液晶表示装置
【課題】画質の低下を防ぎつつ、消費電力の低減を実現することができる、液晶表示装置
の駆動方法を提案する。
【解決手段】液晶素子と、当該液晶素子への画像信号の供給を制御するトランジスタとを
画素に有する。上記トランジスタは、チャネル形成領域に、シリコン半導体よりもバンド
ギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体を含み、オフ電流の極め
て小さい。そして、画素を反転駆動させる際に、画素電極を間に挟んで配置されている一
対の信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する。上記構成により、液晶素子
に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐ。
の駆動方法を提案する。
【解決手段】液晶素子と、当該液晶素子への画像信号の供給を制御するトランジスタとを
画素に有する。上記トランジスタは、チャネル形成領域に、シリコン半導体よりもバンド
ギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体を含み、オフ電流の極め
て小さい。そして、画素を反転駆動させる際に、画素電極を間に挟んで配置されている一
対の信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する。上記構成により、液晶素子
に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
トランジスタを画素に有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置の駆動方法に関する
。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリシリコンや微結晶シリコンによって得られる高い移動度と、アモルファスシリ
コンによって得られる均一な素子特性とを兼ね備えた新たな半導体素子のための材料とし
て、酸化物半導体と呼ばれる、半導体特性を示す金属酸化物に注目が集まっている。金属
酸化物は様々な用途に用いられており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化イン
ジウムは、液晶表示装置において画素電極の材料として用いられている。半導体特性を示
す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛
などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用いるトラン
ジスタが、既に知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体表示装置の性能を評価する上で低消費電力であることは重要なポイント
の一つであるが、液晶表示装置も例外ではない。特に、携帯電話などの携帯型の電子機器
だと、液晶表示装置の消費電力の高さは、連続使用時間の短縮化というデメリットに繋が
るため、消費電力の低さが求められる。
【０００５】
そして、透過型の液晶表示装置の場合、光を透過する領域の画素に占める割合、すなわち
開口率を高めると、バックライトから発せられる光を有効的に利用することができるため
、消費電力を低減させることができる。しかし、開口率の向上を優先させて画素のレイア
ウトを定めるならば、画素を構成しているトランジスタや容量素子などの半導体素子のサ
イズも縮小化せざるを得ない。容量素子の容量値が小さくなると、画像信号の電位を保持
できる期間が短くなるため、表示する画質が低下する。
【０００６】
上述の課題に鑑み、本発明の一態様は、画質の低下を防ぎつつ、消費電力の低減を実現す
ることができる、液晶表示装置の駆動方法の提案を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、液晶素子と、当該液晶素子への画像信号の供給を制御するトランジ
スタとを画素に有する。そして、本発明の一態様では、上記トランジスタが、オフ電流の
極めて小さい絶縁ゲート電界効果型トランジスタ（以下、単にトランジスタとする）であ
ることを特徴とする。上記トランジスタは、シリコン半導体よりもバンドギャップが広く
、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体材料を、チャネル形成領域に含むことを
特徴とする。上述したような特性を有する半導体材料をチャネル形成領域に含むことで、
オフ電流が著しく低く、なおかつ高耐圧であるトランジスタを実現することができる。こ
のような半導体材料としては、例えば、シリコンの約２倍以上の大きなバンドギャップを
有する酸化物半導体が挙げられる。
【０００８】
本発明の一態様は、オフ電流が著しく低いトランジスタを画素に用いることで、通常のシ
リコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて
、画像信号の電位をより長い期間に渡って保持することができる。従って、画像信号の電
位を保持するために、液晶素子に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下する
のを防ぐことができる。
【０００９】
なお、液晶素子が有する画素電極と、画素に画像信号を入力するための信号線との間には
寄生容量が形成される。そして、液晶素子に容量素子を接続しない場合、画素電極の電位
は上記寄生容量の影響を受けやすい。そのため、画像信号の電位を保持する期間において
信号線の電位が変化すると、その変化に伴って上記画素電極の電位も変動する、クロスト
ークと呼ばれる現象が起こりやすい。クロストークが起こると、コントラストが低下する
。
【００１０】
そこで、本発明の一態様では、画素を反転駆動させる際に、画素電極を間に挟んで配置さ
れている一対の信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する。なお、互いに逆
の極性を有する画像信号とは、液晶素子の対向電極の電位を基準電位としたときに、一方
が基準電位よりも高い電位を有する画像信号であり、他方が基準電位よりも低い電位を有
する画像信号であることを意味する。
【００１１】
具体的には、一の信号線に接続されている複数の画素と、上記信号線に隣接する一の信号
線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を有する画
像信号を入力するソースライン反転を行う。或いは、一の信号線に接続されている複数の
画素と、前記複数の画素にそれぞれ隣接し、なおかつ前記一の信号線に隣接した他の信号
線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を有する画
像信号を入力し、なおかつ同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する
画素に逆の極性を有する画像信号を入力するドット反転を行う。
【００１２】
上記反転駆動を行うことで、隣接する一対の信号線の電位が互いに逆の方向に変動するた
め、任意の画素電極が受ける電位の変動が打ち消される。よって、クロストークの発生を
抑えることができる。
【００１３】
なお、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減されて高純度化さ
れた酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りな
く近い。そのため、上記酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いと
いう特性を有する。具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（
ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）による
水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下
、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以
下とする。これにより、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度
は、１×１０１４／ｃｍ３未満、あるいは１×１０１２／ｃｍ３未満、あるいはは１×１
０１１／ｃｍ３未満となる。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、ある
いは２．５ｅＶ以上、あるいは３ｅＶ以上となる。水分または水素などの不純物濃度が十
分に低減されて高純度化された酸化物半導体膜を用いることにより、トランジスタのオフ
電流を下げることができる。
【００１４】
ここで、酸化物半導体膜中の、水素濃度の分析について触れておく。酸化物半導体膜中及
び導電膜中の水素濃度測定は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で行う。ＳＩＭＳは、その原理上、試料
表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であるこ
とが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析す
る場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が
得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の
厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領
域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の極
大値または極小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、当該膜が存在する領
域において、極大値のピーク、極小値の谷が存在しない場合、変曲点の値を水素濃度とし
て採用する。
【００１５】
具体的に、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流
が低いことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１０６μｍ
でチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイ
ン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流（ゲート電極とソース電極間の電圧
を０Ｖ以下としたときのドレイン電流）が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下
、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流を
トランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度は、１００ｚＡ／μｍ以
下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入ま
たは容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流密
度の測定を行った。当該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体膜を
チャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジス
タのオフ電流密度を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の
電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに低いオフ電流密度が得られることが
分かった。したがって、本発明の一態様に係る半導体装置では、高純度化された酸化物半
導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流密度を、ソース電極とドレイン電極
間の電圧によっては、１００ｙＡ／μｍ以下、好ましくは１０ｙＡ／μｍ以下、更に好ま
しくは１ｙＡ／μｍ以下にすることができる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を
活性層として用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトラ
ンジスタに比べて著しく低い。
【００１６】
また、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流の温度依存性がほ
とんど現れない。これは、酸化物半導体中で電子供与体（ドナー）となる不純物を除去し
て、酸化物半導体が高純度化することによって、導電型が限りなく真性型に近づき、フェ
ルミ準位が禁制帯の中央に位置するためと言える。また、これは、酸化物半導体のエネル
ギーギャップが３ｅＶ以上であり、熱励起キャリアが極めて少ないことにも起因する。ま
た、ソース電極及びドレイン電極が縮退した状態にあることも、温度依存性が現れない要
因となっている。トランジスタの動作は、縮退したソース電極から酸化物半導体に注入さ
れたキャリアによるものがほとんどであり、キャリア密度には温度依存性がないことから
、オフ電流の温度依存性がみられないことを説明することができる。
【００１７】
なお、酸化物半導体は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半
導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚ
ｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系
酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半
導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ
−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や
、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用
いることができる。なお、本明細書においては、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系
酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）
を有する金属酸化物、という意味であり、その化学量論的組成比は特に問わない。また、
上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【００１８】
或いは、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、ｍは自然数であると
は限らない）で表記することができる。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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様では、オフ電流の著しく低いトランジスタを画素に用いることで、液晶素
子に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よっ
て、開口率を高めることができ、消費電力を低減させることができる。そして、本発明の
一態様では、ソースライン反転またはドット反転を用いることで、容量素子を用いずとも
クロストークを抑えることができ、画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画素部の回路図と、その駆動方法を模式的に示す図。
【図２】ソースライン反転を用いた場合の、各画素に与えられる画像信号の極性を模式的に示す図。
【図３】ドット反転を用いた場合の、各画素に与えられる画像信号の極性を模式的に示す図。
【図４】画素部をソースライン反転で動作させた場合のタイミングチャート。
【図５】画素の上面図及び断面図。
【図６】トランジスタの作製方法を示す断面図。
【図７】トランジスタの断面図。
【図８】特性評価回路の回路図。
【図９】特性評価回路のタイミングチャート。
【図１０】特性評価回路における経過時間Ｔｉｍｅと、出力信号の電位Ｖｏｕｔとの関係を示す図。
【図１１】特性評価回路における経過時間Ｔｉｍｅと、該測定によって算出されたリーク電流との関係を示す図。
【図１２】特性評価回路におけるノードＡの電位とリーク電流の関係を示す図。
【図１３】液晶表示装置のブロック図。
【図１４】画素の断面図。
【図１５】液晶表示装置の構成を示す斜視図。
【図１６】電子機器の図。
【図１７】画素の上面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、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。したがって、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。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の一態様に係る駆動方法において用いられる液晶表示装置は、液晶素子と、当該液
晶素子への画像信号の供給を制御するトランジスタとを複数の画素にそれぞれ有する。そ
して、上記複数の画素には、上記複数の画素を選択するための複数の走査線と、選択され
た画素に画像信号を供給するための複数の信号線とが、それぞれ接続されている。
【００２３】
図１（Ａ）に、複数の画素１００が設けられた画素部１０１の構成を、一例として示す。
図１（Ａ）において、各画素１００は、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘの少なくとも１つと、
走査線Ｇ１から走査線Ｇｙの少なくとも１つとを有している。また、画素１００は、スイ
ッチング素子として機能するトランジスタ１０２と、液晶素子１０３とを有する。液晶素
子１０３は、画素電極と、対向電極と、画素電極と対向電極間の電圧が印加される液晶と
を有している。
【００２４】
トランジスタ１０２は、液晶素子１０３の画素電極に、信号線の電位、すなわち画像信号
の電位を与えるか否かを制御する。液晶素子１０３の対向電極には、所定の基準電位が与
えられている。
【００２５】
そして、本発明の一態様では、上記トランジスタ１０２のチャネル形成領域に、シリコン
半導体よりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体を含
むことを特徴とする。上記半導体の一例として、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）などの化合物半導体、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物でなる酸化物半導体な
どを適用することができる。この中でも酸化物半導体は、スパッタリング法や湿式法（印
刷法など）により作製可能であり、量産性に優れるといった利点がある。また、炭化シリ
コンのプロセス温度は約１５００℃、窒化ガリウムのプロセス温度は約１１００℃である
が、酸化物半導体膜の成膜は室温でも可能である。よって、酸化物半導体は、安価で入手
しやすいガラス基板上への成膜が可能であり、また、１５００℃〜２０００℃もの高温で
の熱処理に対する耐性を有さない半導体を用いた集積回路上に、酸化物半導体による半導
体素子を積層させることも可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。よっ
て、上述した半導体の中でも、特に酸化物半導体は量産性が高いというメリットを有する
。また、トランジスタの性能（例えば電界効果移動度）を向上させるために結晶性の酸化
物半導体を得ようとする場合でも、２５０℃から８００℃の熱処理によって容易に結晶性
の酸化物半導体を得ることができる。
【００２６】
以下の説明では、バンドギャップが広い半導体として、上記のような利点を有する酸化物
半導体を用いる場合を例に挙げている。
【００２７】
上述したような特性を有する半導体材料をチャネル形成領域に含むことで、オフ電流が極
めて低く、なおかつ高耐圧であるトランジスタ１０２を実現することができる。そして、
上記構成を有するトランジスタ１０２をスイッチング素子として用いることで、通常のシ
リコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて
、液晶素子１０３に蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。よって、画像信号の電
位をより長い期間に渡って保持することができるため、画像信号の電位を保持するために
液晶素子１０３に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐことが
できる。よって、容量素子を設けないこと、或いは容量素子のサイズを小さく抑えること
で、開口率を高めることができるため、液晶表示装置の消費電力を低減させることができ
る。
【００２８】
なお、本明細書において、容量素子は、液晶素子自体が有する容量とは区別される。
【００２９】
また、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおい
ては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ソー
ス電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以下であるときに、ソース電極と
ドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、ｐ
チャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも低い
電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以
上であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。
【００３０】
また、トランジスタが有するソース電極とドレイン電極は、トランジスタの極性及び各電
極に与えられる電位の差によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型ト
ランジスタでは、低い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ、高い電位が与えられ
る電極がドレイン電極と呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与
えられる電極がドレイン電極と呼ばれ、高い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ
る。以下、ソース電極とドレイン電極のいずれか一方を第１端子、他方を第２端子とし、
トランジスタ１０２と液晶素子１０３の具体的な接続関係について説明する。
【００３１】
トランジスタ１０２のゲート電極は走査線Ｇ１から走査線Ｇｙのいずれか１つに接続され
ている。トランジスタ１０２の第１端子は信号線Ｓ１から信号線Ｓｘのいずれか１つに接
続され、トランジスタ１０２の第２端子は、液晶素子１０３の画素電極に接続されている
。
【００３２】
なお、画素１００は、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、
インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。
【００３３】
図１（Ａ）では、画素１００において、一のトランジスタ１０２をスイッチング素子とし
て用いている場合について示しているが、本発明はこの構成に限定されない。一のスイッ
チング素子として機能する複数のトランジスタを用いていても良い。複数のトランジスタ
が一のスイッチング素子として機能する場合、上記複数のトランジスタは並列に接続され
ていても良いし、直列に接続されていても良いし、直列と並列が組み合わされて接続され
ていても良い。
【００３４】
本明細書において、トランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトラ
ンジスタの第１端子と第２端子のいずれか一方のみが、第２のトランジスタの第１端子と
第２端子のいずれか一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並
列に接続されている状態とは、第１のトランジスタの第１端子が第２のトランジスタの第
１端子に接続され、第１のトランジスタの第２端子が第２のトランジスタの第２端子に接
続されている状態を意味する。
【００３５】
なお、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が
、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接
続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或い
は伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介し
て間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
【００３６】
また、回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際に
は、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の
機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜
が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００３７】
図１（Ｂ）に、任意の信号線Ｓｉ（ｉは１からｘ−１のいずれか）に接続された一列の画
素１００の構成を示す。ただし、図１（Ｂ）では、図１（Ａ）とは異なり、液晶素子１０
３の替わりに、液晶素子１０３が有する画素電極１０４を図示している。
【００３８】
信号線Ｓｉに接続されている画素１００では、画素電極１０４が、信号線Ｓｉと、信号線
Ｓｉに隣接している信号線Ｓｉ＋１に挟まれるように、画素１００内に配置されている。
トランジスタ１０２がオフの状態であるならば、画素電極１０４と信号線Ｓｉは、理想的
には電気的に分離している。また、画素電極１０４と信号線Ｓｉ＋１も、理想的には、電
気的に分離している。しかし、実際には、画素電極１０４と信号線Ｓｉの間には寄生容量
１０６が存在しており、なおかつ、画素電極１０４と信号線Ｓｉ＋１の間には寄生容量１
０７が存在している。
【００３９】
液晶素子１０３に容量素子を接続しない場合、或いは液晶素子１０３に接続されている容
量素子の容量値が小さい場合は、画素電極１０４の電位が上記寄生容量１０６と寄生容量
１０７の影響を受けやすい。そのため、画像信号の電位を保持する期間においてトランジ
スタ１０２がオフの状態であっても、信号線Ｓｉまたは信号線Ｓｉ＋１の電位の変化に伴
って上記画素電極１０４の電位が変動する、所謂クロストークと呼ばれる現象が起こりや
すい。そのため、液晶素子１０３にノーマリーホワイトの液晶素子を用いた場合、画像が
白っぽくなり、コントラストが低下する。
【００４０】
そこで、本発明の一態様では、任意の一フレーム期間において、画素電極１０４を間に挟
んで配置されている信号線Ｓｉと信号線Ｓｉ＋１に、互いに逆の極性を有する画像信号を
入力する。
【００４１】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、まず第１フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋
）の極性を有する画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号
を入力する。次いで、第２フレーム期間において、信号線Ｓｉに負（−）の極性を有する
画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に正（＋）の極性を有する画像信号を入力する。次い
で、第３フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋）の極性を有する画像信号を入力し
、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号を入力する。
【００４２】
このように、信号線Ｓｉと信号線Ｓｉ＋１に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力す
ることで、信号線Ｓｉの電位の変化によってもたらされるはずの画素電極１０４の電位の
変動と、信号線Ｓｉ＋１の電位の変化によってもたらされるはずの画素電極１０４の電位
の変動とが逆方向に働き、互いに打ち消しあう。よって、液晶素子１０３に容量素子を接
続しない場合、或いは液晶素子１０３に接続されている容量素子の容量値が小さい場合で
あっても、画素電極１０４の電位の変動を小さく抑えることができる。したがって、クロ
ストークの発生を抑え、画質を向上させることができる。
【００４３】
なお、隣接する信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する駆動方法には、ソ
ースライン反転と、ドット反転とがある。
【００４４】
図２（Ａ）と、図２（Ｂ）に、ソースライン反転を用いた場合の、各画素に与えられる画
像信号の極性を模式的に示す。図２（Ａ）では、任意の一フレーム期間において与えられ
る画像信号が正の極性の画素を、＋の記号で示している。また、図２（Ａ）では、任意の
一フレーム期間において与えられる画像信号が負の極性の画素を、−の記号で示している
。また、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）の次のフレーム期間において与えられる画像信号が
正の極性の画素を、＋の記号で示している。また、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）の次のフ
レーム期間において与えられる画像信号が負の極性の画素を、−の記号で示している。
【００４５】
図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示すように、ソースライン反転では、同一の信号線に接続され
ている複数の画素の全てに、同一の極性を有する画像信号が与えられている。そして、隣
接する信号線に接続されている複数の画素の全てに、上記極性とは逆の極性を有する画像
信号が与えられている。
【００４６】
また、図３（Ａ）と、図３（Ｂ）に、ドット反転を用いた場合の、各画素に与えられる画
像信号の極性を模式的に示す。図３（Ａ）では、任意の一フレーム期間において与えられ
る画像信号が、正の極性の画素を＋の記号で、または負の極性の画素を−の記号で示して
いる。また、図３（Ｂ）では、図３（Ａ）の次のフレーム期間において与えられる画像信
号が、正の極性の画素を＋の記号で、または負の極性の画素を−の記号で示している。
【００４７】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、ドット反転では、一の信号線に接続されている複
数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ隣接し、なおかつ前記一の信号線に隣接した他の
信号線に接続されている複数の画素とに、互いに逆の極性を有する画像信号が与えられて
いる。なおかつ、同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する画素どう
し、互いに逆の極性を有する画像信号が与えられている。すなわち、一のフレーム期間に
着目すると、一の信号線に入力される画像信号の極性は、交互に反転することになる。
【００４８】
次いで、図４に、図１（Ａ）に示した画素部１０１をソースライン反転で動作させた場合
のタイミングチャートを示す。具体的に、図４では、走査線Ｇ１に与えられる信号の電位
と、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに与えられる画像信号の電位と、走査線Ｇ１に接続された
各画素の有する画素電極の電位の、時間変化を示している。
【００４９】
まず、走査線Ｇ１にパルスを有する信号が入力されることで、走査線Ｇ１が選択される。
選択された走査線Ｇ１に接続された複数の各画素１００において、トランジスタ１０２が
オンになる。そして、トランジスタ１０２がオンの状態の時に、信号線Ｓ１から信号線Ｓ
ｘに画像信号の電位が与えられると、オンのトランジスタ１０２を介して、画像信号の電
位が液晶素子１０３の画素電極に与えられる。
【００５０】
図４に示すタイミングチャートでは、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている
期間において、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に、正の極性の画像信号が順
に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに、負の極性
の画像信号が入力されている例を示している。よって、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ
３、．．．信号線Ｓｘ−１に接続された画素１００内の画素電極（Ｓ１）、画素電極（Ｓ
３）、．．．画素電極（Ｓｘ−１）には、正の極性の画像信号が与えられている。また、
偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された画素１００内の画素
電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、負の極性の画像信号が
与えられている。
【００５１】
液晶素子１０３では、画素電極と対向電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子
の配向が変化し、透過率が変化する。よって、液晶素子１０３は、画像信号の電位によっ
てその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
【００５２】
信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了すると、走査線Ｇ１の選択は終了す
る。走査線の選択が終了すると、該走査線を有する画素１００において、トランジスタ１
０２がオフになる。すると、液晶素子１０３は、画素電極と対向電極の間に与えられた電
圧を保持することで、階調の表示を維持する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に
選択され、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された
画素において行われる。
【００５３】
次いで、第２のフレーム期間において、再び、走査線Ｇ１が選択される。そして、第２の
フレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間では、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１
が選択されている期間とは異なり、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．信号線Ｓ
ｘ−１に、負の極性の画像信号が順に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ
４、．．．信号線Ｓｘに、正の極性の画像信号が入力されている。よって、奇数番目の信
号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．信号線Ｓｘ−１に接続された画素１００内の画素電極（Ｓ
１）、画素電極（Ｓ３）、．．．画素電極（Ｓｘ−１）には、負の極性の画像信号が与え
られている。また、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された
画素１００内の画素電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、正
の極性の画像信号が与えられている。
【００５４】
第２のフレーム期間においても、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了す
ると、走査線Ｇ１の選択は終了する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され
、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された画素にお
いて行われる。
【００５５】
そして、第３のフレーム期間と、第４のフレーム期間においても、上記動作が同様に繰り
返される。
【００５６】
なお、図４に示すタイミングチャートでは、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに、順に画像信号
が入力されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。信号線Ｓ１
から信号線Ｓｘに、一斉に画像信号が入力されていても良いし、複数の信号線ごとに順に
画像信号が入力されていても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では、プログレッシブ方式を用いた場合における、走査線の選択につ
いて説明したが、インターレース方式を用いて走査線の選択を行うようにしても良い。
【００５８】
なお、画像信号の電位の極性を、対向電極の電位を基準として反転させる反転駆動を行う
ことで、焼き付きと呼ばれる液晶の劣化を防ぐことができる。しかし、反転駆動を行うと
、画像信号の極性が変化する際に信号線に与えられる電位の変化が大きくなるため、スイ
ッチング素子として機能するトランジスタ１０２のソース電極とドレイン電極の電位差が
大きくなる。よって、トランジスタ１０２は、閾値電圧がシフトするなどの特性劣化が生
じやすい。また、液晶素子１０３に保持されている電圧を維持するために、ソース電極と
ドレイン電極の電位差が大きくても、オフ電流が低いことが要求される。本発明の一態様
では、トランジスタ１０２に、シリコンまたはゲルマニウムよりもバンドギャップが大き
く、真性キャリア密度が低い酸化物半導体などの半導体を用いているので、トランジスタ
１０２の耐圧性を高め、オフ電流を著しく低くすることができる。よって、通常のシリコ
ンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて、ト
ランジスタ１０２の劣化を防ぎ、液晶素子１０３に保持されている電圧を維持することが
できる。
【００５９】
なお、液晶は、電圧が印加されてからその透過率が収束するまでの応答時間が、一般的に
十数ｍｓｅｃ程度である。よって、液晶の応答の遅さが動画のぼやけとして視認されやす
い。そこで、本発明の一態様では、液晶素子１０３に印加する電圧を一時的に大きくして
液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動を用いるようにしても良い。オーバー
ドライブ駆動を用いることで、液晶の応答速度を上げ、動画のぼやけを防ぎ、動画の画質
を改善することができる。
【００６０】
また、トランジスタ１０２がオフした後においても、液晶素子の透過率が収束せずに変化
し続けると、液晶の比誘電率が変化するため、液晶素子の保持する電圧が変化しやすい。
特に、本発明の一態様のように、液晶素子に並列で容量素子を接続しない場合、或いは、
液晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容量値が小さい場合、上述した液晶素子
の保持する電圧の変化は顕著に起こりやすい。しかし、上記オーバードライブ駆動を用い
ることで、応答時間を短くすることができるので、トランジスタ１０２がオフした後にお
ける液晶素子の透過率の変化を小さくすることができる。したがって、液晶素子に並列で
容量素子を接続しない場合、或いは、液晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容
量値が小さい場合でも、トランジスタ１０２がオフした後に、液晶素子の保持する電圧が
変化するのを防ぐことができる。
【００６１】
次に、本発明の一態様における、画素の具体的な構成について説明する。図５（Ａ）に、
本発明の一態様における、画素の上面図の一例を示す。また、図５（Ａ）の破線Ａ１―Ａ
２における断面図を、図５（Ｂ）に示す。
【００６２】
図５（Ａ）に示す画素１００では、基板２００上に絶縁膜２０１が形成されており、なお
かつ、絶縁膜２０１上に導電膜２０２が形成されている。導電膜２０２は、走査線及びト
ランジスタ１０２のゲート電極として機能する。また、導電膜２０２上にゲート絶縁膜２
０４が形成されており、ゲート絶縁膜２０４上において導電膜２０２と重なる位置に半導
体膜２０５が形成されている。半導体膜２０５は、シリコン半導体よりもバンドギャップ
が広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体、例えば酸化物半導体を含んでお
り、トランジスタ１０２の活性層として機能する。
【００６３】
また、半導体膜２０５上に、導電膜２０６と導電膜２０７が形成されている。導電膜２０
６と導電膜２０７は、ゲート絶縁膜２０４及び半導体膜２０５上に形成された一の導電膜
を、エッチング等により所望の形状に加工することで形成することができる。導電膜２０
６は、信号線及びトランジスタ１０２の第１端子として機能する。また、導電膜２０７は
、トランジスタ１０２の第２端子として機能する。
【００６４】
半導体膜２０５、導電膜２０６及び導電膜２０７上には、絶縁膜２０８が形成されており
、絶縁膜２０８上には、液晶素子１０３が有する画素電極１０４が形成されている。画素
電極１０４は、絶縁膜２０８に形成されたコンタクトホールを介して、導電膜２０７に接
続されている。
【００６５】
図５（Ａ）に示すように、本発明の一態様では、液晶素子に並列で容量素子を接続してい
ない。換言すると、導電膜２０７は画素電極１０４と半導体膜２０５とだけに電気的に接
続している。従って、画素１００の開口率を大幅に向上させることができる。
【００６６】
なお、図５（Ａ）では、逆スタガ型のトランジスタ１０２を一例として示したが、トラン
ジスタ１０２はボトムコンタクト型やトップゲート型など、他のトランジスタの構造を有
していても良い。
【００６７】
画素電極１０４には、透光性を有する導電膜を用いる。透光性を有する導電膜は、酸化イ
ンジウムや酸化インジウム酸化スズ混合酸化物（以下ＩＴＯと略記する）などをスパッタ
法や真空蒸着法などを用いて形成する。透光性を有する導電膜の他の材料として、窒素を
含ませたＡｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、窒素を含ませたＺｎ−Ｏ系酸化物半導体、窒素
を含ませたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いてもよい。
【００６８】
なお、実際には、画素部に上記画素１００が複数配置される。複数の画素１００は、スト
ライプ配置、デルタ配置、或いはベイヤー配置を用いて画素部に配列されていても良い。
【００６９】
また、カラー表示する際に用いる色は、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青）の三色に限定
されず、それ以上の数の色を用いていても良い。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白）、又はＲＧ
Ｂに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加して、カラー表示を行うようにし
ても良い。
【００７０】
なお、図５に示した画素に、光を遮蔽することができる遮蔽膜が設けられていても良い。
図１７（Ａ）に、遮蔽膜２１０を図５に示した画素１００に重ねた場合の、上面図の一例
を示す。また、図１７（Ａ）の破線Ａ１―Ａ２における断面図を、図１７（Ｂ）に示す。
図１７に示すように、遮蔽膜２１０が、画素電極１０４と重なる領域に開口部を有してい
る。よって、遮蔽膜２１０により半導体膜２０５が遮光されるので、半導体膜２０５に含
まれる酸化物半導体の光劣化を防ぎ、トランジスタ１０２の閾値電圧がシフトするなどの
特性の劣化が引き起こされるのを防ぐことができる。また、遮蔽膜２１０を画素間に設け
ることで、画素間における液晶の配向の乱れに起因するディスクリネーションが視認され
るのを防ぐことができる。
【００７１】
また、図１７に示すように、半導体膜２０５を、ゲート電極として機能する導電膜２０２
と完全に重なる位置に形成することで、半導体膜２０５に基板２００側から光が入射する
のを防ぐことができる。よって、半導体膜２０５に含まれる酸化物半導体の光劣化を防ぎ
、トランジスタ１０２の閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化が引き起こされるのを防
ぐことができる。
【００７２】
なお、駆動回路をパネルに形成する場合、駆動回路に用いられるトランジスタにも、ゲー
ト電極或いは遮蔽膜による遮光を行うことで、トランジスタの閾値電圧がシフトするなど
の特性の劣化が引き起こされるのを防ぐことができる。
【００７３】
次に、本発明の一態様における酸化物半導体膜を用いたトランジスタにより、どの程度、
液晶表示装置の各画素での開口率が向上するかについて概算を見積もる。
【００７４】
画素の開口率を見積もるためのパラメータは、酸化物半導体膜を用いたトランジスタのオ
フ電流を１ｙＡ、画素部のサイズを対角３．４インチ、表示する階調を２５６階調、入力
する電圧を１０Ｖ、１フレーム期間を１．６６×１０−２ｓｅｃと仮定する。また、ゲー
ト絶縁膜の比誘電率を３．７、膜厚を１００ｎｍと仮定する。
【００７５】
まず画素数５４０×ＲＧＢ×９６０のパネル（第１のパネルとする）に上記パラメータを
適用した際の容量素子の面積、及び開口率について概算を見積もる。当該パネルにおいて
は、画素サイズが２６μｍ×７８μｍ、即ち画素の面積が２．０３×１０−９ｍ２となる
。このうち、配線及びトランジスタが占める領域を除いた面積は１．４３×１０−９ｍ２
となり、配線及びトランジスタが占める領域の面積は６．００×１０−１０ｍ２となる。
【００７６】
第１のパネルで必要最低限の容量値を有する容量素子は、酸化物半導体膜を有するトラン
ジスタを備えた画素で、４．２５×１０−２５Ｆとなる。この場合、必要な容量面積が１
．３０×１０−２１ｍ２となり、画素に占める容量素子の面積の割合が６．４×１０−１
１％、開口率が７０．４％となる。
【００７７】
また、画素数４８０×ＲＧＢ×６４０のパネル（第２のパネルとする）に上記パラメータ
を適用した際の容量素子の面積、及び開口率について概算を見積もる。当該パネルにおい
ては、画素サイズが３６μｍ×１０８μｍ、即ち画素の面積が３．８９×１０−９ｍ２と
なる。このうち、配線及びトランジスタが占める領域を除いた面積は３．２９×１０−９
ｍ２となり、配線及びトランジスタが占める領域の面積は６．００×１０−１０ｍ２とな
る。
【００７８】
第２のパネルで必要最低限の容量値を有する容量素子は、酸化物半導体膜を有するトラン
ジスタを備えた画素で、４．２５×１０−２５Ｆとなる。この場合、必要な容量面積が１
．３０×１０−２１ｍ２となり、画素に占める容量素子の面積の割合が３．３×１０−１
１％、開口率が８４．６％となる。
【００７９】
従って、第１のパネル及び第２のパネルに、本発明の一態様におけるオフ電流の低いトラ
ンジスタを用いることで、必要最低限の容量値を有する容量素子の面積は殆ど無視できる
程度に小さくすることができる。よって、第１のパネルで７０．４％、第２のパネルで８
４．６％という、高い開口率が得られることが分かる。
【００８０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、酸化物半導体を用いたトランジスタの作製方法について説明する。
【００８１】
まず、図６（Ａ）に示すように、基板７００の絶縁表面上に、絶縁膜７０１を形成し、絶
縁膜７０１上にゲート電極７０２を形成する。
【００８２】
基板７００として使用することができる基板は透光性を有していれば良く、その他には特
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。例えば、基板７００には、フュージョン法やフロート法で作製される
ガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。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。プラ
スチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱
温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが
可能である。
【００８３】
絶縁膜７０１は、後の作製工程における加熱処理の温度に耐えうる材料を用いる。具体的
に、絶縁膜７０１として、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化アル
ミニウム、酸化アルミニウムなどを用いるのが望ましい。
【００８４】
なお、本明細書において酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多
い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い
物質を意味する。
【００８５】
ゲート電極７０２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、ネ
オジム、スカンジウム等の金属材料、これら金属材料を主成分とする合金材料を用いた導
電膜、或いはこれら金属の窒化物を、単層で又は積層で用いることができる。なお、後の
工程において行われる加熱処理の温度に耐えうるのであれば、上記金属材料としてアルミ
ニウム、銅を用いることもできる。アルミニウムまたは銅は、耐熱性や腐食性の問題を回
避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いると良い。高融点金属材料としては、
モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等を用
いることができる。
【００８６】
例えば、二層の積層構造を有するゲート電極７０２として、アルミニウム膜上にモリブデ
ン膜が積層された二層構造、銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、銅膜上に窒化チ
タン膜若しくは窒化タンタル膜を積層した二層構造、または、窒化チタン膜とモリブデン
膜とを積層した二層構造とすることが好ましい。３層の積層構造を有するゲート電極７０
２としては、アルミニウム膜、アルミニウムとシリコンの合金膜、アルミニウムとチタン
の合金膜またはアルミニウムとネオジムの合金膜を中間層とし、タングステン膜、窒化タ
ングステン膜、窒化チタン膜またはチタン膜を上下層として積層した構造とすることが好
ましい。
【００８７】
また、ゲート電極７０２に酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ混合酸化物、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛混合酸化物、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウ
ム、または酸化亜鉛ガリウム等の透光性を有する酸化物導電膜を用いることもできる。
【００８８】
ゲート電極７０２の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍ
とする。本実施の形態では、タングステンターゲットを用いたスパッタ法により１５０ｎ
ｍのゲート電極用の導電膜を形成した後、該導電膜をエッチングにより所望の形状に加工
（パターニング）することで、ゲート電極７０２を形成する。なお、形成されたゲート電
極の端部がテーパー形状であると、上に積層するゲート絶縁膜の被覆性が向上するため好
ましい。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
。
【００８９】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、ゲート電極７０２上にゲート絶縁膜７０３を形成した
後、ゲート絶縁膜７０３上においてゲート電極７０２と重なる位置に、島状の酸化物半導
体膜７０４を形成する。
【００９０】
ゲート絶縁膜７０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜または酸化
タンタル膜を単層で又は積層させて形成することができる。ゲート絶縁膜７０３は、水分
や、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましい。スパッタリング法により酸
化珪素膜を成膜する場合には、ターゲットとしてシリコンターゲット又は石英ターゲット
を用い、スパッタガスとして酸素又は、酸素及びアルゴンの混合ガスを用いる。
【００９１】
不純物を除去することによりｉ型化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体（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、高純度化され
た酸化物半導体とゲート絶縁膜７０３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膜（ＧＩ）は、高品質化が要求される。
【００９２】
例えば、μ波（周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で絶縁耐
圧の高い高品質な絶縁膜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
質ゲート絶縁膜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。
【００９３】
もちろん、ゲート絶縁膜７０３として良質な絶縁膜を形成できるものであれば、スパッタ
リング法やプラズマ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
熱処理によって膜質や、酸化物半導体との界面特性が改善される絶縁膜であっても良い。
いずれにしても、ゲート絶縁膜としての膜質が良好であることは勿論のこと、ゲート絶縁
膜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
。
【００９４】
バリア性の高い材料を用いた絶縁膜と、窒素の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素
膜などの絶縁膜とを積層させた構造を有するゲート絶縁膜７０３を形成しても良い。この
場合、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜は、バリア性の高い絶縁膜と酸化物半導
体膜の間に形成する。バリア性の高い絶縁膜として、例えば窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜
、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。バリア性の高
い絶縁膜を用いることで、水分または水素などの雰囲気中の不純物、或いは基板内に含ま
れるアルカリ金属、重金属などの不純物が、酸化物半導体膜内、ゲート絶縁膜７０３内、
或いは、酸化物半導体膜と他の絶縁膜の界面とその近傍に入り込むのを防ぐことができる
。また、酸化物半導体膜に接するように窒素の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素
膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い絶縁膜が直接酸化物半導体膜に接する
のを防ぐことができる。
【００９５】
例えば、第１のゲート絶縁膜としてスパッタリング法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ
以下の窒化珪素膜（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁膜上に第２のゲー
ト絶縁膜として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化珪素膜（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積
層して、ゲート絶縁膜７０３としても良い。ゲート絶縁膜７０３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。
【００９６】
本実施の形態では、スパッタ法で形成された膜厚５０ｎｍの窒化珪素膜上に、スパッタ法
で形成された膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜を積層させた構造を有する、ゲート絶縁膜７０
３を形成する。
【００９７】
なお、ゲート絶縁膜７０３は後に形成される酸化物半導体と接する。酸化物半導体は、水
素が含有されると特性に悪影響を及ぼすので、ゲート絶縁膜７０３は水素、水酸基および
水分が含まれないことが望ましい。ゲート絶縁膜７０３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は、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７０２が形成された基板７００を予備加熱し、基板７００に吸着した水分
または水素などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱の温度は、１
００℃以上４００℃以下、好ましくは１５０℃以上３００℃以下である。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。
【００９８】
島状の酸化物半導体膜７０４は、ゲート絶縁膜７０３上に形成した酸化物半導体膜を所望
の形状に加工することで、形成することができる。上記酸化物半導体膜の膜厚は、２ｎｍ
以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上
２０ｎｍ以下とする。酸化物半導体膜は、酸化物半導体をターゲットとして用い、スパッ
タ法により成膜する。また、酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸
素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素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。
【００９９】
なお、酸化物半導体膜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、ゲート絶縁膜７０３の表面に付着している塵埃を除去
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、ヘリウムなどを用いてもよい。
また、アルゴン雰囲気に酸素、亜酸化窒素などを加えた雰囲気で行ってもよい。また、ア
ルゴン雰囲気に塩素、四フッ化炭素などを加えた雰囲気で行ってもよい。
【０１００】
酸化物半導体膜には、上述したように、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ
−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−
Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導
体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系
酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物
半導体などを用いることができる。
【０１０１】
本実施の形態では、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、及びＺｎ（亜鉛）を含むタ
ーゲットを用いたスパッタ法により得られる膜厚３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体の薄膜を、酸化物半導体膜として用いる。上記ターゲットとして、例えば、Ｉｎ
２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の組成比を有するターゲットを
用いる。また、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の組成比を
有するターゲット、またはＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ数比］
を有するターゲットを用いることができる。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含むターゲッ
トの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％未満である。充填
率の高い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。
【０１０２】
本実施の形態では、減圧状態に保持された処理室内に基板を保持し、処理室内の残留水分
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７００上に酸化物半導体膜を成膜する。成膜時に、基板温度を１００℃以上６００℃
以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下としても良い。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。処理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を用いることが好ましい。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成膜
室を排気すると、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（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。
【０１０３】
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（ＤＣ）電源を用いると、成膜時に発生する塵埃が軽減でき、膜
厚分布も均一となるために好ましい。
【０１０４】
なお、酸化物半導体膜に水素、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、
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絶縁膜７０３までが形成
された基板７００を予備加熱し、基板７００に吸着した水分または水素などの不純物を脱
離し排気することが好ましい。なお、予備加熱の温度は、１００℃以上４００℃以下、好
ましくは１５０℃以上３００℃以下である。また、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、後に行われる絶縁膜７０７の成膜前に、導電膜７０５、導電膜７０６まで形成
した基板７００にも同様に行ってもよい。
【０１０５】
なお、島状の酸化物半導体膜７０４を形成するためのエッチングは、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。ドライエッチングに用いるエッチ
ングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（
ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）が好ましい。ま
た、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ４）、六弗化硫黄（ＳＦ
６）、三弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）など）、臭化水素（ＨＢ
ｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガス
を添加したガス、などを用いることができる。
【０１０６】
ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導
結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【０１０７】
ウェットエッチングに用いるエッチング液として、ＩＴＯ−０７Ｎ（関東化学社製）を用
いてもよい。
【０１０８】
島状の酸化物半導体膜７０４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。
【０１０９】
なお、次工程の導電膜を形成する前に逆スパッタを行い、島状の酸化物半導体膜７０４及
びゲート絶縁膜７０３の表面に付着しているレジスト残渣などを除去することが好ましい
。
【０１１０】
なお、スパッタ等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物としての水分または水素が
多量に含まれていることがある。水分または水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化
物半導体にとっては不純物である。そこで、本発明の一態様では、酸化物半導体膜中の水
分または水素などの不純物を低減するために、島状の酸化物半導体膜７０４に対して、窒
素、酸素、超乾燥空気、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の雰囲気下において、
島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施す。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以
下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【０１１１】
島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施すことで、島状の酸化物半導体膜７０４中の
水分または水素を脱離させることができる。具体的には、３００℃以上７００℃以下、好
ましくは３００℃以上５００℃以下で加熱処理を行えば良い。例えば、５００℃、３分間
以上６分間以下程度で行えばよい。加熱処理にＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化また
は脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
【０１１２】
本実施の形態では、加熱処理装置の一つである電気炉を用いる。
【０１１３】
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備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ
Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎ
ｎｅａｌ）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。気体には、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。
【０１１４】
なお、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
分または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。
【０１１５】
以上の工程により、島状の酸化物半導体膜７０４中の水素の濃度を低減し、高純度化する
ことができる。それにより酸化物半導体膜の特性の安定化を図ることができる。また、ガ
ラス転移温度以下の加熱処理で、キャリア密度が極端に少なく、バンドギャップの広い酸
化物半導体膜を形成することができる。このため、大面積基板を用いてトランジスタを作
製することができ、量産性を高めることができる。また、当該水素濃度が低減され高純度
化された酸化物半導体膜を用いることで、耐圧性が高く、オフ電流の著しく低いトランジ
スタを作製することができる。
【０１１６】
なお、酸化物半導体膜を加熱する場合、酸化物半導体膜の材料や加熱条件にもよるが、そ
の表面に板状結晶が形成されることがある。板状結晶は、酸化物半導体膜の表面に対して
略垂直にｃ軸配向した単結晶体であることが好ましい。また、単結晶体でなくとも、各結
晶が、酸化物半導体膜の表面に対して略垂直にｃ軸配向した多結晶体であることが好まし
い。そして、上記多結晶体は、ｃ軸配向していることに加えて、各結晶のａｂ面が一致す
るか、ａ軸、或いは、ｂ軸が一致していることが好ましい。なお、酸化物半導体膜の下地
表面に凹凸がある場合、板状結晶は多結晶体となる。したがって、下地表面は可能な限り
平坦であることが望まれる。
【０１１７】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、ソース電極、ドレイン電極として機能する導電膜７０
５、導電膜７０６と、上記導電膜７０５、導電膜７０６、及び島状の酸化物半導体膜７０
４上に、絶縁膜７０７を形成する。
【０１１８】
導電膜７０５、導電膜７０６は、島状の酸化物半導体膜７０４を覆うように、スパッタ法
や真空蒸着法で導電膜を形成したあと、エッチング等により該導電膜をパターニングする
ことで、形成することができる。
【０１１９】
導電膜７０５及び導電膜７０６は、島状の酸化物半導体膜７０４に接している。導電膜７
０５、導電膜７０６となる導電膜の材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル
、チタン、モリブデン、タングステン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が挙げられる。また、アルミニウム
、銅などの金属膜の下側もしくは上側にクロム、タンタル、チタン、モリブデン、タング
ステンなどの高融点金属膜を積層させた構成としても良い。また、アルミニウムまたは銅
は、耐熱性や腐食性の問題を回避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いると良
い。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、
ネオジム、スカンジウム、イットリウム等を用いることができる。
【０１２０】
また、導電膜は、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、チタ
ン膜と、そのチタン膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を成
膜する３層構造などが挙げられる。
【０１２１】
また、導電膜７０５、導電膜７０６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、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化イン
ジウム酸化スズ混合酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛混合酸化物、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。
【０１２２】
導電膜形成後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせ
ることが好ましい。
【０１２３】
なお、導電膜のエッチングの際に、島状の酸化物半導体膜７０４がなるべく除去されない
ようにそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。エッチング条件によっては、
島状の酸化物半導体膜７０４の露出した部分が一部エッチングされることで、溝部（凹部
）が形成されることもある。
【０１２４】
本実施の形態では、導電膜にチタン膜を用いる。そのため、アンモニアと過酸化水素水を
含む溶液（アンモニア過水）を用いて、選択的に導電膜をウェットエッチングすることが
できるが、島状の酸化物半導体膜７０４も一部エッチングされる。具体的には、３１重量
％の過酸化水素水と、２８重量％のアンモニア水と水とを、体積比５：２：２で混合した
アンモニア過水を用いる。或いは、塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）などを含む
ガスを用いて、導電膜をドライエッチングしても良い。
【０１２５】
なお、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
した光に多段階の強度をもたせ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。
【０１２６】
なお、絶縁膜７０７を形成する前に、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラ
ズマ処理を島状の酸化物半導体膜７０４に対して行う。このプラズマ処理によって露出し
ている島状の酸化物半導体膜７０４の表面の吸着水などを除去する。また、酸素とアルゴ
ンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
【０１２７】
絶縁膜７０７は、水分や、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましく、単層
の絶縁膜であっても良いし、積層された複数の絶縁膜で構成されていても良い。絶縁膜７
０７に水素が含まれると、その水素が酸化物半導体膜へ侵入し、又は水素が酸化物半導体
膜中の酸素を引き抜き、島状の酸化物半導体膜７０４のバックチャネル部が低抵抗化（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、絶縁膜７０７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。
上記絶縁膜７０７には、バリア性の高い材料を用いるのが望ましい。例えば、バリア性の
高い絶縁膜として、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化
アルミニウム膜などを用いることができる。複数の積層された絶縁膜を用いる場合、窒素
の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を、上記バリア性の高い絶縁
膜よりも、島状の酸化物半導体膜７０４に近い側に形成する。そして、窒素の含有比率が
低い絶縁膜を間に挟んで、導電膜７０５、導電膜７０６及び島状の酸化物半導体膜７０４
と重なるように、バリア性の高い絶縁膜を形成する。バリア性の高い絶縁膜を用いること
で、島状の酸化物半導体膜７０４内、ゲート絶縁膜７０３内、或いは、島状の酸化物半導
体膜７０４と他の絶縁膜の界面とその近傍に、水分または水素などの不純物が入り込むの
を防ぐことができる。また、島状の酸化物半導体膜７０４に接するように窒素の比率が低
い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い材料を用
いた絶縁膜が直接島状の酸化物半導体膜７０４に接するのを防ぐことができる。
【０１２８】
本実施の形態では、スパッタ法で形成された膜厚２００ｎｍの酸化珪素膜上に、スパッタ
法で形成された膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜を積層させた構造を有する、絶縁膜７０７を
形成する。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。
【０１２９】
なお、絶縁膜７０７を形成した後に、加熱処理を施しても良い。加熱処理は、窒素、超乾
燥空気、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の雰囲気下において、好ましくは２０
０℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下で行う。上記ガスは、水の含有
量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが
望ましい。本実施の形態では、例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行
う。或いは、導電膜７０５、導電膜７０６を形成する前に、水分または水素を低減させる
ための酸化物半導体膜に対して行った先の加熱処理と同様に、高温短時間のＲＴＡ処理を
行っても良い。酸素を含む絶縁膜７０７が設けられた後に加熱処理が施されることによっ
て、先の加熱処理により、島状の酸化物半導体膜７０４に酸素欠損が発生していたとして
も、絶縁膜７０７から島状の酸化物半導体膜７０４に酸素が供与される。そして、島状の
酸化物半導体膜７０４に酸素が供与されることで、島状の酸化物半導体膜７０４において
、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論的組成比を満たすことが可能である。その結
果、島状の酸化物半導体膜７０４をｉ型に近づけることができ、酸素欠損によるトランジ
スタの電気特性のばらつきを軽減し、電気特性の向上を実現することができる。この加熱
処理を行うタイミングは、絶縁膜７０７の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例
えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透光性を有する導電膜を低抵抗化させるための加熱処理
と兼ねることで、工程数を増やすことなく、島状の酸化物半導体膜７０４をｉ型に近づけ
ることができる。
【０１３０】
また、酸素雰囲気下で島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施すことで、酸化物半導
体に酸素を添加し、島状の酸化物半導体膜７０４中においてドナーとなる酸素欠損を低減
させても良い。加熱処理の温度は、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０
℃以上２５０℃未満で行う。上記酸素雰囲気下の加熱処理に用いられる酸素ガスには、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の純
度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（
即ち酸素中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好
ましい。
【０１３１】
或いは、イオン注入法またはイオンドーピング法などを用いて、島状の酸化物半導体膜７
０４に酸素を添加することで、ドナーとなる酸素欠損を低減させても良い。例えば、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波でプラズマ化した酸素を島状の酸化物半導体膜７０４に添加すれ
ば良い。
【０１３２】
なお、絶縁膜７０７上に導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングすることで、島状
の酸化物半導体膜７０４と重なる位置にバックゲート電極を形成しても良い。バックゲー
ト電極を形成した場合は、バックゲート電極を覆うように絶縁膜を形成するのが望ましい
。バックゲート電極は、ゲート電極７０２、或いは導電膜７０５、導電膜７０６と同様の
材料、構造を用いて形成することが可能である。
【０１３３】
バックゲート電極の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍ
とする。例えば、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜が積層された構造を有する導電膜
を形成した後、フォトリソグラフィ法などによりレジストマスクを形成し、エッチングに
より不要な部分を除去して、該導電膜を所望の形状に加工（パターニング）することで、
バックゲート電極を形成すると良い。
【０１３４】
以上の工程により、トランジスタ７０８が形成される。
【０１３５】
トランジスタ７０８は、ゲート電極７０２と、ゲート電極７０２上のゲート絶縁膜７０３
と、ゲート絶縁膜７０３上においてゲート電極７０２と重なっている島状の酸化物半導体
膜７０４と、島状の酸化物半導体膜７０４上に形成された一対の導電膜７０５または導電
膜７０６とを有する。さらに、トランジスタ７０８は、絶縁膜７０７を、その構成要素に
含めても良い。図６（Ｃ）に示すトランジスタ７０８は、導電膜７０５と導電膜７０６の
間において、島状の酸化物半導体膜７０４の一部がエッチングされたチャネルエッチ構造
である。
【０１３６】
なお、トランジスタ７０８はシングルゲート構造のトランジスタを用いて説明したが、必
要に応じて、電気的に接続された複数のゲート電極７０２を有することで、チャネル形成
領域を複数有する、マルチゲート構造のトランジスタも形成することができる。
【０１３７】
本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
【０１３８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、トランジスタの構成例について説明する。なお、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、本実施の形態での繰り返しの説明は省略する。なお、同じ箇所の詳細な説明も省略す
る。
【０１３９】
図７（Ａ）に示すトランジスタ２４５０は、基板２４００上にゲート電極２４０１が形成
され、ゲート電極２４０１上にゲート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２
上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３上に、ソース電極２４
０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成されている。また、酸化物半導体膜２４０３
、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上に絶縁膜２４０７が形成されて
いる。また、絶縁膜２４０７上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジスタ２４５
０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の一つで
もある。
【０１４０】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ２４６０は、基板２４００上にゲート電極２４０１が形成
され、ゲート電極２４０１上にゲート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２
上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３上にチャネル保護膜２
４０６が形成され、チャネル保護膜２４０６及び酸化物半導体膜２４０３上に、ソース電
極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成されている。また、ソース電極２４０
５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジスタ
２４６０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
造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタの一つでもある。チャネル保護
膜２４０６は、他の絶縁膜と同様の材料及び方法を用いて形成することができる。
【０１４１】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ２４７０は、基板２４００上に下地膜２４３６が形成され
、下地膜２４３６上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３、及
び下地膜２４３６上に、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成され
、酸化物半導体膜２４０３、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上にゲ
ート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２上にゲート電極２４０１が形成さ
れている。また、ゲート電極２４０１上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジス
タ２４７０は、トップゲート構造のトランジスタの一つである。
【０１４２】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ２４８０は、基板２４００上に、ゲート電極２４１１が形
成され、ゲート電極２４１１上に第１のゲート絶縁膜２４１３が形成され、第１のゲート
絶縁膜２４１３上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３、及び
第１のゲート絶縁膜２４１３上に、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ
が形成されている。また、酸化物半導体膜２４０３、ソース電極２４０５ａ、及びドレイ
ン電極２４０５ｂ上に第２のゲート絶縁膜２４１４が形成され、第２のゲート絶縁膜２４
１４上にバックゲート電極２４１２が形成されている。また、バックゲート電極２４１２
上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。
【０１４３】
トランジスタ２４８０は、トランジスタ２４５０とトランジスタ２４７０を併せた構造を
有している。
【０１４４】
バックゲート電極の電位を変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させる
ことができる。バックゲート電極は、酸化物半導体膜２４０３のチャネル形成領域と重な
るように形成する。バックゲート電極は、電気的に絶縁しているフローティングの状態で
あっても良いし、電位が与えられる状態であっても良い。後者の場合、バックゲート電極
には、ゲート電極と同じ高さの電位が与えられていても良いし、グラウンドなどの固定電
位が与えられていても良い。バックゲート電極に与える電位の高さを制御することで、ト
ランジスタの閾値電圧を制御することができる。
【０１４５】
また、バックゲート電極と、ソース電極２４０５ａ及びドレイン電極２４０５ｂとにより
酸化物半導体膜２４０３を完全に覆うことで、バックゲート電極側から酸化物半導体膜２
４０３に光が入射するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体膜２４０３の光劣化
を防ぎ、トランジスタの閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化が引き起こされるのを防
ぐことができる。
【０１４６】
酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜（本実施の形態においては、ゲート絶縁膜２４０
２、絶縁膜２４０７、チャネル保護膜２４０６、下地膜２４３６、第１のゲート絶縁膜２
４１３、第２のゲート絶縁膜２４１４が相当する。）は、第１３族元素および酸素を含む
絶縁材料を用いることが好ましい。酸化物半導体材料には第１３族元素を含むものが多く
、第１３族元素を含む絶縁材料は酸化物半導体との相性が良く、これを酸化物半導体に接
する絶縁膜に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができる。
【０１４７】
第１３族元素を含む絶縁材料とは、絶縁材料に一または複数の第１３族元素を含むことを
意味する。第１３族元素を含む絶縁材料としては、例えば、酸化ガリウム、酸化アルミニ
ウム、酸化アルミニウムガリウム、酸化ガリウムアルミニウムなどの金属酸化物がある。
ここで、酸化アルミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量（原子％）よりアルミニウム
の含有量（原子％）が多いものを示し、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有
量（原子％）がアルミニウムの含有量（原子％）以上のものを示す。
【０１４８】
例えば、ガリウムを含有する酸化物半導体膜に接して絶縁膜を形成する場合に、絶縁膜に
酸化ガリウムを含む材料を用いることで酸化物半導体膜と絶縁膜の界面特性を良好に保つ
ことができる。例えば、酸化物半導体膜と酸化ガリウムを含む絶縁膜とを接して設けるこ
とにより、酸化物半導体膜と絶縁膜の界面における水素のパイルアップを低減することが
できる。なお、絶縁膜に酸化物半導体の成分元素と同じ族の元素を用いる場合には、同様
の効果を得ることが可能である。例えば、酸化アルミニウムを含む材料を用いて絶縁膜を
形成することも有効である。なお、酸化アルミニウムは、水を透過させにくいという特性
を有しているため、当該材料を用いることは、酸化物半導体膜への水の侵入防止という点
においても好ましい。
【０１４９】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜は、酸素雰囲気下による熱処理や、酸素ド
ープなどにより、絶縁材料を化学量論的組成比（化学量論値）より酸素が多い状態とする
ことが好ましい。酸素ドープとは、酸素をバルクに添加することをいう。なお、当該バル
クの用語は、酸素を薄膜表面のみでなく薄膜内部に添加することを明確にする趣旨で用い
ている。また、酸素ドープには、プラズマ化した酸素をバルクに添加する酸素プラズマド
ープが含まれる。また、酸素ドープは、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて
行ってもよい。
【０１５０】
例えば、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化ガリウムを用いた場合、酸素
雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うことにより、酸化ガリウムの組成をＧａ２Ｏ
Ｘ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５１】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化アルミニウムを用いた場合、酸
素雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うことにより、酸化アルミニウムの組成をＡ
ｌ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５２】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化ガリウムアルミニウム（酸化ア
ルミニウムガリウム）を用いた場合、酸素雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うこ
とにより、酸化ガリウムアルミニウム（酸化アルミニウムガリウム）の組成をＧａＸＡｌ
２−ＸＯ３＋α（０＜Ｘ＜２、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５３】
酸素ドープ処理を行うことにより、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜
を形成することができる。このような領域を備える絶縁膜と酸化物半導体膜が接すること
により、絶縁膜中の過剰な酸素が酸化物半導体膜に供給され、酸化物半導体膜中、または
酸化物半導体膜と絶縁膜の界面における酸素欠損を低減し、酸化物半導体膜をｉ型化また
はｉ型に限りなく近い酸化物半導体とすることができる。
【０１５４】
なお、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜は、酸化物半導体膜２４０３
に接する絶縁膜のうち、上層に位置する絶縁膜または下層に位置する絶縁膜のうち、どち
らか一方のみに用いても良いが、両方の絶縁膜に用いる方が好ましい。化学量論的組成比
より酸素が多い領域を有する絶縁膜を、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜の、上層
及び下層に位置する絶縁膜に用い、酸化物半導体膜２４０３を挟む構成とすることで、上
記効果をより高めることができる。
【０１５５】
また、酸化物半導体膜２４０３の上層または下層に用いる絶縁膜は、上層と下層で同じ構
成元素を有する絶縁膜としても良いし、異なる構成元素を有する絶縁膜としても良い。例
えば、上層と下層とも、組成がＧａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化ガリウムと
しても良いし、上層と下層の一方を組成がＧａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化
ガリウムとし、他方を組成がＡｌ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化アルミニウム
としても良い。
【０１５６】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜は、化学量論的組成比より酸素が多い領域
を有する絶縁膜の積層としても良い。例えば、酸化物半導体膜２４０３の上層に組成がＧ
ａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化ガリウムを形成し、その上に組成がＧａＸＡ
ｌ２−ＸＯ３＋α（０＜Ｘ＜２、０＜α＜１）の酸化ガリウムアルミニウム（酸化アルミ
ニウムガリウム）を形成してもよい。なお、酸化物半導体膜２４０３の下層を、化学量論
的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜の積層としても良いし、酸化物半導体膜２４
０３の上層及び下層の両方を、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜の積
層としても良い。
【０１５７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１５８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、トランジスタのオフ電流の算出例について説明する。
【０１５９】
まず、オフ電流の算出に用いた特性評価回路の構成について、図８を用いて説明する。本
実施の形態では、特性評価回路が、互いに並列に接続された複数の測定系８０１を備える
。具体的に図８では、８つの測定系８０１が並列に接続されている特性評価回路を例示し
ている。
【０１６０】
測定系８０１は、トランジスタ８１１と、トランジスタ８１２と、容量素子８１３と、ト
ランジスタ８１４と、トランジスタ８１５とを含む。
【０１６１】
トランジスタ８１１は、電荷注入用のトランジスタである。そして、トランジスタ８１１
は、その第１端子が、電位Ｖ１の与えられているノードに接続されており、その第２端子
が、トランジスタ８１２の第１端子に接続されている。トランジスタ８１１のゲート電極
は、電位Ｖｅｘｔ＿ａの与えられているノードに接続されている。
【０１６２】
トランジスタ８１２は、リーク電流評価用トランジスタである。なお、本実施の形態にお
いてリーク電流とは、トランジスタのオフ電流を含んでいる。そして、トランジスタ８１
２は、その第１端子が、トランジスタ８１１の第２端子に接続されており、その第２端子
が、電位Ｖ２の与えられているノードに接続されている。トランジスタ８１２のゲート電
極は、電位Ｖｅｘｔ＿ｂの与えられているノードに接続されている。
【０１６３】
容量素子８１３の第１の電極は、トランジスタ８１１の第２端子及びトランジスタ８１２
の第１端子に接続されている。容量素子８１３の第２の電極は、電位Ｖ２の与えられてい
るノードに接続されている。
【０１６４】
トランジスタ８１４は、その第１端子が、電位Ｖ３の与えられているノードに接続されて
おり、その第２端子が、トランジスタ８１５の第１端子に接続されている。トランジスタ
８１４のゲート電極は、トランジスタ８１１の第２端子、トランジスタ８１２の第１端子
、容量素子８１３の第１の電極に接続されている。なお、このトランジスタ８１４のゲー
ト電極が接続されている箇所を、ノードＡとする。
【０１６５】
トランジスタ８１５は、その第１端子が、トランジスタ８１４の第２端子に接続されてお
り、その第２端子が、電位Ｖ４の与えられているノードに接続されている。トランジスタ
８１５のゲート電極は、電位Ｖｅｘｔ＿ｃの与えられているノードに接続されている。
【０１６６】
そして、測定系８０１は、トランジスタ８１４の第２端子と、トランジスタ８１５の第１
端子が接続されているノードの電位を、出力信号の電位Ｖｏｕｔとして出力する。
【０１６７】
そして、本実施の形態では、トランジスタ８１１として、酸化物半導体を活性層に含み、
なおかつ、活性層に含まれるチャネル形成領域のサイズがチャネル長Ｌ＝１０μｍ、チャ
ネル幅Ｗ＝１０μｍであるトランジスタを用いる。
【０１６８】
なお、チャネル形成領域とは、半導体膜のうち、ソース電極とドレイン電極の間において
、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なる領域に相当する。
【０１６９】
また、トランジスタ８１４及びトランジスタ８１５として、酸化物半導体を活性層に含み
、なおかつ、活性層に含まれるチャネル形成領域のサイズがチャネル長Ｌ＝３μｍ、チャ
ネル幅Ｗ＝１００μｍであるトランジスタを用いる。
【０１７０】
また、トランジスタ８１２として、酸化物半導体を活性層に含み、活性層の上部にソース
電極及びドレイン電極が接し、ソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極とが重なるオ
ーバーラップ領域を設けず、幅１μｍのオフセット領域を有するボトムゲート構造のトラ
ンジスタを用いる。オフセット領域を設けることにより、寄生容量を低減することができ
る。さらに、トランジスタ８１２として、活性層に含まれるチャネル形成領域が、下記の
表１の条件１から条件６に示すような、異なるサイズを有するトランジスタを用いる。
【０１７１】
【表１】
【０１７２】
なお、電荷注入用のトランジスタ８１１を測定系８０１に設けない場合には、容量素子８
１３への電荷注入の際に、リーク電流評価用のトランジスタ８１２を一度オンにする必要
がある。この場合、リーク電流評価用のトランジスタ８１２が、オンからオフの定常状態
となるまでに時間を要するような素子だと、測定に時間を要する。図８に示すように、電
荷注入用のトランジスタ８１１と、リーク電流評価用のトランジスタ８１２とを別々に測
定系８０１に設けることにより、電荷注入の際に、リーク電流評価用のトランジスタ８１
２を常にオフに保つことができる。よって、測定に要する時間を短縮化することができる
。
【０１７３】
また、電荷注入用のトランジスタ８１１と、リーク電流評価用のトランジスタ８１２とを
測定系８０１に別々に設けることにより、それぞれのトランジスタを適切なサイズとする
ことができる。また、リーク電流評価用のトランジスタ８１２のチャネル幅Ｗを、電荷注
入用のトランジスタ８１１のチャネル幅Ｗよりも大きくすることにより、リーク電流評価
用のトランジスタ８１２のリーク電流以外の、特性評価回路内のリーク電流成分を相対的
に小さくすることができる。その結果、リーク電流評価用のトランジスタ８１２のリーク
電流を高い精度で測定することができる。同時に、電荷注入の際に、リーク電流評価用の
トランジスタ８１２を一度オンとする必要がないため、チャネル形成領域の電荷の一部が
ノードＡに流れ込むことによるノードＡの電位変動の影響もない。
【０１７４】
一方、電荷注入用のトランジスタ８１１のチャネル幅Ｗを、リーク電流評価用のトランジ
スタ８１２のチャネル幅Ｗよりも小さくすることにより、電荷注入用のトランジスタ８１
１のリーク電流を相対的に小さくすることができる。また、電荷注入の際に、チャネル形
成領域の電荷の一部がノードＡに流れ込むことによるノードＡの電位変動の影響も小さい
。
【０１７５】
また、図８に示すように、複数の測定系８０１を並列に接続させた構造にすることにより
、より正確に特性評価回路のリーク電流を算出することができる。
【０１７６】
次に、図８に示す特性評価回路を用いた、トランジスタのオフ電流の具体的な算出方法に
ついて説明する。
【０１７７】
まず、図８に示す特性評価回路のリーク電流測定方法について、図９を用いて説明する。
図９は、図８に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法を説明するためのタイミン
グチャートである。
【０１７８】
図８に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法は、書き込み期間及び保持期間に分
けられる。それぞれの期間における動作について、以下に説明する。なお、書き込み期間
及び保持期間の両期間において、電位Ｖ２及び電位Ｖ４を０Ｖ、電位Ｖ３を５Ｖ、電位Ｖ
ｅｘｔ＿ｃを０．５Ｖとする。
【０１７９】
まず、書き込み期間において、電位Ｖｅｘｔ＿ｂを、トランジスタ８１２がオフとなるよ
うな高さの電位ＶＬ（−３Ｖ）に設定する。また、電位Ｖ１を書き込み電位Ｖｗに設定し
た後、電位Ｖｅｘｔ＿ａを、一定期間トランジスタ８１１がオンとなるような高さの電位
ＶＨ（５Ｖ）に設定する。上記構成により、ノードＡに電荷が蓄積され、ノードＡの電位
は、書き込み電位Ｖｗと同等の値になる。次いで、電位Ｖｅｘｔ＿ａを、トランジスタ８
１１がオフとなるような高さの電位ＶＬに設定する。その後、電位Ｖ１を電位ＶＳＳ（０
Ｖ）に設定する。
【０１８０】
次に、保持期間において、ノードＡが保持する電荷量の変化に起因して生じるノードＡの
電位の変化量の測定を行う。電位の変化量から、トランジスタ８１２のソース電極とドレ
イン電極との間を流れる電流値を算出することができる。以上により、ノードＡの電荷の
蓄積とノードＡの電位の変化量の測定とを行うことができる。
【０１８１】
ノードＡの電荷の蓄積及びノードＡの電位の変化量の測定（蓄積及び測定動作ともいう）
は、繰り返し行う。まず、第１の蓄積及び測定動作を１５回繰り返し行う。第１の蓄積及
び測定動作では、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗとして５Ｖの電位を入力し、保持期間
に１時間の保持を行う。次に、第２の蓄積及び測定動作を２回繰り返し行う。第２の蓄積
及び測定動作では、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗを３．５Ｖとし、保持期間に５０時
間の保持を行う。次に、第３の蓄積及び測定動作を１回行う。第３の蓄積及び測定動作で
は、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗを４．５Ｖとし、保持期間に１０時間の保持を行う
。蓄積及び測定動作を繰り返し行うことにより、測定した電流値が、定常状態における値
であることを確認することができる。言い換えると、ノードＡを流れる電流ＩＡのうち、
過渡電流（測定開始後から時間経過とともに減少していく電流成分）を除くことができる
。その結果、より高い精度でリーク電流を測定することができる。
【０１８２】
一般に、ノードＡの電位ＶＡは、出力信号の電位Ｖｏｕｔの関数として次式のように表す
ことができる。
【０１８３】
【数１】
【０１８４】
また、ノードＡの電荷ＱＡは、ノードＡの電位ＶＡ、ノードＡに接続される容量ＣＡ、定
数（ｃｏｎｓｔ）を用いて、次式のように表される。ノードＡに接続される容量ＣＡは、
容量素子８１３の容量値と、容量素子８１３以外の容量が有する容量値の和である。
【０１８５】
【数２】
【０１８６】
ノードＡの電流ＩＡは、ノードＡに流れ込む電荷（またはノードＡから流れ出る電荷）の
時間微分であるから、ノードＡの電流ＩＡは次式のように表現される。
【０１８７】
【数３】
【０１８８】
例えば、Δｔを約５４０００ｓｅｃとする。ノードＡに接続される容量ＣＡと、出力信号
の電位Ｖｏｕｔから、ノードＡの電流ＩＡを求めることができるため、特性評価回路のリ
ーク電流を求めることができる。
【０１８９】
次に、上記特性評価回路を用いた測定方法による出力信号の電位Ｖｏｕｔの測定結果及び
該測定結果より算出した特性評価回路のリーク電流の値を示す。
【０１９０】
図１０に、一例として、条件１、条件２及び条件３における上記測定（第１の蓄積及び測
定動作）に係る経過時間Ｔｉｍｅと、出力信号の電位Ｖｏｕｔとの関係を示す。図１１に
、上記測定に係る経過時間Ｔｉｍｅと、該測定によって算出されたリーク電流との関係を
示す。測定開始後から出力信号の電位Ｖｏｕｔが変動しており、定常状態に到るためには
１０時間以上必要であることがわかる。
【０１９１】
また、図１２に、上記測定により見積もられた条件１乃至条件６におけるノードＡの電位
とリーク電流の関係を示す。図１２では、例えば条件４において、ノードＡの電位が３．
０Ｖの場合、リーク電流は２８ｙＡ／μｍである。リーク電流にはトランジスタ８１２の
オフ電流も含まれるため、トランジスタ８１２のオフ電流も２８ｙＡ／μｍ以下とみなす
ことができる。
【０１９２】
以上のように、チャネル形成層としての機能を有し、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た特性評価回路において、リーク電流が十分に低いため、該トラン
ジスタのオフ電流が十分に小さいことが確認された。
【０１９３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る駆動方法を用いた液晶表示装置の、駆動回路の
構成について説明する。
【０１９４】
図１３に、液晶表示装置の構成を、ブロック図で一例として示す。なお、ブロック図では
、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構
成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わ
ることもあり得る。
【０１９５】
図１３に示す液晶表示装置６００は、画素部６１１と、信号線駆動回路６０１と、走査線
駆動回路６０８とを有している。信号線駆動回路６０１は、シフトレジスタ６０２、第１
記憶回路６０３、第２記憶回路６０４、レベルシフタ６０５、ＤＡＣ６０６、アナログバ
ッファ６０７を有している。また、走査線駆動回路６０８は、シフトレジスタ６０９、デ
ジタルバッファ６１０を有している。
【０１９６】
次いで、図１３に示す液晶表示装置６００の動作について説明する。シフトレジスタ６０
２に、スタート信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫが入力されると、シフトレジスタ６０２
は、パルスが順次シフトするタイミング信号を生成する。
【０１９７】
第１記憶回路６０３には、画像信号ＩＭＧが入力される。画像信号ＩＭＧは、正の極性の
パルスと、負の極性のパルスとを有している。そして、第１記憶回路６０３にタイミング
信号が入力されると、該タイミング信号のパルスに従って、画像信号ＩＭＧがサンプリン
グされ、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子に順に書き込まれる。すなわち、シ
リアルで信号線駆動回路６０１に入力された画像信号ＩＭＧが、第１記憶回路６０３にパ
ラレルで書き込まれることになる。第１記憶回路６０３に書き込まれた画像信号ＩＭＧは
、保持される。
【０１９８】
なお、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子に順に画像信号ＩＭＧを書き込んでも
良いが、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子をいくつかのグループに分け、該グ
ループごとに並行して画像信号ＩＭＧを入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。な
おこのときのグループ内の記憶素子数を分割数と呼ぶ。例えば４つの記憶素子ごとにグル
ープに分けた場合、４分割で分割駆動することになる。
【０１９９】
第２記憶回路６０４には、ラッチ信号ＬＰが入力される。第１記憶回路６０３への、画像
信号ＩＭＧの書き込みが一通り終了した後、帰線期間において、第２記憶回路６０４に入
力されるラッチ信号ＬＰのパルスに従い、第１記憶回路６０３に保持されている画像信号
ＩＭＧが、第２記憶回路６０４に一斉に書き込まれ、保持される。画像信号ＩＭＧを第２
記憶回路６０４に送出し終えた第１記憶回路６０３では、再びシフトレジスタ６０２から
のタイミング信号に従って、次の画像信号ＩＭＧの書き込みが順次行われる。この２順目
の１ライン期間中には、第２記憶回路６０４に書き込まれ、保持されている画像信号ＩＭ
Ｇが、レベルシフタ６０５において、その電圧の振幅を調整された後、ＤＡＣ６０６に送
られる。ＤＡＣ６０６では、入力された画像信号ＩＭＧがデジタルからアナログに変換さ
れる。そして、アナログに変換された画像信号ＩＭＧは、アナログバッファ６０７に送ら
れる。ＤＡＣ６０６から送られてきた画像信号ＩＭＧは、アナログバッファ６０７から信
号線を介して画素部６１１に送られる。
【０２００】
一方、走査線駆動回路６０８において、シフトレジスタ６０９は、スタート信号ＧＳＰ、
クロック信号ＧＣＫが入力されると、パルスが順次シフトする走査信号ＳＣＮを生成する
。シフトレジスタ６０２から出力された走査信号ＳＣＮは、デジタルバッファ６１０から
走査線を介して画素部６１１に送られる。
【０２０１】
画素部６１１が有する画素は、走査線駆動回路６０８から入力された走査信号ＳＣＮによ
り選択される。信号線駆動回路６０１から信号線を介して画素部６１１に送られた画像信
号ＩＭＧは、上記選択された画素に入力される。
【０２０２】
図１３に示す液晶表示装置６００では、スタート信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、ラッ
チ信号ＬＰなどが、信号線駆動回路６０１の駆動信号に相当する。また、スタート信号Ｇ
ＳＰ、クロック信号ＧＣＫなどが、走査線駆動回路６０８の駆動信号に相当する。
【０２０３】
なお、静止画を表示する期間において、駆動信号及び電源電位の供給を停止するようにし
ても良い。上記構成により、画素部６１１への画像信号ＩＭＧの書き込み回数を少なくし
、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
【０２０４】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構成について説明する。
【０２０６】
図１４に、本発明の一態様に係る液晶表示装置の、画素の断面図を一例として示す。図１
４に示すトランジスタ１４０１は、絶縁表面を有する基板１４００上に形成されたゲート
電極１４０２と、ゲート電極１４０２上のゲート絶縁膜１４０３と、ゲート絶縁膜１４０
３上においてゲート電極１４０２と重なっている酸化物半導体膜１４０４と、酸化物半導
体膜１４０４上に順に積層するように形成され、ソース電極またはドレイン電極として機
能する導電膜１４０５及び導電膜１４０６とを有する。さらに、トランジスタ１４０１は
、酸化物半導体膜１４０４上に形成された絶縁膜１４０７を、その構成要素に含めても良
い。絶縁膜１４０７は、ゲート電極１４０２と、ゲート絶縁膜１４０３と、酸化物半導体
膜１４０４と、導電膜１４０５及び導電膜１４０６とを覆うように形成されている。
【０２０７】
絶縁膜１４０７上には絶縁膜１４０８が形成されている。絶縁膜１４０７、絶縁膜１４０
８の一部には開口部が設けられており、該開口部において導電膜１４０６と接するように
、画素電極１４１０が形成されている。
【０２０８】
また、絶縁膜１４０８上には、液晶素子のセルギャップを制御するためのスペーサ１４１
７が形成されている。スペーサ１４１７は絶縁膜を所望の形状にエッチングすることで形
成することが可能であるが、フィラーを絶縁膜１４０８上に分散させることでセルギャッ
プを制御するようにしても良い。
【０２０９】
そして、画素電極１４１０上には、配向膜１４１１が形成されている。また、画素電極１
４１０と対峙する位置には、対向電極１４１３が設けられており、対向電極１４１３の画
素電極１４１０に近い側には配向膜１４１４が形成されている。配向膜１４１１、配向膜
１４１４は、ポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂を用いて形成することが
でき、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理
が施されている。ラビングは、配向膜に圧力をかけながら、ナイロンなどの布を巻いたロ
ーラーを回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことができる。な
お、酸化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有す
る配向膜１４１１、配向膜１４１４を直接形成することも可能である。
【０２１０】
そして、画素電極１４１０と、対向電極１４１３の間においてシール材１４１６に囲まれ
た領域には、液晶１４１５が設けられている。液晶１４１５の注入は、ディスペンサ式（
滴下式）を用いても良いし、ディップ式（汲み上げ式）を用いていても良い。なお、シー
ル材１４１６にはフィラーが混入されていても良い。
【０２１１】
また、画素電極１４１０と、対向電極１４１３と、液晶１４１５とで形成される液晶素子
は、特定の波長領域の光を通すことができるカラーフィルタと重なっていても良い。カラ
ーフィルタは、対向電極１４１３が形成されている基板（対向基板）１４２０上に形成す
れば良い。カラーフィルタは、顔料を分散させたアクリル系樹脂などの有機樹脂を基板１
４２０上に塗布した後、フォトリソグラフィを用いて選択的に形成することができる。ま
た、顔料を分散させたポリイミド系樹脂を基板１４２０上に塗布した後、エッチングを用
いて選択的に形成することもできる。或いは、インクジェットなどの液滴吐出法を用いる
ことで、選択的にカラーフィルタを形成することもできる。
【０２１２】
また、基板１４２０に光を遮蔽することができる遮蔽膜１４３０を形成する。図１４に示
すように、遮蔽膜１４３０を酸化物半導体膜１４０４と重なるように設けることで、酸化
物半導体膜１４０４に基板１４２０側から光が入射するのを防ぐことができる。よって、
酸化物半導体膜１４０４の光劣化により、トランジスタ１４０１の閾値電圧がシフトする
などの特性の劣化を防ぐことができる。また、遮蔽膜１４３０を画素間に設けることで、
画素間における液晶１４１５の配向の乱れに起因するディスクリネーションが視認される
のを防ぐことができる。遮蔽膜には、カーボンブラック、二酸化チタンよりも酸化数が小
さい低原子価酸化チタンなどの黒色顔料を含む有機樹脂を用いることができる。または、
クロムを用いた膜で、遮蔽膜を形成することも可能である。
【０２１３】
また、図１４に示すように、酸化物半導体膜１４０４を、ゲート電極１４０２と完全に重
なる位置に形成することで、酸化物半導体膜１４０４に基板１４００側から光が入射する
のを防ぐことができる。よって、酸化物半導体膜１４０４の光劣化により、トランジスタ
１４０１の閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化を防ぐことができる。
【０２１４】
画素電極１４１０と対向電極１４１３には、例えば、酸化珪素を含む酸化インジウム酸化
スズ混合酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム酸化スズ混合酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）
、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの透明導
電材料を用いることができる。
【０２１５】
また液晶の駆動方法としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ
（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、
ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）
モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎ
ｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどを適用することが可能である。
【０２１６】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を液晶１４１５に用いてもよい。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、
カイラル剤や紫外線硬化樹脂を添加して温度範囲を改善する。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１０μｓｅｃ．以上１００μｓｅｃ．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ため好ましい
。
【０２１７】
図１５は、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構造を示す、斜視図の一例である。図１
５に示す液晶表示装置は、一対の基板間に画素部が形成されたパネル１６０１と、第１の
拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０
５と、反射板１６０６と、光源１６０７と、回路基板１６０８と、第１基板１６１１とを
有している。
【０２１８】
パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板
１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６とは、順に積層されている。光源１６０
７は、導光板１６０５の端部に設けられており、導光板１６０５内部に拡散された光源１
６０７からの光は、第１の拡散板１６０２、プリズムシート１６０３及び第２の拡散板１
６０４によって、均一にパネル１６０１に照射される。
【０２１９】
なお、本実施の形態では、第１の拡散板１６０２と第２の拡散板１６０４とを用いている
が、拡散板の数はこれに限定されず、単数であっても３以上であっても良い。そして、拡
散板は導光板１６０５とパネル１６０１の間に設けられていれば良い。よって、プリズム
シート１６０３よりもパネル１６０１に近い側にのみ拡散板が設けられていても良いし、
プリズムシート１６０３よりも導光板１６０５に近い側にのみ拡散板が設けられていても
良い。
【０２２０】
またプリズムシート１６０３は、断面が図１５に示した鋸歯状の形状に限定されず、導光
板１６０５からの光をパネル１６０１側に集光できる形状を有していれば良い。
【０２２１】
回路基板１６０８には、パネル１６０１に入力される各種信号を生成する回路、またはこ
れら信号に処理を施す回路などが設けられている。そして、図１５では、回路基板１６０
８とパネル１６０１とが、ＣＯＦテープ１６０９を介して接続されている。また、第１基
板１６１１が、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）法を用いてＣＯＦテープ１６０９に
接続されている。
【０２２２】
図１５では、光源１６０７の駆動を制御する制御系の回路が回路基板１６０８に設けられ
ており、該制御系の回路と光源１６０７とがＦＰＣ１６１０を介して接続されている例を
示している。ただし、上記制御系の回路はパネル１６０１に形成されていても良く、この
場合はパネル１６０１と光源１６０７とがＦＰＣなどにより接続されるようにする。
【０２２３】
なお、図１５は、パネル１６０１の端に光源１６０７を配置するエッジライト型の光源を
例示しているが、本発明の液晶表示装置は光源１６０７がパネル１６０１の直下に配置さ
れる直下型であっても良い。
【０２２４】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例１】
【０２２５】
本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることで、低消費電力の電
子機器、高画質である画像の表示を行うことができる電子機器を提供することが可能であ
る。
【０２２６】
液晶表示装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再
生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ等の記録媒
体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。
その他に、本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることができる
電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、
デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビ
ゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等
）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機（
ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１６に示す。
【０２２７】
図１６（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７０３１、筐体７０３２、表示部７０３３、
表示部７０３４、マイクロホン７０３５、スピーカー７０３６、操作キー７０３７、スタ
イラス７０３８等を有する。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、
表示部７０３３または表示部７０３４に用いることができる。表示部７０３３または表示
部７０３４に、本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることで、
低消費電力の携帯型ゲーム機、高画質である画像の表示が可能な携帯型ゲーム機を提供す
ることができる。なお、図１６（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７０３３
と表示部７０３４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定
されない。
【０２２８】
図１６（Ｂ）は携帯電話であり、筐体７０４１、表示部７０４２、音声入力部７０４３、
音声出力部７０４４、操作キー７０４５、受光部７０４６等を有する。受光部７０４６に
おいて受信した光を電気信号に変換することで、外部の画像を取り込むことができる。本
発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０４２に用いることが
できる。表示部７０４２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用い
ることで、低消費電力の携帯電話、高画質である画像の表示が可能な携帯電話を提供する
ことができる。
【０２２９】
図１６（Ｃ）は携帯情報端末であり、筐体７０５１、表示部７０５２、操作キー７０５３
等を有する。図１６（Ｃ）に示す携帯情報端末は、モデムが筐体７０５１に内蔵されてい
ても良い。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０５２に
用いることができる。表示部７０５２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表
示装置を用いることで、低消費電力の携帯情報端末、高画質である画像の表示が可能な携
帯情報端末を提供することができる。
【０２３０】
図１６（Ｄ）は表示装置であり、筐体７０１１、表示部７０１２、支持台７０１３等を有
する。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０１２に用い
ることができる。表示部７０１２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装
置を用いることで、低消費電力の表示装置、高画質である画像の表示が可能な表示装置を
提供することができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信
用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２３１】
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０２３２】
１００ 画素
１０１ 画素部
１０２ トランジスタ
１０３ 液晶素子
１０４ 画素電極
１０６ 寄生容量
１０７ 寄生容量
２００ 基板
２０１ 絶縁膜
２０２ 導電膜
２０４ ゲート絶縁膜
２０５ 半導体膜
２０６ 導電膜
２０７ 導電膜
２０８ 絶縁膜
２１０ 遮蔽膜
６００ 液晶表示装置
６０１ 信号線駆動回路
６０２ シフトレジスタ
６０３ 記憶回路
６０４ 記憶回路
６０５ レベルシフタ
６０６ ＤＡＣ
６０７ アナログバッファ
６０８ 走査線駆動回路
６０９ シフトレジスタ
６１０ デジタルバッファ
６１１ 画素部
７００ 基板
７０１ 絶縁膜
７０２ ゲート電極
７０３ ゲート絶縁膜
７０４ 酸化物半導体膜
７０５ 導電膜
７０６ 導電膜
７０７ 絶縁膜
７０８ トランジスタ
８０１ 測定系
８１１ トランジスタ
８１２ トランジスタ
８１３ 容量素子
８１４ トランジスタ
８１５ トランジスタ
１４００ 基板
１４０１ トランジスタ
１４０２ ゲート電極
１４０３ ゲート絶縁膜
１４０４ 酸化物半導体膜
１４０５ 導電膜
１４０６ 導電膜
１４０７ 絶縁膜
１４０８ 絶縁膜
１４１０ 画素電極
１４１１ 配向膜
１４１３ 対向電極
１４１４ 配向膜
１４１５ 液晶
１４１６ シール材
１４１７ スペーサ
１４２０ 基板
１４３０ 遮蔽膜
１６０１ パネル
１６０２ 拡散板
１６０３ プリズムシート
１６０４ 拡散板
１６０５ 導光板
１６０６ 反射板
１６０７ 光源
１６０８ 回路基板
１６０９ ＣＯＦテープ
１６１０ ＦＰＣ
１６１１ 基板
２４００ 基板
２４０１ ゲート電極
２４０２ ゲート絶縁膜
２４０３ 酸化物半導体膜
２４０５ａ ソース電極
２４０５ｂ ドレイン電極
２４０６ チャネル保護膜
２４０７ 絶縁膜
２４０９ 絶縁膜
２４１１ ゲート電極
２４１２ バックゲート電極
２４１３ ゲート絶縁膜
２４１４ ゲート絶縁膜
２４３６ 下地膜
２４５０ トランジスタ
２４６０ トランジスタ
２４７０ トランジスタ
２４８０ トランジスタ
７０１１ 筐体
７０１２ 表示部
７０１３ 支持台
７０３１ 筐体
７０３２ 筐体
７０３３ 表示部
７０３４ 表示部
７０３５ マイクロホン
７０３６ スピーカー
７０３７ 操作キー
７０３８ スタイラス
７０４１ 筐体
７０４２ 表示部
７０４３ 音声入力部
７０４４ 音声出力部
７０４５ 操作キー
７０４６ 受光部
７０５１ 筐体
７０５２ 表示部
７０５３ 操作キー
【技術分野】
【０００１】
トランジスタを画素に有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置の駆動方法に関する
。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリシリコンや微結晶シリコンによって得られる高い移動度と、アモルファスシリ
コンによって得られる均一な素子特性とを兼ね備えた新たな半導体素子のための材料とし
て、酸化物半導体と呼ばれる、半導体特性を示す金属酸化物に注目が集まっている。金属
酸化物は様々な用途に用いられており、例えば、よく知られた金属酸化物である酸化イン
ジウムは、液晶表示装置において画素電極の材料として用いられている。半導体特性を示
す金属酸化物としては、例えば、酸化タングステン、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛
などがあり、このような半導体特性を示す金属酸化物をチャネル形成領域に用いるトラン
ジスタが、既に知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２３８６１号公報
【特許文献２】特開２００７−９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体表示装置の性能を評価する上で低消費電力であることは重要なポイント
の一つであるが、液晶表示装置も例外ではない。特に、携帯電話などの携帯型の電子機器
だと、液晶表示装置の消費電力の高さは、連続使用時間の短縮化というデメリットに繋が
るため、消費電力の低さが求められる。
【０００５】
そして、透過型の液晶表示装置の場合、光を透過する領域の画素に占める割合、すなわち
開口率を高めると、バックライトから発せられる光を有効的に利用することができるため
、消費電力を低減させることができる。しかし、開口率の向上を優先させて画素のレイア
ウトを定めるならば、画素を構成しているトランジスタや容量素子などの半導体素子のサ
イズも縮小化せざるを得ない。容量素子の容量値が小さくなると、画像信号の電位を保持
できる期間が短くなるため、表示する画質が低下する。
【０００６】
上述の課題に鑑み、本発明の一態様は、画質の低下を防ぎつつ、消費電力の低減を実現す
ることができる、液晶表示装置の駆動方法の提案を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、液晶素子と、当該液晶素子への画像信号の供給を制御するトランジ
スタとを画素に有する。そして、本発明の一態様では、上記トランジスタが、オフ電流の
極めて小さい絶縁ゲート電界効果型トランジスタ（以下、単にトランジスタとする）であ
ることを特徴とする。上記トランジスタは、シリコン半導体よりもバンドギャップが広く
、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体材料を、チャネル形成領域に含むことを
特徴とする。上述したような特性を有する半導体材料をチャネル形成領域に含むことで、
オフ電流が著しく低く、なおかつ高耐圧であるトランジスタを実現することができる。こ
のような半導体材料としては、例えば、シリコンの約２倍以上の大きなバンドギャップを
有する酸化物半導体が挙げられる。
【０００８】
本発明の一態様は、オフ電流が著しく低いトランジスタを画素に用いることで、通常のシ
リコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて
、画像信号の電位をより長い期間に渡って保持することができる。従って、画像信号の電
位を保持するために、液晶素子に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下する
のを防ぐことができる。
【０００９】
なお、液晶素子が有する画素電極と、画素に画像信号を入力するための信号線との間には
寄生容量が形成される。そして、液晶素子に容量素子を接続しない場合、画素電極の電位
は上記寄生容量の影響を受けやすい。そのため、画像信号の電位を保持する期間において
信号線の電位が変化すると、その変化に伴って上記画素電極の電位も変動する、クロスト
ークと呼ばれる現象が起こりやすい。クロストークが起こると、コントラストが低下する
。
【００１０】
そこで、本発明の一態様では、画素を反転駆動させる際に、画素電極を間に挟んで配置さ
れている一対の信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する。なお、互いに逆
の極性を有する画像信号とは、液晶素子の対向電極の電位を基準電位としたときに、一方
が基準電位よりも高い電位を有する画像信号であり、他方が基準電位よりも低い電位を有
する画像信号であることを意味する。
【００１１】
具体的には、一の信号線に接続されている複数の画素と、上記信号線に隣接する一の信号
線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を有する画
像信号を入力するソースライン反転を行う。或いは、一の信号線に接続されている複数の
画素と、前記複数の画素にそれぞれ隣接し、なおかつ前記一の信号線に隣接した他の信号
線に接続されている複数の画素とに、任意の一フレーム期間において逆の極性を有する画
像信号を入力し、なおかつ同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する
画素に逆の極性を有する画像信号を入力するドット反転を行う。
【００１２】
上記反転駆動を行うことで、隣接する一対の信号線の電位が互いに逆の方向に変動するた
め、任意の画素電極が受ける電位の変動が打ち消される。よって、クロストークの発生を
抑えることができる。
【００１３】
なお、電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減されて高純度化さ
れた酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ ＯＳ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りな
く近い。そのため、上記酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流が著しく低いと
いう特性を有する。具体的に、高純度化された酸化物半導体は、二次イオン質量分析法（
ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）による
水素濃度の測定値が、５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは５×１０１８／ｃｍ３以下
、より好ましくは５×１０１７／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１６／ｃｍ３以
下とする。これにより、ホール効果測定により測定できる酸化物半導体膜のキャリア密度
は、１×１０１４／ｃｍ３未満、あるいは１×１０１２／ｃｍ３未満、あるいはは１×１
０１１／ｃｍ３未満となる。また、酸化物半導体のバンドギャップは、２ｅＶ以上、ある
いは２．５ｅＶ以上、あるいは３ｅＶ以上となる。水分または水素などの不純物濃度が十
分に低減されて高純度化された酸化物半導体膜を用いることにより、トランジスタのオフ
電流を下げることができる。
【００１４】
ここで、酸化物半導体膜中の、水素濃度の分析について触れておく。酸化物半導体膜中及
び導電膜中の水素濃度測定は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で行う。ＳＩＭＳは、その原理上、試料
表面近傍や、材質が異なる膜との積層界面近傍のデータを正確に得ることが困難であるこ
とが知られている。そこで、膜中における水素濃度の厚さ方向の分布をＳＩＭＳで分析す
る場合、対象となる膜が存在する範囲において、値に極端な変動が無く、ほぼ一定の値が
得られる領域における平均値を、水素濃度として採用する。また、測定の対象となる膜の
厚さが小さい場合、隣接する膜内の水素濃度の影響を受けて、ほぼ一定の値が得られる領
域を見いだせない場合がある。この場合、当該膜が存在する領域における、水素濃度の極
大値または極小値を、当該膜中の水素濃度として採用する。さらに、当該膜が存在する領
域において、極大値のピーク、極小値の谷が存在しない場合、変曲点の値を水素濃度とし
て採用する。
【００１５】
具体的に、高純度化された酸化物半導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流
が低いことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１０６μｍ
でチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧（ドレイ
ン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流（ゲート電極とソース電極間の電圧
を０Ｖ以下としたときのドレイン電流）が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下
、すなわち１×１０−１３Ａ以下という特性を得ることができる。この場合、オフ電流を
トランジスタのチャネル幅で除した数値に相当するオフ電流密度は、１００ｚＡ／μｍ以
下であることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入ま
たは容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流密
度の測定を行った。当該測定では、上記トランジスタに高純度化された酸化物半導体膜を
チャネル形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジス
タのオフ電流密度を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の
電圧が３Ｖの場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに低いオフ電流密度が得られることが
分かった。したがって、本発明の一態様に係る半導体装置では、高純度化された酸化物半
導体膜を活性層として用いたトランジスタのオフ電流密度を、ソース電極とドレイン電極
間の電圧によっては、１００ｙＡ／μｍ以下、好ましくは１０ｙＡ／μｍ以下、更に好ま
しくは１ｙＡ／μｍ以下にすることができる。従って、高純度化された酸化物半導体膜を
活性層として用いたトランジスタは、オフ電流が、結晶性を有するシリコンを用いたトラ
ンジスタに比べて著しく低い。
【００１６】
また、高純度化された酸化物半導体を用いたトランジスタは、オフ電流の温度依存性がほ
とんど現れない。これは、酸化物半導体中で電子供与体（ドナー）となる不純物を除去し
て、酸化物半導体が高純度化することによって、導電型が限りなく真性型に近づき、フェ
ルミ準位が禁制帯の中央に位置するためと言える。また、これは、酸化物半導体のエネル
ギーギャップが３ｅＶ以上であり、熱励起キャリアが極めて少ないことにも起因する。ま
た、ソース電極及びドレイン電極が縮退した状態にあることも、温度依存性が現れない要
因となっている。トランジスタの動作は、縮退したソース電極から酸化物半導体に注入さ
れたキャリアによるものがほとんどであり、キャリア密度には温度依存性がないことから
、オフ電流の温度依存性がみられないことを説明することができる。
【００１７】
なお、酸化物半導体は、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半
導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚ
ｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系
酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半
導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｍｇ
−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系酸化物半導体や
、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体などを用
いることができる。なお、本明細書においては、例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系
酸化物半導体とは、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）
を有する金属酸化物、という意味であり、その化学量論的組成比は特に問わない。また、
上記酸化物半導体は、珪素を含んでいてもよい。
【００１８】
或いは、酸化物半導体は、化学式ＩｎＭＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍ＞０、ｍは自然数であると
は限らない）で表記することができる。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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様では、オフ電流の著しく低いトランジスタを画素に用いることで、液晶素
子に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐことができる。よっ
て、開口率を高めることができ、消費電力を低減させることができる。そして、本発明の
一態様では、ソースライン反転またはドット反転を用いることで、容量素子を用いずとも
クロストークを抑えることができ、画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画素部の回路図と、その駆動方法を模式的に示す図。
【図２】ソースライン反転を用いた場合の、各画素に与えられる画像信号の極性を模式的に示す図。
【図３】ドット反転を用いた場合の、各画素に与えられる画像信号の極性を模式的に示す図。
【図４】画素部をソースライン反転で動作させた場合のタイミングチャート。
【図５】画素の上面図及び断面図。
【図６】トランジスタの作製方法を示す断面図。
【図７】トランジスタの断面図。
【図８】特性評価回路の回路図。
【図９】特性評価回路のタイミングチャート。
【図１０】特性評価回路における経過時間Ｔｉｍｅと、出力信号の電位Ｖｏｕｔとの関係を示す図。
【図１１】特性評価回路における経過時間Ｔｉｍｅと、該測定によって算出されたリーク電流との関係を示す図。
【図１２】特性評価回路におけるノードＡの電位とリーク電流の関係を示す図。
【図１３】液晶表示装置のブロック図。
【図１４】画素の断面図。
【図１５】液晶表示装置の構成を示す斜視図。
【図１６】電子機器の図。
【図１７】画素の上面図及び断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、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。したがって、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。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の一態様に係る駆動方法において用いられる液晶表示装置は、液晶素子と、当該液
晶素子への画像信号の供給を制御するトランジスタとを複数の画素にそれぞれ有する。そ
して、上記複数の画素には、上記複数の画素を選択するための複数の走査線と、選択され
た画素に画像信号を供給するための複数の信号線とが、それぞれ接続されている。
【００２３】
図１（Ａ）に、複数の画素１００が設けられた画素部１０１の構成を、一例として示す。
図１（Ａ）において、各画素１００は、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘの少なくとも１つと、
走査線Ｇ１から走査線Ｇｙの少なくとも１つとを有している。また、画素１００は、スイ
ッチング素子として機能するトランジスタ１０２と、液晶素子１０３とを有する。液晶素
子１０３は、画素電極と、対向電極と、画素電極と対向電極間の電圧が印加される液晶と
を有している。
【００２４】
トランジスタ１０２は、液晶素子１０３の画素電極に、信号線の電位、すなわち画像信号
の電位を与えるか否かを制御する。液晶素子１０３の対向電極には、所定の基準電位が与
えられている。
【００２５】
そして、本発明の一態様では、上記トランジスタ１０２のチャネル形成領域に、シリコン
半導体よりもバンドギャップが広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体を含
むことを特徴とする。上記半導体の一例として、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）などの化合物半導体、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物でなる酸化物半導体な
どを適用することができる。この中でも酸化物半導体は、スパッタリング法や湿式法（印
刷法など）により作製可能であり、量産性に優れるといった利点がある。また、炭化シリ
コンのプロセス温度は約１５００℃、窒化ガリウムのプロセス温度は約１１００℃である
が、酸化物半導体膜の成膜は室温でも可能である。よって、酸化物半導体は、安価で入手
しやすいガラス基板上への成膜が可能であり、また、１５００℃〜２０００℃もの高温で
の熱処理に対する耐性を有さない半導体を用いた集積回路上に、酸化物半導体による半導
体素子を積層させることも可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。よっ
て、上述した半導体の中でも、特に酸化物半導体は量産性が高いというメリットを有する
。また、トランジスタの性能（例えば電界効果移動度）を向上させるために結晶性の酸化
物半導体を得ようとする場合でも、２５０℃から８００℃の熱処理によって容易に結晶性
の酸化物半導体を得ることができる。
【００２６】
以下の説明では、バンドギャップが広い半導体として、上記のような利点を有する酸化物
半導体を用いる場合を例に挙げている。
【００２７】
上述したような特性を有する半導体材料をチャネル形成領域に含むことで、オフ電流が極
めて低く、なおかつ高耐圧であるトランジスタ１０２を実現することができる。そして、
上記構成を有するトランジスタ１０２をスイッチング素子として用いることで、通常のシ
リコンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて
、液晶素子１０３に蓄積された電荷のリークを防ぐことができる。よって、画像信号の電
位をより長い期間に渡って保持することができるため、画像信号の電位を保持するために
液晶素子１０３に容量素子を接続しなくても、表示される画質が低下するのを防ぐことが
できる。よって、容量素子を設けないこと、或いは容量素子のサイズを小さく抑えること
で、開口率を高めることができるため、液晶表示装置の消費電力を低減させることができ
る。
【００２８】
なお、本明細書において、容量素子は、液晶素子自体が有する容量とは区別される。
【００２９】
また、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおい
ては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも高い電位とした状態において、ソー
ス電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以下であるときに、ソース電極と
ドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、ｐ
チャネル型トランジスタにおいては、ドレイン電極をソース電極とゲート電極よりも低い
電位とした状態において、ソース電極の電位を基準としたときのゲート電極の電位が０以
上であるときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流のことを意味する。
【００３０】
また、トランジスタが有するソース電極とドレイン電極は、トランジスタの極性及び各電
極に与えられる電位の差によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル型ト
ランジスタでは、低い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ、高い電位が与えられ
る電極がドレイン電極と呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与
えられる電極がドレイン電極と呼ばれ、高い電位が与えられる電極がソース電極と呼ばれ
る。以下、ソース電極とドレイン電極のいずれか一方を第１端子、他方を第２端子とし、
トランジスタ１０２と液晶素子１０３の具体的な接続関係について説明する。
【００３１】
トランジスタ１０２のゲート電極は走査線Ｇ１から走査線Ｇｙのいずれか１つに接続され
ている。トランジスタ１０２の第１端子は信号線Ｓ１から信号線Ｓｘのいずれか１つに接
続され、トランジスタ１０２の第２端子は、液晶素子１０３の画素電極に接続されている
。
【００３２】
なお、画素１００は、必要に応じて、トランジスタ、ダイオード、抵抗素子、容量素子、
インダクタなどのその他の回路素子を、さらに有していても良い。
【００３３】
図１（Ａ）では、画素１００において、一のトランジスタ１０２をスイッチング素子とし
て用いている場合について示しているが、本発明はこの構成に限定されない。一のスイッ
チング素子として機能する複数のトランジスタを用いていても良い。複数のトランジスタ
が一のスイッチング素子として機能する場合、上記複数のトランジスタは並列に接続され
ていても良いし、直列に接続されていても良いし、直列と並列が組み合わされて接続され
ていても良い。
【００３４】
本明細書において、トランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトラ
ンジスタの第１端子と第２端子のいずれか一方のみが、第２のトランジスタの第１端子と
第２端子のいずれか一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並
列に接続されている状態とは、第１のトランジスタの第１端子が第２のトランジスタの第
１端子に接続され、第１のトランジスタの第２端子が第２のトランジスタの第２端子に接
続されている状態を意味する。
【００３５】
なお、本明細書において接続とは電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が
、供給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接
続している状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或い
は伝送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介し
て間接的に接続している状態も、その範疇に含む。
【００３６】
また、回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であっても、実際に
は、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の構成要素の
機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、一の導電膜
が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。
【００３７】
図１（Ｂ）に、任意の信号線Ｓｉ（ｉは１からｘ−１のいずれか）に接続された一列の画
素１００の構成を示す。ただし、図１（Ｂ）では、図１（Ａ）とは異なり、液晶素子１０
３の替わりに、液晶素子１０３が有する画素電極１０４を図示している。
【００３８】
信号線Ｓｉに接続されている画素１００では、画素電極１０４が、信号線Ｓｉと、信号線
Ｓｉに隣接している信号線Ｓｉ＋１に挟まれるように、画素１００内に配置されている。
トランジスタ１０２がオフの状態であるならば、画素電極１０４と信号線Ｓｉは、理想的
には電気的に分離している。また、画素電極１０４と信号線Ｓｉ＋１も、理想的には、電
気的に分離している。しかし、実際には、画素電極１０４と信号線Ｓｉの間には寄生容量
１０６が存在しており、なおかつ、画素電極１０４と信号線Ｓｉ＋１の間には寄生容量１
０７が存在している。
【００３９】
液晶素子１０３に容量素子を接続しない場合、或いは液晶素子１０３に接続されている容
量素子の容量値が小さい場合は、画素電極１０４の電位が上記寄生容量１０６と寄生容量
１０７の影響を受けやすい。そのため、画像信号の電位を保持する期間においてトランジ
スタ１０２がオフの状態であっても、信号線Ｓｉまたは信号線Ｓｉ＋１の電位の変化に伴
って上記画素電極１０４の電位が変動する、所謂クロストークと呼ばれる現象が起こりや
すい。そのため、液晶素子１０３にノーマリーホワイトの液晶素子を用いた場合、画像が
白っぽくなり、コントラストが低下する。
【００４０】
そこで、本発明の一態様では、任意の一フレーム期間において、画素電極１０４を間に挟
んで配置されている信号線Ｓｉと信号線Ｓｉ＋１に、互いに逆の極性を有する画像信号を
入力する。
【００４１】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、まず第１フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋
）の極性を有する画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号
を入力する。次いで、第２フレーム期間において、信号線Ｓｉに負（−）の極性を有する
画像信号を入力し、信号線Ｓｉ＋１に正（＋）の極性を有する画像信号を入力する。次い
で、第３フレーム期間において、信号線Ｓｉに正（＋）の極性を有する画像信号を入力し
、信号線Ｓｉ＋１に負（−）の極性を有する画像信号を入力する。
【００４２】
このように、信号線Ｓｉと信号線Ｓｉ＋１に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力す
ることで、信号線Ｓｉの電位の変化によってもたらされるはずの画素電極１０４の電位の
変動と、信号線Ｓｉ＋１の電位の変化によってもたらされるはずの画素電極１０４の電位
の変動とが逆方向に働き、互いに打ち消しあう。よって、液晶素子１０３に容量素子を接
続しない場合、或いは液晶素子１０３に接続されている容量素子の容量値が小さい場合で
あっても、画素電極１０４の電位の変動を小さく抑えることができる。したがって、クロ
ストークの発生を抑え、画質を向上させることができる。
【００４３】
なお、隣接する信号線に、互いに逆の極性を有する画像信号を入力する駆動方法には、ソ
ースライン反転と、ドット反転とがある。
【００４４】
図２（Ａ）と、図２（Ｂ）に、ソースライン反転を用いた場合の、各画素に与えられる画
像信号の極性を模式的に示す。図２（Ａ）では、任意の一フレーム期間において与えられ
る画像信号が正の極性の画素を、＋の記号で示している。また、図２（Ａ）では、任意の
一フレーム期間において与えられる画像信号が負の極性の画素を、−の記号で示している
。また、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）の次のフレーム期間において与えられる画像信号が
正の極性の画素を、＋の記号で示している。また、図２（Ｂ）では、図２（Ａ）の次のフ
レーム期間において与えられる画像信号が負の極性の画素を、−の記号で示している。
【００４５】
図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示すように、ソースライン反転では、同一の信号線に接続され
ている複数の画素の全てに、同一の極性を有する画像信号が与えられている。そして、隣
接する信号線に接続されている複数の画素の全てに、上記極性とは逆の極性を有する画像
信号が与えられている。
【００４６】
また、図３（Ａ）と、図３（Ｂ）に、ドット反転を用いた場合の、各画素に与えられる画
像信号の極性を模式的に示す。図３（Ａ）では、任意の一フレーム期間において与えられ
る画像信号が、正の極性の画素を＋の記号で、または負の極性の画素を−の記号で示して
いる。また、図３（Ｂ）では、図３（Ａ）の次のフレーム期間において与えられる画像信
号が、正の極性の画素を＋の記号で、または負の極性の画素を−の記号で示している。
【００４７】
図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示すように、ドット反転では、一の信号線に接続されている複
数の画素と、前記複数の画素にそれぞれ隣接し、なおかつ前記一の信号線に隣接した他の
信号線に接続されている複数の画素とに、互いに逆の極性を有する画像信号が与えられて
いる。なおかつ、同一の信号線に接続されている複数の画素において、隣接する画素どう
し、互いに逆の極性を有する画像信号が与えられている。すなわち、一のフレーム期間に
着目すると、一の信号線に入力される画像信号の極性は、交互に反転することになる。
【００４８】
次いで、図４に、図１（Ａ）に示した画素部１０１をソースライン反転で動作させた場合
のタイミングチャートを示す。具体的に、図４では、走査線Ｇ１に与えられる信号の電位
と、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに与えられる画像信号の電位と、走査線Ｇ１に接続された
各画素の有する画素電極の電位の、時間変化を示している。
【００４９】
まず、走査線Ｇ１にパルスを有する信号が入力されることで、走査線Ｇ１が選択される。
選択された走査線Ｇ１に接続された複数の各画素１００において、トランジスタ１０２が
オンになる。そして、トランジスタ１０２がオンの状態の時に、信号線Ｓ１から信号線Ｓ
ｘに画像信号の電位が与えられると、オンのトランジスタ１０２を介して、画像信号の電
位が液晶素子１０３の画素電極に与えられる。
【００５０】
図４に示すタイミングチャートでは、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている
期間において、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．に、正の極性の画像信号が順
に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに、負の極性
の画像信号が入力されている例を示している。よって、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ
３、．．．信号線Ｓｘ−１に接続された画素１００内の画素電極（Ｓ１）、画素電極（Ｓ
３）、．．．画素電極（Ｓｘ−１）には、正の極性の画像信号が与えられている。また、
偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された画素１００内の画素
電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、負の極性の画像信号が
与えられている。
【００５１】
液晶素子１０３では、画素電極と対向電極の間に与えられる電圧の値に従って、液晶分子
の配向が変化し、透過率が変化する。よって、液晶素子１０３は、画像信号の電位によっ
てその透過率が制御されることで、階調を表示することができる。
【００５２】
信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了すると、走査線Ｇ１の選択は終了す
る。走査線の選択が終了すると、該走査線を有する画素１００において、トランジスタ１
０２がオフになる。すると、液晶素子１０３は、画素電極と対向電極の間に与えられた電
圧を保持することで、階調の表示を維持する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に
選択され、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された
画素において行われる。
【００５３】
次いで、第２のフレーム期間において、再び、走査線Ｇ１が選択される。そして、第２の
フレーム期間の走査線Ｇ１が選択されている期間では、第１のフレーム期間の走査線Ｇ１
が選択されている期間とは異なり、奇数番目の信号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．信号線Ｓ
ｘ−１に、負の極性の画像信号が順に入力されており、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ
４、．．．信号線Ｓｘに、正の極性の画像信号が入力されている。よって、奇数番目の信
号線Ｓ１、信号線Ｓ３、．．．信号線Ｓｘ−１に接続された画素１００内の画素電極（Ｓ
１）、画素電極（Ｓ３）、．．．画素電極（Ｓｘ−１）には、負の極性の画像信号が与え
られている。また、偶数番目の信号線Ｓ２、信号線Ｓ４、．．．信号線Ｓｘに接続された
画素１００内の画素電極（Ｓ２）、画素電極（Ｓ４）、．．．画素電極（Ｓｘ）には、正
の極性の画像信号が与えられている。
【００５４】
第２のフレーム期間においても、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘへの画像信号の入力が終了す
ると、走査線Ｇ１の選択は終了する。そして、走査線Ｇ２から走査線Ｇｙが順に選択され
、走査線Ｇ１が選択されていた期間と同様の動作が、上記各走査線に接続された画素にお
いて行われる。
【００５５】
そして、第３のフレーム期間と、第４のフレーム期間においても、上記動作が同様に繰り
返される。
【００５６】
なお、図４に示すタイミングチャートでは、信号線Ｓ１から信号線Ｓｘに、順に画像信号
が入力されている場合を例示しているが、本発明はこの構成に限定されない。信号線Ｓ１
から信号線Ｓｘに、一斉に画像信号が入力されていても良いし、複数の信号線ごとに順に
画像信号が入力されていても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では、プログレッシブ方式を用いた場合における、走査線の選択につ
いて説明したが、インターレース方式を用いて走査線の選択を行うようにしても良い。
【００５８】
なお、画像信号の電位の極性を、対向電極の電位を基準として反転させる反転駆動を行う
ことで、焼き付きと呼ばれる液晶の劣化を防ぐことができる。しかし、反転駆動を行うと
、画像信号の極性が変化する際に信号線に与えられる電位の変化が大きくなるため、スイ
ッチング素子として機能するトランジスタ１０２のソース電極とドレイン電極の電位差が
大きくなる。よって、トランジスタ１０２は、閾値電圧がシフトするなどの特性劣化が生
じやすい。また、液晶素子１０３に保持されている電圧を維持するために、ソース電極と
ドレイン電極の電位差が大きくても、オフ電流が低いことが要求される。本発明の一態様
では、トランジスタ１０２に、シリコンまたはゲルマニウムよりもバンドギャップが大き
く、真性キャリア密度が低い酸化物半導体などの半導体を用いているので、トランジスタ
１０２の耐圧性を高め、オフ電流を著しく低くすることができる。よって、通常のシリコ
ンやゲルマニウムなどの半導体材料で形成されたトランジスタを用いた場合に比べて、ト
ランジスタ１０２の劣化を防ぎ、液晶素子１０３に保持されている電圧を維持することが
できる。
【００５９】
なお、液晶は、電圧が印加されてからその透過率が収束するまでの応答時間が、一般的に
十数ｍｓｅｃ程度である。よって、液晶の応答の遅さが動画のぼやけとして視認されやす
い。そこで、本発明の一態様では、液晶素子１０３に印加する電圧を一時的に大きくして
液晶の配向を速く変化させるオーバードライブ駆動を用いるようにしても良い。オーバー
ドライブ駆動を用いることで、液晶の応答速度を上げ、動画のぼやけを防ぎ、動画の画質
を改善することができる。
【００６０】
また、トランジスタ１０２がオフした後においても、液晶素子の透過率が収束せずに変化
し続けると、液晶の比誘電率が変化するため、液晶素子の保持する電圧が変化しやすい。
特に、本発明の一態様のように、液晶素子に並列で容量素子を接続しない場合、或いは、
液晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容量値が小さい場合、上述した液晶素子
の保持する電圧の変化は顕著に起こりやすい。しかし、上記オーバードライブ駆動を用い
ることで、応答時間を短くすることができるので、トランジスタ１０２がオフした後にお
ける液晶素子の透過率の変化を小さくすることができる。したがって、液晶素子に並列で
容量素子を接続しない場合、或いは、液晶素子に並列で容量素子を接続していてもその容
量値が小さい場合でも、トランジスタ１０２がオフした後に、液晶素子の保持する電圧が
変化するのを防ぐことができる。
【００６１】
次に、本発明の一態様における、画素の具体的な構成について説明する。図５（Ａ）に、
本発明の一態様における、画素の上面図の一例を示す。また、図５（Ａ）の破線Ａ１―Ａ
２における断面図を、図５（Ｂ）に示す。
【００６２】
図５（Ａ）に示す画素１００では、基板２００上に絶縁膜２０１が形成されており、なお
かつ、絶縁膜２０１上に導電膜２０２が形成されている。導電膜２０２は、走査線及びト
ランジスタ１０２のゲート電極として機能する。また、導電膜２０２上にゲート絶縁膜２
０４が形成されており、ゲート絶縁膜２０４上において導電膜２０２と重なる位置に半導
体膜２０５が形成されている。半導体膜２０５は、シリコン半導体よりもバンドギャップ
が広く、真性キャリア密度がシリコンよりも低い半導体、例えば酸化物半導体を含んでお
り、トランジスタ１０２の活性層として機能する。
【００６３】
また、半導体膜２０５上に、導電膜２０６と導電膜２０７が形成されている。導電膜２０
６と導電膜２０７は、ゲート絶縁膜２０４及び半導体膜２０５上に形成された一の導電膜
を、エッチング等により所望の形状に加工することで形成することができる。導電膜２０
６は、信号線及びトランジスタ１０２の第１端子として機能する。また、導電膜２０７は
、トランジスタ１０２の第２端子として機能する。
【００６４】
半導体膜２０５、導電膜２０６及び導電膜２０７上には、絶縁膜２０８が形成されており
、絶縁膜２０８上には、液晶素子１０３が有する画素電極１０４が形成されている。画素
電極１０４は、絶縁膜２０８に形成されたコンタクトホールを介して、導電膜２０７に接
続されている。
【００６５】
図５（Ａ）に示すように、本発明の一態様では、液晶素子に並列で容量素子を接続してい
ない。換言すると、導電膜２０７は画素電極１０４と半導体膜２０５とだけに電気的に接
続している。従って、画素１００の開口率を大幅に向上させることができる。
【００６６】
なお、図５（Ａ）では、逆スタガ型のトランジスタ１０２を一例として示したが、トラン
ジスタ１０２はボトムコンタクト型やトップゲート型など、他のトランジスタの構造を有
していても良い。
【００６７】
画素電極１０４には、透光性を有する導電膜を用いる。透光性を有する導電膜は、酸化イ
ンジウムや酸化インジウム酸化スズ混合酸化物（以下ＩＴＯと略記する）などをスパッタ
法や真空蒸着法などを用いて形成する。透光性を有する導電膜の他の材料として、窒素を
含ませたＡｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、窒素を含ませたＺｎ−Ｏ系酸化物半導体、窒素
を含ませたＳｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体を用いてもよい。
【００６８】
なお、実際には、画素部に上記画素１００が複数配置される。複数の画素１００は、スト
ライプ配置、デルタ配置、或いはベイヤー配置を用いて画素部に配列されていても良い。
【００６９】
また、カラー表示する際に用いる色は、ＲＧＢ（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青）の三色に限定
されず、それ以上の数の色を用いていても良い。例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白）、又はＲＧ
Ｂに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加して、カラー表示を行うようにし
ても良い。
【００７０】
なお、図５に示した画素に、光を遮蔽することができる遮蔽膜が設けられていても良い。
図１７（Ａ）に、遮蔽膜２１０を図５に示した画素１００に重ねた場合の、上面図の一例
を示す。また、図１７（Ａ）の破線Ａ１―Ａ２における断面図を、図１７（Ｂ）に示す。
図１７に示すように、遮蔽膜２１０が、画素電極１０４と重なる領域に開口部を有してい
る。よって、遮蔽膜２１０により半導体膜２０５が遮光されるので、半導体膜２０５に含
まれる酸化物半導体の光劣化を防ぎ、トランジスタ１０２の閾値電圧がシフトするなどの
特性の劣化が引き起こされるのを防ぐことができる。また、遮蔽膜２１０を画素間に設け
ることで、画素間における液晶の配向の乱れに起因するディスクリネーションが視認され
るのを防ぐことができる。
【００７１】
また、図１７に示すように、半導体膜２０５を、ゲート電極として機能する導電膜２０２
と完全に重なる位置に形成することで、半導体膜２０５に基板２００側から光が入射する
のを防ぐことができる。よって、半導体膜２０５に含まれる酸化物半導体の光劣化を防ぎ
、トランジスタ１０２の閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化が引き起こされるのを防
ぐことができる。
【００７２】
なお、駆動回路をパネルに形成する場合、駆動回路に用いられるトランジスタにも、ゲー
ト電極或いは遮蔽膜による遮光を行うことで、トランジスタの閾値電圧がシフトするなど
の特性の劣化が引き起こされるのを防ぐことができる。
【００７３】
次に、本発明の一態様における酸化物半導体膜を用いたトランジスタにより、どの程度、
液晶表示装置の各画素での開口率が向上するかについて概算を見積もる。
【００７４】
画素の開口率を見積もるためのパラメータは、酸化物半導体膜を用いたトランジスタのオ
フ電流を１ｙＡ、画素部のサイズを対角３．４インチ、表示する階調を２５６階調、入力
する電圧を１０Ｖ、１フレーム期間を１．６６×１０−２ｓｅｃと仮定する。また、ゲー
ト絶縁膜の比誘電率を３．７、膜厚を１００ｎｍと仮定する。
【００７５】
まず画素数５４０×ＲＧＢ×９６０のパネル（第１のパネルとする）に上記パラメータを
適用した際の容量素子の面積、及び開口率について概算を見積もる。当該パネルにおいて
は、画素サイズが２６μｍ×７８μｍ、即ち画素の面積が２．０３×１０−９ｍ２となる
。このうち、配線及びトランジスタが占める領域を除いた面積は１．４３×１０−９ｍ２
となり、配線及びトランジスタが占める領域の面積は６．００×１０−１０ｍ２となる。
【００７６】
第１のパネルで必要最低限の容量値を有する容量素子は、酸化物半導体膜を有するトラン
ジスタを備えた画素で、４．２５×１０−２５Ｆとなる。この場合、必要な容量面積が１
．３０×１０−２１ｍ２となり、画素に占める容量素子の面積の割合が６．４×１０−１
１％、開口率が７０．４％となる。
【００７７】
また、画素数４８０×ＲＧＢ×６４０のパネル（第２のパネルとする）に上記パラメータ
を適用した際の容量素子の面積、及び開口率について概算を見積もる。当該パネルにおい
ては、画素サイズが３６μｍ×１０８μｍ、即ち画素の面積が３．８９×１０−９ｍ２と
なる。このうち、配線及びトランジスタが占める領域を除いた面積は３．２９×１０−９
ｍ２となり、配線及びトランジスタが占める領域の面積は６．００×１０−１０ｍ２とな
る。
【００７８】
第２のパネルで必要最低限の容量値を有する容量素子は、酸化物半導体膜を有するトラン
ジスタを備えた画素で、４．２５×１０−２５Ｆとなる。この場合、必要な容量面積が１
．３０×１０−２１ｍ２となり、画素に占める容量素子の面積の割合が３．３×１０−１
１％、開口率が８４．６％となる。
【００７９】
従って、第１のパネル及び第２のパネルに、本発明の一態様におけるオフ電流の低いトラ
ンジスタを用いることで、必要最低限の容量値を有する容量素子の面積は殆ど無視できる
程度に小さくすることができる。よって、第１のパネルで７０．４％、第２のパネルで８
４．６％という、高い開口率が得られることが分かる。
【００８０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、酸化物半導体を用いたトランジスタの作製方法について説明する。
【００８１】
まず、図６（Ａ）に示すように、基板７００の絶縁表面上に、絶縁膜７０１を形成し、絶
縁膜７０１上にゲート電極７０２を形成する。
【００８２】
基板７００として使用することができる基板は透光性を有していれば良く、その他には特
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。例えば、基板７００には、フュージョン法やフロート法で作製される
ガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。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。プラ
スチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱
温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが
可能である。
【００８３】
絶縁膜７０１は、後の作製工程における加熱処理の温度に耐えうる材料を用いる。具体的
に、絶縁膜７０１として、酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化アル
ミニウム、酸化アルミニウムなどを用いるのが望ましい。
【００８４】
なお、本明細書において酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多
い物質であり、また、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い
物質を意味する。
【００８５】
ゲート電極７０２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、ネ
オジム、スカンジウム等の金属材料、これら金属材料を主成分とする合金材料を用いた導
電膜、或いはこれら金属の窒化物を、単層で又は積層で用いることができる。なお、後の
工程において行われる加熱処理の温度に耐えうるのであれば、上記金属材料としてアルミ
ニウム、銅を用いることもできる。アルミニウムまたは銅は、耐熱性や腐食性の問題を回
避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いると良い。高融点金属材料としては、
モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、ネオジム、スカンジウム等を用
いることができる。
【００８６】
例えば、二層の積層構造を有するゲート電極７０２として、アルミニウム膜上にモリブデ
ン膜が積層された二層構造、銅膜上にモリブデン膜を積層した二層構造、銅膜上に窒化チ
タン膜若しくは窒化タンタル膜を積層した二層構造、または、窒化チタン膜とモリブデン
膜とを積層した二層構造とすることが好ましい。３層の積層構造を有するゲート電極７０
２としては、アルミニウム膜、アルミニウムとシリコンの合金膜、アルミニウムとチタン
の合金膜またはアルミニウムとネオジムの合金膜を中間層とし、タングステン膜、窒化タ
ングステン膜、窒化チタン膜またはチタン膜を上下層として積層した構造とすることが好
ましい。
【００８７】
また、ゲート電極７０２に酸化インジウム、酸化インジウム酸化スズ混合酸化物、酸化イ
ンジウム酸化亜鉛混合酸化物、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウ
ム、または酸化亜鉛ガリウム等の透光性を有する酸化物導電膜を用いることもできる。
【００８８】
ゲート電極７０２の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍ
とする。本実施の形態では、タングステンターゲットを用いたスパッタ法により１５０ｎ
ｍのゲート電極用の導電膜を形成した後、該導電膜をエッチングにより所望の形状に加工
（パターニング）することで、ゲート電極７０２を形成する。なお、形成されたゲート電
極の端部がテーパー形状であると、上に積層するゲート絶縁膜の被覆性が向上するため好
ましい。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
。
【００８９】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、ゲート電極７０２上にゲート絶縁膜７０３を形成した
後、ゲート絶縁膜７０３上においてゲート電極７０２と重なる位置に、島状の酸化物半導
体膜７０４を形成する。
【００９０】
ゲート絶縁膜７０３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素膜
、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウ
ム膜、酸化窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜または酸化
タンタル膜を単層で又は積層させて形成することができる。ゲート絶縁膜７０３は、水分
や、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましい。スパッタリング法により酸
化珪素膜を成膜する場合には、ターゲットとしてシリコンターゲット又は石英ターゲット
を用い、スパッタガスとして酸素又は、酸素及びアルゴンの混合ガスを用いる。
【００９１】
不純物を除去することによりｉ型化又は実質的にｉ型化された酸化物半導体（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、高純度化され
た酸化物半導体とゲート絶縁膜７０３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膜（ＧＩ）は、高品質化が要求される。
【００９２】
例えば、μ波（周波数２．４５ＧＨｚ）を用いた高密度プラズマＣＶＤは、緻密で絶縁耐
圧の高い高品質な絶縁膜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
質ゲート絶縁膜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。
【００９３】
もちろん、ゲート絶縁膜７０３として良質な絶縁膜を形成できるものであれば、スパッタ
リング法やプラズマ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
熱処理によって膜質や、酸化物半導体との界面特性が改善される絶縁膜であっても良い。
いずれにしても、ゲート絶縁膜としての膜質が良好であることは勿論のこと、ゲート絶縁
膜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
。
【００９４】
バリア性の高い材料を用いた絶縁膜と、窒素の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素
膜などの絶縁膜とを積層させた構造を有するゲート絶縁膜７０３を形成しても良い。この
場合、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜は、バリア性の高い絶縁膜と酸化物半導
体膜の間に形成する。バリア性の高い絶縁膜として、例えば窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜
、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。バリア性の高
い絶縁膜を用いることで、水分または水素などの雰囲気中の不純物、或いは基板内に含ま
れるアルカリ金属、重金属などの不純物が、酸化物半導体膜内、ゲート絶縁膜７０３内、
或いは、酸化物半導体膜と他の絶縁膜の界面とその近傍に入り込むのを防ぐことができる
。また、酸化物半導体膜に接するように窒素の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素
膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い絶縁膜が直接酸化物半導体膜に接する
のを防ぐことができる。
【００９５】
例えば、第１のゲート絶縁膜としてスパッタリング法により膜厚５０ｎｍ以上２００ｎｍ
以下の窒化珪素膜（ＳｉＮｙ（ｙ＞０））を形成し、第１のゲート絶縁膜上に第２のゲー
ト絶縁膜として膜厚５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化珪素膜（ＳｉＯｘ（ｘ＞０））を積
層して、ゲート絶縁膜７０３としても良い。ゲート絶縁膜７０３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。
【００９６】
本実施の形態では、スパッタ法で形成された膜厚５０ｎｍの窒化珪素膜上に、スパッタ法
で形成された膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜を積層させた構造を有する、ゲート絶縁膜７０
３を形成する。
【００９７】
なお、ゲート絶縁膜７０３は後に形成される酸化物半導体と接する。酸化物半導体は、水
素が含有されると特性に悪影響を及ぼすので、ゲート絶縁膜７０３は水素、水酸基および
水分が含まれないことが望ましい。ゲート絶縁膜７０３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は、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７０２が形成された基板７００を予備加熱し、基板７００に吸着した水分
または水素などの不純物を脱離し排気することが好ましい。なお、予備加熱の温度は、１
００℃以上４００℃以下、好ましくは１５０℃以上３００℃以下である。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。
【００９８】
島状の酸化物半導体膜７０４は、ゲート絶縁膜７０３上に形成した酸化物半導体膜を所望
の形状に加工することで、形成することができる。上記酸化物半導体膜の膜厚は、２ｎｍ
以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３ｎｍ以上
２０ｎｍ以下とする。酸化物半導体膜は、酸化物半導体をターゲットとして用い、スパッ
タ法により成膜する。また、酸化物半導体膜は、希ガス（例えばアルゴン）雰囲気下、酸
素雰囲気下、又は希ガス（例えばアルゴン）及び酸素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。
【００９９】
なお、酸化物半導体膜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、ゲート絶縁膜７０３の表面に付着している塵埃を除去
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、ヘリウムなどを用いてもよい。
また、アルゴン雰囲気に酸素、亜酸化窒素などを加えた雰囲気で行ってもよい。また、ア
ルゴン雰囲気に塩素、四フッ化炭素などを加えた雰囲気で行ってもよい。
【０１００】
酸化物半導体膜には、上述したように、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ
−Ｏ系酸化物半導体や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、
Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｇ
ａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ
−Ｏ系酸化物半導体や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−
Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ａｌ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導
体、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ系酸化物半導体、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系
酸化物半導体や、Ｉｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｓｎ−Ｏ系酸化物半導体、Ｚｎ−Ｏ系酸化物
半導体などを用いることができる。
【０１０１】
本実施の形態では、Ｉｎ（インジウム）、Ｇａ（ガリウム）、及びＺｎ（亜鉛）を含むタ
ーゲットを用いたスパッタ法により得られる膜厚３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化
物半導体の薄膜を、酸化物半導体膜として用いる。上記ターゲットとして、例えば、Ｉｎ
２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の組成比を有するターゲットを
用いる。また、Ｉｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］の組成比を
有するターゲット、またはＩｎ２Ｏ３：Ｇａ２Ｏ３：ＺｎＯ＝１：１：４［ｍｏｌ数比］
を有するターゲットを用いることができる。また、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含むターゲッ
トの充填率は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％未満である。充填
率の高い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。
【０１０２】
本実施の形態では、減圧状態に保持された処理室内に基板を保持し、処理室内の残留水分
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７００上に酸化物半導体膜を成膜する。成膜時に、基板温度を１００℃以上６００℃
以下、好ましくは２００℃以上４００℃以下としても良い。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。処理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を用いることが好ましい。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成膜
室を排気すると、例えば、水素原子、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（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。
【０１０３】
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（ＤＣ）電源を用いると、成膜時に発生する塵埃が軽減でき、膜
厚分布も均一となるために好ましい。
【０１０４】
なお、酸化物半導体膜に水素、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、
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絶縁膜７０３までが形成
された基板７００を予備加熱し、基板７００に吸着した水分または水素などの不純物を脱
離し排気することが好ましい。なお、予備加熱の温度は、１００℃以上４００℃以下、好
ましくは１５０℃以上３００℃以下である。また、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、後に行われる絶縁膜７０７の成膜前に、導電膜７０５、導電膜７０６まで形成
した基板７００にも同様に行ってもよい。
【０１０５】
なお、島状の酸化物半導体膜７０４を形成するためのエッチングは、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。ドライエッチングに用いるエッチ
ングガスとしては、塩素を含むガス（塩素系ガス、例えば塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（
ＢＣｌ３）、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）など）が好ましい。ま
た、フッ素を含むガス（フッ素系ガス、例えば四弗化炭素（ＣＦ４）、六弗化硫黄（ＳＦ
６）、三弗化窒素（ＮＦ３）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）など）、臭化水素（ＨＢ
ｒ）、酸素（Ｏ２）、これらのガスにヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）などの希ガス
を添加したガス、などを用いることができる。
【０１０６】
ドライエッチング法としては、平行平板型ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈ
ｉｎｇ）法や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導
結合型プラズマ）エッチング法を用いることができる。所望の加工形状にエッチングでき
るように、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加さ
れる電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節する。
【０１０７】
ウェットエッチングに用いるエッチング液として、ＩＴＯ−０７Ｎ（関東化学社製）を用
いてもよい。
【０１０８】
島状の酸化物半導体膜７０４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。
【０１０９】
なお、次工程の導電膜を形成する前に逆スパッタを行い、島状の酸化物半導体膜７０４及
びゲート絶縁膜７０３の表面に付着しているレジスト残渣などを除去することが好ましい
。
【０１１０】
なお、スパッタ等で成膜された酸化物半導体膜中には、不純物としての水分または水素が
多量に含まれていることがある。水分または水素はドナー準位を形成しやすいため、酸化
物半導体にとっては不純物である。そこで、本発明の一態様では、酸化物半導体膜中の水
分または水素などの不純物を低減するために、島状の酸化物半導体膜７０４に対して、窒
素、酸素、超乾燥空気、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の雰囲気下において、
島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施す。上記ガスは、水の含有量が２０ｐｐｍ以
下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが望ましい。
【０１１１】
島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施すことで、島状の酸化物半導体膜７０４中の
水分または水素を脱離させることができる。具体的には、３００℃以上７００℃以下、好
ましくは３００℃以上５００℃以下で加熱処理を行えば良い。例えば、５００℃、３分間
以上６分間以下程度で行えばよい。加熱処理にＲＴＡ法を用いれば、短時間に脱水化また
は脱水素化が行えるため、ガラス基板の歪点を超える温度でも処理することができる。
【０１１２】
本実施の形態では、加熱処理装置の一つである電気炉を用いる。
【０１１３】
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備えていてもよい。例えば、ＧＲＴＡ（Ｇａｓ
Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ Ｒａｐｉｄ
Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）装置等のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎ
ｎｅａｌ）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。気体には、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。
【０１１４】
なお、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
分または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。
【０１１５】
以上の工程により、島状の酸化物半導体膜７０４中の水素の濃度を低減し、高純度化する
ことができる。それにより酸化物半導体膜の特性の安定化を図ることができる。また、ガ
ラス転移温度以下の加熱処理で、キャリア密度が極端に少なく、バンドギャップの広い酸
化物半導体膜を形成することができる。このため、大面積基板を用いてトランジスタを作
製することができ、量産性を高めることができる。また、当該水素濃度が低減され高純度
化された酸化物半導体膜を用いることで、耐圧性が高く、オフ電流の著しく低いトランジ
スタを作製することができる。
【０１１６】
なお、酸化物半導体膜を加熱する場合、酸化物半導体膜の材料や加熱条件にもよるが、そ
の表面に板状結晶が形成されることがある。板状結晶は、酸化物半導体膜の表面に対して
略垂直にｃ軸配向した単結晶体であることが好ましい。また、単結晶体でなくとも、各結
晶が、酸化物半導体膜の表面に対して略垂直にｃ軸配向した多結晶体であることが好まし
い。そして、上記多結晶体は、ｃ軸配向していることに加えて、各結晶のａｂ面が一致す
るか、ａ軸、或いは、ｂ軸が一致していることが好ましい。なお、酸化物半導体膜の下地
表面に凹凸がある場合、板状結晶は多結晶体となる。したがって、下地表面は可能な限り
平坦であることが望まれる。
【０１１７】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、ソース電極、ドレイン電極として機能する導電膜７０
５、導電膜７０６と、上記導電膜７０５、導電膜７０６、及び島状の酸化物半導体膜７０
４上に、絶縁膜７０７を形成する。
【０１１８】
導電膜７０５、導電膜７０６は、島状の酸化物半導体膜７０４を覆うように、スパッタ法
や真空蒸着法で導電膜を形成したあと、エッチング等により該導電膜をパターニングする
ことで、形成することができる。
【０１１９】
導電膜７０５及び導電膜７０６は、島状の酸化物半導体膜７０４に接している。導電膜７
０５、導電膜７０６となる導電膜の材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル
、チタン、モリブデン、タングステン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が挙げられる。また、アルミニウム
、銅などの金属膜の下側もしくは上側にクロム、タンタル、チタン、モリブデン、タング
ステンなどの高融点金属膜を積層させた構成としても良い。また、アルミニウムまたは銅
は、耐熱性や腐食性の問題を回避するために、高融点金属材料と組み合わせて用いると良
い。高融点金属材料としては、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、
ネオジム、スカンジウム、イットリウム等を用いることができる。
【０１２０】
また、導電膜は、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、チタ
ン膜と、そのチタン膜上に重ねてアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を成
膜する３層構造などが挙げられる。
【０１２１】
また、導電膜７０５、導電膜７０６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、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化イン
ジウム酸化スズ混合酸化物、酸化インジウム酸化亜鉛混合酸化物、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。
【０１２２】
導電膜形成後に加熱処理を行う場合には、この加熱処理に耐える耐熱性を導電膜に持たせ
ることが好ましい。
【０１２３】
なお、導電膜のエッチングの際に、島状の酸化物半導体膜７０４がなるべく除去されない
ようにそれぞれの材料及びエッチング条件を適宜調節する。エッチング条件によっては、
島状の酸化物半導体膜７０４の露出した部分が一部エッチングされることで、溝部（凹部
）が形成されることもある。
【０１２４】
本実施の形態では、導電膜にチタン膜を用いる。そのため、アンモニアと過酸化水素水を
含む溶液（アンモニア過水）を用いて、選択的に導電膜をウェットエッチングすることが
できるが、島状の酸化物半導体膜７０４も一部エッチングされる。具体的には、３１重量
％の過酸化水素水と、２８重量％のアンモニア水と水とを、体積比５：２：２で混合した
アンモニア過水を用いる。或いは、塩素（Ｃｌ２）、三塩化硼素（ＢＣｌ３）などを含む
ガスを用いて、導電膜をドライエッチングしても良い。
【０１２５】
なお、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
した光に多段階の強度をもたせ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。
【０１２６】
なお、絶縁膜７０７を形成する前に、Ｎ２Ｏ、Ｎ２、またはＡｒなどのガスを用いたプラ
ズマ処理を島状の酸化物半導体膜７０４に対して行う。このプラズマ処理によって露出し
ている島状の酸化物半導体膜７０４の表面の吸着水などを除去する。また、酸素とアルゴ
ンの混合ガスを用いてプラズマ処理を行ってもよい。
【０１２７】
絶縁膜７０７は、水分や、水素、酸素などの不純物を極力含まないことが望ましく、単層
の絶縁膜であっても良いし、積層された複数の絶縁膜で構成されていても良い。絶縁膜７
０７に水素が含まれると、その水素が酸化物半導体膜へ侵入し、又は水素が酸化物半導体
膜中の酸素を引き抜き、島状の酸化物半導体膜７０４のバックチャネル部が低抵抗化（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、絶縁膜７０７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。
上記絶縁膜７０７には、バリア性の高い材料を用いるのが望ましい。例えば、バリア性の
高い絶縁膜として、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、窒化アルミニウム膜、または窒化酸化
アルミニウム膜などを用いることができる。複数の積層された絶縁膜を用いる場合、窒素
の含有比率が低い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を、上記バリア性の高い絶縁
膜よりも、島状の酸化物半導体膜７０４に近い側に形成する。そして、窒素の含有比率が
低い絶縁膜を間に挟んで、導電膜７０５、導電膜７０６及び島状の酸化物半導体膜７０４
と重なるように、バリア性の高い絶縁膜を形成する。バリア性の高い絶縁膜を用いること
で、島状の酸化物半導体膜７０４内、ゲート絶縁膜７０３内、或いは、島状の酸化物半導
体膜７０４と他の絶縁膜の界面とその近傍に、水分または水素などの不純物が入り込むの
を防ぐことができる。また、島状の酸化物半導体膜７０４に接するように窒素の比率が低
い酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を形成することで、バリア性の高い材料を用
いた絶縁膜が直接島状の酸化物半導体膜７０４に接するのを防ぐことができる。
【０１２８】
本実施の形態では、スパッタ法で形成された膜厚２００ｎｍの酸化珪素膜上に、スパッタ
法で形成された膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜を積層させた構造を有する、絶縁膜７０７を
形成する。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。
【０１２９】
なお、絶縁膜７０７を形成した後に、加熱処理を施しても良い。加熱処理は、窒素、超乾
燥空気、または希ガス（アルゴン、ヘリウムなど）の雰囲気下において、好ましくは２０
０℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下で行う。上記ガスは、水の含有
量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下であることが
望ましい。本実施の形態では、例えば、窒素雰囲気下で２５０℃、１時間の加熱処理を行
う。或いは、導電膜７０５、導電膜７０６を形成する前に、水分または水素を低減させる
ための酸化物半導体膜に対して行った先の加熱処理と同様に、高温短時間のＲＴＡ処理を
行っても良い。酸素を含む絶縁膜７０７が設けられた後に加熱処理が施されることによっ
て、先の加熱処理により、島状の酸化物半導体膜７０４に酸素欠損が発生していたとして
も、絶縁膜７０７から島状の酸化物半導体膜７０４に酸素が供与される。そして、島状の
酸化物半導体膜７０４に酸素が供与されることで、島状の酸化物半導体膜７０４において
、ドナーとなる酸素欠損を低減し、化学量論的組成比を満たすことが可能である。その結
果、島状の酸化物半導体膜７０４をｉ型に近づけることができ、酸素欠損によるトランジ
スタの電気特性のばらつきを軽減し、電気特性の向上を実現することができる。この加熱
処理を行うタイミングは、絶縁膜７０７の形成後であれば特に限定されず、他の工程、例
えば樹脂膜形成時の加熱処理や、透光性を有する導電膜を低抵抗化させるための加熱処理
と兼ねることで、工程数を増やすことなく、島状の酸化物半導体膜７０４をｉ型に近づけ
ることができる。
【０１３０】
また、酸素雰囲気下で島状の酸化物半導体膜７０４に加熱処理を施すことで、酸化物半導
体に酸素を添加し、島状の酸化物半導体膜７０４中においてドナーとなる酸素欠損を低減
させても良い。加熱処理の温度は、例えば１００℃以上３５０℃未満、好ましくは１５０
℃以上２５０℃未満で行う。上記酸素雰囲気下の加熱処理に用いられる酸素ガスには、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の純
度を、６Ｎ（９９．９９９９％）以上、好ましくは７Ｎ（９９．９９９９９％）以上、（
即ち酸素中の不純物濃度を１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下）とすることが好
ましい。
【０１３１】
或いは、イオン注入法またはイオンドーピング法などを用いて、島状の酸化物半導体膜７
０４に酸素を添加することで、ドナーとなる酸素欠損を低減させても良い。例えば、２．
４５ＧＨｚのマイクロ波でプラズマ化した酸素を島状の酸化物半導体膜７０４に添加すれ
ば良い。
【０１３２】
なお、絶縁膜７０７上に導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングすることで、島状
の酸化物半導体膜７０４と重なる位置にバックゲート電極を形成しても良い。バックゲー
ト電極を形成した場合は、バックゲート電極を覆うように絶縁膜を形成するのが望ましい
。バックゲート電極は、ゲート電極７０２、或いは導電膜７０５、導電膜７０６と同様の
材料、構造を用いて形成することが可能である。
【０１３３】
バックゲート電極の膜厚は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは１００ｎｍ〜２００ｎｍ
とする。例えば、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜が積層された構造を有する導電膜
を形成した後、フォトリソグラフィ法などによりレジストマスクを形成し、エッチングに
より不要な部分を除去して、該導電膜を所望の形状に加工（パターニング）することで、
バックゲート電極を形成すると良い。
【０１３４】
以上の工程により、トランジスタ７０８が形成される。
【０１３５】
トランジスタ７０８は、ゲート電極７０２と、ゲート電極７０２上のゲート絶縁膜７０３
と、ゲート絶縁膜７０３上においてゲート電極７０２と重なっている島状の酸化物半導体
膜７０４と、島状の酸化物半導体膜７０４上に形成された一対の導電膜７０５または導電
膜７０６とを有する。さらに、トランジスタ７０８は、絶縁膜７０７を、その構成要素に
含めても良い。図６（Ｃ）に示すトランジスタ７０８は、導電膜７０５と導電膜７０６の
間において、島状の酸化物半導体膜７０４の一部がエッチングされたチャネルエッチ構造
である。
【０１３６】
なお、トランジスタ７０８はシングルゲート構造のトランジスタを用いて説明したが、必
要に応じて、電気的に接続された複数のゲート電極７０２を有することで、チャネル形成
領域を複数有する、マルチゲート構造のトランジスタも形成することができる。
【０１３７】
本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
【０１３８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、トランジスタの構成例について説明する。なお、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、本実施の形態での繰り返しの説明は省略する。なお、同じ箇所の詳細な説明も省略す
る。
【０１３９】
図７（Ａ）に示すトランジスタ２４５０は、基板２４００上にゲート電極２４０１が形成
され、ゲート電極２４０１上にゲート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２
上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３上に、ソース電極２４
０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成されている。また、酸化物半導体膜２４０３
、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上に絶縁膜２４０７が形成されて
いる。また、絶縁膜２４０７上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジスタ２４５
０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の一つで
もある。
【０１４０】
図７（Ｂ）に示すトランジスタ２４６０は、基板２４００上にゲート電極２４０１が形成
され、ゲート電極２４０１上にゲート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２
上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３上にチャネル保護膜２
４０６が形成され、チャネル保護膜２４０６及び酸化物半導体膜２４０３上に、ソース電
極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成されている。また、ソース電極２４０
５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジスタ
２４６０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
造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタの一つでもある。チャネル保護
膜２４０６は、他の絶縁膜と同様の材料及び方法を用いて形成することができる。
【０１４１】
図７（Ｃ）に示すトランジスタ２４７０は、基板２４００上に下地膜２４３６が形成され
、下地膜２４３６上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３、及
び下地膜２４３６上に、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂが形成され
、酸化物半導体膜２４０３、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ上にゲ
ート絶縁膜２４０２が形成され、ゲート絶縁膜２４０２上にゲート電極２４０１が形成さ
れている。また、ゲート電極２４０１上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。トランジス
タ２４７０は、トップゲート構造のトランジスタの一つである。
【０１４２】
図７（Ｄ）に示すトランジスタ２４８０は、基板２４００上に、ゲート電極２４１１が形
成され、ゲート電極２４１１上に第１のゲート絶縁膜２４１３が形成され、第１のゲート
絶縁膜２４１３上に酸化物半導体膜２４０３が形成され、酸化物半導体膜２４０３、及び
第１のゲート絶縁膜２４１３上に、ソース電極２４０５ａ、及びドレイン電極２４０５ｂ
が形成されている。また、酸化物半導体膜２４０３、ソース電極２４０５ａ、及びドレイ
ン電極２４０５ｂ上に第２のゲート絶縁膜２４１４が形成され、第２のゲート絶縁膜２４
１４上にバックゲート電極２４１２が形成されている。また、バックゲート電極２４１２
上に絶縁膜２４０９を形成してもよい。
【０１４３】
トランジスタ２４８０は、トランジスタ２４５０とトランジスタ２４７０を併せた構造を
有している。
【０１４４】
バックゲート電極の電位を変化させることで、トランジスタのしきい値電圧を変化させる
ことができる。バックゲート電極は、酸化物半導体膜２４０３のチャネル形成領域と重な
るように形成する。バックゲート電極は、電気的に絶縁しているフローティングの状態で
あっても良いし、電位が与えられる状態であっても良い。後者の場合、バックゲート電極
には、ゲート電極と同じ高さの電位が与えられていても良いし、グラウンドなどの固定電
位が与えられていても良い。バックゲート電極に与える電位の高さを制御することで、ト
ランジスタの閾値電圧を制御することができる。
【０１４５】
また、バックゲート電極と、ソース電極２４０５ａ及びドレイン電極２４０５ｂとにより
酸化物半導体膜２４０３を完全に覆うことで、バックゲート電極側から酸化物半導体膜２
４０３に光が入射するのを防ぐことができる。よって、酸化物半導体膜２４０３の光劣化
を防ぎ、トランジスタの閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化が引き起こされるのを防
ぐことができる。
【０１４６】
酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜（本実施の形態においては、ゲート絶縁膜２４０
２、絶縁膜２４０７、チャネル保護膜２４０６、下地膜２４３６、第１のゲート絶縁膜２
４１３、第２のゲート絶縁膜２４１４が相当する。）は、第１３族元素および酸素を含む
絶縁材料を用いることが好ましい。酸化物半導体材料には第１３族元素を含むものが多く
、第１３族元素を含む絶縁材料は酸化物半導体との相性が良く、これを酸化物半導体に接
する絶縁膜に用いることで、酸化物半導体との界面の状態を良好に保つことができる。
【０１４７】
第１３族元素を含む絶縁材料とは、絶縁材料に一または複数の第１３族元素を含むことを
意味する。第１３族元素を含む絶縁材料としては、例えば、酸化ガリウム、酸化アルミニ
ウム、酸化アルミニウムガリウム、酸化ガリウムアルミニウムなどの金属酸化物がある。
ここで、酸化アルミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量（原子％）よりアルミニウム
の含有量（原子％）が多いものを示し、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有
量（原子％）がアルミニウムの含有量（原子％）以上のものを示す。
【０１４８】
例えば、ガリウムを含有する酸化物半導体膜に接して絶縁膜を形成する場合に、絶縁膜に
酸化ガリウムを含む材料を用いることで酸化物半導体膜と絶縁膜の界面特性を良好に保つ
ことができる。例えば、酸化物半導体膜と酸化ガリウムを含む絶縁膜とを接して設けるこ
とにより、酸化物半導体膜と絶縁膜の界面における水素のパイルアップを低減することが
できる。なお、絶縁膜に酸化物半導体の成分元素と同じ族の元素を用いる場合には、同様
の効果を得ることが可能である。例えば、酸化アルミニウムを含む材料を用いて絶縁膜を
形成することも有効である。なお、酸化アルミニウムは、水を透過させにくいという特性
を有しているため、当該材料を用いることは、酸化物半導体膜への水の侵入防止という点
においても好ましい。
【０１４９】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜は、酸素雰囲気下による熱処理や、酸素ド
ープなどにより、絶縁材料を化学量論的組成比（化学量論値）より酸素が多い状態とする
ことが好ましい。酸素ドープとは、酸素をバルクに添加することをいう。なお、当該バル
クの用語は、酸素を薄膜表面のみでなく薄膜内部に添加することを明確にする趣旨で用い
ている。また、酸素ドープには、プラズマ化した酸素をバルクに添加する酸素プラズマド
ープが含まれる。また、酸素ドープは、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて
行ってもよい。
【０１５０】
例えば、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化ガリウムを用いた場合、酸素
雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うことにより、酸化ガリウムの組成をＧａ２Ｏ
Ｘ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５１】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化アルミニウムを用いた場合、酸
素雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うことにより、酸化アルミニウムの組成をＡ
ｌ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５２】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜として酸化ガリウムアルミニウム（酸化ア
ルミニウムガリウム）を用いた場合、酸素雰囲気下による熱処理や、酸素ドープを行うこ
とにより、酸化ガリウムアルミニウム（酸化アルミニウムガリウム）の組成をＧａＸＡｌ
２−ＸＯ３＋α（０＜Ｘ＜２、０＜α＜１）とすることができる。
【０１５３】
酸素ドープ処理を行うことにより、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜
を形成することができる。このような領域を備える絶縁膜と酸化物半導体膜が接すること
により、絶縁膜中の過剰な酸素が酸化物半導体膜に供給され、酸化物半導体膜中、または
酸化物半導体膜と絶縁膜の界面における酸素欠損を低減し、酸化物半導体膜をｉ型化また
はｉ型に限りなく近い酸化物半導体とすることができる。
【０１５４】
なお、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜は、酸化物半導体膜２４０３
に接する絶縁膜のうち、上層に位置する絶縁膜または下層に位置する絶縁膜のうち、どち
らか一方のみに用いても良いが、両方の絶縁膜に用いる方が好ましい。化学量論的組成比
より酸素が多い領域を有する絶縁膜を、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜の、上層
及び下層に位置する絶縁膜に用い、酸化物半導体膜２４０３を挟む構成とすることで、上
記効果をより高めることができる。
【０１５５】
また、酸化物半導体膜２４０３の上層または下層に用いる絶縁膜は、上層と下層で同じ構
成元素を有する絶縁膜としても良いし、異なる構成元素を有する絶縁膜としても良い。例
えば、上層と下層とも、組成がＧａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化ガリウムと
しても良いし、上層と下層の一方を組成がＧａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化
ガリウムとし、他方を組成がＡｌ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化アルミニウム
としても良い。
【０１５６】
また、酸化物半導体膜２４０３に接する絶縁膜は、化学量論的組成比より酸素が多い領域
を有する絶縁膜の積層としても良い。例えば、酸化物半導体膜２４０３の上層に組成がＧ
ａ２ＯＸ（Ｘ＝３＋α、０＜α＜１）の酸化ガリウムを形成し、その上に組成がＧａＸＡ
ｌ２−ＸＯ３＋α（０＜Ｘ＜２、０＜α＜１）の酸化ガリウムアルミニウム（酸化アルミ
ニウムガリウム）を形成してもよい。なお、酸化物半導体膜２４０３の下層を、化学量論
的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜の積層としても良いし、酸化物半導体膜２４
０３の上層及び下層の両方を、化学量論的組成比より酸素が多い領域を有する絶縁膜の積
層としても良い。
【０１５７】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１５８】
（実施の形態４）
本実施の形態では、トランジスタのオフ電流の算出例について説明する。
【０１５９】
まず、オフ電流の算出に用いた特性評価回路の構成について、図８を用いて説明する。本
実施の形態では、特性評価回路が、互いに並列に接続された複数の測定系８０１を備える
。具体的に図８では、８つの測定系８０１が並列に接続されている特性評価回路を例示し
ている。
【０１６０】
測定系８０１は、トランジスタ８１１と、トランジスタ８１２と、容量素子８１３と、ト
ランジスタ８１４と、トランジスタ８１５とを含む。
【０１６１】
トランジスタ８１１は、電荷注入用のトランジスタである。そして、トランジスタ８１１
は、その第１端子が、電位Ｖ１の与えられているノードに接続されており、その第２端子
が、トランジスタ８１２の第１端子に接続されている。トランジスタ８１１のゲート電極
は、電位Ｖｅｘｔ＿ａの与えられているノードに接続されている。
【０１６２】
トランジスタ８１２は、リーク電流評価用トランジスタである。なお、本実施の形態にお
いてリーク電流とは、トランジスタのオフ電流を含んでいる。そして、トランジスタ８１
２は、その第１端子が、トランジスタ８１１の第２端子に接続されており、その第２端子
が、電位Ｖ２の与えられているノードに接続されている。トランジスタ８１２のゲート電
極は、電位Ｖｅｘｔ＿ｂの与えられているノードに接続されている。
【０１６３】
容量素子８１３の第１の電極は、トランジスタ８１１の第２端子及びトランジスタ８１２
の第１端子に接続されている。容量素子８１３の第２の電極は、電位Ｖ２の与えられてい
るノードに接続されている。
【０１６４】
トランジスタ８１４は、その第１端子が、電位Ｖ３の与えられているノードに接続されて
おり、その第２端子が、トランジスタ８１５の第１端子に接続されている。トランジスタ
８１４のゲート電極は、トランジスタ８１１の第２端子、トランジスタ８１２の第１端子
、容量素子８１３の第１の電極に接続されている。なお、このトランジスタ８１４のゲー
ト電極が接続されている箇所を、ノードＡとする。
【０１６５】
トランジスタ８１５は、その第１端子が、トランジスタ８１４の第２端子に接続されてお
り、その第２端子が、電位Ｖ４の与えられているノードに接続されている。トランジスタ
８１５のゲート電極は、電位Ｖｅｘｔ＿ｃの与えられているノードに接続されている。
【０１６６】
そして、測定系８０１は、トランジスタ８１４の第２端子と、トランジスタ８１５の第１
端子が接続されているノードの電位を、出力信号の電位Ｖｏｕｔとして出力する。
【０１６７】
そして、本実施の形態では、トランジスタ８１１として、酸化物半導体を活性層に含み、
なおかつ、活性層に含まれるチャネル形成領域のサイズがチャネル長Ｌ＝１０μｍ、チャ
ネル幅Ｗ＝１０μｍであるトランジスタを用いる。
【０１６８】
なお、チャネル形成領域とは、半導体膜のうち、ソース電極とドレイン電極の間において
、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なる領域に相当する。
【０１６９】
また、トランジスタ８１４及びトランジスタ８１５として、酸化物半導体を活性層に含み
、なおかつ、活性層に含まれるチャネル形成領域のサイズがチャネル長Ｌ＝３μｍ、チャ
ネル幅Ｗ＝１００μｍであるトランジスタを用いる。
【０１７０】
また、トランジスタ８１２として、酸化物半導体を活性層に含み、活性層の上部にソース
電極及びドレイン電極が接し、ソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極とが重なるオ
ーバーラップ領域を設けず、幅１μｍのオフセット領域を有するボトムゲート構造のトラ
ンジスタを用いる。オフセット領域を設けることにより、寄生容量を低減することができ
る。さらに、トランジスタ８１２として、活性層に含まれるチャネル形成領域が、下記の
表１の条件１から条件６に示すような、異なるサイズを有するトランジスタを用いる。
【０１７１】
【表１】
【０１７２】
なお、電荷注入用のトランジスタ８１１を測定系８０１に設けない場合には、容量素子８
１３への電荷注入の際に、リーク電流評価用のトランジスタ８１２を一度オンにする必要
がある。この場合、リーク電流評価用のトランジスタ８１２が、オンからオフの定常状態
となるまでに時間を要するような素子だと、測定に時間を要する。図８に示すように、電
荷注入用のトランジスタ８１１と、リーク電流評価用のトランジスタ８１２とを別々に測
定系８０１に設けることにより、電荷注入の際に、リーク電流評価用のトランジスタ８１
２を常にオフに保つことができる。よって、測定に要する時間を短縮化することができる
。
【０１７３】
また、電荷注入用のトランジスタ８１１と、リーク電流評価用のトランジスタ８１２とを
測定系８０１に別々に設けることにより、それぞれのトランジスタを適切なサイズとする
ことができる。また、リーク電流評価用のトランジスタ８１２のチャネル幅Ｗを、電荷注
入用のトランジスタ８１１のチャネル幅Ｗよりも大きくすることにより、リーク電流評価
用のトランジスタ８１２のリーク電流以外の、特性評価回路内のリーク電流成分を相対的
に小さくすることができる。その結果、リーク電流評価用のトランジスタ８１２のリーク
電流を高い精度で測定することができる。同時に、電荷注入の際に、リーク電流評価用の
トランジスタ８１２を一度オンとする必要がないため、チャネル形成領域の電荷の一部が
ノードＡに流れ込むことによるノードＡの電位変動の影響もない。
【０１７４】
一方、電荷注入用のトランジスタ８１１のチャネル幅Ｗを、リーク電流評価用のトランジ
スタ８１２のチャネル幅Ｗよりも小さくすることにより、電荷注入用のトランジスタ８１
１のリーク電流を相対的に小さくすることができる。また、電荷注入の際に、チャネル形
成領域の電荷の一部がノードＡに流れ込むことによるノードＡの電位変動の影響も小さい
。
【０１７５】
また、図８に示すように、複数の測定系８０１を並列に接続させた構造にすることにより
、より正確に特性評価回路のリーク電流を算出することができる。
【０１７６】
次に、図８に示す特性評価回路を用いた、トランジスタのオフ電流の具体的な算出方法に
ついて説明する。
【０１７７】
まず、図８に示す特性評価回路のリーク電流測定方法について、図９を用いて説明する。
図９は、図８に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法を説明するためのタイミン
グチャートである。
【０１７８】
図８に示す特性評価回路を用いたリーク電流測定方法は、書き込み期間及び保持期間に分
けられる。それぞれの期間における動作について、以下に説明する。なお、書き込み期間
及び保持期間の両期間において、電位Ｖ２及び電位Ｖ４を０Ｖ、電位Ｖ３を５Ｖ、電位Ｖ
ｅｘｔ＿ｃを０．５Ｖとする。
【０１７９】
まず、書き込み期間において、電位Ｖｅｘｔ＿ｂを、トランジスタ８１２がオフとなるよ
うな高さの電位ＶＬ（−３Ｖ）に設定する。また、電位Ｖ１を書き込み電位Ｖｗに設定し
た後、電位Ｖｅｘｔ＿ａを、一定期間トランジスタ８１１がオンとなるような高さの電位
ＶＨ（５Ｖ）に設定する。上記構成により、ノードＡに電荷が蓄積され、ノードＡの電位
は、書き込み電位Ｖｗと同等の値になる。次いで、電位Ｖｅｘｔ＿ａを、トランジスタ８
１１がオフとなるような高さの電位ＶＬに設定する。その後、電位Ｖ１を電位ＶＳＳ（０
Ｖ）に設定する。
【０１８０】
次に、保持期間において、ノードＡが保持する電荷量の変化に起因して生じるノードＡの
電位の変化量の測定を行う。電位の変化量から、トランジスタ８１２のソース電極とドレ
イン電極との間を流れる電流値を算出することができる。以上により、ノードＡの電荷の
蓄積とノードＡの電位の変化量の測定とを行うことができる。
【０１８１】
ノードＡの電荷の蓄積及びノードＡの電位の変化量の測定（蓄積及び測定動作ともいう）
は、繰り返し行う。まず、第１の蓄積及び測定動作を１５回繰り返し行う。第１の蓄積及
び測定動作では、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗとして５Ｖの電位を入力し、保持期間
に１時間の保持を行う。次に、第２の蓄積及び測定動作を２回繰り返し行う。第２の蓄積
及び測定動作では、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗを３．５Ｖとし、保持期間に５０時
間の保持を行う。次に、第３の蓄積及び測定動作を１回行う。第３の蓄積及び測定動作で
は、書き込み期間に書き込み電位Ｖｗを４．５Ｖとし、保持期間に１０時間の保持を行う
。蓄積及び測定動作を繰り返し行うことにより、測定した電流値が、定常状態における値
であることを確認することができる。言い換えると、ノードＡを流れる電流ＩＡのうち、
過渡電流（測定開始後から時間経過とともに減少していく電流成分）を除くことができる
。その結果、より高い精度でリーク電流を測定することができる。
【０１８２】
一般に、ノードＡの電位ＶＡは、出力信号の電位Ｖｏｕｔの関数として次式のように表す
ことができる。
【０１８３】
【数１】
【０１８４】
また、ノードＡの電荷ＱＡは、ノードＡの電位ＶＡ、ノードＡに接続される容量ＣＡ、定
数（ｃｏｎｓｔ）を用いて、次式のように表される。ノードＡに接続される容量ＣＡは、
容量素子８１３の容量値と、容量素子８１３以外の容量が有する容量値の和である。
【０１８５】
【数２】
【０１８６】
ノードＡの電流ＩＡは、ノードＡに流れ込む電荷（またはノードＡから流れ出る電荷）の
時間微分であるから、ノードＡの電流ＩＡは次式のように表現される。
【０１８７】
【数３】
【０１８８】
例えば、Δｔを約５４０００ｓｅｃとする。ノードＡに接続される容量ＣＡと、出力信号
の電位Ｖｏｕｔから、ノードＡの電流ＩＡを求めることができるため、特性評価回路のリ
ーク電流を求めることができる。
【０１８９】
次に、上記特性評価回路を用いた測定方法による出力信号の電位Ｖｏｕｔの測定結果及び
該測定結果より算出した特性評価回路のリーク電流の値を示す。
【０１９０】
図１０に、一例として、条件１、条件２及び条件３における上記測定（第１の蓄積及び測
定動作）に係る経過時間Ｔｉｍｅと、出力信号の電位Ｖｏｕｔとの関係を示す。図１１に
、上記測定に係る経過時間Ｔｉｍｅと、該測定によって算出されたリーク電流との関係を
示す。測定開始後から出力信号の電位Ｖｏｕｔが変動しており、定常状態に到るためには
１０時間以上必要であることがわかる。
【０１９１】
また、図１２に、上記測定により見積もられた条件１乃至条件６におけるノードＡの電位
とリーク電流の関係を示す。図１２では、例えば条件４において、ノードＡの電位が３．
０Ｖの場合、リーク電流は２８ｙＡ／μｍである。リーク電流にはトランジスタ８１２の
オフ電流も含まれるため、トランジスタ８１２のオフ電流も２８ｙＡ／μｍ以下とみなす
ことができる。
【０１９２】
以上のように、チャネル形成層としての機能を有し、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た特性評価回路において、リーク電流が十分に低いため、該トラン
ジスタのオフ電流が十分に小さいことが確認された。
【０１９３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る駆動方法を用いた液晶表示装置の、駆動回路の
構成について説明する。
【０１９４】
図１３に、液晶表示装置の構成を、ブロック図で一例として示す。なお、ブロック図では
、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構
成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わ
ることもあり得る。
【０１９５】
図１３に示す液晶表示装置６００は、画素部６１１と、信号線駆動回路６０１と、走査線
駆動回路６０８とを有している。信号線駆動回路６０１は、シフトレジスタ６０２、第１
記憶回路６０３、第２記憶回路６０４、レベルシフタ６０５、ＤＡＣ６０６、アナログバ
ッファ６０７を有している。また、走査線駆動回路６０８は、シフトレジスタ６０９、デ
ジタルバッファ６１０を有している。
【０１９６】
次いで、図１３に示す液晶表示装置６００の動作について説明する。シフトレジスタ６０
２に、スタート信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫが入力されると、シフトレジスタ６０２
は、パルスが順次シフトするタイミング信号を生成する。
【０１９７】
第１記憶回路６０３には、画像信号ＩＭＧが入力される。画像信号ＩＭＧは、正の極性の
パルスと、負の極性のパルスとを有している。そして、第１記憶回路６０３にタイミング
信号が入力されると、該タイミング信号のパルスに従って、画像信号ＩＭＧがサンプリン
グされ、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子に順に書き込まれる。すなわち、シ
リアルで信号線駆動回路６０１に入力された画像信号ＩＭＧが、第１記憶回路６０３にパ
ラレルで書き込まれることになる。第１記憶回路６０３に書き込まれた画像信号ＩＭＧは
、保持される。
【０１９８】
なお、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子に順に画像信号ＩＭＧを書き込んでも
良いが、第１記憶回路６０３が有する複数の記憶素子をいくつかのグループに分け、該グ
ループごとに並行して画像信号ＩＭＧを入力する、いわゆる分割駆動を行っても良い。な
おこのときのグループ内の記憶素子数を分割数と呼ぶ。例えば４つの記憶素子ごとにグル
ープに分けた場合、４分割で分割駆動することになる。
【０１９９】
第２記憶回路６０４には、ラッチ信号ＬＰが入力される。第１記憶回路６０３への、画像
信号ＩＭＧの書き込みが一通り終了した後、帰線期間において、第２記憶回路６０４に入
力されるラッチ信号ＬＰのパルスに従い、第１記憶回路６０３に保持されている画像信号
ＩＭＧが、第２記憶回路６０４に一斉に書き込まれ、保持される。画像信号ＩＭＧを第２
記憶回路６０４に送出し終えた第１記憶回路６０３では、再びシフトレジスタ６０２から
のタイミング信号に従って、次の画像信号ＩＭＧの書き込みが順次行われる。この２順目
の１ライン期間中には、第２記憶回路６０４に書き込まれ、保持されている画像信号ＩＭ
Ｇが、レベルシフタ６０５において、その電圧の振幅を調整された後、ＤＡＣ６０６に送
られる。ＤＡＣ６０６では、入力された画像信号ＩＭＧがデジタルからアナログに変換さ
れる。そして、アナログに変換された画像信号ＩＭＧは、アナログバッファ６０７に送ら
れる。ＤＡＣ６０６から送られてきた画像信号ＩＭＧは、アナログバッファ６０７から信
号線を介して画素部６１１に送られる。
【０２００】
一方、走査線駆動回路６０８において、シフトレジスタ６０９は、スタート信号ＧＳＰ、
クロック信号ＧＣＫが入力されると、パルスが順次シフトする走査信号ＳＣＮを生成する
。シフトレジスタ６０２から出力された走査信号ＳＣＮは、デジタルバッファ６１０から
走査線を介して画素部６１１に送られる。
【０２０１】
画素部６１１が有する画素は、走査線駆動回路６０８から入力された走査信号ＳＣＮによ
り選択される。信号線駆動回路６０１から信号線を介して画素部６１１に送られた画像信
号ＩＭＧは、上記選択された画素に入力される。
【０２０２】
図１３に示す液晶表示装置６００では、スタート信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、ラッ
チ信号ＬＰなどが、信号線駆動回路６０１の駆動信号に相当する。また、スタート信号Ｇ
ＳＰ、クロック信号ＧＣＫなどが、走査線駆動回路６０８の駆動信号に相当する。
【０２０３】
なお、静止画を表示する期間において、駆動信号及び電源電位の供給を停止するようにし
ても良い。上記構成により、画素部６１１への画像信号ＩＭＧの書き込み回数を少なくし
、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
【０２０４】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２０５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構成について説明する。
【０２０６】
図１４に、本発明の一態様に係る液晶表示装置の、画素の断面図を一例として示す。図１
４に示すトランジスタ１４０１は、絶縁表面を有する基板１４００上に形成されたゲート
電極１４０２と、ゲート電極１４０２上のゲート絶縁膜１４０３と、ゲート絶縁膜１４０
３上においてゲート電極１４０２と重なっている酸化物半導体膜１４０４と、酸化物半導
体膜１４０４上に順に積層するように形成され、ソース電極またはドレイン電極として機
能する導電膜１４０５及び導電膜１４０６とを有する。さらに、トランジスタ１４０１は
、酸化物半導体膜１４０４上に形成された絶縁膜１４０７を、その構成要素に含めても良
い。絶縁膜１４０７は、ゲート電極１４０２と、ゲート絶縁膜１４０３と、酸化物半導体
膜１４０４と、導電膜１４０５及び導電膜１４０６とを覆うように形成されている。
【０２０７】
絶縁膜１４０７上には絶縁膜１４０８が形成されている。絶縁膜１４０７、絶縁膜１４０
８の一部には開口部が設けられており、該開口部において導電膜１４０６と接するように
、画素電極１４１０が形成されている。
【０２０８】
また、絶縁膜１４０８上には、液晶素子のセルギャップを制御するためのスペーサ１４１
７が形成されている。スペーサ１４１７は絶縁膜を所望の形状にエッチングすることで形
成することが可能であるが、フィラーを絶縁膜１４０８上に分散させることでセルギャッ
プを制御するようにしても良い。
【０２０９】
そして、画素電極１４１０上には、配向膜１４１１が形成されている。また、画素電極１
４１０と対峙する位置には、対向電極１４１３が設けられており、対向電極１４１３の画
素電極１４１０に近い側には配向膜１４１４が形成されている。配向膜１４１１、配向膜
１４１４は、ポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂を用いて形成することが
でき、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理
が施されている。ラビングは、配向膜に圧力をかけながら、ナイロンなどの布を巻いたロ
ーラーを回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことができる。な
お、酸化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有す
る配向膜１４１１、配向膜１４１４を直接形成することも可能である。
【０２１０】
そして、画素電極１４１０と、対向電極１４１３の間においてシール材１４１６に囲まれ
た領域には、液晶１４１５が設けられている。液晶１４１５の注入は、ディスペンサ式（
滴下式）を用いても良いし、ディップ式（汲み上げ式）を用いていても良い。なお、シー
ル材１４１６にはフィラーが混入されていても良い。
【０２１１】
また、画素電極１４１０と、対向電極１４１３と、液晶１４１５とで形成される液晶素子
は、特定の波長領域の光を通すことができるカラーフィルタと重なっていても良い。カラ
ーフィルタは、対向電極１４１３が形成されている基板（対向基板）１４２０上に形成す
れば良い。カラーフィルタは、顔料を分散させたアクリル系樹脂などの有機樹脂を基板１
４２０上に塗布した後、フォトリソグラフィを用いて選択的に形成することができる。ま
た、顔料を分散させたポリイミド系樹脂を基板１４２０上に塗布した後、エッチングを用
いて選択的に形成することもできる。或いは、インクジェットなどの液滴吐出法を用いる
ことで、選択的にカラーフィルタを形成することもできる。
【０２１２】
また、基板１４２０に光を遮蔽することができる遮蔽膜１４３０を形成する。図１４に示
すように、遮蔽膜１４３０を酸化物半導体膜１４０４と重なるように設けることで、酸化
物半導体膜１４０４に基板１４２０側から光が入射するのを防ぐことができる。よって、
酸化物半導体膜１４０４の光劣化により、トランジスタ１４０１の閾値電圧がシフトする
などの特性の劣化を防ぐことができる。また、遮蔽膜１４３０を画素間に設けることで、
画素間における液晶１４１５の配向の乱れに起因するディスクリネーションが視認される
のを防ぐことができる。遮蔽膜には、カーボンブラック、二酸化チタンよりも酸化数が小
さい低原子価酸化チタンなどの黒色顔料を含む有機樹脂を用いることができる。または、
クロムを用いた膜で、遮蔽膜を形成することも可能である。
【０２１３】
また、図１４に示すように、酸化物半導体膜１４０４を、ゲート電極１４０２と完全に重
なる位置に形成することで、酸化物半導体膜１４０４に基板１４００側から光が入射する
のを防ぐことができる。よって、酸化物半導体膜１４０４の光劣化により、トランジスタ
１４０１の閾値電圧がシフトするなどの特性の劣化を防ぐことができる。
【０２１４】
画素電極１４１０と対向電極１４１３には、例えば、酸化珪素を含む酸化インジウム酸化
スズ混合酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化インジウム酸化スズ混合酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）
、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）などの透明導
電材料を用いることができる。
【０２１５】
また液晶の駆動方法としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ
（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａ
ｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、
ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）
モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎ
ｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔ
ａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃ
ｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどを適用することが可能である。
【０２１６】
また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を液晶１４１５に用いてもよい。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、
カイラル剤や紫外線硬化樹脂を添加して温度範囲を改善する。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１０μｓｅｃ．以上１００μｓｅｃ．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ため好ましい
。
【０２１７】
図１５は、本発明の一態様に係る液晶表示装置の構造を示す、斜視図の一例である。図１
５に示す液晶表示装置は、一対の基板間に画素部が形成されたパネル１６０１と、第１の
拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板１６０４と、導光板１６０
５と、反射板１６０６と、光源１６０７と、回路基板１６０８と、第１基板１６１１とを
有している。
【０２１８】
パネル１６０１と、第１の拡散板１６０２と、プリズムシート１６０３と、第２の拡散板
１６０４と、導光板１６０５と、反射板１６０６とは、順に積層されている。光源１６０
７は、導光板１６０５の端部に設けられており、導光板１６０５内部に拡散された光源１
６０７からの光は、第１の拡散板１６０２、プリズムシート１６０３及び第２の拡散板１
６０４によって、均一にパネル１６０１に照射される。
【０２１９】
なお、本実施の形態では、第１の拡散板１６０２と第２の拡散板１６０４とを用いている
が、拡散板の数はこれに限定されず、単数であっても３以上であっても良い。そして、拡
散板は導光板１６０５とパネル１６０１の間に設けられていれば良い。よって、プリズム
シート１６０３よりもパネル１６０１に近い側にのみ拡散板が設けられていても良いし、
プリズムシート１６０３よりも導光板１６０５に近い側にのみ拡散板が設けられていても
良い。
【０２２０】
またプリズムシート１６０３は、断面が図１５に示した鋸歯状の形状に限定されず、導光
板１６０５からの光をパネル１６０１側に集光できる形状を有していれば良い。
【０２２１】
回路基板１６０８には、パネル１６０１に入力される各種信号を生成する回路、またはこ
れら信号に処理を施す回路などが設けられている。そして、図１５では、回路基板１６０
８とパネル１６０１とが、ＣＯＦテープ１６０９を介して接続されている。また、第１基
板１６１１が、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）法を用いてＣＯＦテープ１６０９に
接続されている。
【０２２２】
図１５では、光源１６０７の駆動を制御する制御系の回路が回路基板１６０８に設けられ
ており、該制御系の回路と光源１６０７とがＦＰＣ１６１０を介して接続されている例を
示している。ただし、上記制御系の回路はパネル１６０１に形成されていても良く、この
場合はパネル１６０１と光源１６０７とがＦＰＣなどにより接続されるようにする。
【０２２３】
なお、図１５は、パネル１６０１の端に光源１６０７を配置するエッジライト型の光源を
例示しているが、本発明の液晶表示装置は光源１６０７がパネル１６０１の直下に配置さ
れる直下型であっても良い。
【０２２４】
本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【実施例１】
【０２２５】
本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることで、低消費電力の電
子機器、高画質である画像の表示を行うことができる電子機器を提供することが可能であ
る。
【０２２６】
液晶表示装置は、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再
生装置（代表的にはＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ等の記録媒
体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置）に用いることができる。
その他に、本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることができる
電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、
デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビ
ゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤー等
）、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機（
ＡＴＭ）、自動販売機などが挙げられる。これら電子機器の具体例を図１６に示す。
【０２２７】
図１６（Ａ）は携帯型ゲーム機であり、筐体７０３１、筐体７０３２、表示部７０３３、
表示部７０３４、マイクロホン７０３５、スピーカー７０３６、操作キー７０３７、スタ
イラス７０３８等を有する。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、
表示部７０３３または表示部７０３４に用いることができる。表示部７０３３または表示
部７０３４に、本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用いることで、
低消費電力の携帯型ゲーム機、高画質である画像の表示が可能な携帯型ゲーム機を提供す
ることができる。なお、図１６（Ａ）に示した携帯型ゲーム機は、２つの表示部７０３３
と表示部７０３４とを有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定
されない。
【０２２８】
図１６（Ｂ）は携帯電話であり、筐体７０４１、表示部７０４２、音声入力部７０４３、
音声出力部７０４４、操作キー７０４５、受光部７０４６等を有する。受光部７０４６に
おいて受信した光を電気信号に変換することで、外部の画像を取り込むことができる。本
発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０４２に用いることが
できる。表示部７０４２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置を用い
ることで、低消費電力の携帯電話、高画質である画像の表示が可能な携帯電話を提供する
ことができる。
【０２２９】
図１６（Ｃ）は携帯情報端末であり、筐体７０５１、表示部７０５２、操作キー７０５３
等を有する。図１６（Ｃ）に示す携帯情報端末は、モデムが筐体７０５１に内蔵されてい
ても良い。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０５２に
用いることができる。表示部７０５２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表
示装置を用いることで、低消費電力の携帯情報端末、高画質である画像の表示が可能な携
帯情報端末を提供することができる。
【０２３０】
図１６（Ｄ）は表示装置であり、筐体７０１１、表示部７０１２、支持台７０１３等を有
する。本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装置は、表示部７０１２に用い
ることができる。表示部７０１２に本発明の一態様に係る駆動方法を採用した液晶表示装
置を用いることで、低消費電力の表示装置、高画質である画像の表示が可能な表示装置を
提供することができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信
用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０２３１】
本実施例は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０２３２】
１００ 画素
１０１ 画素部
１０２ トランジスタ
１０３ 液晶素子
１０４ 画素電極
１０６ 寄生容量
１０７ 寄生容量
２００ 基板
２０１ 絶縁膜
２０２ 導電膜
２０４ ゲート絶縁膜
２０５ 半導体膜
２０６ 導電膜
２０７ 導電膜
２０８ 絶縁膜
２１０ 遮蔽膜
６００ 液晶表示装置
６０１ 信号線駆動回路
６０２ シフトレジスタ
６０３ 記憶回路
６０４ 記憶回路
６０５ レベルシフタ
６０６ ＤＡＣ
６０７ アナログバッファ
６０８ 走査線駆動回路
６０９ シフトレジスタ
６１０ デジタルバッファ
６１１ 画素部
７００ 基板
７０１ 絶縁膜
７０２ ゲート電極
７０３ ゲート絶縁膜
７０４ 酸化物半導体膜
７０５ 導電膜
７０６ 導電膜
７０７ 絶縁膜
７０８ トランジスタ
８０１ 測定系
８１１ トランジスタ
８１２ トランジスタ
８１３ 容量素子
８１４ トランジスタ
８１５ トランジスタ
１４００ 基板
１４０１ トランジスタ
１４０２ ゲート電極
１４０３ ゲート絶縁膜
１４０４ 酸化物半導体膜
１４０５ 導電膜
１４０６ 導電膜
１４０７ 絶縁膜
１４０８ 絶縁膜
１４１０ 画素電極
１４１１ 配向膜
１４１３ 対向電極
１４１４ 配向膜
１４１５ 液晶
１４１６ シール材
１４１７ スペーサ
１４２０ 基板
１４３０ 遮蔽膜
１６０１ パネル
１６０２ 拡散板
１６０３ プリズムシート
１６０４ 拡散板
１６０５ 導光板
１６０６ 反射板
１６０７ 光源
１６０８ 回路基板
１６０９ ＣＯＦテープ
１６１０ ＦＰＣ
１６１１ 基板
２４００ 基板
２４０１ ゲート電極
２４０２ ゲート絶縁膜
２４０３ 酸化物半導体膜
２４０５ａ ソース電極
２４０５ｂ ドレイン電極
２４０６ チャネル保護膜
２４０７ 絶縁膜
２４０９ 絶縁膜
２４１１ ゲート電極
２４１２ バックゲート電極
２４１３ ゲート絶縁膜
２４１４ ゲート絶縁膜
２４３６ 下地膜
２４５０ トランジスタ
２４６０ トランジスタ
２４７０ トランジスタ
２４８０ トランジスタ
７０１１ 筐体
７０１２ 表示部
７０１３ 支持台
７０３１ 筐体
７０３２ 筐体
７０３３ 表示部
７０３４ 表示部
７０３５ マイクロホン
７０３６ スピーカー
７０３７ 操作キー
７０３８ スタイラス
７０４１ 筐体
７０４２ 表示部
７０４３ 音声入力部
７０４４ 音声出力部
７０４５ 操作キー
７０４６ 受光部
７０５１ 筐体
７０５２ 表示部
７０５３ 操作キー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素部を有し、
前記画素部は、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、半導体層と、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記第１の導電層の上方に、前記第１の絶縁層が設けられ、
前記第１の絶縁層の上方に、前記半導体層が設けられ、
前記半導体層の上方に、前記第２の導電層及び前記第３の導電層が設けられ、
前記第２の導電層及び前記第３の導電層の上方に、前記第２の絶縁層が設けられ、
前記第２の絶縁層の上方に、前記第４の導電層が設けられ、
前記第３の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられたコンタクトホールにおいて前記第４の導電層と電気的に接続され、
前記第１の導電層の一部は、トランジスタのゲートとなることができる機能を有し、
前記第１の絶縁層の一部は、前記トランジスタのゲート絶縁層となることができる機能を有し、
前記第２の導電層は、前記トランジスタのソースまたはドレインの一方となることができる機能を有し、
前記第２の導電層は、画像信号を供給することができる機能を有し、
前記第３の導電層は、前記トランジスタのソースまたはドレインの他方となることができる機能を有し、
前記第４の導電層は、光を透過する機能と、前記液晶に電界を加える機能と、を有し、
前記画素部において、前記第１の導電層は、第１の方向に延びて設けられ、
前記画素部において、前記第２の導電層は、第２の方向に延びて設けられ、
前記第１の方向は前記第２の方向と交差し、
前記画素部において、前記半導体層の全体は、前記第１の導電層と重なり、
前記画素部の前記半導体層の周辺において、前記第３の導電層は前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記画素部において、容量線が設けられておらず、
前記半導体層は、酸化物半導体を含み、
前記酸化物半導体は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸化物半導体は、前記酸化物半導体の表面に対して垂直方向に沿うようにｃ軸配向した結晶構造を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
画素部を有し、
前記画素部は、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、第４の導電層と、半導体層と、第１の絶縁層と、第２の絶縁層と、液晶と、を有する液晶表示装置であって、
前記第１の導電層の上方に、前記第１の絶縁層が設けられ、
前記第１の絶縁層の上方に、前記半導体層が設けられ、
前記半導体層の上方に、前記第２の導電層及び前記第３の導電層が設けられ、
前記第２の導電層及び前記第３の導電層の上方に、前記第２の絶縁層が設けられ、
前記第２の絶縁層の上方に、前記第４の導電層が設けられ、
前記第３の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられたコンタクトホールにおいて前記第４の導電層と電気的に接続され、
前記第１の導電層の一部は、トランジスタのゲートとなることができる機能を有し、
前記第１の絶縁層の一部は、前記トランジスタのゲート絶縁層となることができる機能を有し、
前記第２の導電層は、前記トランジスタのソースまたはドレインの一方となることができる機能を有し、
前記第２の導電層は、画像信号を供給することができる機能を有し、
前記第３の導電層は、前記トランジスタのソースまたはドレインの他方となることができる機能を有し、
前記第４の導電層は、光を透過する機能と、前記液晶に電界を加える機能と、を有し、
前記画素部において、前記第１の導電層は、第１の方向に延びて設けられ、
前記画素部において、前記第２の導電層は、第２の方向に延びて設けられ、
前記第１の方向は前記第２の方向と交差し、
前記画素部において、前記半導体層の全体は、前記第１の導電層と重なり、
前記画素部の前記半導体層の周辺において、前記第３の導電層は前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記画素部において、容量線が設けられておらず、
前記半導体層は、酸化物半導体を含み、
前記酸化物半導体は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸化物半導体は、前記酸化物半導体の表面に対して垂直方向に沿うようにｃ軸配向した結晶構造を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【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１７】
【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１７】
【公開番号】特開２０１３−１０１４０４（Ｐ２０１３−１０１４０４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−３３１７２（Ｐ２０１３−３３１７２）
【出願日】平成２５年２月２２日（２０１３．２．２２）
【分割の表示】特願２０１１−１４２７１８（Ｐ２０１１−１４２７１８）の分割
【原出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 〔発行者名〕 Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ 〔刊行物名〕 ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ２０１０ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ ＳＥＳＳＩＯＮＳ ４４−８０ ＶＯＬＵＭＥ ＸＬＩ，ＢＯＯＫ ＩＩ 〔発行年月日〕 平成２２年５月
【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２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月２２日（２０１３．２．２２）
【分割の表示】特願２０１１−１４２７１８（Ｐ２０１１−１４２７１８）の分割
【原出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 〔発行者名〕 Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ 〔刊行物名〕 ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ２０１０ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ ＳＥＳＳＩＯＮＳ ４４−８０ ＶＯＬＵＭＥ ＸＬＩ，ＢＯＯＫ ＩＩ 〔発行年月日〕 平成２２年５月
【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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