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TWI636309B - 液晶顯示裝置及電子裝置 - Google Patents

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TWI636309B
TWI636309B TW103123799A TW103123799A TWI636309B TW I636309 B TWI636309 B TW I636309B TW 103123799 A TW103123799 A TW 103123799A TW 103123799 A TW103123799 A TW 103123799A TW I636309 B TWI636309 B TW I636309B
Authority
TW
Taiwan
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common electrode
pixel
liquid crystal
substrate
electrode
Prior art date
Application number
TW103123799A
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English (en)
Other versions
TW201514594A (zh
Inventor
深井修次
初見亮
久保田大介
Original Assignee
日商半導體能源研究所股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商半導體能源研究所股份有限公司 filed Critical 日商半導體能源研究所股份有限公司
Publication of TW201514594A publication Critical patent/TW201514594A/zh
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Publication of TWI636309B publication Critical patent/TWI636309B/zh

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Abstract

本發明的目的之一是減少以低更新率驅動FFS模式的液晶顯示裝置時的閃爍。在FFS模式的液晶顯示裝置中，在元件基板一側形成有構成液晶元件的像素電極及第一共用電極，且在另一基板(反基板)側形成有第二共用電極。藉由將第一共用電極和第二共用電極設定為同一電位，可以抑制像素中的殘留DC電壓的發生。由此，即使當更新率降低時，也可以抑制資料保持期間中的像素的穿透率的變動，而可以減少閃爍。

Description

液晶顯示裝置及電子裝置
本發明係關於一種液晶顯示裝置及其驅動方法等。另外，本發明更係關於一種在顯示部中配置有液晶顯示裝置的電子裝置。
此外，在本說明書中，半導體裝置是指包含半導體元件(電晶體、二極體等)的電路及具有該電路的裝置。另外，半導體裝置是指能夠利用半導體特性而發揮作用的所有裝置。例如，積體電路、具備積體電路的晶片、顯示裝置、發光裝置、照明設備以及電子裝置等都是半導體裝置。
隨著資訊化社會的發展，與從紙張媒介獲取資訊的機會相比，從如智慧手機或個人電腦等資訊終端獲取資訊的機會變得更多了。由此，在長時間內以近距離一直觀看螢幕，所以總是會傷害眼睛。造成眼睛疲勞的原因有許多種，其中之一是螢幕閃爍。
在顯示裝置中，在1秒鐘內將顯示影像切換 幾十次。每一秒鐘的影像切換次數被稱為更新率。另外，更新率有時被稱為驅動頻率。如上所述的人眼不能識別的高速影像切換被認為是眼睛疲勞的原因。作為資訊終端的顯示單元，典型的為液晶顯示裝置(LCD)。於是，在非專利文獻1及2中，提出了降低LCD的更新率以減少影像切換次數的方法。
主動矩陣型LCD驅動方式(模式)根據液晶分子的配向控制而進行區分。例如，可以舉出TN(扭曲向列)模式、VA(垂直配向)模式、IPS(平面內切換)模式、FFS(邊緣場切換)模式等。LCD的像素結構根據各驅動方式而不同。
TN模式、VA模式的LCD的像素結構如下：在一對基板中的一方上形成有像素電極，而在一對基板中的另一方上形成有共用電極(也稱為反電極)，在像素電極與共用電極之間形成垂直於兩個基板表面的電場來控制液晶分子的配向，以控制像素的穿透率。
另一方面，IPS模式、FFS模式的LCD的像素結構如下：在同一基板上形成有像素電極及共用電極。IPS模式的LCD中，共用電極和像素電極形成為梳齒形狀，並形成在同一絕緣膜上。FFS模式是改進了IPS模式的顯示方式，其中形成為像素電極與共用電極隔著絕緣膜相對。FFS模式的LCD的像素電極例如具有形成有多個狹縫的結構，而利用形成在像素電極的邊緣(fringe)與共用電極之間的電場(邊緣電場)控制液晶分子的配向， 由此與IPS模式的LCD相比，FFS模式的LCD具有廣視角及高穿透率這些特徵。
已對FFS模式的LCD進行各種各樣的改進，例如，在專利文獻1中公開了如下技術：在不形成有像素電極的基板上形成第二共用電極，借助於施加到該第二共用電極的電位，使LCD得到高速回應及廣視角。
參考文獻 專利文獻
[專利文獻1]PCT國際公開第2004/019117號
非專利文獻
[非專利文獻1] S.Amano et al.,”Low Power LC Display Using In-Ga-Zn-Oxide TFTs Based On Variable Frame Frequency”,SID International Symposium Digest of Technical Papers,2010,p.626-629
[非專利文獻2] R.Hatsumi et al.,”Driving Method of FFS-Mode OS-LCD for Reducing Eye Strain”,SID International Symposium Digest of Technical Papers,2013,p.338-341
鑒於上述先前技術，本發明的一個方式的目的之一是提供一種新穎的FFS模式的液晶顯示裝置及其驅動方法等。
另外，本發明的一個方式的目的之一是提供 一種能夠進行護眼顯示的液晶顯示裝置及其驅動方法等。
注意，多個目的的記載不妨礙彼此的目的的存在。本發明的一個方式並不一定必須解決所有上述問題。另外，上述列舉的目的以外的目的是從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載自然得知的，則這些目的也成為本發明的一個方式的目的。
本發明的一個方式是一種液晶顯示裝置，包括：相對的第一基板和第二基板；第一基板和第二基板之間的液晶層；在第一基板上形成的像素電極及第一共用電極；以及在第二基板上形成的第二共用電極，其中像素電極與第一共用電極隔著絕緣層相對，第一共用電極與第二共用電極隔著液晶層相對，向像素電極提供對應於影像資料的資料信號，並且向第一共用電極及第二共用電極施加相同電位。
本發明的另一個方式是一種液晶顯示裝置，包括：相對的第一基板和第二基板；第一基板和第二基板之間的液晶層；像素；與像素連接的閘極線及源極線；將閘極信號生成並輸出到閘極線的閘極驅動器；將資料信號生成並輸出到源極線的源極驅動器；以及控制閘極驅動器及源極驅動器的控制器，其中像素包括在第一基板上形成的電晶體、像素電極及第一共用電極以及在第二基板上形成的第二共用電極，電晶體具有與閘極線連接的閘極並被用作控制像素電極和源極線之間的連接的開關，像素電極與第一共用電極隔著絕緣層相對，第一共用電極與第二共 用電極隔著液晶層相對並被施加相同電位，並且控制器具有使閘極驅動器及源極驅動器在比一個圖框期間長的期間中一直保持輸入到像素的資料信號的控制功能。
在上述方式中，作為被用作控制像素電極和源極線之間的連接的開關的像素電晶體，較佳為使用通道在氧化物半導體層中形成的電晶體。
根據本發明的一個方式，可以減少伴隨資料改寫的閃爍，而可以提供一種能夠進行護眼顯示的液晶顯示裝置及其驅動方法等。
20‧‧‧液晶層
21‧‧‧基板
22‧‧‧基板
23‧‧‧密封構件
24‧‧‧端子部
25‧‧‧FPC
30‧‧‧像素電極
31‧‧‧共用電極
32‧‧‧共用電極
40‧‧‧絕緣層
100‧‧‧液晶顯示裝置(LCD)
110‧‧‧液晶(LC)面板
111‧‧‧像素部
112‧‧‧閘極驅動器
113‧‧‧源極驅動器
121‧‧‧像素
122‧‧‧閘極線
123‧‧‧源極線
130‧‧‧電晶體
131‧‧‧液晶元件
132‧‧‧電容器
180‧‧‧控制器
190‧‧‧電源
在圖式中：圖1A至1C是說明FFS模式的LCD的像素結構的一個例子的圖：圖1A是電路圖；圖1B及1C分別是示出電極結構的示意剖面圖及立體圖。
圖2A和2B是說明FFS模式的LCD的結構的一個例子的圖：圖2A是塊圖，而圖2B是說明液晶(LC)面板的結構的一個例子的俯視圖。
圖3A和3B是說明LCD的驅動方法的一個例子的示意圖：圖3A示出普通驅動方法；圖3B示出IDS驅動方法。
圖4A和4B是說明LCD的驅動方法的一個例子的時序圖：圖4A示出普通驅動方法；圖4B示出IDS驅動方法。
圖5A和5B是說明IDS驅動的一個例子的圖。
圖6是示出FFS模式的LC面板的結構的一個例子的剖面圖。
圖7是示出圖6的LC面板的像素的結構例子的佈局圖。
圖8是說明資訊處理系統的結構的一個例子的方塊圖。
圖9A至9F是示出資訊處理系統的具體例子的外觀圖。
圖10A和10B是LCD的穿透率的變動量的測定結果的圖表：圖10A示出實施例1；圖10B示出比較例1，圖11A和11B是LCD的顯示品質的主觀評價結果的圖表：圖11A示出實施例1；圖11B示出比較例1。
以下參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實，就是本發明在不脫離其精神及其範圍的條件下，其方式及詳細內容可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。
另外，在用於說明發明的實施方式的圖式中，相同部分或具有相同功能的部分用相同的符號表示，並省略重複說明。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖1A至4B說明作為半導體裝置的一個例子的LCD。在本實施方式中，說明FFS方式的LCD。
〈〈LCD的結構例子〉〉
圖2A是示出LCD100的結構的一個例子的方塊圖。如圖2A所示，LCD100具有像素部111、閘極驅動器112、源極驅動器113以及控制器180。此外，在LCD100中，圖2A中的由點劃線圍繞的電路方塊進行模組化，從而構成液晶(LC)面板110。LC面板110具有像素部111、閘極驅動器112以及源極驅動器113。
對LCD100輸入影像信號(Video)、用來控制LC面板110的資料改寫的同步信號(SYNC)以及基準時脈信號(CLK)等控制信號。作為同步信號，例如有水平同步信號、垂直同步信號等。另外，從電源190對LCD100提供工作所需電壓。
像素部111具有多個像素121、多個閘極線122以及多個源極線123。將多個像素121配置為二維的陣列形狀，與像素121的配置相對應來設置有閘極線122及源極線123。同一行上的像素121藉由公用的閘極線122連接到閘極驅動器112，而同一列上的像素121藉由公用的源極線123連接到源極驅動器113。
控制器180是控制整個LC面板110的電路，並產生構成LCD100的電路的控制信號。控制器180具有根據同步信號(SYNC)產生對驅動器(112、113)的控制信號的控制信號產生電路。同步信號(SYNC)是指垂直同步信號、水平同步信號、基準時脈信號等。
控制器180產生作為對閘極驅動器112的控制信號的起動脈衝信號(GSP)、時脈信號(GCLK)等，並生成作為對源極驅動器113的控制信號的起動脈衝信號(SSP)、時脈信號(SCLK)等。注意，這些控制信號有時是信號群，而不是只有一個信號。
在以下說明中，有時將起動脈衝信號(GSP)簡單地稱為GSP或信號GSP。對其他信號、電壓、電位、電路以及佈線等也進行同樣的處理。
另外，控制器180還具有電源管理單元，以具有控制對驅動器(112、113)進行電源供應還是進行電源停止的功能。
閘極驅動器112在被輸入GSP之後根據GCLK生成閘極信號，並將該閘極信號依次輸出到閘極線122。閘極信號是用來選擇被輸入資料信號的像素121的信號。
源極驅動器113具有對影像信號(Video)進行處理以生成資料信號並將該資料信號輸出到源極線123的功能。源極驅動器113在被輸入SSP之後根據SCLK生成資料信號，並將該資料信號依次輸出到各源極線123。
像素121具有其導通及截止被閘極信號控制的切換元件。在切換元件成為導通狀態時，從源極驅動器113向像素121寫入資料信號。在切換元件成為截止狀態時，寫入的資料信號保持在像素121中。
〈〈LC面板的結構例子〉〉
LC面板110具有相對設置的基板21及基板22。基板21及基板22被密封構件23固定為在彼此之間具有間隙。在基板21與基板22之間存在著液晶層20(參照圖1B)。
基板21是LC面板110的背板的基底基板，在基板21上形成有電路(111-113)及端子部24。形成有電路(111-113)的基板21被稱為元件基板、薄膜電晶體(TFT)基板等。
另外，圖2B示出將閘極驅動器112分成兩個電路(閘極驅動器112a及112b)並將它們配置在像素部111的雙側的結構例子。當然，也可以只在像素部111的一側配置由一個電路構成的閘極驅動器112。
在端子部24中形成有多個端子。形成在基板21上的電極及佈線、形成在基板22上的電極及佈線藉由引線等連接於端子部24的端子。端子部24藉由各向異性導電膜等導電構件連接於撓性印刷電路(FPC：Flexible printed circuit)25。將電壓及信號藉由FPC25輸入到基板21上的電路(111-113)。
另外，也可以將包括控制器180的IC晶片安裝在基板21上。另外，也可以將驅動器(112、113)的一部分或全部作為IC晶片安裝在基板21上。作為安裝方法，有晶粒玻璃接合(COG：Chip On Glass)法、薄膜覆晶封裝(COF：Chip On Film)法、引線接合法以及卷帶自動接合(TAB：Tape Automated Bonding)法等。
此外，如下述說明，在基板21上形成有用來驅動液晶分子的像素電極及共用電極。基板22是被稱為反基板或濾色片基板等的構件基底基板，在基板22上也形成有共用電極。
〈〈像素的結構例〉〉
圖1A是示出像素121的電路結構的一個例子的電路圖。此外，圖1B及1C是用來說明像素121的電極結構的示意圖：圖1B是像素121的主要部分的剖面圖；圖1C是圖1B的透視圖。
〈電路結構〉
如圖1A所示，像素121包括電晶體130、液晶元件131以及電容器132。
電晶體130具有與閘極線122連接的閘極，且電晶體是控制液晶元件131與源極線123之間的連接的切換元件。電晶體130的導通及截止狀態係被從閘極驅動器112輸出的閘極信號所控制。
液晶元件131包括兩個電極(30、31)和液晶層20(參照圖1B)。這裡，液晶元件131的兩個電極中的藉由電晶體130連接於源極線123的電極(30)被稱為“像素電極”，而另一個電極(31)被稱為“共用電極”。向共用電極31施加公用電壓VCOM。
電容器132與液晶元件131並聯連接，並被用作液晶元件131的輔助電容。電容器132是將絕緣層40作為電介質、像素電極30及共用電極31作為一對電極(端子)的MIM結構的電容器(參照圖1B)。
〈像素電極、共用電極〉
如圖1B所示，在基板21上形成有像素電極30及共用電極31。像素電極30與共用電極31隔著絕緣層40相對。
如圖1C所示，像素電極30設置為在各像素121之間電分離。而共用電極31設置為在像素部111中共用同一電極的形式以將同一電壓(VCOM)供應到像素部111的所有像素121。實際上，在共用電極31中設置有用來將像素電極30連接到電晶體130的開口。
雖然在圖1C中示出像素電極30的平面形狀為具有多個條狀開口的四邊形狀的例子，但是本發明不侷限於此。像素電極30只要是能夠將電壓施加到像素電極30與共用電極31來形成邊緣電場(fringe field)的形狀即可。像素電極30可以採用例如具有多個條狀結構物週 期性地排列的部分及連接它們的連接部的結構。
在基板22上設置有隔著液晶層20與共用電極31相對的共用電極32。與共用電極31同樣，共用電極32設置為在所有像素121之間共用同一電極(同一導電膜)的形式。此外，在進行顯示時，共用電極32的電位與共用電極31的電位相等，而被施加公用電壓VCOM。
為了使共用電極31的電位與共用電極32的電位相等，既可在LC面板110內連接共用電極31和共用電極32並將它們藉由共用的引線連接到端子部24的同一端子，並對該端子施加VCOM。或者，可將共用電極31和共用電極32分別藉由不同的引線連接到不同的端子，並對各端子施加VCOM。
對LC面板110提供VCOM而言，在電源190中產生VCOM並將該VCOM供應到LC面板110。當將VCOM設定為0V(接地電位)時，只要將共用電極31和共用電極32連接到接地電位(GND)用端子即可，在此情況下，不需要來自電源190的電源電壓的供應。
〈〈LCD的影像顯示方法〉〉
藉由在顯示影像時將分別形成在相對的兩個基板上的共用電極設定為同一電位，可以提供減少轉換影像時的閃爍的FFS模式的LCD。
在LCD中，藉由進行每次改寫資料就反轉寫 入到像素的信號(資料信號)的極性的反轉驅動顯示影像。此外，由於液晶材料的性質，像素的電壓-穿透率(V-T)特性根據資料信號的極性而不同。由此，伴隨資料信號的極性反轉的像素的穿透率變動被認為是由LCD導致的眼睛疲勞的原因。
於是，在本實施方式中，藉由減少資料改寫次數(資料的極性反轉的次數)，減輕使用者的眼睛疲勞。因此，LCD100至少採用如下兩個驅動方法(顯示模式)。一是用來顯示普通的動態影像的驅動方法，即每一圖框改寫資料的驅動方法。這被稱為“普通驅動”。二是在執行資料寫入處理之後停止資料改寫的驅動方法。這被稱為“空轉停止(idling stop)(IDS)驅動”。IDS驅動是以比普通驅動更低的頻率改寫資料的驅動方法。
LCD100的普通驅動及IDS驅動的影像顯示模式分別被稱為“普通模式(狀態)”及“IDS模式(狀態)”。
在顯示動態影像時，採用普通驅動。在顯示靜態影像時，採用普通驅動或IDS驅動。當決定顯示模式的信號輸入到LCD100的控制器180時，控制器180控制驅動器(112及113)，使得以該顯示模式進行顯示。
因為靜態影像的每一圖框影像資料不發生變化，所以在顯示靜態影像時不需要每一圖框改寫資料。因此，在顯示靜止影像時，藉由使LCD100以IDS模式工作，可以在減少畫面閃爍的同時降低功耗。以下，參照圖 3A至4B說明普通驅動及IDS驅動。
圖3A是說明利用普通驅動顯示靜態影像的方法的圖，而圖3B是說明利用IDS驅動顯示靜態影像的方法的圖。另外，圖4A是示出普通驅動的一個例子的時序圖，而圖4B是示出IDS驅動的一個例子的時序圖。在圖4A和4B中，Video、GVDD以及VData分別表示輸入到LC面板110的影像信號、閘極驅動器112的高電源電壓以及從源極驅動器113輸出到源極線123的資料信號。
〈普通驅動〉
普通驅動是按每一圖框期間(Tpd)進行反轉驅動以週期性地改寫像素的資料的驅動方法。閘極驅動器112以GSP的輸入為觸發，並根據GCLK生成閘極信號並將它輸出到閘極線122。源極驅動器113在被輸入SSP之後根據SCLK生成VData並將它輸出到源極線123。
另外，如圖4A所示，輸入到各像素121的VData的極性按每一圖框期間反轉。作為反轉驅動的典型例子，有點反轉驅動、閘極線反轉驅動、源極線反轉驅動。
此處，以VCOM為基準決定VData的極性。在VData的電壓高於VCOM時成為正的極性，在VData的電壓低於VCOM時成為負的極性。
〈IDS驅動〉
在IDS驅動中，以與普通驅動相比更低的更新率週期性地改寫資料。由此，資料保持期間長於一個圖框期間。圖3B示出每10圖框轉換影像的例子。由此，IDS驅動的更新率為普通驅動的十分之一。例如，在普通驅動的更新率為60Hz時，圖3B的IDS驅動的更新率為6Hz。
如圖3B及4B所示，IDS驅動中的資料改寫處理可以被分成資料改寫處理(或者也可以被稱為寫入處理)和資料保持處理。
首先，以與普通驅動相等的更新率(間隔Tpd)改寫資料一次或多次，以將資料寫入到像素121。在寫入資料之後，停止閘極驅動器112中的閘極信號的生成，以停止資料改寫。由此，在所有像素121中，電晶體130成為截止狀態，而成為資料保持狀態。
資料改寫次數既可為一次又可為多次。即使在IDS驅動中，也可以與普通驅動相等的更新率改寫資料。在一般情況下，資料改寫次數根據IDS驅動的更新率而設定即可。圖3B和4B是資料改寫次數為三次的例子。
另外，還需要調節資料改寫次數，以使最後寫入到像素121的VData的極性與在前一IDS模式的資料保持期間中像素121所保持的VData的極性相反。由此，可以抑制由IDS驅動導致的液晶元件131的劣化。例如，在資料改寫次數為奇數次數的情況下，在第一次改寫中，對像素121寫入其極性與在前一IDS模式的資料保持期間 中像素121所保持的VData的極性相反的VData即可。
由圖3A至4B可知，因為在以IDS模式顯示靜態影像時與普通模式相比可以減少資料改寫次數，所以藉由以IDS模式顯示靜態影像抑制影像閃爍，而可以抑制眼睛疲勞。
另外，如圖4B所示，在IDS模式中，在資料保持期間中，停止從控制器180向閘極驅動器112提供控制信號(GSP、GCLK)。由此，在控制器180中，也可以在停止提供控制信號(GSP、GCLK)之後停止向閘極驅動器112提供電源電壓GVDD。另一方面，在資料保持期間中，停止向源極驅動器113提供控制信號(SSP、SCLK)，由此，同樣地，停止向源極驅動器113提供電源電壓。也就是說，IDS驅動可以提供低功耗的LCD100進行護眼顯示。
在本說明書中，“向佈線或端子等不提供信號及電壓”是指：對佈線等施加與用來使電路工作的規定電壓大小不同的信號及電壓；以及使佈線等成為電浮動狀態。
普通驅動也好，IDS驅動也好，都需要保持被供應到像素121的電壓，直到下一資料改寫處理為止。若上述電壓變動，則導致LCD100的顯示品質下降。在普通驅動中，因為以60Hz或120Hz的頻率改寫資料，所以利用交流電壓來驅動像素121。另一方面，在IDS驅動中，因為資料保持期間占顯示期間的大多部分，所以可視為偽 直流(DC)驅動。由此，與普通驅動相比，IDS驅動在更長期間內一直處於引發殘留DC電壓的狀態，而容易發生液晶的離子性雜質的局部化或液晶層與配向膜之間的介面的殘留電荷的積累。殘留DC電壓使像素121所保持的電壓變動，其結果是，使得液晶單元的穿透率變動。
抑制閃爍的方法有IDS驅動等減少資料改寫次數的方法。但是，當在液晶單元中存在著殘留DC電壓時，恐怕會使採用資料保持期間長的IDS驅動時的液晶單元的穿透率的變動量比採用普通驅動時大。其結果是，還發生另一問題：在採用IDS驅動時更容易以視覺確認到伴隨資料改寫的閃爍的問題。本實施方式是解決上述問題的。
在本實施方式的LCD100中，藉由將共用電極31和共用電極32設定為同一電位，可以抑制由IDS驅動導致的殘留DC電壓的發生。就是說，藉由將共用電極31和共用電極32設定為同一電位，減小在資料保持期間中施加到液晶單元的垂直於基板21(共用電極31)的方向上的DC電壓分量。由此，抑制液晶單元內的殘留電荷的累積，來抑制資料保持期間中的液晶單元的穿透率的變動。
藉由抑制液晶單元的穿透率的變動，可以抑制資料改寫時的閃爍，由此在LCD100中能夠進行眼睛不容易疲累的顯示。實施例1中清楚地描述藉由將共用電極31和共用電極32設定為同一電位而抑制IDS模式工作時 的液晶單元的穿透率的變動，從而可以減少閃爍。
此外，液晶單元的穿透率變動的另一原因是由於儲存在液晶單元中的電荷洩露導致的保持電壓的變化。於是，較佳為使用截止電流(off-state current)非常小的電晶體作為電晶體130，以進一步減少液晶元件131的施加電壓的變動量，另外，較佳為使用電阻較高的材料作為液晶層20的液晶材料。
〈像素的電晶體〉
“電晶體的截止電流”是指在截止狀態下在源極與汲極之間流動的電流。此外，“電晶體處於截止狀態”是指在為n通道型電晶體的情況下閘極電壓充分小於臨界電壓的狀態。
電晶體130的截止電流越小越好。電晶體130的每1微米通道寬度的截止電流較佳為100zA以下。由於截止電流越小越好，因此，上述歸一化的截止電流值較佳為10zA/μm以下或1zA/μm以下，更佳為10yA/μm以下。
如上所述，為了使截止電流變得極小，使用其能帶間隙比Si、Ge寬(即3.0eV以上)的氧化物半導體構成電晶體130的通道即可。此處，將其通道由氧化物半導體(OS)形成的電晶體稱為OS電晶體。
藉由減少用作電子施體(donor)的水分或氫等雜質且減少氧缺損，可以使氧化物半導體成為i型(本 質半導體)或者無限趨近於i型。這裡，將上述氧化物半導體層稱為高度純化氧化物半導體。藉由使用高度純化氧化物半導體形成通道，可以將歸一化的截止電流降低到幾yA/μm至幾zA/μm左右。
OS電晶體的氧化物半導體較佳為至少包含銦(In)或鋅(Zn)。另外，氧化物半導體較佳為包含被用作降低電特性的偏差的穩定劑的元素。作為上述元素，有Ga、Sn、Hf、Al、Zr等。作為構成OS電晶體的氧化物半導體，典型為In-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物。將實施方式4中更詳細地描述氧化物半導體。
〈液晶材料〉
為了抑制經由電晶體130洩漏的電荷量，提高電晶體130的電阻值即可。由此，液晶層20的液晶材料的電阻係數較佳為1.0×1013Ω．cm以上，更佳為1.0×1014Ω．cm以上。例如，作為液晶材料，較佳為選擇其電阻係數為1.0×1013Ω．cm以上且1.0×1016Ω．cm以下的材料，更佳為選擇其電阻係數為1.0×1014Ω．cm以上且1.0×1016Ω．cm以下的材料。注意，液晶材料的電阻係數是在20℃的溫度下測得的數值。
如上所述，根據本實施方式，可以提供一種能夠進行眼睛不容易疲累的顯示且能夠實現低功耗的LCD。
本實施方式可以與其他實施方式及實施例適 當地組合。
實施方式2
在本實施方式中，說明IDS驅動的另一例子。
〈IDS驅動〉
在圖3B所示的IDS驅動中，以與普通驅動相比更低的更新率週期性地改寫資料。在顯示靜態影像時，只要顯示的影像不改變，就可以停止改寫資料。於是，可以利用只在所顯示的影像改變時改寫資料的驅動方法顯示靜態影像，而非利用週期性地改寫資料的驅動方法。這裡，將上述驅動方法稱為第二IDS驅動，並將圖3B所示的IDS驅動稱為第一IDS驅動。以下，參照圖5A和5B說明第二IDS驅動。
此處，以在顯示圖5A所示的靜態影像IM1之後顯示靜態影像IM2的情況為例子進行說明。如圖5B所示，利用IDS驅動將靜態影像IM1的影像資料寫入到像素121。資料寫入可以與第一IDS驅動同樣地進行。即以與普通驅動相等的更新率(間隔Tpd)改寫資料一次或多次，以將資料寫入到像素121。在圖5B所示的例子中進行三次的資料改寫。
在寫入資料之後，停止資料改寫，而成為資料保持狀態。在第二IDS驅動中，直到所顯示的影像轉換為止，持續處於資料保持狀態。用來顯示靜態影像IM2的 資料改寫與靜態影像IM1同樣地進行，首先進行三次的資料改寫，再停止資料改寫，而成為資料保持狀態。
為了平滑地進行從靜態影像IM1向靜態影像IM2的影像轉換，也可以在靜態影像IM1的顯示與靜態影像IM2的顯示之間利用普通驅動顯示用來進行從靜態影像IM1向靜態影像IM2的影像轉換的動態影像。
在LCD100中，既可進行第一IDS驅動和第二IDS驅動中的兩者又可進行第一IDS驅動和第二IDS驅動中的一方作為IDS驅動。考慮到LCD100被應用的半導體裝置的用途及構成像素121的構件(配向膜、液晶等)進行合適的IDS驅動即可。
本實施方式可以與其他實施方式及實施例適當地組合。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖6及7說明FFS模式的液晶面板的更具體的結構。
〈〈FFS模式的的LC面板〉〉
圖6是示出LC面板210的結構的一個例子的剖面圖。與LC面板110同樣，LC面板210也在同一基板上形成有像素部及驅動器(閘極驅動器及源極驅動器)。此處，這些電路由OS電晶體構成。該OS電晶體為n通道型電晶體。
在圖6中，典型地示出LC面板210的像素部211及端子部224。作為像素部211，典型地示出像素221及共用電極331(COM-1)的連接部222。
圖7是示出像素221的結構的一個例子的佈局圖。像素221的電路結構與圖1A的像素121的電路結構同樣。
如圖6所示，在基板301與基板302之間存在著被密封構件304密封的液晶層303。如上所述，較佳為使用其電阻係數為1.0×1013Ω．cm以上的液晶材料作為液晶層303。
作為保持LC面板210的單元間隙的構件，在基板302上形成有間隔物383。如圖7所示，在閘極線311與源極線321重疊的區域中存在著間隔物383。這種區域是液晶材料的配向無序的區域而無助於顯示。藉由在這種區域中形成間隔物383，可以提高像素221的孔徑比。另外，間隔物383也可以被設置於基板301一側。
在基板301的密封構件304的外側區域中形成有包括多個端子324的端子部224。這些端子324藉由各向異性導電膜226連接於FPC225。端子324與引線312連接。
在基板302的表面形成有絕緣層391，並在絕緣層391上形成有遮光層381及濾色片層382。絕緣層391例如由氮化矽膜形成。遮光層381及濾色片層382例如由樹脂形成。遮光層381被設置為遮蓋形成在像素221 中的佈線或電極等無助於顯示的區域。
以覆蓋遮光層381及濾色片層382的方式形成有由樹脂等構成的絕緣層392。在絕緣層392上形成有共用電極332(COM-2)，並在共用電極332上形成有間隔物383。間隔物383可以由光敏樹脂材料形成。以覆蓋共用電極332及間隔物383的方式形成有配向膜352。與TN模式的LCD面板的反電極同樣，共用電極332藉由各向異性導電膜連接於形成在基板301上的連接部(公用接觸部)的端子。該端子藉由引線312連接於端子部224的端子324。
電晶體231具有閘極線311(GL)、源極線321(SL)、電極322以及氧化物半導體(OS)層340。電極322與像素電極330(PX)連接。OS層340包括至少一個形成有通道的氧化物半導體層。絕緣層371構成電晶體231的閘極絕緣層。
另外，在驅動器中也形成有具有與電晶體231同樣的元件結構的電晶體。
雖然在圖6中示出電晶體231為底閘極型電晶體的例子，但是電晶體231也可以為頂閘極型電晶體。另外，也可以採用在兩個閘極電極之間夾有通道的雙閘極型電晶體。藉由採用雙閘極型電晶體，可以提高OS電晶體的電流驅動特性。另外，可以根據其用途使驅動器的一部分由雙閘極型電晶體構成並使驅動器的其他部分由底閘極型電晶體或頂閘極型電晶體構成。
共用電極331(COM-1)設置為隔著絕緣層375與像素電極330相對。像素電極330形成在每個像素221中，而共用電極331由一個導電膜形成而在所有像素221之間共同使用。如圖6及7所示，在共用電極331中，按每個像素221設置有用來連接電晶體231和像素電極330的開口。
電極(330-332)由具有透光性的導電膜形成。作為具有透光性的導電材料，可以舉出包含氧化鎢的氧化銦、包含氧化鎢的氧化銦鋅、包含氧化鈦的氧化銦、包含氧化鈦的氧化銦錫、氧化銦錫(下面稱為ITO)、氧化銦鋅或添加有氧化矽的氧化銦錫等。由這些導電材料構成的膜可以藉由濺射法而形成。
作為第一層佈線及電極，除了閘極線311以外，還形成有引線312等。絕緣層371形成為覆蓋第一層佈線及電極(311、312)。
在絕緣層371上形成有OS層340，並在絕緣層371及OS層340上形成有第二層佈線及電極(321-324)。佈線323是用來將共用電極331連接到引線312的佈線。在形成第二層佈線及電極(321-324)之前，在絕緣層371中形成使引線312露出的開口。佈線323及端子324在該開口中與引線312連接。
由無機材料構成的絕緣層372及373形成為覆蓋第二層佈線及電極(321-324)。在將使第二層佈線及電極(322-324)露出的開口形成在絕緣層372及373 中之後，形成例如由樹脂材料構成的絕緣層374。藉由使用光敏樹脂材料，可以在不需蝕刻製程的條件下形成具有開口的絕緣層374。在絕緣層374中，除了連接用開口以外，還在形成密封構件304的區域中形成有開口。
共用電極331形成在絕緣層374上。且絕緣層375形成為覆蓋共用電極331。在絕緣層375中形成有使第二層佈線及電極(322-324)露出的開口。像素電極330形成在絕緣層375上，且配向膜351形成為覆蓋像素電極330。像素電極330隔著絕緣層375與共用電極331重疊的區域被用作液晶元件的輔助電容。
例如，作為可以應用於基板301及302的基板，例如可以舉出無鹼玻璃基板、硼矽酸鋇玻璃基板、硼矽酸鋁玻璃基板、陶瓷基板、石英基板、藍寶石基板、金屬基板、不鏽鋼基板、塑膠基板、聚對苯二甲酸乙二醇酯基板、聚醯亞胺基板等。
基板301及302也可以不是在製造像素221及共用電極332等時使用的基底基板(玻璃基板等)。就是說，也可以在製造像素221等之後剝離基底基板並使用黏合層貼合撓性基板。作為撓性基板的例子，典型地可以舉出塑膠基板，除了塑膠基板之外還可以使用厚度為50μm以上且500μm以下的薄的玻璃基板等。藉由作為基板301及基板302使用撓性基板，可以彎曲LC面板210。
第一層及第二層佈線及電極(311、312、 321-324)可以由單層導電膜或兩層以上的導電膜來形成。作為上述導電膜，可以使用鋁、鉻、銅、銀、金、鉑、鉭、鎳、鈦、鉬、鎢、鉿、釩、鈮、錳、鎂、鋯、鈹等的金屬膜。另外，還可以使用以上述金屬為成分的合金膜及化合物膜、包含磷等雜質元素的多晶矽膜等。
絕緣層(371-375、391、392)可以由單層絕緣膜或兩層以上的絕緣膜來形成。作為無機絕緣膜，可以舉出由氧化鋁、氧化鎂、氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鎵、氧化鍺、氧化釔、氧化鋯、氧化鑭、氧化釹、氧化鉿以及氧化鉭等構成的膜。上述絕緣膜可以利用濺射法、CVD法、MBE法、ALD法或PLD法形成。作為樹脂膜，可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、苯並環丁烯類樹脂、矽氧烷類樹脂、聚醯胺樹脂、環氧樹脂等有機樹脂形成。在本說明書中，氧氮化物是指氧含量大於氮含量的化合物，氮氧化物是指氮含量大於氧含量的化合物。
本實施方式可以與其他實施方式及實施例適當地組合。
實施方式4
在本實施方式中，說明形成OS電晶體的通道的氧化物半導體。
例如，作為OS電晶體的氧化物半導體可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、In-Zn類氧化物、Sn-Zn類 氧化物、Al-Zn類氧化物、Zn-Mg類氧化物、Sn-Mg類氧化物、In-Mg類氧化物、In-Ga類氧化物、In-Ga-Zn類氧化物(也稱為IGZO)、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、Sn-Ga-Zn類氧化物、Al-Ga-Zn類氧化物、Sn-Al-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-Zr-Zn類氧化物、In-Ti-Zn類氧化物、In-Sc-Zn類氧化物、In-Y-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
OS電晶體的氧化物半導體較佳為至少包含銦(In)或鋅(Zn)。此外，氧化物半導體較佳為包含用作降低電特性的偏差的穩定劑的元素。作為上述元素，有Ga、Sn、Hf、Al、Zr等。作為構成OS電晶體的氧化物半導體，典型為In-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物。
在此，“In-Ga-Zn類氧化物”是指以In、Ga以及Zn為主要成分的氧化物，對In、Ga以及Zn的比例沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為InMO3(ZnO)m(m>0)的材料。M表示選自Ga、Fe、Mn及Co中的一種或多種金屬元素或者用作上述穩定劑的元素。另外，作為氧化物半導體，也可以使用表示為In2SnO5(ZnO)n(n>0)的材料。
例如，可以使用其原子數比為In：Ga：Zn=1：1：1、In：Ga：Zn=1：3：2、In：Ga：Zn=3：1：2或In：Ga：Zn=2：1：3的In-Ga-Zn類氧化物或接近於上述組成的氧化物。
當氧化物半導體膜含有大量的氫時，該氫與氧化物半導體鍵合而使氫的一部分成為施體，因此產生作為載子的電子。其結果是，導致OS電晶體的臨界電壓向負向漂移。因此，較佳為藉由在形成氧化物半導體膜之後進行脫水化處理(脫氫化處理)，從氧化物半導體膜去除氫或水分來進行高度純化以使其儘量不包含雜質。
另外，有時氧化物半導體膜中的氧也因脫水化處理(脫氫化處理)而被減少。因此，為了填補因對氧化物半導體膜的脫水化處理(脫氫化處理)而增加的氧缺損，較佳為將氧添加到氧化物半導體膜。這裡，有時將對氧化物半導體膜供應氧的處理稱為加氧化處理或過氧化處理。
如上所述，藉由進行脫水化處理(脫氫化處理)以從氧化物半導體膜去除氫或水分，並進行加氧化處理以填補氧缺損，可以得到i型(本質)化的氧化物半導 體膜或無限趨近於i型的實質上i型(本質)的氧化物半導體膜。注意，“實質上本質”是指：在氧化物半導體膜中，來自於施體的載子極少(趨近於零)，載子密度為1×1017/cm3以下，1×1016/cm3以下，1×1015/cm3以下，1×1014/cm3以下，1×1013/cm3以下。
以下說明氧化物半導體膜的結構。
氧化物半導體膜可以為單晶氧化物半導體膜或非單晶氧化物半導體膜。非單晶氧化物半導體膜包括非晶氧化物半導體膜、微晶氧化物半導體膜、多晶氧化物半導體膜及C軸配向結晶氧化物半導體(CAAC-OS：C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)膜等。
OS電晶體的氧化物半導體膜既可為單層結構又可為疊層膜，該疊層膜具有非晶氧化物半導體膜、微晶氧化物半導體膜以及CAAC-OS膜中的兩種以上。
非晶氧化物半導體膜是其中具有無序的原子排列且沒有結晶成分的氧化物半導體膜。其一個例子為如石英般的具有非晶狀態的氧化物半導體膜。非晶氧化物半導體膜在高解析度TEM影像中確認不到結晶部。當使用XRD裝置對非晶氧化物半導體膜進行結構分析時，利用out-of-plane法的分析檢測不出顯示結晶面的峰值。另外，在非晶氧化物半導體膜的電子繞射圖案中觀察到光暈圖案。在非晶氧化物半導體膜的奈米束電子繞射圖案中觀察不到斑點，而觀察到光暈圖案。
微晶氧化物半導體膜包括在高解析度TEM影 像中能夠確認到結晶部的區域及無法確認到明確的結晶部的區域。微晶氧化物半導體膜中含有的結晶部的尺寸大多為例如1nm以上且100nm以下或者1nm以上且10nm以下。尤其是，將尺寸為1nm以上且10nm以下的微晶(nc：nanocrystal：奈米晶)的氧化物半導體膜稱為奈米晶氧化物半導體(nc-OS：nanocrystalline Oxide Semiconductor)膜。另外，nc-OS膜例如在高解析度TEM影像中有時無法明確地確認到晶界。nc-OS膜是與非晶氧化物半導體膜相比有序度高的氧化物半導體膜。因此，nc-OS膜的缺陷態密度低於非晶氧化物半導體膜。但是，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。所以，nc-OS膜的缺陷態密度高於CAAC-OS膜。
CAAC-OS膜是包含多個c軸配向的結晶部的氧化物半導體膜之一。下面，詳細說明CAAC-OS膜。
藉由利用穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)觀察CAAC-OS膜的明視野像及繞射圖案的複合分析影像(也稱為高解析度TEM影像)，能確認多個結晶部。但是，在高解析度TEM影像中觀察不到結晶部與結晶部之間的明確的邊界，即晶界(grain boundary)。因此，在CAAC-OS膜中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
從大致平行於樣本面的方向觀察CAAC-OS膜的剖面的高解析度TEM影像，則能確認在結晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映著CAAC-OS膜 形成膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方式排列。
另一方面，從大致垂直於樣本面的方向觀察CAAC-OS膜的平面的高解析度TEM影像，則能確認在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六邊形狀。但是，在不同的結晶部之間金屬原子的排列沒有規律性。
使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-OS膜進行結構分析，例如，當利用out-of-plane法分析包含結晶InGaZnO4的CAAC-OS膜時，在繞射角(2θ)為31°附近時會出現峰值。由於該峰值來源於結晶InGaZnO4的(009)面，由此可確認CAAC-OS膜中的結晶具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的方向。
結晶部在形成CAAC-OS膜時或在進行加熱處理等晶化處理時形成。如上所述，結晶的c軸在平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量的方向上配向。由此，例如，在藉由蝕刻等改變CAAC-OS膜的形狀的情況下，有時結晶的c軸未必平行於CAAC-OS膜的被形成面或頂面的法線向量。
CAAC-OS膜中的結晶度未必均勻。例如，在CAAC-OS膜的結晶部藉由從CAAC-OS膜的頂面附近開始的結晶生長形成的情況下，有時頂面附近區域的結晶度高於被形成面附近區域。另外，在對CAAC-OS膜添加雜質 時，被添加雜質的區域的結晶度變化，形成局部結晶度不同的區域。
注意，當利用out-of-plane法分析包含結晶InGaZnO4的CAAC-OS膜時，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值來源於結晶ZnGa2O4的(311)面，由此這意味著包含結晶InGaZnO4的CAAC-OS膜的一部分中含有結晶ZnGa2O4。較佳的是，在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
CAAC-OS膜是雜質濃度低的氧化物半導體膜。雜質是指氫、碳、矽、過渡金屬元素等氧化物半導體膜的主要成分以外的元素。尤其是，矽等元素因為其與氧的鍵合力比構成氧化物半導體膜的金屬元素與氧的鍵合力更強而從氧化物半導體膜獲取氧而打亂氧化物半導體膜的原子排列，成為結晶性降低的主要因素。此外，鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等因為其原子半徑(分子半徑)大而在包含在氧化物半導體膜內部時打亂氧化物半導體膜的原子排列，成為結晶性降低的主要因素。注意，包含在氧化物半導體膜中的雜質有時成為載子陷阱或載子發生源。
此外，CAAC-OS膜是缺陷態密度低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜中的氧缺損有時成為載子陷阱或者藉由俘獲氫而成為載子發生源。
將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損較少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。高 純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較少的載子發生源，因此能降低載子密度。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(也稱為常開啟(normally-on)特性)。此外，高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較少的載子陷阱。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小，而成為高可靠性電晶體。此外，被氧化物半導體膜的載子陷阱俘獲的電荷到被釋放為止需要長時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，使用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體膜的電晶體的電特性有時不穩定。
在使用CAAC-OS膜的電晶體中，因照射可見光或紫外光而產生的電特性變動小。因此，這種電晶體的可靠性高。
在晶體結構的說明中，“平行”是指在-10°以上且10°以下的角度的範圍中配置兩條直線的狀態，因此也包括-5°以上且5°以下的角度的情況。另外，“垂直”是指在80°以上且100°以下的角度的範圍中配置兩條直線的狀態，因此也包括85°以上且95°以下的角度的情況。
CAAC-OS膜例如可以使用多晶的金屬氧化物靶材且利用濺射法成膜。當離子碰撞到該靶材時，有時包含在靶材中的結晶區域會沿著a-b面劈開，成為具有平行於a-b面的面的平板狀或顆粒狀的濺射粒子而剝離。此時，該平板狀或顆粒狀的濺射粒子保持結晶狀態並到達基板，於是可以形成CAAC-OS膜。
另外，為了形成CAAC-OS膜，較佳為採用如下條件。
藉由減少成膜時的雜質的混入，可以抑制雜質所導致的結晶狀態的破損。例如，可以降低存在於處理室內的雜質(氫、水、二氧化碳及氮等)的濃度。另外，可以降低成膜氣體中的雜質濃度。明確而言，使用露點為-80℃以下，較佳為-100℃以下的成膜氣體。
此外，藉由增高成膜時的基板加熱溫度，使平板狀或顆粒狀的濺射粒子在到達基板之後在基板上發生遷移，從而濺射粒子的平坦面附著於基板上。例如，在將基板加熱溫度設定為100℃以上且740℃以下，較佳為200℃以上且500℃以下的狀態下進行成膜。
另外，藉由增高成膜氣體中的氧比例並對電力進行最佳化，以減輕成膜時的電漿損傷。例如，可以將成膜氣體中的氧比例設定為30vol.%以上，較佳為100vol.%。
本實施方式可以與其他實施方式及實施例適當地組合。
實施方式5
在本實施方式中，說明將LCD用於顯示部的電子裝置。藉由應用實施方式1至4，可以提供一種能夠進行護眼顯示的低功耗電子裝置。
〈〈資訊處理系統的結構例子〉〉
圖8是示出將LCD用於顯示部的資訊處理系統的一個結構例子的塊圖。資訊處理系統500具備運算部510、LCD520、輸入裝置530以及記憶體裝置540。
運算部510具有對資訊處理系統500的整體進行控制的功能。運算部510具有處理器511、記憶體裝置512、輸入輸出(I/O)介面513以及匯流排514。處理器511、記憶體裝置512以及I/O介面513藉由匯流排514相互連接。運算部510藉由I/O介面513與LCD520、輸入裝置530以及記憶體裝置540進行的通信。例如，將來自輸入裝置530的輸入信號藉由I/O介面513及匯流排514傳送到處理器511和記憶體裝置512。
記憶體裝置512儲存處理器511的處理所需的資料(包括程式)、經由I/O介面513輸入的資料。
處理器511執行程式以使資訊處理系統500工作。處理器511例如進行如下處理：對來自輸入裝置530的輸入信號進行分析；從記憶體裝置540讀出資料；將資料寫入到記憶體裝置512及540；生成對LCD520的輸出信號等。
LCD520設置為用作輸出裝置，並構成資訊處理系統500的顯示部。資訊處理系統500除了具備顯示裝置以外還可以具備揚聲器、影印機等其他輸出裝置。
輸入裝置530是用來將資料輸入到運算部510的裝置。使用者操作輸入裝置530，來可以操作資訊處理 系統500。輸入裝置530可以使用各種人機介面，而可以在資訊處理系統500中設置多個輸入裝置。作為輸入裝置530，例如有觸控面板、鍵盤以及操作按鈕等。藉由使用者直接操作上述輸入裝置，可以操作資訊處理系統500。除了上述以外，還可以設置安裝有檢測音訊、視線、手勢等的裝置的輸入裝置來操作資訊處理系統500。例如，可以設置麥克風、相機(影像拍攝系統)等。
記憶體裝置540儲存程式或影像信號等各種資料。記憶體裝置540的記憶容量比記憶體裝置512大。作為記憶體裝置540，有快閃記憶體、DRAM、硬式磁碟機(HDD)等。只要根據需要設置記憶體裝置540即可。
資訊處理系統500既可為運算部510等的所有裝置被收納在一個外殼中的裝置又可為其一部分裝置藉由有線或無線連接於運算部510的裝置。例如，前者為膝上型個人電腦(PC)、平板PC(終端)、電子書閱讀器(終端)以及智慧手機等。後者為桌上型PC、鍵盤、滑鼠以及監視器的組裝物。
資訊處理系統500的LCD520能夠進行普通驅動或IDS驅動的顯示。作為IDS驅動，能夠進行第一IDS驅動和第二IDS驅動中的一者或兩者。例如，在資訊處理系統500以第二IDS驅動(參照圖5A和5B)顯示靜態影像時，作為此時合適的用途，有看電子書籍、欣賞由數位相機拍攝的照片等。就是說，在相當長時間內一直顯示同一影像、或以使用者進行操作來切換整個螢幕的顯示 的方式使用資訊處理系統500的情況下，較佳為以第二IDS驅動顯示靜態影像。
參照圖9A至9F示出資訊處理系統500的幾個具體例子。圖9A至9F是示出顯示部由LCD構成的資訊處理系統500的一個例子的外觀圖。
圖9A所示的可攜式遊戲機700包括外殼701、外殼702、顯示部703、顯示部704、麥克風705、揚聲器706、操作按鈕707以及觸控筆708等。作為輸入裝置530，也可以將觸控面板設置在顯示部703及/或顯示部704中。
圖9B所示的攝影機710包括外殼711、外殼712、顯示部713、操作按鈕714、透鏡715及連接部716等。操作按鈕714及透鏡715設置在外殼711中，而顯示部713設置在外殼712中。並且，外殼711與外殼712藉由連接部716連接，外殼711與外殼712所形成的角度可以藉由連接部716改變。顯示部713中的畫面的切換也可以根據在連接部716中外殼711與外殼712所形成的角度進行。另外，也可以在顯示部713中設置觸控面板。
圖9C所示的平板終端720除了具備組裝在外殼721中的顯示部722以外還具備操作按鈕723、揚聲器724、未圖示的麥克風、身歷聲耳機插孔、記憶卡插口、相機、USB連接器等的外部連接埠等。作為輸入裝置530，也可以在顯示部722中設置觸控面板。
圖9D所示的能夠對折的平板終端730包括外 殼731、外殼732、顯示部733、顯示部734、連接部735以及操作按鈕736等。顯示部733及734由LCD520構成。作為輸入裝置530，在顯示部733及734中設置有觸控面板。
圖9E所示的智慧手機740包括外殼741、操作按鈕742、麥克風743、顯示部744、揚聲器745以及攝像頭746等。由於在與顯示部744相同的平面中具備攝像頭746，該智慧手機可用作視頻電話。作為輸入裝置530，在顯示部744中設置有觸控面板。
圖9F所示的膝上型PC750包括外殼751、顯示部752、鍵盤753以及指向裝置754等。在顯示部752中使用LCD520。作為輸入裝置530，也可以在顯示部752中設置觸控面板。
本實施方式可以與其他實施方式及實施例適當地組合。
實施例1 〈LC面板的規格〉
製造實施方式3的FFS模式的LC面板(參照圖6及圖7)，並驗證了該LC面板的工作。表1示出試製的LC面板(以下稱為試製面板)的規格。在實際驗證中，將背光模組等組裝到試製面板，使得該試製面板作為穿透型LCD工作。
試製面板的兩個基板為玻璃基板。閘極驅動器及源極驅動器與像素部一起積體在元件基板上。所製造的電晶體為OS電晶體，該OS電晶體的氧化物半導體層由具有CAAC結構的In-Ga-Zn類氧化物膜形成。
〈〈試製面板的評價〉〉
將試製面板的公用電壓VCOM(共用電極COM-1的電壓)設為0V。將公用電極COM-2的電壓也設為0V，以使共用電極COM-1的電位與共用電極COM-2的電位相等，對在該狀態下工作的試製面板進行了關於閃爍的客觀評價及主觀評價。
作為比較例1，使共用電極COM-1與共用電極COM-2之間有電位差，對在該狀態下工作的試製面板進行了相同評價。在比較例1中，VCOM2為-1.7V。而VCOM為在-1.8至-1.7V的範圍的固定電壓。VCOM的值根據每個試製面板而不同，並以中間灰階級的顯示最合適的方式決定。
〈〈穿透率的測定〉〉
作為客觀評價，測定了試製面板的穿透率。這裡，試製面板以IDS驅動顯示灰色的靜態影像。更新率為1Hz。就是說，每一秒進行資料改寫。在IDS驅動中，在轉換影像一次時，寫入資料三次(參照圖3B和4B)。這種情況與後面描述的主觀評價同樣。
作為實施例1及比較例1，測量了剛開始進行IDS驅動之後及過6小時之後的穿透率。圖10A和10B示出測量結果。圖10A示出實施例1的穿透率的變動，而圖10B示出比較例1的穿透率的變動。
如圖10B所示，在比較例1中，過6小時之後的試製面板不能在資料保持期間中保持資料改寫後不久的穿透率，穿透率下降了1%以上。另一方面，如圖10A所示，在實施例1中，連續進行6小時的IDS驅動之後的穿透率的變動量也與剛開始驅動之後大致相等。
由圖10A和10B可知：FFS模式的LCD的穿透率的變動取決於共用電極COM-1與共用電極COM-2之間的電位差。藉由將兩個共用電極(COM-1、COM-2)的電位設定為同一電位，即使進行長時間的IDS驅動也可以抑制穿透率的變動。因為IDS驅動使偽DC驅動，所以當在兩個共用電極(COM-1、COM-2)之間有電位差的狀態下連續進行幾個小時的IDS驅動時，在液晶單元內發生電荷的偏析，這導致穿透率的變動。
作為LCD的一般的V-T(電壓-穿透率)特性，顯示中間灰階級(灰色顯示)時的相對於電壓的穿透率的變動量比顯示低灰階級(黑色顯示)或高灰階級(白色顯示)時大。由圖10A可知，在實施例1中，採用IDS驅動進行灰色顯示時的穿透率的變動被抑制。就是說，藉由將兩個共用電極(COM-1、COM-2)的電位設定為同一電位，即使進行IDS驅動也可以顯示高品質的由中間灰階級表現的自然影像。
〈對閃爍的主觀評價〉
以下，以主觀評價確認了可以藉由調整共用電極COM-1與共用電極COM-2之間的電位差來降低人眼所感到的閃爍。圖11A和11B示出對實施例1及比較例1分別進行了主觀評價的結果。
為了進行主觀評價，準備兩個試製面板，其中一方以普通驅動(更新率為60Hz)工作，而其中另一方以IDS驅動(更新率為1Hz)工作。在不公開工作模式的條件下使受檢者比較兩個試製面板的畫面，使得受檢者評價各顯示品質。
為了不使受檢者懷有成見，還設定“閃爍”以外的對顯示品質的評價內容。除了“閃爍”以外，還設定“色彩”、“解析度”、“像素的反光(反射)”、“不均勻”以及“文字易讀性”的評價內容。對這些評價內容，使受檢者以“非常好”、“比較好”、“不好不壞”、“較差”、“非常差” 的五個階段進行評價。
在評價中，一共使用了二十個靜態影像，其中十三個為動物或風景等自然影像，而七個為文字影像(字母、平假名)。在試製面板上，以幻燈放映形式每隔5秒顯示上述靜態影像。在實施例1及比較例1中，兩個試製面板都持續工作了6小時。因為在這期間中受檢者隨時進行了評價，所以從試製面板的工作開始直到評價時刻的經過時間根據每個受檢者而不同。表2示出受檢者的詳細情況，其中(a)和(b)分別表示實施例1和比較例1。
如圖11A所示，在實施例1中，普通驅動與IDS驅動下，對閃爍的評價結果的差異小。在86人中，3人回答在IDS驅動中感到更多閃爍，而6人回答在普通驅動中感到更多閃爍。在實施例1中，總的評價結果為：與普通驅動相比，在IDS驅動中感到的閃爍更少。
如圖11B所示，關於對閃爍的評價結果的差異，比較例1中顯示模式導致的差異比實施例1大。在 84人中，11人回答在IDS驅動中感到更多閃爍，而3人回答在普通驅動中感到更多閃爍。在比較例1中，總的評價結果為：與普通驅動相比，在IDS驅動中感到的閃爍更多。另外，測試開始之後的經過時間越長，回答在IDS驅動中感到更多閃爍的人越多。比較例1的主觀評價結果與圖10B所示的穿透率變動量隨時間經過而增多的客觀評價相符合。
由此可知，藉由將兩個共用電極(COM-1、COM-2)的電位設定為同一電位，即使進行偽DC驅動即IDS驅動很長時間也可以抑制穿透率的變動。還可知，可以減少IDS驅動時的伴隨資料改寫的閃爍。
另外，由圖11A和11B的主觀評價結果還可知：在實施例1中，關於顯示品質的評價結果，IDS驅動與普通驅動之間的差異不大；而在比較例1中，與普通驅動相比，IDS驅動的顯示品質更壞。這意味著：藉由將兩個共用電極(COM-1、COM-2)的電位設定為同一電位，即使使LCD進行IDS驅動很長時間也可以保持與以普通驅動工作時相等的顯示品質。

Claims (7)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：第一基板；該第一基板上的電晶體；與該電晶體電連接的源極線；該電晶體上的第一絕緣層；該第一絕緣層上的第一共用電極；該第一共用電極上的第二絕緣層；該第二絕緣層上的像素電極；該像素電極上的液晶層；該液晶層上的第二共用電極；以及該第二共用電極上的第二基板，其中，該第二共用電極為透光的導電膜，其中，該像素電極和該第一共用電極相對，其中，該第一共用電極和該第二共用電極相對，其中，該第一共用電極具有第一開口，其中，該第一開口係設置在該源極線上，其中，對應於影像資料的資料信號係自該源極線被提供至該像素電極，以及其中，向該第一共用電極及該第二共用電極施加同一電位。
  2. 一種液晶顯示裝置，包括：彼此相對的第一基板和第二基板；該第一基板和該第二基板之間的液晶層； 像素；與該像素連接的閘極線及源極線；產生閘極信號並輸出該閘極信號至該閘極線的閘極驅動器；產生資料信號並輸出該資料信號至該源極線的源極驅動器；以及控制該閘極驅動器及該源極驅動器的控制器，其中，該像素包括電晶體、第一絕緣層、像素電極、第一共用電極、第二共用電極、以及第二絕緣層，其中，該電晶體係設置在該第一基板上，其中，該第一絕緣層係設置在該電晶體上，其中，該第一共用電極係設置在該第一絕緣層上，其中，該第二絕緣層係設置在該第一共用電極上，其中，該像素電極係設置在該第二絕緣層上，其中，該液晶層係設置在該像素電極上，其中，該第二共用電極係設置在該液晶層上，其中，該電晶體的閘極與該閘極線電連接，且該電晶體係設置在該像素電極和該源極線之間，其中，該像素電極和該第一共用電極相對，其中，該第一共用電極和該第二共用電極相對，其中，該第一共用電極具有第一開口，其中，該第一開口係設置在該源極線上，其中，向該第一共用電極和該第二共用電極施加同一電位，以及 其中，該控制器具有使該閘極驅動器及該源極驅動器在比一個圖框期間長的期間中一直保持輸入至該像素的資料信號的控制功能。
  3. 根據申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中，該像素係以兩個以上的更新率改寫。
  4. 根據申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中，在改寫該像素所保持的該資料信號之後，在所顯示的影像不變化的期間中停止改寫該像素的該資料信號。
  5. 根據申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中，該第二絕緣層具有第二開口，以及其中，該像素電極藉由該第一開口及該第二開口電連接至該電晶體。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置，其中，該電晶體的通道係形成在氧化物半導體層中。
  7. 一種在顯示部中包括根據申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置的電子裝置。
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