TWI637366B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI637366B
TWI637366B TW106100478A TW106100478A TWI637366B TW I637366 B TWI637366 B TW I637366B TW 106100478 A TW106100478 A TW 106100478A TW 106100478 A TW106100478 A TW 106100478A TW I637366 B TWI637366 B TW I637366B
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liquid crystal
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脇本研一
中村康男
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日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

本發明之一目標為提供一種消耗充分小量電力之方便的顯示裝置，及驅動該顯示裝置之方法。該顯示裝置可基於以靜態影像顯示模式顯示之靜態影像而處於關閉狀態，其中用於施加電壓於該顯示元件之像素電極及共同電極成為浮動狀態，使得以保持施加於該顯示元件之電壓，並顯示靜態影像而未進一步供應電位。該顯示裝置被置於關閉狀態，並以靜態影像顯示模式顯示所要之影像，藉此該顯示裝置可具有較高的安全程度並可更方便。

Description

液晶顯示裝置
本發明關於驅動顯示裝置之方法。
已知主動式矩陣顯示裝置，其中複數像素係以矩陣排列，且每一像素包括顯示元件及電晶體做為連接顯示元件之切換元件。
此外，主動式矩陣顯示裝置已引起注意，其中使用金屬氧化物用於通道形成區而形成之電晶體用做連接每一像素電極之切換元件(詳專利文獻1及2)。
有關可應用於主動式矩陣顯示裝置之顯示元件的範例，可提供使用電泳方法等的液晶元件及電子墨水。應用液晶元件之主動式矩陣液晶顯示裝置已用於廣泛的應用範圍，從利用液晶元件之高操作速度的移動影像顯示器，至具寬範圍灰階之靜態影像顯示器。
[參考文獻]
[專利文獻1]日本公開專利申請案No.2007-123861
[專利文獻2]日本公開專利申請案No.2007-096055
習知主動式矩陣顯示裝置中所包括之電晶體具有高關閉狀態電流，因而寫入像素之信號經由電晶體而洩漏，甚至當電晶體關閉時亦流失。因此，若顯示元件不具有記憶體特性，甚至對於主動式矩陣顯示裝置中相同影像而言，信號均需頻繁地重寫，使得其難以降低電力消耗。
鑒於上述，目標為提供消耗充分小電量之方便的顯示裝置，及驅動該等顯示裝置之方法。
當電力開始供應時顯示裝置開始操作，及當電力停止供應時停止操作。在本說明書中，電力供應予顯示裝置之狀態(電源開啟)稱為開啟狀態，反之電力供應停止之狀態(電源關閉)稱為關閉狀態。用於開啟顯示裝置之控制信號稱為起始信號，反之用於關閉顯示裝置之控制信號稱為停止信號。
本說明書中所揭露之顯示裝置可處於具以靜態影像顯示模式顯示之靜態影像的關閉狀態，其中用於施加電壓於顯示元件之像素電極及共同電極被置於浮動狀態，使得施加於顯示元件之電壓保持，且未進一步供應電位而顯示靜態影像。
當顯示裝置處於開啟狀態時，其中電源開啟使得供應電力，依據連續訊框之影像信號適當地選擇移動影像顯示模式或靜態影像顯示模式，藉此可降低電力消耗，且顯示 裝置藉由基於以靜態影像顯示模式顯示之所欲影像的停止設備而被置於關閉狀態，藉此顯示裝置可具有較高安全程度並可更方便。
在驅動顯示裝置之方法中，依據本說明書中所揭露之實施例，執行下列步驟。從電源供應電源電位以將影像顯示於螢幕上。其次，從初始化及停止設備供應初始化及停止信號。接著，基於初始化及停止信號寫入初始化影像信號以將初始化影像顯示於螢幕上。之後，基於顯示於螢幕上之初始化影像，停止從電源供應電源電位。
依據本說明書中所揭露之實施例，在驅動顯示裝置之方法中，執行下列步驟。從電源供應電源電位以將影像顯示於螢幕上。其次，基於保持及停止設備而供應保持及停止信號。接著，基於顯示於螢幕上之影像，停止從電源供應電源電位。
在上述結構中，藉由經由為切換元件之電晶體施加電壓於顯示元件，而顯示影像。當電力供應停止時，電性連接顯示元件之電晶體關閉，在電力供應停止同時保持電壓並處於浮動狀態之後，顯示元件持續顯示影像達特定時間長度。
當顯示裝置處於開啟狀態同時電源開啟使得以供應電力時，依據連續訊框之影像信號適當地選擇移動影像顯示模式或靜態影像顯示模式，藉此可降低電力消耗，且顯示裝置藉由基於以靜態影像顯示模式顯示之所欲影像的停止設備而被置於關閉狀態，藉此顯示裝置可更方便並可具有 較高安全程度。
因此，可提供具有較高安全程度並可更方便之低電力消耗顯示裝置，及用以驅動該等顯示裝置之方法。
100‧‧‧顯示裝置
110‧‧‧影像處理電路
111‧‧‧記憶體電路
112‧‧‧比較器電路
113‧‧‧顯示控制電路
115‧‧‧選擇電路
120、2802‧‧‧顯示面板
121‧‧‧驅動電路部
122‧‧‧像素部
123‧‧‧像素
124‧‧‧閘極線
125‧‧‧源極線
126‧‧‧端子部
127‧‧‧切換電晶體
128‧‧‧共同電極
130‧‧‧背光部
131‧‧‧背光控制電路
132‧‧‧背光
133‧‧‧發光元件
203‧‧‧像素電路部
210‧‧‧電容器
214、410、420、430、440、510‧‧‧電晶體
215‧‧‧顯示元件
400、505‧‧‧基板
401、511‧‧‧閘極電極層
402、507‧‧‧閘極絕緣層
403、531‧‧‧氧化物半導體層
407‧‧‧絕緣層
409、506‧‧‧保護絕緣層
427、437、516‧‧‧絕緣層
530‧‧‧氧化物半導體膜
601、602、603、604、1401、1402、1403、1404‧‧‧期間
111b‧‧‧訊框記憶體
121A‧‧‧閘極線驅動電路
121B‧‧‧源極線驅動電路
126A、126B‧‧‧端子
2700‧‧‧電子書閱讀器
2701、2703、2800、2801、3001、3002、3021、9601、9630‧‧‧外殼
2705、2707、3003、3023、9603、9631‧‧‧顯示部
2711‧‧‧鉸鏈
2721‧‧‧電源
2723、2805、9632‧‧‧操作鍵
2725、2803‧‧‧揚聲器
2804‧‧‧麥克風
2806‧‧‧指向裝置
2807‧‧‧相機鏡頭
2808‧‧‧外部連接端子
2810、9633‧‧‧太陽能電池
2811‧‧‧外部記憶體槽
3004‧‧‧鍵盤
3022‧‧‧觸控筆
3024‧‧‧操作按鈕
3025‧‧‧外部介面
3051‧‧‧主體
3053‧‧‧目鏡部
3054‧‧‧操作開關
3055‧‧‧顯示部B
3056、9635‧‧‧電池
3057‧‧‧顯示部A
405a、515a‧‧‧源極電極層
405b、515b‧‧‧汲極電極層
436a、436b‧‧‧佈線層
9600‧‧‧電視機
9605‧‧‧支架
9634‧‧‧充電及放電控制電路
9636、9637‧‧‧轉換器
圖1描繪驅動顯示裝置之方法之一模式。
圖2描繪顯示裝置之一模式。
圖3描繪顯示裝置之一模式。
圖4為時序圖，描繪驅動顯示裝置之方法之一模式。
圖5A及5B為時序圖，各描繪驅動顯示裝置之方法之一模式。
圖6描繪驅動顯示裝置之方法之一模式。
圖7A至7D各描繪可應用於顯示裝置之電晶體之一模式。
圖8A至8E描繪製造可應用於顯示裝置之電晶體之方法之一模式。
圖9A及9B描繪電子設備。
圖10A至10F各描繪電子設備。
以下，將參照圖式詳細說明本發明之實施例。請注意，本發明不侷限於下列說明，且熟悉本技藝之人士將易於理解本發明之模式及細節可以各種方式加以修改。因此，本發明不應解譯為侷限於實施例之下列說明。
(實施例1)
在本實施例中，將參照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5A及5B、及圖6說明顯示裝置之一模式及驅動顯示裝置之方法之一模式。
顯示裝置於其螢幕上顯示移動影像及靜態影像之組合。移動影像係指以人眼藉由快速切換以時分為複數訊框所獲得之複數不同影像而識別為移動影像之影像。具體地，藉由每秒切換影像至少60次(60訊框)，人眼察覺具較少閃爍之移動影像。相較於移動影像及局部移動影像，靜態影像係指複數連續訊框例如第n訊框及第(n+1)訊框之影像所形成之影像，儘管以高速切換以時間分割為複數訊框所獲得之複數影像，但這些複數影像是相同的。
在依據本發明之一實施例之顯示裝置中，在顯示移動影像中及顯示靜態影像中分別採用移動影像顯示模式及靜態影像顯示模式之不同顯示模式。
若為移動影像顯示，其中連續訊框之影像信號不同，使用移動影像顯示模式且其中影像信號被寫入每一訊框期間。另一方面，若為靜態影像顯示，其中連續訊框之影像信號相同，使用靜態影像顯示模式其中未寫入其他影像信號，用於施加電壓於顯示元件之像素電極及共同電極成為浮動狀態，使得施加於顯示元件之電壓保持，且無進一步電位供應而顯示靜態影像。
通常，顯示裝置之開啟狀態表示電壓施加於顯示元件使得執行顯示之顯示狀態，反之，關閉狀態表示電壓未施加於顯示元件使得未執行顯示之非顯示狀態。在顯示裝置中，藉由停止信號而停止從電源供應電力，自動導致非顯示狀態；因而，使用者無法於關閉狀態選擇所欲影像之顯示。
依據本實施例之顯示裝置可於關閉狀態已靜態影像顯示模式顯示靜態影像。這是因為當使用靜態影像顯示模式時，其中未進一步供應電位而可顯示靜態影像，甚至在停止供應電力予顯示裝置之關閉狀態，仍可顯示影像。
當不需藉由供應另一影像信號而顯示另一影像時(當顯示裝置將停止使用時)，或當顯示於螢幕上之影像為所欲而暫時保持時，使用者可以螢幕上所顯示之所欲影像基於依據本實施例之停止設備，而將顯示裝置置於關閉狀態。
將參照圖1中流程圖說明依據本實施例之顯示裝置。
如圖1中所描繪，影像A顯示於顯示螢幕上。當不需藉由供應另一影像信號而顯示另一影像時，初始化及停止設備便用於起始圖1中螢幕初始化模式(A)，其中顯示螢幕被初始化。在移動影像顯示模式或靜態影像顯示模式中，當選擇初始化及停止設備而輸入初始化及停止信號時，寫入初始化影像S之影像信號(初始化影像S信號)，使得初始化影像S顯示做為靜態影像顯示模式之靜態影像。接著，當顯示初始化影像S時，藉由關閉電源而 停止從電源供應電力，導致關閉狀態。甚至在關閉狀態，保持施加於顯示元件之電壓；因而繼續顯示初始化影像S達特定時間長度。預先設定初始化影像S，藉此當電源關閉達電力供應關閉之後特定時間長度時，可顯示所欲影像。例如，初始化影像可為單色影像，諸如整個螢幕上白色影像或整個螢幕上黑色影像，或可設定顯示使用者所屬組織等之標誌或廣告商標。因此，可於無電源之關閉狀態顯示所欲影像，此外，可避免電源關閉前不久因於關閉狀態顯示於螢幕上之殘影等造成之影像資料洩漏。結果，顯示裝置可以低電力消耗(關閉狀態中無電力消耗)長時間顯示影像，並可具有高安全程度。
另一方面，當螢幕上所顯示之影像A為所欲而暫時保持時，使用用於起始圖1中螢幕保持模式(B)之保持及停止設備，其中影像A保持。當選擇保持及停止設備以輸入保持及停止信號時，未寫入另一影像，且顯示於螢幕上之影像A持續顯示，做為靜態影像模式之靜態影像。接著，當顯示影像A時，藉由關閉電源而停止從電源供應電力，導致關閉狀態。甚至在關閉狀態，施加於顯示元件之電壓保持；因而，影像A持續顯示達特定時間長度。當電源關閉時可顯示影像，達電源關閉之後特定時間長度，使得可識別來自影像之資訊。因而，顯示裝置可以低電力消耗(關閉狀態中無電力消耗)長時間提供影像資訊，並可高度方便。
請注意，不論係使用初始化及停止設備或係使用保持 及停止設備，若一訊框之影像信號於輸入初始化及停止信號或保持及停止信號中被寫入，在訊框之影像信號的寫入結束，及於關閉狀態中顯示之影像顯示之後，便開始靜態影像顯示模式，其中用於施加電壓於顯示元件之像素電極及共同電極成為浮動狀態，使得施加於顯示元件之電壓保持，並顯示靜態影像。
本實施例亦可用於透射式顯示裝置、反射式顯示裝置、及半透射式顯示裝置。若透射式顯示裝置及半透射式顯示裝置各使用諸如背光之光源，與顯示所欲影像之靜態影像顯示模式同步，在電源關閉之後光源之驅動需達特定時間長度。在該些狀況下，可藉由控制光源驅動之期間來設定電源關閉之後影像顯示之期間。
在本實施例中將參照圖2、圖3、圖4、圖5A及5B、及圖6說明顯示裝置之範例及驅動顯示裝置之方法範例，其中移動影像模式及靜態影像模式切換。請注意，本說明書中所揭露之顯示裝置及驅動顯示裝置之方法不侷限於圖2、圖3、圖4、圖5A及5B、及圖6中所描繪。
將參照圖2中方塊圖說明顯示裝置100之組件。顯示裝置100為透射式顯示裝置或半透射式顯示裝置之範例，其藉由利用像素中光之透射或干擾而顯示影像，顯示裝置100包括影像處理電路110、顯示面板120及背光部130。若為反射式顯示裝置，使用環境光做為光源；因而，背光部130可省略。
控制信號、影像信號及電源電位係從連接顯示裝置 100之外部裝置供應予顯示裝置100。所供應者為起始脈衝SP及時脈信號CK做為控制信號、影像信號Data做為影像信號、及高電源電位Vdd、低電源電位Vss及共同電位Vcom做為電源電位。藉由開啟顯示裝置之電源以開始電力之供應而供應電源電位。
請注意，高電源電位Vdd係指高於參考電位之電位，及低電源電位Vss係指低於或等於參考電位之電位。想要的是每一高電源電位Vdd及低電源電位Vss為電晶體可操作之電位。高電源電位Vdd及低電源電位Vss有時統稱為電源電壓。
共同電位Vcom可為任何電位，只要其做為相對於供應予像素電極之影像信號的電位參考。例如，共同電位Vcom可為接地電位。
影像信號Data可依據點反向驅動、源極線反向驅動、閘極線反向驅動、訊框反向驅動等適當反向而輸入顯示裝置100。若影像信號為類比信號，影像信號可經由A/D轉換器等轉換為數位信號而供應予顯示裝置100，藉此可於之後輕易地檢測影像信號之間差異，何者較佳。
將說明影像處理電路110之組態，及影像處理電路110處理信號之步驟。
影像處理電路110包括記憶體電路111、比較器電路112、顯示控制電路113及選擇電路115。影像處理電路110從已輸入之影像信號Data產生顯示面板影像信號及背光信號。顯示面板影像信號為控制顯示面板120之影像信 號，及背光信號為控制背光部130之信號。
此外，控制共同電極128之信號輸出至切換元件127。
記憶體電路111包括用於儲存複數訊框之影像信號的複數訊框記憶體。記憶體電路111中所包括之訊框記憶體的數量未特別限制，且記憶體電路111可為可儲存複數訊框之影像信號的元件。請注意，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)之記憶體元件形成訊框記憶體。
訊框記憶體的數量未特別限制只要影像信號可儲存於每一訊框期間即可。訊框記憶體之影像信號藉由比較器電路112及顯示控制電路113而選擇性讀出。圖式中訊框記憶體111b描繪概念上一訊框之記憶體區域。
比較器電路112為一種電路，選擇性讀出記憶體電路111中所儲存之連續訊框期間影像信號、比較每一像素中連續訊框之影像信號、及檢測其差異。
依據訊框之影像信號之間是否存在差異，判斷顯示控制電路113及選擇電路115中作業。當藉由比較器電路112檢測到任一像素中訊框之間差異時(當存在差異時)，比較器電路112判斷影像信號並非用於靜態影像，且檢測到差異之連續訊框期間為用於顯示移動影像之期間。
另一方面，當藉由比較比較器電路112中影像信號，於所有像素中均未檢測到差異時(當不存在差異時)，未 檢測到差異之連續訊框期間判斷為用於顯示靜態影像之期間。換言之，比較器電路112檢測連續訊框期間影像信號之間差異存在與否，藉此判斷影像信號係用於顯示移動影像或用於顯示靜態影像。
當差異超過預定位準時，藉由比較可檢測差異之存在。可設定比較器電路112以便依據差異之絕對值檢測差異。
儘管在本實施例中，藉由以顯示裝置100中所提供之比較器電路112檢測連續訊框期間影像信號之間差異而判斷影像為靜態影像或移動影像，可外部供應用於判斷係顯示移動影像或靜態影像之信號。在此狀況下，用於判斷係顯示移動影像或靜態影像之信號係直接供應予顯示控制電路113，且顯示控制電路113控制將供應予顯示面板120之影像信號。因而，顯示裝置100中不一定提供記憶體電路111、比較器電路112、及選擇電路115。
選擇電路115包括例如電晶體形成之複數開關。當比較器電路112檢測到連續訊框之間差異時，即當影像為移動影像時，移動影像之影像信號係選自記憶體電路111中訊框記憶體，並輸出至顯示控制電路113。
當比較器電路112未檢測到連續訊框之間差異時，即當影像為靜態影像，選擇電路115未輸出來自記憶體電路111中訊框記憶體之影像信號至顯示控制電路113。由於未從訊框記憶體輸出影像信號至顯示控制電路113，可降低顯示裝置之電力消耗。
在依據本實施例之顯示裝置中，當比較器電路112判斷影像為靜態影像時，所執行之作業模式為靜態影像顯示模式，反之，當比較器電路112判斷影像為移動影像時，所執行之作業模式為移動影像顯示模式。
顯示控制電路113為一種電路，供應藉由選擇電路115所選擇之影像信號及控制信號(具體地，用於控制諸如起始脈衝SP或時脈信號CK之控制信號之供應的供應及停止之切換的信號)予顯示面板120，及供應背光控制信號(具體地，用於背光控制電路131控制背光之開啟及關閉的信號)予背光部130。
請注意，本實施例中所說明做為範例之影像處理電路，可具有切換顯示模式之功能。基於所提供之切換顯示模式之功能，顯示裝置之使用者藉由人工選擇顯示裝置之作業模式或基於外部連接顯示裝置之裝置，而切換移動影像顯示模式與靜態影像顯示模式之間顯示模式。
選擇電路115可依據從顯示模式切換電路輸入之信號而輸出影像信號至顯示控制電路113。
例如，若於靜態影像顯示模式執行作業，當從顯示模式切換電路輸入模式切換信號至選擇電路115時，選擇電路115可執行一種模式，其中已輸入之影像信號相繼輸出至顯示控制電路113，即移動影像顯示模式，即使比較器電路112未檢測到連續訊框期間影像信號之間差異。同時，若於移動影像顯示模式執行作業，當從顯示模式切換電路輸入模式切換信號至選擇電路115時，選擇電路115 可執行一種模式，其中僅所選擇之一訊框中影像信號輸出至顯示控制電路113，即靜態影像顯示模式，即使比較器電路112檢測到連續訊框期間影像信號之間差異。結果，依據本實施例之顯示裝置顯示移動影像之一訊框，做為靜態影像。
顯示裝置可進一步包括光度計電路。經提供而具光度計電路，顯示裝置可檢測顯示裝置之環境亮度。因而，連接光度計電路之顯示控制電路113可依據從光度計電路輸入之信號而控制用於驅動諸如背光之光源的方法。
例如，當藉由來自光度計電路之檢測而判斷顯示裝置用於微弱光線中時，顯示控制電路113控制從背光132發射之光的強度，使得增加顯示螢幕之有利可見性。相反地，當判斷顯示裝置用於極亮外部光線中時(例如在日光直射下)，顯示控制電路113控制從背光132發射之光的強度，使得減少而降低背光132之電力消耗。
背光部130包括背光控制電路131及背光132。背光132之組件可經選擇而依據顯示裝置100之使用而加以組合，例如可使用冷陰極管、發光二極體(LED)等。藉由組合濾色器，可執行彩色顯示。例如，背光132可經提供而具白色發光元件(例如LED)。請注意，若RGB等發光二極體於背光132中排列，及使用連續加色混合法(場序制法)其中藉由時分而執行彩色顯示，不一定提供濾色器。用於控制背光之電源電位及背光信號係從顯示控制電路113供應予背光控制電路131。
顯示面板120包括像素部122及切換元件127。在本實施例中，顯示面板120包括第一基板及第二基板。第一基板經提供而具驅動電路部121、像素部122及切換元件127。第二基板經提供而具共同連接部(亦稱為共同接點)及共同電極128(亦稱為相對電極)。請注意，共同連接部與第一基板及第二基板彼此電性連接，並可提供於第一基板之上。
複數閘極線124(掃描線)及複數源極線125(信號線)係提供用於像素部122，且像素部122包括各由閘極線124及源極線125環繞並以矩陣排列之複數像素。若說明顯示面板120做為本實施例中範例，閘極線124係從閘極線驅動電路121A延伸，及源極線125係從源極線驅動電路121B延伸。
像素123包括電晶體、電容器、顯示元件、及連接電晶體之像素電極。像素電極發送可見光。
像素123中所包括之電晶體具有低關閉狀態電流。當電晶體關閉時，連接具有低關閉狀態電流之電晶體的顯示元件及電容器中所儲存之電荷不太可能經由電晶體而洩漏，使得電晶體關閉之前寫入之資料可長時間維持。
有關顯示元件之範例，可提供液晶元件。例如，藉由將液晶層夾於像素電極與共同電極之間而形成之液晶元件面對像素電極。
有關液晶元件之範例為一元件，其藉由液晶之光學調變動作而控制光之透射或干擾。該元件可包括一對電極及 液晶層。請注意，液晶之光學調變動作係藉由施加於液晶之電場(即垂直電場)而予控制。
下列為可應用於液晶元件之液晶範例：向列液晶、膽固醇液晶、近晶液晶、圓盤液晶、熱致液晶、溶致液晶、低分子液晶、聚合物分散液晶(PDLC)、鐵電液晶、反鐵電液晶、主鏈液晶、側鏈高分子液晶、及香蕉形液晶。
此外，驅動液晶之方法包括扭轉向列(TN)模式、超級扭轉向列(STN)模式、光學補償雙折射(OCB)模式、電控雙折射(ECB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、反電液晶(AFLC)模式、聚合物分散液晶(PDLC)模式、聚合物網絡液晶(PNLC)模式、及主客模式。
驅動電路部121包括閘極線驅動電路121A及源極線驅動電路121B。閘極線驅動電路121A及源極線驅動電路121B為用於驅動包括複數像素之像素部122的驅動電路，包括移位暫存器電路(亦稱為移位暫存器)。
請注意，閘極線驅動電路121A及源極線驅動電路121B，及像素部122或切換元件127可形成於相同基板或不同基板之上。
藉由顯示控制電路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及影像信號Data被供應予驅動電路部121。
端子部126為用於供應預定信號(諸如高電源電位Vdd、低電源電位Vss、起始脈衝SP、時脈信號CK、影像信號Data、或共同電位Vcom)等之輸入端子，其係從 影像處理電路110中所包括之顯示控制電路113輸出至驅動電路部121。
切換元件127依據從顯示控制電路113輸出之控制信號，供應共同電位Vcom予共同電極128。對切換元件127而言，可使用電晶體。電晶體之閘極電極連接顯示控制電路113，共同電位Vcom經由端子部126而供應予電晶體之源極電極及汲極電極之一，及源極電極及汲極電極之另一連接共同電極128。請注意，切換元件127及驅動電路部121或像素部122可形成於相同基板或不同基板之上。
共同連接部使共同電極128及連接切換元件127之源極電極或汲極電極的端子彼此電性連接。
有關共同連接部之具體範例，可使用以薄金屬膜包覆絕緣球之導電粒子，使得以電性連接。請注意，第一基板及第二基板可經提供而具複數共同連接部。
提供共同電極128以便面對像素部122中複數像素電極，且液晶層插於其間。此外，共同電極128及像素部122中所包括之像素電極可具有各類開口型樣。
其次，將參照圖3中所描繪之等效電路圖說明像素部122中所包括之像素123之組態。
像素123包括電晶體214、顯示元件215及電容器210。在本實施例中，液晶元件用做顯示元件215。液晶元件係以下列方式形成，即液晶層係提供於第一基板上之像素電極與第二基板之上的共同電極128之間。
電晶體214之閘極電極連接像素部中所提供之複數閘極線124之一，電晶體214之源極電極及汲極電極之一連接複數源極線125之一，及電晶體214之源極電極及汲極電極之另一連接電容器210之電極之一及顯示元件215之電極之一。
有關電晶體214，使用具有較低關閉狀態電流之電晶體。當電晶體214關閉時，連接具有較低關閉狀態電流之電晶體214的顯示元件215及電容器210中所儲存之電荷極不可能經由關閉之電晶體214洩漏，使得於電晶體214關閉之前寫入之資料可長時間維持。
基於此等結構，電容器210可保持施加於顯示元件215之電壓。請注意，不一定提供電容器210。電容器210之電極可連接分別提供之電容器線。
使用切換元件之一模式之電晶體的切換元件127之源極電極及汲極電極之一連接電容器210之另一電極及顯示元件215之另一電極，其未連接電晶體214，且切換元件127之源極電極及汲極電極之另一經由共同連接部而連接端子126B。切換元件127之閘極電極連接端子126A。
其次，將參照圖3中等效電路圖及圖4中時序圖說明供應予像素之信號狀態。
圖4描繪時脈信號GCK及起始脈衝GSP，其藉由顯示控制電路113而供應予閘極線驅動電路121A。圖4亦描繪時脈信號SCK及起始脈衝SSK，其藉由顯示控制電路113而供應予源極線驅動電路121B。為說明每一時脈 信號之輸出時機，時脈信號之波形係以簡單的方波描繪。
此外，圖4描繪源極線125之電位、像素電極之電位、端子126A之電位、端子126B之電位、及共同電極之電位。
在圖4中，期間1401相應於顯示移動影像之影像信號寫入期間。在期間1401中，執行作業使得影像信號及共同電位分別供應予像素部122及共同電極中像素。
此外，期間1402相應於顯示靜態影像之期間。在期間1402中，至像素部122中像素之影像信號的供應及至共同電極之共同電位的供應停止。請注意，圖4中期間1402供應每一信號使得驅動電路部之作業停止；然而，較佳的是避免依據期間1402之長度及刷新率而藉由定期寫入影像信號之靜態影像的惡化。
首先，將說明期間1401中時序圖。在期間1401中，全時供應時脈信號GCK；依據垂直同步頻率而供應起始脈衝GSP；全時供應時脈信號SCK；及依據一閘極選擇期間而供應起始脈衝SSP。
此外，影像信號Data經由源極線125而供應予每一列之像素，及源極線125之電位依據閘極線124之電位而供應予像素電極。
此外，顯示控制電路113供應切換電晶體127開啟之電位予切換元件127之端子126A，及經由端子126B而供應共同電位予共同電極。
另一方面，期間1402為顯示靜態影像之期間。將說 明期間1402中時序圖。在期間1402中，時脈信號GCK、起始脈衝GSP、時脈信號SCK及起始脈衝SSP之供應停止；及已供應予源極線125之影像信號Data之供應亦停止。在期間1402，時脈信號GCK及起始脈衝GSP之供應停止，電晶體214關閉及像素電極處於浮動狀態。
此外，顯示控制電路113供應切換電晶體127關閉之電位予切換電晶體127之端子126A，使得共同電極成為浮動狀態。
在期間1402中，顯示元件215之兩電極，即像素電極及共同電極成為浮動狀態；因而，可顯示靜態影像而未進一步供應電位。
此外，至閘極線驅動電路121A及源極線驅動電路121B之時脈信號及起始脈衝的供應停止，藉此可達成低電力消耗。
尤其，藉由使用具有較低關閉狀態電流之電晶體用做電晶體214及切換元件127之每一者，可抑制施加於顯示元件215之二電極的電壓隨時間降低。
其次，將參照圖5A及5B說明移動影像切換為靜態影像之期間(圖4中期間1403)及靜態影像切換為移動影像之期間(圖4中期間1404)，顯示控制電路之作業。圖5A及5B顯示高電源電位Vdd、時脈信號(此處為GCK)、起始脈衝信號(此處為GSP)及端子126A之電位，其均為從顯示控制電路輸出之信號。
圖5A顯示移動影像切換為靜態影像之期間1403中顯 示控制電路之作業。顯示控制電路停止起始脈衝GSP之供應(圖5A中E1，第一步驟)。其次，在脈衝輸出達到移位暫存器之末級之後，複數時脈信號GCK之供應停止(圖5A中E2，第二步驟)。接著，電源電壓之高電源電位Vdd改變為低電源電位Vss(圖5A中E3，第三步驟)。之後，端子126A之電位改變為切換電晶體127關閉之電位(圖5A中E4，第四步驟)。
經由上述步驟，可停止供應信號予驅動電路部121而無驅動電路部121之故障。當移動影像切換為靜態影像時之故障產生雜訊，且雜訊保持做為靜態影像；因而，顯示裝置經提供而具不太可能故障之顯示控制電路，可顯示幾乎不惡化之靜態影像。
其次，圖5B顯示靜態影像切換為移動影像之期間1404中顯示控制電路之作業。基於顯示控制電路，端子126A之電位改變為切換電晶體127開啟之電位(圖5B中S1，第一步驟)。接著，電源電壓從低電源電位Vss改變為高電源電位Vdd(圖5B中S2，第二步驟)。之後，供應高電位做為時脈信號GCK，接著供應複數時脈信號GCK(圖5B中S3，第三步驟)。其次，供應起始脈衝信號GSP(圖5B中S4，第四步驟)。
經由上述步驟，重新起始至驅動電路部121之信號供應而無驅動電路部121之故障。佈線之電位相繼改變回顯示移動影像時之狀況，藉此可驅動驅動電路部而無故障。
圖6示意地顯示顯示移動影像之期間601及顯示靜態 影像之期間602中，訊框期間中影像信號的寫入頻率。在圖6中，「W」表示影像信號寫入期間，及「H」表示影像信號保持期間。此外，期間603為圖6中一訊框期間；然而，期間603可為不同期間。
因而，在依據本實施例之顯示裝置的結構中，期間602中所示之靜態影像的影像信號於期間604中寫入，及期間604中寫入之影像信號係於期間602中另一期間保持。
在本實施例中說明做為範例之顯示裝置中，可降低顯示靜態影像期間影像信號的寫入頻率。結果，可降低顯示靜態影像時之電力消耗。
若藉由重寫相同影像複數次而顯示靜態影像，人眼可識別影像切換，其導致眼睛疲勞。由於在依據本實施例之顯示裝置中影像信號之寫入頻率降低，眼睛疲勞可較不嚴重。
尤其在依據本實施例之顯示裝置中，像素中提供各具有較低關閉狀態電流之電晶體，並用於共同電極之切換元件，使得電壓可保持於儲存電容器中達較長期間(時間)。因而，可顯著降低影像信號之寫入頻率，導致顯示靜態影像時電力消耗大幅降低，且眼睛疲勞相當低。
如上述，當顯示裝置處於開啟狀態時，其中電源開啟使得以供應電力，適當依據連續訊框之影像信號選擇移動影像顯示模式或靜態影像顯示模式，藉此可降低電力消耗，且藉由具靜態影像顯示模式中所示之所欲影像的停止 設備，顯示裝置置於關閉狀態，藉此可改進安全程度及方便程度。
因此，顯示裝置可更方便及低電力消耗，並可提供驅動該等顯示裝置之方法。
(實施例2)
在本實施例中，將說明可應用於本說明書中所揭露之顯示裝置之電晶體的另一範例。可應用於本說明書中所揭露之顯示裝置之電晶體的結構無特別限制，例如可使用諸如交錯結構或平面結構之頂閘結構或底閘結構。電晶體可具有形成一通道形成區之單閘極結構、形成二通道形成區之雙閘極結構、或形成三通道形成區之三閘極結構。另一方面，電晶體可具有包括提供於通道區之上及之下之二閘極電極層的雙重閘極結構，並具閘極絕緣層提供其間。圖7A至7D描繪電晶體之截面結構的範例。圖7A至7D中所描繪之電晶體各包括氧化物半導體做為半導體。使用氧化物半導體之優點為可以相對簡單及低溫程序獲得高移動率及低關閉狀態電流；然而，不用說可使用另一半導體。
圖7A中所描繪之電晶體410為底閘薄膜電晶體之一，亦稱為反向交錯薄膜電晶體。
電晶體410於具有絕緣表面之基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403、源極電極層405a及汲極電極層405b。覆蓋電晶體410之絕緣層407堆疊於氧化物半導體層403之上。保護絕緣層 409係形成於絕緣層407之上。
圖7B中所描繪之電晶體420為稱為通道保護電晶體(通道停止電晶體)亦稱為反向交錯薄膜電晶體之底閘電晶體之一。
電晶體420於具有絕緣表面之基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、氧化物半導體層403、做為通道保護層覆蓋氧化物半導體層403之通道形成區的絕緣層427、源極電極層405a、及汲極電極層405b。保護絕緣層409經形成以覆蓋電晶體420。
圖7C中所描繪之電晶體430為底閘薄膜電晶體，於具有絕緣表面之基板的基板400之上包括閘極電極層401、閘極絕緣層402、源極電極層405a、汲極電極層405b及氧化物半導體層403。此外，絕緣層407經提供以覆蓋電晶體430，並接觸氧化物半導體層403。保護絕緣層409係形成於絕緣層407之上。
在電晶體430中，閘極絕緣層402係提供於基板400及閘極電極層401之上，並與其接觸；且源極電極層405a及汲極電極層405b係提供於閘極絕緣層402之上，並與其接觸。此外，氧化物半導體層403係提供於閘極絕緣層402、源極電極層405a及汲極電極層405b之上。
圖7D中所描繪之薄膜電晶體440為頂閘薄膜電晶體之一。電晶體440於具有絕緣表面之基板400之上包括絕緣層437、氧化物半導體層403、源極電極層405a、汲極電極層405b、閘極絕緣層402及閘極電極層401。佈線層 436a及佈線層436b經提供而分別接觸及電性連接源極電極層405a及汲極電極層405b。
在本實施例中，如上述，氧化物半導體層403用做半導體層。有關用於氧化物半導體層403之氧化物半導體，可使用諸如In-Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體之四金屬元素氧化物；諸如In-Ga-Zn-O基氧化物半導體、In-Sn-Zn-O基氧化物半導體、In-Al-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Ga-Zn-O基氧化物半導體、Al-Ga-Zn-O基氧化物半導體或Sn-Al-Zn-O基氧化物半導體之三金屬元素氧化物；或諸如In-Zn-O基氧化物半導體、Sn-Zn-O基氧化物半導體、Al-Zn-O基氧化物半導體、Zn-Mg-O基氧化物半導體、Sn-Mg-O基氧化物半導體或In-Mg-O基氧化物半導體之二金屬元素氧化物；In-O基氧化物半導體；Sn-O基氧化物半導體；或Zn-O基氧化物半導體。此外，SiO2可包含於上述氧化物半導體中。此處，例如In-Ga-Zn-O基氧化物半導體為包含至少In、Ga及Zn之氧化物，對其組成比例並無特別限制。此外，In-Ga-Zn-O基氧化物半導體可包含In、Ga及Zn以外元素。
對氧化物半導體層403而言，可使用以化學式InMO3(ZnO)m(m>0)表示之薄膜。此處，M代表選自Ga、Al、Mn及Co之一或多項金屬元素。例如，M可為Ga、Ga及Al、Ga及Mn、Ga及Co等。
在電晶體410、420、430及440中，各包括氧化物半導體層403，可降低關閉狀態中電流值(關閉狀態電流 值)。因此，諸如影像信號之電氣信號可保持較長時間，使得寫入間隔可設定較長。因此，可降低刷新作業之頻率，此導致抑制電力消耗之效果。
再者，可顯示靜態影像同時電源關閉之期間可較長，導致改進不便。
此外，在電晶體410、420、430及440中，各包括氧化物半導體層403，可獲得相對高場效移動率，藉此可高速作業。因此，藉由使用顯示裝置之像素部中任一電晶體，可抑制分色及可提供高品質影像。由於電路部及像素部中電晶體可分別形成於一基板之上，可降低顯示裝置之組件數量。
儘管對用於具有絕緣表面之基板400之基板無特別限制，可使用鋇硼矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃等玻璃基板。
在底閘電晶體410、420及430中，做為基膜之絕緣膜可提供於基板與閘極電極層之間。基膜具有避免雜質元素從基板擴散之功能，並可使用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜及氧氮化矽膜的一或多項膜而形成具有單層或層級結構。
閘極電極層401可使用諸如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧之金屬材料，或包含該些材料之任一項做為其主要成分之合金材料，而形成具有單層或層級結構。
閘極絕緣層402可使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、 氮氧化鋁層及氧化鉿層之任一項，藉由電漿CVD法、濺鍍法等而形成具有單層或層級結構。例如，藉由電漿CVD法，形成具50nm至200nm(含)厚度之氮化矽層(SiNy(y>0))做為第一閘極絕緣層，及於第一閘極絕緣層之上形成具5nm至300nm(含)厚度之氧化矽層(SiOx(x>0))做為第二閘極絕緣層，使得以形成具200nm總厚度之閘極絕緣層。
用於源極電極層405a及汲極電極層405b之導電膜可使用選自Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo及W之元素、包含該些元素之任一項之合金膜、包含該些元素之任一項之組合之合金膜等，予以形成。另一方面，可使用一種結構其中Ti、Mo、W等高熔點金屬層係提供於Al、Cu等金屬層之上及/或之下。此外，藉由使用添加元素(Si、Nd、Sc等)之Al材料，此可避免Al膜中產生凸起或晶鬚，可增加耐熱性。
可將類似於源極電極層405a及汲極電極層405b之材料用於導電膜，諸如分別連接源極電極層405a及汲極電極層405b之佈線層436a及佈線層436b。
另一方面，可使用導電金屬氧化物形成將成為源極電極層405a及汲極電極層405b(包括於與源極及汲極電極層相同層中形成之佈線層)之導電膜。有關導電金屬氧化物，可使用氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦-氧化錫合金(In2O3-SnO2，縮寫為ITO)、氧化銦-氧化鋅合金(In2O3-ZnO)、或包含氧化 矽之任一項該些金屬氧化物材料。
有關絕緣層407、427及437之每一項，典型地可使用無機絕緣膜，諸如氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、或氧氮化鋁膜。
有關保護絕緣層409，可使用無機絕緣膜，諸如氮化矽膜、氮化鋁膜、氮氧化矽膜、或氮氧化鋁膜。
此外，平坦化絕緣膜可形成於保護絕緣層409之上，以便降低因電晶體之表面不平坦。有關平坦化絕緣膜，可使用諸如聚醯亞胺、丙烯酸或苯並環丁烯之有機材料。除了該等有機材料之外，亦可使用低介電常數材料(低k材料)等。請注意，平坦化絕緣膜可藉由堆疊使用該些材料之任一項形成之複數絕緣膜而予形成。
因而，本實施例中藉由使用包括具有小關閉狀態電流值之氧化物半導體層的電晶體，顯示裝置消耗較小電量，可以關閉狀態顯示所欲影像，因而可高度方便。
(實施例3)
在本實施例中，將參照圖8A至8E詳細說明包括氧化物半導體層之電晶體的範例，及用於製造包括氧化物半導體層之電晶體之方法的範例。與上述實施例相同部分，及具有類似於上述實施例中功能之部分及類似於上述實施例中步驟，可如同上述實施例中處理，並省略重複說明。此外，相同部分之詳細說明未重複。
圖8A至8E描繪電晶體之截面結構範例。圖8A至 8E中所描繪之電晶體510為底閘反向交錯薄膜電晶體，其類似於圖7A中所描繪之電晶體410。
本實施例中用於半導體層之氧化物半導體為i型(本質)或實質上i型(本質)氧化物半導體。i型(本質)或實質上i型(本質)氧化物半導體係以下列方式獲得，即從氧化物半導體移除n型雜質之氫，且氧化物半導體被高度純化以便包含盡可能少之非氧化物半導體主要成分之雜質。換言之，高度純化i型(本質)半導體或接近之半導體並非藉由添加雜質而係藉由盡可能降低諸如氫或水之雜質，而予獲得。因而，電晶體510中所包括之氧化物半導體層為高度純化並成為電氣i型(本質)之氧化物半導體層。
此外，純化氧化物半導體包括極少載子(接近零)，且其載子濃度為低於1×1014/cm3，較佳地為低於1×1012/cm3，更佳地為低於1×1011/cm3。
由於氧化物半導體包括極少載子，電晶體中關閉狀態電流可降低。關閉狀態電流量愈小愈好。
具體地，在包括氧化物半導體層之電晶體中，室溫下每微米通道寬度之關閉狀態電流密度可為小於或等於10aA/μm(1×10-17A/μm)，進一步為小於或等於1aA/μm(1×10-18A/μm)，更進一步為小於或等於10zA/μm(1×10-20A/μm)。
當關閉狀態之電流值(關閉狀態電流值)極小之電晶體用做實施例1之像素部中電晶體時，可以少的影像資料 寫入次數來執行靜態影像區中刷新作業。
此外，在包括氧化物半導體層之電晶體510中，幾乎觀察不到開啟狀態電流之溫度相依性，且關閉狀態電流保持極低。
以下將參照圖8A至8E說明基板505之上製造電晶體510之步驟。
首先，於具有絕緣表面之基板505之上形成導電膜，接著經由第一光刻程序而形成閘極電極層511。請注意，可藉由噴墨法形成抗蝕罩。藉由噴墨法形成抗蝕罩不需光罩；因而，可降低製造成本。
有關具有絕緣表面之基板505，可使用類似於實施例2中所說明之基板400的基板。在本實施例中，玻璃基板用做基板505。
基板505與閘極電極層511之間可提供做為基膜之絕緣膜。基膜具有避免雜質元素從基板505擴散之功能，並可使用選自氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜及氧氮化矽膜之一或多項膜而形成具有單層或層級結構。
閘極電極層511可使用諸如鉬、鈦、鉭、鎢、鋁、銅、釹或鈧之金屬材料，或包含該些材料之任一項做為其主要成分之合金材料，而形成具有單層或層級結構。
接著，閘極絕緣層507係形成於閘極電極層511之上。閘極絕緣層507可使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層、及氧化鉿層之任一項，藉由電漿CVD法、 濺鍍法等而形成具有單層或層級結構。
有關本實施例中氧化物半導體層，使用藉由移除雜質而成為i型或實質上i型之氧化物半導體。該等高度純化氧化物半導體極易受到介面位準或介面電荷影響；因此，氧化物半導體層與閘極絕緣層之間介面是重要的。為此原因，接觸高度純化氧化物半導體之閘極絕緣層需具有高品質。
例如，較佳地使用使用微波(具例如2.45GHz之頻率)之高密度電漿CVD法，因為可形成密集且具有高耐受電壓及高品質之絕緣膜。當高度純化氧化物半導體及高品質閘極絕緣層彼此緊密接觸時，可降低介面位準，且介面特性可為有利的。
不用說可使用另一膜形成法，諸如濺鍍法或電漿CVD法，只要可形成高品質絕緣層做為閘極絕緣層即可。再者，可形成絕緣層其品質及與氧化物半導體之介面特性經由於絕緣層形成之後執行之熱處理而予改進。無論如何，形成絕緣層其具有有利的品質做為閘極絕緣層，並可降低與氧化物半導體之介面狀態密度以形成有利的介面。
此外，為使閘極絕緣層507及氧化物半導體膜530盡可能少包含氫、烴基及濕氣，較佳的是其上形成閘極電極層511之基板505，或其上形成直至包括閘極絕緣層507之層的基板505，於濺鍍設備之預熱室中執行預熱，做為氧化物半導體膜530之形成的預處理，使得吸附至基板 505之諸如氫及濕氣之雜質排除及排空。有關預熱室中所提供之排空設備，低溫泵較佳。請注意，此預熱處理可省略。此預熱步驟於絕緣層516形成之前，可類似地於其上形成直至包括源極電極層515a及汲極電極層515b之層的基板505上執行。
其次，於閘極絕緣層507之上形成具有2nm至200nm(含)厚度之氧化物半導體膜530，較佳地為5nm至30nm(含)(詳圖8A)。
請注意，在藉由濺鍍法形成氧化物半導體膜530之前，較佳地藉由導入氬氣並產生電漿之反向濺鍍移除附著於閘極絕緣層507表面之粉狀物質(亦稱為粒子或灰塵)。反向濺鍍係指一種方法，其中未施加電壓於靶材側，RF電源用於在氬氣中施加電壓於基板側，而於基板附近產生電漿以修改表面。請注意，除了氬氣之外，可使用氮氣、氦氣、氧氣等。
有關用於氧化物半導體膜530之氧化物半導體，可使用實施例2中所說明之氧化物半導體，諸如四金屬元素氧化物、三金屬元素氧化物、二金屬元素氧化物、In-O基氧化物半導體、Sn-O基氧化物半導體、或Zn-O基氧化物半導體。此外，SiO2可包含於上述氧化物半導體中。在本實施例中，以In-Ga-Zn-O基金屬氧化物靶材藉由濺鍍法而形成氧化物半導體膜530。此階段之截面圖相應於圖8A。另一方面，氧化物半導體膜530可藉由濺鍍法於稀有氣體(典型為氬)、氧氣、或稀有氣體及氧之混合氣體中予以 形成。
有關藉由濺鍍法用於形成氧化物半導體膜530之靶材，例如可使用具下列組成比例之靶材：In2O3：Ga2O3：ZnO之組成比例為1：1：1[摩爾比](即In：Ga：Zn=1：1：0.5[原子比])。另一方面，可使用具下列組成比例之靶材：In：Ga：Zn之組成比例為1：1：1[原子比]或1：1：2[原子比]。金屬氧化物靶材之填充率為90%至100%(含)，較佳地為95%至99.9%(含)。使用具高填充率之金屬氧化物靶材，形成密集氧化物半導體膜。
較佳的是諸如氫、水、烴基及氫化物之雜質移除之高純度氣體用做用於形成氧化物半導體膜530之濺鍍氣體。
基板被置於保持減壓之沉積室中，基板溫度設定為100℃至600℃(含)，較佳地為200℃至400℃(含)。執行沉積同時加熱基板，藉此可降低所形成之氧化物半導體層中所包含之雜質濃度。此外，可降低因濺鍍之損害。接著，氫及濕氣移除之濺鍍氣體導入剩餘濕氣移除之沉積室，及使用靶材於基板505之上形成氧化物半導體膜530。為移除沉積室中剩餘濕氣，較佳地使用截留型真空泵，諸如低溫泵、離子泵或鈦昇華泵。此外，排空設備可為經提供而具冷阱之渦輪泵。在以低溫泵排空之沉積室中，移除氫原子、諸如水(H2O)之包含氫原子之化合物(更佳地連同包含碳原子之化合物)等，藉此可降低沉積室中所形成之氧化物半導體膜中雜質濃度。
沉積狀況之範例如下：基板與靶材之間距離為100 mm，壓力為0.6Pa，直流(DC)電力為0.5kW，及氣體為氧氣(氧之流率為100%)。請注意，脈衝直流電源較佳，因為可降低沉積中所產生之粉狀物質(亦稱為粒子或灰塵)，且膜厚度可均勻。
其次，氧化物半導體膜530經由第二光刻程序而被處理為島形氧化物半導體層。用於形成島形氧化物半導體層之抗蝕罩可藉由噴墨法予以形成。藉由噴墨法形成抗蝕罩不需光罩；因而，可降低製造成本。
若於閘極絕緣層507中形成接觸孔，可以與氧化物半導體膜530之處理同時執行形成接觸孔之步驟。
對於氧化物半導體膜530之蝕刻而言，可使用濕式蝕刻及乾式蝕刻之一或二者。有關用於氧化物半導體膜530之濕式蝕刻之蝕刻劑，可使用例如磷酸、乙酸及硝酸之混合溶液，或氫氧化銨-過氧化氫混合物(31重量%過氧化氫溶液：28重量%氨水：水=5：2：2)。此外，亦可使用ITO07N(KANTO CHEMICAL CO.,INC.製造)。
其次，於氧化物半導體層上執行第一熱處理。經由第一熱處理氧化物半導體層可脫水或脫氫。第一熱處理之溫度為400℃至750℃(含)或高於或等於400℃，及低於基板之應變點。此處，基板被置入一種熱處理設備之電熔爐，並以450℃於氮氣中在氧化物半導體層上執行熱處理達一小時，接著氧化物半導體層未曝露於空氣，使得以避免水及氫進入氧化物半導體層；因而，獲得氧化物半導體層531(詳圖8B)。
請注意，熱處理設備不侷限於電熔爐，而是可包括一種裝置，用於藉由來自諸如電阻加熱元件等之加熱元件的熱傳導或熱輻射而加熱將處理之目標。例如，可使用快速熱退火(RTA)設備，諸如氣體快速熱退火(GRTA)設備或LRTA(燈快速熱退火)設備。LRTA設備為一種設備，用於藉由自諸如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓水銀燈之燈所發射光的輻射(電磁波)而加熱將處理之目標。GRTA設備為用於使用高溫氣體而熱處理之設備。有關該高溫氣體，係使用未於熱處理中與將處理之目標反應之惰性氣體，諸如氮，或氬之稀有氣體。
例如，有關第一熱處理，可執行GRTA，其中基板被移入加熱至650℃至700℃高溫之惰性氣體，加熱達若干分鐘，並移出加熱至高溫之惰性氣體。
請注意，在第一熱處理中，較佳的是氮或諸如氦、氖或氬之稀有氣體中未包含水、氫等。較佳的是被導入熱處理設備之氮或諸如氦、氖或氬之稀有氣體之純度可設定為6N(99.9999%)或更高，較佳地為7N(99.99999%)或更高(即，雜質濃度被設定為1ppm或更低，較佳地為0.1ppm或更低)。
此外，在氧化物半導體層於第一熱處理中加熱之後，高純度氧氣、高純度N2O氣體、或極乾燥空氣(具有-40℃或更低之露點，較佳地為-60℃或更低)可導入相同熔爐。較佳的是氧氣或N2O氣體中未包含水、氫等。導入 熱處理設備之氧氣或N2O氣體的純度較佳地為6N或更高，更佳地為7N或更高(即氧氣或N2O氣體中雜質之濃度較佳地為1ppm或更低，更佳地為0.1ppm或更低)。藉由氧氣或N2O氣體之作用而供應氧，其係氧化物半導體中所包含之主要成分並於藉由脫水或脫氫移除雜質之步驟同時降低，使得氧化物半導體層可為高度純化及電氣i型(本質)氧化物半導體。
氧化物半導體層之第一熱處理可於未被處理為島形氧化物半導體層之氧化物半導體膜530上執行。在此狀況下，基板於第一熱處理之後被取出加熱設備，接著執行光刻程序。
請注意，除了上述時機之外，第一熱處理可於任一下列時機執行，只要係氧化物半導體層沉積之後即可：於源極電極層及汲極電極層形成於氧化物半導體層上之後；及絕緣層形成於源極電極層及汲極電極層上之後。
此外，可於第一熱處理於半導體膜530之上執行之前或之後，執行於閘極絕緣層507中形成接觸孔之步驟。
此外，有關氧化物半導體層，具有大厚度之結晶區(單晶區)，即其c軸垂直於膜表面對齊之結晶區之氧化物半導體層，可藉由執行沉積兩次及執行熱處理兩次而予形成，無關乎使用之基底成分材料，諸如氧化物、氮化物或金屬。例如，形成具3nm至15nm(含)厚度之第一氧化物半導體膜，於氮、氧、稀有氣體或乾燥空氣中以450℃至850℃(含)之溫度執行第一熱處理，較佳地為 550℃至750℃(含)，使得於包括表面之區域中形成具有結晶區(包括片狀晶體)之第一氧化物半導體膜。接著，形成具有較第一氧化物半導體膜更大厚度之第二氧化物半導體膜，並以450℃至850℃(含)之溫度執行第二熱處理，較佳地為600℃至700℃(含)，使得使用第一氧化物半導體膜做為晶體生長之晶種，而晶體向上升長，因而整個第二氧化物半導體膜結晶。以此方式，可形成具有大厚度之結晶區的氧化物半導體層。
其次，做為源極及汲極電極層之導電膜(包括與源極及汲極電極層相同層中所形成之佈線)形成於閘極絕緣層507及氧化物半導體層531之上。對做為源極及汲極電極層之導電膜而言，可使用用於實施例2中所說明之源極電極層405a及汲極電極層405b的材料。
經由第三光刻程序，於導電膜之上形成抗蝕罩，並執行選擇性蝕刻，使得以形成源極電極層515a及汲極電極層515b。之後，移除抗蝕罩(詳圖8C)。
於第三光刻程序中形成抗蝕罩之曝光，可使用紫外光、KrF雷射光或ArF雷射光予以執行。之後將完成之電晶體的通道長度L，係藉由氧化物半導體層531上彼此相鄰的源極電極層之下緣與汲極電極層之下緣之間之距離而予決定。若執行短於25nm之通道長度L的曝光，第三光刻步驟中抗蝕罩形成時之曝光，可使用具有若干奈米至數十奈米之極短波長的遠紫外光來執行。使用遠紫外光之曝光，導致高解析度及大深度聚焦。因而，之後將完成之電 晶體之通道長度L，可為10nm至1000nm(含)，並可增加電路之作業速度。
為減少用於光刻程序中光罩之數量及減少光刻程序之數量，可使用多色調遮罩來執行蝕刻步驟，多色調遮罩為曝光遮罩，光透射此以便具有複數強度。由於使用多色調遮罩形成之抗蝕罩具有複數厚度，並可藉由執行蝕刻而改變形狀；因此，抗蝕罩可用於複數蝕刻步驟而處理為不同型樣。因此，可以一多色調遮罩而形成相應於至少二或更多種不同型樣之抗蝕罩。因而，可減少曝光遮罩之數量，亦可減少相應光刻程序之數量，藉此可體現製造程序之簡化。
請注意，想望蝕刻狀況最佳化，使得當蝕刻導電膜時氧化物半導體層531不被蝕刻及劃分。然而，難以獲得僅導電膜蝕刻而氧化物半導體層531一點都未蝕刻之蝕刻狀況。有時，當導電膜蝕刻時，僅部分氧化物半導體層531被蝕刻為具有槽部(凹部)之氧化物半導體層。
在本實施例中，由於Ti膜用做導電膜及In-Ga-Zn-O基氧化物半導體用做氧化物半導體層531，氫氧化銨-過氧化氫混合物(31重量%過氧化氫溶液：28重量%氨水：水=5：2：2)用做蝕刻劑。
其次，經由使用諸如N2O、N2或Ar之氣體的電漿處理，可移除氧化物半導體層之暴露部分表面所吸附之水等。若執行電漿處理，形成絕緣層516而未暴露於空氣，做為保護絕緣膜並接觸氧化物半導體層之一部分。
絕緣層516可適當地藉由一種方法，諸如濺鍍法，而形成為至少1nm厚度，藉此諸如水或氫之雜質不進入絕緣層516。當絕緣層516中包含氫時，可發生氫進入氧化物半導體層，或藉由氫而提取氧化物半導體層中氧，藉此造成氧化物半導體層之反向通道，而具有較低電阻(成為n型)，使得以形成寄生通道。因此，重要的是使用其中不使用氫之沉積方法，以便形成包含盡可能少之氫的絕緣層516。
在本實施例中，藉由濺鍍法形成200nm厚度之氧化矽膜，做為絕緣層516。沉積中基板溫度可為高於或等於室溫及低於或等於300℃，本實施例中為100℃。可於稀有氣體(典型為氬)、氧氣、或包含稀有氣體及氧之混合氣體中，藉由濺鍍法而形成氧化矽膜。有關靶材，可使用氧化矽靶材或矽靶材。例如，可使用矽靶材藉由濺鍍法於包含氧之氣體中形成氧化矽膜。有關經形成而接觸氧化物半導體層之絕緣層516，使用不包含諸如濕氣、氫離子及OH-之雜質及阻止其從外部進入之無機絕緣膜。典型地，使用氧化矽膜、氧氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜等。
若形成氧化物半導體膜530，為移除絕緣層516之沉積室中剩餘濕氣，較佳地使用截留型真空泵(諸如低溫泵)。當使用低溫泵排空沉積室中所形成之絕緣層516時，可降低絕緣層516之雜質濃度。此外，有關用於移除絕緣層516之沉積室中剩餘濕氣的排空設備，可使用經提供而具冷阱之渦輪泵。
較佳的是諸如氫、水、烴基及氫化物之雜質移除之高純度氣體，用做用於形成絕緣層516之濺鍍氣體。
其次，第二熱處理係於惰性氣體或氧氣中(較佳地為200℃至400℃(含)之溫度，例如250℃至350℃(含))執行。例如，第二熱處理係於氮氣中以250℃執行達一小時。在第二熱處理中，加熱氧化物半導體層之一部分(通道形成區)並接觸絕緣層516。
經由上述步驟，於氧化物半導體膜上執行第一熱處理，使得諸如氫、濕氣、烴基、及氫化物(亦稱為氫化合物)之雜質從氧化物半導體層刻意移除。此外，可供應氧，其為氧化物半導體之主要成分之一，並於移除雜質之步驟中同步降低。因此，可使氧化物半導體層成為高度純化及電氣i型(本質)氧化物半導體。
經由上述程序，形成電晶體510(圖8D)。
當具有大量缺陷之氧化矽層用做氧化物絕緣層516時，於氧化矽層形成之後執行之熱處理，具有氧化物半導體層中所包含之諸如氫、濕氣、烴基或氫化物之雜質擴散進入氧化物絕緣層之效果，使得氧化物半導體層中所包含之雜質可進一步降低。
保護絕緣層506可形成於絕緣層516之上。例如，藉由RF濺鍍法形成氮化矽膜。由於以RF濺鍍法可達成高生產力，較佳地使用RF濺鍍法做為保護絕緣層之形成方法。有關保護絕緣層，使用不包含諸如濕氣之雜質及避免雜質從外部進入之無機絕緣膜，諸如氮化矽膜或氮化鋁 膜。在本實施例中，使用氮化矽膜形成保護絕緣層做為保護絕緣層506(詳圖8E)。
在本實施例中，有關保護絕緣層506，使用矽半導體之靶材，藉由加熱其上形成包括直至絕緣層516之層的基板505至100℃至400℃溫度，導入包含氫及濕氣移除之高純度氮的濺鍍氣體，而形成氮化矽膜。在此狀況下，類似於絕緣層516，較佳地形成保護絕緣層506同時移除沉積室中剩餘濕氣。
在保護絕緣層形成之後，可進一步於空氣中以100℃至200℃(含)溫度執行熱處理達1小時至30小時(含)。此熱處理可以固定加熱溫度執行。另一方面，下列加熱溫度改變可重複實施複數次：加熱溫度從室溫增加至100℃至200℃(含)之溫度，接著降至室溫。
以此方式，使用包括依據本實施例形成之高度純化氧化物半導體層的電晶體，可進一步降低關閉狀態之電流值(關閉狀態電流值)。因此，諸如影像信號之電氣信號可保持較長時間，及寫入間隔可設定較長。因此，可降低刷新作業之頻率，此導致抑制電力消耗之卓越效果。
再者，可顯示靜態影像同時電源關閉之期間可較長，導致改進不便。
此外，在包括高度純化氧化物半導體層之電晶體中，可獲得高場效移動率，藉此可高速作業。因此，藉由使用顯示裝置之像素部中電晶體，可抑制分色，及可提供高品質影像。由於電路部及像素部中電晶體可個別形成於一基 板之上，可降低顯示裝置之組件數量。
本實施例可適當與其他實施例中所說明之任一結構組合而予實施。
(實施例4)
本說明書中所揭露之顯示裝置可應用於各種電子設備(包括遊戲機)。電子設備之範例為電視裝置(亦稱為電視或電視機)、電腦等螢幕、諸如數位相機或數位攝影機之相機、數位相框、行動電話(亦稱為行動電話手機或行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端機、視訊再生裝置、諸如彈珠台之大型遊戲機等。將說明各包括上述實施例之任一者中所說明之顯示裝置的電子設備之範例。
圖9A描繪電子書(亦稱為電子書閱讀器)，可包括外殼9630、顯示部9631、操作鍵9632、太陽能電池9633、及充電及放電控制電路9634。圖9A中電子書可具有於顯示部上顯示各類資料(例如靜態影像、移動影像及正文影像)之功能；於顯示部上顯示日曆、日期、時間等之功能；於顯示部上操作或編輯所顯示資料之功能；使用各類軟體(程式)控制處理之功能等。圖9A描繪充電及放電控制電路9634做為範例，包括電池9635、及DC-DC轉換器(以下縮寫為轉換器)9636。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部9631，電子書可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電 量。
若使用圖9A中所描繪之結構，及使用半透射式或反射式液晶顯示裝置做為顯示部9631，當環境光相對亮時預期使用半透射式或反射式液晶顯示裝置，並藉由太陽能電池9633及電池9635之電荷而有效率地執行發電，此係有利的。可適當地於外殼9630之未佔據空間(正面及背面)提供太陽能電池9633，及有效率地執行電池9635之電荷，此係有利的。請注意，有利的是例如使用鋰離子電池做為電池9635，因為可達成尺寸降低。
將參照圖9B中方塊圖說明圖9A中所描繪之充電及放電控制電路9634的結構及作業。圖9B描繪太陽能電池9633、電池9635、轉換器9636、轉換器9637、開關SW1至SW3、及顯示部9631。電池9635、轉換器9636、轉換器9637、及開關SW1至SW3相應於充電及放電控制電路9634。
首先，將說明藉由使用外部光之太陽能電池9633產生電力之作業範例。藉由轉換器9636提高或降低太陽能電池所產生之電力的電壓，以便成為充電電池9635之電壓。接著，當來自太陽能電池9633之電力用於顯示部9631之作業時，開關SW1被開啟且藉由轉換器9637而提高或降低電力的電壓，以便成為顯示部9631所需電壓。此外，當未執行顯示部9631上顯示時，開關SW1被關閉及開關SW2被開啟，使得電池9635可充電。
其次，將說明並非藉由使用外部光之太陽能電池 9633產生電力之作業。藉由轉換器9637開啟開關SW3而提高或降低累積於電池9635中電力之電壓。接著，來自電池9635之電力用於顯示部9631之作業。
請注意，儘管說明太陽能電池9633做為充電設備之範例，電池9635可以另一設備充電。此外，可使用太陽能電池9633與另一充電設備之組合。
圖10A為筆記型個人電腦，包括外殼3001、外殼3002、顯示部3003、鍵盤3004等。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部3003，筆記型個人電腦可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
圖10B為個人數位助理(PDA)，其經提供而具外殼3021、顯示部3023、外部介面3025、操作按鈕3024等。此外，存在觸控筆3022做為作業配件。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部3023，個人數位助理(PDA)可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
圖10C描繪電子書閱讀器2700。例如，電子書閱讀器2700包括二外殼，外殼2701及外殼2703。外殼2701及2703藉由鉸鏈2711而附著，使得電子書閱讀器2700可沿鉸鏈2711而開啟及關閉。基此結構，電子書閱讀器2700可如紙本書般掌控。
顯示部2705併入外殼2701，顯示部2707併入外殼2703。顯示部2705及顯示部2707可顯示一影像或不同影 像。若顯示部2705及顯示部2707顯示不同影像，例如右側顯示部(圖10C中顯示部2705)可顯示正文，及左側顯示部(圖10C中顯示部2707)可顯示圖表。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部2705，電子書閱讀器2700可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
圖10C描繪範例其中外殼2701經提供而具作業部等。例如，外殼2701包括電源2721、操作鍵2723、揚聲器2725等。以操作鍵2723可翻頁。請注意，鍵盤、指向裝置等亦可提供於其上提供顯示部之外殼的表面。此外，外部連接端子(耳機端子、USB端子等)、記錄媒體嵌入部等可提供於外殼的背面或側面。此外，電子書閱讀器2700可具有電子字典之功能。
此外，電子書閱讀器2700可無線發送及接收資料經由無線通訊，可從電子書伺服器購買及下載所欲書籍資料等。
圖10D為行動電話包括二外殼，外殼2800及外殼2801。外殼2801包括顯示面板2802、揚聲器2803、麥克風2804、指向裝置2806、相機鏡頭2807、外部連接端子2808等。此外，外殼2800包括充電行動電話之太陽能電池2810、外部記憶體槽2811等。此外，天線併入外殼2801。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示面板2802，行動電話可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
此外，如圖10D中虛線所描繪，顯示面板2802經提供而具觸控面板，且複數操作鍵2805係以影像顯示。請注意，行動電話安裝升壓電路用於將太陽能電池2810之輸出電壓升壓為每一電路所需電壓。
在顯示面板2802中，依據使用模式可適當改變顯示方向。此外，由於相機鏡頭2807係提供於與顯示面板2802之相同表面，行動電話可用做視訊電話。揚聲器2803及麥克風2804不僅用於語音呼叫，亦用於視訊電話、記錄、播放聲音等。再者，外殼2800及2801如圖10D中所描繪之開發，可滑動而使得其一置於另一之上；因此，可降低行動電話尺寸，使行動電話適於攜帶。
外部連接端子2808可連接任一電纜，諸如AC轉接器及USB電纜，藉此行動電話可充電或可與個人電腦等執行資料通訊。再者，藉由將記錄媒體插入外部記憶體槽2811，行動電話可掌握大量資料之儲存及轉移。
此外，除了上述功能，可提供紅外線通訊功能、電視接收功能等。
圖10E為數位攝影機，包括主體3051、顯示部A 3057、目鏡部3053、操作開關3054、顯示部B 3055、電池3056等。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部A 3057及顯示部B 3055，數位攝影機可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
圖10F描繪電視機9600。電視機9600具有併入外殼 9601之顯示部9603。影像可顯示於顯示部9603上。請注意，此處外殼9601係藉由支架9605支撐。藉由將依據實施例1至3之任一項的顯示裝置應用於顯示部9603，電視機9600可具有較高程度之便利性及較高程度之安全，及消耗較小電量。
電視機9600可藉由外殼9601之操作開關或個別遙控器操作。再者，遙控器可具有顯示部，顯示從遙控器輸出之資訊。
請注意，電視機9600經提供而具接收器、數據機等。使用接收器可接收一般電視廣播。此外，當顯示裝置經由數據機而有線或無線連接通訊網路時，亦可執行單向(從發送端至接收端)或雙向(發送端與接收端之間或接收端之間)資料通訊。
本實施例可適當與其他實施例中所說明之任一結構組合而予實施。
本申請案係依據2010年1月20日向日本專利局提出申請之序號2010-010321日本專利申請案，其整個內容係以提及方式併入本文。

Claims (8)

  1. 一種液晶顯示裝置，其包含：像素部，其包含像素電極；以及驅動電路，其中，該液晶顯示裝置被配置以選擇移動影像顯示模式以及靜態影像顯示模式，其中，該驅動電路被配置以輸出影像信號至該像素部，其中，於該移動影像顯示模式的第一訊框期間，該影像信號被供應至該像素電極，其中，在該影像信號被供應至該像素電極之後，該像素電極於該靜態影像顯示模式的第二訊框期間處於浮動狀態，其中，該液晶顯示裝置被配置以當該移動影像顯示模式被切換至該靜態影像顯示模式時，順序地執行停止對該驅動電路輸入起始脈衝的步驟、停止對該驅動電路輸入時脈信號的步驟以及停止對該驅動電路輸入電源電位的步驟，並且其中，該液晶顯示裝置被配置以當該靜態影像顯示模式被切換至該移動影像顯示模式時，順序地執行對該驅動電路輸入該電源電位的步驟、對該驅動電路輸入該時脈信號的步驟以及對該驅動電路輸入該起始脈衝的步驟。
  2. 一種液晶顯示裝置，其包含：像素部，其包含像素電極；以及 驅動電路，其中，該液晶顯示裝置被配置以選擇移動影像顯示模式以及靜態影像顯示模式，其中，該驅動電路被配置以輸出影像信號至該像素部，其中，於該移動影像顯示模式的第一訊框期間，該影像信號被供應至該像素電極，其中，在該影像信號被供應至該像素電極之後，該像素電極於該靜態影像顯示模式的第二訊框期間處於浮動狀態，其中，在靜態影像被顯示於該像素部之後，該像素電極被置於該浮動狀態，其中，該液晶顯示裝置被配置以當該移動影像顯示模式被切換至該靜態影像顯示模式時，順序地執行停止對該驅動電路輸入起始脈衝的步驟、停止對該驅動電路輸入時脈信號的步驟以及停止對該驅動電路輸入電源電位的步驟，並且其中，該液晶顯示裝置被配置以當該靜態影像顯示模式被切換至該移動影像顯示模式時，順序地執行對該驅動電路輸入該電源電位的步驟、對該驅動電路輸入該時脈信號的步驟以及對該驅動電路輸入該起始脈衝的步驟。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，更包含在該像素部內之共同電極，其中該共同電極於該第二訊框期間處於該浮動狀態。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，在該靜態影像顯示模式中之影像資料寫入次數小於在該移動影像顯示模式中之影像資料寫入次數。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，更包含與該像素電極電性連接的電晶體，其中該電晶體的通道形成區包含氧化物半導體。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，更包含：在該像素部內之共同電極；與該像素電極電性連接的第一電晶體；以及與該共同電極電性連接的第二電晶體，其中每一該第一電晶體以及該第二電晶體的通道形成區包含氧化物半導體。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，更包含與該像素電極電性連接的電晶體，其中該電晶體的通道形成區包含氧化物半導體，並且其中該氧化物半導體包含銦及鋅。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，更包含比較器電路，其被配置以判斷是否驅動該液晶顯示裝置的模式為該移動影像顯示模式或該靜態影像顯示模式。
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