℃以下，較佳為180℃以上且230℃以下，將原料氣體導入處理室將處理室內的壓力設定為100Pa以上且250Pa以下，較佳為設定為100Pa以上且200Pa以下，並且對設置在處理室內的電極供應0.17W/cm2以上且0.5W/cm2以下，較佳為0.26W/cm2以上且0.35W/cm2以下的高頻功率，也可以以上述條件形成氧化矽膜或氧氮化矽膜。由於當在上述條件下進行成膜時，在電漿中原料氣體的分解效率得到提高，氧自由基增加，原料氣體的氧化進展，因此所成膜的氧化矽膜或氧氮化矽膜中的氧含量多於化學計量比。然而，當基板溫度是上述溫度時，由於矽與氧的接合力弱，所以由於加熱而氧的一部分脫離。其結果是，可以形成包含多於滿足化學計量組成的氧的氧並包含由於加熱而其一部分脫離的氧的絕緣層。
藉由上述步驟，可以形成本實施方式的電晶體412。
(共同電極和像素電極的製造方法)
形成覆蓋電晶體412的絕緣層417。絕緣層417是用來使形成在基板410上的結構物所造成的凹凸為平坦的層，例如可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂等。
在絕緣層417上形成共同電極422。共同電極422使用光微影製程對導電膜進行加工來形成。
在共同電極422上形成絕緣膜424。
在絕緣膜424上形成像素電極421。絕緣膜424用作 使像素電極421和共同電極422絕緣的層。
此外，當共同電極422和像素電極421是對可見光具有透光性的膜時，可以提高像素的開口率，所以是較佳的。
注意，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，參照圖式詳細地說明適合於能夠應用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置的電晶體的氧化物半導體層的一個例子。
氧化物半導體層處於單晶狀態、多晶(polycrystal)狀態或非晶狀態等。
另外，也可以藉由調節成膜條件，例如將被成膜基板的溫度設定為200℃以上，得到包含結晶部的緻密的氧化物半導體膜，即CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)膜。
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單晶氧化物半導體膜和非單晶氧化物半導體膜。非單晶氧化物半導體膜包括非晶氧化物半導體膜、微晶氧化物半導體膜、多晶氧化物半導體膜及CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)膜等。
非晶氧化物半導體膜具有無序的原子排列並不具有結 晶成分。其典型例子是在微小區域中也不具有結晶部而膜整體具有完全的非晶結構的氧化物半導體膜。
微晶氧化物半導體膜例如包括1nm以上且小於10nm的尺寸的微晶(也稱為奈米晶)。因此，微晶氧化物半導體膜的原子排列的有序度比非晶氧化物半導體膜高。因此，微晶氧化物半導體膜的缺陷態密度低於非晶氧化物半導體膜。
CAAC-OS膜是包含多個結晶部的氧化物半導體膜之一，大部分的結晶部的尺寸為能夠容納於一邊短於100nm的立方體內的尺寸。因此，有時包括在CAAC-OS膜中的結晶部的尺寸為能夠容納於一邊短於10nm、短於5nm或短於3nm的立方體內的尺寸。CAAC-OS膜的缺陷態密度低於微晶氧化物半導體膜。下面，對CAAC-OS膜進行詳細的說明。
在CAAC-OS膜的透射電子顯微鏡(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遷移率的降低。
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。
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。
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°附近時出現峰值。由於該峰值來源於InGaZnO4結晶的(009)面，由此可以確認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(軸)旋轉樣本的條件下進行分析(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°附近的狀態下進行掃描也不能觀察到明確的峰值。
由上述結果可知，在具有c軸配向的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軸都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發生改變時，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，CAAC-OS膜中的晶化度不一定均勻。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，有時頂面附近的晶化度高於被形成面附近的晶化度。另外，當對CAAC-OS膜添加雜質時，被添加了雜質的區域的晶化度改變，所以有時CAAC-OS膜中的晶化度根據區域而不同。
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。
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。因此，該電晶體具有高可 靠性。
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。
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。
在成膜中，微小的濺射粒子從靶材飛濺到基板上，該微小的濺射粒子附著到基板上而形成膜。當將被成膜基板的溫度設定為200℃以上時，由於基板被加熱，濺射粒子進行重新排列，由此形成高密度的膜。
在CAAC-OS膜的銦原子中，2個以上且20個以下左右的銦原子橫向方向排列形成包含銦原子的層。另外，有時20個以上的含有銦的層原子橫向方向排列。例如，2個以上且50個以下、2個以上且100個以下或2個以上且500個以下的銦原子可以橫向方向排列。
另外，含有銦原子的層彼此重疊，層的數目為1層以上且20層以下、1層以上且10層以下或1層以上且4層以下。
如此，含有銦原子的層的疊層體經常被看作在橫向方向上含有若干銦原子並在縱向方向上具有若干層的簇。這 是考慮到因為濺射粒子為平板狀的緣故。
另外，藉由提高被成膜基板的溫度，在基板表面容易發生濺射粒子的遷移。藉由該作用，平板狀的濺射粒子到達基板表面後稍微移動，然後以平坦的面(a-b面)朝向基板表面的方式附著於基板表面。因此，易於得到在從垂直於表面的方向看時具有c軸配向的結晶區的氧化物半導體膜。
另外，也可以在形成氧化物半導體膜之後進行200℃以上的加熱處理來形成更緻密的膜。注意，當降低氧化物半導體膜中的雜質元素(氫或水等)時有可能產生氧缺陷，所以較佳為在進行加熱處理之前在氧化物半導體膜上或氧化物半導體膜下設置含有過剩的氧的絕緣層。藉由加熱處理，可以減少氧化物半導體膜中的氧缺陷。
藉由提高剛成膜之後的氧化物半導體膜的密度，可以實現薄且接近單晶的緻密的膜，氧或氫等幾乎不擴散膜中，因此，使用緻密的氧化物半導體裝置可以實現可靠性的提高。
也可以對包括在本發明的一個方式的電晶體的氧化物半導體層應用具有非晶結構或結晶結構的的氧化物半導體層。但是，當將CAAC-OS膜應用於氧化物半導體層時，可以減少存在於氧化物半導體層中的起因於氧缺陷的DOS(density of states：態密度)，所以是較佳的。
注意，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6
在本實施方式中，參照圖8A和圖8B以及圖9對可以應用於本發明的一個方式的液晶顯示裝置中並具有在垂直配向(VA：Vertical Alignment)模式下工作的液晶元件的像素的結構進行說明。圖8A是液晶顯示裝置所具有的像素的俯視圖，圖8B是包括沿著圖8A的切斷線E-F的剖面的側面圖。另外，圖9是液晶顯示裝置所具有的像素的等效電路圖。
VA型是指一種控制液晶顯示面板的液晶分子的排列的方式。VA型液晶顯示裝置是當不施加電壓時液晶分子朝向垂直於面板表面的方向的方式。
在本實施方式中，特別地，將像素(pixel)分成幾個區域(子像素)且使分子分別倒向不同方向。這稱為多域(multi domain)化或多域設計。在以下說明中，說明考慮到多域設計的液晶顯示裝置。
圖8A的X1是形成有像素電極624的基板600的俯視圖，X3是形成有共同電極640的基板601的俯視圖，X2是形成有像素電極624的基板600和形成有共同電極640的基板601相互重疊的狀態的俯視圖。
在基板600上形成電晶體628和與其連接的像素電極624及儲存電容部630。電晶體628、佈線618以及儲存電容部630被絕緣層620和絕緣層620上的絕緣層622覆蓋。像素電極624藉由穿過絕緣層620和絕緣層622的接觸孔623連接到佈線618。
儲存電容部630由與電晶體628的閘極佈線602同時形成的作為第一電容佈線的電容佈線604、閘極絕緣層606、與佈線616、佈線618同時形成的作為第二電容佈線的電容佈線617構成。
作為像素電極624，可以使用具有透光性的導電材料諸如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、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等。
在像素電極624中設置槽縫625。槽縫625用來控制液晶的配向。
電晶體629、與電晶體629連接的像素電極626及儲存電容部631可以分別與電晶體628、像素電極624及儲存電容部630同樣地形成。電晶體628和電晶體629都連接到佈線616。該液晶顯示面板的像素由像素電極624及像素電極626構成。像素電極624和像素電極626是子像素。
在基板601上形成有著色層636、共同電極640，並且在共同電極640上形成有突起644。在像素電極624上形成有配向膜648，並且同樣地在共同電極640及突起644上也形成有配向膜646。在基板600和基板601之間形成有液晶層650。
共同電極640較佳為使用與像素電極624同樣的材料形成。在共同電極640上形成有控制液晶的配向的突起644。
當對設置有槽縫625的像素電極624施加電壓時，在槽縫625的近旁會產生電場應變(傾斜電場)。藉由將該槽縫625和基板601一側的突起644以互相咬合的方式配置，有效地產生傾斜電場且控制液晶的配向，並根據各個位置使液晶配向的方向不同。就是說，藉由進行多域化來擴大液晶顯示面板的視角。
圖8B示出基板600和基板601重疊並且注入有液晶的狀態。像素電極624、液晶層650與共同電極640重疊，因此形成液晶元件。
圖9示出上述像素結構的等效電路。電晶體628和電晶體629都連接到閘極佈線602和佈線616。在此情況下，藉由使電容佈線604和電容佈線605的電位為不同，可以使液晶元件651的工作和液晶元件652的工作為不同。就是說，藉由分別控制電容佈線604和電容佈線605的電位，精密地控制液晶的配向來擴大視角。
注意，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7
在本實施方式中，說明將呈現藍相的液晶用於液晶元件所具有的液晶層時的像素的具體結構。
圖10A示出像素的俯視圖的一個例子。另外，圖10B示出沿圖10A的虛線A1-A2的剖面圖。注意，圖10A示出形成到間隔物510的像素的俯視圖。圖10B示出以與形 成到間隔物510的基板500對置的方式配置有基板514的結構。
圖10A、圖10B所示的像素具有：用作掃描線的導電膜501；用作信號線的導電膜502；用作電容佈線的導電膜503；以及用作切換元件的電晶體550的第二端子的導電膜504。導電膜501也用作電晶體550的閘極電極。另外，導電膜502也用作電晶體550的第一端子。
導電膜501、導電膜503可以藉由將形成在具有絕緣表面的基板500上的一個導電膜加工為所希望的形狀來形成。在導電膜501、導電膜503上形成有閘極絕緣膜506。再者，導電膜502、導電膜504可以藉由將形成在閘極絕緣膜506上的一個導電膜加工為所希望的形狀來形成。
另外，電晶體550的活性層507形成在與導電膜501重疊的閘極絕緣膜506上。再者，以覆蓋活性層507、導電膜502、導電膜504的方式依次形成有絕緣膜512和絕緣膜513。並且，在絕緣膜513上形成有像素電極505及共同電極508，並且導電膜504藉由形成在絕緣膜512和絕緣膜513中的接觸孔與像素電極505連接。
另外，用作電容佈線的導電膜503隔著閘極絕緣膜506重疊於導電膜504的部分用作電容元件551。
此外，在本實施方式中，在導電膜503和閘極絕緣膜506之間形成有絕緣膜509。並且，在與絕緣膜509重疊的位置的像素電極505上形成有間隔物510。
在基板514與像素電極505及共同電極508之間設置 有包括液晶的液晶層516。在包括像素電極505、共同電極508、液晶層516的區域中形成有液晶元件552。
作為像素電極505及共同電極508，例如可以使用含有氧化矽的氧化銦錫(ITSO)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅、添加有鎵的氧化鋅(GZO)等具有透光性的導電材料。
為了形成液晶層516進行的液晶注入可以使用分配器法(dispenser method：滴落法)或浸漬法(pumping method：泵浦法)。
另外，在基板514上也可以設置有能夠遮蔽光的遮蔽膜，以便防止像素之間的液晶配向的無序所導致的向錯被視認，或者，防止擴散的光入射到鄰近的多個像素。作為遮蔽膜，可以使用包含碳黑、其氧化數小於二氧化鈦的低價氧化鈦等的黑色顏料的有機樹脂。或者，也可以利用使用鉻的膜形成遮蔽膜。
另外，在IPS型液晶元件或使用藍相的液晶元件的情況下，如圖10A和圖10B所示的液晶元件552，具有在像素電極505和共同電極508上設置有液晶層516的結構。但是，根據本發明的一個方式的液晶顯示裝置不侷限於該結構，液晶元件也可以具有在像素電極和共同電極之間夾有液晶層的結構。
作為電晶體550，可以適用關態電流極小的電晶體。例如，可以適用具有實施方式4所示的結構的電晶體。
注意，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8
在本實施方式中，說明本發明的一個方式的電子裝置。明確而言，參照圖11A至圖11E來對安裝有本發明的一個方式的液晶顯示裝置的電子裝置進行說明。
作為使用液晶顯示裝置的電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數碼攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置、彈珠機等的大型遊戲機等。圖11A至圖11E示出這些電子裝置的具體例子。
圖11A示出電視機的一個例子。在電視機7100中，外殼7101組裝有顯示部7103。由顯示部7103能夠顯示影像，並可以將液晶顯示裝置用於顯示部7103。此外，在此示出利用支架7105支撐外殼7101的結構。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關、另外提供的遙控器7110進行電視機7100的操作。藉由利用遙控器7110所具備的操作鍵7109，可以進行頻道及音量的操作，並可以對在顯示部7103上顯示的影像進行操作。此外，也可以採用在遙控器7110中設置顯示從該遙控器7110輸出的資訊的顯示部7107的結構。
注意，電視機7100採用具備接收機及數據機等的結構。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。而且，藉 由數據機連接到有線或無線方式的通信網路，從而可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者之間或接收者之間等)的資訊通信。
圖11B示出電腦，該電腦包括主體7201、外殼7202、顯示部7203、鍵盤7204、外部連接埠7205、指向裝置7206等。此外，該電腦藉由將液晶顯示裝置用於其顯示部7203製造。
圖11C示出可攜式遊戲機，該可攜式遊戲機由外殼7301和外殼7302的兩個外殼構成，並且藉由聯結部7303可以開閉地連接。外殼7301組裝有顯示部7304，而外殼7302組裝有顯示部7305。另外，圖11C所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部7306、儲存介質插入部7307、LED燈7308、輸入單元(操作鍵7309、連接端子7310、感測器7311(包括測量如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動數、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)、麥克風7312)等。當然，可攜式遊戲機的結構不侷限於上述結構，只要至少在顯示部7304和顯示部7305中的兩者或一方中使用液晶顯示裝置即可，而可以採用適當地設置有其他附屬設備的結構。圖11C所示的可攜式遊戲機具有如下功能：讀出儲存在儲存介質中的程式或資料並將其顯示在顯示部上；以及藉由與其他可攜式遊戲機進行無線通信而實現資訊共用。注意，圖11C所示的可攜式 遊戲機所具有的功能不侷限於此，可以具有各種各樣的功能。
圖11D示出行動電話機的一個例子。行動電話機7400除了組裝在外殼7401的顯示部7402之外還具備有操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外，將液晶顯示裝置用於顯示部7402來製造行動電話機7400。
圖11D所示的行動電話機7400可以用手指等觸摸顯示部7402來輸入資訊。另外，可以用手指等觸摸顯示部7402來進行打電話或編寫電子郵件等的操作。
顯示部7402主要有三種螢幕模式。第一是以影像的顯示為主的顯示模式，第二是以文本等的資訊的輸入為主的輸入模式。第三是混合顯示模式和輸入模式的兩個模式的顯示+輸入模式。
例如，在打電話或編寫電子郵件的情況下，為顯示部7402選擇主要用於輸入文本的文本輸入模式以便可以輸入在螢幕上顯示的文本。在此情況下，較佳的是，在顯示部7402的螢幕的大多部分中顯示鍵盤或號碼按鈕。
另外，藉由在行動電話機7400內部設置具有陀螺儀和加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷行動電話機7400的方向(縱向或橫向)，而可以對顯示部7402的螢幕顯示進行自動切換。
此外，藉由觸摸顯示部7402或對外殼7401的操作按鈕7403進行操作，來進行螢幕模式的切換。此外，可以 根據顯示在顯示部7402上的影像的種類而切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部上的影像信號為動態影像的資料時，將螢幕模式切換成顯示模式，而當顯示在顯示部上的影像信號為文本資料時，將螢幕模式切換成輸入模式。
另外，當在輸入模式下藉由檢測出顯示部7402的光感測器所檢測的信號得知在一定期間內沒有顯示部7402的觸摸操作輸入時，也可以進行控制以將螢幕模式從輸入模式切換成顯示模式。
還可以將顯示部7402用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部7402並拍攝掌紋、指紋等，而可以進行個人識別。此外，藉由在顯示部中使用發射近紅外光的背光或發射近紅外光的感測用光源，還可以拍攝手指靜脈、手掌靜脈等。
圖11E示出折疊式電腦的一個例子。折疊式電腦7450具備由鉸鏈7454連接的外殼7451L和外殼7451R。另外，除了操作按鈕7453、左側揚聲器7455L及右側揚聲器7455R之外，在電腦7450的側面還具備有未圖示的外部連接埠7456。此外，藉由以設置在外殼7451L上的顯示部7452L和設置在外殼7451R上的顯示部7452R彼此相對的方式折疊鉸鏈7454，可以由外殼保護顯示部。
顯示部7452L和顯示部7452R不但可以顯示影像，而且可以藉由用手指等觸摸它們來輸入資訊。例如，可以藉由用手指觸摸而選擇表示已安裝的程式的圖示來啟動程式。或者，可以藉由改變接觸於所顯示的影像的兩個部分 的手指的間隔來放大或縮小影像。另外，可以藉由移動接觸於所顯示的影像的一個部分的手指來移動影像。此外，也可以藉由使它們顯示鍵盤的影像且用手指觸摸而選擇所顯示的文字或記號，來輸入資訊。
另外，也可以將陀螺儀、加速度感測器、GPS(Global Positioning System)接收器、指紋感測器、攝影機安裝在電腦7450中。例如，藉由設置具有陀螺儀、加速度感測器等檢測傾斜度的感測器的檢測裝置，判斷電腦7450的方向(縱向或橫向)，而可以自動切換所顯示的影像的方向。
另外，電腦7450可以與網路連接。電腦7450不但可以顯示網際網路上的資訊，而且可以用作遙控與網路連接的其他電子裝置的終端。
注意，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。
312‧‧‧電晶體
314‧‧‧電容
320c‧‧‧電容成分
320G‧‧‧液晶元件
320r‧‧‧電阻成分
350G‧‧‧像素
G‧‧‧掃描線
S‧‧‧信號線

Claims (19)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：電晶體，該電晶體在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料；以及液晶元件，該液晶元件包括液晶層以及與該電晶體的源極或汲極電連接的像素電極，其中，像素的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(1)，該像素的該電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(2)170×10-15[F]>(C X +C L1) (1) 並且，在該公式(1)和該公式(2)中，CL1表示該液晶元件的電容成分的最小值，CL2表示該液晶元件的該電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示該液晶元件的該電容成分的變化量，CX表示減去該液晶元件的該電容成分的該像素的該電容，n表示包括在影像信號中的灰階數量，m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異。
  2. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該液晶元件包括：絕緣層；該像素電極，該像素電極與該絕緣層的一個面接觸；以及共同電極，該共同電極與該絕緣層的另一個面接觸並 包括與該像素電極重疊的開口部。
  3. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含化合物半導體或氧化物半導體。
  4. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含銦和鋅。
  5. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含In-Ga-Zn類氧化物。
  6. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中該CX的電容包括寄生電容。
  7. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，還包括第一基板，其中該第一基板設置有該電晶體、該像素電極和共同電極。
  8. 根據申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，還包括第二基板，其中該液晶層設置在該第一基板與該第二基板之間。
  9. 根據申請專利範圍第8項之液晶顯示裝置，其中該第二基板設置有彩色濾光片和遮光層。
  10. 一種液晶顯示裝置，包括：多個掃描線，該多個掃描線在行方向上延伸；多個信號線，該多個信號線與該掃描線交叉並在列方向上延伸；以及由相鄰的掃描線與相鄰的信號線圍繞的區域中的像素， 其中，該掃描線以每一英寸300以上的密度被配置，該信號線以每一英寸300以上的密度被配置，其中該像素包括：電晶體，該電晶體在通道形成區中包含其能帶隙寬於矽的能帶隙且其本質載子密度低於矽的本質載子密度的半導體材料，並包括與該多個掃描線中的一個電連接的閘極以及其中一個與該多個信號線中的一個電連接的源極和汲極；以及液晶元件，該液晶元件包括與該電晶體的該源極和該汲極中的另一個電連接的像素電極、液晶層以及共同電極，該像素的電容的最小值(CX+CL1)滿足公式(3)，該像素的該電容的最大值(CX+CL2)滿足公式(4)170×10-15[F]>(C X +CL 1) (3) 並且，在該公式(3)和該公式(4)中，CL1表示該液晶元件的電容成分的最小值，CL2表示該液晶元件的該電容成分的最大值，(CL2-CL1)表示該液晶元件的該電容成分的變化量，CX表示減去該液晶元件的該電容成分的該像素的該電容，n表示包括在影像信號中的灰階數量，m表示被要求能夠識別的灰階之間的差異。
  11. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該液晶元件包括：絕緣層； 該像素電極，該像素電極與該絕緣層的一個面接觸；以及該共同電極，該共同電極與該絕緣層的另一個面接觸並包括與該像素電極重疊的開口部。
  12. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含化合物半導體或氧化物半導體。
  13. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含銦和鋅。
  14. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該半導體材料包含In-Ga-Zn類氧化物。
  15. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，其中該CX的電容包括寄生電容。
  16. 根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置，還包括第一基板，其中該第一基板設置有該多個掃描線、該多個信號線、該電晶體、該像素電極和該共同電極。
  17. 根據申請專利範圍第16項之液晶顯示裝置，還包括第二基板，其中該液晶層設置在該第一基板與該第二基板之間。
  18. 根據申請專利範圍第17項之液晶顯示裝置，其中該第二基板設置有彩色濾光片和遮光層。
  19. 一種根據申請專利範圍第10項之液晶顯示裝置的驅動方法，包括：對該掃描線中的一個輸入選擇信號以選擇與該掃描線 中的該一個電連接的多個像素的第一步驟；以及對夾著像素而配置的第一信號線和第二信號線輸入具有交替相反極性的影像信號以按順序對該多個像素寫入該影像信號的第二步驟。
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