液晶表示装置の駆動方法
【課題】画像表示機能の低下を抑え、かつ十分に低消費電力化を図ることのできる液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することを課題の一とする。
【解決手段】液晶表示装置において、電源をオフする前に、液晶に電界がかからないように、容量素子に固定電位を入力して容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、液晶を初期状態とする。初期状態画像を表示した後に電源を停止すれば、液晶はオフ状態において不必要な電界をかかり続けることはなく安定な初期状態でいることができるので、液晶の劣化を防止することができる。
【解決手段】液晶表示装置において、電源をオフする前に、液晶に電界がかからないように、容量素子に固定電位を入力して容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、液晶を初期状態とする。初期状態画像を表示した後に電源を停止すれば、液晶はオフ状態において不必要な電界をかかり続けることはなく安定な初期状態でいることができるので、液晶の劣化を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置の駆動方法、及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電子デバイスに広く応用されている。
【０００３】
薄膜トランジスタを用いた電気デバイスには、携帯電話、ノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル機器などが挙げられるが、このような携帯用の電子デバイスにとって連続動作時間に影響する消費電力の問題は大きい。また大型化が進むテレビジョン装置などにとっても大型化に伴う消費電力の増大を抑制することは重要である。
【０００４】
表示装置において、画素に入力された画像データを書き換える際に、連続する期間の画像データが同じ場合であっても、同じ画像データを再度書き込む動作が行われる。結果として、同じ画像データであっても複数回画像データを書き込む動作を行うことで、消費電力が増加してしまう。このような表示装置の消費電力増加を抑制するために、例えば、静止画表示において、画面を一回走査し画像データを書き込んだ後は、非走査期間として走査期間よりも長い休止期間を設ける技術が報告されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７３２１３５３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔｓｕｄａら．ＩＤＷ’０２ Ｐｒｏｃ．，ｐ．２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、画面を一回走査し、画像データを書き込んだ後に走査期間よりも長い休止期間を設けて静止画を表示し続ける表示方法では、液晶に任意の電圧が印加されたままになってしまうので、液晶が劣化してしまい画像表示機能の低下を招くという問題がある。また、画像データが残存したままであると、表示装置の電源をオフしたにもかかわらず画面に画像データが残ってしまうという恐れがある。
【０００８】
従って、液晶表示装置において、上記のような画像表示機能の低下を抑えることを課題の一とする。
【０００９】
また、低消費電力化を図ることのできる液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
液晶表示装置は、電力の供給の開始により動作し、電力の供給の停止により非動作となる。本明細書では、液晶表示装置において電力が供給されている状態（電源オンの状態）をオン状態、電力の供給が停止されている状態（電源オフの状態）をオフ状態とよび、液晶表示装置をオン状態とする制御信号を開始信号、オフ状態とする制御信号を停止信号とよぶ。
【００１１】
液晶表示装置に設けられる液晶素子は、画素電極と共通電極と該電極間に設けられる液晶で構成され、画素電極と共通電極とにそれぞれ異なる電位を与えることで液晶素子に電圧を印加する。液晶素子に電圧を印加すると電界が形成され、液晶に電界がかかり、液晶が応答して画像を表示する。
【００１２】
一方、画素電極と共通電極とに同電位を与えると、電極間に電位差が生じないので液晶素子にも電圧が印加されない。よって液晶素子に電界も形成されず、液晶に電界がかからないため、液晶は応答しない。本明細書では、このような電界がかかっていない状態（非応答状態）の液晶を初期状態（液晶初期状態）とよぶ。
【００１３】
液晶初期状態であった液晶は、開始信号を受けてオン状態となった表示装置において、電界がかかり応答して画像を表示し、停止信号を受けてオフ状態となった表示装置において初期状態に戻る。
【００１４】
本明細書に開示する液晶表示装置は、容量素子に電荷を蓄え、その電荷によって液晶素子に加える電圧を保持して、表示画像を保持する画素構成を有する。このような液晶表示装置のオン状態において、容量素子及び液晶素子に電気的に接続するスイッチング素子は、オフ状態における電流値（オフ電流値）が低い半導体素子であることが好ましい。
【００１５】
オフ電流値が低い半導体素子であると、半導体素子を介して容量素子から電荷が漏れにくく、液晶素子に加える電圧を長時間保持できる。よって、表示画像の保持特性が高い液晶表示装置とすることができる。
【００１６】
一方、電力の供給が停止されオフ状態となった画素において、電界がかかり応答状態の液晶が、初期状態に戻るには、容量素子に保持された電荷が半導体素子を介して放出されきる必要がある。容量素子の電荷が放出される間は液晶に電界がかかり続けるため、特にその時間が長いと、液晶の劣化を早めてしまう。また、電荷が放出される間は液晶が応答しており画像も保持されるため、特に外光を光源とする反射型液晶表示装置の場合、画像が電源のオフ後も残ってしまう（人の目には残像として映る）といった表示品質の低下も生じる。
【００１７】
このように画像を表示しないオフ状態において液晶に不必要な電界をかけ続けることは、液晶表示装置としての画像表示機能及び信頼性の低下を招いてしまう恐れがある。
【００１８】
本明細書に開示する液晶表示装置においては、電源をオフする前に、液晶に電界がかからないように、容量素子に固定電位を入力して容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、液晶を初期状態とする。なお、本明細書において、初期状態の液晶が表示する画像を初期状態画像とよぶ。初期状態画像は例えばノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は全白画面となり、ノーマリーブラックの液晶表示装置の場合は全黒画面となる。ノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合はカラーフィルタや光源によって単色画面とすることもできる。
【００１９】
初期状態画像を表示した後に電源を停止すれば、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【００２０】
また、全白画面、又は全黒画面といった初期化画像を表示してオフ状態となるので、残像等が画面に表示されることによって電源オフ直前の画像の情報が他者への漏洩することを防止することができる。
【００２１】
従って、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高い液晶表示装置を提供することができる。
【００２２】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの電源電位の供給を停止する。
【００２３】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部への電源電位の供給を停止する。
【００２４】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、電源からのバックライト部への電源電位の供給を停止し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部への電源電位の供給を停止する。
【００２５】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部及びバックライト部への電源電位の供給を停止する。
【００２６】
上記構成において、容量素子及び液晶素子と電気的に接続しスイッチング素子として機能する半導体素子として酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
液晶表示装置をオフ状態とする前に、液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み、初期化画像を表示する。これにより液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【００２８】
従って、液晶表示装置において、より高い信頼性、低消費電力化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図２】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図３】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図４】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明するタイミングチャート。
【図５】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明するタイミングチャート。
【図６】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタの一形態を説明する図。
【図８】液晶表示装置に適用できるトランジスタの作製方法の一形態を説明する図。
【図９】液晶表示装置の一形態を説明する図およびブロック図。
【図１０】電子機器を示す図。
【図１１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図１２】液晶表示装置による表示画像を示す写真。
【図１３】液晶表示装置による表示画像を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法の一形態を図１及び図２を用いて説明する。
【００３２】
本実施の形態の液晶表示装置について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように液晶表示装置の表示画面には画像Ａが表示されているとする。新たな画像信号の供給による表示画像を必要としない場合（使用終了時）、停止手段を選択する。停止手段を選択すると、停止信号が入力され、全画素の容量素子に固定電位が書き込まれる。容量素子に固定電位を書き込むことによって、容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、応答状態だった液晶を非応答状態の初期状態とする。よって、表示画面には初期状態の液晶が表示する初期状態画像Ｓが表示される。初期状態画像Ｓは例えばノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は全白画面となり、ノーマリーブラックの液晶表示装置の場合は全黒画面となる。また、ノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は、カラーフィルタや光源によって単色画面とすることもできる。
【００３４】
初期状態画像Ｓを表示した後、電源を停止し表示パネルへの電源電位の供給を停止して、液晶表示装置をオフ状態とする。従って、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【００３５】
また、全白画面、又は全黒画面といった初期化画像を表示してからオフ状態となるので、残像等が画面に表示されることによって電源オフ直前の画像の情報が他者へ漏洩することを防止することができる。
【００３６】
従って、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高い液晶表示装置を提供することができる。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置１００の各構成を、図２のブロック図を用いて説明する。液晶表示装置１００は、電源１１６、停止手段１１７、表示制御回路１１３、表示パネル１２０を有する。透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の場合は、さらに光源としてバックライト部を設けるとよい。
【００３８】
液晶表示装置１００は、接続された外部機器から画像信号（画像信号Ｄａｔａ）が供給されている。なお、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）は液晶表示装置の電源１１６をオンして電力供給を開始することによって供給され、制御信号（スタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ）は表示制御回路１１３によって供給される。また、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）の供給の停止は、停止手段１１７による制御により行われ、初期状態画像を表示した後、電源１１６をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止する。
【００３９】
なお高電源電位Ｖｄｄとは、基準電位より高い電位のことであり、低電源電位Ｖｓｓとは基準電位以下の電位のことをいう。なお高電源電位Ｖｄｄ及び低電源電位Ｖｓｓともに、トランジスタが動作できる程度の電位であることが望ましい。なお高電源電位Ｖｄｄ及び低電源電位Ｖｓｓの差を、電源電圧と呼ぶこともある。
【００４０】
共通電位Ｖｃｏｍは、画素電極に供給される画像信号Ｄａｔａの電位に対して基準となる固定電位であればよく、一例としてはグラウンド電位であってもよい。
【００４１】
画像信号Ｄａｔａは、ドット反転駆動、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、フレーム反転駆動等に応じて適宜反転させて液晶表示装置１００に入力される構成とすればよい。また、画像信号Ｄａｔａがアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を介してデジタルの信号に変換して、液晶表示装置１００に供給する構成とすればよい。
【００４２】
本実施の形態では、共通電極１２８及び容量素子２１０の一方の電極には、電源１１６より表示制御回路１１３を介して固定電位である共通電位Ｖｃｏｍが与えられている。
【００４３】
表示制御回路１１３は、表示パネル１２０に表示パネル画像信号（Ｄａｔａ）、並びに制御信号（具体的にはスタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ等）、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）を供給する回路である。
【００４４】
表示パネル１２０は液晶素子２１５を一対の基板（第１の基板と第２の基板）間に挟持する構成を有し、第１の基板には駆動回路部１２１、画素部１２２が設けられている。また、第２の基板には共通接続部（コモンコンタクトともいう）、及び共通電極１２８（コモン電極、または対向電極ともいう）が設けられている。なお、共通接続部は第１の基板と第２の基板とを電気的に接続するものであって、共通接続部は第１の基板上に設けられていてもよい。
【００４５】
画素部１２２には、複数のゲート線１２４（走査線）、及びソース線１２５（信号線）が設けられており、複数の画素１２３がゲート線１２４及びソース線１２５に環囲されてマトリクス状に設けられている。なお、本実施の形態で例示する表示パネルにおいては、ゲート線１２４はゲート線駆動回路１２１Ａから延在し、ソース線１２５はソース線駆動回路１２１Ｂから延在している。
【００４６】
また、画素１２３はスイッチング素子としてトランジスタ２１４、該トランジスタ２１４に接続された容量素子２１０、及び液晶素子２１５を有する。
【００４７】
液晶素子２１５は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界によって制御される。液晶にかかる電界方向は液晶材料、駆動方法、及び電極構造によって異なり、適宜選択することができる。例えば、液晶層の厚さ方向（いわゆる縦方向）に電界をかける駆動方法を用いる場合は液晶を挟持するように第１の基板に画素電極を、第２の基板に共通電極をそれぞれ設ける構造とすればよい。また、液晶に基板面内方向（いわゆる横電界）に電界をかける駆動方法を用いる場合は、液晶に対して同一面に、画素電極と共通電極を設ける構造とすればよい。また画素電極及び共通電極は、多様な開口パターンを有する形状としてもよい。本実施の形態においては光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子であれば、液晶材料、駆動方法、及び電極構造は特に限定されない。
【００４８】
トランジスタ２１４は、画素部１２２に設けられた複数のゲート線１２４のうちの一つとゲート電極が接続され、ソース電極またはドレイン電極の一方が複数のソース線１２５のうちの一つと接続され、ソース電極またはドレイン電極の他方が容量素子２１０の一方の電極、及び液晶素子２１５の一方の電極（画素電極）と接続される。
【００４９】
トランジスタ２１４は、オフ電流が低いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ２１４がオフ状態のとき、オフ電流が低いトランジスタ２１４に接続された液晶素子２１５、及び容量素子２１０に蓄えられた電荷は、トランジスタ２１４を介して漏れ難く、トランジスタ２１４がオフ状態になる前に書き込まれた状態を長時間に渡って保持できる。
【００５０】
このような構成とすることで、容量素子２１０は液晶素子２１５に加える電圧を保持することができる。また、容量素子２１０の電極は、別途設けた容量線に接続する構成としてもよい。
【００５１】
駆動回路部１２１は、ゲート線駆動回路１２１Ａ、ソース線駆動回路１２１Ｂを有する。ゲート線駆動回路１２１Ａ、ソース線駆動回路１２１Ｂは、複数の画素を有する画素部１２２を駆動するための駆動回路であり、シフトレジスタ回路（シフトレジスタともいう）を有する。
【００５２】
なお、ゲート線駆動回路１２１Ａ、及びソース線駆動回路１２１Ｂは、画素部１２２と同じ基板に形成されるものでもよいし、別の基板に形成されるものであってもよい。
【００５３】
なお駆動回路部１２１には、表示制御回路１１３によって制御された高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、スタートパルスＳＰ、クロック信号ＣＫ、画像信号Ｄａｔａが供給される。
【００５４】
端子部１２６は、表示制御回路１１３が出力する所定の信号（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、スタートパルスＳＰ、クロック信号ＣＫ、画像信号Ｄａｔａ、共通電位Ｖｃｏｍ等）等を駆動回路部１２１に供給する入力端子である。
【００５５】
共通電極１２８は、表示制御回路１１３に制御された共通電位Ｖｃｏｍを与える共通電位線と、共通接続部において電気的に接続する。
【００５６】
共通接続部の具体的な一例としては、絶縁性球体に金属薄膜が被覆された導電粒子を間に介することにより共通電極１２８と共通電位線との電気的な接続を図ることができる。なお、共通接続部は、表示パネル１２０内に複数箇所設けられる構成としてもよい。
【００５７】
また、液晶表示装置は、測光回路を有していてもよい。測光回路を設けた液晶表示装置は当該液晶表示装置がおかれている環境の明るさを検知できる。その結果、測光回路が接続された表示制御回路１１３は、測光回路から入力される信号に応じて、バックライト、サイドライト等の光源の駆動方法を制御することができる。
【００５８】
なお、カラー表示を行う場合は、カラーフィルタを組み合わせることで表示が可能である。また、他の光学フィルム（偏光フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルムなど）も組み合わせて用いることができる。透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の場合に用いられるバックライト等の光源は、液晶表示装置１００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。また複数のＬＥＤ光源、または複数のエレクトロルミネセンス（ＥＬ）光源などを用いて面光源を構成してもよい。面光源として、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。なお、バックライトにＲＧＢの発光ダイオード等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。
【００５９】
以上のように、液晶表示装置が電源オンとなり電力が供給されるオン状態においては、オフ電流が低い半導体素子を用いることで低消費電力化を図ることができる。さらに、オフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで、液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【００６０】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に組み合わせることでさらに低消費電力化を図れる液晶表示装置の駆動方法を示す。実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【００６２】
液晶表示装置は動画と静止画を組み合わせて画面に表示する。動画は、複数のフレームに対応した複数の異なる画像を高速に切り替えることで人間の目に動く画像として認識される画像をいう。具体的には、１秒間に６０回（６０フレーム）以上画像を切り替えることで、人間の目にはちらつきが少なく動画と認識されるものとなる。一方、静止画は、動画及び部分動画と異なり、時分割用の複数のフレーム期間に対応した複数の画像を高速に切り替えて動作させていても、連続するフレーム期間、例えばｎフレーム目と、（ｎ＋１）フレーム目とで変化しない画像のことをいう。
【００６３】
本発明に係る液晶表示装置は、画像が動く動画表示の時と画像が静止している静止画表示の時とにおいて、それぞれ動画表示モード、静止画表示モードという異なる表示モードを用いることができる。なお本明細書では、静止画表示の時に表示される画像を静止画像ともよぶ。
【００６４】
連続するフレームの画像信号が異なる（例えば、連続する第１のフレームと第２のフレームにおいて、第１のフレームの第１の画像信号と第２のフレームの第２の画像信号が異なる）動画表示の場合は、フレーム毎に画像信号が書き込まれる表示モードを用いる。一方、連続するフレームの画像信号が同一な（例えば、連続する第１のフレームと第２のフレームにおいて、第１のフレームの第１の画像信号と第２のフレームの第２の画像信号が同一な）静止画表示の場合は、新たに画像信号は書き込まれず、液晶素子に電圧を印加する画素電極及び共通電極の電位を浮遊状態（フローティング）にして液晶素子にかかる電圧を保持し、新たに電位を供給することなく静止画の表示を行う表示モードを用いる。
【００６５】
本実施の形態における液晶表示装置、及び液晶表示装置の動画表示モード及び静止画表示モードの切り替えについて、図３乃至図６、及び図１１を用いて説明する。
【００６６】
本実施の形態の液晶表示装置２００の各構成を、図１１のブロック図を用いて説明する。液晶表示装置２００は、画素において光の透過、非透過を利用して表示を行う透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の例であり、画像処理回路１１０、電源１１６、停止手段１１７、表示パネル１２０、及びバックライト部１３０を有する。反射型液晶表示装置の場合は、光源として外光を用いるため、バックライト部１３０を省略することができる。
【００６７】
液晶表示装置２００は、接続された外部機器から画像信号（画像信号Ｄａｔａ）が供給されている。なお、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）は液晶表示装置の電源１１６をオンして電力供給を開始することによって供給され、制御信号（スタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ）は表示制御回路１１３によって供給される。また、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）の供給の停止は、停止手段１１７による制御により行われ、初期状態画像を表示した後、電源１１６をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止する。
【００６８】
また、画像信号Ｄａｔａがアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を介してデジタルの信号に変換して、液晶表示装置２００の画像処理回路１１０に供給する構成とすれば、後に画像信号の差分を検出する際、検出を容易に行うことができ好適である。
【００６９】
画像処理回路１１０の構成、及び画像処理回路１１０が信号を処理する手順について説明する。
【００７０】
画像処理回路１１０は、記憶回路１１１、比較回路１１２、表示制御回路１１３、及び選択回路１１５を有する。画像処理回路１１０は、入力されたデジタル画像信号Ｄａｔａから表示パネル画像信号とバックライト信号を生成する。表示パネル画像信号は、表示パネル１２０を制御する画像信号であり、バックライト信号はバックライト部１３０を制御する信号である。また、共通電極１２８を制御する信号をスイッチング素子１２７に出力する。
【００７１】
記憶回路１１１は、複数のフレームに関する画像信号を記憶するための複数のフレームメモリを有する。記憶回路１１１が有するフレームメモリの数は特に限定されるものではなく、複数のフレームに関する画像信号を記憶できる素子であればよい。なおフレームメモリは、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶素子を用いて構成すればよい。
【００７２】
なおフレームメモリは、フレーム期間毎に画像信号を記憶する構成であればよく、フレームメモリの数について特に限定されるものではない。またフレームメモリの画像信号は、比較回路１１２及び表示制御回路１１３により選択的に読み出されるものである。なお図中のフレームメモリ１１１ｂは、１フレーム分のメモリ領域を概念的に図示するものである。
【００７３】
このフレームメモリの１つに、実施の形態１で示した液晶が非応答状態の初期状態となる初期状態画像（例えば全白画面表示、又は全黒画面表示）の画像信号を記憶することができる。該初期状態画像の画像信号は停止信号の入力を受けて、表示制御回路１１３により読み出され、画面に書き込まれる。
【００７４】
比較回路１１２は、記憶回路１１１に記憶された連続するフレーム期間の画像信号を選択的に読み出して、当該画像信号の連続するフレーム間での比較を画素毎に行い、差分を検出するための回路である。
【００７５】
なお、本実施の形態ではフレーム間の画像信号の差分の有無により、表示制御回路１１３及び選択回路１１５の動作を決定する。当該比較回路１１２がフレーム間のいずれかの画素で差分を検出した場合（差分「有」の場合）、比較回路１１２は画像信号が静止画用の信号ではないと判断し、差分を検出した連続するフレーム期間を動画を表示する期間であると判断する。
【００７６】
一方、比較回路１１２での画像信号の比較により、全ての画素で差分が検出されない場合（差分「無」の場合）、当該差分を検出しなかった連続するフレーム期間は、静止画を表示する期間であると判断する。すなわち比較回路１１２は、連続するフレーム期間の画像信号の差分の有無を検出することによって、動画を表示するための画像信号であるか、または静止画を表示するための画像信号であるかの判断をするものである。
【００７７】
なお、当該比較により「差分が有る」と検出される基準は、差分の大きさが一定のレベルを超えたときに、差分有りとして検出したと判断されるように設定してもよい。なお比較回路１１２の検出する差分は、差分の絶対値によって判断をする設定とすればよい。
【００７８】
また、本実施の形態においては、液晶表示装置２００内部に設けられた比較回路１１２が連続するフレーム期間の画像信号の差分を検出することにより当該画像が動画か又は静止画かであることの判断を行う構成について示したが、外部から動画であるか静止画であるかの信号を供給する構成としてもよい。
【００７９】
選択回路１１５は、例えばトランジスタで形成される複数のスイッチを設ける構成とする。比較回路１１２が連続するフレーム間に差分を検出した場合、すなわち画像が動画の際、記憶回路１１１内のフレームメモリから動画の画像信号を選択して表示制御回路１１３に出力する。
【００８０】
なお選択回路１１５は、比較回路１１２が連続するフレーム間に差分を検出しない場合、すなわち画像が静止画の際、記憶回路１１１内のフレームメモリから表示制御回路１１３に画像信号を出力しない。画像信号をフレームメモリより表示制御回路１１３に出力しない構成とすることにより、液晶表示装置の消費電力を削減できる。
【００８１】
なお、本実施の形態の液晶表示装置において、比較回路１１２が画像信号を静止画表示用の信号と判断しておこなう動作が静止画表示モード、比較回路１１２が画像信号を動画表示用の信号と判断しておこなう動作が動画表示モードとなる。
【００８２】
表示制御回路１１３は、表示パネル１２０に選択回路１１５で選択された画像信号、並びに制御信号（具体的にはスタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ等の制御信号の供給または停止の切り替えを制御するための信号）、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）を供給し、バックライト部１３０にバックライト制御信号（具体的にはバックライト制御回路１３１がバックライトの点灯、及び消灯を制御するための信号）を供給する回路である。
【００８３】
なお、本実施の形態で例示される画像処理回路は、表示モード切り替え機能を有していてもよい。表示モード切り替え機能は、当該液晶表示装置の利用者が手動または外部接続機器を用いて当該液晶表示装置の動作モードを選択することで動画表示モードまたは静止画表示モードを切り替える機能である。
【００８４】
選択回路１１５は表示モード切り替え回路から入力される信号に応じて、画像信号を表示制御回路１１３に出力することもできる。
【００８５】
例えば、静止画表示モードで動作している際に、表示モード切り替え回路から選択回路１１５にモード切り替え信号が入力された場合、比較回路１１２が連続するフレーム期間での画像信号の差分を検出していない場合であっても、選択回路１１５は入力される画像信号を順次表示制御回路１１３に出力するモード、すなわち動画表示モードを実行できる。また、動画表示モードで動作している際に、表示モード切り替え回路から選択回路１１５にモード切り替え信号が入力された場合、比較回路１１２が連続するフレーム期間での画像信号の差分を検出している場合であっても、選択回路１１５は選択した１フレームの画像信号の信号のみを出力するモード、すなわち静止画表示モードを実行できる。そのため、本実施の形態の液晶表示装置は、動画表示モードで動作している際に、時分割用の複数のフレームに対応した画像のうち、１フレームに対応した画像が静止画として表示される。
【００８６】
また、液晶表示装置は、測光回路を有していてもよい。測光回路を設けた液晶表示装置は当該液晶表示装置がおかれている環境の明るさを検知できる。その結果、測光回路が接続された表示制御回路１１３は、測光回路から入力される信号に応じて、バックライト等の光源の駆動方法を制御することができる。
【００８７】
例えば、測光回路の検知により、液晶表示装置が薄暗い環境で使用されていることが判明すると表示制御回路１１３はバックライト１３２の光の強度を高めるように制御して表示画面の良好な視認性を確保し、反対に液晶表示装置が極めて明るい外光下（例えば屋外の直射日光下）で利用されていることが判明すると、表示制御回路１１３はバックライト１３２の光の強度を抑えるように制御しバックライト１３２が消費する電力を低下させる。
【００８８】
バックライト部１３０はバックライト制御回路１３１、及びバックライト１３２を有する。バックライト１３２は、液晶表示装置２００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。カラー表示を行う場合にはカラーフィルタを組み合わせることで表示が可能である。バックライト１３２には例えば白色の発光素子（例えばＬＥＤ）を配置することができる。なお、バックライト１３２にＲＧＢの発光ダイオード等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。バックライト制御回路１３１には、表示制御回路１１３からバックライトを制御するバックライト信号、及び電源電位が供給される。
【００８９】
本実施の形態では、表示パネル１２０は画素部１２２の他に、スイッチング素子１２７を有する。本実施の形態では、表示パネル１２０は第１の基板と、第２の基板を有し、第１の基板には駆動回路部１２１、画素部１２２、及びスイッチング素子１２７が設けられている。
【００９０】
また、画素１２３はスイッチング素子としてトランジスタ２１４、該トランジスタ２１４に接続された容量素子２１０、及び液晶素子２１５を有する（図３参照）。
【００９１】
トランジスタ２１４は、オフ電流が低いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ２１４がオフ状態のとき、オフ電流が低いトランジスタ２１４に接続された液晶素子２１５、及び容量素子２１０に蓄えられた電荷は、トランジスタ２１４を介して漏れ難く、トランジスタ２１４がオフ状態になる前に書き込まれた状態を長時間に渡って保持できる。
【００９２】
本実施の形態では、液晶は、第１の基板に設けられた画素電極と対向する第２の基板に設けられた共通電極によって形成された縦方向の電界によって制御される。
【００９３】
液晶素子に適用する液晶の一例としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、バナナ型液晶などを挙げることができる。
【００９４】
また液晶の駆動方法の一例としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。
【００９５】
スイッチング素子１２７は、表示制御回路１１３が出力する制御信号に応じて、共通電位Ｖｃｏｍを共通電極１２８に供給する。スイッチング素子１２７としては、トランジスタを用いることができる。トランジスタのゲート電極及びソース電極またはドレイン電極の一方を表示制御回路１１３に接続し、ソース電極またはドレイン電極の一方に、端子部１２６を介して表示制御回路１１３から共通電位Ｖｃｏｍが供給されるようにし、他方を共通電極１２８に接続すればよい。なお、スイッチング素子１２７は駆動回路部１２１、または画素部１２２と同じ基板に形成されるものでもよいし、別の基板に形成されるものであってもよい。
【００９６】
スイッチング素子１２７としてオフ電流が低いトランジスタを用いることにより、液晶素子２１５の両端子に加わる電圧が経時的に低下する現象を抑制できる。
【００９７】
共通接続部は、スイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極と接続された端子と、共通電極１２８を電気的に接続する。
【００９８】
スイッチング素子の一態様であるトランジスタを用いるスイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極の一方は、トランジスタ２１４と接続されていない容量素子２１０の他方の電極、及び液晶素子２１５の他方の電極と接続され、スイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極の他方は、端子１２６Ｂに接続される。また、スイッチング素子１２７のゲート電極は端子１２６Ａに接続される。
【００９９】
次に、画素に供給する信号の様子を、図３に示す液晶表示装置の等価回路図、及び図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【０１００】
図４に、表示制御回路１１３がゲート線駆動回路１２１Ａに供給するクロック信号ＧＣＫ、及びスタートパルスＧＳＰを示す。また、表示制御回路１１３がソース線駆動回路１２１Ｂに供給するクロック信号ＳＣＫ、及びスタートパルスＳＳＰを示す。なお、クロック信号の出力のタイミングを説明するために、図４ではクロック信号の波形を単純な矩形波で示す。
【０１０１】
また図４に、ソース線（Ｄａｔａ ｌｉｎｅ）１２５の電位、画素電極の電位、端子１２６Ａの電位、端子１２６Ｂの電位、並びに共通電極の電位を示す。
【０１０２】
図４において期間１４０１は、動画を表示するための画像信号を書き込む期間に相当する。期間１４０１では画像信号、共通電位が画素部１２２の各画素、共通電極に供給されるように動作する。
【０１０３】
また、期間１４０２は、静止画を表示する期間に相当する。期間１４０２では、画素部１２２の各画素への画像信号、共通電極への共通電位を停止することとなる。なお図４に示す期間１４０２では、駆動回路部の動作を停止するよう各信号を供給する構成について示したが、期間１４０２の長さ及びリフレッシュレートによって、定期的に画像信号を書き込むことで静止画の画像の劣化を防ぐ構成とすることが好ましい。
【０１０４】
まず、期間１４０１におけるタイミングチャートを説明する。期間１４０１では、クロック信号ＧＣＫとして、常時クロック信号が供給され、スタートパルスＧＳＰとして、垂直同期周波数に応じたパルスが供給される。また、期間１４０１では、クロック信号ＳＣＫとして、常時クロック信号が供給され、スタートパルスＳＳＰとして、１ゲート選択期間に応じたパルスが供給される。
【０１０５】
また、各行の画素に画像信号Ｄａｔａがソース線１２５を介して供給され、ゲート線１２４の電位に応じて画素電極にソース線１２５の電位が供給される。
【０１０６】
また、表示制御回路１１３がスイッチング素子１２７の端子１２６Ａにスイッチング素子１２７を導通状態とする電位を供給し、端子１２６Ｂを介して共通電極に共通電位を供給する。
【０１０７】
一方、期間１４０２は、静止画を表示する期間である。次に、期間１４０２におけるタイミングチャートを説明する。期間１４０２では、クロック信号ＧＣＫ、スタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、及びスタートパルスＳＳＰは共に停止する。また、期間１４０２において、ソース線１２５に供給していた画像信号Ｄａｔａは停止する。クロック信号ＧＣＫ及びスタートパルスＧＳＰが共に停止する期間１４０２では、トランジスタ２１４が非導通状態となり画素電極の電位が浮遊状態となる。
【０１０８】
また、表示制御回路１１３がスイッチング素子１２７の端子１２６Ａにスイッチング素子１２７を非導通状態とする電位を供給し、共通電極の電位を浮遊状態にする。
【０１０９】
期間１４０２では、液晶素子２１５の両端の電極、即ち画素電極及び共通電極の電位を浮遊状態にして、新たに電位を供給することなく、静止画の表示を行うことができる。
【０１１０】
また、ゲート線駆動回路１２１Ａ、及びソース線駆動回路１２１Ｂに供給するクロック信号、及びスタートパルスを停止することにより低消費電力化を図ることができる。
【０１１１】
特に、トランジスタ２１４及びスイッチング素子１２７をオフ電流が低いトランジスタを用いることにより、液晶素子２１５の両端子に加わる電圧が経時的に低下する現象を抑制できる。
【０１１２】
次に、動画から静止画に切り替わる期間（図４中の期間１４０３）、及び静止画から動画に切り替わる期間（図４中の期間１４０４）における表示制御回路の動作を、図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は表示制御回路が出力する、高電源電位Ｖｄｄ、クロック信号（ここではＧＣＫ）、スタートパルス信号（ここではＧＳＰ）、及び端子１２６Ａの電位を示す。
【０１１３】
動画から静止画に切り替わる期間１４０３の表示制御回路の動作を図５（Ａ）に示す。表示制御回路は、スタートパルスＧＳＰを停止する（図５（Ａ）のＥ１、第１のステップ）。次いで、スタートパルス信号ＧＳＰの停止後、パルス出力がシフトレジスタの最終段まで達した後に、複数のクロック信号ＧＣＫを停止する（図５（Ａ）のＥ２、第２のステップ）。次いで、電源の高電源電位Ｖｄｄを低電源電位Ｖｓｓにする（図５（Ａ）のＥ３、第３のステップ）。次いで、端子１２６Ａの電位を、スイッチング素子１２７が非導通状態となる電位にする（図５（Ａ）のＥ４、第４のステップ）。
【０１１４】
以上の手順をもって、駆動回路部１２１の誤動作を引き起こすことなく、駆動回路部１２１に供給する信号を停止できる。動画から静止画に切り替わる際の誤動作はノイズを生じ、ノイズは静止画として保持されるため、誤動作が少ない表示制御回路を搭載した液晶表示装置は画像の劣化が少ない静止画を表示できる。
【０１１５】
次に静止画から動画に切り替わる期間１４０４の表示制御回路の動作を図５（Ｂ）に示す。表示制御回路は、端子１２６Ａの電位をスイッチング素子１２７が導通状態となる電位にする（図５（Ｂ）のＳ１、第１のステップ）。次いで、電源電圧を低電源電位Ｖｓｓから高電源電位Ｖｄｄにする（図５（Ｂ）のＳ２、第２のステップ）。次いで、クロック信号ＧＣＫとし先にハイの電位を与えた後、複数のクロック信号ＧＣＫを供給する（図５（Ｂ）のＳ３、第３のステップ）。次いでスタートパルス信号ＧＳＰを供給する（図５（Ｂ）のＳ４、第４のステップ）。
【０１１６】
以上の手順をもって、駆動回路部１２１の誤動作を引き起こすことなく駆動回路部１２１に駆動信号の供給を再開できる。各配線の電位を適宜順番に動画表示時に戻すことで、誤動作なく駆動回路部の駆動を行うことができる。
【０１１７】
また、図６に、動画を表示する期間６０１、または静止画を表示する期間６０２における、フレーム期間毎の画像信号の書き込み頻度を模式的に示す。図６中、「Ｗ」は画像信号の書き込み期間であることをあらわし、「Ｈ」は画像信号を保持する期間であることを示している。また、図６中、期間６０３は１フレーム期間を表したものであるが、別の期間であってもよい。
【０１１８】
このように、本実施の形態の液晶表示装置の構成において、期間６０２で表示される静止画の画像信号は期間６０４に書き込まれ、期間６０４で書き込まれた画像信号は、期間６０２の他の期間で保持される。
【０１１９】
本実施の形態に例示した液晶表示装置は、静止画を表示する期間において画像信号の書き込み頻度を低減できる。その結果、静止画を表示する際の低消費電力化を図ることができる。
【０１２０】
また、同一の画像を複数回書き換えて静止画を表示する場合、画像の切り替わりが視認できると、人間は目に疲労を感じることもあり得る。本実施の形態の液晶表示装置は、画像信号の書き込み頻度が削減されているため、目の疲労を減らすといった効果もある。
【０１２１】
特に、本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が低いトランジスタを各画素、並びに共通電極のスイッチング素子に適用することにより、保持容量で電圧を保持できる期間（時間）を長く取ることができる。その結果、画像信号の書き込み頻度を画期的に低減することが可能になり、静止画を表示する際の低消費電力化、及び目の疲労の低減に、顕著な効果を有する。
【０１２２】
また、本実施の形態の液晶表示装置２００は、停止手段１１７を選択すると、停止信号が入力され、全画素の容量素子２１０に固定電位が書き込まれる。容量素子２１０に固定電位を書き込むことによって、容量素子２１０の電極間の電位差をなくし、応答状態だった液晶を非応答状態の初期状態とする。よって、表示画面には初期状態の液晶が表示する初期状態画像が表示される。
【０１２３】
初期状態画像を表示した後、電源１１６を停止し表示パネル１２０への電源電位の供給を停止して、液晶表示装置２００をオフ状態とする。従って、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【０１２４】
以上のように、液晶表示装置が電源オンとなり電力が供給されるオン状態においては、連続するフレームの画像信号によって動画表示モード、静止画表示モードを適宜選択して低消費電力化を図り、かつオフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【０１２５】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【０１２６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。図７（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体として酸化物半導体を用いるものである。酸化物半導体を用いることのメリットは、比較的簡単かつ低温のプロセスで高い移動度と低いオフ電流が得られることであるが、もちろん、他の半導体を用いてもよい。
【０１２７】
図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１２８】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、酸化物半導体層４０３に積層する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１２９】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１３０】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、酸化物半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆う保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１３１】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び酸化物半導体層４０３を含む。また、トランジスタ４３０を覆い、酸化物半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１３２】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４００及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に酸化物半導体層４０３が設けられている。
【０１３３】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４００上に、絶縁層４３７、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそれぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１３４】
本実施の形態では、上述のとおり、半導体層として酸化物半導体層４０３を用いる。酸化物半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１３５】
また、酸化物半導体層４０３は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１３６】
酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０１３７】
また、酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタは、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１３８】
絶縁表面を有する基板４００に使用することができる基板に大きな制限はないが、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いる。
【０１３９】
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１４０】
ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
【０１４１】
ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。例えば、第１のゲート絶縁層としてプラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、合計膜厚２００ｎｍのゲート絶縁層とする。
【０１４２】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Ａｌ膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素（Ｓｉ、Ｎｄ、Ｓｃなど）が添加されているＡｌ材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
【０１４３】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１４４】
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１４５】
絶縁膜４０７、４２７、４３７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１４６】
保護絶縁層４０９は、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１４７】
また、保護絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１４８】
このように、本実施の形態において、オフ電流値が低い酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、低消費電力な液晶表示装置を提供することができる。
【０１４９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図８を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１５０】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図８（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０１５１】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりｉ型（真性）の酸化物半導体、又はｉ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、不純物を添加してｉ型化するのでなく、水素や水等の不純物を極力除去したことにより、高純度化されたｉ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。従って、トランジスタ５１０が有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体層である。
【０１５２】
また、高純度化された酸化物半導体中にはキャリアが極めて少なく（ゼロに近い）、キャリア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満である。
【０１５３】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタのオフ電流を少なくすることができる。オフ電流は少なければ少ないほど好ましい。
【０１５４】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備する薄膜トランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流密度を室温下において、１０ａＡ／μｍ（１×１０−１７Ａ／μｍ）以下にすること、さらには１ａＡ／μｍ（１×１０−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下にすることが可能である。
【０１５５】
オフ状態における電流値（オフ電流値）が極めて小さいトランジスタを実施の形態１の画素部におけるトランジスタとして用いることにより、静止画領域におけるリフレッシュ動作を少ない画像データの書き込み回数で行うことができる。
【０１５６】
また、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０はオン電流の温度依存性がほとんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。
【０１５７】
以下、図８（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０１５８】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１５９】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態３に示した基板４００と同様な基板を用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１６０】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１６１】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【０１６２】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
【０１６３】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、ｉ型化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１６４】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法は、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なものとすることができるからである。
【０１６５】
もちろん、ゲート絶縁層として良質な絶縁層を形成できるものであれば、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
【０１６６】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１６７】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図８（Ａ）参照）。
【０１６８】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０１６９】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態３に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタ法により成膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【０１７０】
酸化物半導体膜５３０をスパッタ法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］、又はＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ数比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
【０１７１】
酸化物半導体膜５３０を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１７２】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）などを含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１７３】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１７４】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１７５】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０１７６】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１７７】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図８（Ｂ）参照）。
【０１７８】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１７９】
例えば、第１の加熱処理として、６５０℃以上７００℃以下の高温に加熱した不活性ガス中に基板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
【０１８０】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１８１】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にｉ型（真性）化する。
【０１８２】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０１８３】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びドレイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０１８４】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後でもよい。
【０１８５】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０１８６】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態３に示したソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０１８７】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図８（Ｃ）参照）。
【０１８８】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌが２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、数ｎｍ以上数１０ｎｍ以下と極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いて第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行うとよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高速化できる。
【０１８９】
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、透過した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマスクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマスクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形することができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
【０１９０】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみをエッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０１９１】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、導電膜のエッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０１９２】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁層５１６を形成する。
【０１９３】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタ法など、絶縁層５１６に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁層５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０１９４】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタ法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
【０１９５】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０１９６】
絶縁層５１６を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１９７】
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、酸化物半導体層の一部（チャネル形成領域）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
【０１９８】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にｉ型（真性）化する。
【０１９９】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｄ）参照）。
【０２００】
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を酸化物絶縁層に拡散させ、酸化物半導体層中に含まれる該不純物をより低減させる効果を奏する。
【０２０１】
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタ法は、量産性がよいため、保護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図８（Ｅ）参照）。
【０２０２】
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を１００℃以上４００℃以下の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０６を成膜することが好ましい。
【０２０３】
保護絶縁層５０６の形成後、さらに大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、１００℃以上２００℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。
【０２０４】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度をより少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０２０５】
また、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタは、高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタによって、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０２０６】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０７】
（実施の形態５）
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例について説明する。
【０２０８】
図９（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図９（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお、図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な電子書籍とすることができる。
【０２０９】
図９（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができ好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２１０】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２１１】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２１２】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明する。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテリー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０２１３】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２１４】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なノート型のパーソナルコンピュータとすることができる。
【０２１５】
図１０（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３０２３に適用することにより、より利便性、セキュリティが高く、低消費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０２１６】
図１０（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０２１７】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な電子書籍２７００とすることができる。
【０２１８】
また、図１０（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０２１９】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０２２０】
図１０（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯型情報端末の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル２８０２に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な携帯電話とすることができる。
【０２２１】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１０（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０２２２】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図１０（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０２２３】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０２２４】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０２２５】
図１０（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などによって構成されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０２２６】
図１０（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６０３に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なテレビジョン装置とすることができる。
【０２２７】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０２２８】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２２９】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２３０】
本実施例では、オフ状態とする前に初期化画像を表示した液晶表示装置と、比較例としてオフ状態前の画像を表示したままオフ状態とした液晶表示装置の表示状態を比較した結果を示す。
【０２３１】
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）（図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は同じ写真である）にオフ状態前のオン状態の画像が表示された画面を示す。なお、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）の画像は白黒の市松模様であり、画素のスイッチング素子としてはオフ電流が低い酸化物半導体層（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層）を用いたトランジスタを適用した。本実施例の液晶表示装置は透過型液晶表示装置であり、バックライトにより光が供給されている。本実施例においては液晶表示装置がオフ状態となって駆動回路部及び画素部を含む表示パネルへの電源電位が停止された後も、画面の表示状態が分かるようにバックライトは点灯し続けるようにした。本実施例の液晶表示装置はノーマリーホワイトの液晶表示装置であり、液晶の初期状態はバックライトからの光を透過し白の表示となる。
【０２３２】
図１２（Ｂ）に表示装置がオフする前に、容量素子へ固定電位を書き込み、液晶を初期状態へ戻した後、駆動回路部及び画素部を含む表示パネルへの電源電位を停止した場合の、オフ状態直後の表示画面を示す。表示画面は液晶の初期状態が表示する全白画面の初期状態画像を表示している。従って液晶はオフ状態において電界のかかっていない安定な初期状態となっていることがわかる。
【０２３３】
一方、図１３（Ｂ）に比較例として、図１３（Ａ）に示した格子模様の表示画像を表示したまま、液晶表示装置をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止した場合の、オフ状態直後の表示画面を示す。図１３（Ｂ）においては、オフ直前のオン状態で表示されていた市松模様の画像が薄く確認でき、オフ後も液晶に電界がかかり続けていることがわかる。このような不必要な時間、液晶に電界がかかることは液晶の劣化を招き、液晶表示装置の画像表示機能や信頼性の低下を招く。
【０２３４】
以上からわかるように、オフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【０２３５】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０２３６】
１００ 液晶表示装置
１１０ 画像処理回路
１１１ 記憶回路
１１１ｂ フレームメモリ
１１２ 比較回路
１１３ 表示制御回路
１１５ 選択回路
１１６ 電源
１１７ 停止手段
１２０ 表示パネル
１２１ 駆動回路部
１２１Ａ ゲート線駆動回路
１２１Ｂ ソース線駆動回路
１２２ 画素部
１２３ 画素
１２４ ゲート線
１２５ ソース線
１２６ 端子部
１２６Ａ 端子
１２６Ｂ 端子
１２７ スイッチング素子
１２８ 共通電極
１３０ バックライト部
１３１ バックライト制御回路
１３２ バックライト
２００ 液晶表示装置
２１０ 容量素子
２１４ トランジスタ
２１５ 液晶素子
４００ 基板
４０１ ゲート電極層
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 酸化物半導体層
４０５ａ ソース電極層
４０５ｂ ドレイン電極層
４０７ 絶縁膜
４０９ 保護絶縁層
４１０ トランジスタ
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４３６ａ 配線層
４３６ｂ 配線層
４３７ 絶縁層
４４０ トランジスタ
５０５ 基板
５０６ 保護絶縁層
５０７ ゲート絶縁層
５１０ トランジスタ
５１１ ゲート電極層
５１５ａ ソース電極層
５１５ｂ ドレイン電極層
５１６ 絶縁層
５３０ 酸化物半導体膜
５３１ 酸化物半導体層
６０１ 期間
６０２ 期間
６０３ 期間
６０４ 期間
１４０１ 期間
１４０２ 期間
１４０３ 期間
１４０４ 期間
２７００ 電子書籍
２７０１ 筐体
２７０３ 筐体
２７０５ 表示部
２７０７ 表示部
２７１１ 軸部
２７２１ 電源
２７２３ 操作キー
２７２５ スピーカー
２８００ 筐体
２８０１ 筐体
２８０２ 表示パネル
２８０３ スピーカー
２８０４ マイクロフォン
２８０５ 操作キー
２８０６ ポインティングデバイス
２８０７ カメラ用レンズ
２８０８ 外部接続端子
２８１０ 太陽電池セル
２８１１ 外部メモリスロット
３００１ 本体
３００２ 筐体
３００３ 表示部
３００４ キーボード
３０２１ 本体
３０２２ スタイラス
３０２３ 表示部
３０２４ 操作ボタン
３０２５ 外部インターフェイス
３０５１ 本体
３０５３ 接眼部
３０５４ 操作スイッチ
３０５５ 表示部（Ｂ）
３０５６ バッテリー
３０５７ 表示部（Ａ）
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ コンバータ
９６３７ コンバータ
【技術分野】
【０００１】
液晶表示装置の駆動方法、及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタは集積回路（ＩＣ）や画像表示装置（表示装置）のような電子デバイスに広く応用されている。
【０００３】
薄膜トランジスタを用いた電気デバイスには、携帯電話、ノート型のパーソナルコンピュータなどのモバイル機器などが挙げられるが、このような携帯用の電子デバイスにとって連続動作時間に影響する消費電力の問題は大きい。また大型化が進むテレビジョン装置などにとっても大型化に伴う消費電力の増大を抑制することは重要である。
【０００４】
表示装置において、画素に入力された画像データを書き換える際に、連続する期間の画像データが同じ場合であっても、同じ画像データを再度書き込む動作が行われる。結果として、同じ画像データであっても複数回画像データを書き込む動作を行うことで、消費電力が増加してしまう。このような表示装置の消費電力増加を抑制するために、例えば、静止画表示において、画面を一回走査し画像データを書き込んだ後は、非走査期間として走査期間よりも長い休止期間を設ける技術が報告されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７３２１３５３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔｓｕｄａら．ＩＤＷ’０２ Ｐｒｏｃ．，ｐ．２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、画面を一回走査し、画像データを書き込んだ後に走査期間よりも長い休止期間を設けて静止画を表示し続ける表示方法では、液晶に任意の電圧が印加されたままになってしまうので、液晶が劣化してしまい画像表示機能の低下を招くという問題がある。また、画像データが残存したままであると、表示装置の電源をオフしたにもかかわらず画面に画像データが残ってしまうという恐れがある。
【０００８】
従って、液晶表示装置において、上記のような画像表示機能の低下を抑えることを課題の一とする。
【０００９】
また、低消費電力化を図ることのできる液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
液晶表示装置は、電力の供給の開始により動作し、電力の供給の停止により非動作となる。本明細書では、液晶表示装置において電力が供給されている状態（電源オンの状態）をオン状態、電力の供給が停止されている状態（電源オフの状態）をオフ状態とよび、液晶表示装置をオン状態とする制御信号を開始信号、オフ状態とする制御信号を停止信号とよぶ。
【００１１】
液晶表示装置に設けられる液晶素子は、画素電極と共通電極と該電極間に設けられる液晶で構成され、画素電極と共通電極とにそれぞれ異なる電位を与えることで液晶素子に電圧を印加する。液晶素子に電圧を印加すると電界が形成され、液晶に電界がかかり、液晶が応答して画像を表示する。
【００１２】
一方、画素電極と共通電極とに同電位を与えると、電極間に電位差が生じないので液晶素子にも電圧が印加されない。よって液晶素子に電界も形成されず、液晶に電界がかからないため、液晶は応答しない。本明細書では、このような電界がかかっていない状態（非応答状態）の液晶を初期状態（液晶初期状態）とよぶ。
【００１３】
液晶初期状態であった液晶は、開始信号を受けてオン状態となった表示装置において、電界がかかり応答して画像を表示し、停止信号を受けてオフ状態となった表示装置において初期状態に戻る。
【００１４】
本明細書に開示する液晶表示装置は、容量素子に電荷を蓄え、その電荷によって液晶素子に加える電圧を保持して、表示画像を保持する画素構成を有する。このような液晶表示装置のオン状態において、容量素子及び液晶素子に電気的に接続するスイッチング素子は、オフ状態における電流値（オフ電流値）が低い半導体素子であることが好ましい。
【００１５】
オフ電流値が低い半導体素子であると、半導体素子を介して容量素子から電荷が漏れにくく、液晶素子に加える電圧を長時間保持できる。よって、表示画像の保持特性が高い液晶表示装置とすることができる。
【００１６】
一方、電力の供給が停止されオフ状態となった画素において、電界がかかり応答状態の液晶が、初期状態に戻るには、容量素子に保持された電荷が半導体素子を介して放出されきる必要がある。容量素子の電荷が放出される間は液晶に電界がかかり続けるため、特にその時間が長いと、液晶の劣化を早めてしまう。また、電荷が放出される間は液晶が応答しており画像も保持されるため、特に外光を光源とする反射型液晶表示装置の場合、画像が電源のオフ後も残ってしまう（人の目には残像として映る）といった表示品質の低下も生じる。
【００１７】
このように画像を表示しないオフ状態において液晶に不必要な電界をかけ続けることは、液晶表示装置としての画像表示機能及び信頼性の低下を招いてしまう恐れがある。
【００１８】
本明細書に開示する液晶表示装置においては、電源をオフする前に、液晶に電界がかからないように、容量素子に固定電位を入力して容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、液晶を初期状態とする。なお、本明細書において、初期状態の液晶が表示する画像を初期状態画像とよぶ。初期状態画像は例えばノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は全白画面となり、ノーマリーブラックの液晶表示装置の場合は全黒画面となる。ノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合はカラーフィルタや光源によって単色画面とすることもできる。
【００１９】
初期状態画像を表示した後に電源を停止すれば、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【００２０】
また、全白画面、又は全黒画面といった初期化画像を表示してオフ状態となるので、残像等が画面に表示されることによって電源オフ直前の画像の情報が他者への漏洩することを防止することができる。
【００２１】
従って、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高い液晶表示装置を提供することができる。
【００２２】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの電源電位の供給を停止する。
【００２３】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部への電源電位の供給を停止する。
【００２４】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、電源からのバックライト部への電源電位の供給を停止し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部への電源電位の供給を停止する。
【００２５】
本明細書に開示する液晶表示装置の駆動方法の一形態は、電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、停止手段により停止信号を供給し、停止信号により複数の画素の容量素子へ固定電位を書き込み、応答させた液晶を非応答状態とし画面に初期状態画像を表示し、電源からの駆動回路部及びバックライト部への電源電位の供給を停止する。
【００２６】
上記構成において、容量素子及び液晶素子と電気的に接続しスイッチング素子として機能する半導体素子として酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
液晶表示装置をオフ状態とする前に、液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み、初期化画像を表示する。これにより液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【００２８】
従って、液晶表示装置において、より高い信頼性、低消費電力化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図２】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図３】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図４】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明するタイミングチャート。
【図５】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明するタイミングチャート。
【図６】液晶表示装置の駆動方法の一形態を説明する図。
【図７】液晶表示装置に適用できるトランジスタの一形態を説明する図。
【図８】液晶表示装置に適用できるトランジスタの作製方法の一形態を説明する図。
【図９】液晶表示装置の一形態を説明する図およびブロック図。
【図１０】電子機器を示す図。
【図１１】液晶表示装置の一形態を説明する図。
【図１２】液晶表示装置による表示画像を示す写真。
【図１３】液晶表示装置による表示画像を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法の一形態を図１及び図２を用いて説明する。
【００３２】
本実施の形態の液晶表示装置について、図１のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように液晶表示装置の表示画面には画像Ａが表示されているとする。新たな画像信号の供給による表示画像を必要としない場合（使用終了時）、停止手段を選択する。停止手段を選択すると、停止信号が入力され、全画素の容量素子に固定電位が書き込まれる。容量素子に固定電位を書き込むことによって、容量素子の電極間の電位差をなくし（容量をほぼゼロとし）、応答状態だった液晶を非応答状態の初期状態とする。よって、表示画面には初期状態の液晶が表示する初期状態画像Ｓが表示される。初期状態画像Ｓは例えばノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は全白画面となり、ノーマリーブラックの液晶表示装置の場合は全黒画面となる。また、ノーマリーホワイトの液晶表示装置の場合は、カラーフィルタや光源によって単色画面とすることもできる。
【００３４】
初期状態画像Ｓを表示した後、電源を停止し表示パネルへの電源電位の供給を停止して、液晶表示装置をオフ状態とする。従って、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【００３５】
また、全白画面、又は全黒画面といった初期化画像を表示してからオフ状態となるので、残像等が画面に表示されることによって電源オフ直前の画像の情報が他者へ漏洩することを防止することができる。
【００３６】
従って、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高い液晶表示装置を提供することができる。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置１００の各構成を、図２のブロック図を用いて説明する。液晶表示装置１００は、電源１１６、停止手段１１７、表示制御回路１１３、表示パネル１２０を有する。透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の場合は、さらに光源としてバックライト部を設けるとよい。
【００３８】
液晶表示装置１００は、接続された外部機器から画像信号（画像信号Ｄａｔａ）が供給されている。なお、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）は液晶表示装置の電源１１６をオンして電力供給を開始することによって供給され、制御信号（スタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ）は表示制御回路１１３によって供給される。また、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）の供給の停止は、停止手段１１７による制御により行われ、初期状態画像を表示した後、電源１１６をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止する。
【００３９】
なお高電源電位Ｖｄｄとは、基準電位より高い電位のことであり、低電源電位Ｖｓｓとは基準電位以下の電位のことをいう。なお高電源電位Ｖｄｄ及び低電源電位Ｖｓｓともに、トランジスタが動作できる程度の電位であることが望ましい。なお高電源電位Ｖｄｄ及び低電源電位Ｖｓｓの差を、電源電圧と呼ぶこともある。
【００４０】
共通電位Ｖｃｏｍは、画素電極に供給される画像信号Ｄａｔａの電位に対して基準となる固定電位であればよく、一例としてはグラウンド電位であってもよい。
【００４１】
画像信号Ｄａｔａは、ドット反転駆動、ソースライン反転駆動、ゲートライン反転駆動、フレーム反転駆動等に応じて適宜反転させて液晶表示装置１００に入力される構成とすればよい。また、画像信号Ｄａｔａがアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を介してデジタルの信号に変換して、液晶表示装置１００に供給する構成とすればよい。
【００４２】
本実施の形態では、共通電極１２８及び容量素子２１０の一方の電極には、電源１１６より表示制御回路１１３を介して固定電位である共通電位Ｖｃｏｍが与えられている。
【００４３】
表示制御回路１１３は、表示パネル１２０に表示パネル画像信号（Ｄａｔａ）、並びに制御信号（具体的にはスタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ等）、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）を供給する回路である。
【００４４】
表示パネル１２０は液晶素子２１５を一対の基板（第１の基板と第２の基板）間に挟持する構成を有し、第１の基板には駆動回路部１２１、画素部１２２が設けられている。また、第２の基板には共通接続部（コモンコンタクトともいう）、及び共通電極１２８（コモン電極、または対向電極ともいう）が設けられている。なお、共通接続部は第１の基板と第２の基板とを電気的に接続するものであって、共通接続部は第１の基板上に設けられていてもよい。
【００４５】
画素部１２２には、複数のゲート線１２４（走査線）、及びソース線１２５（信号線）が設けられており、複数の画素１２３がゲート線１２４及びソース線１２５に環囲されてマトリクス状に設けられている。なお、本実施の形態で例示する表示パネルにおいては、ゲート線１２４はゲート線駆動回路１２１Ａから延在し、ソース線１２５はソース線駆動回路１２１Ｂから延在している。
【００４６】
また、画素１２３はスイッチング素子としてトランジスタ２１４、該トランジスタ２１４に接続された容量素子２１０、及び液晶素子２１５を有する。
【００４７】
液晶素子２１５は、液晶の光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界によって制御される。液晶にかかる電界方向は液晶材料、駆動方法、及び電極構造によって異なり、適宜選択することができる。例えば、液晶層の厚さ方向（いわゆる縦方向）に電界をかける駆動方法を用いる場合は液晶を挟持するように第１の基板に画素電極を、第２の基板に共通電極をそれぞれ設ける構造とすればよい。また、液晶に基板面内方向（いわゆる横電界）に電界をかける駆動方法を用いる場合は、液晶に対して同一面に、画素電極と共通電極を設ける構造とすればよい。また画素電極及び共通電極は、多様な開口パターンを有する形状としてもよい。本実施の形態においては光学的変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子であれば、液晶材料、駆動方法、及び電極構造は特に限定されない。
【００４８】
トランジスタ２１４は、画素部１２２に設けられた複数のゲート線１２４のうちの一つとゲート電極が接続され、ソース電極またはドレイン電極の一方が複数のソース線１２５のうちの一つと接続され、ソース電極またはドレイン電極の他方が容量素子２１０の一方の電極、及び液晶素子２１５の一方の電極（画素電極）と接続される。
【００４９】
トランジスタ２１４は、オフ電流が低いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ２１４がオフ状態のとき、オフ電流が低いトランジスタ２１４に接続された液晶素子２１５、及び容量素子２１０に蓄えられた電荷は、トランジスタ２１４を介して漏れ難く、トランジスタ２１４がオフ状態になる前に書き込まれた状態を長時間に渡って保持できる。
【００５０】
このような構成とすることで、容量素子２１０は液晶素子２１５に加える電圧を保持することができる。また、容量素子２１０の電極は、別途設けた容量線に接続する構成としてもよい。
【００５１】
駆動回路部１２１は、ゲート線駆動回路１２１Ａ、ソース線駆動回路１２１Ｂを有する。ゲート線駆動回路１２１Ａ、ソース線駆動回路１２１Ｂは、複数の画素を有する画素部１２２を駆動するための駆動回路であり、シフトレジスタ回路（シフトレジスタともいう）を有する。
【００５２】
なお、ゲート線駆動回路１２１Ａ、及びソース線駆動回路１２１Ｂは、画素部１２２と同じ基板に形成されるものでもよいし、別の基板に形成されるものであってもよい。
【００５３】
なお駆動回路部１２１には、表示制御回路１１３によって制御された高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、スタートパルスＳＰ、クロック信号ＣＫ、画像信号Ｄａｔａが供給される。
【００５４】
端子部１２６は、表示制御回路１１３が出力する所定の信号（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、スタートパルスＳＰ、クロック信号ＣＫ、画像信号Ｄａｔａ、共通電位Ｖｃｏｍ等）等を駆動回路部１２１に供給する入力端子である。
【００５５】
共通電極１２８は、表示制御回路１１３に制御された共通電位Ｖｃｏｍを与える共通電位線と、共通接続部において電気的に接続する。
【００５６】
共通接続部の具体的な一例としては、絶縁性球体に金属薄膜が被覆された導電粒子を間に介することにより共通電極１２８と共通電位線との電気的な接続を図ることができる。なお、共通接続部は、表示パネル１２０内に複数箇所設けられる構成としてもよい。
【００５７】
また、液晶表示装置は、測光回路を有していてもよい。測光回路を設けた液晶表示装置は当該液晶表示装置がおかれている環境の明るさを検知できる。その結果、測光回路が接続された表示制御回路１１３は、測光回路から入力される信号に応じて、バックライト、サイドライト等の光源の駆動方法を制御することができる。
【００５８】
なお、カラー表示を行う場合は、カラーフィルタを組み合わせることで表示が可能である。また、他の光学フィルム（偏光フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルムなど）も組み合わせて用いることができる。透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の場合に用いられるバックライト等の光源は、液晶表示装置１００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。また複数のＬＥＤ光源、または複数のエレクトロルミネセンス（ＥＬ）光源などを用いて面光源を構成してもよい。面光源として、３種類以上のＬＥＤを用いてもよいし、白色発光のＬＥＤを用いてもよい。なお、バックライトにＲＧＢの発光ダイオード等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。
【００５９】
以上のように、液晶表示装置が電源オンとなり電力が供給されるオン状態においては、オフ電流が低い半導体素子を用いることで低消費電力化を図ることができる。さらに、オフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで、液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【００６０】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に組み合わせることでさらに低消費電力化を図れる液晶表示装置の駆動方法を示す。実施の形態１と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、実施の形態１と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【００６２】
液晶表示装置は動画と静止画を組み合わせて画面に表示する。動画は、複数のフレームに対応した複数の異なる画像を高速に切り替えることで人間の目に動く画像として認識される画像をいう。具体的には、１秒間に６０回（６０フレーム）以上画像を切り替えることで、人間の目にはちらつきが少なく動画と認識されるものとなる。一方、静止画は、動画及び部分動画と異なり、時分割用の複数のフレーム期間に対応した複数の画像を高速に切り替えて動作させていても、連続するフレーム期間、例えばｎフレーム目と、（ｎ＋１）フレーム目とで変化しない画像のことをいう。
【００６３】
本発明に係る液晶表示装置は、画像が動く動画表示の時と画像が静止している静止画表示の時とにおいて、それぞれ動画表示モード、静止画表示モードという異なる表示モードを用いることができる。なお本明細書では、静止画表示の時に表示される画像を静止画像ともよぶ。
【００６４】
連続するフレームの画像信号が異なる（例えば、連続する第１のフレームと第２のフレームにおいて、第１のフレームの第１の画像信号と第２のフレームの第２の画像信号が異なる）動画表示の場合は、フレーム毎に画像信号が書き込まれる表示モードを用いる。一方、連続するフレームの画像信号が同一な（例えば、連続する第１のフレームと第２のフレームにおいて、第１のフレームの第１の画像信号と第２のフレームの第２の画像信号が同一な）静止画表示の場合は、新たに画像信号は書き込まれず、液晶素子に電圧を印加する画素電極及び共通電極の電位を浮遊状態（フローティング）にして液晶素子にかかる電圧を保持し、新たに電位を供給することなく静止画の表示を行う表示モードを用いる。
【００６５】
本実施の形態における液晶表示装置、及び液晶表示装置の動画表示モード及び静止画表示モードの切り替えについて、図３乃至図６、及び図１１を用いて説明する。
【００６６】
本実施の形態の液晶表示装置２００の各構成を、図１１のブロック図を用いて説明する。液晶表示装置２００は、画素において光の透過、非透過を利用して表示を行う透過型液晶表示装置、又は半透過型液晶表示装置の例であり、画像処理回路１１０、電源１１６、停止手段１１７、表示パネル１２０、及びバックライト部１３０を有する。反射型液晶表示装置の場合は、光源として外光を用いるため、バックライト部１３０を省略することができる。
【００６７】
液晶表示装置２００は、接続された外部機器から画像信号（画像信号Ｄａｔａ）が供給されている。なお、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）は液晶表示装置の電源１１６をオンして電力供給を開始することによって供給され、制御信号（スタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ）は表示制御回路１１３によって供給される。また、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）の供給の停止は、停止手段１１７による制御により行われ、初期状態画像を表示した後、電源１１６をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止する。
【００６８】
また、画像信号Ｄａｔａがアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を介してデジタルの信号に変換して、液晶表示装置２００の画像処理回路１１０に供給する構成とすれば、後に画像信号の差分を検出する際、検出を容易に行うことができ好適である。
【００６９】
画像処理回路１１０の構成、及び画像処理回路１１０が信号を処理する手順について説明する。
【００７０】
画像処理回路１１０は、記憶回路１１１、比較回路１１２、表示制御回路１１３、及び選択回路１１５を有する。画像処理回路１１０は、入力されたデジタル画像信号Ｄａｔａから表示パネル画像信号とバックライト信号を生成する。表示パネル画像信号は、表示パネル１２０を制御する画像信号であり、バックライト信号はバックライト部１３０を制御する信号である。また、共通電極１２８を制御する信号をスイッチング素子１２７に出力する。
【００７１】
記憶回路１１１は、複数のフレームに関する画像信号を記憶するための複数のフレームメモリを有する。記憶回路１１１が有するフレームメモリの数は特に限定されるものではなく、複数のフレームに関する画像信号を記憶できる素子であればよい。なおフレームメモリは、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶素子を用いて構成すればよい。
【００７２】
なおフレームメモリは、フレーム期間毎に画像信号を記憶する構成であればよく、フレームメモリの数について特に限定されるものではない。またフレームメモリの画像信号は、比較回路１１２及び表示制御回路１１３により選択的に読み出されるものである。なお図中のフレームメモリ１１１ｂは、１フレーム分のメモリ領域を概念的に図示するものである。
【００７３】
このフレームメモリの１つに、実施の形態１で示した液晶が非応答状態の初期状態となる初期状態画像（例えば全白画面表示、又は全黒画面表示）の画像信号を記憶することができる。該初期状態画像の画像信号は停止信号の入力を受けて、表示制御回路１１３により読み出され、画面に書き込まれる。
【００７４】
比較回路１１２は、記憶回路１１１に記憶された連続するフレーム期間の画像信号を選択的に読み出して、当該画像信号の連続するフレーム間での比較を画素毎に行い、差分を検出するための回路である。
【００７５】
なお、本実施の形態ではフレーム間の画像信号の差分の有無により、表示制御回路１１３及び選択回路１１５の動作を決定する。当該比較回路１１２がフレーム間のいずれかの画素で差分を検出した場合（差分「有」の場合）、比較回路１１２は画像信号が静止画用の信号ではないと判断し、差分を検出した連続するフレーム期間を動画を表示する期間であると判断する。
【００７６】
一方、比較回路１１２での画像信号の比較により、全ての画素で差分が検出されない場合（差分「無」の場合）、当該差分を検出しなかった連続するフレーム期間は、静止画を表示する期間であると判断する。すなわち比較回路１１２は、連続するフレーム期間の画像信号の差分の有無を検出することによって、動画を表示するための画像信号であるか、または静止画を表示するための画像信号であるかの判断をするものである。
【００７７】
なお、当該比較により「差分が有る」と検出される基準は、差分の大きさが一定のレベルを超えたときに、差分有りとして検出したと判断されるように設定してもよい。なお比較回路１１２の検出する差分は、差分の絶対値によって判断をする設定とすればよい。
【００７８】
また、本実施の形態においては、液晶表示装置２００内部に設けられた比較回路１１２が連続するフレーム期間の画像信号の差分を検出することにより当該画像が動画か又は静止画かであることの判断を行う構成について示したが、外部から動画であるか静止画であるかの信号を供給する構成としてもよい。
【００７９】
選択回路１１５は、例えばトランジスタで形成される複数のスイッチを設ける構成とする。比較回路１１２が連続するフレーム間に差分を検出した場合、すなわち画像が動画の際、記憶回路１１１内のフレームメモリから動画の画像信号を選択して表示制御回路１１３に出力する。
【００８０】
なお選択回路１１５は、比較回路１１２が連続するフレーム間に差分を検出しない場合、すなわち画像が静止画の際、記憶回路１１１内のフレームメモリから表示制御回路１１３に画像信号を出力しない。画像信号をフレームメモリより表示制御回路１１３に出力しない構成とすることにより、液晶表示装置の消費電力を削減できる。
【００８１】
なお、本実施の形態の液晶表示装置において、比較回路１１２が画像信号を静止画表示用の信号と判断しておこなう動作が静止画表示モード、比較回路１１２が画像信号を動画表示用の信号と判断しておこなう動作が動画表示モードとなる。
【００８２】
表示制御回路１１３は、表示パネル１２０に選択回路１１５で選択された画像信号、並びに制御信号（具体的にはスタートパルスＳＰ、及びクロック信号ＣＫ等の制御信号の供給または停止の切り替えを制御するための信号）、電源電位（高電源電位Ｖｄｄ、低電源電位Ｖｓｓ、及び共通電位Ｖｃｏｍ）を供給し、バックライト部１３０にバックライト制御信号（具体的にはバックライト制御回路１３１がバックライトの点灯、及び消灯を制御するための信号）を供給する回路である。
【００８３】
なお、本実施の形態で例示される画像処理回路は、表示モード切り替え機能を有していてもよい。表示モード切り替え機能は、当該液晶表示装置の利用者が手動または外部接続機器を用いて当該液晶表示装置の動作モードを選択することで動画表示モードまたは静止画表示モードを切り替える機能である。
【００８４】
選択回路１１５は表示モード切り替え回路から入力される信号に応じて、画像信号を表示制御回路１１３に出力することもできる。
【００８５】
例えば、静止画表示モードで動作している際に、表示モード切り替え回路から選択回路１１５にモード切り替え信号が入力された場合、比較回路１１２が連続するフレーム期間での画像信号の差分を検出していない場合であっても、選択回路１１５は入力される画像信号を順次表示制御回路１１３に出力するモード、すなわち動画表示モードを実行できる。また、動画表示モードで動作している際に、表示モード切り替え回路から選択回路１１５にモード切り替え信号が入力された場合、比較回路１１２が連続するフレーム期間での画像信号の差分を検出している場合であっても、選択回路１１５は選択した１フレームの画像信号の信号のみを出力するモード、すなわち静止画表示モードを実行できる。そのため、本実施の形態の液晶表示装置は、動画表示モードで動作している際に、時分割用の複数のフレームに対応した画像のうち、１フレームに対応した画像が静止画として表示される。
【００８６】
また、液晶表示装置は、測光回路を有していてもよい。測光回路を設けた液晶表示装置は当該液晶表示装置がおかれている環境の明るさを検知できる。その結果、測光回路が接続された表示制御回路１１３は、測光回路から入力される信号に応じて、バックライト等の光源の駆動方法を制御することができる。
【００８７】
例えば、測光回路の検知により、液晶表示装置が薄暗い環境で使用されていることが判明すると表示制御回路１１３はバックライト１３２の光の強度を高めるように制御して表示画面の良好な視認性を確保し、反対に液晶表示装置が極めて明るい外光下（例えば屋外の直射日光下）で利用されていることが判明すると、表示制御回路１１３はバックライト１３２の光の強度を抑えるように制御しバックライト１３２が消費する電力を低下させる。
【００８８】
バックライト部１３０はバックライト制御回路１３１、及びバックライト１３２を有する。バックライト１３２は、液晶表示装置２００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。カラー表示を行う場合にはカラーフィルタを組み合わせることで表示が可能である。バックライト１３２には例えば白色の発光素子（例えばＬＥＤ）を配置することができる。なお、バックライト１３２にＲＧＢの発光ダイオード等を配置し、時分割によりカラー表示する継時加法混色法（フィールドシーケンシャル法）を採用するときには、カラーフィルタを設けない場合もある。バックライト制御回路１３１には、表示制御回路１１３からバックライトを制御するバックライト信号、及び電源電位が供給される。
【００８９】
本実施の形態では、表示パネル１２０は画素部１２２の他に、スイッチング素子１２７を有する。本実施の形態では、表示パネル１２０は第１の基板と、第２の基板を有し、第１の基板には駆動回路部１２１、画素部１２２、及びスイッチング素子１２７が設けられている。
【００９０】
また、画素１２３はスイッチング素子としてトランジスタ２１４、該トランジスタ２１４に接続された容量素子２１０、及び液晶素子２１５を有する（図３参照）。
【００９１】
トランジスタ２１４は、オフ電流が低いトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ２１４がオフ状態のとき、オフ電流が低いトランジスタ２１４に接続された液晶素子２１５、及び容量素子２１０に蓄えられた電荷は、トランジスタ２１４を介して漏れ難く、トランジスタ２１４がオフ状態になる前に書き込まれた状態を長時間に渡って保持できる。
【００９２】
本実施の形態では、液晶は、第１の基板に設けられた画素電極と対向する第２の基板に設けられた共通電極によって形成された縦方向の電界によって制御される。
【００９３】
液晶素子に適用する液晶の一例としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、リオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、バナナ型液晶などを挙げることができる。
【００９４】
また液晶の駆動方法の一例としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどがある。
【００９５】
スイッチング素子１２７は、表示制御回路１１３が出力する制御信号に応じて、共通電位Ｖｃｏｍを共通電極１２８に供給する。スイッチング素子１２７としては、トランジスタを用いることができる。トランジスタのゲート電極及びソース電極またはドレイン電極の一方を表示制御回路１１３に接続し、ソース電極またはドレイン電極の一方に、端子部１２６を介して表示制御回路１１３から共通電位Ｖｃｏｍが供給されるようにし、他方を共通電極１２８に接続すればよい。なお、スイッチング素子１２７は駆動回路部１２１、または画素部１２２と同じ基板に形成されるものでもよいし、別の基板に形成されるものであってもよい。
【００９６】
スイッチング素子１２７としてオフ電流が低いトランジスタを用いることにより、液晶素子２１５の両端子に加わる電圧が経時的に低下する現象を抑制できる。
【００９７】
共通接続部は、スイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極と接続された端子と、共通電極１２８を電気的に接続する。
【００９８】
スイッチング素子の一態様であるトランジスタを用いるスイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極の一方は、トランジスタ２１４と接続されていない容量素子２１０の他方の電極、及び液晶素子２１５の他方の電極と接続され、スイッチング素子１２７のソース電極またはドレイン電極の他方は、端子１２６Ｂに接続される。また、スイッチング素子１２７のゲート電極は端子１２６Ａに接続される。
【００９９】
次に、画素に供給する信号の様子を、図３に示す液晶表示装置の等価回路図、及び図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【０１００】
図４に、表示制御回路１１３がゲート線駆動回路１２１Ａに供給するクロック信号ＧＣＫ、及びスタートパルスＧＳＰを示す。また、表示制御回路１１３がソース線駆動回路１２１Ｂに供給するクロック信号ＳＣＫ、及びスタートパルスＳＳＰを示す。なお、クロック信号の出力のタイミングを説明するために、図４ではクロック信号の波形を単純な矩形波で示す。
【０１０１】
また図４に、ソース線（Ｄａｔａ ｌｉｎｅ）１２５の電位、画素電極の電位、端子１２６Ａの電位、端子１２６Ｂの電位、並びに共通電極の電位を示す。
【０１０２】
図４において期間１４０１は、動画を表示するための画像信号を書き込む期間に相当する。期間１４０１では画像信号、共通電位が画素部１２２の各画素、共通電極に供給されるように動作する。
【０１０３】
また、期間１４０２は、静止画を表示する期間に相当する。期間１４０２では、画素部１２２の各画素への画像信号、共通電極への共通電位を停止することとなる。なお図４に示す期間１４０２では、駆動回路部の動作を停止するよう各信号を供給する構成について示したが、期間１４０２の長さ及びリフレッシュレートによって、定期的に画像信号を書き込むことで静止画の画像の劣化を防ぐ構成とすることが好ましい。
【０１０４】
まず、期間１４０１におけるタイミングチャートを説明する。期間１４０１では、クロック信号ＧＣＫとして、常時クロック信号が供給され、スタートパルスＧＳＰとして、垂直同期周波数に応じたパルスが供給される。また、期間１４０１では、クロック信号ＳＣＫとして、常時クロック信号が供給され、スタートパルスＳＳＰとして、１ゲート選択期間に応じたパルスが供給される。
【０１０５】
また、各行の画素に画像信号Ｄａｔａがソース線１２５を介して供給され、ゲート線１２４の電位に応じて画素電極にソース線１２５の電位が供給される。
【０１０６】
また、表示制御回路１１３がスイッチング素子１２７の端子１２６Ａにスイッチング素子１２７を導通状態とする電位を供給し、端子１２６Ｂを介して共通電極に共通電位を供給する。
【０１０７】
一方、期間１４０２は、静止画を表示する期間である。次に、期間１４０２におけるタイミングチャートを説明する。期間１４０２では、クロック信号ＧＣＫ、スタートパルスＧＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、及びスタートパルスＳＳＰは共に停止する。また、期間１４０２において、ソース線１２５に供給していた画像信号Ｄａｔａは停止する。クロック信号ＧＣＫ及びスタートパルスＧＳＰが共に停止する期間１４０２では、トランジスタ２１４が非導通状態となり画素電極の電位が浮遊状態となる。
【０１０８】
また、表示制御回路１１３がスイッチング素子１２７の端子１２６Ａにスイッチング素子１２７を非導通状態とする電位を供給し、共通電極の電位を浮遊状態にする。
【０１０９】
期間１４０２では、液晶素子２１５の両端の電極、即ち画素電極及び共通電極の電位を浮遊状態にして、新たに電位を供給することなく、静止画の表示を行うことができる。
【０１１０】
また、ゲート線駆動回路１２１Ａ、及びソース線駆動回路１２１Ｂに供給するクロック信号、及びスタートパルスを停止することにより低消費電力化を図ることができる。
【０１１１】
特に、トランジスタ２１４及びスイッチング素子１２７をオフ電流が低いトランジスタを用いることにより、液晶素子２１５の両端子に加わる電圧が経時的に低下する現象を抑制できる。
【０１１２】
次に、動画から静止画に切り替わる期間（図４中の期間１４０３）、及び静止画から動画に切り替わる期間（図４中の期間１４０４）における表示制御回路の動作を、図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は表示制御回路が出力する、高電源電位Ｖｄｄ、クロック信号（ここではＧＣＫ）、スタートパルス信号（ここではＧＳＰ）、及び端子１２６Ａの電位を示す。
【０１１３】
動画から静止画に切り替わる期間１４０３の表示制御回路の動作を図５（Ａ）に示す。表示制御回路は、スタートパルスＧＳＰを停止する（図５（Ａ）のＥ１、第１のステップ）。次いで、スタートパルス信号ＧＳＰの停止後、パルス出力がシフトレジスタの最終段まで達した後に、複数のクロック信号ＧＣＫを停止する（図５（Ａ）のＥ２、第２のステップ）。次いで、電源の高電源電位Ｖｄｄを低電源電位Ｖｓｓにする（図５（Ａ）のＥ３、第３のステップ）。次いで、端子１２６Ａの電位を、スイッチング素子１２７が非導通状態となる電位にする（図５（Ａ）のＥ４、第４のステップ）。
【０１１４】
以上の手順をもって、駆動回路部１２１の誤動作を引き起こすことなく、駆動回路部１２１に供給する信号を停止できる。動画から静止画に切り替わる際の誤動作はノイズを生じ、ノイズは静止画として保持されるため、誤動作が少ない表示制御回路を搭載した液晶表示装置は画像の劣化が少ない静止画を表示できる。
【０１１５】
次に静止画から動画に切り替わる期間１４０４の表示制御回路の動作を図５（Ｂ）に示す。表示制御回路は、端子１２６Ａの電位をスイッチング素子１２７が導通状態となる電位にする（図５（Ｂ）のＳ１、第１のステップ）。次いで、電源電圧を低電源電位Ｖｓｓから高電源電位Ｖｄｄにする（図５（Ｂ）のＳ２、第２のステップ）。次いで、クロック信号ＧＣＫとし先にハイの電位を与えた後、複数のクロック信号ＧＣＫを供給する（図５（Ｂ）のＳ３、第３のステップ）。次いでスタートパルス信号ＧＳＰを供給する（図５（Ｂ）のＳ４、第４のステップ）。
【０１１６】
以上の手順をもって、駆動回路部１２１の誤動作を引き起こすことなく駆動回路部１２１に駆動信号の供給を再開できる。各配線の電位を適宜順番に動画表示時に戻すことで、誤動作なく駆動回路部の駆動を行うことができる。
【０１１７】
また、図６に、動画を表示する期間６０１、または静止画を表示する期間６０２における、フレーム期間毎の画像信号の書き込み頻度を模式的に示す。図６中、「Ｗ」は画像信号の書き込み期間であることをあらわし、「Ｈ」は画像信号を保持する期間であることを示している。また、図６中、期間６０３は１フレーム期間を表したものであるが、別の期間であってもよい。
【０１１８】
このように、本実施の形態の液晶表示装置の構成において、期間６０２で表示される静止画の画像信号は期間６０４に書き込まれ、期間６０４で書き込まれた画像信号は、期間６０２の他の期間で保持される。
【０１１９】
本実施の形態に例示した液晶表示装置は、静止画を表示する期間において画像信号の書き込み頻度を低減できる。その結果、静止画を表示する際の低消費電力化を図ることができる。
【０１２０】
また、同一の画像を複数回書き換えて静止画を表示する場合、画像の切り替わりが視認できると、人間は目に疲労を感じることもあり得る。本実施の形態の液晶表示装置は、画像信号の書き込み頻度が削減されているため、目の疲労を減らすといった効果もある。
【０１２１】
特に、本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が低いトランジスタを各画素、並びに共通電極のスイッチング素子に適用することにより、保持容量で電圧を保持できる期間（時間）を長く取ることができる。その結果、画像信号の書き込み頻度を画期的に低減することが可能になり、静止画を表示する際の低消費電力化、及び目の疲労の低減に、顕著な効果を有する。
【０１２２】
また、本実施の形態の液晶表示装置２００は、停止手段１１７を選択すると、停止信号が入力され、全画素の容量素子２１０に固定電位が書き込まれる。容量素子２１０に固定電位を書き込むことによって、容量素子２１０の電極間の電位差をなくし、応答状態だった液晶を非応答状態の初期状態とする。よって、表示画面には初期状態の液晶が表示する初期状態画像が表示される。
【０１２３】
初期状態画像を表示した後、電源１１６を停止し表示パネル１２０への電源電位の供給を停止して、液晶表示装置２００をオフ状態とする。従って、液晶はオフ状態において不必要な電界がかかり続けることはなく、安定な初期状態でいることができる。
【０１２４】
以上のように、液晶表示装置が電源オンとなり電力が供給されるオン状態においては、連続するフレームの画像信号によって動画表示モード、静止画表示モードを適宜選択して低消費電力化を図り、かつオフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【０１２５】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【０１２６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの例を示す。本明細書に開示する液晶表示装置に適用できるトランジスタの構造は特に限定されず、例えばトップゲート構造、又はボトムゲート構造のスタガ型及びプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、チャネル領域の上下にゲート絶縁層を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型でもよい。図７（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。なお、図７（Ａ）乃至（Ｄ）に示すトランジスタは、半導体として酸化物半導体を用いるものである。酸化物半導体を用いることのメリットは、比較的簡単かつ低温のプロセスで高い移動度と低いオフ電流が得られることであるが、もちろん、他の半導体を用いてもよい。
【０１２７】
図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０は、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの一つであり、逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１２８】
トランジスタ４１０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４１０を覆い、酸化物半導体層４０３に積層する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１２９】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ４２０は、チャネル保護型（チャネルストップ型ともいう）と呼ばれるボトムゲート構造の一つであり逆スタガ型薄膜トランジスタともいう。
【０１３０】
トランジスタ４２０は、絶縁表面を有する基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、酸化物半導体層４０３、酸化物半導体層４０３のチャネル形成領域を覆うチャネル保護層として機能する絶縁層４２７、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂを含む。また、トランジスタ４２０を覆う保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１３１】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ４３０はボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板４００上に、ゲート電極層４０１、ゲート絶縁層４０２、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ、及び酸化物半導体層４０３を含む。また、トランジスタ４３０を覆い、酸化物半導体層４０３に接する絶縁膜４０７が設けられている。絶縁膜４０７上にはさらに保護絶縁層４０９が形成されている。
【０１３２】
トランジスタ４３０においては、ゲート絶縁層４０２は基板４００及びゲート電極層４０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層４０２上にソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層４０２、及びソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ上に酸化物半導体層４０３が設けられている。
【０１３３】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ４４０は、トップゲート構造の薄膜トランジスタの一つである。トランジスタ４４０は、絶縁表面を有する基板４００上に、絶縁層４３７、酸化物半導体層４０３、ソース電極層４０５ａ、及びドレイン電極層４０５ｂ、ゲート絶縁層４０２、ゲート電極層４０１を含み、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂにそれぞれ配線層４３６ａ、配線層４３６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１３４】
本実施の形態では、上述のとおり、半導体層として酸化物半導体層４０３を用いる。酸化物半導体層４０３に用いる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などを用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体とは、少なくともＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物であり、その組成比に特に制限はない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでもよい。
【０１３５】
また、酸化物半導体層４０３は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０）で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、ＭｎおよびＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。
【０１３６】
酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、オフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【０１３７】
また、酸化物半導体層４０３を用いたトランジスタ４１０、４２０、４３０、４４０は、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタは、同一基板上に駆動回路部または画素部に作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０１３８】
絶縁表面を有する基板４００に使用することができる基板に大きな制限はないが、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板を用いる。
【０１３９】
ボトムゲート構造のトランジスタ４１０、４２０、４３０において、下地膜となる絶縁膜を基板とゲート電極層の間に設けてもよい。下地膜は、基板からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１４０】
ゲート電極層４０１の材料は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料またはこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層でまたは積層して形成することができる。
【０１４１】
ゲート絶縁層４０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。例えば、第１のゲート絶縁層としてプラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の窒化シリコン層（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁層上に第２のゲート絶縁層として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化シリコン層（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積層して、合計膜厚２００ｎｍのゲート絶縁層とする。
【０１４２】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素、または上述した元素を成分とする合金か、上述した元素を組み合わせた合金膜等を用いることができる。また、Ａｌ、Ｃｕなどの金属層の下側又は上側の一方または双方にＴｉ、Ｍｏ、Ｗなどの高融点金属層を積層させた構成としても良い。また、Ａｌ膜に生ずるヒロックやウィスカーの発生を防止する元素（Ｓｉ、Ｎｄ、Ｓｃなど）が添加されているＡｌ材料を用いることで耐熱性を向上させることが可能となる。
【０１４３】
ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに接続する配線層４３６ａ、配線層４３６ｂのような導電膜も、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１４４】
また、ソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）となる導電膜としては導電性の金属酸化物で形成しても良い。導電性の金属酸化物としては酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＳｎＯ２、ＩＴＯと略記する）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３―ＺｎＯ）またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１４５】
絶縁膜４０７、４２７、４３７は、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１４６】
保護絶縁層４０９は、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などの無機絶縁膜を用いることができる。
【０１４７】
また、保護絶縁層４０９上にトランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化絶縁膜を形成してもよい。平坦化絶縁膜としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。また上記有機材料の他に、低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）等を用いることができる。なお、これらの材料で形成される絶縁膜を複数積層させることで、平坦化絶縁膜を形成してもよい。
【０１４８】
このように、本実施の形態において、オフ電流値が低い酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、低消費電力な液晶表示装置を提供することができる。
【０１４９】
（実施の形態４）
本実施の形態は、酸化物半導体層を含むトランジスタ、及び作製方法の一例を図８を用いて詳細に説明する。上記実施の形態と同一部分又は同様な機能を有する部分、及び工程は、上記実施の形態と同様に行うことができ、繰り返しの説明は省略する。また同じ箇所の詳細な説明は省略する。
【０１５０】
図８（Ａ）乃至（Ｅ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。図８（Ａ）乃至（Ｅ）に示すトランジスタ５１０は、図７（Ａ）に示すトランジスタ４１０と同様なボトムゲート構造の逆スタガ型薄膜トランジスタである。
【０１５１】
本実施の形態の半導体層に用いる酸化物半導体は、ｎ型不純物である水素を酸化物半導体から除去し、酸化物半導体の主成分以外の不純物が極力含まれないように高純度化することによりｉ型（真性）の酸化物半導体、又はｉ型（真性）に限りなく近い酸化物半導体としたものである。すなわち、不純物を添加してｉ型化するのでなく、水素や水等の不純物を極力除去したことにより、高純度化されたｉ型（真性半導体）又はそれに近づけることを特徴としている。従って、トランジスタ５１０が有する酸化物半導体層は、高純度化及び電気的にｉ型（真性）化された酸化物半導体層である。
【０１５２】
また、高純度化された酸化物半導体中にはキャリアが極めて少なく（ゼロに近い）、キャリア濃度は１×１０１４／ｃｍ３未満、好ましくは１×１０１２／ｃｍ３未満、さらに好ましくは１×１０１１／ｃｍ３未満である。
【０１５３】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタのオフ電流を少なくすることができる。オフ電流は少なければ少ないほど好ましい。
【０１５４】
具体的には、上述の酸化物半導体層を具備する薄膜トランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流密度を室温下において、１０ａＡ／μｍ（１×１０−１７Ａ／μｍ）以下にすること、さらには１ａＡ／μｍ（１×１０−１８Ａ／μｍ）以下、さらには１０ｚＡ／μｍ（１×１０−２０Ａ／μｍ）以下にすることが可能である。
【０１５５】
オフ状態における電流値（オフ電流値）が極めて小さいトランジスタを実施の形態１の画素部におけるトランジスタとして用いることにより、静止画領域におけるリフレッシュ動作を少ない画像データの書き込み回数で行うことができる。
【０１５６】
また、上述の酸化物半導体層を具備するトランジスタ５１０はオン電流の温度依存性がほとんど見られず、オフ電流も非常に小さいままである。
【０１５７】
以下、図８（Ａ）乃至（Ｅ）を用い、基板５０５上にトランジスタ５１０を作製する工程を説明する。
【０１５８】
まず、絶縁表面を有する基板５０５上に導電膜を形成した後、第１のフォトリソグラフィ工程によりゲート電極層５１１を形成する。なお、レジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１５９】
絶縁表面を有する基板５０５は、実施の形態３に示した基板４００と同様な基板を用いることができる。本実施の形態では基板５０５としてガラス基板を用いる。
【０１６０】
下地膜となる絶縁膜を基板５０５とゲート電極層５１１との間に設けてもよい。下地膜は、基板５０５からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
【０１６１】
また、ゲート電極層５１１の材料は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。
【０１６２】
次いで、ゲート電極層５１１上にゲート絶縁層５０７を形成する。ゲート絶縁層５０７は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を単層で又は積層して形成することができる。
【０１６３】
本実施の形態の酸化物半導体は、不純物を除去され、ｉ型化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体を用いる。このような高純度化された酸化物半導体は界面準位、界面電荷に対して極めて敏感であるため、酸化物半導体層とゲート絶縁層との界面は重要である。そのため高純度化された酸化物半導体に接するゲート絶縁層は、高品質化が要求される。
【０１６４】
例えば、μ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤ法は、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。高純度化された酸化物半導体と高品質ゲート絶縁層とが密接することにより、界面準位を低減して界面特性を良好なものとすることができるからである。
【０１６５】
もちろん、ゲート絶縁層として良質な絶縁層を形成できるものであれば、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法など他の成膜方法を適用することができる。また、成膜後の熱処理によってゲート絶縁層の膜質、酸化物半導体との界面特性が改質される絶縁層であっても良い。いずれにしても、ゲート絶縁層としての膜質が良好であることは勿論のこと、酸化物半導体との界面準位密度を低減し、良好な界面を形成できるものであれば良い。
【０１６６】
また、ゲート絶縁層５０７、酸化物半導体膜５３０に水素、水酸基及び水分がなるべく含まれないようにするために、酸化物半導体膜５３０の成膜の前処理として、スパッタリング装置の予備加熱室でゲート電極層５１１が形成された基板５０５、又はゲート絶縁層５０７までが形成された基板５０５を予備加熱し、基板５０５に吸着した水素、水分などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱室に設ける排気手段はクライオポンプが好ましい。なお、この予備加熱の処理は省略することもできる。またこの予備加熱は、絶縁層５１６の成膜前に、ソース電極層５１５ａ及びドレイン電極層５１５ｂまで形成した基板５０５にも同様に行ってもよい。
【０１６７】
次いで、ゲート絶縁層５０７上に、膜厚２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の酸化物半導体膜５３０を形成する（図８（Ａ）参照）。
【０１６８】
なお、酸化物半導体膜５３０をスパッタ法により成膜する前に、アルゴンガスを導入してプラズマを発生させる逆スパッタを行い、ゲート絶縁層５０７の表面に付着している粉状物質（パーティクル、ごみともいう）を除去することが好ましい。逆スパッタとは、ターゲット側に電圧を印加せずに、アルゴン雰囲気下で基板側にＲＦ電源を用いて電圧を印加して基板近傍にプラズマを形成して表面を改質する方法である。なお、アルゴン雰囲気に代えて窒素、ヘリウム、酸素などを用いてもよい。
【０１６９】
酸化物半導体膜５３０に用いる酸化物半導体は、実施の形態３に示した四元系金属酸化物や、三元系金属酸化物や、二元系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系、Ｓｎ−Ｏ系、Ｚｎ−Ｏ系などの酸化物半導体を用いることができる。また、上記酸化物半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。本実施の形態では、酸化物半導体膜５３０としてＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物ターゲットを用いてスパッタ法により成膜する。この段階での断面図が図８（Ａ）に相当する。また、酸化物半導体膜５３０は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下においてスパッタ法により形成することができる。
【０１７０】
酸化物半導体膜５３０をスパッタ法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組成比として、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］を用いることができる。また、他にも、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］、又はＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ数比］の組成比を有するターゲットを用いてもよい。酸化物ターゲットの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上９９．９％以下である。充填率の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜した酸化物半導体膜は緻密な膜となる。
【０１７１】
酸化物半導体膜５３０を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１７２】
減圧状態に保持された成膜室内に基板を保持し、基板温度を１００℃以上６００℃以下好ましくは２００℃以上４００℃以下とする。基板を加熱しながら成膜することにより、成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物濃度を低減することができる。また、スパッタリングによる損傷が軽減される。そして、成膜室内の残留水分を除去しつつ水素及び水分が除去されたスパッタガスを導入し、上記ターゲットを用いて基板５０５上に酸化物半導体膜５３０を成膜する。成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプを用いて排気した成膜室は、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）などを含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等が排気されるため、当該成膜室で成膜した酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。
【０１７３】
成膜条件の一例としては、基板とターゲットの間との距離を１００ｍｍ、圧力０．６Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素（酸素流量比率１００％）雰囲気下の条件が適用される。なお、パルス直流電源を用いると、成膜時に発生する粉状物質（パーティクル、ごみともいう）が軽減でき、膜厚分布も均一となるために好ましい。
【０１７４】
次いで、酸化物半導体膜５３０を第２のフォトリソグラフィ工程により島状の酸化物半導体層に加工する。また、島状の酸化物半導体層を形成するためのレジストマスクをインクジェット法で形成してもよい。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
【０１７５】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０の加工時に同時に行うことができる。
【０１７６】
なお、ここでの酸化物半導体膜５３０のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよく、両方を用いてもよい。例えば、酸化物半導体膜５３０のウェットエッチングに用いるエッチング液としては、燐酸と酢酸と硝酸を混ぜた溶液などを用いることができる。また、ＩＴＯ０７Ｎ（関東化学社製）を用いてもよい。
【０１７７】
次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。ここでは、加熱処理装置の一つである電気炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、酸化物半導体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層５３１を得る（図８（Ｂ）参照）。
【０１７８】
なお、加熱処理装置は電気炉に限られず、抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導または熱輻射によって、被処理物を加熱する装置を用いてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置を用いることができる。ＬＲＴＡ装置は、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプなどのランプから発する光（電磁波）の輻射により、被処理物を加熱する装置である。ＧＲＴＡ装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスには、アルゴンなどの希ガス、または窒素のような、加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体が用いられる。
【０１７９】
例えば、第１の加熱処理として、６５０℃以上７００℃以下の高温に加熱した不活性ガス中に基板を移動させて入れ、数分間加熱した後、基板を移動させて高温に加熱した不活性ガス中から出すＧＲＴＡを行ってもよい。
【０１８０】
なお、第１の加熱処理においては、窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する窒素、またはヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスの純度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上（即ち不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。
【０１８１】
また、第１の加熱処理で酸化物半導体層を加熱した後、同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のＮ２Ｏガス、又は超乾燥エア（露点が−４０℃以下、好ましくは−６０℃以下）を導入してもよい。酸素ガスまたはＮ２Ｏガスに、水、水素などが含まれないことが好ましい。または、加熱処理装置に導入する酸素ガスまたはＮ２Ｏガスの純度を、６Ｎ以上好ましくは７Ｎ以上（即ち、酸素ガスまたはＮ２Ｏガス中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好ましい。酸素ガス又はＮ２Ｏガスの作用により、脱水化または脱水素化処理による不純物の排除工程によって同時に減少してしまった酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にｉ型（真性）化する。
【０１８２】
また、酸化物半導体層の第１の加熱処理は、島状の酸化物半導体層に加工する前の酸化物半導体膜５３０に行うこともできる。その場合には、第１の加熱処理後に、加熱装置から基板を取り出し、フォトリソグラフィ工程を行う。
【０１８３】
なお、第１の加熱処理は、上記以外にも、酸化物半導体層成膜後であれば、酸化物半導体層上にソース電極層及びドレイン電極層を積層させた後、あるいは、ソース電極層及びドレイン電極層上に絶縁層を形成した後、のいずれで行っても良い。
【０１８４】
また、ゲート絶縁層５０７にコンタクトホールを形成する場合、その工程は酸化物半導体膜５３０に第１の加熱処理を行う前でも行った後でもよい。
【０１８５】
また、酸化物半導体層を２回に分けて成膜し、２回に分けて加熱処理を行うことで、下地部材の材料が、酸化物、窒化物、金属など材料を問わず、膜厚の厚い結晶領域（単結晶領域）、即ち、膜表面に垂直にｃ軸配向した結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。例えば、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を成膜し、窒素、酸素、希ガス、または乾燥空気の雰囲気下で４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは５５０℃以上７５０℃以下の第１の加熱処理を行い、表面を含む領域に結晶領域（板状結晶を含む）を有する第１の酸化物半導体膜を形成する。そして、第１の酸化物半導体膜よりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成し、４５０℃以上８５０℃以下、好ましくは６００℃以上７００℃以下の第２の加熱処理を行い、第１の酸化物半導体膜を結晶成長の種として、上方に結晶成長させ、第２の酸化物半導体膜の全体を結晶化させ、結果として膜厚の厚い結晶領域を有する酸化物半導体層を形成してもよい。
【０１８６】
次いで、ゲート絶縁層５０７、及び酸化物半導体層５３１上に、ソース電極層及びドレイン電極層（これと同じ層で形成される配線を含む）となる導電膜を形成する。ソース電極層、及びドレイン電極層に用いる導電膜としては、実施の形態３に示したソース電極層４０５ａ、ドレイン電極層４０５ｂに用いる材料を用いることができる。
【０１８７】
第３のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジストマスクを形成し、選択的にエッチングを行ってソース電極層５１５ａ、ドレイン電極層５１５ｂを形成した後、レジストマスクを除去する（図８（Ｃ）参照）。
【０１８８】
第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光には、紫外線やＫｒＦレーザ光やＡｒＦレーザ光を用いるとよい。酸化物半導体層５３１上で隣り合うソース電極層の下端部とドレイン電極層の下端部との間隔幅によって後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌが決定される。なお、チャネル長Ｌが２５ｎｍ未満の露光を行う場合には、数ｎｍ以上数１０ｎｍ以下と極めて波長が短い超紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いて第３のフォトリソグラフィ工程でのレジストマスク形成時の露光を行うとよい。超紫外線による露光は、解像度が高く焦点深度も大きい。従って、後に形成されるトランジスタのチャネル長Ｌを１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることも可能であり、回路の動作速度を高速化できる。
【０１８９】
また、フォトリソグラフィ工程で用いるフォトマスク数及び工程数を削減するため、透過した光が複数の強度となる露光マスクである多階調マスクによって形成されたレジストマスクを用いてエッチング工程を行ってもよい。多階調マスクを用いて形成したレジストマスクは複数の膜厚を有する形状となり、エッチングを行うことでさらに形状を変形することができるため、異なるパターンに加工する複数のエッチング工程に用いることができる。よって、一枚の多階調マスクによって、少なくとも二種類以上の異なるパターンに対応するレジストマスクを形成することができる。よって露光マスク数を削減することができ、対応するフォトリソグラフィ工程も削減できるため、工程の簡略化が可能となる。
【０１９０】
なお、導電膜のエッチングの際に、酸化物半導体層５３１がエッチングされ、分断することのないようエッチング条件を最適化することが望まれる。しかしながら、導電膜のみをエッチングし、酸化物半導体層５３１を全くエッチングしないという条件を得ることは難しく、導電膜のエッチングの際に酸化物半導体層５３１は一部のみがエッチングされ、溝部（凹部）を有する酸化物半導体層となることもある。
【０１９１】
本実施の形態では、導電膜としてＴｉ膜を用い、酸化物半導体層５３１にはＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いたので、導電膜のエッチャントとしてアンモニア過水（アンモニア、水、過酸化水素水の混合液）を用いる。
【０１９２】
次いで、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層の表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、大気に触れることなく、酸化物半導体層の一部に接する保護絶縁膜となる絶縁層５１６を形成する。
【０１９３】
絶縁層５１６は、少なくとも１ｎｍ以上の膜厚とし、スパッタ法など、絶縁層５１６に水、水素等の不純物を混入させない方法を適宜用いて形成することができる。絶縁層５１６に水素が含まれると、その水素の酸化物半導体層への侵入、又は水素による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、が生じ酸化物半導体層のバックチャネルが低抵抗化（ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成されるおそれがある。よって、絶縁層５１６はできるだけ水素を含まない膜になるように、成膜方法に水素を用いないことが重要である。
【０１９４】
本実施の形態では、絶縁層５１６として膜厚２００ｎｍの酸化シリコン膜をスパッタ法を用いて成膜する。成膜時の基板温度は、室温以上３００℃以下とすればよく、本実施の形態では１００℃とする。酸化シリコン膜のスパッタ法による成膜は、希ガス（代表的にはアルゴン）雰囲気下、酸素雰囲気下、または希ガスと酸素の混合雰囲気下において行うことができる。また、ターゲットとして酸化シリコンターゲットまたはシリコンターゲットを用いることができる。例えば、シリコンターゲットを用いて、酸素を含む雰囲気下でスパッタ法により酸化シリコンを形成することができる。酸化物半導体層に接して形成する絶縁層５１６は、水分や、水素イオンや、ＯＨ−などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、代表的には酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、または酸化窒化アルミニウム膜などを用いる。
【０１９５】
酸化物半導体膜５３０の成膜時と同様に、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ（クライオポンプなど）を用いることが好ましい。クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜した絶縁層５１６に含まれる不純物の濃度を低減できる。また、絶縁層５１６の成膜室内の残留水分を除去するための排気手段としては、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。
【０１９６】
絶縁層５１６を、成膜する際に用いるスパッタガスは水素、水、水酸基又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。
【０１９７】
次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、酸化物半導体層の一部（チャネル形成領域）が絶縁層５１６と接した状態で加熱される。
【０１９８】
以上の工程を経ることによって、酸化物半導体膜に対して第１の加熱処理を行って水素、水分、水酸基又は水素化物（水素化合物ともいう）などの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料の一つである酸素を供給することができる。よって、酸化物半導体層は高純度化及び電気的にｉ型（真性）化する。
【０１９９】
以上の工程でトランジスタ５１０が形成される（図８（Ｄ）参照）。
【０２００】
また、絶縁層５１６に欠陥を多く含む酸化シリコン層を用いると、酸化シリコン層形成後の加熱処理によって酸化物半導体層中に含まれる水素、水分、水酸基又は水素化物などの不純物を酸化物絶縁層に拡散させ、酸化物半導体層中に含まれる該不純物をより低減させる効果を奏する。
【０２０１】
絶縁層５１６上にさらに保護絶縁層５０６を形成してもよい。例えば、ＲＦスパッタ法を用いて窒化シリコン膜を形成する。ＲＦスパッタ法は、量産性がよいため、保護絶縁層の成膜方法として好ましい。保護絶縁層は、水分などの不純物を含まず、これらが外部から侵入することをブロックする無機絶縁膜を用い、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜などを用いる。本実施の形態では、保護絶縁層５０６を、窒化シリコン膜を用いて形成する（図８（Ｅ）参照）。
【０２０２】
本実施の形態では、保護絶縁層５０６として、絶縁層５１６まで形成された基板５０５を１００℃以上４００℃以下の温度に加熱し、水素及び水分が除去された高純度窒素を含むスパッタガスを導入しシリコン半導体のターゲットを用いて窒化シリコン膜を成膜する。この場合においても、絶縁層５１６と同様に、処理室内の残留水分を除去しつつ保護絶縁層５０６を成膜することが好ましい。
【０２０３】
保護絶縁層５０６の形成後、さらに大気中、１００℃以上２００℃以下、１時間以上３０時間以下での加熱処理を行ってもよい。この加熱処理は一定の加熱温度を保持して加熱してもよいし、室温から、１００℃以上２００℃以下の加熱温度への昇温と、加熱温度から室温までの降温を複数回くりかえして行ってもよい。
【０２０４】
このように、本実施の形態を用いて作製した、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、オフ状態における電流値（オフ電流値）をより低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度をより少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０２０５】
また、高純度化された酸化物半導体層を含むトランジスタは、高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。よって、液晶表示装置の画素部に該トランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。また、該トランジスタによって、同一基板上に駆動回路部または画素部を作り分けて作製することができるため、液晶表示装置の部品点数を削減することができる。
【０２０６】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０７】
（実施の形態５）
本明細書に開示する液晶表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の例について説明する。
【０２０８】
図９（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができる。図９（Ａ）に示した電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報を操作又は編集する機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。なお、図９（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータと略記）９６３６を有する構成について示している。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６３１に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な電子書籍とすることができる。
【０２０９】
図９（Ａ）に示す構成とすることにより、表示部９６３１として半透過型、又は反射型の液晶表示装置を用いる場合、比較的明るい状況下での使用も予想され、太陽電池９６３３による発電、及びバッテリー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は、筐体９６３０の空きスペース（表面や裏面）に適宜設けることができるため、効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とすることができ好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２１０】
また図９（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｂ）にブロック図を示し説明する。図９（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２１１】
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２１２】
次いで外光により太陽電池９６３３により発電がされない場合の動作の例について説明する。バッテリー９６３５に蓄電された電力は、スイッチＳＷ３をオンにすることでコンバータ９６３７により昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作にバッテリー９６３５からの電力が用いられることとなる。
【０２１３】
なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッテリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２１４】
図１０（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体３００１、筐体３００２、表示部３００３、キーボード３００４などによって構成されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３００３に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なノート型のパーソナルコンピュータとすることができる。
【０２１５】
図１０（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０２１には表示部３０２３と、外部インターフェイス３０２５と、操作ボタン３０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０２２がある。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部３０２３に適用することにより、より利便性、セキュリティが高く、低消費電力な携帯情報端末（ＰＤＡ）とすることができる。
【０２１６】
図１０（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍２７００は、筐体２７０１および筐体２７０３の２つの筐体で構成されている。筐体２７０１および筐体２７０３は、軸部２７１１により一体とされており、該軸部２７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０２１７】
筐体２７０１には表示部２７０５が組み込まれ、筐体２７０３には表示部２７０７が組み込まれている。表示部２７０５および表示部２７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１０（Ｃ）では表示部２７０７）に画像を表示することができる。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部２７０５、表示部２７０７に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な電子書籍２７００とすることができる。
【０２１８】
また、図１０（Ｃ）では、筐体２７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体２７０１において、電源２７２１、操作キー２７２３、スピーカー２７２５などを備えている。操作キー２７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍２７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０２１９】
また、電子書籍２７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０２２０】
図１０（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体２８００及び筐体２８０１の二つの筐体で構成されている。筐体２８０１には、表示パネル２８０２、スピーカー２８０３、マイクロフォン２８０４、ポインティングデバイス２８０６、カメラ用レンズ２８０７、外部接続端子２８０８などを備えている。また、筐体２８００には、携帯型情報端末の充電を行う太陽電池セル２８１０、外部メモリスロット２８１１などを備えている。また、アンテナは筐体２８０１内部に内蔵されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示パネル２８０２に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力な携帯電話とすることができる。
【０２２１】
また、表示パネル２８０２はタッチパネルを備えており、図１０（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー２８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル２８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０２２２】
表示パネル２８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル２８０２と同一面上にカメラ用レンズ２８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー２８０３及びマイクロフォン２８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体２８００と筐体２８０１は、スライドし、図１０（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０２２３】
外部接続端子２８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット２８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。
【０２２４】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０２２５】
図１０（Ｅ）は、デジタルビデオカメラであり、本体３０５１、表示部（Ａ）３０５７、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部（Ｂ）３０５５、バッテリー３０５６などによって構成されている。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部（Ａ）３０５７、表示部（Ｂ）３０５５に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なデジタルビデオカメラとすることができる。
【０２２６】
図１０（Ｆ）は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置９６００は、筐体９６０１に表示部９６０３が組み込まれている。表示部９６０３により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド９６０５により筐体９６０１を支持した構成を示している。実施の形態１乃至４のいずれかで示した液晶表示装置を表示部９６０３に適用することにより、より長く良好な画像表示機能を保ち、セキュリティ性も高く、かつ低消費電力なテレビジョン装置とすることができる。
【０２２７】
テレビジョン装置９６００の操作は、筐体９６０１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
【０２２８】
なお、テレビジョン装置９６００は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０２２９】
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例１】
【０２３０】
本実施例では、オフ状態とする前に初期化画像を表示した液晶表示装置と、比較例としてオフ状態前の画像を表示したままオフ状態とした液晶表示装置の表示状態を比較した結果を示す。
【０２３１】
図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）（図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は同じ写真である）にオフ状態前のオン状態の画像が表示された画面を示す。なお、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）の画像は白黒の市松模様であり、画素のスイッチング素子としてはオフ電流が低い酸化物半導体層（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層）を用いたトランジスタを適用した。本実施例の液晶表示装置は透過型液晶表示装置であり、バックライトにより光が供給されている。本実施例においては液晶表示装置がオフ状態となって駆動回路部及び画素部を含む表示パネルへの電源電位が停止された後も、画面の表示状態が分かるようにバックライトは点灯し続けるようにした。本実施例の液晶表示装置はノーマリーホワイトの液晶表示装置であり、液晶の初期状態はバックライトからの光を透過し白の表示となる。
【０２３２】
図１２（Ｂ）に表示装置がオフする前に、容量素子へ固定電位を書き込み、液晶を初期状態へ戻した後、駆動回路部及び画素部を含む表示パネルへの電源電位を停止した場合の、オフ状態直後の表示画面を示す。表示画面は液晶の初期状態が表示する全白画面の初期状態画像を表示している。従って液晶はオフ状態において電界のかかっていない安定な初期状態となっていることがわかる。
【０２３３】
一方、図１３（Ｂ）に比較例として、図１３（Ａ）に示した格子模様の表示画像を表示したまま、液晶表示装置をオフし表示パネルへの電源電位の供給を停止した場合の、オフ状態直後の表示画面を示す。図１３（Ｂ）においては、オフ直前のオン状態で表示されていた市松模様の画像が薄く確認でき、オフ後も液晶に電界がかかり続けていることがわかる。このような不必要な時間、液晶に電界がかかることは液晶の劣化を招き、液晶表示装置の画像表示機能や信頼性の低下を招く。
【０２３４】
以上からわかるように、オフ状態とする前に液晶素子へ電圧が印加されないように固定電位を書き込み初期化画像を表示することで液晶素子の劣化を防止し、長く良好な画像表示機能を保ち、かつセキュリティ性も高めることができる。
【０２３５】
従って、より信頼性の高い低消費電力化が達成された液晶表示装置、及び液晶表示装置の駆動方法を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【０２３６】
１００ 液晶表示装置
１１０ 画像処理回路
１１１ 記憶回路
１１１ｂ フレームメモリ
１１２ 比較回路
１１３ 表示制御回路
１１５ 選択回路
１１６ 電源
１１７ 停止手段
１２０ 表示パネル
１２１ 駆動回路部
１２１Ａ ゲート線駆動回路
１２１Ｂ ソース線駆動回路
１２２ 画素部
１２３ 画素
１２４ ゲート線
１２５ ソース線
１２６ 端子部
１２６Ａ 端子
１２６Ｂ 端子
１２７ スイッチング素子
１２８ 共通電極
１３０ バックライト部
１３１ バックライト制御回路
１３２ バックライト
２００ 液晶表示装置
２１０ 容量素子
２１４ トランジスタ
２１５ 液晶素子
４００ 基板
４０１ ゲート電極層
４０２ ゲート絶縁層
４０３ 酸化物半導体層
４０５ａ ソース電極層
４０５ｂ ドレイン電極層
４０７ 絶縁膜
４０９ 保護絶縁層
４１０ トランジスタ
４２０ トランジスタ
４２７ 絶縁層
４３０ トランジスタ
４３６ａ 配線層
４３６ｂ 配線層
４３７ 絶縁層
４４０ トランジスタ
５０５ 基板
５０６ 保護絶縁層
５０７ ゲート絶縁層
５１０ トランジスタ
５１１ ゲート電極層
５１５ａ ソース電極層
５１５ｂ ドレイン電極層
５１６ 絶縁層
５３０ 酸化物半導体膜
５３１ 酸化物半導体層
６０１ 期間
６０２ 期間
６０３ 期間
６０４ 期間
１４０１ 期間
１４０２ 期間
１４０３ 期間
１４０４ 期間
２７００ 電子書籍
２７０１ 筐体
２７０３ 筐体
２７０５ 表示部
２７０７ 表示部
２７１１ 軸部
２７２１ 電源
２７２３ 操作キー
２７２５ スピーカー
２８００ 筐体
２８０１ 筐体
２８０２ 表示パネル
２８０３ スピーカー
２８０４ マイクロフォン
２８０５ 操作キー
２８０６ ポインティングデバイス
２８０７ カメラ用レンズ
２８０８ 外部接続端子
２８１０ 太陽電池セル
２８１１ 外部メモリスロット
３００１ 本体
３００２ 筐体
３００３ 表示部
３００４ キーボード
３０２１ 本体
３０２２ スタイラス
３０２３ 表示部
３０２４ 操作ボタン
３０２５ 外部インターフェイス
３０５１ 本体
３０５３ 接眼部
３０５４ 操作スイッチ
３０５５ 表示部（Ｂ）
３０５６ バッテリー
３０５７ 表示部（Ａ）
９６００ テレビジョン装置
９６０１ 筐体
９６０３ 表示部
９６０５ スタンド
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ バッテリー
９６３６ コンバータ
９６３７ コンバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項２】
電源から駆動回路部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項３】
電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記電源からの前記バックライト部への前記電源電位の供給を停止し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】
電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部及び前記バックライト部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記半導体素子として酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記初期状態画像として全白画面を表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記初期状態画像として全黒画面を表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項１】
電源から電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項２】
電源から駆動回路部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項３】
電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記電源からの前記バックライト部への前記電源電位の供給を停止し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項４】
電源から駆動回路部及びバックライト部へ電源電位を供給し、容量素子、液晶素子、及び半導体素子を含む複数の画素が設けられた画面に、前記液晶素子の液晶を応答させ画像を表示し、
停止手段により停止信号を供給し、
前記停止信号により前記複数の画素の前記容量素子へ固定電位を書き込み、前記応答させた液晶を非応答状態とし前記画面に初期状態画像を表示し、
前記電源からの前記駆動回路部及び前記バックライト部への前記電源電位の供給を停止することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、前記半導体素子として酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記初期状態画像として全白画面を表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記初期状態画像として全黒画面を表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１７０３２７（Ｐ２０１１−１７０３２７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５５０（Ｐ２０１１−４５５０）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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