液晶表示装置及び電子機器
【課題】リフレッシュレートを低減した際に、静止画を表示する際の画像の劣化を抑制する。
【解決手段】駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードまたは（ノーマリーブラックモード）の液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒（または白）を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒（または白）を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置とする。
【解決手段】駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードまたは（ノーマリーブラックモード）の液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒（または白）を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒（または白）を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。または、液晶表示装置の駆動方法に関する。または、液晶表示装置を具備する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などの小型表示装置に至るまで、普及が進んでいる。今後は、より付加価値の高い製品が求められており開発が進められている。近年では、地球環境への関心の高まり、及びモバイル機器の利便性向上の点から、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目されている。
【０００３】
非特許文献１では、液晶表示装置の低消費電力化を図るために、動画表示と静止画表示の際のリフレッシュレートを異ならせる構成について開示している。そして静止画表示の際の、休止期間と走査期間の信号切り替えに伴ってドレイン−コモン電圧の変動を伴い、フリッカが知覚されてしまうのを防ぐために、休止期間中にも信号線とコモン電極とに同位相の交流信号を印加してドレイン−コモン電圧の変動を防ぐ構成について開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｈｉｋｏ Ｔｓｕｄａ ｅｔ ａｌ．，ＩＤＷ’０２，ｐｐ２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１のように、静止画を表示する際のリフレッシュレートを小さくすることで低消費電力化を図ることができる。しかしながら、画素トランジスタのオフ電流、及び／または液晶からの電流のリークにより画素電極の電位が変化するため、画素電極とコモン電極との間の電圧が一定に保持できないことがある。その結果、液晶に印加される電圧が変化することにより、所望の階調が得られず表示する画質が劣化してしまう問題がある。
【０００６】
多階調の表示を行う際には階調の変化が生じやすいため、階調が変化しない程度にリフレッシュレートを保つ必要がある。その結果、リフレッシュレートを小さくすることによる液晶表示装置の低消費電力化を十分に図ることができないといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の一態様は、リフレッシュレートを低減して静止画を表示する際の、階調が変化することによる画質の劣化を抑制することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置である。
【０００９】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置である。
【００１０】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、画像信号の階調数が小さいほど、表示部において画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値を大きくする液晶表示装置である。
【００１１】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、画像信号の階調数が小さいほど、表示部において画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値を大きくする液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、表示部において第１の画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値より小さくする液晶表示装置である。
【００１３】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、表示部において第１の画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値より小さくする液晶表示装置である。
【００１４】
本発明の一態様において、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置でもよい。
【００１５】
本発明の一態様において、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置でもよい。
【００１６】
本発明の一態様において、タイミングコントローラは、画像信号の階調数を判定するための分析部と、電圧の絶対値を切り替えるためのスイッチを有するパネルコントローラと、分析部からの信号を元にスイッチのオン又はオフを制御するための画像信号補正制御部と、を有する液晶表示装置でもよい。
【００１７】
本発明の一態様において、表示部の各画素は、画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、トランジスタの半導体層は酸化物半導体を含む液晶表示装置でもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様により、リフレッシュレートを低減して静止画を表示する際の、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。また、静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図２】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図３】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図４】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図５】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図６】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図７】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図８】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図９】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１０】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１１】本発明の一態様のトランジスタを説明するための図。
【図１２】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１３】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１４】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１５】本発明の一態様の電子機器を説明するための図。
【図１６】本発明の一態様の電子機器を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
【００２１】
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、信号波形、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２２】
なお本明細書にて用いる第１、第２、第３、乃至第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、液晶表示装置について説明するための概念図、液晶表示装置のブロック図、及び液晶素子の透過率と印加する電圧の関係図について示し、説明する。
【００２４】
まず図１（Ａ）乃至（Ｃ）では、液晶表示装置について説明するための概念図、及び液晶表示装置の簡単なブロック図を示し、本明細書に係る液晶表示装置について説明する。
【００２５】
図１（Ａ）で示す液晶表示装置１００は、タイミングコントローラ１０１（タイミング制御回路ともいう）、駆動回路１０２、表示部１０３を有する。タイミングコントローラ１０１には、外部より画像信号Ｄａｔａが供給される。
【００２６】
図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１は、画像信号Ｄａｔａの階調数（画像信号Ｄａｔａにより表示される画像の階調数のことをいう）に応じて液晶素子に印加する電圧の絶対値を変換するための機能を有する。より具体的には、液晶がノーマリーホワイトモードの場合には表示部１０３において画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶を含む液晶素子に印加する電圧の絶対値を大きくする機能、または液晶がノーマリーブラックモードの場合には表示部１０３において画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶を含む液晶素子に印加する電圧の絶対値を大きくする機能を有する。
【００２７】
図１（Ａ）で示す駆動回路１０２は、ゲート線駆動回路（走査線駆動回路ともいう）、ソース線駆動回路（信号線駆動回路ともいう）を有する。ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は、複数の画素を有する表示部１０３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）又はデコーダ回路を有する。なお、ゲート線駆動回路、及びソース線駆動回路は、表示部１０３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。
【００２８】
図１（Ａ）で示す表示部１０３は、複数の画素と、複数の画素を走査して選択するためのゲート線（走査線ともいう）と、複数の画素に画像信号を供給するためのソース線（信号線ともいう）とを有する。ゲート線はゲート線駆動回路によって制御され、ソース線はソース線駆動回路によって制御される。画素はスイッチング素子としてトランジスタ、容量素子、及び液晶素子を有する。なお液晶素子は、画素電極（第１の電極）と対向電極（第２の電極）との間に、液晶が挟持された構造である。本明細書では、画素電極、対向電極、及び液晶を併せて液晶素子と呼ぶものである。
【００２９】
本実施の形態で示す液晶表示装置１００は、図１（Ｂ）に示すように動画表示期間１０４、及び静止画表示期間１０５を有する。なお本実施の形態で述べる構成では、特に静止画表示期間１０５での各フレーム期間における画像信号の書き込み期間、及び保持期間について説明するものである。
【００３０】
なお動画表示期間１０４は、１フレーム期間の周期（またはフレーム周波数）が、１／６０秒以下（６０Ｈｚ以上）であることが望ましい。フレーム周波数を高くすることで、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないようにすることができる。また静止画表示期間１０５は、１フレーム期間の周期を極端に長く、例えば１分以上（０．０１７Ｈｚ以下）とすることが望ましい。フレーム周波数を低くすることで、複数回にわたって同じ画像を切り替える場合と比較して眼の疲労を低減するといったことも可能である。なお、フレーム周波数はリフレッシュレートのことであり、１秒間あたりの画面表示の繰り返しの回数のことである。
【００３１】
なお動画表示期間１０４と静止画表示期間１０５との切り替えは、外部から切り替えるための信号を供給する構成でもよいし、画像信号Ｄａｔａをもとに動画表示期間１０４または静止画表示期間１０５を判定する構成としてもよい。なお動画表示期間１０４と静止画表示期間１０５との切り替えを判定することにより切り替える場合には、図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１によって、表示部１０３の各画素に書き込まれる画像信号が前の期間に書き込んだ画像信号と異なる画像信号である場合に逐次画像信号を書き込んで動画を表示させる動画表示期間と、表示部１０３の各画素に書き込まれる画像信号が前の期間に書き込んだ画像信号と同じ場合に当該画像信号の書き込みを停止し書き込まれた当該画像信号を各画素において保持して静止画を表示する静止画表示期間と、を切り替える構成とすればよい。リフレッシュレートを小さくすることは、１フレーム期間の長さを長くすることに相当する。
【００３２】
次いで図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１の動作について説明するため、具体的な画像信号Ｄａｔａとして複数の画像信号、ここでは第１の画像信号及び第２の画像信号を示し、図１（Ｃ）に示す概念図にて説明する。なお図１（Ｃ）において、第１の画像信号は第１の階調数（具体的にはＭ階調：Ｍは３以上の自然数）の画像信号であり期間Ｔ１にわたって表示が行われる様子を示し、第２の画像信号は第２の階調数（具体的にはＮ階調：Ｎは２以上の自然数）の画像信号であり期間Ｔ２にわたって表示が行われる様子を示す。なお第１の階調数Ｍは第２の階調数Ｎより大きい、すなわち第１の画像信号は第２の画像信号より多くの階調により画像を表示するものである。図１（Ｃ）での期間Ｔ１において示す１フレーム期間となる期間１０６は第１の画像信号による１フレーム期間について表したものである。図１（Ｃ）での期間Ｔ２において示す１フレーム期間となる期間１０７は第２の画像信号による１フレーム期間について表したものである。なお第１の階調数Ｍは、第２の階調数Ｎより大きい（Ｍ＞Ｎ）ものとして以下説明するものである。
【００３３】
なお期間Ｔ１と期間Ｔ２とで、リフレッシュレートを異ならせる構成としてもよい。例えば、画像信号の階調数が小さいほど、表示部で画像信号に応じた画像を表示する際のリフレッシュレートを小さくする構成としてもよい。画像信号の階調数に応じてリフレッシュレートを異ならせることで、液晶素子に印加される電圧が時間の経過とともに変化しても階調の変化を小さくすることができる。特に静止画表示する際には、階調数が小さい場合にはリフレッシュレートを大幅に低減することが好適である。静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、画像信号の書き込み頻度を低減でき、低消費電力化を図ることができる。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。そのためリフレッシュレートを大幅に小さくすることで、目の疲労を減らすといった効果もある。
【００３４】
なお階調数は、画像を構成する画素での色の濃淡を表す際の区切りの数のことをいい、画素に書き込まれる画像信号の電圧の高低（以下、電圧レベル）によって表されるものである。具体的にいえば、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する液晶素子に電圧を印加することで表現される白色から黒色への変化を表す、電圧レベルの勾配を複数段に分割して得られる電圧レベルの総数である。または階調数とは、液晶素子に電圧を印加することで表現される白色から黒色への変化を表す、電圧レベルの勾配を複数段に分割して得られる電圧レベルによって表されるもののうち、実際に１フレーム期間に画像を構成する画素に供給された電圧レベルの数のことをいう。具体的には、画像を構成する画素に供給された電圧レベルの数が、そのまま階調数として表されるものである。なお複数の画像信号とは、階調数の異なる画像信号、例えば上述の第１の画像信号及び第２の画像信号のように、互いに異なる階調数の画像信号が複数供給されるものをいう。
【００３５】
本実施の形態で述べる構成では、特に静止画表示期間での画像信号により表示される画像の階調数に応じて、ノーマリーホワイトモードの液晶では画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値、またはノーマリーブラックモードの液晶では画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値、を大きくする機能を有する。換言すれば液晶の配向を制御するために印加する電圧において、最も高い電圧の絶対値を画像の階調数に応じて変換する構成である。
【００３６】
なお本実施の形態の構成は、上記図１（Ｂ）で説明した動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において、液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることが好適である。例えば、ノーマリーホワイトモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。同様に、ノーマリーブラックモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。即ち、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とする。
【００３７】
次いで本実施の形態の構成による効果について説明するため、一例として２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図２（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図２（Ｂ）に示す。なお図２（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が高い、所謂ノーマリーホワイトモードの液晶の透過率について示している。
【００３８】
図２（Ａ）では２階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１が１階調２０１（黒）に相当し、電圧Ｖ２が２階調２０２（白）に相当するものとして示している。図２（Ａ）において、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を印加した後、時間の経過と共に、液晶素子に印加する電圧がα（αは正の数）だけ減少し（図２（Ａ）中、矢印２０３、矢印２０４参照）、電圧Ｖ１−αに応じた階調２０５、電圧Ｖ２−αに応じた階調２０６となる。図２（Ａ）において電圧Ｖ１−αとなった階調２０５、及び電圧Ｖ２−αとなった階調２０６は、１階調２０１（黒）及び２階調２０２（白）と同じ透過率となる。すなわち、電圧Ｖ１は、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換することが望ましい。
【００３９】
図２（Ｂ）ではＭ階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１ａが１階調２０７（黒）に相当し、電圧Ｖ２ａが２階調２０８（中間調）に相当し、電圧ＶＭａがＭ階調２０９（白）に相当するものとして示している。図２（Ｂ）においても、図２（Ａ）と同様に、電圧Ｖ１ａは、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換する構成とすればよい。なお図２（Ｂ）の例において、中間調である２階調２０８は電圧の変化に対して階調の変化がない程度に上乗せされた電圧が印加される構成としてもよいし、中間調に関しては電圧の上乗せを行わない構成とすることもできる。
【００４０】
なお図２（Ａ）の２階調の画像信号のような階調数が少ない画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が軽微である。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とすることで、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を小さくすることができ、画質の劣化を小さくすることができる。なお、図２（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きくなる。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とするより、リフレッシュレートを大きくして画質の劣化を小さくすることが好適である。なお図２（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号でも、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を考慮して上乗せされた電圧を印加することで１階調（黒）を表す階調の電圧を保持することができ、画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお電圧の上乗せは、低消費電力化を図るうえで、階調数が多い画像信号よりも、階調数が少ない画像信号において行われることが特に好ましい。
【００４１】
なお上述した、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とすることで、画像のコントラスト比の低下を更に抑制することができる。具体的にノーマリーホワイトモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。静止画表示期間１０５は、動画表示期間１０４よりも、リフレッシュレートが小さいため、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きい。そのため、静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることで画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお、動画表示期間１０４では液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくしても画像のコントラスト比の低下を抑制するほどの時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化の影響がないため、むしろ液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を小さくしておくことで低消費電力化を図ることができるため好適である。
【００４２】
また図３（Ａ）、（Ｂ）では、図２（Ａ）、（Ｂ）と同様に、２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図３（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図３（Ｂ）に示す。なお図３（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が低い、所謂ノーマリーブラックモードの液晶の透過率について示している。
【００４３】
図３（Ａ）では２階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１が１階調３０１（黒）に相当し、電圧Ｖ２が２階調３０２（白）に相当するものとして示している。図３（Ａ）において、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を印加した後、時間の経過と共に、液晶素子に印加する電圧がα（αは正の数）だけ減少し（図３（Ａ）中、矢印３０３、矢印３０４参照）、電圧Ｖ１−αに応じた階調３０５、電圧Ｖ２−αに応じた階調３０６となる。図３（Ａ）において電圧Ｖ１−αとなった階調３０５、及び電圧Ｖ２−αとなった階調３０６は、１階調３０１（黒）及び２階調３０２（白）と同じ透過率となる。すなわち、電圧Ｖ２は、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換することが望ましい。なお時間の経過による電圧の減少が軽微である場合には、上乗せされた電圧を多く印加するような構成としても消費電力の増加を招くだけであるので、本実施の形態の構成は、階調数が少ない画像信号において、上乗せされた電圧を印加する構成とすることが好ましい。
【００４４】
図３（Ｂ）ではＭ階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１ａが１階調３０７（黒）に相当し、電圧Ｖ２ａが２階調３０８（中間調）に相当し、電圧ＶＭａがＭ階調３０９（白）に相当するものとして示している。図３（Ｂ）においても、図３（Ａ）と同様に、電圧ＶＭａは、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換する構成とすればよい。なお図３（Ｂ）の例において、中間調である２階調３０８は電圧の変化に対して階調の変化がない程度に上乗せされた電圧が印加される構成としてもよいし、中間調に関しては電圧の上乗せを行わない構成とすることもできる。
【００４５】
なお図３（Ａ）の２階調の画像信号のような階調数が少ない画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が軽微である。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とすることで、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を小さくすることができ、画質の劣化を小さくすることができる。なお、図３（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きくなる。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とするより、リフレッシュレートを大きくして画質の劣化を小さくすることが好適である。なお図３（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号でも、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を考慮して上乗せされた電圧を印加することでＭ階調（白）を表す階調の電圧を保持することができ、画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお電圧の上乗せは、低消費電力化を図るうえで、階調数が多い画像信号よりも、階調数が少ない画像信号において行われることが特に好ましい。
【００４６】
なお上述した、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とすることで、画像のコントラスト比の低下を更に抑制することができる。具体的にノーマリーブラックモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。静止画表示期間１０５は、動画表示期間１０４よりも、リフレッシュレートが小さいため、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きい。そのため、静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることで画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお、動画表示期間１０４では液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくしても画像のコントラスト比の低下を抑制するほどの時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化の影響がないため、むしろ液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を小さくしておくことで低消費電力化を図ることができるため好適である。
【００４７】
また図４（Ａ）、（Ｂ）では、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３（Ａ）、（Ｂ）と同様に、２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図４（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が高い、所謂ノーマリーホワイトモードの液晶の透過率について示しており、反転駆動を行う際の電圧と透過率の関係について示している。なお反転駆動は、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より適宜画像信号の極性を反転させて液晶素子に電圧を印加する構成とすればよい。
【００４８】
次いで図５（Ａ）で示す液晶表示装置５００のブロック図は、図１（Ａ）と同様に、タイミングコントローラ１０１（タイミング制御回路ともいう）、駆動回路１０２、表示部１０３を有する。なお本実施の形態におけるタイミングコントローラ１０１は、特に静止画表示期間での画像信号により表示される画像の階調数に応じて、液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を画像の階調数に応じて変換する構成である。そこで図５（Ａ）に示すブロック図では、異なる階調数の画像信号に応じて電圧を異ならせるためのタイミングコントローラ１０１の詳細な構成について示す。
【００４９】
図５（Ａ）に示すタイミングコントローラ１０１は、分析部５０１、パネルコントローラ５０２（表示制御回路ともいう）、画像信号補正制御部５０３を有する。図５（Ａ）に示す分析部５０１は、入力される画像信号Ｄａｔａの階調値を検出するための回路であっても良いし、各画素のビット値を分析する構成としてもよい。画像信号補正制御部５０３は、分析部５０１で検出される画像信号Ｄａｔａの階調値、または各画素のビット値の分析結果に基づいて、異なる階調数の第１の画像信号の電圧及び第２の画像信号の電圧を異ならせるためのパネルコントローラ５０２の制御を行うためのものである。
【００５０】
分析部５０１の構成について図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示す分析部５０１は、複数のカウンタ回路５１１、判定部５１２を有する。複数のカウンタ回路５１１はビット毎に設けられており、入力される画像信号Ｄａｔａのビット値に応じてカウント値を切り替えることでカウントする回路である。例えば具体的な動作について述べると、複数のカウンタ回路５１１では、複数のカウンタ回路５１１のうち、少なくともいずれか一でカウント値が切り替わることにより、各ビット値が全ての画素において同じでないということとなる。判定部５１２は、複数のカウンタ回路５１１でカウント値が切り替わったかを判定し、その結果を画像信号補正制御部５０３に出力するためのものである。
【００５１】
パネルコントローラ５０２では、図６に示すように、複数の抵抗素子６０１、バッファ回路６０２、第１のスイッチ６０３、第２のスイッチ６０４、セレクタ回路６０５（マルチプレクサ回路）を有する構成とすればよい。図６の回路は複数の抵抗素子６０１を直列に接続することで得られる複数の電圧がバッファ回路６０２を介して出力され、当該電圧を画像信号の階調値に応じた電圧として階調毎に変換を行う構成である。例えば画像信号補正制御部５０３からの信号に応じて第１のスイッチ６０３、第２のスイッチ６０４を切り替えて動作させることで、階調数または各画素のビット値の分析結果に応じた第１の画像信号の最も高い電圧及び第２の画像信号の最も高い電圧の値を異ならせる構成とすることができる。
【００５２】
なお、図６で示したように第１のスイッチ６０３または第２のスイッチ６０４は、画像信号補正制御部５０３により切り替えて動作する。図６の第１のスイッチ６０３及び第２のスイッチ６０４の具体的な動作としては、例えば画像信号が第１の階調数Ｍでは、第１のスイッチ６０３を非導通状態（オフともいう）、第２のスイッチ６０４を導通状態（オンともいう）とし、画像信号が第２の階調数Ｎでは、第１のスイッチ６０３を導通状態、第２のスイッチ６０４を非導通状態とする構成とすることで、透過率が変化しない程度に上乗せされた電圧を印加することができる。
【００５３】
なお、セレクタ回路６０５は、複数の抵抗素子６０１を直列に接続することで得られる複数の電圧のいずれか１つの電圧を画像信号に応じて順次選択し、選択した電圧を駆動回路１０２に出力する。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態の構成による静止画を表示する期間では、リフレッシュレートを小さくすることによる、階調の変化に起因する画質の劣化を予め小さくすることができ、特にコントラスト比の低下を軽減することができる。また、静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、低消費電力化を図ることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の液晶表示装置、及び低消費電力化を図ることができる液晶表示装置の一形態を、図７乃至図１０を用いて説明する。
【００５７】
本実施の形態で例示する液晶表示装置８００の各構成を、図７のブロック図に示す。液晶表示装置８００は、画像処理回路８０１、タイミングコントローラ８０２、表示パネル８０３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、さらに光源としてバックライト部８０４を設ける。
【００５８】
液晶表示装置８００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８１７をオン状態と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）はタイミングコントローラ８０２によって供給される。
【００５９】
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を併せて、電源電圧と呼ぶこともある。
【００６０】
共通電位Ｖｃｏｍは、画素電極に供給される画像信号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。
【００６１】
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８００に入力される構成とすればよい。また、画像信号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８００に供給する構成とすればよい。
【００６２】
本実施の形態では、液晶素子８０５の一方の電極（対向電極）及び容量素子８１３の一方の電極には、電源８１７よりタイミングコントローラ８０２を介して固定電位である共通電位Ｖｃｏｍが与えられている。
【００６３】
画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを解析、演算、及び／または加工し、処理した画像信号Ｄａｔａを制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。
【００６４】
具体的には画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを解析し動画であるか静止画であるかを判断し、判断結果を含む制御信号をタイミングコントローラ８０２に出力する。また、画像処理回路８０１は、動画または静止画を含む画像信号Ｄａｔａから１フレームの静止画を切り出し、静止画であることを意味する制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。また、画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを上述の制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。なお、上述した機能は画像処理回路８０１が有する機能の一例であり、表示装置の用途に応じて種々の画像処理機能を選択して適用すればよい。
【００６５】
タイミングコントローラ８０２は、上記実施の形態１で述べた機能の他に、表示パネル８０３に処理した画像信号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）を供給する回路である。なおタイミングコントローラ８０２は、一部の機能を共通化することにより、画像処理回路８０１が有する機能を兼ねる構成としてもよい。
【００６６】
なお、デジタル信号に変換された画像信号は演算（例えば画像信号の差分を検出する等）が容易であるため、入力される画像信号（画像信号Ｄａｔａ）がアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を画像処理回路８０１に設ける構成とすればよい。
【００６７】
表示パネル８０３は液晶素子８０５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８０６、画素部８０７が設けられる。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（コモン電極、または対向電極ともいう）が設けられる。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。
【００６８】
画素部８０７には、複数のゲート線８０８（走査線）、及びソース線８０９（信号線）が設けられており、複数の画素８１０がゲート線８０８及びソース線８０９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８０８はゲート線駆動回路８１１Ａから延在し、ソース線８０９はソース線駆動回路８１１Ｂから延在している。
【００６９】
また、画素８１０はスイッチング素子としてトランジスタ８１２、該トランジスタ８１２に接続された容量素子８１３、及び液晶素子８０５を有する。
【００７０】
液晶素子８０５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。
【００７１】
トランジスタ８１２は、画素部８０７に設けられた複数のゲート線８０８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８０９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８１３の他方の電極、及び液晶素子８０５の他方の電極（画素電極）と接続される。
【００７２】
トランジスタ８１２は、オフ電流が低減されたトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ８１２がオフ状態のとき、オフ電流が低減されたトランジスタ８１２に接続された液晶素子８０５、及び容量素子８１３に蓄えられた電荷は、トランジスタ８１２を介して漏れ難く、トランジスタ８１２がオフ状態になる前に書き込まれた状態を、次に信号が書き込まれるまで安定して保持できる。従って、オフ電流が低減されたトランジスタ８１２に接続された容量素子８１３を用いることなく、画素８１０を構成することもできる。
【００７３】
このような構成とすることで、容量素子８１３は液晶素子８０５に加える電圧を保持することができる。また、容量素子８１３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。
【００７４】
駆動回路部８０６は、ゲート線駆動回路８１１Ａ、ソース線駆動回路８１１Ｂを有する。ゲート線駆動回路８１１Ａ、ソース線駆動回路８１１Ｂは、複数の画素を有する画素部８０７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。
【００７５】
なお、ゲート線駆動回路８１１Ａ、及びソース線駆動回路８１１Ｂは、画素部８０７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。
【００７６】
なお駆動回路部８０６には、タイミングコントローラ８０２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。
【００７７】
端子部８１６は、タイミングコントローラ８０２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８０６に供給する入力端子である。
【００７８】
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タイミングコントローラ８０２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。
【００７９】
バックライト部８０４はバックライト制御回路８１４、及びバックライト８１５を有する。バックライト８１５は、液晶表示装置８００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。バックライト８１５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。バックライト制御回路８１４には、タイミングコントローラ８０２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。
【００８０】
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８００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。
【００８１】
次に、画素に供給する信号の様子を、図７に示す画素の回路図、及び図８に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【００８２】
図８に、タイミングコントローラ８０２がゲート線駆動回路８１１Ａ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、タイミングコントローラ８０２がソース線駆動回路８１１Ｂ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８ではクロック信号の波形を単純な矩形波で示す。
【００８３】
また図８に、ソース線８０９の電位（Ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、画素電極の電位、並びに共通電極の電位を示す。
【００８４】
図８において期間９０１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９０１では画像信号、共通電位が画素部８０７の各画素、共通電極に供給されるように動作する。
【００８５】
また、期間９０２は、静止画を表示する期間に相当する。期間９０２では、画素部８０７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８に示す期間９０２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９０２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質の劣化を防ぐ構成とすることが好ましい。このリフレッシュレートを上記実施の形態１で示した構成とすることで、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【００８６】
まず、期間９０１におけるタイミングチャートを説明する。期間９０１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９０１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。
【００８７】
また、各行の画素に画像信号Ｄａｔａがソース線８０９を介して供給され、ゲート線８０８の電位に応じて画素電極にソース線８０９の電位が供給される。
【００８８】
一方、期間９０２は、静止画を表示する期間である。次に、期間９０２におけるタイミングチャートを説明する。期間９０２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９０２において、ソース線８０９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９０２では、トランジスタ８１２が非導通状態となり画素電極の電位が浮遊状態となる。
【００８９】
期間９０２では、液晶素子８０５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。
【００９０】
また、ゲート線駆動回路８１１Ａ、及びソース線駆動回路８１１Ｂ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。
【００９１】
特に、トランジスタ８１２としてオフ電流が低減されたトランジスタを用いることにより、液晶素子８０５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。
【００９２】
次に、動画から静止画に切り替わる期間（図８中の期間９０３）、及び静止画から動画に切り替わる期間（図８中の期間９０４）における表示制御回路の動作を、図９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図９（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）、及びスタートパルス（ここではＧＳＰ）の電位を示す。
【００９３】
動画から静止画に切り替わる期間９０３の表示制御回路の動作を図９（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９（Ａ）のＥ１、第１のステップ）。次いで、スタートパルス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９（Ａ）のＥ２、第２のステップ）。次いで、電源電圧の高電源電位Ｖｄｄを低電源電位Ｖｓｓにする（図９（Ａ）のＥ３、第３のステップ）。
【００９４】
以上の手順をもって、駆動回路部８０６の誤動作を引き起こすことなく、駆動回路部８０６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、階調が変化することによる画質の劣化が少ない静止画を表示できる。
【００９５】
なお信号の停止とは、配線への所定の電位の供給を停止し、所定の固定電位が供給される配線、例えば低電源電位Ｖｓｓが供給された配線、に接続することをいう。
【００９６】
次に静止画から動画に切り替わる期間９０４の表示制御回路の動作を図９（Ｂ）に示す。表示制御回路は、電源電圧を低電源電位Ｖｓｓから高電源電位Ｖｄｄにする（図９（Ｂ）のＳ１、第１のステップ）。次いで、クロック信号ＧＣＫとして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９（Ｂ）のＳ２、第２のステップ）。次いでスタートパルスＧＳＰを供給する（図９（Ｂ）のＳ３、第３のステップ）。
【００９７】
以上の手順をもって、駆動回路部８０６の誤動作を引き起こすことなく駆動回路部８０６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。
【００９８】
また、図１０に、動画を表示する期間１１０１、または静止画を表示する期間１１０２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１０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１０中、期間１１０３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。
【００９９】
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１１０２で表示される静止画の画像信号は期間１１０４に書き込まれ、期間１１０４で書き込まれた画像信号は、期間１１０２の他の期間で保持される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
特に、本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が低減された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小さく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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
図１１（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。
【０１０５】
図１１（Ａ）に示すトランジスタ１２１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１０６】
トランジスタ１２１０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、半導体層１２０３、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂを含む。また、トランジスタ１２１０を覆い、半導体層１２０３に積層する絶縁層１２０７が設けられている。絶縁層１２０７上にはさらに保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１０７】
図１１（Ｂ）に示すトランジスタ１２２０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トランジスタともいう。
【０１０８】
トランジスタ１２２０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、半導体層１２０３、半導体層１２０３のチャネル形成領域上に設けられたチャネル保護層として機能する絶縁層１２２７、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂを含む。また、トランジスタ１２２０を覆い、保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１０９】
図１１（Ｃ）示すトランジスタ１２３０はボトムゲート型のトランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ、及び半導体層１２０３を含む。また、トランジスタ１２３０を覆い、半導体層１２０３に接する絶縁層１２０７が設けられている。絶縁層１２０７上にはさらに保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１１０】
トランジスタ１２３０においては、ゲート絶縁層１２０２は基板１２００及びゲート電極層１２０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層１２０２上にソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層１２０２、及びソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ上に半導体層１２０３が設けられている。
【０１１１】
図１１（Ｄ）に示すトランジスタ１２４０は、トップゲート構造のトランジスタの一つである。トランジスタ１２４０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、絶縁層１２４７、半導体層１２０３、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂ、ゲート絶縁層１２０２、ゲート電極層１２０１を含み、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂにそれぞれ配線層１２４６ａ、配線層１２４６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１１２】
本実施の形態では、半導体層１２０３が酸化物半導体を含むものとする。
【０１１３】
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系金属酸化物や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物などを用いることができる。また、上記金属酸化物の半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物とは、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。
【０１１４】
また、酸化物半導体は、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。
【０１１５】
なお本実施の形態の構成において酸化物半導体は、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真性（ｉ型）とし、又は実質的に真性型としたものである。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）又はそれに近づけたものである。加えて、酸化物半導体は、２．０ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３．０ｅＶ以上のバンドギャップを有する。そのため、酸化物半導体は、熱励起に起因するキャリアの発生を抑制することができる。その結果、酸化物半導体によってチャネル形成領域が構成されたトランジスタの動作温度の上昇に伴うオフ電流の増加を低減することができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタでは、オフ電流を少なくすることができる。具体的には、上述の酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流を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）にすることが可能である。つまりトランジスタの非導通状態において、酸化物半導体は絶縁体とみなせて回路設計を行うことができる。一方で、酸化物半導体は、トランジスタの導通状態においては、非晶質シリコンで形成される半導体層よりも高い電流供給能力を見込むことができる。
【０１１８】
酸化物半導体を半導体層１２０３に用いたトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０、１２４０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、画像データ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、リフレッシュレートを小さくすることができるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０１１９】
また、酸化物半導体を半導体層１２０３に用いたトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０、１２４０は、非晶質半導体を用いたものとして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、表示装置の高機能化及び高速応答化が実現できる。
【０１２０】
絶縁表面を有する基板１２００に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。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ことができる。
【０１２１】
また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、実用的な耐熱ガラスである、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）より酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含むガラス基板を用いてもよい。
【０１２２】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。また、プラスチック基板等も適宜用いることができる。
【０１２３】
ボトムゲート構造のトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０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。
【０１２４】
ゲート電極層１２０１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。
【０１２５】
例えば、ゲート電極層１２０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極層を形成することもできる。透光性を有する導電膜としては、透光性導電性酸化物等をその例に挙げることができる。
【０１２６】
ゲート絶縁層１２０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、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。
【０１２７】
ゲート絶縁層１２０２は、ゲート電極層側から窒化シリコン層と酸化シリコン層を積層した構造とすることもできる。例えば、第１のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜厚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、膜厚１００ｎｍのゲート絶縁層とする。ゲート絶縁層１２０２の膜厚は、トランジスタに要求される特性によって適宜設定すればよく３５０ｎｍ乃至４００ｎｍ程度でもよい。
【０１２８】
ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素、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Ｃｒ、Ｔａ、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、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｓｃ、Ｙなど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。
【０１２９】
ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂに接続する配線層１２４６ａ、配線層１２４６ｂのような導電膜も、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１３０】
また、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂは、単層構造でも、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する２層構造、Ｔｉ膜と、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にＴｉ膜を成膜する３層構造などが挙げられる。
【０１３１】
また、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）となる導電膜を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）または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１３２】
絶縁層１２０７、１２２７、１２４７、保護絶縁層１２０９としては、酸化絶縁層、又は窒化絶縁層などの無機絶縁膜を好適に用いることができる。
【０１３３】
絶縁層１２０７、１２２７、１２４７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。
【０１３４】
保護絶縁層１２０９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。
【０１３５】
また、保護絶縁層１２０９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、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する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）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）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。
【０１３６】
このように、本実施の形態において、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタを用いることにより、さらに低消費電力化が達成された高機能な液晶表示装置を提供することができる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（実施の形態４）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いた駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１３９】
なお液晶表示装置とは、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１４０】
液晶表示装置の外観及び断面について、図１２を用いて説明する。図１２（Ａ１）（Ａ２）は、トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１４１】
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。また第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。
【０１４２】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図１２（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１２（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１４３】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図１２（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ、４０２０、４０２１が設けられている。
【０１４４】
トランジスタ４０１０、４０１１は、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタを適用することができる。本実施の形態において、トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型トランジスタである。
【０１４５】
絶縁層４０２１上において、駆動回路用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体を用いたチャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸化物半導体を用いたチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ（Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）試験前後におけるトランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層４０４０は、電位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層４０４０の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０１４６】
また、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０は、トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。そして液晶素子４０１３の対向電極層４０３１は第２の基板４００６上に形成されている。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００８とが重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられ、絶縁層４０３２、４０３３を介して液晶層４００８を挟持している。
【０１４７】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性基板を用いることができ、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。
【０１４８】
また４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、画素電極層４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層４０３１は、トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４０３１と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材４００５に含有させることができる。
【０１４９】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層４００８に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１５０】
なお透過型液晶表示装置の他に、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０１５１】
また、液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けてもよい。
【０１５２】
トランジスタ４０１１は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４１ａと、酸化物半導体を用いた半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４１ｂとが形成されている。同様にトランジスタ４０１０は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４２ａと、酸化物半導体を用いた半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４２ｂとが形成されている。
【０１５３】
酸化物半導体を用いた半導体層の周縁部（側面を含む）を覆う酸化物絶縁層である絶縁層４０４１ｂ、４０４２ｂは、ゲート電極層と、その上方または周辺に形成される配線層（ソース配線層や容量配線層など）との距離を大きくし、寄生容量の低減を図ることができる。また、トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁層４０２１で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂとして、一例としてスパッタ法により酸化珪素膜を形成する。
【０１５４】
また、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ上に絶縁層４０２０が形成されている。絶縁層４０２０は、一例としてＲＦスパッタ法により窒化珪素膜を形成する。
【０１５５】
また、平坦化絶縁膜として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する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）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）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、絶縁層４０２１を形成してもよい。
【０１５６】
本実施の形態では、画素部の複数のトランジスタをまとめて窒化物絶縁膜で囲む構成としてもよい。絶縁層４０２０とゲート絶縁層とに窒化物絶縁膜を用いて、図１２に示すように少なくともアクティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように絶縁層４０２０とゲート絶縁層とが接する領域を設ける構成とすればよい。この製造プロセスでは、外部からの水分の侵入を防ぐことができる。また、液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部からの水分の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
【０１５７】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。
【０１５８】
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。絶縁層４０２１の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能となる。
【０１５９】
画素電極層４０３０、対向電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する透光性の導電性材料を用いることができる。
【０１６０】
また、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１６１】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体または誘導体などがあげられる。
【０１６２】
また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１６３】
接続端子電極４０１５が、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
【０１６４】
接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１６５】
また図１２においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているがこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
【０１６６】
図１３は、液晶表示装置を構成する一例を示している。
【０１６７】
図１３は液晶表示装置の一例であり、ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１がシール材２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む画素部２６０３、液晶層を含む表示素子２６０４、着色層２６０５が設けられ表示領域を形成している。着色層２６０５はカラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１の外側には偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設されている。光源は冷陰極管２６１０と反射板２６１１により構成される。回路基板２６１２は、フレキシブル配線基板２６０９によりＴＦＴ基板２６００の配線回路部２６０８と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
【０１６８】
液晶表示装置の駆動方式には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０１６９】
以上の工程により、静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる液晶表示装置を作製することができる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示す液晶表示装置において、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の構成について、図１４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【０１７２】
図１４（Ａ）は、本実施の形態の液晶表示装置の概略図である。図１４（Ａ）には、上記実施の形態の液晶表示装置である液晶表示パネル１５０１にタッチパネルユニット１５０２を重畳して設け、筐体１５０３（ケース）にて合着させる構成について示している。タッチパネルユニット１５０２は、抵抗膜方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等を適宜用いることができる。
【０１７３】
図１４（Ａ）に示すように、液晶表示パネル１５０１とタッチパネルユニット１５０２とを別々に作製し重畳することにより、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の作製に係るコストの削減を図ることができる。
【０１７４】
図１４（Ａ）とは異なるタッチパネル機能を付加した液晶表示装置の構成について、図１４（Ｂ）に示す。図１４（Ｂ）に示す液晶表示装置１５０４は、複数設けられる画素１５０５に光センサ１５０６、液晶素子１５０７を有する。そのため、図１４（Ａ）とは異なり、タッチパネルユニット１５０２を重畳して作製する必要がなく、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。なお、画素１５０５とともにゲート線側駆動回路１５０８、信号線側駆動回路１５０９、光センサ用駆動回路１５１０を画素１５０５と同じ基板上に作製することで、液晶表示装置の小型化を図ることができる。なお光センサ１５０６は、アモルファスシリコン等で形成し、酸化物半導体を用いたトランジスタと重畳して形成する構成としてもよい。
【０１７５】
本実施の形態により、タッチパネルの機能を付加した液晶表示装置において、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを用いることで、静止画の表示の際の、画像の保持特性を向上させることができる。そしてリフレッシュレートを低減して静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１７７】
（実施の形態６）
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。
【０１７８】
図１５（Ａ）は携帯型遊技機であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、記録媒体読込部９６７２、等を有することができる。図１５（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ａ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１７９】
図１５（Ｂ）はデジタルカメラであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、シャッターボタン９６７６、受像部９６７７、等を有することができる。図１５（Ｂ）に示すデジタルカメラは、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、アンテナから様々な情報を取得する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を保存する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ｂ）に示すデジタルカメラが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８０】
図１５（Ｃ）はテレビ受像器であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、等を有することができる。図１５（Ｃ）に示すテレビ受像機は、テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して表示に適した信号に変換する機能、画像信号のフレーム周波数を変換する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ｃ）に示すテレビ受像機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８１】
図１５（Ｄ）は、電子計算機（パーソナルコンピュータ）用途のモニター（ＰＣモニターともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１等を有することができる。図１５（Ｄ）に示すモニターは、ウインドウ型表示部９６５３が表示部９６３１にある例について示している。なお説明のために表示部９６３１にウインドウ型表示部９６５３を示したが、他のシンボル、例えばアイコン、画像等であってもよい。パーソナルコンピュータ用途のモニターでは、入力時にのみ画像信号が書き換えられる場合が多く、上記実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を適用する際に好適である。なお、図１５（Ｄ）に示すモニターが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８２】
図１６（Ａ）はコンピュータであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、ポインティングデバイス９６８１、外部接続ポート９６８０等を有することができる。図１６（Ａ）に示すコンピュータは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、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、無線通信又は有線通信などの通信機能、通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、等を有することができる。なお、図１６（Ａ）に示すコンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８３】
次に、図１６（Ｂ）は携帯電話であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、マイクロフォン９６３８等を有することができる。図１６（Ｂ）に示した携帯電話は、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１６（Ｂ）に示した携帯電話が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８４】
次に、図１６（Ｃ）は電子ペーパー（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２等を有することができる。図１６（Ｃ）に示した電子ペーパーは、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１６（Ｃ）に示した電子ペーパーが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。別の電子ペーパーの構成について図１６（Ｄ）に示す。図１６（Ｄ）に示す電子ペーパーは、図１６（Ｃ）の電子ペーパーに太陽電池９６５１、及びバッテリー９６５２を付加した構成について示している。表示部９６３１として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が予想され、太陽電池９６５１による発電、及びバッテリー９６５２での充電を効率よく行うことができ、好適である。なおバッテリー９６５２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。
【０１８５】
本実施の形態において述べた電子機器は、リフレッシュレートを低減して静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【０１８６】
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。
【符号の説明】
【０１８７】
１００ 液晶表示装置
１０１ タイミングコントローラ
１０２ 駆動回路
１０３ 表示部
１０４ 動画表示期間
１０５ 静止画表示期間
１０６ 期間
１０７ 期間
２０１ 階調
２０２ 階調
２０３ 矢印
２０４ 矢印
２０５ 階調
２０６ 階調
２０７ 階調
２０８ 階調
２０９ 階調
３０１ 階調
３０２ 階調
３０３ 矢印
３０４ 矢印
３０５ 階調
３０６ 階調
３０７ 階調
３０８ 階調
３０９ 階調
５００ 液晶表示装置
５０１ 分析部
５０２ パネルコントローラ
５０３ 画像信号補正制御部
５１１ カウンタ回路
５１２ 判定部
６０１ 抵抗素子
６０２ バッファ回路
６０３ スイッチ
６０４ スイッチ
６０５ セレクタ回路
８００ 液晶表示装置
８０１ 画像処理回路
８０２ タイミングコントローラ
８０３ 表示パネル
８０４ バックライト部
８０５ 液晶素子
８０６ 駆動回路部
８０７ 画素部
８０８ ゲート線
８０９ ソース線
８１０ 画素
８１１Ａ ゲート線駆動回路
８１１Ｂ ソース線駆動回路
８１２ トランジスタ
８１３ 容量素子
８１４ バックライト制御回路
８１５ バックライト
８１６ 端子部
８１７ 電源
９０１ 期間
９０２ 期間
９０３ 期間
９０４ 期間
１１０１ 期間
１１０２ 期間
１１０３ 期間
１１０４ 期間
１２００ 基板
１２０１ ゲート電極層
１２０２ ゲート絶縁層
１２０３ 半導体層
１２０５ａ ソース電極層
１２０５ｂ ドレイン電極層
１２０７ 絶縁層
１２０９ 保護絶縁層
１２１０ トランジスタ
１２２０ トランジスタ
１２２７ 絶縁層
１２３０ トランジスタ
１２４０ トランジスタ
１２４６ａ 配線層
１２４６ｂ 配線層
１２４７ 絶縁層
１５０１ 液晶表示パネル
１５０２ タッチパネルユニット
１５０３ 筐体
１５０４ 液晶表示装置
１５０５ 画素
１５０６ 光センサ
１５０７ 液晶素子
１５０８ ゲート線側駆動回路
１５０９ 信号線側駆動回路
１５１０ 光センサ用駆動回路
２６００ ＴＦＴ基板
２６０１ 対向基板
２６０２ シール材
２６０３ 画素部
２６０４ 表示素子
２６０５ 着色層
２６０６ 偏光板
２６０７ 偏光板
２６０８ 配線回路部
２６０９ フレキシブル配線基板
２６１０ 冷陰極管
２６１１ 反射板
２６１２ 回路基板
２６１３ 拡散板
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 基板
４００８ 液晶層
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１３ 液晶素子
４０１５ 接続端子電極
４０１６ 端子電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
４０２０ 絶縁層
４０２１ 絶縁層
４０３０ 画素電極層
４０３１ 対向電極層
４０３２ 絶縁層
４０３３ 絶縁層
４０４０ 導電層
４０４１ａ 絶縁層
４０４１ｂ 絶縁層
４０４２ａ 絶縁層
４０４２ｂ 絶縁層
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ スピーカ
９６３５ 操作キー
９６３６ 接続端子
９６３８ マイクロフォン
９６５１ 太陽電池
９６５２ バッテリー
９６５３ ウインドウ型表示部
９６７２ 記録媒体読込部
９６７６ シャッターボタン
９６７７ 受像部
９６８０ 外部接続ポート
９６８１ ポインティングデバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。または、液晶表示装置の駆動方法に関する。または、液晶表示装置を具備する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、テレビ受像機などの大型表示装置から携帯電話などの小型表示装置に至るまで、普及が進んでいる。今後は、より付加価値の高い製品が求められており開発が進められている。近年では、地球環境への関心の高まり、及びモバイル機器の利便性向上の点から、低消費電力型の液晶表示装置の開発が注目されている。
【０００３】
非特許文献１では、液晶表示装置の低消費電力化を図るために、動画表示と静止画表示の際のリフレッシュレートを異ならせる構成について開示している。そして静止画表示の際の、休止期間と走査期間の信号切り替えに伴ってドレイン−コモン電圧の変動を伴い、フリッカが知覚されてしまうのを防ぐために、休止期間中にも信号線とコモン電極とに同位相の交流信号を印加してドレイン−コモン電圧の変動を防ぐ構成について開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｈｉｋｏ Ｔｓｕｄａ ｅｔ ａｌ．，ＩＤＷ’０２，ｐｐ２９５−２９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記非特許文献１のように、静止画を表示する際のリフレッシュレートを小さくすることで低消費電力化を図ることができる。しかしながら、画素トランジスタのオフ電流、及び／または液晶からの電流のリークにより画素電極の電位が変化するため、画素電極とコモン電極との間の電圧が一定に保持できないことがある。その結果、液晶に印加される電圧が変化することにより、所望の階調が得られず表示する画質が劣化してしまう問題がある。
【０００６】
多階調の表示を行う際には階調の変化が生じやすいため、階調が変化しない程度にリフレッシュレートを保つ必要がある。その結果、リフレッシュレートを小さくすることによる液晶表示装置の低消費電力化を十分に図ることができないといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の一態様は、リフレッシュレートを低減して静止画を表示する際の、階調が変化することによる画質の劣化を抑制することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置である。
【０００９】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置である。
【００１０】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、画像信号の階調数が小さいほど、表示部において画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値を大きくする液晶表示装置である。
【００１１】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、画像信号の階調数が小さいほど、表示部において画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値を大きくする液晶表示装置である。
【００１２】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、表示部において第１の画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値より小さくする液晶表示装置である。
【００１３】
本発明の一態様は、駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、タイミングコントローラにより、表示部において第１の画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値より小さくする液晶表示装置である。
【００１４】
本発明の一態様において、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置でもよい。
【００１５】
本発明の一態様において、タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶に印加する電圧の絶対値は、動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の液晶に印加する電圧の絶対値より大きい液晶表示装置でもよい。
【００１６】
本発明の一態様において、タイミングコントローラは、画像信号の階調数を判定するための分析部と、電圧の絶対値を切り替えるためのスイッチを有するパネルコントローラと、分析部からの信号を元にスイッチのオン又はオフを制御するための画像信号補正制御部と、を有する液晶表示装置でもよい。
【００１７】
本発明の一態様において、表示部の各画素は、画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、トランジスタの半導体層は酸化物半導体を含む液晶表示装置でもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様により、リフレッシュレートを低減して静止画を表示する際の、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。また、静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図２】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図３】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図４】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図５】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図６】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図７】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図８】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図９】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１０】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１１】本発明の一態様のトランジスタを説明するための図。
【図１２】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１３】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１４】本発明の一態様の液晶表示装置を説明するための図。
【図１５】本発明の一態様の電子機器を説明するための図。
【図１６】本発明の一態様の電子機器を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及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。従って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。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。
【００２１】
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、信号波形、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２２】
なお本明細書にて用いる第１、第２、第３、乃至第Ｎ（Ｎは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、液晶表示装置について説明するための概念図、液晶表示装置のブロック図、及び液晶素子の透過率と印加する電圧の関係図について示し、説明する。
【００２４】
まず図１（Ａ）乃至（Ｃ）では、液晶表示装置について説明するための概念図、及び液晶表示装置の簡単なブロック図を示し、本明細書に係る液晶表示装置について説明する。
【００２５】
図１（Ａ）で示す液晶表示装置１００は、タイミングコントローラ１０１（タイミング制御回路ともいう）、駆動回路１０２、表示部１０３を有する。タイミングコントローラ１０１には、外部より画像信号Ｄａｔａが供給される。
【００２６】
図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１は、画像信号Ｄａｔａの階調数（画像信号Ｄａｔａにより表示される画像の階調数のことをいう）に応じて液晶素子に印加する電圧の絶対値を変換するための機能を有する。より具体的には、液晶がノーマリーホワイトモードの場合には表示部１０３において画像信号に応じた画像で黒を表示する際のノーマリーホワイトモードの液晶を含む液晶素子に印加する電圧の絶対値を大きくする機能、または液晶がノーマリーブラックモードの場合には表示部１０３において画像信号に応じた画像で白を表示する際のノーマリーブラックモードの液晶を含む液晶素子に印加する電圧の絶対値を大きくする機能を有する。
【００２７】
図１（Ａ）で示す駆動回路１０２は、ゲート線駆動回路（走査線駆動回路ともいう）、ソース線駆動回路（信号線駆動回路ともいう）を有する。ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は、複数の画素を有する表示部１０３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）又はデコーダ回路を有する。なお、ゲート線駆動回路、及びソース線駆動回路は、表示部１０３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。
【００２８】
図１（Ａ）で示す表示部１０３は、複数の画素と、複数の画素を走査して選択するためのゲート線（走査線ともいう）と、複数の画素に画像信号を供給するためのソース線（信号線ともいう）とを有する。ゲート線はゲート線駆動回路によって制御され、ソース線はソース線駆動回路によって制御される。画素はスイッチング素子としてトランジスタ、容量素子、及び液晶素子を有する。なお液晶素子は、画素電極（第１の電極）と対向電極（第２の電極）との間に、液晶が挟持された構造である。本明細書では、画素電極、対向電極、及び液晶を併せて液晶素子と呼ぶものである。
【００２９】
本実施の形態で示す液晶表示装置１００は、図１（Ｂ）に示すように動画表示期間１０４、及び静止画表示期間１０５を有する。なお本実施の形態で述べる構成では、特に静止画表示期間１０５での各フレーム期間における画像信号の書き込み期間、及び保持期間について説明するものである。
【００３０】
なお動画表示期間１０４は、１フレーム期間の周期（またはフレーム周波数）が、１／６０秒以下（６０Ｈｚ以上）であることが望ましい。フレーム周波数を高くすることで、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないようにすることができる。また静止画表示期間１０５は、１フレーム期間の周期を極端に長く、例えば１分以上（０．０１７Ｈｚ以下）とすることが望ましい。フレーム周波数を低くすることで、複数回にわたって同じ画像を切り替える場合と比較して眼の疲労を低減するといったことも可能である。なお、フレーム周波数はリフレッシュレートのことであり、１秒間あたりの画面表示の繰り返しの回数のことである。
【００３１】
なお動画表示期間１０４と静止画表示期間１０５との切り替えは、外部から切り替えるための信号を供給する構成でもよいし、画像信号Ｄａｔａをもとに動画表示期間１０４または静止画表示期間１０５を判定する構成としてもよい。なお動画表示期間１０４と静止画表示期間１０５との切り替えを判定することにより切り替える場合には、図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１によって、表示部１０３の各画素に書き込まれる画像信号が前の期間に書き込んだ画像信号と異なる画像信号である場合に逐次画像信号を書き込んで動画を表示させる動画表示期間と、表示部１０３の各画素に書き込まれる画像信号が前の期間に書き込んだ画像信号と同じ場合に当該画像信号の書き込みを停止し書き込まれた当該画像信号を各画素において保持して静止画を表示する静止画表示期間と、を切り替える構成とすればよい。リフレッシュレートを小さくすることは、１フレーム期間の長さを長くすることに相当する。
【００３２】
次いで図１（Ａ）で示すタイミングコントローラ１０１の動作について説明するため、具体的な画像信号Ｄａｔａとして複数の画像信号、ここでは第１の画像信号及び第２の画像信号を示し、図１（Ｃ）に示す概念図にて説明する。なお図１（Ｃ）において、第１の画像信号は第１の階調数（具体的にはＭ階調：Ｍは３以上の自然数）の画像信号であり期間Ｔ１にわたって表示が行われる様子を示し、第２の画像信号は第２の階調数（具体的にはＮ階調：Ｎは２以上の自然数）の画像信号であり期間Ｔ２にわたって表示が行われる様子を示す。なお第１の階調数Ｍは第２の階調数Ｎより大きい、すなわち第１の画像信号は第２の画像信号より多くの階調により画像を表示するものである。図１（Ｃ）での期間Ｔ１において示す１フレーム期間となる期間１０６は第１の画像信号による１フレーム期間について表したものである。図１（Ｃ）での期間Ｔ２において示す１フレーム期間となる期間１０７は第２の画像信号による１フレーム期間について表したものである。なお第１の階調数Ｍは、第２の階調数Ｎより大きい（Ｍ＞Ｎ）ものとして以下説明するものである。
【００３３】
なお期間Ｔ１と期間Ｔ２とで、リフレッシュレートを異ならせる構成としてもよい。例えば、画像信号の階調数が小さいほど、表示部で画像信号に応じた画像を表示する際のリフレッシュレートを小さくする構成としてもよい。画像信号の階調数に応じてリフレッシュレートを異ならせることで、液晶素子に印加される電圧が時間の経過とともに変化しても階調の変化を小さくすることができる。特に静止画表示する際には、階調数が小さい場合にはリフレッシュレートを大幅に低減することが好適である。静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、画像信号の書き込み頻度を低減でき、低消費電力化を図ることができる。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。そのためリフレッシュレートを大幅に小さくすることで、目の疲労を減らすといった効果もある。
【００３４】
なお階調数は、画像を構成する画素での色の濃淡を表す際の区切りの数のことをいい、画素に書き込まれる画像信号の電圧の高低（以下、電圧レベル）によって表されるものである。具体的にいえば、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する液晶素子に電圧を印加することで表現される白色から黒色への変化を表す、電圧レベルの勾配を複数段に分割して得られる電圧レベルの総数である。または階調数とは、液晶素子に電圧を印加することで表現される白色から黒色への変化を表す、電圧レベルの勾配を複数段に分割して得られる電圧レベルによって表されるもののうち、実際に１フレーム期間に画像を構成する画素に供給された電圧レベルの数のことをいう。具体的には、画像を構成する画素に供給された電圧レベルの数が、そのまま階調数として表されるものである。なお複数の画像信号とは、階調数の異なる画像信号、例えば上述の第１の画像信号及び第２の画像信号のように、互いに異なる階調数の画像信号が複数供給されるものをいう。
【００３５】
本実施の形態で述べる構成では、特に静止画表示期間での画像信号により表示される画像の階調数に応じて、ノーマリーホワイトモードの液晶では画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値、またはノーマリーブラックモードの液晶では画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値、を大きくする機能を有する。換言すれば液晶の配向を制御するために印加する電圧において、最も高い電圧の絶対値を画像の階調数に応じて変換する構成である。
【００３６】
なお本実施の形態の構成は、上記図１（Ｂ）で説明した動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において、液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることが好適である。例えば、ノーマリーホワイトモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。同様に、ノーマリーブラックモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。即ち、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とする。
【００３７】
次いで本実施の形態の構成による効果について説明するため、一例として２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図２（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図２（Ｂ）に示す。なお図２（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が高い、所謂ノーマリーホワイトモードの液晶の透過率について示している。
【００３８】
図２（Ａ）では２階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１が１階調２０１（黒）に相当し、電圧Ｖ２が２階調２０２（白）に相当するものとして示している。図２（Ａ）において、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を印加した後、時間の経過と共に、液晶素子に印加する電圧がα（αは正の数）だけ減少し（図２（Ａ）中、矢印２０３、矢印２０４参照）、電圧Ｖ１−αに応じた階調２０５、電圧Ｖ２−αに応じた階調２０６となる。図２（Ａ）において電圧Ｖ１−αとなった階調２０５、及び電圧Ｖ２−αとなった階調２０６は、１階調２０１（黒）及び２階調２０２（白）と同じ透過率となる。すなわち、電圧Ｖ１は、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換することが望ましい。
【００３９】
図２（Ｂ）ではＭ階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１ａが１階調２０７（黒）に相当し、電圧Ｖ２ａが２階調２０８（中間調）に相当し、電圧ＶＭａがＭ階調２０９（白）に相当するものとして示している。図２（Ｂ）においても、図２（Ａ）と同様に、電圧Ｖ１ａは、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換する構成とすればよい。なお図２（Ｂ）の例において、中間調である２階調２０８は電圧の変化に対して階調の変化がない程度に上乗せされた電圧が印加される構成としてもよいし、中間調に関しては電圧の上乗せを行わない構成とすることもできる。
【００４０】
なお図２（Ａ）の２階調の画像信号のような階調数が少ない画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が軽微である。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とすることで、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を小さくすることができ、画質の劣化を小さくすることができる。なお、図２（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きくなる。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とするより、リフレッシュレートを大きくして画質の劣化を小さくすることが好適である。なお図２（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号でも、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を考慮して上乗せされた電圧を印加することで１階調（黒）を表す階調の電圧を保持することができ、画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお電圧の上乗せは、低消費電力化を図るうえで、階調数が多い画像信号よりも、階調数が少ない画像信号において行われることが特に好ましい。
【００４１】
なお上述した、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とすることで、画像のコントラスト比の低下を更に抑制することができる。具体的にノーマリーホワイトモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で黒を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。静止画表示期間１０５は、動画表示期間１０４よりも、リフレッシュレートが小さいため、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きい。そのため、静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることで画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお、動画表示期間１０４では液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくしても画像のコントラスト比の低下を抑制するほどの時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化の影響がないため、むしろ液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を小さくしておくことで低消費電力化を図ることができるため好適である。
【００４２】
また図３（Ａ）、（Ｂ）では、図２（Ａ）、（Ｂ）と同様に、２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図３（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図３（Ｂ）に示す。なお図３（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が低い、所謂ノーマリーブラックモードの液晶の透過率について示している。
【００４３】
図３（Ａ）では２階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１が１階調３０１（黒）に相当し、電圧Ｖ２が２階調３０２（白）に相当するものとして示している。図３（Ａ）において、電圧Ｖ１、電圧Ｖ２を印加した後、時間の経過と共に、液晶素子に印加する電圧がα（αは正の数）だけ減少し（図３（Ａ）中、矢印３０３、矢印３０４参照）、電圧Ｖ１−αに応じた階調３０５、電圧Ｖ２−αに応じた階調３０６となる。図３（Ａ）において電圧Ｖ１−αとなった階調３０５、及び電圧Ｖ２−αとなった階調３０６は、１階調３０１（黒）及び２階調３０２（白）と同じ透過率となる。すなわち、電圧Ｖ２は、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換することが望ましい。なお時間の経過による電圧の減少が軽微である場合には、上乗せされた電圧を多く印加するような構成としても消費電力の増加を招くだけであるので、本実施の形態の構成は、階調数が少ない画像信号において、上乗せされた電圧を印加する構成とすることが好ましい。
【００４４】
図３（Ｂ）ではＭ階調の画像信号のうち、電圧Ｖ１ａが１階調３０７（黒）に相当し、電圧Ｖ２ａが２階調３０８（中間調）に相当し、電圧ＶＭａがＭ階調３０９（白）に相当するものとして示している。図３（Ｂ）においても、図３（Ａ）と同様に、電圧ＶＭａは、電圧が時間の経過と共に減少したとしても、透過率が変化して画質が劣化しないように予め上乗せされた電圧となるよう変換する構成とすればよい。なお図３（Ｂ）の例において、中間調である２階調３０８は電圧の変化に対して階調の変化がない程度に上乗せされた電圧が印加される構成としてもよいし、中間調に関しては電圧の上乗せを行わない構成とすることもできる。
【００４５】
なお図３（Ａ）の２階調の画像信号のような階調数が少ない画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が軽微である。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とすることで、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を小さくすることができ、画質の劣化を小さくすることができる。なお、図３（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号では、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きくなる。そのため、上乗せされた電圧を多く印加するような構成とするより、リフレッシュレートを大きくして画質の劣化を小さくすることが好適である。なお図３（Ｂ）のＭ階調の画像信号のような階調数が多い画像信号でも、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化を考慮して上乗せされた電圧を印加することでＭ階調（白）を表す階調の電圧を保持することができ、画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお電圧の上乗せは、低消費電力化を図るうえで、階調数が多い画像信号よりも、階調数が少ない画像信号において行われることが特に好ましい。
【００４６】
なお上述した、動画表示期間１０４よりも静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくする構成とすることで、画像のコントラスト比の低下を更に抑制することができる。具体的にノーマリーブラックモードの液晶では、静止画表示期間１０５での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値は、動画表示期間１０４での画像信号に応じた画像で白を表示する際の液晶素子に印加する電圧の絶対値よりも大きくする。静止画表示期間１０５は、動画表示期間１０４よりも、リフレッシュレートが小さいため、時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化が大きい。そのため、静止画表示期間１０５において液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくすることで画像のコントラスト比の低下を抑制することができる。なお、動画表示期間１０４では液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を大きくしても画像のコントラスト比の低下を抑制するほどの時間の経過による電圧の減少に伴う階調の変化の影響がないため、むしろ液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を小さくしておくことで低消費電力化を図ることができるため好適である。
【００４７】
また図４（Ａ）、（Ｂ）では、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３（Ａ）、（Ｂ）と同様に、２階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図４（Ａ）、Ｍ階調の画像信号における電圧と液晶の透過率の関係について図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）、（Ｂ）では、液晶に０［Ｖ］を印加する際に透過率が高い、所謂ノーマリーホワイトモードの液晶の透過率について示しており、反転駆動を行う際の電圧と透過率の関係について示している。なお反転駆動は、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より適宜画像信号の極性を反転させて液晶素子に電圧を印加する構成とすればよい。
【００４８】
次いで図５（Ａ）で示す液晶表示装置５００のブロック図は、図１（Ａ）と同様に、タイミングコントローラ１０１（タイミング制御回路ともいう）、駆動回路１０２、表示部１０３を有する。なお本実施の形態におけるタイミングコントローラ１０１は、特に静止画表示期間での画像信号により表示される画像の階調数に応じて、液晶の配向を制御するために印加する電圧における、最も高い電圧の絶対値を画像の階調数に応じて変換する構成である。そこで図５（Ａ）に示すブロック図では、異なる階調数の画像信号に応じて電圧を異ならせるためのタイミングコントローラ１０１の詳細な構成について示す。
【００４９】
図５（Ａ）に示すタイミングコントローラ１０１は、分析部５０１、パネルコントローラ５０２（表示制御回路ともいう）、画像信号補正制御部５０３を有する。図５（Ａ）に示す分析部５０１は、入力される画像信号Ｄａｔａの階調値を検出するための回路であっても良いし、各画素のビット値を分析する構成としてもよい。画像信号補正制御部５０３は、分析部５０１で検出される画像信号Ｄａｔａの階調値、または各画素のビット値の分析結果に基づいて、異なる階調数の第１の画像信号の電圧及び第２の画像信号の電圧を異ならせるためのパネルコントローラ５０２の制御を行うためのものである。
【００５０】
分析部５０１の構成について図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示す分析部５０１は、複数のカウンタ回路５１１、判定部５１２を有する。複数のカウンタ回路５１１はビット毎に設けられており、入力される画像信号Ｄａｔａのビット値に応じてカウント値を切り替えることでカウントする回路である。例えば具体的な動作について述べると、複数のカウンタ回路５１１では、複数のカウンタ回路５１１のうち、少なくともいずれか一でカウント値が切り替わることにより、各ビット値が全ての画素において同じでないということとなる。判定部５１２は、複数のカウンタ回路５１１でカウント値が切り替わったかを判定し、その結果を画像信号補正制御部５０３に出力するためのものである。
【００５１】
パネルコントローラ５０２では、図６に示すように、複数の抵抗素子６０１、バッファ回路６０２、第１のスイッチ６０３、第２のスイッチ６０４、セレクタ回路６０５（マルチプレクサ回路）を有する構成とすればよい。図６の回路は複数の抵抗素子６０１を直列に接続することで得られる複数の電圧がバッファ回路６０２を介して出力され、当該電圧を画像信号の階調値に応じた電圧として階調毎に変換を行う構成である。例えば画像信号補正制御部５０３からの信号に応じて第１のスイッチ６０３、第２のスイッチ６０４を切り替えて動作させることで、階調数または各画素のビット値の分析結果に応じた第１の画像信号の最も高い電圧及び第２の画像信号の最も高い電圧の値を異ならせる構成とすることができる。
【００５２】
なお、図６で示したように第１のスイッチ６０３または第２のスイッチ６０４は、画像信号補正制御部５０３により切り替えて動作する。図６の第１のスイッチ６０３及び第２のスイッチ６０４の具体的な動作としては、例えば画像信号が第１の階調数Ｍでは、第１のスイッチ６０３を非導通状態（オフともいう）、第２のスイッチ６０４を導通状態（オンともいう）とし、画像信号が第２の階調数Ｎでは、第１のスイッチ６０３を導通状態、第２のスイッチ６０４を非導通状態とする構成とすることで、透過率が変化しない程度に上乗せされた電圧を印加することができる。
【００５３】
なお、セレクタ回路６０５は、複数の抵抗素子６０１を直列に接続することで得られる複数の電圧のいずれか１つの電圧を画像信号に応じて順次選択し、選択した電圧を駆動回路１０２に出力する。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態の構成による静止画を表示する期間では、リフレッシュレートを小さくすることによる、階調の変化に起因する画質の劣化を予め小さくすることができ、特にコントラスト比の低下を軽減することができる。また、静止画を表示する際にリフレッシュレートを小さくすることで、低消費電力化を図ることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の液晶表示装置、及び低消費電力化を図ることができる液晶表示装置の一形態を、図７乃至図１０を用いて説明する。
【００５７】
本実施の形態で例示する液晶表示装置８００の各構成を、図７のブロック図に示す。液晶表示装置８００は、画像処理回路８０１、タイミングコントローラ８０２、表示パネル８０３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、さらに光源としてバックライト部８０４を設ける。
【００５８】
液晶表示装置８００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８１７をオン状態と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）はタイミングコントローラ８０２によって供給される。
【００５９】
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を併せて、電源電圧と呼ぶこともある。
【００６０】
共通電位Ｖｃｏｍは、画素電極に供給される画像信号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。
【００６１】
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８００に入力される構成とすればよい。また、画像信号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８００に供給する構成とすればよい。
【００６２】
本実施の形態では、液晶素子８０５の一方の電極（対向電極）及び容量素子８１３の一方の電極には、電源８１７よりタイミングコントローラ８０２を介して固定電位である共通電位Ｖｃｏｍが与えられている。
【００６３】
画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを解析、演算、及び／または加工し、処理した画像信号Ｄａｔａを制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。
【００６４】
具体的には画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを解析し動画であるか静止画であるかを判断し、判断結果を含む制御信号をタイミングコントローラ８０２に出力する。また、画像処理回路８０１は、動画または静止画を含む画像信号Ｄａｔａから１フレームの静止画を切り出し、静止画であることを意味する制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。また、画像処理回路８０１は、入力される画像信号Ｄａｔａを上述の制御信号と共にタイミングコントローラ８０２に出力する。なお、上述した機能は画像処理回路８０１が有する機能の一例であり、表示装置の用途に応じて種々の画像処理機能を選択して適用すればよい。
【００６５】
タイミングコントローラ８０２は、上記実施の形態１で述べた機能の他に、表示パネル８０３に処理した画像信号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）を供給する回路である。なおタイミングコントローラ８０２は、一部の機能を共通化することにより、画像処理回路８０１が有する機能を兼ねる構成としてもよい。
【００６６】
なお、デジタル信号に変換された画像信号は演算（例えば画像信号の差分を検出する等）が容易であるため、入力される画像信号（画像信号Ｄａｔａ）がアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を画像処理回路８０１に設ける構成とすればよい。
【００６７】
表示パネル８０３は液晶素子８０５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８０６、画素部８０７が設けられる。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（コモン電極、または対向電極ともいう）が設けられる。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。
【００６８】
画素部８０７には、複数のゲート線８０８（走査線）、及びソース線８０９（信号線）が設けられており、複数の画素８１０がゲート線８０８及びソース線８０９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８０８はゲート線駆動回路８１１Ａから延在し、ソース線８０９はソース線駆動回路８１１Ｂから延在している。
【００６９】
また、画素８１０はスイッチング素子としてトランジスタ８１２、該トランジスタ８１２に接続された容量素子８１３、及び液晶素子８０５を有する。
【００７０】
液晶素子８０５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。
【００７１】
トランジスタ８１２は、画素部８０７に設けられた複数のゲート線８０８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８０９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８１３の他方の電極、及び液晶素子８０５の他方の電極（画素電極）と接続される。
【００７２】
トランジスタ８１２は、オフ電流が低減されたトランジスタを用いることが好ましい。トランジスタ８１２がオフ状態のとき、オフ電流が低減されたトランジスタ８１２に接続された液晶素子８０５、及び容量素子８１３に蓄えられた電荷は、トランジスタ８１２を介して漏れ難く、トランジスタ８１２がオフ状態になる前に書き込まれた状態を、次に信号が書き込まれるまで安定して保持できる。従って、オフ電流が低減されたトランジスタ８１２に接続された容量素子８１３を用いることなく、画素８１０を構成することもできる。
【００７３】
このような構成とすることで、容量素子８１３は液晶素子８０５に加える電圧を保持することができる。また、容量素子８１３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。
【００７４】
駆動回路部８０６は、ゲート線駆動回路８１１Ａ、ソース線駆動回路８１１Ｂを有する。ゲート線駆動回路８１１Ａ、ソース線駆動回路８１１Ｂは、複数の画素を有する画素部８０７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。
【００７５】
なお、ゲート線駆動回路８１１Ａ、及びソース線駆動回路８１１Ｂは、画素部８０７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。
【００７６】
なお駆動回路部８０６には、タイミングコントローラ８０２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。
【００７７】
端子部８１６は、タイミングコントローラ８０２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８０６に供給する入力端子である。
【００７８】
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タイミングコントローラ８０２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。
【００７９】
バックライト部８０４はバックライト制御回路８１４、及びバックライト８１５を有する。バックライト８１５は、液晶表示装置８００の用途に応じて選択して組み合わせればよく、発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。バックライト８１５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。バックライト制御回路８１４には、タイミングコントローラ８０２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。
【００８０】
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８００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。
【００８１】
次に、画素に供給する信号の様子を、図７に示す画素の回路図、及び図８に示すタイミングチャートを用いて説明する。
【００８２】
図８に、タイミングコントローラ８０２がゲート線駆動回路８１１Ａ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、タイミングコントローラ８０２がソース線駆動回路８１１Ｂ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８ではクロック信号の波形を単純な矩形波で示す。
【００８３】
また図８に、ソース線８０９の電位（Ｄａｔａ ｌｉｎｅ）、画素電極の電位、並びに共通電極の電位を示す。
【００８４】
図８において期間９０１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９０１では画像信号、共通電位が画素部８０７の各画素、共通電極に供給されるように動作する。
【００８５】
また、期間９０２は、静止画を表示する期間に相当する。期間９０２では、画素部８０７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８に示す期間９０２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９０２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質の劣化を防ぐ構成とすることが好ましい。このリフレッシュレートを上記実施の形態１で示した構成とすることで、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【００８６】
まず、期間９０１におけるタイミングチャートを説明する。期間９０１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９０１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。
【００８７】
また、各行の画素に画像信号Ｄａｔａがソース線８０９を介して供給され、ゲート線８０８の電位に応じて画素電極にソース線８０９の電位が供給される。
【００８８】
一方、期間９０２は、静止画を表示する期間である。次に、期間９０２におけるタイミングチャートを説明する。期間９０２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９０２において、ソース線８０９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９０２では、トランジスタ８１２が非導通状態となり画素電極の電位が浮遊状態となる。
【００８９】
期間９０２では、液晶素子８０５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。
【００９０】
また、ゲート線駆動回路８１１Ａ、及びソース線駆動回路８１１Ｂ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。
【００９１】
特に、トランジスタ８１２としてオフ電流が低減されたトランジスタを用いることにより、液晶素子８０５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。
【００９２】
次に、動画から静止画に切り替わる期間（図８中の期間９０３）、及び静止画から動画に切り替わる期間（図８中の期間９０４）における表示制御回路の動作を、図９（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図９（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）、及びスタートパルス（ここではＧＳＰ）の電位を示す。
【００９３】
動画から静止画に切り替わる期間９０３の表示制御回路の動作を図９（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９（Ａ）のＥ１、第１のステップ）。次いで、スタートパルス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９（Ａ）のＥ２、第２のステップ）。次いで、電源電圧の高電源電位Ｖｄｄを低電源電位Ｖｓｓにする（図９（Ａ）のＥ３、第３のステップ）。
【００９４】
以上の手順をもって、駆動回路部８０６の誤動作を引き起こすことなく、駆動回路部８０６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、階調が変化することによる画質の劣化が少ない静止画を表示できる。
【００９５】
なお信号の停止とは、配線への所定の電位の供給を停止し、所定の固定電位が供給される配線、例えば低電源電位Ｖｓｓが供給された配線、に接続することをいう。
【００９６】
次に静止画から動画に切り替わる期間９０４の表示制御回路の動作を図９（Ｂ）に示す。表示制御回路は、電源電圧を低電源電位Ｖｓｓから高電源電位Ｖｄｄにする（図９（Ｂ）のＳ１、第１のステップ）。次いで、クロック信号ＧＣＫとして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９（Ｂ）のＳ２、第２のステップ）。次いでスタートパルスＧＳＰを供給する（図９（Ｂ）のＳ３、第３のステップ）。
【００９７】
以上の手順をもって、駆動回路部８０６の誤動作を引き起こすことなく駆動回路部８０６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。
【００９８】
また、図１０に、動画を表示する期間１１０１、または静止画を表示する期間１１０２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１０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１０中、期間１１０３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。
【００９９】
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１１０２で表示される静止画の画像信号は期間１１０４に書き込まれ、期間１１０４で書き込まれた画像信号は、期間１１０２の他の期間で保持される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
特に、本実施の形態の液晶表示装置は、オフ電流が低減された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小さく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。
【０１０３】
（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。
【０１０４】
図１１（Ａ）乃至（Ｄ）にトランジスタの断面構造の一例を示す。
【０１０５】
図１１（Ａ）に示すトランジスタ１２１０は、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタともいう。
【０１０６】
トランジスタ１２１０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、半導体層１２０３、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂを含む。また、トランジスタ１２１０を覆い、半導体層１２０３に積層する絶縁層１２０７が設けられている。絶縁層１２０７上にはさらに保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１０７】
図１１（Ｂ）に示すトランジスタ１２２０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トランジスタともいう。
【０１０８】
トランジスタ１２２０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、半導体層１２０３、半導体層１２０３のチャネル形成領域上に設けられたチャネル保護層として機能する絶縁層１２２７、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂを含む。また、トランジスタ１２２０を覆い、保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１０９】
図１１（Ｃ）示すトランジスタ１２３０はボトムゲート型のトランジスタであり、絶縁表面を有する基板である基板１２００上に、ゲート電極層１２０１、ゲート絶縁層１２０２、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ、及び半導体層１２０３を含む。また、トランジスタ１２３０を覆い、半導体層１２０３に接する絶縁層１２０７が設けられている。絶縁層１２０７上にはさらに保護絶縁層１２０９が形成されている。
【０１１０】
トランジスタ１２３０においては、ゲート絶縁層１２０２は基板１２００及びゲート電極層１２０１上に接して設けられ、ゲート絶縁層１２０２上にソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂが接して設けられている。そして、ゲート絶縁層１２０２、及びソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ上に半導体層１２０３が設けられている。
【０１１１】
図１１（Ｄ）に示すトランジスタ１２４０は、トップゲート構造のトランジスタの一つである。トランジスタ１２４０は、絶縁表面を有する基板１２００上に、絶縁層１２４７、半導体層１２０３、ソース電極層１２０５ａ、及びドレイン電極層１２０５ｂ、ゲート絶縁層１２０２、ゲート電極層１２０１を含み、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂにそれぞれ配線層１２４６ａ、配線層１２４６ｂが接して設けられ電気的に接続している。
【０１１２】
本実施の形態では、半導体層１２０３が酸化物半導体を含むものとする。
【０１１３】
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系金属酸化物や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系金属酸化物や、Ｉｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｏ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物などを用いることができる。また、上記金属酸化物の半導体にＳｉＯ２を含んでもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系金属酸化物とは、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。
【０１１４】
また、酸化物半導体は、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。
【０１１５】
なお本実施の形態の構成において酸化物半導体は、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真性（ｉ型）とし、又は実質的に真性型としたものである。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）又はそれに近づけたものである。加えて、酸化物半導体は、２．０ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３．０ｅＶ以上のバンドギャップを有する。そのため、酸化物半導体は、熱励起に起因するキャリアの発生を抑制することができる。その結果、酸化物半導体によってチャネル形成領域が構成されたトランジスタの動作温度の上昇に伴うオフ電流の増加を低減することができる。
【０１１６】
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。
【０１１７】
酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないため、トランジスタでは、オフ電流を少なくすることができる。具体的には、上述の酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流を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）にすることが可能である。つまりトランジスタの非導通状態において、酸化物半導体は絶縁体とみなせて回路設計を行うことができる。一方で、酸化物半導体は、トランジスタの導通状態においては、非晶質シリコンで形成される半導体層よりも高い電流供給能力を見込むことができる。
【０１１８】
酸化物半導体を半導体層１２０３に用いたトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０、１２４０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、画像データ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、リフレッシュレートを小さくすることができるため、より消費電力を抑制する効果を高くできる。
【０１１９】
また、酸化物半導体を半導体層１２０３に用いたトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０、１２４０は、非晶質半導体を用いたものとして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、表示装置の高機能化及び高速応答化が実現できる。
【０１２０】
絶縁表面を有する基板１２００に使用することができる基板に大きな制限はないが、少なくとも、後の加熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。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ことができる。
【０１２１】
また、ガラス基板としては、後の加熱処理の温度が高い場合には、歪み点が７３０℃以上のものを用いると良い。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。なお、実用的な耐熱ガラスである、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）より酸化バリウム（ＢａＯ）を多く含むガラス基板を用いてもよい。
【０１２２】
なお、上記のガラス基板に代えて、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁体でなる基板を用いても良い。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。また、プラスチック基板等も適宜用いることができる。
【０１２３】
ボトムゲート構造のトランジスタ１２１０、１２２０、１２３０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。
【０１２４】
ゲート電極層１２０１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。
【０１２５】
例えば、ゲート電極層１２０１の２層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された２層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した２層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した２層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した２層構造とすることが好ましい。３層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金層またはアルミニウムとチタンの合金層と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。なお、透光性を有する導電膜を用いてゲート電極層を形成することもできる。透光性を有する導電膜としては、透光性導電性酸化物等をその例に挙げることができる。
【０１２６】
ゲート絶縁層１２０２は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、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。
【０１２７】
ゲート絶縁層１２０２は、ゲート電極層側から窒化シリコン層と酸化シリコン層を積層した構造とすることもできる。例えば、第１のゲート絶縁層としてスパッタリング法により膜厚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、膜厚１００ｎｍのゲート絶縁層とする。ゲート絶縁層１２０２の膜厚は、トランジスタに要求される特性によって適宜設定すればよく３５０ｎｍ乃至４００ｎｍ程度でもよい。
【０１２８】
ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂに用いる導電膜としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗからから選ばれた元素、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Ｃｒ、Ｔａ、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、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｓｃ、Ｙなど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。
【０１２９】
ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂに接続する配線層１２４６ａ、配線層１２４６ｂのような導電膜も、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂと同様な材料を用いることができる。
【０１３０】
また、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂは、単層構造でも、２層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する２層構造、Ｔｉ膜と、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にＴｉ膜を成膜する３層構造などが挙げられる。
【０１３１】
また、ソース電極層１２０５ａ、ドレイン電極層１２０５ｂ（これと同じ層で形成される配線層を含む）となる導電膜を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）または前記金属酸化物材料にシリコン若しくは酸化シリコンを含ませたものを用いることができる。
【０１３２】
絶縁層１２０７、１２２７、１２４７、保護絶縁層１２０９としては、酸化絶縁層、又は窒化絶縁層などの無機絶縁膜を好適に用いることができる。
【０１３３】
絶縁層１２０７、１２２７、１２４７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。
【０１３４】
保護絶縁層１２０９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。
【０１３５】
また、保護絶縁層１２０９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、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する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）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）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。
【０１３６】
このように、本実施の形態において、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタを用いることにより、さらに低消費電力化が達成された高機能な液晶表示装置を提供することができる。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（実施の形態４）
トランジスタを作製し、該トランジスタを画素部、さらには駆動回路に用いて表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。また、トランジスタを用いた駆動回路の一部または全体を、画素部と同じ基板上に一体形成し、システムオンパネルを形成することができる。
【０１３９】
なお液晶表示装置とは、コネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【０１４０】
液晶表示装置の外観及び断面について、図１２を用いて説明する。図１２（Ａ１）（Ａ２）は、トランジスタ４０１０、４０１１、及び液晶素子４０１３を、第１の基板４００１と第２の基板４００６との間にシール材４００５によって封止した、パネルの平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ１）（Ａ２）のＭ−Ｎにおける断面図に相当する。
【０１４１】
第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられている。また画素部４００２と、走査線駆動回路４００４の上に第２の基板４００６が設けられている。よって画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶層４００８と共に封止されている。また第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に単結晶半導体膜又は多結晶半導体膜で形成された信号線駆動回路４００３が実装されている。
【０１４２】
なお、別途形成した駆動回路の接続方法は、特に限定されるものではなく、ＣＯＧ方法、ワイヤボンディング方法、或いはＴＡＢ方法などを用いることができる。図１２（Ａ１）は、ＣＯＧ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例であり、図１２（Ａ２）は、ＴＡＢ方法により信号線駆動回路４００３を実装する例である。
【０１４３】
また第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４は、トランジスタを複数有しており、図１２（Ｂ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０と、走査線駆動回路４００４に含まれるトランジスタ４０１１とを例示している。トランジスタ４０１０、４０１１上には絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ、４０２０、４０２１が設けられている。
【０１４４】
トランジスタ４０１０、４０１１は、酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタを適用することができる。本実施の形態において、トランジスタ４０１０、４０１１はｎチャネル型トランジスタである。
【０１４５】
絶縁層４０２１上において、駆動回路用のトランジスタ４０１１の酸化物半導体を用いたチャネル形成領域と重なる位置に導電層４０４０が設けられている。導電層４０４０を酸化物半導体を用いたチャネル形成領域と重なる位置に設けることによって、ＢＴ（Ｂｉａｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）試験前後におけるトランジスタ４０１１のしきい値電圧の変化量を低減することができる。また、導電層４０４０は、電位がトランジスタ４０１１のゲート電極層と同じでもよいし、異なっていても良く、第２のゲート電極層として機能させることもできる。また、導電層４０４０の電位がＧＮＤ、０Ｖ、或いはフローティング状態であってもよい。
【０１４６】
また、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０は、トランジスタ４０１０と電気的に接続されている。そして液晶素子４０１３の対向電極層４０３１は第２の基板４００６上に形成されている。画素電極層４０３０と対向電極層４０３１と液晶層４００８とが重なっている部分が、液晶素子４０１３に相当する。なお、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１はそれぞれ配向膜として機能する絶縁層４０３２、４０３３が設けられ、絶縁層４０３２、４０３３を介して液晶層４００８を挟持している。
【０１４７】
なお、第１の基板４００１、第２の基板４００６としては、透光性基板を用いることができ、ガラス、セラミックス、プラスチックを用いることができる。プラスチックとしては、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることができる。
【０１４８】
また４０３５は絶縁膜を選択的にエッチングすることで得られる柱状のスペーサであり、画素電極層４０３０と対向電極層４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられている。なお球状のスペーサを用いていても良い。また、対向電極層４０３１は、トランジスタ４０１０と同一基板上に設けられる共通電位線と電気的に接続される。共通接続部を用いて、一対の基板間に配置される導電性粒子を介して対向電極層４０３１と共通電位線とを電気的に接続することができる。なお、導電性粒子はシール材４００５に含有させることができる。
【０１４９】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層４００８に用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１５０】
なお透過型液晶表示装置の他に、半透過型液晶表示装置でも適用できる。
【０１５１】
また、液晶表示装置では、基板の外側（視認側）に偏光板を設け、内側に着色層、表示素子に用いる電極層という順に設ける例を示すが、偏光板は基板の内側に設けてもよい。また、偏光板と着色層の積層構造も本実施の形態に限定されず、偏光板及び着色層の材料や作製工程条件によって適宜設定すればよい。また、表示部以外にブラックマトリクスとして機能する遮光膜を設けてもよい。
【０１５２】
トランジスタ４０１１は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４１ａと、酸化物半導体を用いた半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４１ｂとが形成されている。同様にトランジスタ４０１０は、チャネル保護層として機能する絶縁層４０４２ａと、酸化物半導体を用いた半導体層の積層の周縁部（側面を含む）を覆う絶縁層４０４２ｂとが形成されている。
【０１５３】
酸化物半導体を用いた半導体層の周縁部（側面を含む）を覆う酸化物絶縁層である絶縁層４０４１ｂ、４０４２ｂは、ゲート電極層と、その上方または周辺に形成される配線層（ソース配線層や容量配線層など）との距離を大きくし、寄生容量の低減を図ることができる。また、トランジスタの表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁層４０２１で覆う構成となっている。ここでは、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂとして、一例としてスパッタ法により酸化珪素膜を形成する。
【０１５４】
また、絶縁層４０４１ａ、４０４１ｂ、４０４２ａ、４０４２ｂ上に絶縁層４０２０が形成されている。絶縁層４０２０は、一例としてＲＦスパッタ法により窒化珪素膜を形成する。
【０１５５】
また、平坦化絶縁膜として絶縁層４０２１を形成する。絶縁層４０２１としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する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）、シロキサン系樹脂、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）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、絶縁層４０２１を形成してもよい。
【０１５６】
本実施の形態では、画素部の複数のトランジスタをまとめて窒化物絶縁膜で囲む構成としてもよい。絶縁層４０２０とゲート絶縁層とに窒化物絶縁膜を用いて、図１２に示すように少なくともアクティブマトリクス基板の画素部の周縁を囲むように絶縁層４０２０とゲート絶縁層とが接する領域を設ける構成とすればよい。この製造プロセスでは、外部からの水分の侵入を防ぐことができる。また、液晶表示装置としてデバイスが完成した後にも長期的に、外部からの水分の侵入を防ぐことができデバイスの長期信頼性を向上することができる。
【０１５７】
なおシロキサン系樹脂とは、シロキサン系材料を出発材料として形成されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン系樹脂は置換基としては有機基（例えばアルキル基やアリール基）やフルオロ基を用いても良い。また、有機基はフルオロ基を有していても良い。
【０１５８】
絶縁層４０２１の形成法は、特に限定されず、その材料に応じて、スパッタ法、ＳＯＧ法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いることができる。絶縁層４０２１の焼成工程と半導体層のアニールを兼ねることで効率よく液晶表示装置を作製することが可能となる。
【０１５９】
画素電極層４０３０、対向電極層４０３１は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する透光性の導電性材料を用いることができる。
【０１６０】
また、画素電極層４０３０、対向電極層４０３１として、導電性高分子（導電性ポリマーともいう）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極は、シート抵抗が１００００Ω／□以下、波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１６１】
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの２種以上からなる共重合体または誘導体などがあげられる。
【０１６２】
また別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４または画素部４００２に与えられる各種信号及び電位は、ＦＰＣ４０１８から供給されている。
【０１６３】
接続端子電極４０１５が、液晶素子４０１３が有する画素電極層４０３０と同じ導電膜から形成され、端子電極４０１６は、トランジスタ４０１０、４０１１のソース電極層及びドレイン電極層と同じ導電膜で形成されている。
【０１６４】
接続端子電極４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電膜４０１９を介して電気的に接続されている。
【０１６５】
また図１２においては、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示しているがこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。
【０１６６】
図１３は、液晶表示装置を構成する一例を示している。
【０１６７】
図１３は液晶表示装置の一例であり、ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１がシール材２６０２により固着され、その間にＴＦＴ等を含む画素部２６０３、液晶層を含む表示素子２６０４、着色層２６０５が設けられ表示領域を形成している。着色層２６０５はカラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。ＴＦＴ基板２６００と対向基板２６０１の外側には偏光板２６０６、偏光板２６０７、拡散板２６１３が配設されている。光源は冷陰極管２６１０と反射板２６１１により構成される。回路基板２６１２は、フレキシブル配線基板２６０９によりＴＦＴ基板２６００の配線回路部２６０８と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。また偏光板と、液晶層との間に位相差板を有した状態で積層してもよい。
【０１６８】
液晶表示装置の駆動方式には、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モードなどを用いることができる。
【０１６９】
以上の工程により、静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる液晶表示装置を作製することができる。
【０１７０】
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。
【０１７１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態で示す液晶表示装置において、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の構成について、図１４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【０１７２】
図１４（Ａ）は、本実施の形態の液晶表示装置の概略図である。図１４（Ａ）には、上記実施の形態の液晶表示装置である液晶表示パネル１５０１にタッチパネルユニット１５０２を重畳して設け、筐体１５０３（ケース）にて合着させる構成について示している。タッチパネルユニット１５０２は、抵抗膜方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等を適宜用いることができる。
【０１７３】
図１４（Ａ）に示すように、液晶表示パネル１５０１とタッチパネルユニット１５０２とを別々に作製し重畳することにより、タッチパネル機能を付加した液晶表示装置の作製に係るコストの削減を図ることができる。
【０１７４】
図１４（Ａ）とは異なるタッチパネル機能を付加した液晶表示装置の構成について、図１４（Ｂ）に示す。図１４（Ｂ）に示す液晶表示装置１５０４は、複数設けられる画素１５０５に光センサ１５０６、液晶素子１５０７を有する。そのため、図１４（Ａ）とは異なり、タッチパネルユニット１５０２を重畳して作製する必要がなく、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。なお、画素１５０５とともにゲート線側駆動回路１５０８、信号線側駆動回路１５０９、光センサ用駆動回路１５１０を画素１５０５と同じ基板上に作製することで、液晶表示装置の小型化を図ることができる。なお光センサ１５０６は、アモルファスシリコン等で形成し、酸化物半導体を用いたトランジスタと重畳して形成する構成としてもよい。
【０１７５】
本実施の形態により、タッチパネルの機能を付加した液晶表示装置において、酸化物半導体膜を用いたトランジスタを用いることで、静止画の表示の際の、画像の保持特性を向上させることができる。そしてリフレッシュレートを低減して静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【０１７６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１７７】
（実施の形態６）
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。
【０１７８】
図１５（Ａ）は携帯型遊技機であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、記録媒体読込部９６７２、等を有することができる。図１５（Ａ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ａ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１７９】
図１５（Ｂ）はデジタルカメラであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、シャッターボタン９６７６、受像部９６７７、等を有することができる。図１５（Ｂ）に示すデジタルカメラは、静止画を撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を自動または手動で補正する機能、アンテナから様々な情報を取得する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を保存する機能、撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を表示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ｂ）に示すデジタルカメラが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８０】
図１５（Ｃ）はテレビ受像器であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、等を有することができる。図１５（Ｃ）に示すテレビ受像機は、テレビ用電波を処理して画像信号に変換する機能、画像信号を処理して表示に適した信号に変換する機能、画像信号のフレーム周波数を変換する機能、等を有することができる。なお、図１５（Ｃ）に示すテレビ受像機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８１】
図１５（Ｄ）は、電子計算機（パーソナルコンピュータ）用途のモニター（ＰＣモニターともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１等を有することができる。図１５（Ｄ）に示すモニターは、ウインドウ型表示部９６５３が表示部９６３１にある例について示している。なお説明のために表示部９６３１にウインドウ型表示部９６５３を示したが、他のシンボル、例えばアイコン、画像等であってもよい。パーソナルコンピュータ用途のモニターでは、入力時にのみ画像信号が書き換えられる場合が多く、上記実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を適用する際に好適である。なお、図１５（Ｄ）に示すモニターが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８２】
図１６（Ａ）はコンピュータであり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、接続端子９６３６、ポインティングデバイス９６８１、外部接続ポート９６８０等を有することができる。図１６（Ａ）に示すコンピュータは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、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、無線通信又は有線通信などの通信機能、通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、等を有することができる。なお、図１６（Ａ）に示すコンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８３】
次に、図１６（Ｂ）は携帯電話であり、筐体９６３０、表示部９６３１、スピーカ９６３３、操作キー９６３５、マイクロフォン９６３８等を有することができる。図１６（Ｂ）に示した携帯電話は、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１６（Ｂ）に示した携帯電話が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【０１８４】
次に、図１６（Ｃ）は電子ペーパー（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３１、操作キー９６３２等を有することができる。図１６（Ｃ）に示した電子ペーパーは、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１６（Ｃ）に示した電子ペーパーが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。別の電子ペーパーの構成について図１６（Ｄ）に示す。図１６（Ｄ）に示す電子ペーパーは、図１６（Ｃ）の電子ペーパーに太陽電池９６５１、及びバッテリー９６５２を付加した構成について示している。表示部９６３１として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が予想され、太陽電池９６５１による発電、及びバッテリー９６５２での充電を効率よく行うことができ、好適である。なおバッテリー９６５２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。
【０１８５】
本実施の形態において述べた電子機器は、リフレッシュレートを低減して静止画表示を行う際、階調が変化することによる画質の劣化を小さくすることができる。
【０１８６】
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。
【符号の説明】
【０１８７】
１００ 液晶表示装置
１０１ タイミングコントローラ
１０２ 駆動回路
１０３ 表示部
１０４ 動画表示期間
１０５ 静止画表示期間
１０６ 期間
１０７ 期間
２０１ 階調
２０２ 階調
２０３ 矢印
２０４ 矢印
２０５ 階調
２０６ 階調
２０７ 階調
２０８ 階調
２０９ 階調
３０１ 階調
３０２ 階調
３０３ 矢印
３０４ 矢印
３０５ 階調
３０６ 階調
３０７ 階調
３０８ 階調
３０９ 階調
５００ 液晶表示装置
５０１ 分析部
５０２ パネルコントローラ
５０３ 画像信号補正制御部
５１１ カウンタ回路
５１２ 判定部
６０１ 抵抗素子
６０２ バッファ回路
６０３ スイッチ
６０４ スイッチ
６０５ セレクタ回路
８００ 液晶表示装置
８０１ 画像処理回路
８０２ タイミングコントローラ
８０３ 表示パネル
８０４ バックライト部
８０５ 液晶素子
８０６ 駆動回路部
８０７ 画素部
８０８ ゲート線
８０９ ソース線
８１０ 画素
８１１Ａ ゲート線駆動回路
８１１Ｂ ソース線駆動回路
８１２ トランジスタ
８１３ 容量素子
８１４ バックライト制御回路
８１５ バックライト
８１６ 端子部
８１７ 電源
９０１ 期間
９０２ 期間
９０３ 期間
９０４ 期間
１１０１ 期間
１１０２ 期間
１１０３ 期間
１１０４ 期間
１２００ 基板
１２０１ ゲート電極層
１２０２ ゲート絶縁層
１２０３ 半導体層
１２０５ａ ソース電極層
１２０５ｂ ドレイン電極層
１２０７ 絶縁層
１２０９ 保護絶縁層
１２１０ トランジスタ
１２２０ トランジスタ
１２２７ 絶縁層
１２３０ トランジスタ
１２４０ トランジスタ
１２４６ａ 配線層
１２４６ｂ 配線層
１２４７ 絶縁層
１５０１ 液晶表示パネル
１５０２ タッチパネルユニット
１５０３ 筐体
１５０４ 液晶表示装置
１５０５ 画素
１５０６ 光センサ
１５０７ 液晶素子
１５０８ ゲート線側駆動回路
１５０９ 信号線側駆動回路
１５１０ 光センサ用駆動回路
２６００ ＴＦＴ基板
２６０１ 対向基板
２６０２ シール材
２６０３ 画素部
２６０４ 表示素子
２６０５ 着色層
２６０６ 偏光板
２６０７ 偏光板
２６０８ 配線回路部
２６０９ フレキシブル配線基板
２６１０ 冷陰極管
２６１１ 反射板
２６１２ 回路基板
２６１３ 拡散板
４００１ 基板
４００２ 画素部
４００３ 信号線駆動回路
４００４ 走査線駆動回路
４００５ シール材
４００６ 基板
４００８ 液晶層
４０１０ トランジスタ
４０１１ トランジスタ
４０１３ 液晶素子
４０１５ 接続端子電極
４０１６ 端子電極
４０１８ ＦＰＣ
４０１９ 異方性導電膜
４０２０ 絶縁層
４０２１ 絶縁層
４０３０ 画素電極層
４０３１ 対向電極層
４０３２ 絶縁層
４０３３ 絶縁層
４０４０ 導電層
４０４１ａ 絶縁層
４０４１ｂ 絶縁層
４０４２ａ 絶縁層
４０４２ｂ 絶縁層
９６３０ 筐体
９６３１ 表示部
９６３２ 操作キー
９６３３ スピーカ
９６３５ 操作キー
９６３６ 接続端子
９６３８ マイクロフォン
９６５１ 太陽電池
９６５２ バッテリー
９６５３ ウインドウ型表示部
９６７２ 記録媒体読込部
９６７６ シャッターボタン
９６７７ 受像部
９６８０ 外部接続ポート
９６８１ ポインティングデバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記画像信号の階調数が小さいほど、前記表示部において前記画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値を大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記画像信号の階調数が小さいほど、前記表示部において前記画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値を大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記表示部において前記第１の画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記表示部において前記第１の画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項３または請求項５において、前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項４または請求項６において、前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記タイミングコントローラは、前記画像信号の階調数を判定するための分析部と、
前記電圧の絶対値を切り替えるためのスイッチを有するパネルコントローラと、
前記分析部からの信号を元に前記スイッチのオン又はオフを制御するための画像信号補正制御部と、
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記表示部の各画素は、画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、
前記トランジスタの半導体層は酸化物半導体を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
【請求項１】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号及び静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記画像信号の階調数が小さいほど、前記表示部において前記画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値を大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記画像信号の階調数が小さいほど、前記表示部において前記画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値を大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
駆動回路によって制御され、ノーマリーホワイトモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記表示部において前記第１の画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
駆動回路によって制御され、ノーマリーブラックモードの液晶を有する表示部と、
前記駆動回路を制御するためのタイミングコントローラと、を有し、
前記タイミングコントローラには、静止画を表示するための第１の階調数の第１の画像信号及び第２の階調数の第２の画像信号が供給されており、
前記タイミングコントローラにより、前記表示部において前記第１の画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記第１の階調数より小さい第２の階調数の第２の画像信号に応じた画像で白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より小さくすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項３または請求項５において、前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において黒を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項４または請求項６において、前記タイミングコントローラには、動画を表示するための画像信号が供給されており、
前記静止画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値は、前記動画を表示するための画像信号に応じた画像において白を表示する際の前記液晶に印加する電圧の絶対値より大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一において、
前記タイミングコントローラは、前記画像信号の階調数を判定するための分析部と、
前記電圧の絶対値を切り替えるためのスイッチを有するパネルコントローラと、
前記分析部からの信号を元に前記スイッチのオン又はオフを制御するための画像信号補正制御部と、
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一において、
前記表示部の各画素は、画像信号の書き込みを制御するためのトランジスタを有し、
前記トランジスタの半導体層は酸化物半導体を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１９１７４６（Ｐ２０１１−１９１７４６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０５３（Ｐ２０１１−２６０５３）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【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２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【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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