TW201624460A

TW201624460A - 液晶顯示裝置及其驅動方法

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Publication number: TW201624460A
Application number: TW105108524A
Authority: TW
Inventors: 荒澤亮; 豐高耕平
Original assignee: 半導體能源研究所股份有限公司
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2016-07-01
Also published as: US20140210808A1; CN107886916B; JP5393867B2; KR20120094957A; KR101900662B1; JP5805944B2; US9105256B2; CN107886916A; TWI536346B; JP2013050738A; WO2011074379A1; TWI654595B; JP2016118789A; KR20170087963A; US20110148846A1; TW201133460A; JP2021165841A; CN102640207A; JP6100880B2; JP2019008321A

Abstract

揭示一種液晶顯示裝置及其用於顯示影像之驅動方法，其中，在順序的第一格週期及第二格週中施加至液晶元件的電壓的極性反相。在第一格週期及第二格週期的影像因第一格週期的影像與第二格週期的影像的比較結果而被判斷為靜態影像、以及第一格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值與第二格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值不同之情形中，補償施加至液晶元件的電壓。

Description

液晶顯示裝置及其驅動方法

本發明係關於液晶顯示裝置及用於驅動液晶顯示裝置的方法。

液晶顯示裝置已應用於從例如電視機等大型顯示裝置至例如行動電話等小型顯示裝置之範圍廣泛的領域，並已發展出具有更高附加價值的液晶顯示裝置。近年來，慮及對全球環境漸增的興趣及行動裝置的便利性的增進，具有低耗電的液晶顯示裝置的發展引起注意。

舉例而言，專利文獻1揭示用於降低液晶顯示裝置的耗電之技術，根據此技術，在無掃描線及無訊號線被選取的斷開週期中，所有訊號線與訊號線驅動電路電斷連以具有高阻抗以便使每一訊號線的電壓保持固定。

非專利文獻1揭示用於降低液晶顯示裝置的耗電之結構，根據此技術，使更新速率在移動影像顯示的情形中及在靜態影像顯示的情形中不同。非專利文獻又揭示用於防止施加至液晶元件的電壓波動以防止導因於施加至液晶元件的電壓波動，在顯示靜態影像的情形中這也伴隨著斷開週期與掃描週期之間的訊號切換，根據此技術，也在斷開週期中，具有相同相位的AC訊號施加至訊號線及共同電極。

〔參考文獻〕

專利文獻1：日本公開專利申請號2001-312253

非專利文獻1：Kazuhiko Tsuda et al.IDW’02, pp295-298

但是，在上述參考的驅動方法中，供應訊號給液晶顯示裝置的掃描線或訊號線之驅動電路的配置及其操作是複雜的，以致於液晶顯示裝置的耗電無法充份地降低。

此外，在如專利文獻1中所述之提供無掃描線及無訊號線被選取的斷開週期的情形中，對像素的寫入操作之間的間隔變長，因此，在某些情形中，施加至液晶元件的電壓因電晶體的漏電流或寄生電而大幅地降低。施加至液晶元件的電壓之大幅降低會降低顯示品質；舉例而言，無法執行具有預定灰階等級的顯示。

舉例而言，在液晶顯示裝置中，為了抑制影像燒入發生，使用施加至液晶元件的成對電極之電壓的位準(極性)每一格週期會反相之方法。

在執行反相驅動的情形中，即使當用於相同影像的影像訊號輸入至二順序格週期時，導因於電晶體的漏電流之施加至液晶元件的電壓降低仍然造成分別的二順序格週期中顯示的影像的灰階差異。

慮及上述，本發明的一實施例的目的是提供液晶顯示裝置，其在液晶顯示裝置的驅動電路中不需要複雜的操作以及在顯示靜態影像的情形中消耗更少的耗電。此外，本發明的一實施例的目的是抑制顯示品質的劣化。

本發明的一實施例是液晶顯示裝置，其中，包含作為通道形成層的氧化物半導體層之電晶體設於像素中，其中，施加至液晶元件的電壓在顯示靜態影像時被補償，以致於抑制後續格週期之間的靜態影像的灰階位準的波動。

本發明的一實施例是液晶顯示裝置的驅動方法，所述液晶顯示裝置包含像素及用於控制影像訊號是否供應給像素的驅動電路。像素包含液晶元件、及電晶體，液晶元件包含第一端子及第二端子，第一端子被供予影像訊號，第二端子會有共同電壓輸入，電晶體用於控制影像訊號是否供應至液晶元件的第一端子。電晶體包含作為通道形成層的氧化物半導體層。施加至液晶元件的電壓的極性會在順序的格週期之第一格週期與第二格週期之間反相，以致於執行影像顯示。根據驅動方法，在因為第一格週期中的影像與第二格週期中的影像之比較結果而將由第一格週期中及第二格週期中的影像形成的影像判斷為靜態影像且在第一格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值與第二格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值不同的情形中，施加至液晶元件的電壓會被補償。

本發明的一實施例是液晶顯示裝置的驅動方法，所述液晶顯示裝置包含像素及用於控制影像訊號是否供應給像素的驅動電路。像素包含液晶元件、及電晶體，液晶元件包含第一端子及第二端子，第一端子被供予影像訊號，第二端子會有共同電壓輸入，電晶體用於控制影像訊號是否供應至液晶元件的第一端子。電晶體包含作為通道形成層且具有小於1×10¹⁴/cm³的載子濃度的氧化物半導體層。施加至液晶元件的電壓的極性會在順序的格週期之第一格週期與第二格週期之間反相，以致於執行影像顯示。根據驅動方法，在因為第一格週期的影像與第二格週期的影像之比較結果而將第一格週期及第二格週期的影像形成的影像判斷為靜態影像且在第一格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值與第二格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值不同的情形中，施加至液晶元件的電壓會被補償。

根據本發明的一實施例，在靜態影像顯示於液晶顯示裝置上的情形中的耗電可以降低。

10‧‧‧脈衝輸出電路

11‧‧‧佈線

12‧‧‧佈線

13‧‧‧佈線

14‧‧‧佈線

15‧‧‧佈線

16‧‧‧佈線

17‧‧‧佈線

18‧‧‧佈線

21‧‧‧輸入端

22‧‧‧輸入端

23‧‧‧輸入端

24‧‧‧輸入端

25‧‧‧輸入端

26‧‧‧輸出端

28‧‧‧輸出端

31‧‧‧電晶體

32‧‧‧電晶體

33‧‧‧電晶體

34‧‧‧電晶體

35‧‧‧電晶體

36‧‧‧電晶體

37‧‧‧電晶體

38‧‧‧電晶體

39‧‧‧電晶體

40‧‧‧電晶體

41‧‧‧電晶體

51‧‧‧電源線

52‧‧‧電源線

61‧‧‧週期

62‧‧‧週期

101‧‧‧顯示面板

103‧‧‧記憶電路

104‧‧‧比較電路

105‧‧‧選擇電路

106‧‧‧顯示面板

107‧‧‧驅動電路部

108‧‧‧像素部

109A‧‧‧驅動電路

109B‧‧‧驅動電路

110‧‧‧格記憶體

151‧‧‧電晶體

152‧‧‧液晶元件

153‧‧‧電容器

154‧‧‧訊號線

155‧‧‧掃描線

156‧‧‧佈線

157‧‧‧佈線

201‧‧‧格週期

202‧‧‧格週期

211‧‧‧寫入週期

212‧‧‧顯示週期

231‧‧‧實線

232‧‧‧實線

400‧‧‧基底

402‧‧‧閘極絕緣層

403‧‧‧保護絕緣層

410‧‧‧電晶體

411‧‧‧閘極電極層

413‧‧‧通道形成區

414a‧‧‧低電阻區

414b‧‧‧低電阻區

415a‧‧‧源極電極層

415b‧‧‧汲極電極層

416‧‧‧氧化物絕緣層

430‧‧‧氧化物半導體膜

431‧‧‧氧化物半導體層

1001‧‧‧顯示部

1002‧‧‧操作部

1101‧‧‧顯示部

1102‧‧‧操作鍵

1103‧‧‧外部輸入端

1201‧‧‧機殼

1202‧‧‧顯示部

1203‧‧‧揚音器

1204‧‧‧LED燈

1205‧‧‧指標裝置

1206‧‧‧連接端

1207‧‧‧鍵盤

1301‧‧‧顯示部

1302‧‧‧顯示部

1303‧‧‧揚音器

1304‧‧‧連接端

1305‧‧‧LED燈

1306‧‧‧麥克風

1307‧‧‧記錄媒體讀取部

1308‧‧‧操作鍵

1309‧‧‧感測器

1401‧‧‧顯示部

1402‧‧‧平面部份

1501‧‧‧機殼

1502‧‧‧顯示部

1503‧‧‧揚音器

1504‧‧‧LED燈

1505‧‧‧操作鍵

1506‧‧‧連接端

1507‧‧‧感測器

1508‧‧‧麥克風

1509‧‧‧支撐基部

2701‧‧‧機殼

2703‧‧‧機殼

2705‧‧‧顯示部

2711‧‧‧鉸鏈部

2721‧‧‧電源開關

2723‧‧‧操作鍵

2725‧‧‧揚音器

4001‧‧‧基底

4002‧‧‧像素部

4003‧‧‧訊號線驅動電路

4004‧‧‧掃描線驅動電路

4005‧‧‧密封劑

4006‧‧‧基底

4008‧‧‧液晶層

4010‧‧‧電晶體

4011‧‧‧電晶體

4013‧‧‧液晶元件

4015‧‧‧連接端電極

4016‧‧‧端電極

4018‧‧‧可撓印刷電路

4019‧‧‧各向異性導體膜

4020‧‧‧閘極絕緣層

4021‧‧‧絕緣層

4030‧‧‧像素電極層

4031‧‧‧對立電極層

4032‧‧‧絕緣層

4033‧‧‧絕緣層

4035‧‧‧間隔器

4040‧‧‧導體層

4041‧‧‧絕緣層

4042‧‧‧絕緣層

4051‧‧‧閘極電極層

4052‧‧‧氧化物半導體層

4053‧‧‧源極電極層

4054‧‧‧汲極電極層

4061‧‧‧閘極電極層

4062‧‧‧氧化物半導體層

4063‧‧‧源極電極層

4064‧‧‧汲極電極層

6505‧‧‧像素

6601‧‧‧液晶顯示單元

6602‧‧‧觸控面板單元

6603‧‧‧機殼

6604‧‧‧液晶顯示裝置

6605‧‧‧像素

6607‧‧‧液晶元件

6608‧‧‧掃描線驅動電路

6609‧‧‧訊號線驅動電路

6610‧‧‧光感測器驅動電路

在附圖中：圖1顯示實施例1中的液晶顯示裝置的結構實施例；圖2顯示實施例1中的液晶顯示裝置的像素結構實施例；圖3顯示實施例1中的液晶顯示裝置的操作實施例；圖4顯示實施例1中的液晶顯示裝置的操作實施例；圖5A至5C顯示實施例2中驅動電路的結構實施例；圖6顯示實施例2中驅動電路的操作實施例；圖7顯示實施例2中驅動電路的操作實施例；圖8A至8D顯示實施例3中的電晶體；圖9A至9C顯示實施例4中液晶顯示裝置的實施例；圖10A至10B顯示實施例5中液晶顯示裝置的實施例；圖11顯示實施例6中電子書讀取器的結構實施例；圖12A至12F顯示實施例7中電子裝置的實施例；

於下，將參考附圖，詳述本發明的實施例及其實例。可以以很多不同的方式執行本發明，習於此技藝者容易瞭解，在不悖離本發明的目的及範圍之下，可以以不同方式修改本發明的模式及細節。因此，本發明不應被解釋成侷限於下述實施例及其中包含的實例的內容。在下述結構中。

注意，為了清楚起見，在某些情形中，實施例的圖式中所示的每一結構的大小、層厚度、或面積放大表示；因此，本發明的實施例不侷限於這些尺寸。

在本說明書中，使用例如「第N」等序號以避免在元件之間造成混淆，但並非意指元件的數目。

(實施例1)

在實施例1中，將說明根據本發明的一實施例之液晶顯示裝置的驅動方法及液晶顯示裝置。

首先，參考圖1，說明本實施例中的液晶顯示裝置的結構。圖1是方塊圖，顯示本實施例中的液晶顯示裝置的結構的實施例。

圖1中所示的液晶顯示裝置包含顯示面板101、記憶電路103、比較電路104、選擇電路105、及顯示控制電路106。

顯示面板101包含驅動電路部107及像素部108。

驅動電路部107包含驅動電路109A和驅動電路109B。像素部108包含眾多像素。驅動電路109A和109B是用於驅動像素部108中的眾多像素之驅動電路。驅動電路109A作為掃描線驅動電路，用於控制用以選取影像資料要寫入的像素之掃描線。驅動電路109B是控制影像訊號是否要供應至像素的驅動電路，且作為訊號線驅動電路，用於控制要被供予包含影像資料的影像訊號之訊號線。在本實施例的液晶顯示裝置中，驅動電路109A及109B包含電晶體。

記憶電路103是影像訊號(也稱為訊號資料)輸入的電路且固持影像訊號(也稱為影像資料)某段時間。記憶電路103包含格記憶體110。格記憶體110儲存眾多格的影像訊號之資料。包含於記憶電路103中的格記憶體110的數目未特別限定；如圖1所示，記憶電路103可以包含眾多格記憶體110。在本實施例的液晶顯示裝置中，格記憶體110可以包含例如動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態隨機存取記憶體(SRAM)等記憶體元件。

比較電路104是選擇性地讀出儲存於記憶電路103中後續格週期中的影像訊號的資料，比較影像訊號的資料、及偵測其差異。舉例而言，儲存第一至第n格週期的影像訊號的資料(n是大於1的自然數)，以及，比較電路104比較第m格週期的影像訊號的資料與第(m+1)格週期(m是小於n的自然數)的影像訊號的資料。在比較電路104中，偵測差異，因而判斷後續格週期中的影像訊號的資料為用於顯示移動影像的影像訊號的資料或是用於顯示靜態影像的影像訊號的資料。在本實施例的液晶顯示裝置中，差異的偵測準則可以設定成當比較電路104偵測到的差異超過某值時，能夠辨識差異。

在本說明書中，「移動影像」一詞意指當為了操作而切換暫時地分割成眾多格中的影像之眾多影像時，在後續格週期中被視為改變的影像。「靜態影像」一詞意指當為了操作而切換暫時地分割成眾多格中的影像之眾多影像時，在後續格週期中被視為未改變的影像。

選擇電路105是當比較電路104中比較的影像訊號的資料被判斷為用於顯示移動影像的影像訊號的資料時(亦即，當第m格週期的影像訊號的資料被判斷為不同於第 (m+1)格週期的影像訊號的資料時)從格記憶體(多個記憶體)110選取影像訊號的資料及將影像訊號的資料作為影像訊號輸出至顯示控制電路106。選取電路105包含包括例如電晶體等眾多開關之電路。在比較電路104中未偵測到順序格週期之間的影像訊號的資料的差異之情形中(亦即，第m格週期的影像訊號的資料被判斷為與第(m+1)格週期的影像訊號的資料相同)，格週期中顯示的影像是靜態影像。在該情形中，在本實施例中，較後的格週期的影像訊號的資料不會作為影像訊號輸出至顯示控制電路106。

影像訊號、啟動訊號(也稱為啟動脈衝或訊號SP)、時脈訊號(也稱為訊號CK)、重置訊號(也稱為訊號Res)、高電源電壓(也稱為電壓Vdd)、及低電源電壓(也稱為電壓Vss)供應至顯示控制電路106，顯示控制電路106控制這些訊號及電壓中之一或更多是否被供應至驅動電路部107。舉例而言，在順序的格週期中的影像被比較電路104的比較判斷為移動影像之情形中，影像訊號從選擇電路105供應至顯示控制電路106，以及，啟動訊號SP、時脈訊號CK、重置訊號Res、高電源電壓Vdd、及低電源電壓Vss被供應至驅動電路部107。另一方面，在由順序的格週期的影像形成的影像由比較電路104的比較判斷為靜態影像之情形中，較後的格週期的影像訊號不會從選擇電路105供應，以及，在某些情形中，啟動訊號SP、時脈訊號CK、重置訊號Res、高電源電壓 Vdd、及低電源電壓Vss中之一或更多不會被供應至驅動電路部107。

注意，「電壓」一詞意指二點之間的電位差(也稱為電位差)。但是，在某些情形中，在電路圖中，使用伏特(V)表示電壓及電位值，以致於難以在它們之間作區別。因此，在本說明書中，除非另外指明，否則，有時使用一點的電位與參考電位之間的電位差作為該點的電壓。

此外，可以使用透射型液晶顯示裝置、半透射型液晶顯示裝置、或反射型液晶顯示裝置作為本實施例的液晶顯示裝置。

可以使用漸進型顯示器、交織型顯示器、等等作為本實施例的液晶顯示裝置的顯示型式。在彩色顯示時像素中受控制的彩色元件不限於三顏色：R、G、及B(R、G、B分別對應於紅色、綠色、藍色)。舉例而言，可以使用R、G、B、及W(W對應於白色)；以及，黃色、青色、品紅色、等等中之一或更多；等等。此外，顯示區的大小可以視彩色元件的點而不同。本實施例的液晶顯示裝置不限於彩色顯示的顯示裝置；本實施例也可以應用至用於單色顯示的顯示裝置。

接著，將參考圖2，說明圖1中的像素的電路配置。圖2是等效電路圖，顯示包含於圖1中的像素部108中的像素的結構實施例。

圖2中所示的像素包含電晶體151、液晶元件152、及電容器153。

在本說明書中，電晶體至少具有源極、汲極、及閘極。關於電晶體，舉例而言，可以使用閘極絕緣電晶體。

閘極意指閘極電極和閘極佈線的全部或其部份。在某些情形中，具有閘極電極及閘極佈線二者的功能之導體層稱為閘極而未區別閘極電極和閘極佈線。

源極意指源極電極和源極佈線的全部或其部份。在某些情形中，具有源極電極及源極佈線二者的功能之導體層稱為源極而未區別源極電極和源極佈線。

汲極意指汲極電極和汲極佈線的全部或其部份。在某些情形中，具有汲極電極及汲極佈線二者的功能之導體層稱為汲極而未區別汲極電極和汲極佈線。

此外，在本說明書中，電晶體的源極和汲極可以視電晶體的結構、操作條件、等等而彼此互換；因此，難以固定源極和汲極。因此，在本文獻中(說明書、申請專利範圍、圖式、等等)，它們中之一被稱為源極和汲極中之一，另一者被稱為源極和汲極中之另一者。

電晶體151的源極和汲極之一電連接至訊號線154，其閘極電連接至掃描線155。

液晶元件152具有第一端子和第二端子。第一端子電連接至電晶體151的源極和汲極中的另一者，第二端子電連接至佈線156。液晶元件152包含作為部份或全部第一端子的第一電極、作為部份或全部第二端子的第二電極、以及液晶層，液晶層的透光率由施加在第一電極與第二電極之間的電壓而改變。

液晶元件152的液晶材料的具體電阻是1×10¹²Ω．cm或更多，較佳的是1×10¹³Ω．cm或更多、更佳的是1×10¹⁴Ω．cm或更多。本說明書中的具體電阻定義為在20℃下測量到的電阻。在使用液晶材料形成液晶顯示裝置的情形中，由於自對齊膜、密封劑、等等混入於液晶層中的雜質，所以，作為液晶元件的部份的電阻可為1×10¹¹Ω．cm或更多，或者1×10¹²Ω．cm或更多。

液晶材料的具體電阻愈大，則可抑制更多的液晶層漏電流，以及愈能抑制顯示週期中施加至液晶元件的電壓隨著時間的消逝。結果，顯示週期可以延長，以致於降低訊號寫入的頻率，導致液晶顯示裝置的耗電減少。

電容器153具有第一端子及第二端子。第一端子電連接至電晶體151的源極和汲極電極中的另一者，第二端子電連接至佈線157。電容器153作為儲存電容器以及包含作為部份或全部第一端子的第一電極、作為部份或全部第二端子的第二電極、以及介電層，藉由施加電壓於第一電極與第二電極之間，電荷累積於介電層中。考慮電晶體151的關閉狀態電流，設定電容器153的電容。在本實施例中，使用包含高純度氧化物半導體層的電晶體作為電晶體151，因此，充份地提供小於或等於每一像素的液晶電容的1/3、較佳地小於或等於1/5之電容的儲存電容器。並非一定要設置電容器153。省略電容器153可以增進像素的孔徑比。

佈線156作為被施予某電壓的電壓線。舉例而言，共同電壓(也稱為電壓V_com)施加至佈線156。共同電壓可以是正電壓、負電壓、或接地電位。

佈線157作為被施予某電壓的電壓線。舉例而言，單位電壓施加至佈線157。單位電壓可以是共同電壓。

開關可以設在液晶元件152的第二端子與佈線156之間，開關可以被開啟以致於共同電壓在佈線週期中施加至液晶元件152的第二端子，以及，開關被關閉以致於液晶元件152的第二端子在顯示週期中具有浮動狀態。較佳的是使用可以應用至電晶體151的電晶體作為開關。因此，在顯示靜態影像時，可以防止施加至液晶元件152的電壓波動。

可以在電容器153的第二端子與佈線157之間設置開關，以及，開關可以被開啟以致於在寫入週期中單位電壓施加至電容器153的第二端子，以及，開關可以被關閉以致於電容器153的第二端子在顯示週期中具有浮動狀態。較佳的是使用可以應用至電晶體151的電晶體作為開關。因此，在顯示靜態影像時，可以防止施加至電容器153的電壓波動。上述說明係說明圖2中所示的像素配置。

接著，於下說明可以應用至包含於驅動電路109A或驅動電路109B中的電晶體或電晶體151之電晶體。

關於包含於驅動電路109A或驅動電路109B中的電晶體或電晶體151，舉例而言，使用包含作為通道形成層的氧化物半導體層的電晶體。作為電晶體的通道形成層的氧化物半導體層是本質的(i型)或實質上本質的氧化物半導體，藉由從氧化物半導體移除n型雜質的氫以及高度純化氧化物半導體以致於儘可能不包含氧化物半導體的主成分以外的雜質，而取得所述本質的(i型)或實質上本質的氧化物半導體。換言之，氧化物半導體層具有之特點係藉由移除儘可能多的氫或水等雜質但非添加雜質而被製成i型(本質的)半導體或製成接近本質的氧化物半導體。

關於氧化物半導體，可以使用下述任何材料：例如In-Sn-Ga-Zn-O等四金屬元素的氧化物；例如In-Ga-Zn-O、In-Sn-Zn-O、In-Al-Zn-O、Sn-Ga-Zn-O、Al-Ga-Zn-O、或Sn-Al-Zn-O等三金屬元素的氧化物；例如In-Zn-O、Sn-Zn-O、Al-Zn-O、Zn-Mg-O、Sn-Mg-O、In-Mg-O、或In-Sn-O等二金屬元素的氧化物；In-O；Sn-O；及Zn-O。此外，可以使用SiO₂為可以包含於氧化物半導體中。

關於氧化物半導體，可以使用以InMO₃(ZnO)_m(m>0)表示的材料。此處，M代表選自Ga、Al、Mn、及Co之一或更多金屬元素。舉例而言，M可為Ga、Ga及Al、Ga及Mn、Ga及Co、等等。在以InMO₃(ZnO)_m(m>0)表示的氧化物半導體中，包含Ga作為M的氧化物半導體稱為In-Ga-Zn-O為氧化物半導體。

此外，作為氧化物半導體層的氧化物半導體的能帶隙是2eV或更多，較佳地2.5eV或更多，更佳地3eV或更多。因此，由熱激化產生的載子數目可以降低至可忽略的數目。此外，例如成為施子的氫等雜質的數量降至某數量或更低，以致於載子的濃度低於1×10¹⁴/cm³，較佳地1×10¹²/cm³或更低。亦即，氧化物半導體層的載子濃度降低至近可能接近零。

在至少一下述概念下執行純化：從氧化物半導體層移除儘可能多的氫；以及，藉由供應氧至氧化物半導體層，降低氧化物半導體層中由氧缺乏造成的缺陷。

在上述包含氧化物半導體層的電晶體中，每一1μm的通道寬度之關閉狀態電流可以降低至10aA/μm(1×10^-17A/μm)或更低，更可低至1aA/μm(1×10^-18A/μm)或更低，又進一步低至10aA/μm(1×10^-20A/μm)或更低。

在使用如上所述之關閉狀態電流極度小的電晶體以形成液晶顯示裝置的情形中，由於導因於電晶體的漏電流極度小，所以，每一影像資料的寫入之影像的顯示週期可以長。因此，影像資料的寫入之間的間隔可以延長。此外，格頻率可以降低。舉例而言，影像資料的寫入間隔可以延長至10秒或更長，較佳地30秒或更長，更佳地1分鐘或更長。此外，在顯示靜態影像時的耗電可以降低。由於影像資料寫入之間的間隔延長，所以耗電可以降低。

此外，在上述包含氧化物半導體層的電晶體中，視溫度而定的電特徵之波動小；舉例而言，電晶體的開啟狀態電流或關閉狀態電流與-30℃至120℃的範圍中的溫度之相依性被視為零。

接著，於下說明包含圖2中所示的像素之圖1中所示的液晶顯示裝置的驅動方法。

在圖1中所示的液晶顯示裝置的驅動方法中，影像訊號的資料輸入至記憶電路103。

記憶電路103固持順序的格週期的影像訊號的資料，以及，輸出影像訊號的資料至比較電路104作為影像訊號。

比較電路104將順序的格週期(例如第一格週期及第二格週期)的影像訊號的輸入資料彼此比較以及偵測其差異，藉以根據被比較的影像訊號的資料來判斷影像為移動影像或靜態影像；當未偵測到差異時，影像被判定為靜態影像。

在根據影像訊號的資料比較而將影像判斷為移動影像時，選擇電路105將固持於記憶電路103中的影像訊號的資料作為影像訊號輸出至顯示控制電路106。此外，在該情形中，顯示控制電路106將輸入影像訊號的資料作為影像訊號供應至驅動電路部107。

另一方面，在根據影像訊號的資料之比較而將影像判斷為靜態影像的情形中，用於較後的格週期(例如第二格週期)之影像訊號停止供應至顯示控制電路106。此外，在該情形中，用於較後的格週期(例如第二格週期)之影像訊號停止供應至顯示控制電路107。此外，除了影像訊號之外，停止供應啟動訊號SP、時脈訊號CK、重置訊號Res、高電源電壓Vdd、及低電源電壓Vss中之一或更多供應至驅動電路部107。藉由停止上述訊號及/或電壓的供應，在顯示靜態影像期間，驅動電路部停止操作。

此外，在第一格週期中的影像訊號的資料與在前的格週期中的影像訊號的資料相同，亦即，在二順序的格週期中顯示的影像是靜態影像的情形中，在第一格週期中，停止供應影像訊號給驅動電路部107以及停止影像訊號從驅動電路部107供應至像素部108。此外，在該情形中，停止時脈訊號CK、啟動訊號SP、重置訊號Res、高電源電壓Vdd、及低電源電壓Vss中之一或更多供應至驅動電路部107，因而降低耗電。

如上所述，根據本實施例中液晶顯示裝置的驅動方法的一實施例，眾多影像訊號的資料彼此比較，以致於判斷要顯示的影像為移動影像或靜態影像，以及，選擇性地重新啟動或停止供應例如時脈訊號或啟動訊號等控制訊號給驅動電路部。藉由選擇性地執行訊號或電壓對驅動電路部的供應，提供驅動電路部停止操作的期間，造成液晶顯示裝置的耗電降低。

此外，在本實施例的液晶顯示裝置中，由於如上所述之使用氧化物半導體的電晶體的關閉狀態電流小於非晶矽TFT的關閉狀態電流，所以，一影像資料寫入的影像寫入週期可以長。

此外，將參考圖3，於下說明像素的寫入操作及顯示操作的實施例。圖3是時序圖，用於說明本實施例的像素的寫入操作及顯示操作的實施例。

關於像素，在第一格週期201及第二格週期202中的每一週期中，設置寫入週期211及顯示週期(也稱為固持週期)212。

在寫入週期211中，如圖3所示，經由掃描線輸入的掃描訊號是主動的(在圖3中掃描訊號(也稱為V_G)處於高位準)。然後，在像素中的電晶體151被開啟，以及，影像訊號的電壓經由電晶體151供應至液晶元件152的第一端子及電容器153的第一端子，因而寫入影像資料。在顯示週期212中，像素保持對應於被寫入的影像資料之顯示狀態。

此外，在本實施例的液晶顯示裝置中，為了抑制顯示面板101上的影像燒入，採用一驅動方法(驅動方法也稱為格反相驅動)，其中，在數目超過預定數目的順序格週期中顯示靜態影像的情形中，重新啟動影像訊號供應給驅動電路部107，以及，將施加至液晶元件152的電壓之極性反相。亦即，在使用眾多格週期來顯示被視為相同影像的靜態影像的情形中，僅當順序格週期的數目超過標準值時，執行施加至液晶元件152的電壓之極性反轉。舉例而言，當使用第一至第(n+1)格週期(n是大於1的自然數)來顯示靜態影像時，在第一格週期的影像訊號的資料經由驅動電路部107供應至液晶元件152之後，在順序的第二至第n格週期中停止資料的供應。然後，在第n及第(n+1)格週期之間執行電壓的反轉。注意，使用共同電壓作為標準，執行電壓的極性反轉。本實施例的液晶顯示裝置的驅動方法不限於此實施例；可以使用例如掃描線反相驅動、訊號線反相驅動、點反相驅動、或共同電壓反相驅動等其它驅動方法。

在連續地顯示一靜態影像的格週期的數目超過預定數目之時刻，重新啟動影像訊號的供應。舉例而言，以提供的計數電路，計數格週期的數目。在該情形中，當計數電路的計數值超過預定值時，重新啟動影像訊號供應至驅動電路部107，、以及施加至液晶元件152的電壓的極性反相。在圖3中所示的時序圖中，計數值在第二格週期202中超過預定值時，重新啟動影像訊號對驅動電路部107的供應，以及施加至液晶元件152的電壓的極性反相。此外，在與停止影像訊號對驅動電路部107的供應同時地停止時脈訊號CK、啟動訊號SP、重置訊號Res、高電源電壓Vdd、及低電源電壓Vss中之一或更多的供應之情形中，重新啟動時脈訊號CK、啟動訊號SP、重置訊號Res、高電源電壓Vdd、及低電源電壓Vss中之一或更多對驅動電路部107的供應。

在使用影像訊號輸入以將順序的二格週期(例如第一格週期及第二格週期)中各別的影像訊號的資料彼此比較、以及判定第二格週期中的影像與第一格週期中的影像相同的情形中，較佳的是在順序的格週期中施加至液晶元件152的電壓之絕對值彼此相等。

但是，如圖3所示，在某些情形中，施加至液晶元件152的電壓(電壓也稱為電壓V_LC)在第一格週期201中從(V11-V_COM)改變成(V12-V_COM)，以及，施加至液晶元件152的電壓在第二格週期202中從(V13-V_COM)改變成(V14-V_COM)，造成第一格週期201中影像訊號的電壓(資料)與共同電壓之間的差的絕對值(絕對值是第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓的絕對值)，以及，第二格週期202中影像訊號的電壓(資料)與共同電壓之間的差的絕對值(絕對值是第二格週期202中施加至液晶元件152的電壓的絕對值)。此電壓波動由旁路等造成，且造成顯示品質變差(例如，產生閃爍)。一影像資料造成的顯示週期愈長，則電壓波動影響愈多。

慮及上述，在本實施例的液晶顯示裝置的驅動方法的實施例中，執行補償。在第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓的絕對值不同於第二格週期201中施加至液晶元件152的電壓的絕對值之情形中，在第一格週期201或第二格週期202中補償施加至液晶元件152的電壓。在該情形中，較佳地執行補償，以致於在第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓下像素的灰階等級等於在第二格週期202中施加至液晶元件152的電壓下像素的灰階等級。舉例而言，電壓V_COM可以被補償，以致於施加至液晶元件152的電壓可以被補償，因而灰階等級可以被補償。施加至電容器153的電壓可以被補償。舉例而言，施加至電容器153的第二端子的單位電壓被補償，藉以補償施加至電容器153的電壓。

舉例而言，在水平軸由施加至液晶元件的電壓(也稱為電壓V_LC)表示之圖形的垂直軸上，以施加至液晶元件 152的電壓下之像素的灰階等級表示。舉例而言，在使用TN液晶作為液晶材料的情形中，在圖4中分別以直線231及直線232表示在正電壓V_LC時的灰階等級與在負電壓V_LC時的灰階等級。隨著灰階等級增加，影像變得更接近白顯示；隨著灰階等級下降，影像變得更接近黑顯示。

舉例而言，在第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓的絕對值小於在第二格週期202中施加至液晶元件152的電壓的絕對值之情形中，電壓V_COM偏移而下降，以致於施加至液晶元件152的電壓降低，因而在第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓下的像素的灰階等級與在第二格週期202中施加至液晶元件152的電壓下的像素的灰階等級相同或彼此儘可能地接近。當使用第一至第(n+1)格週期(n是大於1的自然數)以顯示靜態影像時，舉例而言，在第n及第(n+1)格週期之間執行電壓的反相，以及，執行補償以致於在第n格週期中施加至液晶元件152的電壓與第(n+1)格週期中施加至液晶元件152的電壓相同。

在由順序格週期的影像形成的影像被比較電路104判定為靜態影像之後，在影像訊號供應至驅動電路部份之前，執行補償。在該情形中，設置補償電路，在比較電路104中比較第一格週期201中施加至液晶元件152的電壓的絕對值與第二格週期202中施加至液晶元件152的電壓的絕對值，比較資料輸出至比較電路，以及，根據補償資料由補償電路補償施加至液晶元件152的電壓。

當比較第一格週期201和第二格週期202中顯示於顯示面板上的各別影像時，施加至液晶元件152的電壓被補償。在補償時格頻率可以降低至正常格頻率的約1/10，以及，在顯示時，格頻率回至正常的格頻率。格頻率的降低能夠造成更準確的補償。

如上所述，根據本實施例的液晶顯示裝置的驅動方法的一實施例，在第一格週期及第二格週期中各別影像彼此比較，以致於由第一和第二格週期的影像形成的影像被判斷為相對於第一格週期的影像為靜態影像，以及，在第一格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值不同於第二格週期中施加至液晶元件的電壓的絕對值的情形中，在第一格週期或第二格週期中補償施加至液晶元件的電壓。因此，即使在施加極性在複數個順序格週期中反相之電壓至液晶元件而長時間地顯示靜態影像的情形中，仍然能夠抑制導因於電壓波動的顯示品質劣化。舉例而言，能夠抑制閃爍產生。因此，在使用包含作為通道形成層的氧化物半導體層之電晶體作為本實施例的液晶顯示裝置以及以一影像資料寫入長時間地顯示靜態影像的情形中，藉由本實施例的液晶顯示裝置的驅動方法，可以降低耗電及防止顯示品質劣化。

(實施例2)

在實施例2中，將說明實施例1中的液晶顯示裝置的掃描線驅動電路及訊號線驅動電路中每一電路中包含的移位暫存器的結構。

將參考圖5A至5C，說明本實施例中移位暫存器的結構實施例。圖5A至5C顯示本實施例中移位暫存器的結構實施例。

圖5A中所示的移位暫存器包含第一至第N脈衝輸出電路10_1至10_N(N是大於或等於3的自然數)。

第一至第N脈衝輸出電路10_1至10_N均電連接至第一至第四佈線11至14之中的三佈線。在圖5A中所示的移位暫存器中，經由第一佈線11供應第一時脈訊號CK1，經由第二佈線12供應第二時脈訊號CK2，經由第三佈線13供應第三時脈訊號CK3，以及經由第四佈線14供應第四脈衝訊號CK4。

啟動訊號SP1經由第五佈線15輸入至第一脈衝輸出電路10_1。

來自先前級中的脈衝輸出電路10_(n-1)(n是大於或等於2且低於或等於N的自然數)之訊號輸入至第二級或後續級中的第n個脈衝輸出電路10_n。此外，來自第三脈衝輸出電路10_3之訊號輸入至第一級中的第一脈衝輸出電路10_1；類似地，來自第(1+2)級中第(1+2)個脈衝輸出電路10_(1+2)(1是等於或大於2且小於或等於N-2的自然數)的訊號(訊號稱為稍後級訊號OUT(1+2))輸入至第1級中第1個脈衝輸出電路。此外，每一級中的每一脈衝輸出電路輸出第一輸出訊號及第二輸出訊號。如圖5A所示，較後級的訊號OUT(1+2)未輸入至第(N-1)級和第N級中的脈衝輸出電路；因此，舉例而言，啟動訊號SP2可以經由第六佈線17而輸入至第(N-1)級中的脈衝輸出電路，啟動訊號SP3可以經由第八佈線18而輸入至第N級中的脈衝輸出電路。或者，內部產生的訊號可以輸入至第(N-1)級及第N級中的脈衝輸出電路。舉例而言，設置未對像素部貢獻脈衝輸出的第(N+1)級中的脈衝輸出電路10_(N+1)及第(N+2)級中的脈衝輸出電路10_(N+2)(在仿級中電路也稱為脈衝輸出電路)，啟動訊號SP2可以輸入至第(N+1)級中的脈衝輸出電路10_(N+1)，啟動訊號SP3可以輸入至第(N+2)級中的脈衝輸出電路10_(N+2)。

第一時脈訊號(CK1)至第四時脈訊號(CK4)均為位準在高位準與低位準之間切重複地切換的數位訊號。第一至第四時脈訊號(CK1)至(CK4)依序延遲1/4週期。在本實施例中，藉由第一至第四時脈訊號(CK1)至(CK4)，控制脈衝輸出電路等的驅動。

第一至第N個脈衝輸出電路10_1至10_N均具有第一輸入端21、第二輸入端22、第三輸入端23、第四輸入端24、第五輸入端25、第一輸出端26、及第二輸出端27(請參見圖5B)。

第一輸入端21、第二輸入端22、及第三輸入端23電連接至第一至第四佈線11至14中的三佈線。舉例而言，在圖5A中，第一輸入端21電連接至第一佈線11，第二輸入端22電連接至第二佈線12，以及，第三輸入端23 電連接至第三佈線13。在第二脈衝輸出電路10_2中，第一輸入端21電連接至第二佈線12，第二輸入端22電連接至第三佈線13，以及，第三輸入端23電連接至第四佈線14。

在圖5A及5B中的第一脈衝輸出電路10_1中，啟動訊號經由第四輸入端24輸入，後面的級訊號(第三脈衝輸出電路10_3的第二輸出訊號)經由第五輸入端25輸入，第一輸出訊號經由第一輸出端26輸出，第二輸出訊號經由第二輸出端27輸出。

接著，將參考圖5C，於下述中說明脈衝輸出電路的具體電路結構實施例。

圖5C中所示的脈衝輸出電路包含第一至第十一電晶體31至41。

第一電晶體31的源極和汲極之一電連接至電源線51，其閘極電連接至第四輸入端24。

第二電晶體32的源極和汲極之一電連接至電源線52。

第三電晶體33的源極和汲極之一電連接至輸入端21，而其源極和汲極中另一者電連接至第一輸出端26。

第四電晶體34的源極和汲極之一電連接至電源線52，其源極和汲極中之另一者電連接至第一輸出端26，其閘極電連接至第二電晶體32的閘極。

第五電晶體35的源極和汲極之一電連接至電源線52，其源極和汲極中之另一者電連接至第二電晶體32的閘極，其閘極電連接至第四輸入端24。

第六電晶體36的源極和汲極之一電連接至電源線51，其源極和汲極中之另一者電連接至第二電晶體32的閘極，其閘極電連接至第五輸入端25。

第七電晶體37的源極和汲極之一電連接至電源線52，其閘極電連接至第三輸入端23。

第八電晶體38的源極和汲極之一電連接至第二電晶體32的閘極，其源極和汲極中之另一者電連接至第七電晶體37的源極和汲極中的另一者，其閘極電連接至第二輸入端22。

第九電晶體39的源極和汲極之一電連接至第一電晶體31的源極和汲極中的另一者及第二電晶體32的源極和汲極中的另一者，其源極和汲極中之另一者電連接至第三電晶體33的閘極，其閘極電連接至電源線51。

第十電晶體40的源極和汲極之一電連接至第一輸入端21，其源極和汲極中的另一者電連接至第二輸出端27，以及，其閘極電連接至第九電晶體39的源極和汲極中的另一者。

第十一電晶體41的源極和汲極之一電連接至電源線52，其源極和汲極中的另一者電連接至第二輸出端27，以及，其閘極電連接至第二電晶體32的閘極。

在圖5C中，第三電晶體33的閘極、第十電晶體40的閘極、及第九電晶體39的源極和汲極中的另一者彼此連接的部份稱為節點NA。此外，第二電晶體32的閘極、第四電晶體34的閘極、第五電晶體35的源極和汲極中的另一者、第六電晶體36的源極和汲極中的另一者、第八電晶體38的源極和汲極中的另一者、及第十一電晶體41的閘極彼此連接的部份稱為節點NB。

舉例而言，在第一脈衝輸出電路10_1中，第一時脈訊號CK1經由第一輸入端21輸入；第二時脈訊號CK3經由第三輸入端23輸入；啟動訊號SP1輸入至第四輸入端24；經由第三脈衝輸出電路10_3的第一輸出端26輸出的訊號經由第五輸入端25輸入。此外，第一脈衝電路10_1經由第一輸出端26輸出脈衝訊號，以及經由第二輸出端27輸出訊號OUT(1)。

圖5A至5C中所示的移位暫存器中的訊號時序圖顯示於圖6中。注意，在移位暫存器包含於掃描線驅動電路中的情形中，圖6中的週期61對應於垂直追溯週期及和週期62對應於閘極選取週期。

應用本發明的一實施例之液晶顯示裝置的驅動方法之液晶顯示裝置顯示靜態影像及移動影像、以及藉由更新操作而非固定地操作驅動電路部份來顯示靜態影像。將參考圖7，於下述中說明在顯示靜態影像顯示之後顯示移動影像的情形中對每一佈線之訊號或電壓供應操作，以及，在使用圖5A至5C中的實施例中所示的移位暫存器之掃描線驅動電路或訊號線驅動電路中施加至液晶元件的電壓的重寫操作(更新操作)時對驅動電路部的每一佈線之訊號或電壓供應的停止操作。圖7顯示用於供應高電源電壓 (VDD)的佈線、用於供應低電源電壓(VSS)的佈線、用於供應啟動訊號(SP1)的佈線、及用於供應第一至第四時脈訊號CK1至CK4至移位暫存器的佈線之第一格週期(T1)之前及之後的電壓變化。

如圖7所示，根據本實施例的移位暫存器的操作，存在有供應例如第一至第四時脈訊號及啟動訊號等控制訊號及電源電壓之週期以及未供應控制訊號的週期。圖7中的第一格週期T1對應於供應控制訊號的週期，換言之，顯示移動影像的週期或是執行更新操作的週期。圖7中的第二格週期T2對應於未供應控制訊號的週期，換言之，顯示靜態影像的週期。

在圖7中，供應高電壓電壓的週期不僅在第一格週期中，也在移至/移出第一格的第二格週期的部份中。也在圖7中，供應第一至第四時脈訊號中之一或更多的週期是在開始供應高電源電壓之後及停止供應之前。

此外，如圖7所示，用於供應第一至第四時脈訊號CK1至CK4的佈線可以設定成它們在第一格週期之變高一次，然後，開始使它們的各別時脈訊號CK1至CK4以固定頻率振盪，以及，在第一格週期之後它們變低一次，然後停止使時脈訊號振盪。

如上所述，在本實施例的移位暫存器中，在第二格週期開始及結束時，停止例如第一至第四時脈訊號及啟動訊號等控制訊號及高電源電壓供應給移位暫存器。此外，在停止例如第一至第四時脈訊號及啟動訊號等控制訊號及高電源電壓的供應之週期中，也停止從移位暫存器輸出脈衝訊號。因此，可以降低移位暫存器的耗電及降低由移位暫存器驅動的像素部的耗電。

在停止高電源電壓供給移位暫存器的週期中，如圖7所示，用於供應高電源電壓的佈線的電壓具有與低電源電壓(Vss)相同的值。用於供應高電源電壓的佈線可以處於浮動狀態，藉以停止高電源電壓的供應。

當用於供應高電源電壓的電壓增加時，亦即，在第一格週期之前電壓從低電源電壓上升至高電源電壓時，較佳的是控制佈線的電壓以致逐漸地改變。這是因為在用於供應高電源電壓的佈線的電壓增加的情形中，佈線的電壓的陡峭改變變成雜訊，使從移位暫存器輸出的脈衝訊號的波形波動及因為此波形的改變而改變施加至液晶元件的電壓，導致靜態影像改變。慮及上述，圖7顯示一實施例，其中，用於供應高電源電壓的佈線的電壓之上升比下降更加是逐漸的。特別地，在本實施例的移位暫存器中，在靜態影像顯示於像素部中的週期中，適當地停止或重新啟動高電源電壓的供應。換言之，由於進入像素部作為雜訊之用於供應高電源電壓的電壓的波動導致顯示品質劣化，重要的是執行控制以致於用於供應高電源電壓的電壓之波動(特別地，電壓的增加)不會進入像素部中作為雜訊。

本實施例可以與任何其它實施例適當地結合或由任何其它實施例適當地取代。

(實施例3)

在實施例3中，將說明可以應用作為包含於實施例1中所述的液晶顯示裝置中的電晶體之電晶體實施例。

將參考圖8A至8D，於下說明本實施例中的電晶體。圖8A至8D顯示實施例1中所述的電晶體。

於下將參考圖8A至8D，說明在基底400上製造電晶體410的製程。

首先，在具有絕緣表面的基底400上形成導體膜，以第一微影製程，於導體膜上形成光阻掩罩，然後，使用光阻掩罩以蝕刻導體膜。之後，移除光阻掩罩。以噴墨法形成光阻掩罩。以噴墨法形成光阻掩罩不需要光罩，以致於降低製造成本。

雖然對於作為具有絕緣表面的基底400之基底並無特別限定，但是，基底需要至少對往後執行的熱處理具有足夠的抗熱性。舉例而言，使用硼矽酸鋇玻璃、硼矽酸鋁玻璃等玻璃基底作為基底400。關於玻璃基底，假使往後執行的熱處理的溫度高，則較佳地使用應變點為730℃或更高的玻璃基底。

在本實施例的電晶體中，作為基部膜的絕緣膜可以設於基底400與閘極電極層411之間。基部膜具有防止雜質元素從基底400擴散的功能，以及，可以由使用氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、及氧氮化矽膜中之一或更多的單一膜或複數膜形成。

使用選自例如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、鈧等金屬材料之一或更多及使用此金屬作為主成分的合金材料，以單層或複數堆疊層形成閘極電極411。

舉例而言，閘極電極411由下述堆疊層形成：鉬層堆疊於鋁層上之堆疊層、鉬層堆疊於銅層上之堆疊層、氮化鈦層或氮化鉭層堆疊於銅層上之堆疊層、或氮化鈦層及鉬層堆疊之堆疊層、或氮化鎢層及鎢層堆疊的雙層結構。或者，閘極電極411由鎢層或氮化鎢層、鋁及矽的合金層或鋁及鈦的合金層、以及氮化鈦層或鈦層堆疊之堆疊層形成。

接著，在閘極電極層411上形成閘極絕緣層402。

以電漿CVD法、濺射法、等等，將閘極電極層402形成為具有包含下述的單層結構或堆疊層結構：氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、及氧化鋁層之一或更多。舉例而言，以電漿CVD法，使用含有單矽烷(SiH₄)、氧、及氮的沈積氣體，形成氧氮化矽層。使用包含例如氧化鉿(HfO_x)或氧化鉭(TaO_x)等高k材料的層作為閘極絕緣層402。在本實施例中，閘極絕緣層402的厚度大於或等於400nm且小於或等於500nm；在堆疊層結構的情形中，舉例而言，藉由堆疊厚度大於或等於50nm且小於或等於200nm的第一閘極絕緣層以及厚度大於或等5nm且小於或等於300nm的第二閘極絕緣層，而形成閘極絕緣層402。

在本實施例中，以電漿CVD法形成厚度100nm的氧氮化矽層作為閘極絕緣層402。

使用高密度電漿設備，形成氧氮化矽膜作為閘極絕緣層402。此處，高密度電漿設備意指能夠實現高於或等於1×10¹¹/cm³的電漿密度之設備。舉例而言，藉由施加高於或等於3kW且低於或等於6kW的微波功率以產生電漿，以致於形成絕緣膜。

舉例而言，將單矽烷(SiH₄)、氧化亞氮(N₂O)、及稀有氣體作為源氣體導入腔室中，以及施加高於或等於10Pa且低於或等於30Pa的壓力，接著施加高密度電漿，以致於在例如玻璃基底等具有絕緣表面的基底上形成絕緣膜。之後，停止單矽烷(SiH₄)的供應，將氧化亞氮(N₂O)、及稀有氣體導入而不使絕緣膜曝露至空氣中以對其表面執行電漿處理。經由上述製程形成的絕緣膜即使厚度薄至100nm，仍然能夠確保可靠度。

在形成閘極絕緣膜402時，被導入腔室中的單矽烷(SiH₄)對氧化亞氮(N₂O)的流量比在1：10至1：200的範圍中。關於被導入腔室中的稀有氣體，使用氦、氬、氪、氙、等等；其中，較佳地使用不昂貴的氬。

由於使用高密度電漿設備形成的絕緣膜具有均勻厚度，所以，絕緣膜具有高步階遮蓋度。此外，關於使用高密度電漿設備所形成的絕緣膜，可以精準地控制薄膜的厚度。

經由上述製程形成的絕緣膜與使用傳統的平行板電漿CVD設備形成的絕緣膜大幅不同。使用相同的蝕刻劑，經由上述製程形成的絕緣膜的蝕刻率比使用傳統的平行板電漿CVD設備形成的絕緣膜的蝕刻率低10%或更多、或是20%或，這意指使用高密度電漿設備形成的絕緣膜是緻密膜。

在稍後步驟中製成本質的(i型)或實質上本質的氧化物半導體(高度純化的氧化物半導體)層對介面狀態或介面電荷高度敏感；因此，氧化物半導體層與閘極絕緣層之間的介面是重要的。基於此理由，要與高度純化的氧化物半導體接觸的閘極絕緣層需要具有高品質。舉例而言，使用微波(2.45GHz)的高密度電漿CVD設備，形成絕緣膜，以致於形成緻密的且具有高介電強度電壓的高品質絕緣膜。高度純化的氧化物半導體層與高品質閘極絕緣層接觸，因而降低介面狀態密度及介面特性是有利的。如上所述，除了形成具有高膜品質的閘極絕緣層之外，重要的是在氧化物半導體層與閘極絕緣層之間形成具有低介面狀態密度的有利介面。

接著，在閘極絕緣層402上形成厚度大於或等於2nm且小於或等於200nm的氧化物半導體膜430。在以濺射法形成氧化物半導體膜430之前，以逆濺射法較佳地移除閘極絕緣層402的表面上的粉末物質(也稱為粒子或灰塵)，在逆濺射中，導入氬氣及產生電漿。逆濺射係一方法，其中，未施加電壓至靶側，在氬氛圍中，使用RF電源以施加電壓基底側，以致於產生電漿以修改基底表面。可以使用氮氛圍、氦氛圍、氧氛圍或類似者以取代氬氛圍。

關於氧化物半導體膜430，使用下述氧化物半導體膜：In-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；In-Sn-O為基礎的氧化物半導體膜；In-Sn-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；In-Al-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；Sn-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；Al-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；Sn-Al-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；In-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；Sn-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；Al-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜；In-O為基礎的氧化物半導體膜；Sn-O為基礎的氧化物半導體膜；及Zn-O為基礎的氧化物半導體膜。舉例而言，在使用In-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜的情形中，較佳的是其厚度大於或等於5nm且小於或等於200nm。在本實施例中，使用In-Ga-Zn-O為基礎的金屬氧化物靶，以濺射法形成20nm厚的In-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體膜以作為氧化物半導體膜430。圖8A顯示此步驟中的剖面視圖。在稀有氣體(典型上為氬)氛圍、氧氛圍、或包含稀有氣體(典型上為氬)及氧的氛圍中，以濺射法，形成氧化物半導體膜430。在使用濺射法的情形中，較佳的是使用包含2wt%至10wt%的SiO₂之靶以製造抑制含於氧化物半導體膜中的結晶的SiO_x(x>0)，以在稍後步驟中的脫水或脫氫之熱處理時抑制結晶。

在本實施例中，如下所述般形成氧化物半導體膜403：使用含有In、Ga、及Zn之金屬氧化物靶(In₂O₃：Ga₂O₃：ZnO=1：1：1(莫耳比)，In：Ga：Zn=1：1： 0.5(原子比))；基底與靶之間的距離為100mm；壓力0.2Pa；直流(DC)電力為0.5kW；以及氛圍為氬及氧的混合氛圍(氬：氧=30sccm：20sccm，氧流量比為40%)。由於在膜沈積時產生的粉末物質可以降低及可使膜厚製成均勻的，所以，較佳地使用脈衝式直流(DC)電源。關於含有In、Ga、及Zn之金屬氧化物靶，或者可以使用具有In：Ga：Zn=1：1：1(原子比)的成分比之靶或是具有In：Ga：Zn=1：1：2(原子比)的成份比之靶。

濺射法的實施例包含以高頻電源作為濺射電源的RF濺射法、使用DC電源作為濺射電源的DC濺射法、以及以脈衝方式施加偏壓的脈衝式DC濺射法。在形成絕緣膜的情形中，主要使用RF濺射法，在形成金屬膜的情形中，主要使用DC濺射法。

此外，有使用多源濺射設備的方法，其中，設置複數個不同材料的複數靶。藉由多源濺射設備，在相同腔室中沈積不同材料膜成為堆疊的，以及，在相同腔室中，同時藉由放電而沈積多種材料。

此外，使用在腔室內設有磁系統的濺射設備之磁控管濺射法、及使用微波產生的電漿而未使用輝光放電之ECR濺射法。

此外，關於濺射法的其它實施例，也有反應濺射法及偏壓濺射法，在反應濺射法中，靶材物質及濺射氣體成份在膜形成期間彼此化學地反應以沈積其薄的化合物膜，在偏壓濺射法中，在膜形成期間，電壓也施加至基底。

接著，以第二微影處理，在氧化物半導體膜430上形成光阻掩罩，然後，使用光阻掩罩以蝕刻氧化物半導體膜430，以致於將氧化物半導體膜430處理成島狀氧化物半導體層。之後，移除光罩。

接著，執行氧化物半導體層的脫水或脫氫。藉由執行第一熱處理及第二熱處理以執行脫水或脫氫。第一熱處理的溫度高於或等於400℃且低於或等於750℃之溫度，較佳地高於或等於400℃且低於基底的應變點。在本實施例中，將基底導入熱處理設備之一的電熱爐中，以及，在450℃下，在氮氛圍中，對氧化物半導體層執行熱處理一小時。然後，將氧化物半導體層冷卻但未曝露至空氣，以防止水及氫進入氧化物半導體層，因而取得氧化物半導體層431(請參見圖8B)。

熱處理設備不限於電熱爐，可以設有以來自例如電阻式加熱器等加熱器的熱傳導或熱輻射來加熱物品之裝置。舉例而言，使用例如GRTA(氣體快速熱退火)設備或LRTA(燈快速熱退火)設備等RTA(快速熱退火)設備。LRTA設備是藉由例如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙電弧燈、碳電弧燈、高壓鈉燈、或高壓水銀燈等燈發射的光(電磁波)之輻射，將物體加熱。GRTA設備是使用高溫氣體之熱處理設備。關於氣體，使用不會因熱處理而與物體反應之惰性氣體，例如氮或例如氬等稀有氣體。

舉例而言，關於第一熱處理，如下所述般執行 GRTA：將基底置傳送至填充被加熱至650℃至700℃的高溫之惰性氣體的室中、將基底加熱數分鐘、然後將基底從惰性氣體取出。藉由GRTA，可以取得短時間的高溫熱處理。

較佳的是，在第一熱處理中，水、氫、等等未包含在氮或例如氦、氖、或氬等稀有氣體中。或者，被導入至熱處理設備之氮或例如氦、氖、或氬等稀有氣體之純度較佳地為6N(99.9999%)或更高，更佳地為7N(99.99999%)或更高(亦即，雜質濃度較佳地為1ppm或更低，更佳地為0.1ppm或更低)。

在被處理成島狀氧化物半導體層之前，對氧化物半導體膜430執行第一熱處理。在該情形中，在第一熱處理後，從熱處理設備取出基底，然後，執行第二微影製程。

在下述任何時機執行氧化物半導體層的脫水或脫氫第一熱處理：在形成氧化物半導體層之後；在氧化物半導體層上形成源極電極和汲極電極之後。

在接觸孔形成於閘極絕緣層402中的情形中，在氧化物半導體膜430的脫水或脫氫之前或之後，開口形成於閘極絕緣層402中。

本實施例中氧化物半導體膜430的蝕刻不限於濕蝕刻；可以使用乾蝕刻。

關於用於乾蝕刻的蝕刻氣體，較佳地使用含氯的氣體(例如氯(Cl₂)、三氯化硼(BCl₃)、四氯化矽(SiCl₄)、或四氯化碳(CCl₄)等氯為基礎的氣體)。

或者，以含有氟的氣體(例如四氟化碳(CF₄)、氟化硫(SF₆)、氟化氮(NF₃)、或三氟甲烷(CHF₃)等氟為基礎的氣體)；溴化氫(HBr)；氧(O₂)；這些氣體中任何添加例如氦(He)或氬(Ar)等稀有氣體之氣體；等等，作為用於乾蝕刻的蝕刻氣骿。。

關於乾蝕刻法，使用平行板RIE(反應離子蝕刻)法或ICP(感應耦合電漿)蝕刻法。為了蝕刻成所需形狀，適當地調整蝕刻條件(施加至電極線圈的電力量、施加至基底側上的電極之電力量、基底側上電極的溫度、等等)。

關於用於濕蝕刻的蝕刻劑，使用例如磷酸、醋酸、及硝酸、等等的混合溶液。也可以使用ITO07N(KANTO CHEMICAL Co.,INC.製造)。

藉由清洗，將濕蝕刻後的蝕刻劑與蝕刻掉的材料一起移除。包含蝕刻劑及蝕刻掉的材料之廢液可以被純化及含於被蝕刻的材料中的任何材料可以再使用。舉例而言，從蝕刻後的廢液中收集及再使用含於氧化物半導體層中的銦，以致於可以有效地使用資源及降低成本。

也在濕蝕刻中，視材料而適當地調整蝕刻條件(例如蝕刻劑、蝕刻時間、及溫度)，以蝕刻成適當形狀。

接著，在閘極絕緣層402和氧化物半導體層431上形成金屬導體膜。舉例而言，以濺射法或真空蒸鍍法，形成金屬導體膜。關於金屬導體膜的材料，可以使用選自鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬 (Mo)、及鎢(W)之元素、含有任何這些元素作為成分的合金、結合這些元素的合金膜、等等。或者，可以使用選自錳(Mn)、鎂(Mg)、鋯(鋯)、鈹(Be)、及釔(Y)之一或更多材料。此外，金屬導體膜可以具有單層結構或二或更多層的堆疊層結構。舉例而言，金屬導體膜的實施例可為下述：單層的含矽鋁膜；單層銅膜或含銅作為主成分的含銅膜；鈦膜堆疊於鋁膜上之堆疊層；銅膜堆疊於氮化鉭膜或氮化銅膜上的堆疊層；鋁膜堆疊於鈦膜上、及鈦膜堆疊於鋁膜上的堆疊層；等等。或者，可以使用含有鋁(Al)與選自下述之一或更多元素之膜、合金膜、或氮化物膜：鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、及鈧(Sc)。

在金屬導體膜形成之後執行第一熱處理的情形中，較佳的是金屬導體膜具有足以耐受第一熱處理的抗熱性。

接著，以第三微影製程，在金屬導體膜上形成光阻掩罩，然後，使用光阻掩罩以蝕刻金屬導體膜，以致於形成源極電極層415a和汲極電極層415b。然後，移除光阻掩罩(請參見圖8C)。

適當地調整材料及蝕刻條件，以致於氧化物半導體層431不被金屬導體膜的蝕刻移除。

在本實施例中，使用鈦膜作為金屬導體膜，以In-Ga-Zn-O為基礎的氧化物半導體作為氧化物半導體層431，以及使用過氧化銨溶液(氨、水、及過氧化氫溶液)作為鈦膜的蝕刻劑。

第三微影製程也蝕刻部份氧化物半導體層431，以致於在氧化物半導體層中形成溝槽(凹部)。以噴墨法形成本步驟中使用的光阻掩罩。以噴墨法形成光阻掩罩不需要光罩；因此，降低製造成本。

為了降低微影製程中的光罩數目及步驟數目，藉由使用多色調掩罩形成的光阻掩罩以執行蝕刻，多色調掩罩是光透射過而具有眾多強度的光罩。由於使用多色調掩罩形成的光阻掩罩具有複數厚度，以及又可藉由灰化而進一步改變形狀，所以，在眾多蝕刻步驟中使用光阻掩罩以形成不同圖案。因此，藉由一多色調掩罩，形成對應於至少二種不同圖案之光阻掩罩。因此，可以降低光罩的數目，導致製程簡化。

接著，執行使用例如氧化亞氮(N₂O)、氮(N₂)、或氬(Ar)等氣體之電漿處理。藉由此電漿處理，移除附著至氧化物半導體層的曝露表面的吸附水、等等。也使用氧及氬的混合氣體，執行電漿處理。

在電漿處理之後，不曝露至空氣中，接著形成作為保護絕緣膜層且接觸部份氧化物半導體層的化物絕緣層416。

適當地以例如濺射法等不使水或氫等雜質進入氧化物絕緣層416的方法，形成厚度至少1nm的氧化物絕緣層416。含於氧化物絕緣層416中的氫進入氧化物半導體層中，使得氧化物半導體層431的背通道的電阻低(使背通道具有n型導電率)以形成寄生通道。因此，重要的是採用未使用氫的形成方法以形成含有儘可能少的氫之氧化物絕緣層416。

在本實施例中，以濺射法形成厚度200nm的氧化矽膜作為層間絕緣層416。在膜形成時的基底溫度可以高於或等於室溫且小於或等於300℃，在本實施例中為100℃。在稀有氣體(典型上，氬)氛圍中、氧氛圍中、或氧和稀有氣體(典型上，氬)氛圍中，執行藉由濺射法之氧化矽膜的形成。使用氧化矽靶或矽靶作為靶。舉例而言，在含氧及氮的氛圍中，使用矽靶，以濺射法形成氧化矽。

接著，在惰性氣體氛圍或氧氣氛圍中，執行第二熱處理(較佳地，高於或等於200℃且低於或等於400℃，舉例而言，高於或等於250℃且低於或等於350℃之溫度)。舉例而言，在250℃下，在氮氛圍中執行第二熱處理一小時。經由第二熱處理，在接觸氧化物絕緣層416時部份氧化物半導體層(通道形成區)被加熱。因此，氧供應至部份氧化物半導體層431(通道形成區)。

如上所述，氧化物半導體層接受用於脫水或脫氫的第二熱處理，藉以使部份氧化物半導體層(通道形成區)選擇性地處於氧過量狀態。結果，與閘極電極層411重疊的通道形成區413變成i型的，以及，電阻低於通道形成區413的電阻且與源極電極層415a重疊之低電阻區414a與電阻低於通道形成區413的電阻且與汲極電極層415b重疊之低電阻區414b以自行對準之方式形成。經由上述製程，形成電晶體410。

舉例而言，以2×10⁶V/cm、85℃之閘極偏壓溫度測試(BT測試)12小時，含於氧化物半導體層中的雜質造成下述現象：雜質與主成分之間的鍵被高電場(B：偏壓)及高溫(T：溫度)斷開，所產生的懸垂鍵造成臨界電壓(Vth)偏移。另一方面，在儘可能多地移除氧化物半導體層中的雜質(特別是氫或水)及使用上述高密度電漿CVD設備形成緻密的及具有高介電強度電壓的高品質閘極絕緣層以在閘極絕緣層與氧化物半導體層之間提供高介面特性之情形中，提供即使在BT測試下仍然穩定的電晶體。

在第二熱處理之後，在空氣中，在高於或等於100℃且低於或等於200℃的溫度下，進一步執行熱處理大於或等於1小時且小於或等於30小時。在本實施例中，在150℃的溫度下，執行熱處理10小時。此熱處理可以在固定溫度下執行。或者，重複地執行多次下述加熱溫度變化：加熱溫度從室溫增加至高於或等於100℃且低於或等於200℃，然後降至室溫。在降壓下執行此熱處理。在降壓下，熱處理時間縮短。

氧化物半導體層中形成低電阻區414b以致與汲極電極層415b重疊能夠增進電晶體的可靠度。具體而言，藉由形成低電阻區414b，可以取得一結構，其中，電晶體的導電率從汲極電極層415b經由低電阻汲極區而至通道形成區413逐漸地變化。

在氧化物半導體層的厚度小至小於或等於15nm的情形中，完全在厚度方向上，在氧化物半導體層中形成低電阻區；在氧化物半導體層的厚度大於或等於30nm且小於或等於50nm的情形中，使接觸源極或汲極電極層且在其週圍中的部份氧化物半導體層成為電阻較低的低電阻區，以及，使接近閘極絕緣層的部份氧化物半導體層成為i型的。

在氧化物絕緣層上形成保護絕緣層。舉例而言，以RF濺射法形成氮化矽膜。能取得高量產力的RF濺射法較佳地作為保護絕緣層的形成方。保護絕緣層是未含有或含有儘可能少的例如濕氣、氫離子、或OH^-離子等雜質的層。形成阻擋雜質進入的無機絕緣膜作為保護絕緣層。關於無機絕緣膜，使用氮化矽膜、氮化鋁膜、氧氮化矽膜、氧氮化鋁膜、等等。在本實施例中，形成氮化矽膜作為保護絕緣層403(請參見圖8D)。

以此方式，製造包含於上述實施例的液晶顯示裝置中的電晶體。本發明的實施例不限於電晶體；適當地，可以使用具有眾多通道形成區的多閘極電晶體作為包含於上述實施例的液晶顯示裝置中的電晶體。也可以使用頂部閘極型電晶體作為包含於上述實施例的液晶顯示裝置中的電晶體。可以使用通道蝕刻型電晶體、通道截止型電晶體、底部接觸型電晶體作為包含於上述實施例的液晶顯示裝置中的電晶體。

(實施例4)

在實施例4中，使用圖9A至9C，說明上述實施例中所述的液晶顯示裝置的實施例的剖面及外觀。圖9A至9C顯示本實施例的液晶顯示裝置的實施例；圖9A及9C是平面視圖，圖9B是圖9A或9C的M-N剖面視圖。

在圖9A至9C中所示的液晶顯示裝置中，密封劑4005設置成圍繞設於第一基底4001上的像素部4002及掃描線驅動電路4004。此外，第二基底4006設於像素部4002及掃描線驅動電路4004上。因此，藉由密封劑4005，像素部4002及掃描線驅動電路4004與液晶層4008一起密封於第一基底4001及第二基底4006之間。此外，在圖9A至9C中所示的液晶顯示裝置中，使用單晶半導體膜或多晶半導體膜形成在基底上的訊號線驅動電路4003安裝於一區域中，所述區域與第一基底4001上由密封劑4005圍繞的區域不同。

對於分開形成的驅動電路之連接方法並無特別限定；可以使用COG方法、接線接合法、TAB法、等等。圖9A顯示以COG法安裝訊號線驅動電路4003的實施例，以及，圖9C顯示以TAB法安裝訊號線驅動電路4003的實施例。

設於第一基底4001上的像素部4002及掃描線驅動電路4004均包含多個薄膜電晶體。在圖9B中，舉例顯示包含於像素部4002中的電晶體4010以及包含於掃描線驅動電路4004中的電晶體4011。絕緣層4041、4042和4021 設於電晶體4010和4011上。

類似上述實施例的液晶顯示裝置般，可以使用包含氧化物半導體層作為通道形成層的電晶體以作為電晶體4010及4011中的任一者；舉例而言，使用實施例3中所述的電晶體。

電晶體4010包含閘極電極層4051、設於閘極電極層4051上的閘極絕緣層4020、設於閘極電極層4051上的氧化物半導體4052並以閘極絕緣層4020設於其間、以及設於氧化物半導體層4052上的源極電極層4053和汲極電極層4054。

電晶體4011包含閘極電極層4061、設於閘極電極層4061上的閘極絕緣層4020、設於閘極電極層4061上的氧化物半導體4062並以閘極絕緣層4020設於其間、以及設於氧化物半導體層4062上的源極電極層4063和汲極電極層4064。

導體層4040設於絕緣層4021上而與電晶體4011中的氧化物半導體層4062的通道形成區重疊。導體層4040設置成與氧化物半導體層4062的通道形成區重疊，降低外部應力造成的電晶體4011臨界電壓變化量。導電層4040具有的電位可以與電晶體4011的閘極電極層4061的電位相同或不同，以及，導體層4040可以作為第二閘極電極層。導體層4040的電位可以是GND或OV，或者導體層4040可以處於浮動狀態。不一定要設置導體層4040。

像素電極層4030設置成經由絕緣層4041、4042、及4021中的開口而電連接至電晶體4010的源極電極層4053或汲極電極層4054。對立電極層4031設置於第二基底4006上。像素電極層4030、對立電極層4031、及液晶層4008彼此重疊的部份對應於液晶元件4013。像素電極層4030及對立電極層4031分別設有均作為對齊膜的絕緣層4032及絕緣層4033，液晶層4008夾於像素電極層4030及對立電極層4031之間，以絕緣層4032及4033設於其間。

使用透光基底作為第一基底4001與第二基底4006中的任一基底；可以使用玻璃、陶瓷、或塑膠。關於塑膠，可以使用玻璃強化塑膠(FRP)板、聚氟乙烯(PVF)膜、聚酯膜、或丙烯酸樹脂膜。

間隔器4035設於絕緣層4032與4033之間。間隔器4035是藉由選擇性地蝕刻絕緣膜而取得的柱狀分隔壁間隔器，且設置成控制像素電極層4030與對立電極層4031之間的距離(胞間隙)。可以使用球形間隔器作為間隔器4035。

對立電極層4031電連接至設於與電晶體4010相同的基底上之共同電壓線。藉由使用與共同電壓線連接的連接部(也稱為共同連接部)，對立電極層4031經由配置於成對基底之間的導電粒子而電連接至共同電壓線。

密封劑4005含有導電粒子。

在本實施例的液晶顯示裝置中，使用不須要對齊膜之呈現藍相位的液晶作為液晶層4008的液晶材料。藍相位液晶是當膽茲液晶的溫度增加時，正好在膽茲相位變成各向等性相位之前呈現的液晶相位之一。由於藍相位僅在相當狹窄的溫度範圍內出現，所以，以含有5重量%或更高的掌性劑之液晶成份用於液晶層4008，以增加溫度範圍。包含呈現藍相位的液晶及掌性劑的液晶成份具有1msec或更少的短響應時間以及具有光學上各向等性而不須要對齊處理、以及視角相依性小。此外，由於不需要設置對齊膜而且也不需要摩擦處理，所以，可以防止摩擦處理造成的靜電放電損害，以及，可以降低製程中液晶顯示裝置的缺陷及損傷。因此，能夠增加液晶顯示裝置的產能。包含氧化物半導體層的電晶體特別具有電晶體的電特徵因靜電影響而顯著地波動及偏離設計範圍的可能性。因此，更有效的是以呈現藍相位液晶材料用於包括電晶體之液晶顯示裝置，所述電晶體包含氧化物半導體層。

在本實施例的液晶顯示裝置中，極化板設置於基底的外側上(觀視側上)，以及，顯示元件中使用的色層及電極層依序設置於基底的內側上；或者，極化板可以設置於基底的內側上。極化板及色層的堆疊層結構可以根據極化板和色層的材料及製程條件而適當地設置。此外，作為黑矩陣的遮光膜可以設置於顯示部以外的部份中。

絕緣層4041接觸部份氧化物半導體層4052和4062。舉例而言，使用氧化矽層作為絕緣層4041。

絕緣層4042設置於絕緣層4041上並與其接觸。舉例而言，使用氮化矽層作為絕緣層4042。

絕緣層4021設於絕緣層4042上。絕緣層4021作為降低電晶體的表面粗糙度之平坦化絕緣層。以例如聚醯亞胺、丙烯酸樹脂、苯環丁烯為基礎的樹脂、聚醯胺、或環氧樹脂等具有抗熱性的有機材料用於絕緣層4021。除了這些有機材料之外，也能夠使用低介電常數材料(低k材料)、矽氧烷為基礎的樹脂、磷矽酸鹽玻璃(PSG)、硼磷矽酸鹽玻璃(BPSG)、等等。可以藉由堆疊這些材料形成的複數絕緣膜，形成絕緣層4021。

對於絕緣層4021之形成方法並無特別限定，可以視材料而使用下述方法：濺射法、SOG法、旋轉塗敷法、浸漬法、噴灑塗著法、或滴放法(例如噴墨法、網版印刷法、偏離印刷法)

使用例如銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)混於氧化銦中的銦鋅氧化物(IZO)、氧化矽(SiO₂)混合於氧化銦中的導體材料、氧化銦、氧化錫、含有氧化鎢的氧化銦、含有氧化鎢的氧化銦鋅、含有氧化鈦的氧化銦、含有氧化鈦的銦錫氧化物等透光導電材料，形成像素電極層4030及對立電極層4031。在反射式液晶顯示裝置中不需要透光特性的情形中，使用選自例如鎢(W)、鉬(Mo)、鋯(Zr)、鉿(Hf)、釩(V)、釹(Nb)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銅(Cu)、及銀(Al)等金屬之一或更多種材料；這些材料的合金；以及這些金屬的氮化物。

含有導電高分子(也稱為導電聚合物)的導電成份可以用於像素電極層4030及對立電極層4031。使用導電成份形成的電極層較佳地具有小於或等於10000Ω/平方的薄片電阻以及波長550nm時透射率為70%或更大。此外，含於導電成份中的導電高分子的電阻率較佳地為0.1Ω‧cm或更低。

關於導電高分子，可以使用所謂的π電子共軛導電聚合物。其實施例可為聚苯胺或其衍生物、聚吡咯或其衍生物、聚噻吩或其衍生物、這些材料中的二或更多種的單體之共聚物。

此外，各種訊號及電壓從可撓印刷電路(FPC)4018供應給分別形成的訊號線驅動電路4003、掃描線驅動電路4004、或像素部4002。FPC 4018經由連接端電極4015及各向異性導體膜4019而電連接至端電極4016。

使用與液晶元件4013的像素電極層4030相同的導體膜，形成連接端電極4015，以及，使用與電晶體4010的源極電極層4053或汲極電極層4054相同的導體膜，形成端電極4016。

雖然圖9A至9C顯示訊號線驅動電路4003分別地形成及安裝於第一基底4001上的實施例；但是，本發明的一實施例不限於此結構。可以分開地形成掃描線驅動電路，然後安裝，或是，僅有部分訊號線驅動電路或部份掃描線驅動電路分別地形成，然後安裝。

此外，適當地設置用於圖9A至9C中任一圖所示的液晶顯示裝置之黑基質(遮光層)；例如極化構件等光學元件(光學基底)、延遲構件、或抗反射構件、等等。舉例而言，藉由使用極化基底及延遲基底作為光學元件，可以取得圓形極化。此外，使用背照光、側光、等等作為光源。

在主動矩陣液晶顯示裝置中，藉由矩陣配置的驅動像素電極層，在螢幕上形成顯示圖案。具體而言，在選取的像素電極層與對應於像素電極層之對立的電極層之間施加電壓，因此，將像素電極層與對立電極層之間配置的液晶層光學地調變。此光觀調變由觀視者視為顯示圖案。

又或者，為了增進液晶顯示裝置的移動影像特徵，可以使用一驅動技術，其中，使用眾多LED(發光二極體)光源或眾多EL光源以形成表面光源作為背照光且在一格週期中以脈衝方式獨立地驅動表面光源的每一光源。關於表面光源，可以使用三或更多種LED以及可以使用LED發光的白光。由於可以獨立地控制眾多LED，所以，LED的發光時序可以與被光學地調變的液晶層之時序同步。根據此驅動技術，關閉部份LED，以致於特別是在一顯示幕中黑色影像面積比例高的影像之顯示情形中，能夠降低耗電。

藉由結合此驅動技術，能夠增進上述實施例中所述的液晶顯示裝置的顯示特徵。

由於電晶體容易因靜電等而損壞，所以，較佳的是在與像素部及驅動電路部相同的基底上設置保護電路。使用包含氧化物半導體層的非線性元件，較佳地形成保護電路。舉例而言，保護電路設於像素部與掃描線輸入端之間以及像素部與訊號線輸入端之間。在本實施例中，設置眾多保護電路，以致於當導因於靜電等的突波電壓施加至掃描線、訊號線、或電容器匯流排線時，像素等中的電晶體不會受損。因此，形成保護電路，以致於當突波電壓施加至保護電路時，電荷釋放至共同佈線。此外，保護電路包含配置成與掃描線平行的非線性元件。非線性元件包含例如二極體等二端子元件或例如電晶體等三端子元件。舉例而言，經由與像素部中的電晶體相同的製程，形成非線性元件。舉例而言，藉由將非線性元件的閘極連接至汲極，取得與二極體的特徵類似之特徵。

關於本發明的液晶顯示裝置的顯示模組可以使用下述：對絞向列(TN)模式、平面中切換(IPS)模式、邊緣場切換(FFS)模式、軸向對稱對齊微胞(ASM)模式、光學補償雙折射(OCB)模式、鐵電液晶(FLC)模式、抗鐵電液晶(AFLC)模式、等等。

對於本實施例的液晶顯示裝置的液晶並無特別限定。可以使用TN液晶、OCB液晶、STN液晶、VA液晶、ECB液晶、GH液晶、聚合物散佈液晶、盤形液晶、等等。在這些液晶中，本實施例的液晶顯示裝置較佳地為常黑液晶面板，舉例而言，使用垂直對齊(VA)模式的透射式液晶顯示裝置。關於垂直對齊模式的某些實施例可為垂直對齊模式：舉例而言，使用多域垂直對齊(MVA)模式、PVA(圖案化垂直對齊)模式、ASV模式、等等。

以此方式，在本實施例的液晶顯示裝置的像素部中，使用包含氧化物半導體層作為通道形成層的電晶體，則顯示裝置能夠長時間地顯示靜態影像。此外，在顯示靜態影像的期間，驅動電路部能夠停止操作，因而降低耗電。

(實施例5)

在實施例5中，將以上述實施例中所述的液晶顯示裝置為例說明添加觸控面板功能的液晶顯示裝置。

圖10A及10B顯示本實施例的液晶顯示裝置的結構實施例。

圖10A中所示的液晶顯示裝置包含液晶顯示單元6601及設置成與液晶顯示單元6601重疊的觸控面板單元6602。液晶顯示單元6601及觸控面板單元6602藉由機殼(殼)6603而彼此附著。

上述實施例中所述的液晶顯示裝置可以應用作為液晶顯示單元6601。

關於觸控面板單元6602，適當地使用電阻式觸控面板、表面電容式觸控面板、投射電容式觸控面板、等等。

如圖10A所示，本實施例的液晶顯示裝置的一實施例具有一結構，其中，分別地製造的液晶顯示單元及觸控面板單元彼此重疊。藉由此結構，能夠降低添加觸控面板功能的液晶顯示裝置的製造成本。

圖10B中所示的液晶顯示裝置6604在顯示部中包含眾多像素6605，每一像素6605包含光感測器6606及液晶元件6607。圖10B中所示的液晶顯示裝置6604如下所述般地讀取資料：將要讀取的物件資料(例如手指或筆)移至碰觸或接近像素部6605中的光感測器6606，以及，根據從物體反射的光而由光感測器6606產生光電流。與圖10A中所示的液晶顯示裝置不同，圖10B中所示的液晶顯示裝置6604涉及觸控面板6602的重疊，以致於能夠降低液晶顯示裝置的厚度。此外，除了像素部6605之外，掃描線驅動電路6608、訊號線驅動電路6609、及光感測器驅動電路6601形成於與像素部6605相同的基底上，因而能夠縮小液晶顯示裝置的尺寸。光感測器6606由非晶矽等形成且與包含氧化物半導體的電晶體重疊。

在本實施例的添加觸控面板功能之液晶顯示裝置中，使用包含氧化物半導體層作為通道形成層的電晶體，則顯示裝置能夠長時間地顯示靜態影像。此外，在顯示靜態影像的期間，驅動電路部能夠停止操作，因而降低耗電。

(實施例6)

在實施例6中，將以上述實施例中所述的液晶顯示裝置為例說明電子書讀取器。

於下，使用圖11以說明本實施例的電子書讀取器。

圖11顯示本實施例之電子書讀取器的實施例。

圖11中所示的電子書讀取器包含機殼2701和2703等二機殼。機殼2701和2703藉由鉸鏈2711而彼此連接。藉由此結構，電子書讀取器能夠如同紙書般操作。

顯示部2705及顯示部2707分別併入於機殼2701及機殼2703中。顯示部2705和顯示部2707可以顯示不同影像。一影像可以橫跨顯示於二顯示部上。在不同影像的情形中，舉例而言，文字顯示於右側的顯示部(圖11中的顯示部2705)，及圖形顯示於左側顯示部(圖11中的顯示部2707)。

圖11中顯示的電子書讀取器的實施例設有用於機殼2701之操作部等等。舉例而言，機殼2701設有電源開關2721、操作鍵2723、揚音器2725、等等。藉由操作鍵2723，可以翻頁。此外，鍵盤、指標裝置、等等也可以設於與機殼的顯示部相同的平面上。此外，在機殼的背面或側面上，設置外部連接端子(耳機端子、USB端子、可以連接至例如AC配接器或USB電線等不同纜線的端子、等等)、記錄媒體插入部、等等。此外，圖11中所示的電子書讀取器可以設有電子字典的功能。

本實施例的電子書讀取器可以無線地傳送及接收資料。經由無線通訊，可以從電子書伺服器購買及下載所需的書資料等等。

本實施例的電子書讀取器可以具有電源電路，電源電路包含太陽能電池、用於自太陽能電池輸出的充電電壓之電力儲存裝置、及用於轉換電力儲存裝置中充電的電壓成為用於電路的各別電壓之DC轉換器。因此，不需要外部電源，因而即使在沒有電源的地方，電子書讀取器仍然可以長時間使用，以致於增進便利性。關於電力儲存裝置，舉例而言，可以使用鋰離子二次電池、鋰離子電容器、電雙層電容器、氧化還原電容器、等等中之一或更多。舉例而言，一起使用鋰離子二次電池及鋰離子電容器，因而形成能夠高速地充電或放電以及長時間供應的電力儲存裝置。對於鋰離子二次電池的電力儲存裝置並無特別限定。關於電力儲存裝置，使用利用其它鹼金屬離子、鹼土金屬離子、等等作為移動離子的二次電池。對於離鋰子電容器也無特別限定。關於電力儲存裝置，使用利用其它鹼金屬離子、鹼土金屬離子、等等作為移動離子的電容器。

使用包含氧化物半導體層作為通道形成層的電晶體，則顯示裝置能夠長時間地顯示靜態影像，對於在電子書讀取器上長時間地顯示靜態影像是特別有效的。此外，在顯示靜態影像的期間，驅動電路部能夠停止操作，因而降低耗電。

(實施例7)

在實施例7中，將說明在顯示部中具有上述實施例中所述的液晶顯示裝置的電子裝置。

藉由應用上述實施例中所述的液晶顯示裝置至各種不同的電子裝置的顯示部，可以提供顯示功能以及外的各種功能給電子裝置。將使用圖12A至12F，於下述中說明應用上述實施例中所述的液晶顯示裝置之電子裝置的具體實施例。圖12A至12F均顯示本實施例的電子裝置的結構實施例。

圖12A顯示個人數位助理。圖12A中所示的個人數位助理至少具有顯示部1001。圖12A中所示的個人數位助理與觸控面板等相結合，以及可以作為各式各樣他/她的個人功效之替代。舉例而言，顯示部1001設有操作部1002，以致於個人數位助理可以作為行動電話。操作部1002並非一定要提供給顯示部1001；可以在任意處設置操作鍵/操作底部以用於個人數位助理。此外，個人數位助理可以作為平板電腦或藉由使用文件輸入-輸出功能而作為手持掃描器。此外，由於一影像資料寫入的顯示週期長，所以，在上述實施例中所述的液晶顯示裝置可以實現寫入操作之間的長時間間隔。因此，舉例而言，以上述實施例中所述的液晶顯示裝置用於圖12A中所示的個人數位助理，則即使當長時間觀視顯示部上的影像，仍然可以抑制眼睛壓力。

圖12B顯示包含例如汽車導航系統等資訊導引終端。圖12B中所示的資訊導引終端至少具有顯示部1101，也具有操作鍵1102、外部輸入端1103、等等。車中溫度因外部空氣的溫度而大幅改變，有時超過50℃。在例如車內等溫度大幅變化的環境下，上述實施例中揭示的液晶顯示裝置的特徵隨著溫度的變化小。

圖12C顯示膝上型個人電腦。圖12C中顯示的膝上型個人電腦具有機殼1201、顯示部1202、揚音器1203、LED燈1204、指標裝置1205、連接端1206、及鍵盤1207。由於一影像資料寫入的顯示週期長，所以，上述實施例中的所述的液晶顯示裝置實現寫入操作之間的長時間間隔。因此，舉例而言，以上述實施例中所述的液晶顯示裝置用於圖12C中所示的膝上型個人電腦，則即使長時間觀看顯示部上的影像，仍然可以抑制眼睛壓力。

圖12D顯示可攜式遊戲機。圖12D中所示的可攜式遊戲機具有第一顯示部1301、第二顯示部1302、揚音器1303、連接端1304、LED燈1305、麥克風1306、記錄媒體讀取部1307、操作鍵1308、及感測器1309。此外，由於一影像資料寫入的顯示週期長，所以，上述實施例中的所述的液晶顯示裝置實現寫入操作之間的長時間間隔。因此，舉例而言，以上述實施例中所述的液晶顯示裝置用於圖12D中所示的可攜式遊戲機，則即使長時間觀看顯示部上的影像，仍然可以抑制眼睛壓力。此外，不同的影像可以顯示於第一顯示部1301及第二顯示部1302上；舉例而言，移動影像顯示於它們之下上，靜態影像顯示於另一者上。因此，停止供應給用於顯示靜態影像的顯示部的驅動電路部之訊號或電壓可以被停止，因而降低耗電。

圖12E顯示固定的資訊通道終端。圖12E中所示的固定的資訊通道終端至少具有顯示部1401。顯示部1401可以設於平面部份1402上。此外，可以提供操作鍵等給平面部份1402。圖12E中所示的固定的資訊通訊終端可以作為自動櫃員機或用於例如票(包含折價券)等貨物訂購資訊的資訊通訊終端(也稱為多媒體站)。由於一影像資料寫入的顯示週期長，所以，上述實施例中所述的液晶顯示裝置能夠實現寫入操作之間的長時間間隔。因此，舉例而言，以上述實施例中所述的液晶顯示裝置用於圖12E中所示的固定的資訊通訊終端，則即使長時間觀看顯示部上的影像，仍然可以抑制眼睛壓力。

圖12F顯示一顯示器。圖12F中所示的顯示器具有機殼1501、顯示部1502、揚音器1503、LED燈1504、操作鍵1505、連接端1506、感測器1507、麥克風1508、及支撐基部1509。。由於一影像資料寫入的顯示週期長，所以，上述實施例中所述的液晶顯示裝置能夠實現寫入操作之間的長時間間隔。因此，舉例而言，以上述實施例中所述的液晶顯示裝置用於圖12F中所示的顯示器，則即使長時間觀看顯示部上的影像，仍然可以抑制眼睛壓力。

藉由應用上述實施例中所述的液晶顯示裝置至電子裝置的顯示部，可以提供多功能電子裝置。

本實施例可以與任何其它實施例適當地結合。

本申請案根據2009年12月18日向日本專利局申請之日本專利申請序號2009-288283，其整體內容於此一併列入參考。