TWI826429B - 顯示裝置的工作方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種可以對顯示元件施加高電壓的顯示裝置。顯示元件包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件並與第一資料線及第二資料線電連接的像素。在同時藉由第一資料線對像素供應第一電位並藉由第二資料線對像素供應第二電位之後，藉由第二資料線對像素供應第三電位，來將保持在像素中的第一電位變為第四電位，將第四電位施加到像素電極。在此，第二電位是根據第一電位算出的電位。在第二電位的值是施加到共用電極的電位以下時，第三電位高於施加到共用電極的電位。另一方面，在第二電位的值是施加到共用電極的電位以上時，第三電位低於施加到共用電極的電位。

Description

顯示裝置的工作方法
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置及其工作方法。
注意，本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。本說明書等所公開的發明的一個實施方式的技術領域係關於一種物體、方法或製造方法。另外，本發明的一個實施方式係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或者組合物(composition of matter)。由此，更明確而言，作為本說明書所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的例子可以舉出半導體裝置、顯示裝置、液晶顯示裝置、發光裝置、照明設備、蓄電裝置、記憶體裝置、攝像裝置、這些裝置的驅動方法或者這些裝置的製造方法。
注意，在本說明書等中，半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。有時可以將顯示裝置(液晶顯示裝置、發光顯示裝置等)、投影裝置、照明設備、電光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、半導體電路、攝像裝置及電子裝置等稱為半導體裝置。或者，有時可以說它們包括半導體裝置。
專利文獻1公開了能夠以高電壓驅動顯示元件的具有高耐壓性的顯示裝置。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利申請公開第2011-227479號公報
為了以高電壓驅動液晶元件等顯示元件，需要能夠生成高電位的源極驅動器電路。但是，這種源極驅動器電路具有很大的佔有面積，且其成本高。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種顯示裝置，該顯示裝置可以將比源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值高的電位及比源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值低的電位施加到顯示元件的一個電極。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可以對顯示元件施加高電壓的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種小型顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種廉價的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可以顯示高亮度的影像的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種低功耗的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可靠性高的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種高速工作的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可以顯示高品質的影像的顯示裝置。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置。
另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置可以將比源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值高的電位及比源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值低的電位施加到顯示元件的一個電極。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可以對顯示元件施加高電壓的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種小型顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種廉價的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可以顯示高亮度的影像的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種低功耗的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可靠性高的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種高速工作的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的 一個實施方式的目的之一是提供一種可以顯示高品質的影像的顯示裝置的工作方法。另外，本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置的工作方法。
注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。另外，這些目的之外的目的根據說明書、圖式、申請專利範圍等的記載來看是自然明瞭的，可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載得出上述以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件並與第一資料線及第二資料線電連接的像素，其中，在同時藉由第一資料線對像素供應第一電位並藉由第二資料線對像素供應第二電位之後，藉由第二資料線對像素供應第三電位，來將保持在像素中的第一電位變為第四電位，將第四電位施加到像素電極，第二電位是根據第一電位算出的電位，在第二電位的值是施加到共用電極的電位以下時，第三電位高於施加到共用電極的電位，並且，在第二電位的值是施加到共用電極的電位以上時，第三電位低於施加到共用電極的電位。
另外，在上述實施方式中，第三電位也可以是第一電位可取的最大值以上的電位或是第一電位可取的最小值以下的電位。
另外，在上述實施方式中，顯示裝置也可以包括源極驅動器電路，源極驅動器電路可以與第一資料線電連接，源極驅動器電路也可以與第二資料線電連接，並且源極驅動器電路也可以具有生成第一電位和第二電位的功能。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件並與第一資料線及第二資料線電連接的像素，其中，顯示裝置由第一工作及第二工作進行工作，在第一工作中，在同時藉由第一資料線對像素供應第一電位並藉由第二資料線對像素供應第二電位之後，藉由第二資料線對像素供應第三電位，來將保持 在像素中的第一電位變為第四電位，將第四電位施加到像素電極，第二電位是根據第一電位算出的施加到共用電極的電位以下的值的電位，第三電位是高於施加到共用電極的電位的值的電位，第四電位是施加到共用電極的電位以上的值的電位，在第二工作中，在同時藉由第一資料線對像素供應第五電位並藉由第二資料線對像素供應第六電位之後，藉由第二資料線對像素供應第七電位，來將保持在像素中的第五電位變為第八電位，將第八電位施加到像素電極，第六電位是根據第五電位算出的施加到共用電極的電位以上的值的電位，第七電位是低於施加到共用電極的電位的值的電位，並且，第八電位是施加到共用電極的電位以下的值的電位。
另外，在上述實施方式中，第三電位也可以是第一電位可取的最大值以上的電位，第七電位也可以是第五電位可取的最小值以上的電位。
另外，在上述實施方式中，第一電位可取的值的範圍也可以等於第五電位可取的值的範圍。
另外，在上述實施方式中，也可以在每一個圖框期間互相進行由第一工作的工作和由第二工作的工作。
另外，在上述實施方式中，顯示裝置也可以包括源極驅動器電路，源極驅動器電路也可以與第一資料線電連接，源極驅動器電路也可以與第二資料線電連接，源極驅動器電路也可以具有生成第一電位和第二電位以及第五電位和第六電位的功能。
另外，在上述實施方式中，像素也可以包括第一電晶體、第二電晶體及電容器，第一電晶體的源極和汲極中的一個也可以與電容器的一個電極電連接，第一電晶體的源極和汲極中的另一個也可以與第一資料線電連接，第二電晶體的源極和汲極中的一個也可以與電容器的另一個電極電連接，第二電晶體的源極和汲極中的另一個也可以與第二資料線電連接。
另外，在上述實施方式中，第一電晶體及第二電晶體可以在通道形成區域中包括金屬氧化物，金屬氧化物可以包含In、Zn、M(M是Al、Ti、 Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
另外，在上述實施方式中，顯示元件也可以是液晶元件。
根據本發明的一個實施方式，可以提供一種顯示裝置，其中可以將比源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值高的電位及比源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值低的電位施加到顯示元件的一個電極。另外，可以提供一種可以對顯示元件施加高電壓的顯示裝置。另外，可以提供一種小型顯示裝置。另外，可以提供一種廉價的顯示裝置。另外，可以提供一種可以顯示高亮度的影像的顯示裝置。另外，可以提供一種低功耗的顯示裝置。另外，可以提供一種可靠性高的顯示裝置。另外，可以提供一種高速工作的顯示裝置。另外，可以提供一種可以顯示高品質的影像的顯示裝置。另外，可以提供一種新穎的顯示裝置。
另外，可以提供一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置可以將比源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值高的電位及比源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值低的電位施加到顯示元件的一個電極。另外，可以提供一種可以對顯示元件施加高電壓的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種小型顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種廉價的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種可以顯示高亮度的影像的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種低功耗的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種可靠性高的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種高速工作的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種可以顯示高品質的影像的顯示裝置的工作方法。另外，可以提供一種新穎的顯示裝置的工作方法。
注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述效果。可以從說明書、圖式、申請專利範圍的記載中抽取上述效果以外的效果。
10‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧像素
12‧‧‧顯示部
13‧‧‧影像資料生成電路
14‧‧‧閘極驅動器電路
15‧‧‧源極驅動器電路
16‧‧‧電晶體
16a‧‧‧電晶體
16b‧‧‧電晶體
21‧‧‧佈線
22‧‧‧佈線
23‧‧‧佈線
26‧‧‧佈線
26a‧‧‧佈線
26b‧‧‧佈線
30‧‧‧背光單元
32‧‧‧公共佈線
33‧‧‧公共佈線
34‧‧‧公共佈線
38‧‧‧遮光層
39‧‧‧光源
41‧‧‧佈線
42‧‧‧佈線
42a‧‧‧佈線
42b‧‧‧佈線
44‧‧‧絕緣層
45‧‧‧絕緣層
46‧‧‧導電層
46a‧‧‧導電層
46b‧‧‧導電層
50‧‧‧顯示裝置
60‧‧‧顯示裝置
73‧‧‧連接部
74‧‧‧連接部
101‧‧‧電晶體
102‧‧‧電晶體
103‧‧‧電晶體
104‧‧‧電容器
105‧‧‧電容器
106‧‧‧顯示元件
107‧‧‧電容器
121‧‧‧像素電極
122‧‧‧液晶層
123‧‧‧共用電極
123a‧‧‧共用電極
123b‧‧‧導電層
131‧‧‧基板
132‧‧‧基板
133a‧‧‧配向膜
133b‧‧‧配向膜
135‧‧‧保護層
141‧‧‧黏合層
161‧‧‧偏光板
163‧‧‧偏光板
172‧‧‧FPC
211‧‧‧閘極絕緣層
212‧‧‧絕緣層
213‧‧‧絕緣層
214‧‧‧絕緣層
215‧‧‧絕緣層
217‧‧‧絕緣層
218‧‧‧絕緣層
221‧‧‧閘極
221a‧‧‧閘極
221b‧‧‧閘極
222a‧‧‧導電層
222b‧‧‧導電層
222c‧‧‧導電層
222d‧‧‧導電層
222e‧‧‧導電層
223‧‧‧閘極
223a‧‧‧閘極
223b‧‧‧閘極
225‧‧‧閘極絕緣層
225a‧‧‧閘極絕緣層
225b‧‧‧閘極絕緣層
231‧‧‧半導體層
231a‧‧‧半導體層
231b‧‧‧半導體層
231i‧‧‧通道形成區域
231n‧‧‧低電阻區域
242‧‧‧連接器
331‧‧‧彩色層
800‧‧‧可攜式資訊終端
801‧‧‧外殼
802‧‧‧外殼
803‧‧‧顯示部
804‧‧‧顯示部
805‧‧‧鉸鏈部
810‧‧‧可攜式資訊終端
811‧‧‧外殼
812‧‧‧顯示部
813‧‧‧操作按鈕
814‧‧‧外部連接埠
815‧‧‧揚聲器
816‧‧‧麥克風
817‧‧‧照相機
820‧‧‧照相機
821‧‧‧外殼
822‧‧‧顯示部
823‧‧‧操作按鈕
824‧‧‧快門按鈕
826‧‧‧透鏡
832‧‧‧顯示部
833‧‧‧顯示部
1810‧‧‧電視機
1811‧‧‧顯示部
1812‧‧‧外殼
1813‧‧‧揚聲器
1814‧‧‧遙控器
1820‧‧‧數位看板
1821‧‧‧顯示部
1822‧‧‧柱子
1830‧‧‧個人電腦
1831‧‧‧顯示部
1832‧‧‧外殼
1833‧‧‧觸控板
1834‧‧‧連接埠
1835‧‧‧輸入鍵
在圖式中：圖1A是示出顯示裝置的一個例子的圖，圖1B是示出像素的一個例子的圖；圖2是示出像素的工作的一個例子的圖；圖3A及圖3B是示出供應到像素的電位和像素所顯示的影像的灰階之間的關係的一個例子的圖；圖4是示出像素的工作的一個例子的圖；圖5A及圖5B是示出供應到像素的電位和像素所顯示的影像的灰階之間的關係的一個例子的圖；圖6是示出顯示裝置的一個例子的圖；圖7是示出像素的工作的一個例子的圖；圖8是示出像素的工作的一個例子的圖；圖9是示出顯示裝置的一個例子的圖；圖10是示出像素的工作的一個例子的圖；圖11A至圖11C是示出像素的一個例子的圖；圖12A及圖12B是示出顯示裝置的結構例子的剖面圖；圖13A至圖13C是示出像素的結構例子的俯視圖；圖14是示出顯示裝置的結構例子的剖面圖；圖15是示出顯示裝置的結構例子的剖面圖；圖16是示出顯示裝置的結構例子的剖面圖；圖17是示出顯示裝置的結構例子的剖面圖；圖18A至圖18C是示出電子裝置的一個例子的圖；圖19A至圖19E是示出電子裝置的一個例子的圖；圖20A及圖20B是示出實施例中的供應到像素的電位和像素所顯示的影像的灰階之間的關係的圖；圖21是示出實施例中的施加到顯示元件的電壓和像素所顯示的影像的灰階之間的關係的圖。
本發明的選擇圖為圖2。
參照圖式對實施方式進行詳細說明。注意，本發明不侷限於以下說明， 所屬技術領域的通常知識者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精神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限定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。另外，當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線，而不特別附加元件符號。
另外，為了便於理解，有時圖式中示出的各構成的位置、大小及範圍等並不表示其實際的位置、大小及範圍等。因此，所公開的發明不一定侷限於圖式所公開的位置、大小、範圍等。
另外，根據情況或狀態，可以互相調換“膜”和“層”。例如，有時可以將“導電層”變換為“導電膜”。此外，有時可以將“絕緣膜”變換為“絕緣層”。
在本說明書等中，金屬氧化物(metal oxide)是指廣義上的金屬的氧化物。金屬氧化物被分類為氧化物絕緣體、氧化物導電體(包括透明氧化物導電體)和氧化物半導體(Oxide Semiconductor，也可以簡稱為OS)等。例如，在將金屬氧化物用於電晶體的半導體層的情況下，有時將該金屬氧化物稱為氧化物半導體。換言之，可以將OS FET稱為包含金屬氧化物或氧化物半導體的電晶體。
此外，在本說明書等中，有時將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧化物(metal oxide)。另外，也可以將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧氮化物(metal oxynitride)。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖式說明作為本發明的一個實施方式的顯示裝 置及其工作方法。
本發明的一個實施方式係關於包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件的像素的顯示裝置的工作方法。在此，作為顯示元件可以使用液晶元件。此外，本發明的一個實施方式的顯示裝置包括源極驅動器電路。像素藉由第一資料線與源極驅動器電路電連接，並藉由第二資料線與源極驅動器電路電連接。
例如，可以對共用電極施加恆定電位。例如，可以對共用電極施加源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值和源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值的平均值的電位。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，首先，將對應於影像資料的電位的第一電位藉由第一資料線供應到像素。明確而言，例如對像素電極供應第一電位。與此並行，將根據第一電位算出的電位的第二電位藉由第二資料線供應到像素。被供應的第一電位及第二電位保持在像素內部。
接著，將第三電位與第二電位同樣地藉由第二資料線供應到像素。由此，保持在像素中的第二電位改寫為第三電位。此外，在第二電位改寫為第三電位時，保持在像素中的第一電位變為第四電位。由此，可以對像素電極施加第四電位。
第一至第三電位例如是由源極驅動器電路生成的電位。由此，第一至第三電位不能為高於源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值的電位，而不能是低於源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值的電位。另一方面，第四電位是根據第一至第三電位在像素內部生成的電位。
在此，第四電位和第一電位的差異的大小對應於第三電位和第二電位的差異的大小。也就是說，例如第一電位越高，或第三電位和第二電位的差異越大，第四電位越高。在本發明的一個實施方式中，第四電位可以為高於源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值的電位，並可以為低於源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值的電位。例如，可以使施加到顯示元 件的電壓大於源極驅動器電路的輸出電壓振幅的兩倍。例如，在源極驅動器電路可以生成-5V以上且5V以下的電位，且施加到共用電極的電位為接地電位(0V)的情況下，第四電位可以為10V以上的電位，並可以為-10V以下的電位。
在本說明書等中，施加到顯示元件的電壓是指施加到顯示元件的一個電極的電位和施加到顯示元件的另一個電極的電位的差異的絕對值。例如，是指施加到像素電極的電位和施加到共用電極的電位的差異的絕對值。
在此，為了增大第三電位和第二電位的差異，例如第三電位可以具有與第二電位不同的極性。此外，第三電位例如可以為源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值或最小值。例如，在源極驅動器電路能夠生成-5V以上且5V以下的電位的情況下，在第二電位為正電位時，第三電位可以為-5V，而在第二電位為負電位時，第三電位可以為5V。注意，例如在源極驅動器電路能夠生成-5V以上且5V以下的電位的情況下，施加到共用電極的電位可以為-5V和5V的平均值的接地電位。
在本說明書等中，例如可以以施加到共用電極的電位為標準判斷電位的極性。例如，高於施加到共用電極的電位的電位和低於施加到共用電極的電位的電位可以說是其極性彼此不同的電位。
另外，第三電位可以不由源極驅動器電路生成。例如，也可以由設置在源極驅動器電路的外部的電源電路生成第三電位。藉由由源極驅動器電路以外的電路生成第三電位，可以使第三電位為源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值以上的電位或源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值以下的電位。由此，可以使第三電位和第二電位的差異為更大。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，如上所述，可以將高於源極驅動器電路能夠生成的電位的最大值的電位及低於源極驅動器電路能夠生成的電位的最小值的電位作為第四電位施加到像素電極。由此，可以對顯示元件施加高電壓，從而可以使用較佳為在工作時被施加高電壓的顯示元件。例如，作為顯示元件，可以使用呈現藍相的液晶或高分子分散型液晶 (PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)。此外，即使源極驅動器電路的輸出電壓振幅小也可以對顯示元件施加高電壓，因此可以減小本發明的一個實施方式的顯示裝置的功耗。再者，即使不使源極驅動器電路具有高耐壓性也可以對顯示元件施加高電壓，因此可以實現本發明的一個實施方式的顯示裝置的小型化及廉價化。
圖1A是說明作為本發明的一個實施方式的顯示裝置的顯示裝置10的結構例子的圖。顯示裝置10包括像素11排列為m行n列的矩陣狀的顯示部12、影像資料生成電路13、閘極驅動器電路14及源極驅動器電路15。
在本說明書等中，將第i行j列(i是1以上且m以下的整數，j是1以上且n以下的整數)的像素11記載為像素11[i，j]。
影像資料生成電路13與源極驅動器電路15電連接。同一個行的像素11藉由一個佈線21與閘極驅動器電路14電連接，並藉由一個佈線22與閘極驅動器電路14電連接。同一個列的像素11藉由一個佈線41與源極驅動器電路15電連接，並藉由一個佈線42與源極驅動器電路15電連接。
影像資料生成電路13具有生成與顯示於顯示部12的影像對應的影像資料的功能。閘極驅動器電路14具有生成用來控制像素11的工作的電位的功能。源極驅動器電路15具有生成與影像資料對應的電位等的功能。
在本說明書等中，將與像素11[i，1]至像素11[i，n]電連接的佈線21及佈線22分別記載為佈線21[i]及佈線22[i]。此外，將與像素11[1，j至像素11[m，j]電連接的佈線41及佈線42分別記載為佈線41[j]及佈線42[j]。
佈線21及佈線22具有作為掃描線的功能。佈線41及佈線42具有作為資料線的功能。
圖1B是說明像素11的結構例子的圖。像素11包括電晶體101、電晶體102、電容器104、電容器105及顯示元件106。作為顯示元件106，例如可以使用液晶元件。
電晶體101的源極和汲極中的一個與電容器104的一個電極電連接。電晶體102的源極和汲極中的一個與電容器104的另一個電極電連接。電容器104的一個電極與電容器105的一個電極電連接。電容器105的一個電極與顯示元件106的一個電極電連接。
在此，顯示元件106的一個電極例如可以為像素電極。此外，顯示元件106的另一個電極例如可以為共用電極。
將電晶體101的源極和汲極中的一個、電容器104的一個電極、電容器105的一個電極與顯示元件106的一個電極彼此電連接的節點稱為節點NM。此外，將電晶體102的源極和汲極中的一個與電容器104的另一個電極彼此電連接的節點稱為節點NA。
電晶體101的閘極與佈線21電連接。電晶體102的閘極與佈線22電連接。電晶體101的源極和汲極中的另一個與佈線41電連接。電晶體102的源極和汲極中的另一個與佈線42電連接。
電容器105的另一個電極與公共佈線32電連接。顯示元件106的另一個電極與公共佈線33電連接。可以對公共佈線33供應電位VCOM。電位VCOM例如可以為恆定電位。電位VCOM例如可以為源極驅動器電路15能夠生成的電位的最大值和源極驅動器電路15能夠生成的電位的最小值的平均值的電位。電位VCOM例如可以為接地電位。另外，供應到公共佈線32的電位也可以為與電位VCOM同一值的電位。
用來控制電晶體101的導通或非導通的電位藉由佈線21被供應到電晶體101的閘極。用來控制電晶體102的導通或非導通的電位藉由佈線22被供應到電晶體102的閘極。
節點NM藉由佈線41被供應電位。節點NA藉由佈線42被供應電位。
在此，藉由將關態電流極低的電晶體用於電晶體101，可以長時間保持 供應到節點NM的電位。藉由將關態電流極低的電晶體用於電晶體102，可以長時間保持供應到節點NA的電位。作為關態電流極低的電晶體，例如可以舉出在通道形成區域中具有金屬氧化物的電晶體(以下，稱為OS電晶體)。
作為用於OS電晶體的半導體材料，可以使用能隙為2eV以上，較佳為2.5eV以上，更佳為3eV以上的金屬氧化物。典型的是，包含銦的氧化物半導體等，例如，可以使用下述CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS是結晶氧化物半導體。此外，因為使用該結晶氧化物半導體的電晶體的可靠性可以得到提高，所以較佳為將該電晶體用於本發明的一個實施方式的顯示裝置。此外，CAC-OS呈現高移動率特性，因此適合於進行高速驅動的電晶體等。
OS電晶體具有大能隙而呈現極小的關態電流特性。此外，OS電晶體具有與在通道形成區域中包含Si的電晶體(下面稱為Si電晶體)不同的如下特徵，亦即不會發生碰撞電離、突崩潰、短通道效應等，因此能夠形成高可靠性的電路。
另外，作為電晶體101及電晶體102，也可以使用OS電晶體以外的電晶體。在此，作為Si電晶體，可以舉出具有非晶矽的電晶體、具有結晶矽(典型的是，低溫多晶矽)的電晶體、具有單晶矽的電晶體等。
接著，說明像素11的工作方法的一個例子。明確而言，說明顯示裝置10所包括的像素11[i，j]的工作方法的一個例子。注意，作為電晶體101及電晶體102採用n通道型電晶體，但是藉由適當地反轉電位的大小關係等，即使電晶體101和電晶體102中的一個或兩個為p通道型電晶體，也可以應用下面的說明。
圖2是說明像素11[i，j]的工作方法的一個例子的時序圖。在此，包括像素11[i，j]的顯示裝置10以時刻T01至時刻T04的工作顯示一個圖框的影像，而以時刻T11至時刻T14的工作顯示下一個圖框的影像。
在本說明書等中，例如將時刻T01至時刻T04的工作稱為第一工作，將時刻T11至時刻T14的工作稱為第二工作。藉由交替進行第一工作和第二工作，像素11可以進行圖框反轉驅動，將在後面說明其詳細內容。
在圖2等中，電位VSDMAX表示源極驅動器電路15能夠生成的電位的最大值。電位VSDMIN表示源極驅動器電路15能夠生成的電位的最小值。
在本實施方式中，假設作為施加到顯示元件106的另一個電極的電位的電位VCOM=(VSDMAX+VSDMIN)/2而說明像素11的工作方法的一個例子。此外，節點NM的電容耦合係數為1。再者，不考慮電晶體的臨界電壓及饋通等所導致的電位變動。
在本說明書等中，將設置於像素11[i，j]的節點NM及節點NA分別記載為節點NM[i，j]及節點NA[i，j]。
在時刻T01至時刻T02，佈線21[i]的電位及佈線22[i]的電位為高電位。此外，佈線41[j]的電位為對應於影像資料的電位的電位VS1[i，j]，佈線42[j]的電位為電位VS2[i，j]。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體101及電晶體102成為導通狀態，節點NM[i，j]的電位成為電位VS1[i，j]，節點NA[i，j]的電位成為電位VS2[i，j]。在此，電位VS1[i，j]可以由源極驅動器電路15生成，因此電位VS1[i，j]的值可以為電位VSDMIN以上且電位VSDMAX以下。此外，電位VS2[i，j]例如可以根據以下公式算出。
Figure 108110765-A0202-12-0013-1
因此，電位VS2[i，j]的值可以為電位VSDMIN以上且電位VCOM以下。另外，電位VS2[i，j]可以由源極驅動器電路15生成。
在時刻T02至時刻T03，佈線21[i]的電位及佈線22[i]的電位為低電位。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體101及電晶體102成為非導通狀態，節 點NM[i，j]保持電位VS1[i，j]，而節點NA[i，j]保持電位VS2[i，j]。
在本說明書等中，低電位例如可以為接地電位或負電位。此外，高電位可以為高於低電位的電位。
在時刻T03至時刻T04，佈線21[i]的電位為低電位，而佈線22[i]的電位為高電位。此外，佈線42[j]的電位為電位VRP。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體102成為導通狀態，且節點NA[i，j]的電位成為電位VRP。另一方面，電晶體101維持非導通狀態，所以節點NM[i，j]處於浮動狀態。因此，節點NM[i，j]的電位成為由以下公式表示的電位VDE[i，j]。
[公式2]V DE [i,j]=V S1[i,j]+(V RP -V S2[i,j]) (2)
如上述公式所示，電位VDE[i，j]可以根據電位VS1[i，j]、電位VS2[i，j]及電位VRP算出。因此，電位VDE[i，j]可以說是根據電位VS1[i，j]、電位VS2[i，j]及電位VRP在像素11[i，j]內部生成的電位。
當電位VRP高於電位VCOM時，電位VDE[i，j]可以高於電位“VS1[i，j]-VS2[i，j]”。如上所述，電位VS2[i，j]可以低於電位VCOM，因此當電位VRP高於電位VCOM時，可以說電位VRP的極性與電位VS2[i，j]不同。
此外，電位VRP越高，電位VDE[i，j]越高。由於電位VDE[i，j]的值成為電位VCOM以上，因此電位VDE[i，j]越高，電位“VDE[i，j]-VCOM”越高，將在後面說明其詳細內容。由此，電位VDE[i，j]越高，施加到顯示元件106的電壓越高。此外，電位VRP可以由源極驅動器電路15生成，電位VRP的值可以為電位VSDMIN以上且電位VSDMAX以下。在圖2中，電位VRP的值為電位VSDMAX。
此外，在提高電位VS1[i，j]及電位VRP，並降低電位VS2[i，j]時，可以使電位VDE[i，j]的值高於電位VSDMAX。此外，施加到顯示元件106的電壓“VDE[i，j]-VCOM”的值可以為電壓“VSDMAX-VCOM”的兩倍以上。也就是說，電位VDE[i，j]的值可以為電位“2VSDMAX-VCOM”以上。圖2示出電位VDE[i，j] 的值高於電位“2VSDMAX-VCOM”的情況。
在本說明書等中，源極驅動器電路15的輸出電壓振幅是指電壓“VSDMAX-VCOM”或電壓“VCOM-VSDMIN”。
另外，在時刻T03至時刻T04，顯示影像。例如，在顯示元件106是透過型液晶元件，且包括像素11的顯示裝置設置有背光源的情況下，藉由使該背光源點亮，可以使用像素11[i，j]顯示對應於電位VDE[i，j]的影像。
在時刻T04至時刻T11，佈線21的電位及佈線22的電位為低電位。由此，電晶體101及電晶體102成為非導通狀態。
在時刻T11至時刻T12，佈線21[i]的電位及佈線22[i]的電位為高電位。此外，佈線41[j]的電位為對應於影像資料的電位的電位V’S1[i，j]，佈線42[j]的電位為電位V’S2[i，j]。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體101及電晶體102成為導通狀態，節點NM[i，j]的電位成為電位V’S1[i，j]，節點NA[i，j]的電位成為電位V’S2[i，j]。在此，電位V’S1[i，j]可以由源極驅動器電路15生成，因此電位V’S1[i，j]的值可以為電位VSDMIN以上且電位VSDMAX以下。此外，電位V’S2[i，j]例如可以根據以下公式算出。
Figure 108110765-A0202-12-0015-2
因此，電位V’S2[i，j]的值可以為電位VCOM以上且電位VSDMAX以下。另外，電位V’S2[i，j]可以由源極驅動器電路15生成。
在時刻T12至時刻T13，佈線21[i]的電位及佈線22[i]的電位為低電位。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體101及電晶體102成為非導通狀態，節點NM[i，j]保持電位V’S1[i，j]，而節點NA[i，j]保持電位V’S2[i，j]。
在時刻T13至時刻T14，佈線21[i]的電位為低電位，而佈線22[i]的電 位為高電位。此外，佈線42[j]的電位為電位V’RP。如上所述，像素11[i，j]所包括的電晶體102成為導通狀態，且節點NA[i，j]的電位成為電位V’RP。另一方面，電晶體101維持非導通狀態，所以節點NM[i，j]處於浮動狀態。因此，節點NM[i，j]的電位成為由以下公式表示的電位V’DE[i，j]。
Figure 108110765-A0202-12-0016-28
如上述公式所示，電位V’DE[i，j]可以根據電位V’S1[i，j]、電位V’S2[i，j]及電位V’RP算出。因此，電位V’DE[i，j]可以說是根據電位V’S1[i，j]、電位V’S2[i，j]及電位V’RP在像素11[i，j]內部生成的電位。
當電位V’RP低於電位VCOM時，電位V’DE[i，j]可以低於電位“V’S1[i，j]-V’S2[i，j]”。如上所述，電位V’S2[i，j]可以高於電位VCOM，因此當電位V’RP低於電位VCOM時，可以說電位V’RP具有與電位V’S2[i，j]不同的極性。
此外，電位V’RP越低，電位V’DE[i，j]越低。由於電位V’DE[i，j]的值成為電位VCOM以下，因此電位V’DE[i，j]越低，電位“VCOM-V’DE[i，j]”越高，將在後面說明其詳細內容。由此，電位V’DE[i，j]越低，施加到顯示元件106的電壓越高。此外，電位V’RP可以由源極驅動器電路15生成，電位V’RP的值可以為電位VSDMIN以上且電位VSDMAX以下。在圖2中，電位V’RP的值為電位VSDMIN。
此外，藉由降低電位V’S1[i，j]及電位V’RP，並增大電位V’S2[i，j]，可以使電位V’DE[i，j]的值低於電位VSDMIN。此外，施加到顯示元件106的電壓“VCOM-V’DE[i，j]”的值可以為電壓“VCOM-VSDMIN”的兩倍以上。也就是說，電位V’DE[i，j]的值可以為“2VSDMIN-VCOM”以下。圖2示出電位V’DE[i，j]的值低於電位“2VSDMIN-VCOM”的情況。
另外，在時刻T13至時刻T14，顯示影像。例如，在顯示元件106是透過型液晶元件，且包括像素11的顯示裝置設置有背光源的情況下，藉由使 該背光源點亮，可以使用像素11[i，j]顯示對應於電位V’DE[i，j]的影像。
如上所述，電位VDE[i，j]的值成為電位VCOM以上，電位V’DE[i，j]的值成為電位VCOM以下。因此，由時刻T11以後的工作進行圖框反轉驅動。由此，例如藉由在每一個圖框交替進行第一工作和第二工作，像素11可以進行圖框反轉驅動。
在進行圖框反轉驅動的情況下，當作為顯示元件106採用液晶元件時，與不進行圖框反轉驅動的情況相比可以抑制顯示元件106的劣化。由此，可以提高包括像素11的顯示裝置的可靠性。
在時刻T14以後，佈線21[i]的電位及佈線22[i]的電位為低電位。由此，像素11[i，j]所包括的電晶體101及電晶體102成為非導通狀態。以上是像素11[i，j]的工作方法的一個例子。另外，在圖2中，時刻T01以前、時刻T02至時刻T11及時刻T12以後的佈線41的電位為電位VCOM，但是該期間中的佈線41[j]的電位不侷限於電位VCOM而可以為任意電位。此外，時刻T01以前、時刻T04至時刻T11及時刻T14以後的佈線42的電位為電位VCOM，但是該期間中的佈線42[j]的電位不侷限於電位VCOM而可以為任意電位。
另外，每一個像素11中的電位VS1、電位VS2及電位VDE的值、以及電位V’S1、電位V’S2及電位V’DE的值彼此不同。因此，加上[i，j]的標記示出供應到像素11[i，j]的這些電位。另一方面，例如每一個像素11中的電位VRP的值及電位V’RP的值可以彼此相等。由此，對供應到像素11的電位VRP及電位V’RP不加上[i，j]的標記。
在顯示裝置10中，關於向像素11的電位VS1及電位VS2的供應以及向像素11的電位V’S1及電位V’S2的供應，向每一個行的像素11進行供應，亦即藉由線順序方式進行供應。另一方面，電位VRP及電位V’RP例如同時供應到所有像素11。也就是說，在顯示裝置10中，可以將電位VRP及電位V’RP以面順序方式供應到像素11。
由此，在顯示裝置10中，可以在以線順序方式對所有像素11進行圖2 所示的時刻T01至時刻T03的工作之後，以面順序方式進行時刻T03至時刻T11的工作。然後，可以在對所有像素11以線順序方式進行時刻T11至時刻T13的工作之後，以面順序方式進行時刻T13以後的工作。
藉由以面順序方式對像素11供應電位VRP及電位V’RP，與以線順序方式等供應該電位的情況相比，可以使顯示裝置10高速地工作。
圖3A是示出電位VS1、電位VS2、電位VRP及電位VDE的值和影像資料所示的灰階之間的關係的圖表。在此，在像素11顯示影像的情況下，例如灰階越高，越可以提高像素11所射出的光的亮度。例如，當在每一個像素11中以8位元的影像資料顯示灰階時，像素11所射出的光有256種亮度。
在圖3A中，圖表方塊中的點線表示電位VS1，雙點劃線表示電位VS2，虛線表示電位VRP，實線表示電位VDE。此外，對圖示方塊中的表示高於電位VSDMAX的電位的部分及表示低於電位VSDMIN的電位的部分附加陰影。此外，在圖2等中也對表示高於電位VSDMAX的電位的部分及表示低於電位VSDMIN的電位的部分附加與圖3A同樣的陰影。
如圖3A所示，最低灰階時的電位VS1的值可以為電位VSDMIN，而最高灰階時的電位VS1可以為電位VSDMAX。此外，最低灰階時的電位VS2的值可以為電位VCOM，而最高灰階時的電位VS2的值可以為電位VSDMIN。在此，無論灰階任何，都將電位VRP的值設定為電位VSDMAX，由此最低灰階時的電位VDE的值可以為電位VCOM，而最高灰階時的電位VDE的值可以為電位“3VSDMAX-2VCOM”。也就是說，在是最高灰階時，施加到顯示元件106的電壓“VDE-VCOM”可以為源極驅動器電路15的輸出電壓振幅“VSDMAX-VCOM”的三倍。
圖3B是示出電位V’S1、電位V’S2、電位V’RP及電位V’DE的值和影像資料所表示的灰階之間的關係的圖表。
如圖3B所示，最低灰階時的電位V’S1的值可以為電位VSDMAX，而最高灰階時的電位V’S1可以為電位VSDMIN。此外，最低灰階時的電位V’S2的值 為電位VCOM，而最高灰階時的V’S2的值可以為電位VSDMAX。在此，無論灰階任何，都將電位V’RP的值設定為電位VSDMIN，由此最低灰階時的電位V’DE的值可以為電位VCOM，而最高灰階時的電位V’DE的值可以為電位“3VSDMIN-2VCOM”。也就是說，在是最高灰階時，施加到顯示元件106的電壓“VCOM-V’DE”可以為源極驅動器電路15的輸出電壓振幅“VCOM-VSDMIN”的三倍。
如圖2、圖3A及圖3B所示，在顯示裝置10中，可以將高於源極驅動器電路15能夠生成的電位的最大值的電位及低於源極驅動器電路15能夠生成的電位的最小值的電位施加到顯示元件106的一個電極。例如，在灰階高時，施加到顯示元件106的電壓可以高於源極驅動器電路15的輸出電壓振幅的兩倍。如上所述，在顯示裝置10中可以對顯示元件106施加高電壓，因此作為顯示元件106可以使用較佳為在工作時被施加高電壓的顯示元件。例如，作為顯示元件106，可以使用包括呈現藍相的液晶的液晶元件或包括高分子分散型液晶的液晶元件。此外，即使源極驅動器電路15的輸出電壓振幅小也可以對顯示元件106施加高電壓，因此可以減小顯示裝置10的功耗。再者，即使不使源極驅動器電路15具有高耐壓性也可以對顯示元件106施加高電壓，因此可以實現顯示裝置10的小型化及廉價化。
在圖2中，在時刻T01至時刻T02，佈線42[j]的電位為電位VS2[i，j]，在時刻T03至時刻T04，佈線42[j]的電位為電位VRP。此外，在時刻T11至時刻T12，佈線42[j]的電位為電位V’S2[i，j]，在時刻T13至時刻T14，佈線42[j]的電位為電位V’RP。然而，本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，在時刻T01至時刻T02，佈線42[j]的電位也可以為電位VRP，在時刻T03至時刻T04，佈線42[j]的電位也可以為電位VS2[i，j]。此外，在時刻T11至時刻T12，佈線42[j]的電位為電位V’RP，在時刻T13至時刻T14，佈線42[j]的電位為電位V’S2[i，j]。圖4示出上述情況下的顯示裝置10所包括的像素11[i，j]的工作方法的一個例子。
圖5A是示出像素11藉由圖4所示的方法工作時的電位VS1、電位VS2、電位VRP及電位VDE的值和影像資料所表示的灰階之間的關係的圖表。
最低灰階時的電位VS1可以與圖3A所示的情況同樣地為電位VSDMIN，而最高灰階時的電位VS1可以為電位VSDMAX。另一方面，最低灰階時的電位VS2可以為電位VCOM的點與圖3A所示的情況同樣，而最高灰階時的電位VS2可以為電位VSDMAX的點與圖3A所示的情況不同。也就是說，例如電位VS2[i，j]可以由以下公式算出。
Figure 108110765-A0202-12-0020-3
此外，電位VRP的值可以與圖3A所示的情況不同地為電位VSDMIN。再者，例如電位VDE[i，j]的值可以由以下公式算出，並且最低灰階時的電位VDE[i，j]可以與圖3A所示的情況同樣地為電位VCOM，而最高灰階時的電位VDE[i，j]可以為電位“3VSDMAX-2VCOM”。也就是說，在是最高灰階時，施加到顯示元件106的電壓“VDE-VCOM”可以為源極驅動器電路15的輸出電壓振幅“VSDMAX-VCOM”的三倍。
[公式6]V DE [i,j]=V S1[i,j]+(V S2[i,j]-V RP ) (6)
圖5B是示出像素11藉由圖4所示的方法工作時的電位V’S1、電位V’S2、電位V’RP及電位V’DE的值和影像資料所表示的灰階之間的關係的圖表。
最低灰階時的電位V’S1可以與圖3B所示的情況同樣地為電位VSDMAX，而最高灰階時的電位V’S1可以為電位VSDMIN。另一方面，最低灰階時的電位V’S2可以為電位VCOM的點與圖3B所示的情況同樣，而最高灰階時的V’S2可以為電位VSDMIN的點與圖3B所示的情況不同。也就是說，例如電位V’S2[i，j]可以由以下公式算出。
Figure 108110765-A0202-12-0020-4
此外，電位V’RP的值可以與圖3B所示的情況不同地為電位VSDMAX。再者，例如電位V’DE[i，j]的值可以由以下公式算出，並且最低灰階時的電位V’DE[i，j]可以與圖3B所示的情況同樣地為電位VCOM，而最高灰階時的電位V’DE[i，j]可以為電位“3VSDMIN-2VCOM”。也就是說，在是最高灰階時，施加到顯示元件106的電壓“VCOM-V’DE”可以為源極驅動器電路15的輸出電壓振幅“VCOM-VSDMAX”的三倍。
Figure 108110765-A0202-12-0021-5
圖6是示出作為顯示裝置10的變形例子的顯示裝置50的結構例子的方塊圖。顯示裝置50與顯示裝置10同樣地包括像素11排列為m行n列的矩陣狀的顯示部12、影像資料生成電路13、閘極驅動器電路14、源極驅動器電路15。此外，圖6示出像素11中的像素11[1，j]、像素11[1，j+1]、像素11[1，j+2]、像素11[1，j+3]、像素11[m，j]、像素11[m，j+1]、像素11[m，j+2]及像素11[m，j+3]。此外，圖6未圖示閘極驅動器電路14。
顯示裝置50與顯示裝置10不同之處是設置有電晶體16的點。電晶體16例如可以設置在像素11的每一個列中。當電晶體16設置在像素11的每一個列中時，可以在顯示裝置50中設置n個電晶體16。
電晶體16的源極和汲極中的一個與佈線42電連接。在本說明書等中，例如將與佈線42[j]電連接的電晶體16記載為電晶體16[j]。
電晶體16[1]至電晶體16[n]的源極和汲極中的另一個例如與一個佈線26電連接。電晶體16[1]至電晶體16[n]的閘極例如與一個佈線23電連接。
佈線26具有作為電源線的功能。佈線26的電位可以為電位VRP或電位V’RP。此外，佈線26與未圖示的電源電路電連接，並且該電源電路生成電位VRP及電位V’RP。
藉由使電晶體16成為導通狀態，可以將佈線26的電位供應到佈線42。也就是說，電晶體16具有控制佈線26和佈線42之間的導通、非導通的開關的功能。另外，電晶體16只要具有開關的功能，就可以不是電晶體。
在顯示裝置50中，可以藉由佈線26對佈線42供應電位VRP或電位V’RP，因此源極驅動器電路15可以不具有生成電位VRP及電位V’RP的功能。
圖7是說明顯示裝置50所包括的像素11[i，j]的工作方法的一個例子的時序圖，並是圖2的變形例子。注意，作為電晶體16採用n通道型電晶體，藉由適當地反轉電位的大小關係等，即使電晶體16為p通道型電晶體等，也可以應用下面的說明。
在圖7所示的工作方法中，在時刻T01至時刻T03，佈線23的電位為低電位。然後，在時刻T03至時刻T04，佈線23的電位為高電位，佈線26的電位為電位VRP。由此，電晶體16[1]至電晶體16[n]成為導通狀態，佈線42[1]至佈線42[n]的電位成為電位VRP。此外，在時刻T04至時刻T11，佈線23的電位為低電位。由此，電晶體16[1]至電晶體16[n]成為非導通狀態。
此外，在時刻T13至時刻T14，佈線23的電位為高電位，佈線26的電位為電位V’RP。由此，電晶體16[1]至電晶體16[n]成為導通狀態，佈線42[1]至佈線42[n]的電位成為電位V’RP。此外，在時刻T14以後，佈線23的電位為低電位。由此，電晶體16[1]至電晶體16[n]成為非導通狀態。
以上是與圖2所示的工作方法不同之處。另外，在圖7中，在時刻T03以前及時刻T04至時刻T13，佈線26的電位為電位VRP，並在時刻T14以後，佈線26的電位為電位V’RP，但是這些期間中的佈線26的電位可以為任意電位。
在顯示裝置50藉由圖7所示的方法工作時，電位VS1[i，j]、電位VS2[i，j]、電位VRP及電位VDE[i，j]的值可以藉由將電位VRP的值調換為高於電位VSDMAX的值等參照圖3A。此外，電位V’S1[i，j]、電位V’S2[i，j]、電位V’RP及電位V’DE[i，j]的值可以藉由將電位V’RP的值調換為低於電位VSDMIN的 值等參照圖3B。
在圖7中，與圖2所示的情況同樣地，在時刻T01至時刻T02，佈線42[j]的電位為電位VS2[i，j]，在時刻T03至時刻T04，佈線42[j]的電位為電位VRP。此外，在時刻T11至時刻T12，佈線42[j]的電位為電位V’S2[i，j]，在時刻T13至時刻T14，佈線42[j]的電位為電位V’RP。然而，本發明的一個實施方式不侷限於此。例如，與如圖4所示的情況同樣地，在時刻T01至時刻T02，佈線42[j]的電位也可以為電位VRP，在時刻T03至時刻T04，佈線42[j]的電位也可以為電位VS2[i，j]。此外，在時刻T11至時刻T12，佈線42[j]的電位也可以為電位V’RP，在時刻T13至時刻T14，佈線42[j]的電位也可以為電位V’S2[i，j]。圖8示出上述情況下的顯示裝置50所包括的像素11[i，j]的工作方法一個例子。
在圖8所示的工作方法中，在時刻T01至時刻T02，佈線23的電位為高電位，且佈線26的電位為電位VRP。此外，在時刻T02至時刻T03，佈線23的電位為低電位。再者，在時刻T11至時刻T12，佈線23的電位為高電位，且佈線26的電位為電位V’RP。此外，在時刻T12至時刻T13，佈線23的電位為低電位。
以上是與圖7所示的工作方法不同之處。另外，在圖8中，在時刻T01以前及時刻T02至時刻T11，佈線26的電位為電位VRP，並在時刻T12以後，佈線26的電位為電位V’RP，但是這些期間中的佈線26的電位可以為任意電位。
在顯示裝置50藉由圖8所示的方法工作時，電位VS1[i，j]、電位VS2[i，j]、電位VRP及電位VDE[i，j]的值可以藉由將電位VRP的值調換為低於電位VSDMIN的值等參照圖5A。此外，電位V’S1[i，j]、電位V’S2[i，j]、電位V’RP及電位V’DE[i，j]的值可以藉由將電位V’RP的值調換為高於電位VSDMAX的值等參照圖5B。
在顯示裝置50中，電位VRP及電位V’RP可以為高於源極驅動器電路15能夠生成的電位的最大值的電位VSDMAX的電位或為低於源極驅動器電路 15能夠生成的電位的最小值的電位VSDMIN的電位。由此，可以將比能夠施加到顯示裝置10所包括的顯示元件106的電壓更高的電壓施加到顯示裝置50所包括的顯示元件106。另外，較佳為以在使用像素11顯示的影像是最低灰階的影像的情況下施加到該像素11所包括的顯示元件106的電壓為顯示元件106的臨界電壓以下的方式設定電位VRP的值及電位V’RP的值。在此，顯示元件106的臨界電壓例如是指在顯示元件106的可見光的穿透率為特定的值時施加到顯示元件106的電壓。
此外，在顯示裝置50中，可以與顯示裝置10同樣地將電位VRP及電位V’RP以面順序方式供應到像素11。
圖9是示出作為顯示裝置50的變形例子的顯示裝置60的結構例子的方塊圖。與圖6同樣，圖9示出像素11中的像素11[1，j]、像素11[1，j+1]、像素11[1，j+2]、像素11[1，j+3]、像素11[m，j]、像素11[m，j+1]、像素11[m，j+2]及像素11[m，j+3]。此外，與圖6同樣，圖9未圖示閘極驅動器電路14。
顯示裝置60與顯示裝置50不同之處是電晶體16a或電晶體16b代替電晶體16且佈線42a或佈線42b代替佈線42的點。此外，顯示裝置60與顯示裝置50不同之處是不包括佈線26，而包括佈線26a及佈線26b的點。設置於顯示裝置60的電晶體16a的數量和電晶體16b的數量可以相等。也就是說，顯示裝置60例如可以採用設置有n/2個電晶體16a及n/2個電晶體16b的結構。此外，佈線42a的數量可以與電晶體16a的數量相等，而佈線42b的數量可以與電晶體16b的數量相等。也就是說，顯示裝置60例如可以採用設置有n/2個佈線42a及n/2個佈線42b的結構。
另外，電晶體16a及電晶體16b可以使用與電晶體16同樣的電晶體等，只要具有開關的功能就可以不使用電晶體。此外，佈線42a及佈線42b與佈線42同樣地具有資料線的功能，而佈線26a及佈線26b與佈線26同樣地具有電源線的功能。
圖9示出一種情況，其中像素11[1，j]至像素11[m，]與一個佈線42a 電連接，像素11[1，j+1]至像素11[m，j+1]與一個佈線42b電連接，像素11[1，j+2]至像素11[m，j+2]與一個佈線42a電連接，且像素11[1，j+3]至像素11[m，j+3]與一個佈線42b電連接。也就是說，例如，佈線42a與奇數列的像素11和偶數列的像素11中的一個電連接，佈線42b與奇數列的像素11和偶數列的像素11中的另一個電連接。
電晶體16a的源極和汲極中的一個與佈線42a電連接。電晶體16b的源極和汲極中的一個與佈線42b電連接。電晶體16a的源極和汲極中的另一個與佈線26a電連接。電晶體16b的源極和汲極中的另一個與佈線26b電連接。電晶體16a的閘極及電晶體16b的閘極與佈線23電連接。
在本說明書等中，例如將與像素11[1，j]至像素11[m，j]電連接的佈線42a記載為佈線42a[j]。此外，例如將與像素11[1，j+1]至像素11[m，j+1]電連接的佈線42b記載為佈線42b[j+1]。再者，例如將與佈線42a[j]電連接的電晶體記載為電晶體16a[j]，而將與佈線42b[j+1]電連接的電晶體記載為電晶體16b[j+1]。
佈線26a的電位及佈線26b的電位可以為電位VRP或電位V’RP。在此，例如在佈線26a的電位為電位VRP時，佈線26b的電位可以為電位V’RP，而在佈線26a的電位為電位V’RP時，佈線26b的電位可以為電位VRP。另外，如上所述，電位VRP及電位V’RP可以由電源電路生成。
圖10是說明顯示裝置60所包括的像素11[i，j]及像素11[i，j+1]的工作方法的一個例子的時序圖。注意，作為電晶體16a及電晶體16b採用n通道型電晶體，但是藉由適當地反轉電位的大小關係等，即使電晶體16a及電晶體16b為p通道型電晶體等，也可以應用下面的說明。
在圖10所示的工作方法中，佈線21[i]、佈線22[i]、佈線23、佈線41[j]、節點NM[i，j]及節點NA[i，j]的電位與圖7所示的工作方法同樣。此外，在圖10所示的工作方法中，佈線26a的電位與圖7所示的佈線26的電位同樣，而佈線42a[j]的電位與圖7所示的佈線42[j]的電位同樣。
在圖10所示的工作方法中，佈線26b的電位與佈線26a的電位不同之處是將電位VRP及電位V’RP分別調換為電位V’RP及電位VRP的點。此外，佈線41[j+1]的電位與佈線41[j]的電位不同之處是將電位VS1[i，j]及電位V’S1[i，j]分別調換為電位V’S1[i，j+1]及電位VS1[i，j+1]的點。另外，佈線42b[j+1]的電位與佈線42a[j]的電位不同之處是將電位VS2[i，j]、電位VRP、電位V’S2[i，j]及電位V’RP分別調換為電位V’S2[i，j+1]、電位V’RP、電位VS2[i，j+1]及電位VRP的點。
此外，節點NM[i，j+1]的電位與節點NM[i，j]的電位不同之處是將電位VS1[i，j]、電位VDE[i，j]、電位V’S1[i，j]及電位V’DE[i，j]分別調換為電位V’S1[i，j+1]、電位V’DE[i，j+1]、電位VS1[i，j+1]及電位VDE[i，j+1]的點。此外，節點NA[i，j+1]的電位與節點NA[i，j]的電位不同之處是將電位VS2[i，j]、電位VRP、電位V’S2[i，j]及電位V’RP分別調換為電位V’S2[i，j+1]、電位V’RP、電位VS2[i，j+1]及電位VRP的點。
在圖10所示的工作方法中，在時刻T03至時刻T04，作為節點NM[i，j]的電位的電位VDE[i，j]的值可以為電位VCOM以上，且作為節點NM[i，j+1]的電位的電位V’DE[i，j+1]的值可以為電位VCOM以下。另一方面，在時刻T13至時刻T14，作為節點NM[i，j]的電位的電位V’DE[i，j]的值可以為電位VCOM以下，且作為節點NM[i，j+1]的電位的電位VDE[i，j+1]的值可以為電位VCOM以上。由此，在顯示裝置60中，可以藉由列反轉驅動方式進行圖框反轉驅動來抑制閃爍的產生，從而可以顯示高品質影像。此外，即使如顯示裝置10那樣地由源極驅動器電路15生成電位VRP及電位V’RP，也可以與顯示裝置60同樣地藉由列反轉驅動方式進行驅動。
以上是設置於顯示裝置60的像素11[i，j]及像素11[i，j+1]的工作方法的一個例子。另外，顯示裝置60可以與顯示裝置50等同樣地將電位VRP及電位V’RP以面順序方式供應到像素11。
另外，電位VS1[i，j]、電位VS1[i，j+1]、電位VS2[i，j]、電位VS2[i，j+1]、電位VRP、電位VDE[i，j]及電位VDE[i，j+1]的值可以藉由將電位VRP調換為高於電位VSDMAX的值參照圖3A。此外，電位V’S1[i，j]、電位V’S1[i，j+1]、 電位V’S2[i，j]、電位V’S2[i，j+1]、電位V’RP、電位V’DE[i，j]及電位V’DE[i，j+1]的值可以藉由將電位V’RP的值調換為高於電位VSDMIN的值參照圖3B。
此外，在圖10所示的工作方法中，佈線21[i]、佈線22[i]、佈線23、佈線41[j]、節點NM[i，j]及節點NA[i，j]的電位也可以與圖8所示的工作方法同樣。另外，在圖10所示的工作方法中，佈線26a的電位也可以與圖8所示的佈線26的電位同樣，而佈線42a[j]的電位也可以與圖8所示的佈線42[j]的電位同樣。在此情況下，供應到像素11的各電位可以參照圖5A、圖5B。
在本發明的一個實施方式中，像素11的結構不侷限於圖1B所示的結構。圖11A是說明像素11的與圖1B不同的結構例子的圖。
在圖11A所示的結構的像素11中，顯示元件106可以是發光元件。作為發光元件可以使用有機EL元件、無機EL元件、LED(Light Emitting Diode)元件等。
此外，圖11A所示的結構的像素11設置有電晶體103。再者，沒有設置電容器105而設置有電容器107。
電晶體101的源極和汲極中的一個與電容器104的一個電極電連接。電容器104的一個電極與電晶體103的閘極電連接。電晶體103的閘極與電容器107的一個電極電連接。
電容器107的另一個電極與顯示元件106的一個電極電連接。顯示元件106的一個電極與電晶體103的源極和汲極中的一個電連接。電晶體103的源極和汲極中的另一個與公共佈線34電連接。例如可以對公共佈線34供應恆定電位。例如，可以供應電位VCOM以上的電位。
在此，將電晶體101的源極和汲極中的另一個、電晶體103的閘極、電容器104的一個電極與電容器107的一個電極彼此電連接的節點稱為節點NM。
以上是圖11A所示的結構的像素11與圖1B所示的結構的像素11不同之處。圖11A所示的結構的像素11的工作可以參照圖2、圖4、圖7或圖8所示的時刻T01至時刻T04的工作。
如上所述，在本發明的一個實施方式的顯示裝置中，可以對顯示元件106施加高電壓。因此，藉由使像素11具有圖11A所示的結構，可以在作為發光元件的顯示元件106中流過大電流。因此，可以將高亮度的影像顯示於本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖11B、圖11C是說明像素11的結構例子的圖。在圖11B中，圖1B所示的結構的像素11所包括的電晶體101及電晶體102設置有背閘極，而在圖11C中，圖11A所示的結構的像素11所包括的電晶體101、電晶體102及電晶體103設置有背閘極。該背閘極與前閘極電連接，並具有提高通態電流的效果。此外，也可以採用能夠對背閘極供應與前閘極不同的恆定電位的結構。該結構可以控制電晶體的臨界電壓。注意，圖11B、圖11C示出在所有電晶體設置背閘極的結構，但是也可以採用包括沒有設置背閘極的電晶體的結構。
本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式2
〈顯示裝置的結構例子〉
在本實施方式中，參照圖式說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的結構例子。
圖12A示出作為本發明的一個實施方式的顯示裝置的一個例子的透過型液晶顯示裝置的剖面圖。圖12A所示的液晶顯示裝置包括基板131、電晶體101、電晶體102、絕緣層215、導電層46、絕緣層44、像素電極121、絕緣層45、共用電極123、液晶層122及基板132。
電晶體101及電晶體102位於基板131上。絕緣層215位於電晶體101上及電晶體102上。導電層46位於絕緣層215上。絕緣層44位於電晶體101上、電晶體102上、絕緣層215上及導電層46上。像素電極121位於絕緣層44上。絕緣層45位於像素電極121上。共用電極123位於絕緣層45上。液晶層122位於共用電極123上。共用電極123包括隔著像素電極121與導電層46重疊的區域。像素電極121與電晶體101的源極或汲極電連接。導電層46與電晶體102的源極或汲極電連接。導電層46、像素電極121及共用電極123都具有使可見光透過的功能。
本實施方式的液晶顯示裝置隔著絕緣層45層疊有像素電極121和共用電極123，以FFS(Fringe Field Switching：邊緣電場切換)模式工作。像素電極121、液晶層122及共用電極123可以被用作顯示元件106。
此外，像素電極121、絕緣層45及共用電極123可以被用作一個電容器105。此外，導電層46、絕緣層44及像素電極121可以被用作一個電容器104。如上所述，本實施方式的液晶顯示裝置在像素中包括兩個電容器。
另外，兩個電容元件都使用使可見光透過的材料形成，且具有互相重疊的區域。由此，像素具有高開口率，並包括多個儲存電容器。
藉由提高透過型液晶顯示裝置的開口率(也可以稱為像素的開口率)，可以實現液晶顯示裝置的高精細化。此外，藉由提高開口率，可以提高光提取效率。由此，可以降低液晶顯示裝置的功耗。
電容器104的容量較佳為大於電容器105的容量。例如，像素電極121與導電層46重疊的區域的面積較佳為大於像素電極121與共用電極123重疊的區域的面積。此外，位於導電層46與像素電極121之間的絕緣層44的厚度T1較佳為小於位於像素電極121與共用電極123之間的絕緣層45的厚度T2。
本實施方式的顯示裝置的結構也可以應用於觸控面板。圖12B是對圖12A所示的顯示裝置安裝觸控感測器TC的例子。藉由將觸控感測器TC設 置在接近於顯示裝置的顯示面的位置，可以提高觸控感測器TC的靈敏度。
對本發明的一個實施方式的觸控面板所包括的感測元件(也稱為感測器元件)沒有特別的限制。還可以將能夠感測出手指、觸控筆等感測物件的接近或接觸的各種感測器用作感測元件。
例如，作為感測器的方式，可以利用靜電電容式、電阻膜式、表面聲波式、紅外線式、光學式、壓敏式等各種方式。
作為靜電電容式，有表面型靜電電容式、投影型靜電電容式等。另外，作為投影型靜電電容式，有自電容式、互電容式等。當使用互電容式時，可以同時進行多點感測，所以是較佳的。
本發明的一個實施方式的觸控面板可以採用貼合了分別形成的顯示裝置和感測元件的結構、在支撐顯示元件的基板和相對基板中的一個或兩個設置有構成感測元件的電極等的結構等各種各樣的結構。
〈〈像素的俯視佈局〉〉
圖13A至圖13C示出像素的俯視圖。圖13A是從共用電極123a一側看閘極221a及閘極221b至共用電極123a的疊層結構時的俯視圖。圖13B是從圖13A的疊層結構去除共用電極123a時的俯視圖，圖13C是從圖13A的疊層結構去除共用電極123a及像素電極121時的俯視圖。
像素包括連接部73及連接部74。在連接部73中，像素電極121與電晶體101電連接。明確而言，被用作電晶體101的源極或汲極的導電層222a與導電層46b接觸，且導電層46b與像素電極121接觸。在連接部74中，導電層46a與電晶體102電連接。明確而言，導電層46a與被用作電晶體102的源極或汲極的導電層222c接觸。
〈〈顯示裝置的剖面結構〉〉
圖14示出顯示裝置的剖面圖。此外，像素的剖面結構相當於沿著圖13A所示的點劃線B1-B2的剖面圖。
圖14所示的顯示裝置包括基板131、基板132、電晶體101、導電層46a、導電層46b、絕緣層44、絕緣層45、像素電極121、液晶層122、共用電極123a、導電層123b、導電層222e、配向膜133a、配向膜133b、黏合層141、保護層135、遮光層38、偏光板161、偏光板163、背光單元30、FPC172等。
在此，背光單元30設置有光源39，例如可以採用設置有發射紅色光的光源39、發射綠色光的光源39及發射藍色光的光源39的結構。在此情況下，例如藉由使發射紅色光的光源39、發射綠色光的光源39及發射藍色光的光源39依次發光，可以使本發明的一個實施方式的顯示裝置以場序方式工作。在使本發明的一個實施方式的顯示裝置以場序方式工作時，如圖14所示，不需要設置彩色層(濾色片)。也就是說，不會發生彩色層中的光吸收所導致的光損失。因此，可以提高本發明的一個實施方式的顯示裝置中的光穿透率。此外，即使降低光源39的發光照度也可以將高亮度影像顯示於本發明的一個實施方式的顯示裝置，從而可以減少本發明的一個實施方式的顯示裝置的功耗。另外，在使紅色的光源39、綠色的光源39及藍色的光源39同時發光時，本發明的一個實施方式的顯示裝置可以進行白色顯示。
電晶體101及電晶體102位於基板131上。電晶體101包括閘極221a、閘極絕緣層211、半導體層231a、導電層222a、導電層222b、絕緣層212、絕緣層213、閘極絕緣層225a及閘極223a。電晶體102包括閘極221b、閘極絕緣層211、半導體層231b、導電層222c、導電層222d、絕緣層212、絕緣層213、閘極絕緣層225b及閘極223b。
圖14所示的電晶體101及電晶體102在通道上下包括閘極。兩個閘極較佳為彼此電連接。與其他電晶體相比，具有兩個閘極電連接的結構的電晶體能夠提高場效移動率，而可以增大通態電流(on-state current)。其結果是，可以製造能夠高速工作的電路。再者，能夠縮小電路部的佔有面積。藉由使用通態電流大的電晶體，即使在使顯示裝置大型化或高精細化時佈線數增多，也可以降低各佈線的信號延遲，而可以抑制顯示不均勻。此外，由於可以縮小電路部的佔有面積，所以可以實現顯示裝置的窄邊框化。另外，藉由採用這種結構，可以實現可靠性高的電晶體。
半導體層231包括一對低電阻區域231n及夾在一對低電阻區域231n之間的通道形成區域231i。
通道形成區域231i隔著閘極絕緣層211與閘極221重疊，並隔著閘極絕緣層225與閘極223重疊。
在本說明書等中，半導體層231表示半導體層231a和半導體層231b中的一個或兩個。此外，閘極221表示閘極221a和閘極221b中的一個或兩個，閘極223表示閘極223a和閘極223b中的一個或兩個。再者，閘極絕緣層225表示閘極絕緣層225a和閘極絕緣層225b中的一個或兩個。
在此，以將金屬氧化物用於半導體層231的情況為例子而說明。
與通道形成區域231i接觸的閘極絕緣層211及閘極絕緣層225較佳為氧化物絕緣層。注意，當閘極絕緣層211或閘極絕緣層225具有疊層結構時，較佳為至少與通道形成區域231i接觸的層是氧化物絕緣層。由此，可以抑制在通道形成區域231i中產生氧空位，從而可以提高電晶體的可靠性。
絕緣層213和絕緣層214中的一個或兩個較佳為氮化物絕緣層。由此，可以抑制侵入半導體層231中的雜質，從而可以提高電晶體的可靠性。
絕緣層215較佳為具有平坦化功能，例如，較佳為有機絕緣層。另外，也可以不形成絕緣層214和絕緣層215中的一個或兩個。
低電阻區域231n的電阻率比通道形成區域231i低。低電阻區域231n是半導體層231中的與絕緣層212接觸的區域。在此，絕緣層212較佳為包含氮或氫。因此，當絕緣層212中的氮或氫進入低電阻區域231n時，可以提高低電阻區域231n的載子濃度。另外，也可以藉由以閘極223為遮罩添加雜質來形成低電阻區域231n。作為該雜質，例如可以舉出氫、氦、氖、氬、氟、氮、磷、砷、銻、硼、鋁等，該雜質可以藉由離子植入法或離子摻雜法添加。此外，除了上述雜質以外，也可以藉由添加半導體層231的 構成元素之一的銦等形成低電阻區域231n。藉由添加銦，有時低電阻區域231n的銦濃度高於通道形成區域231i的銦濃度。
此外，在形成閘極絕緣層225及閘極223之後，以與半導體層231的部分區域接觸的方式形成第一層，並進行加熱處理來使該區域低電阻化，從而可以形成低電阻區域231n。
作為第一層，可以使用包含鋁、鈦、鉭、鎢、鉻和釕等金屬元素中的至少一個的膜。尤其是，較佳為包含鋁、鈦、鉭和鎢中的至少一個。或者，可以適當地使用包含上述金屬元素中的至少一個的氮化物或包含上述金屬元素中的至少一個的氧化物。尤其是，可以適當地使用鎢膜、鈦膜等金屬膜、氮化鋁鈦膜、氮化鈦膜、氮化鋁膜等氮化物膜、氧化鋁鈦膜等氧化物膜等。
第一層的厚度例如可以為0.5nm以上且20nm以下，較佳為0.5nm以上且15nm以下，更佳為0.5nm以上且10nm以下，進一步較佳為1nm以上且6nm以下。典型的是，可以為5nm左右或者2nm左右。即使是這樣薄的第一層，也充分能夠降低半導體層231的電阻。
低電阻區域231n的載子密度比通道形成區域231i高是很重要的。例如，低電阻區域231n可以為包含比通道形成區域231i多的氫的區域或者包含比通道形成區域231i多的氧空位的區域。氧化物半導體中的氧空位與氫原子鍵合而成為載子發生源。
藉由在以與半導體層231的一部分的區域接觸的方式設置第一層的狀態下進行加熱處理，該區域中的氧被抽吸到第一層，而可以在該區域中形成較多的氧空位。由此，可以形成電阻極低的低電阻區域231n。
如此形成的低電阻區域231n具有在後續的處理中不容易高電阻化的特徵。例如，即使在包含氧的氛圍下進行加熱處理或者在包含氧的氛圍下進行成膜處理等，低電阻區域231n的導電性也不會變低，所以可以實現電特性良好且可靠性高的電晶體。
當經加熱處理後的第一層具有導電性時，較佳為在加熱處理後去除第一層。另一方面，當第一層具有絕緣性時，藉由留下該第一層，可以將其用作保護絕緣膜。
導電層46b位於絕緣層215上，絕緣層44位於導電層46b上，像素電極121位於絕緣層44上。像素電極121與導電層222a電連接。明確而言，導電層222a與導電層46b連接，導電層46b與像素電極121連接。
導電層46a位於絕緣層215上。導電層46a與導電層222c電連接。明確而言，導電層46a藉由設置於絕緣層214及絕緣層215的開口與導電層222c接觸。
基板131和基板132由黏合層141貼合。
FPC172與導電層222e電連接。明確而言，FPC172與連接器242接觸，連接器242與導電層123b接觸，導電層123b與導電層222e接觸。導電層123b形成在絕緣層45上，導電層222e形成在絕緣層214上。導電層123b可以使用與共用電極123a同一的製程及材料形成。導電層222e可以使用與導電層222a至導電層222d同一的製程及材料形成。
像素電極121、絕緣層45及共用電極123a可以被用作一個電容器105。此外，導電層46a、絕緣層44及像素電極121可以被用作一個電容器104。如此，本發明的一個實施方式的顯示裝置例如在一個像素中包括兩個電容元件。因此，可以增大像素的儲存電容。
另外，兩個電容元件都使用使可見光透過的材料形成，且具有互相重疊的區域。由此，像素可以同時實現高開口率和大儲存電容。
電容器104的容量較佳為大於電容器105的容量。因此，像素電極121與導電層46a重疊的區域的面積較佳為大於像素電極121與共用電極123a重疊的區域的面積。此外，位於導電層46a與像素電極121之間的絕緣層 44的厚度較佳為小於位於像素電極121與共用電極123a之間的絕緣層45的厚度。
雖然圖14示出電晶體101及電晶體102的兩個包括背閘極(閘極223)的例子，但是電晶體101及電晶體102的一個或兩個也可以不包括背閘極。
另外，雖然圖14示出閘極絕緣層225僅在通道形成區域231i上形成而不與低電阻區域231n重疊的例子，但是閘極絕緣層225也可以與低電阻區域231n的至少一部分重疊。圖15示出閘極絕緣層225形成為與低電阻區域231n、閘極絕緣層211接觸的例子。圖15所示的閘極絕緣層225具有如下優點：可以省略使用閘極223作為遮罩對閘極絕緣層225進行加工的製程；可以減小絕緣層214的被形成面的步階；等。
圖16所示的顯示裝置與圖14及圖15所示的顯示裝置不同之處是電晶體101及電晶體102的結構。
圖16所示的電晶體101包括閘極221a、閘極絕緣層211、半導體層231a、導電層222a、導電層222b、絕緣層217、絕緣層218、絕緣層215及閘極223a。電晶體102包括閘極221b、閘極絕緣層211、半導體層231b、導電層222c、導電層222d、絕緣層217、絕緣層218、絕緣層215及閘極223b。導電層222a和導電層222b中的一個被用作源極，另一個被用作汲極。絕緣層217、絕緣層218及絕緣層215被用作閘極絕緣層。
在此，以作為半導體層231使用金屬氧化物的情況為例進行說明。
與半導體層231接觸的閘極絕緣層211及絕緣層217較佳為氧化物絕緣層。此外，在閘極絕緣層211或絕緣層217具有疊層結構的情況下，至少與半導體層231接觸的層較佳為氧化物絕緣層。由此，可以抑制在半導體層231中產生氧空位，而可以提高電晶體的可靠性。
絕緣層218較佳為氮化物絕緣層。由此，可以抑制雜質進入半導體層231，而可以提高電晶體的可靠性。
絕緣層215較佳為具有平坦化功能，例如較佳為有機絕緣層。注意，不需要形成絕緣層215，可以在絕緣層218上與其接觸地形成導電層46a。
導電層46b位於絕緣層215上，絕緣層44位於導電層46b上，像素電極121位於絕緣層44上。像素電極121與導電層222a電連接。明確而言，導電層222a與導電層46b連接，導電層46b與像素電極121連接。
導電層46a位於絕緣層215上。絕緣層44及絕緣層45位於導電層46a上。共用電極123a位於絕緣層45上。
圖17所示的顯示裝置與圖14至圖16所示的顯示裝置不同之處是設置有彩色層331的點。彩色層331例如是使紅色光、綠色光或藍色光等特定的波長域的光透過的有色層。作為可以用於彩色層331的材料，可以舉出金屬材料、樹脂材料、包含顏料或染料的樹脂材料等。在圖17所示的顯示裝置中，可以將光源39用作發射白色光的光源。
圖17所示的顯示裝置例如即使不以時間分割方式顯示紅色影像、綠色影像及藍色影像也可以顯示彩色影像。因此，即使本發明的一個實施方式的顯示裝置的工作頻率低，色亂等也不會產生，從而可以顯示高品質的影像。此外，可以不需要切換要發光的光源39，因此可以使本發明的一個實施方式的顯示裝置的工作簡化。
〈〈組件的材料〉〉
接著，對能夠用於本實施方式的顯示裝置的各組件的材料等的詳細內容進行說明。
對顯示裝置所包括的基板的材料等沒有特別的限制，可以使用各種基板。例如，可以使用玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、半導體基板、陶瓷基板、金屬基板或塑膠基板等。
藉由使用厚度薄的基板，可以實現顯示裝置的輕量化及薄型化。再者， 藉由使用其厚度允許其具有撓性的基板，可以實現具有撓性的顯示裝置。
作為液晶材料，有介電常數的各向異性(△ε)為正數的正型液晶材料和各向異性為負數的負型液晶材料。在本發明的一個實施方式中，可以使用正型和負型中的任何材料，可以根據所採用的模式及設計使用適當的液晶材料。
在本實施方式的顯示裝置中，可以使用採用各種模式的液晶元件。除了上述FFS模式之外，例如，可以使用採用IPS(In-Plane-Switching：平面切換)模式、TN(Twisted Nematic：扭曲向列)模式、ASM(Axially Symmetric Aligned Micro-cell：軸對稱排列微單元)模式、OCB(Optically 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：反鐵電液晶)模式、ECB(Electrically Controlled Birefringence：電控雙折射)模式、VA-IPS(Vertical Alignment In-Plane-Switching：垂直配向平面切換)模式、賓主模式等的液晶元件。
液晶元件是利用液晶的光學調變作用來控制光的透過或非透過的元件。液晶的光學調變作用由施加到液晶的電場(水平電場、垂直電場或傾斜方向電場)控制。作為用於液晶元件的液晶可以使用熱致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶、鐵電液晶、反鐵電液晶等。這些液晶材料根據條件呈現出膽固醇相、層列相、立方相、手向列相、各向同性相等。
如上所述，本實施方式的顯示裝置可以以高電壓驅動液晶元件，由此可以使用呈現藍相的液晶。藍相是液晶相的一種，是指當使膽固醇液晶的溫度上升時即將從膽固醇相轉變到均質相之前出現的相。因為藍相只在窄的溫度範圍內出現，所以將其中混合了5wt%以上的手性試劑的液晶組合物用於液晶層，以擴大溫度範圍。由於包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物的回應速度快，並且其具有光學各向同性。此外，包含呈現藍相的液晶和手性試劑的液晶組成物不需要配向處理，並且視角依賴性小。另外，由於不需要設置配向膜而不需要摩擦處理，因此可以防止由於摩擦處 理而引起的靜電破壞，並可以降低製程中的顯示面板的不良、破損。
由於本實施方式的顯示裝置是透過型液晶顯示裝置，所以作為一對電極(像素電極121及共用電極123a)的兩者使用使可見光透過的導電材料。此外，藉由使用使可見光透過的導電材料還形成導電層46b，即使設置電容器104也可以抑制像素的開口率下降。此外，作為被用作電容元件的介電質的絕緣層44及絕緣層45，較佳為使用氮化矽膜。
作為使可見光透過的導電材料，例如較佳為使用包含選自銦(In)、鋅(Zn)、錫(Sn)中的一種以上的材料。明確而言，可以舉出氧化銦、銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、包含氧化矽的銦錫氧化物(ITSO)、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅等。另外，也可以使用包含石墨烯的膜。包含石墨烯的膜例如可以藉由還原包含氧化石墨烯的膜而形成。
另外，使可見光透過的導電膜可以使用氧化物半導體形成(以下，也稱為氧化物導電層)。氧化物導電層例如較佳為包含銦，更佳為包含In-M-Zn氧化物(M為Al、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、Sn或Hf)。
氧化物半導體是能夠由膜中的氧空位和膜中的氫、水等雜質濃度中的至少一個控制其電阻的半導體材料。由此，藉由選擇對氧化物半導體層進行氧空位和雜質濃度中的至少一個增加的處理或氧空位和雜質濃度中的至少一個降低的處理，可以控制氧化物導電層的電阻率。
此外，如此，使用氧化物半導體形成的氧化物導電層也可以被稱為高載子密度且低電阻的氧化物半導體層、具有導電性的氧化物半導體層或者導電性高的氧化物半導體層。
本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體可以具有頂閘極型結構或底閘極型結構。此外，也可以在通道的上下設置有閘極電極。用於電晶體的半導體材料不侷限於此，例如可以舉出氧化物半導體、矽、鍺等。
對用於電晶體的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制，可以使用非晶半導體或結晶半導體(微晶半導體、多晶半導體、單晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用結晶半導體時可以抑制電晶體的特性劣化，所以是較佳的。
例如可以將第14族元素、化合物半導體或氧化物半導體用於半導體層。典型的是，可以將包含矽的半導體、包含砷化鎵的半導體或包含銦的氧化物半導體等用於半導體層。
較佳為將氧化物半導體用於形成有電晶體的通道的半導體。尤其是，較佳為使用其能帶間隙比矽大的氧化物半導體。藉由使用與矽相比能帶間隙寬且載子密度小的半導體材料，可以降低電晶體的關閉狀態時的電流，所以是較佳的。
藉由使用氧化物半導體，可以實現一種電特性變動得到抑制且可靠性高的電晶體。
另外，由於其關態電流低，因此能夠長期間保持藉由電晶體儲存於電容器中的電荷。藉由將這種電晶體用於像素，能夠在保持所顯示的影像的灰階的狀態下，停止驅動電路。其結果是，可以實現功耗極低的顯示裝置。
電晶體較佳為包括被高度純化且氧空位的形成被抑制的氧化物半導體層。由此，可以降低電晶體的關閉狀態的電流值(關態電流值)。因此，可以延長影像信號等電信號的保持時間，在電源開啟狀態下還可以延長寫入間隔。因此，可以降低更新工作的頻率，從而發揮抑制功耗的效果。
另外，使用氧化物半導體的電晶體能夠得到較高的場效移動率，因此能夠進行高速驅動。藉由將這種能夠進行高速驅動的電晶體用於顯示裝置，可以在同一基板上形成顯示部的電晶體和用於驅動電路部的電晶體。也就是說，因為作為驅動電路不需要另行使用由矽晶圓等形成的半導體裝置，所以可以減少顯示裝置的構件數量。另外，藉由在顯示部中也使用能 夠進行高速驅動的電晶體，能夠提供質量高的影像。
作為能夠用於顯示裝置所包括的各絕緣層、保護層等的絕緣材料，可以使用有機絕緣材料或無機絕緣材料。作為有機絕緣材料，例如可以舉出丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂等。作為無機絕緣層，可以舉出氧化矽膜、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、氧化鈰膜及氧化釹膜等。
除了電晶體的閘極、源極、汲極之外，作為顯示裝置所包括的各佈線及電極等導電層，可以使用鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以這些金屬為主要成分的合金的單層結構或疊層結構。例如，可以舉出：在鋁膜上層疊鈦膜的兩層結構、在鎢膜上層疊鈦膜的兩層結構、在鉬膜上層疊銅膜的兩層結構、在包含鉬和鎢的合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的兩層結構、在鈦膜或氮化鈦膜上層疊鋁膜或銅膜進而在其上形成鈦膜或氮化鈦膜的三層結構、在鉬膜或氮化鉬膜上層疊鋁膜或銅膜進而在其上形成鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。例如，當導電層具有三層結構時，較佳的是，作為第一層和第三層，形成由鈦、氮化鈦、鉬、鎢、包含鉬和鎢的合金、包含鉬和鋯的合金、或氮化鉬構成的膜，作為第二層，形成由銅、鋁、金、銀、或者銅和錳的合金等低電阻材料形成的膜。此外，也可以使用ITO、包含氧化鎢的銦氧化物、包含氧化鎢的銦鋅氧化物、包含氧化鈦的銦氧化物、包含氧化鈦的銦錫氧化物、銦鋅氧化物、ITSO等具有透光性的導電材料。另外，也可以藉由控制氧化物半導體的電阻率形成氧化物導電層。
作為黏合層141可以使用熱固性樹脂、光硬化性樹脂、雙組分型固化樹脂等固化樹脂。例如可以使用丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂或者矽氧烷樹脂等。
作為連接器242，例如可以使用異方性導電膜(ACF：Anisotropic Conductive Film)或異方性導電膏(ACP：Anisotropic Conductive Paste)等。
作為背光單元30，可以使用直下型背光、邊緣照明型背光等。作為光源，可以使用LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electroluminescence)元件等。
構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)都可以利用濺射法、化學氣相沉積(CVD：Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD：Pulsed Laser Deposition)法、原子層沉積(ALD：Atomic Layer Deposition)法等形成。作為CVD法的例子，也可以舉出電漿增強化學氣相沉積(PECVD：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法及熱CVD法等。作為熱CVD法的例子，可以舉出有機金屬化學氣相沉積(MOCVD：Metal Organic CVD)法。
構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)都可以利用旋塗法、浸漬法、噴塗法、噴墨印刷法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀(doctor knife)法、狹縫式塗佈法、輥塗法、簾式塗佈法、刮刀式塗佈法等方法形成。
當對構成顯示裝置的薄膜進行加工時，可以利用光微影法等。另外，可以利用使用陰影遮罩的成膜方法形成島狀的薄膜。另外，可以利用奈米壓印法、噴砂法、剝離法等對薄膜進行加工。在光微影法中有如下方法：在要進行加工的薄膜上形成光阻遮罩，藉由蝕刻等對該薄膜進行加工，並去除光阻遮罩的方法；在形成感光性薄膜之後，進行曝光及顯影來將該薄膜加工為所希望的形狀的方法。
在光微影法中，作為用於曝光的光，例如可以舉出i線(波長為365nm)、g線(波長為436nm)、h線(波長為405nm)或將這些光混合而成的光。另外，還可以使用紫外光、KrF雷射或ArF雷射等。另外，也可以利用液浸曝光技術進行曝光。作為用於曝光的光，也可以舉出極紫外(EUV：Extreme Ultra-Violet)光及X射線等。另外，也可以使用電子束代替用於曝光的光。當使用極紫外光、X射線或電子束時，可以進行極其微細的加工，所以是較佳的。另外，在藉由電子束等的掃描進行曝光時，不需要光罩。
作為薄膜的蝕刻方法，可以利用乾蝕刻法、濕蝕刻法及噴砂法等。
[金屬氧化物]
作為本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體的半導體層，較佳為使用被用作氧化物半導體的金屬氧化物。下面，對可用於半導體層的金屬氧化物進行說明。
金屬氧化物較佳為至少包含銦或鋅。尤其較佳為包含銦及鋅。另外，除此之外，較佳為還包含鋁、鎵、釔或錫等。或者，也可以包含硼、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢或鎂等中的一種或多種。
在此，考慮金屬氧化物是包含銦、元素M及鋅的In-M-Zn氧化物的情況。注意，元素M為鋁、鎵、釔或錫等。作為可用作元素M的其他元素，有硼、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂等。注意，作為元素M有時也可以組合上述元素中的多種。
在本說明書等中，有時將包含氮的金屬氧化物也稱為金屬氧化物(metal oxide)。此外，也可以將包含氮的金屬氧化物稱為金屬氧氮化物(metal oxynitride)。例如，可以將鋅氧氮化物(ZnON)等含有氮的金屬氧化物用於半導體層。
氧化物半導體(金屬氧化物)被分為單晶氧化物半導體和非單晶氧化物半導體。作為非單晶氧化物半導體例如有CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor)、多晶氧化物半導體、nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor)、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半導體等。
CAAC-OS具有c軸配向性，其多個奈米晶在a-b面方向上連結而結晶結構具有畸變。注意，畸變是指在多個奈米晶連結的區域中晶格排列一致的區域與其他晶格排列一致的區域之間的晶格排列的方向變化的部分。
雖然奈米晶基本上是六角形，但是並不侷限於正六角形，有不是正六角形的情況。此外，在畸變中有時具有五角形或七角形等晶格排列。另外，在CAAC-OS中，即使在畸變附近也觀察不到明確的晶界(grain boundary)。亦即，可知由於晶格排列畸變，可抑制晶界的形成。這是由於CAAC-OS因為a-b面方向上的氧原子排列的低密度或因金屬元素被取代而使原子間的鍵合距離產生變化等而能夠包容畸變。
CAAC-OS有具有層狀結晶結構(也稱為層狀結構)的傾向，在該層狀結晶結構中層疊有包含銦及氧的層(下面稱為In層)和包含元素M、鋅及氧的層(下面稱為(M,Zn)層)。另外，銦和元素M彼此可以取代，在用銦取代(M,Zn)層中的元素M的情況下，也可以將該層表示為(In,M,Zn)層。另外，在用元素M取代In層中的銦的情況下，也可以將該層表示為(In,M)層。
CAAC-OS是結晶性高的金屬氧化物。另一方面，在CAAC-OS中不容易觀察明確的晶界，因此不容易發生起因於晶界的電子移動率的下降。此外，金屬氧化物的結晶性有時因雜質的進入或缺陷的生成等而降低，因此可以說CAAC-OS是雜質或缺陷(氧空位(也稱為Vo(oxygen vacancy))等)少的金屬氧化物。因此，包含CAAC-OS的金屬氧化物的物理性質穩定。因此，包含CAAC-OS的金屬氧化物具有高耐熱性及高可靠性。
在nc-OS中，微小的區域(例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域)中的原子排列具有週期性。另外，nc-OS在不同的奈米晶之間觀察不到結晶定向的規律性。因此，在膜整體中觀察不到配向性。所以，有時nc-OS在某些分析方法中與a-like OS或非晶氧化物半導體沒有差別。
另外，在包含銦、鎵和鋅的金屬氧化物的一種的銦-鎵-鋅氧化物(以下，IGZO)有時在由上述奈米晶構成時具有穩定的結構。尤其是，IGZO有在大氣中不容易進行晶體生長的傾向，所以有時與在IGZO由大結晶(在此，幾mm的結晶或者幾cm的結晶)形成時相比在IGZO由小結晶(例如，上述奈米結晶)形成時在結構上穩定。
a-like OS是具有介於nc-OS與非晶氧化物半導體之間的結構的金屬氧化物。a-like OS包含空洞或低密度區域。也就是說，a-like OS的結晶性比nc-OS及CAAC-OS的結晶性低。
氧化物半導體(金屬氧化物)具有呈現彼此不同的特性的各種結構。本發明的一個實施方式的氧化物半導體也可以包括非晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、a-like OS、nc-OS、CAAC-OS中的兩種以上。
用作半導體層的金屬氧化物膜可以使用惰性氣體和氧氣體中的任一個或兩個形成。注意，對形成金屬氧化物膜時的氧流量比(氧分壓)沒有特別的限制。但是，在要獲得場效移動率高的電晶體的情況下，形成金屬氧化物膜時的氧流量比(氧分壓)較佳為0%以上且30%以下，更佳為5%以上且30%以下，進一步較佳為7%以上且15%以下。
金屬氧化物的能隙較佳為2eV以上，更佳為2.5eV以上，進一步較佳為3eV以上。如此，藉由使用能隙寬的金屬氧化物，可以減少電晶體的關態電流。
金屬氧化物膜可以藉由濺射法形成。除此之外，還可以利用PLD法、PECVD法、熱CVD法、ALD法、真空蒸鍍法等。
如上所述，由於本發明的一個實施方式的顯示裝置在像素中包括重疊的兩個使可見光透過的電容元件，所以像素可以同時實現高開口率和大儲存電容。
本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式3
在本實施方式中，對可用於本發明的一個實施方式所公開的電晶體中的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的構成進行說明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半導體中的元素不均勻地分佈的構成，其中包含不均勻地分佈的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也將在氧化物半導體中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域以0.5nm以上且10nm以下，較佳為1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的狀態稱為馬賽克(mosaic)狀或補丁(patch)狀。
此外，氧化物半導體較佳為至少包含銦。尤其是，較佳為包含銦及鋅。除此之外，也可以還包含選自鋁、鎵、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以將In-Ga-Zn氧化物稱為CAC-IGZO)是指材料分成銦氧化物(以下，稱為InOX1(X1為大於0的實數))或銦鋅氧化物(以下，稱為InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2為大於0的實數))等以及鎵氧化物(以下，稱為GaOX3(X3為大於0的實數))或鎵鋅氧化物(以下，稱為GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4為大於0的實數))等而成為馬賽克狀，且馬賽克狀的InOX1或InX2ZnY2OZ2均勻地分佈在膜中的構成(以下，也稱為雲狀)。
換言之，CAC-OS是具有以GaOX3為主要成分的區域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域混在一起的構成的複合氧化物半導體。在本說明書中，例如，當第一區域的In與元素M的原子個數比大於第二區域的In與元素M的原子個數比時，第一區域的In濃度高於第二區域。
注意，IGZO是通稱，有時是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作為典型例子，可以舉出以InGaO3(ZnO)m1(m1為自然數)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1
Figure 108110765-A0202-12-0045-29
x0
Figure 108110765-A0202-12-0045-30
1，m0為任意數)表示的結晶性化合物。
上述結晶性化合物具有單晶結構、多晶結構或CAAC結構。CAAC結構是多個IGZO的奈米晶具有c軸配向性且在a-b面上以不配向的方式連接的結晶結構。
另一方面，CAC-OS與氧化物半導體的材料構成有關。CAC-OS是指如下構成：在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中，一部分中觀察到以Ga為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域分別以馬賽克狀無規律地分散。因此，在CAC-OS中，結晶結構是次要因素。
注意，CAC-OS不包含組成不同的兩種以上的膜的疊層結構。例如，不包含由以In為主要成分的膜與以Ga為主要成分的膜的兩層構成的結構。
注意，有時觀察不到以GaOX3為主要成分的區域與以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域之間的明確的邊界。
在CAC-OS中包含選自鋁、釔、銅、釩、鈹、硼、矽、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂等中的一種或多種以代替鎵的情況下，CAC-OS是指如下構成：一部分中觀察到以該元素為主要成分的奈米粒子狀區域以及一部分中觀察到以In為主要成分的奈米粒子狀區域以馬賽克狀無規律地分散。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行意圖性的加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下，作為沉積氣體，可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的一種或多種。另外，成膜時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好，例如，將氧氣體的流量比設定為0%以上且低於30%，較佳為0%以上且10%以下。
CAC-OS具有如下特徵：藉由根據X射線繞射(XRD：X-ray diffraction)測定法之一的out-of-plane法利用θ/2θ掃描進行測定時，觀察不到明確的峰值。也就是說，根據X射線繞射測量，可知在測定區域中沒有a-b面方向及c軸方向上的配向。
另外，在藉由照射束徑為1nm的電子束(也稱為奈米束)而取得的CAC-OS的電子繞射圖案中，觀察到環狀的亮度高的區域(環狀區域)以及 在該環狀區域內的多個亮點。由此，根據電子繞射圖案，可知CAC-OS的結晶結構具有在平面方向及剖面方向上沒有配向的nc(nano-crystal)結構。
另外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析影像(EDX-mapping)，可確認到：具有以GaOX3為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域不均勻地分佈而混合的構成。
CAC-OS的結構與金屬元素均勻地分佈的IGZO化合物不同，具有與IGZO化合物不同的性質。換言之，CAC-OS具有以GaOX3等為主要成分的區域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域互相分離且以各元素為主要成分的區域為馬賽克狀的結構。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域的導電性高於以GaOX3等為主要成分的區域。換言之，當載子流過以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域時，呈現氧化物半導體的導電性。因此，當以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域在氧化物半導體中以雲狀分佈時，可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面，以GaOX3等為主要成分的區域的絕緣性高於以InX2ZnY2OZ2或InOX1為主要成分的區域。換言之，當以GaOX3等為主要成分的區域在氧化物半導體中分佈時，可以抑制洩漏電流而實現良好的切換工作。
因此，當將CAC-OS用於半導體元件時，藉由起因於GaOX3等的絕緣性及起因於InX2ZnY2OZ2或InOX1的導電性的互補作用可以實現高通態電流(Ion)及高場效移動率(μ)。
另外，使用CAC-OS的半導體元件具有高可靠性。因此，CAC-OS適用於顯示器等各種半導體裝置。
本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖式對本發明的一個實施方式的電子裝置進行說明。
本實施方式的電子裝置在顯示部中具有本發明的一個實施方式的顯示裝置。由此，可以實現電子裝置的廉價化，並可以降低電子裝置的功耗。
在本實施方式的電子裝置的顯示部上例如可以顯示具有全高清、2K、4K、8K、16K或更高的解析度的影像。另外，顯示部的螢幕尺寸可以為對角線20英寸以上、30英寸以上、50英寸以上、60英寸以上或70英寸以上。
作為可以使用本發明的一個實施方式的顯示裝置的電子裝置，例如除了電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板(Digital Signage)、彈珠機等大型遊戲機等具有較大的螢幕的電子裝置以外，還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。此外，本發明的一個實施方式的顯示裝置也可以適當地用於可攜式電子裝置、穿戴式電子裝置、VR(Virtual Reality：虛擬實境)設備、AR(Augmented Reality：增強現實)設備等。
此外，本發明的一個實施方式的電子裝置也可以包括二次電池，較佳為藉由非接觸電力傳送對該二次電池進行充電。
作為二次電池，例如，可以舉出利用凝膠狀電解質的鋰聚合物電池(鋰離子聚合物電池)等鋰離子二次電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、有機自由基電池、鉛蓄電池、空氣二次電池、鎳鋅電池、銀鋅電池等。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以包括天線。藉由由天線接收信號，可以在顯示部上顯示影像或資料等。另外，在電子裝置包括天線及二次電池時，可以將天線用於非接觸電力傳送。
本發明的一個實施方式的電子裝置也可以包括感測器(該感測器具有測量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、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、傾斜度、振動、氣味或紅外線)。
本發明的一個實施方式的電子裝置可以具有各種功能。例如，可以具有如下功能：將各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)顯示在顯示部上的功能；觸控面板的功能；顯示日曆、日期或時間等的功能；執行各種軟體(程式)的功能；進行無線通訊的功能；讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能；等。
此外，包括多個顯示部的電子裝置可以具有在一個顯示部主要顯示影像資料而在另一個顯示部主要顯示文本資訊的功能，或者具有藉由將考慮了視差的影像顯示於多個顯示部上來顯示三維影像的功能等。並且，具有影像接收部的電子裝置可以具有如下功能：拍攝靜態影像；拍攝動態影像；對所拍攝的影像進行自動或手工校正；將所拍攝的影像存儲在記錄介質(外部或內置於電子裝置中)中；將所拍攝的影像顯示在顯示部上；等等。另外，本發明的一個實施方式的電子裝置所具有的功能不侷限於此，該電子裝置可以具有各種功能。
圖18A示出電視機1810。電視機1810包括顯示部1811、外殼1812以及揚聲器1813等。電視機1810還可以包括LED燈、操作鍵(包括電源開關或操作開關)、連接端子、各種感測器、以及麥克風等。
可以利用遙控器1814對電視機1810進行操作。
作為電視機1810能夠接收的廣播電波，可以舉出地上波或從衛星發送的電波等。此外，作為廣播電波有類比廣播、數位廣播等，還有影像及聲音的廣播或只有聲音的廣播等。例如，可以接收UHF頻帶(大約300MHz至3GHz)或VHF頻帶(30MHz至300MHz)中的指定的頻帶所發送的廣播電波。例如，藉由使用在多個頻帶中接收的多個資料，可以提高傳輸率，從而可以獲得更多的資訊。由此，可以將具有超過全高清的解析度的影像 顯示在顯示部1811上。例如，可以顯示具有4K、8K、16K或更高的解析度的影像。
另外，也可以採用如下結構：使用廣播資料來生成顯示在顯示部1811上的影像，該廣播資料是利用藉由網際網路、LAN(Local Area Network：區域網路)、Wi-Fi(註冊商標)等電腦網路的資料傳輸技術而傳輸的。此時，電視機1810也可以不包括調諧器。
圖18B示出安裝在圓柱狀的柱子1822上的數位看板1820。數位看板1820具有顯示部1821。
顯示部1821越大，顯示裝置一次能夠提供的資訊量越多。顯示部1821越大，越容易吸引人的注意，例如可以提高廣告宣傳效果。
藉由將觸控面板應用於顯示部1821，不僅可以在顯示部1821上顯示靜態影像或動態影像，使用者還能夠直覺性地進行操作，所以是較佳的。另外，在用於提供路線資訊或交通資訊等資訊的用途時，可以藉由直覺性的操作提高易用性。
圖18C示出膝上型個人電腦1830。個人電腦1830包括顯示部1831、外殼1832、觸控板1833以及連接埠1834等。
觸控板1833被用作指向裝置或數位板等的輸入單元，可以利用手指或觸控筆等進行操作。
觸控板1833組裝有顯示元件。如圖18C所示，藉由在觸控板1833的表面上顯示輸入鍵1835，可以將觸控板1833用作鍵盤。此時，為了在觸摸輸入鍵1835時利用振動再現觸覺，也可以在觸控板1833中組裝有振動模組。
圖19A及圖19B示出可攜式資訊終端800。可攜式資訊終端800包括外殼801、外殼802、顯示部803、顯示部804及鉸鏈部805等。
外殼801與外殼802藉由鉸鏈部805連接在一起。可攜式資訊終端800可以從圖19A所示的折疊狀態轉換成圖19B所示的外殼801和外殼802展開的狀態。
例如，可以在顯示部803及顯示部804上顯示文件資訊，由此可以將可攜式資訊終端用作電子書閱讀器。另外，也可以在顯示部803及顯示部804上顯示靜態影像或動態影像。
如此，當攜帶時可以使可攜式資訊終端800為折疊狀態，因此通用性優越。
另外，在外殼801和外殼802中，也可以包括電源按鈕、操作按鈕、外部連接埠、揚聲器及麥克風等。
圖19C示出可攜式資訊終端的一個例子。圖19C所示的可攜式資訊終端810包括外殼811、顯示部812、操作按鈕813、外部連接埠814、揚聲器815、麥克風816以及照相機817等。
在可攜式資訊終端810中，在顯示部812中具有觸控感測器。藉由用手指或觸控筆等觸摸顯示部812可以進行打電話或輸入文字等各種操作。
另外，藉由操作按鈕813，可以進行電源的ON、OFF工作或切換顯示在顯示部812上的影像的種類。例如，可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
另外，藉由在可攜式資訊終端810內部設置陀螺儀感測器或加速度感測器等檢測裝置，可以判斷可攜式資訊終端810的方向(縱向或橫向)，而對顯示部812的螢幕顯示方向進行自動切換。另外，螢幕顯示方向的切換也可以藉由觸摸顯示部812、操作操作按鈕813或者使用麥克風816輸入聲音來進行。
可攜式資訊終端810例如具有選自電話機、筆記本和資訊閱讀裝置等 中的一種或多種功能。明確地說，可攜式資訊終端810可以被用作智慧手機。可攜式資訊終端810例如可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂播放、動畫播放、網路通訊、電腦遊戲等各種應用程式。
圖19D示出照相機的一個例子。照相機820包括外殼821、顯示部822、操作按鈕823、快門按鈕824等。此外，照相機820安裝有可裝卸的透鏡826。
在此，雖然照相機820具有能夠從外殼821拆卸下透鏡826而交換的結構，但是透鏡826和外殼821也可以被形成為一體。
藉由按下快門按鈕824，照相機820可以拍攝靜態影像或動態影像。另外，也可以使顯示部822具有觸控面板的功能，藉由觸摸顯示部822進行攝像。
另外，照相機820還可以具備另外安裝的閃光燈裝置及取景器等。另外，這些構件也可以組裝在外殼821中。
圖19E示出安裝本發明的一個實施方式的顯示裝置作為車載顯示器的一個例子。藉由顯示部832及顯示部833顯示導航資訊、速度表、轉速計、行駛距離、燃油表、排檔狀態、空調的設定等，而可以提供各種資訊。使用者可以根據喜好適當地改變顯示內容及佈置。
如上所述，可以應用本發明的一個實施方式的顯示裝置來得到電子裝置。該顯示裝置的應用範圍極為寬，而可以應用於所有領域的電子裝置。
本實施方式可以與其他實施方式等所記載的結構適當地組合而實施。
實施例
在本實施例中，對施加到設置於本發明的一個實施方式的顯示裝置所包括的像素的顯示元件的電位進行測量。
在本實施例中，藉由以下說明的條件1及條件2使顯示裝置50工作。在條件1下，藉由圖8中的時刻T01至時刻T04所示的方法使像素11工作。在條件2下，藉由圖7中的時刻T01至時刻T04所示的方法使像素11工作。
圖20A示出在條件1下供應到像素11的電位VS1、電位VS2及電位VRP，圖20B示出在條件2下供應到像素11的電位VS1、電位VS2及電位VRP。在條件1和2下，將最低灰階設定為0，最高灰階設定為255而使像素11工作。
另外，在像素11中，顯示元件106是透過型液晶元件，且其摩擦角度為20°。此外，公共佈線32及公共佈線33的電位VCOM為4.5V，電容器104的電容值C1為30pF，電容器105的電容值C2為3pF，顯示元件106的電容值CLC為3pF。
再者，作為源極驅動器電路15能夠生成的電位的最小值的電位VSDMIN為1V，作為源極驅動器電路15能夠生成的電位的最大值的電位VSDMAX為8V。如上所述，因為電位VCOM為4.5V，所以在顯示元件106的一個電極被施加電位VSDMAX時，施加到顯示元件106的電壓為3.5V。
在條件1下，灰階0時的電位VS1的值為作為電位VSDMIN的1V，而灰階255時的電位VS1的值為作為電位VSDMAX的8V。電位VS2是由實施方式1所示的公式5算出的值，灰階0時的電位VS2為作為電位VCOM的4.5V，灰階255時的電位VS2為作為電位VSDMAX的8V。電位VRP與灰階無關地為0V，並比電位VCOM低4.5V。
在條件2下，灰階0時的電位VS1的值為作為電位VCOM的4.5V，而灰階255時的電位VS1的值為作為電位VSDMAX的8V。電位VS2是由以下公式算出的值，灰階0時的電位VS2為作為電位VCOM的4.5V，灰階255時的電位VS2為作為電位VSDMIN的1V。電位VRP與灰階無關地為4.5V，並等於電位VCOM。
[公式9]V S2=V COM -(V S1-V COM )=2V COM -V S1 (9)
在本實施例中，在條件1及2的每一個下對施加到顯示元件106的電壓“VDE-VCOM”進行測量。明確而言，使背光點亮，測量從顯示元件106射出的光的亮度，並根據測量結果算出電壓“VDE-VCOM”。
圖21示出條件1及條件2下的電壓“VDE-VCOM”的測量結果。此外，還示出電壓“VSDMAX-VCOM”。
確認到在條件1下可以對顯示元件106施加比條件2高的電壓。此外，在灰階255時，條件1下的電壓“VDE-VCOM”為8.90V，確認到在條件1下可以對顯示元件106施加超過電壓“VSDMAX-VCOM”的兩倍的電壓。
11‧‧‧像素
21‧‧‧佈線
22‧‧‧佈線
32‧‧‧公共佈線
33‧‧‧公共佈線
41‧‧‧佈線
42‧‧‧佈線
101‧‧‧電晶體
102‧‧‧電晶體
104‧‧‧電容器
105‧‧‧電容器
106‧‧‧顯示元件

Claims (11)

  1. 一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件並與第一資料線及第二資料線電連接的像素，其中，在同時藉由該第一資料線對該像素供應第一電位並藉由該第二資料線對該像素供應第二電位之後，藉由該第二資料線對該像素供應第三電位，來將保持在該像素中的該第一電位變為第四電位，將該第四電位施加到該像素電極，該第二電位是根據該第一電位算出的電位，在該第二電位的值小於施加到該共用電極的電位的值時，該第三電位高於該共用電極的電位，並且，在該第二電位的值大於施加到該共用電極的該電位的值時，該第三電位低於施加到該共用電極的該電位。
  2. 根據申請專利範圍第1項之顯示裝置的工作方法，其中該第三電位是該第一電位可取的最大值以上的電位或是該第一電位可取的最小值以下的電位。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之顯示裝置的工作方法，其中該顯示裝置包括源極驅動器電路，該源極驅動器電路與該第一資料線電連接，該源極驅動器電路與該第二資料線電連接，並且該源極驅動器電路具有生成該第一電位和該第二電位的功能。
  4. 一種顯示裝置的工作方法，該顯示裝置包括設置有具有像素電極及共用電極的顯示元件並與第一資料線及第二資料線電連接的像素，其中，該顯示裝置由第一工作及第二工作進行工作，在該第一工作中，在同時藉由該第一資料線對該像素供應第一電位並藉由該第二資料線對該像素供應第二電位之後，藉由該第二資料線對該像素供應第三電位，來將保持在該像素中的該第一電位變為第四電位，將該第四電位施加到該像素電極，該第二電位是根據該第一電位算出的施加到該共用電極的電位以下的值的電位，該第三電位是高於施加到該共用電極的該電位的值的電位，該第四電位是施加到該共用電極的該電位以上的值的電位，在該第二工作中，在同時藉由該第一資料線對該像素供應第五電位並 藉由該第二資料線對該像素供應第六電位之後，藉由該第二資料線對該像素供應第七電位，來將保持在該像素中的該第五電位變為第八電位，將該第八電位施加到該像素電極，該第六電位是根據該第五電位算出的施加到該共用電極的該電位以上的值的電位，該第七電位是低於施加到該共用電極的該電位的值的電位，並且，該第八電位是施加到該共用電極的該電位以下的值的電位。
  5. 根據申請專利範圍第4項之顯示裝置的工作方法，其中該第三電位是該第一電位可取的最大值以上的電位，並且該第七電位是該第五電位可取的最小值以上的電位。
  6. 根據申請專利範圍第4或5項之顯示裝置的工作方法，其中該第一電位可取的值的範圍等於該第五電位可取的值的範圍。
  7. 根據申請專利範圍第4項之顯示裝置的工作方法，其中在每一個圖框期間互相進行由該第一工作的工作和由該第二工作的工作。
  8. 根據申請專利範圍第4項之顯示裝置的工作方法，其中該顯示裝置包括源極驅動器電路，該源極驅動器電路與該第一資料線電連接，該源極驅動器電路與該第二資料線電連接，並且該源極驅動器電路具有生成該第一電位和該第二電位以及該第五電位和該第六電位的功能。
  9. 根據申請專利範圍第1或4項之顯示裝置的工作方法，其中該像素包括第一電晶體、第二電晶體及電容器，該第一電晶體的源極和汲極中的一個與該電容器的一個電極直接連接，該第一電晶體的源極和汲極中的另一個與該第一資料線電連接，該第二電晶體的源極和汲極中的一個與該電容器的另一個電極直接連接，並且該第二電晶體的源極和汲極中的另一個與該第二資料線電連接。
  10. 根據申請專利範圍第9項之顯示裝置的工作方法，其中該第一電晶體及該第二電晶體在通道形成區域中包括金屬氧化物，該金屬氧化物可以包含In、Zn、M，並且，M是Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。
  11. 申請專利範圍第1或4項之顯示裝置的工作方法，其中該顯示元件是液晶元件。
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