CN102834861A

CN102834861A - 液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法

Info

Publication number: CN102834861A
Application number: CN2011800183115A
Authority: CN
Inventors: 小山润; 三宅博之; 山崎舜平
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-03-23
Also published as: TW201211992A; US20140354524A1; US8823754B2; US20150325215A1; US9135877B2; TWI524322B; US9368090B2; KR20130094190A; CN102834861B; JP5719215B2; KR101748901B1; DE112011101260T5; JP2012003238A; WO2011125688A1; US20110248978A1

Abstract

为了提高场序液晶显示设备设计的图像信号的输入频率。图像信号被并发地提供给在布置在液晶显示设备像素部分内的矩阵中的像素中的多个行中提供的像素。因此，可以提高每个像素的图像信号的输入频率，而不改变包括在液晶显示设备内的晶体管等的响应速度。

Description

液晶显示设备和驱动该液晶显示设备的方法

技术领域

本发明涉及液晶显示设备和用于驱动该液晶显示设备的方法。具体地，本发明涉及以场序法显示图像的液晶显示设备，以及用于驱动该液晶显示设备的方法。

背景技术

滤色法和场序法是已知的用于液晶显示设备的显示方法。在以滤色法显示图像的液晶显示设备中，在每个像素中提供多个子像素，子像素中的每一个具有仅能透过具有给定颜色（例如，红（R）、绿（G）、或蓝（B））的波长的光的滤色器。以这样的方式产生所希望的颜色，即，在每个子像素中控制白光的透射，并且在每个像素中混合多个颜色。在另一方面，在以场序法显示图像的液晶显示设备中，提供发射不同颜色（例如，红（R）、绿（G）、或蓝（B））的光的多个光源。以这样的方式产生所希望的颜色，即，多个光源顺序地发光，并且控制每个像素中每种颜色的光的透射。换言之，在滤色法中，通过在给定颜色的光之间划分一个像素的区域来产生所希望的颜色，而在场序法中，通过在给定颜色的光之间划分显示时间段来产生所希望的颜色。

场序液晶显示设备相对于滤色器液晶显示设备具有下列优点。首先，在场序液晶显示设备中，不必在像素中提供子像素。因此，可以增加孔径比或像素数。另外，在场序液晶显示设备中，不必提供滤色器。即，不会出现由于滤色器中的光吸收而产生的光损失。出于该原因，可以增加透射率，并且可以减小功率消耗。

专利文献1公开了一种场序液晶显示设备。具体地，专利文档1公开了一种包括多个像素的液晶显示设备，每个像素包括用于控制图像信号输入的晶体管、用于保持图像信号的信号存储电容器、以及用于控制电荷从信号存储电容器到显示像素电容器的传输的晶体管。在具有这种结构的液晶显示设备中，可以并发执行图像信号到信号存储电容器的写入和对应于保持在显示像素电容器处的电荷的显示。

专利文献1：日本公开专利申请No.2009－042405

发明内容

在场序-液晶显示设备中，需要增加到每个像素的图像信号的输入频率。例如，在包括三种光源，每个光源发射红（R）光、绿（G）光和蓝（B）光之一的液晶显示设备中，在以场序法显示图像的情况下，每个像素的图像信号的输入频率需要是滤色器液晶显示设备的图像信号的输入频率至少三倍。特别地，在帧频为60Hz的情况下，在滤色器液晶显示设备中，图像信号需要每秒60次地输入到每个像素；而在包括三种光源的液晶显示设备中以场序法显示图像的情况下，图像信号需要每秒180次地输入到每个像素。

注意，伴随着图像信号输入频率的增加，要求包括在每个像素中的元件的高速响应。特别地，例如，要求配置在每个像素中的晶体管的迁移率的增加。然而，改进晶体管的特性等是不容易的。

鉴于上述，本发明的一个实施例的目的是增加图像信号的输入频率。

可以用这样的方式实现该目的，即，并发地给在布置在液晶显示设备的像素部分内的矩阵中的像素的多个行内配置的像素提供图像信号。

换言之，本发明的一个实施例是一种液晶显示设备，包括第一信号线、第二信号线、第三信号线、第一像素、第二像素和第三像素。第一像素包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、以及第一液晶元件。第一晶体管的栅极电连接到第一扫描线，并且第一晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线。第二晶体管的栅极电连接到第二扫描线，并且第二晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线。第三晶体管的栅极电连接到第三扫描线，并且第三晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线。第一液晶元件的一个电极电连接到第一晶体管的源极和漏极中的另一个，第二晶体管的源极和漏极中的另一个，以及第三晶体管的源极和漏极中的另一个。第二像素包括第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管和第二液晶元件。第四晶体管的栅极电连接到第四扫描线，并且第四晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线。第五晶体管的栅极电连接到第五扫描线，并且第五晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线。第六晶体管的栅极电连接到第六扫描线，并且第六晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线。第二液晶元件的电极中的一个电极电连接到第四晶体管的源极和漏极中的另一个，第五晶体管的源极和漏极中的另一个，以及第六晶体管的源极和漏极中的另一个。第三像素包括第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第三液晶元件。第七晶体管的栅极电连接到第七扫描线，并且第七晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线。第八晶体管的栅极电连接到第八扫描线，并且第八晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线。第九晶体管的栅极电连接到第九扫描线，并且第八晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线。第三液晶元件的电极中的一个电极电连接到第七晶体管的源极和漏极中的另一个，第八晶体管的源极和漏极中的另一个，以及第九晶体管的源极和漏极中的另一个。另外，从第一信号线，在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期内提供第一图像信号，在被包括在第二采样周期内的第一水平扫描周期内提供第二图像信号，在被包括在第三采样周期内的第一水平扫描周期内提供第三图像信号。从第二信号线，在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期内提供第四图像信号，在被包括在第二采样周期内的第一水平扫描周期内提供第五图像信号，在被包括在第三采样周期内的第一水平扫描周期内提供第六图像信号。从第三信号线，在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期内提供第七图像信号，在被包括在第二采样周期内的第一水平扫描周期内提供第八图像信号，在被包括在第三采样周期内的第一水平扫描周期内提供第九图像信号。另外，在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期内，给第一扫描线、第五扫描线和第九扫描线提供选择信号，并且给第二扫描线、第三扫描线、第四扫描线、第六扫描线、第七扫描线和第八扫描线提供非选择信号。在被包括在第二采样周期内的第一水平扫描周期内，给第三扫描线、第四扫描线和第八扫描线提供选择信号，并且给第一扫描线、第二扫描线、第五扫描线、第六扫描线、第七扫描线和第九扫描线提供非选择信号。在被包括在第三采样周期内的第一水平扫描周期内，给第二扫描线、第六扫描线和第七扫描线提供选择信号，并且给第一扫描线、第三扫描线、第四扫描线、第五扫描线、第八扫描线和第九扫描线提供非选择信号。注意，第一扫描线、第四扫描线和第七扫描线电连接到第一移位寄存器，并且从第一移位寄存器提供选择信号和非选择信号。第二扫描线、第五扫描线和第八扫描线电连接到第二移位寄存器，并且从第二移位寄存器提供选择信号和非选择信号。第三扫描线、第六扫描线和第九扫描线电连接到第三移位寄存器，并且从第三移位寄存器提供选择信号和非选择信号。

根据本发明的一个实施例，一种液晶显示设备包括第一信号线，在第一采样周期内的第一水平扫描周期中给其提供第一图像信号，在第二采样周期内的第二水平扫描周期中给其提供第二图像信号；第二信号线，在第一水平扫描周期中给其提供第三图像信号，在第二水平扫描周期中给其提供第四图像信号；第一扫描线和第二扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供选择信号，在第二水平扫描周期中给其提供非选择信号；第三扫描线和第四扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供非选择信号，在第二水平扫描周期中给其提供选择信号；第一像素，其电连接到第一信号线、第二信号线、第一扫描线和第三扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供第一图像信号，并且在第二水平扫描周期中给其提供第四图像信号；

第二像素，其电连接到第一信号线、第二信号线、第二扫描线和第四扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供第三图像信号，并且在第二水平扫描周期中给其提供第二图像信号；第一移位寄存器，配置为在第一水平扫描周期中给第一扫描线提供选择信号，并且在第二水平扫描周期中给第四扫描线提供选择信号；和第二移位寄存器，配置为在第一水平扫描周期中给第二扫描线提供选择信号，并且在第二水平扫描周期中给第三扫描线提供选择信号。

根据本发明的另一个实施例，一种液晶显示设备包括第一信号线，在第一采样周期内的第一水平扫描周期中给其提供第一图像信号，在第二采样周期内的第二水平扫描周期中给其提供第二图像信号；第二信号线，在第一水平扫描周期中给其提供第三图像信号，在第二水平扫描周期中给其提供第四图像信号；第一扫描线和第二扫描线，在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中给其提供选择信号；第一像素，其电连接到第一信号线和第一扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供第一图像信号，并且在第二水平扫描周期中给其提供第二图像信号；第二像素，其电连接到第二信号线和第二扫描线，在第一水平扫描周期中给其提供第三图像信号，并且在第二水平扫描周期中给其提供第四图像信号；第一移位寄存器，配置为在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中给第一扫描线提供选择信号；和第二移位寄存器，配置为在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中给第二扫描线提供选择信号。

注意，在液晶显示设备中，给提供在像素内的液晶元件施加AC电压以便防止液晶衰退（被称为老化）。出于该原因，在像素部分中使用的晶体管优选地具有高于或等于大约10伏或几伏的耐压。另外，晶体管的截止电流需要低，以便保持在液晶元件处保持的电压。相反，对于用在信号线驱动电路中的晶体管，高速操作比高耐压更重要，以便保持在液晶显示设备中显示的图像的高质量。

鉴于上述内容，根据本发明的一个实施例，在液晶显示设备的像素部分内使用包括使用氧化物半导体形成的沟道形成区域的晶体管。氧化物半导体的带隙是3.0eV到3.5eV，这是硅的大约3倍。氧化物半导体的宽带隙在增加晶体管的耐压方面是有利的。另外，通过降低作为电子施主（施主）的杂质（诸如湿气或氢）的浓度来提纯氧化物半导体，即，提纯的氧化物半导体是本征半导体（i型半导体）或大体本征的半导体。因此，除了高耐压之外，包括提纯的氧化物半导体的晶体管具有非常低的截止状态电流。

另外，在根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中，在需要以高于像素部分的速度操作的驱动电路，诸如，信号线驱动电路中使用包括晶体半导体（诸如多晶或单晶硅或多晶或单晶锗）的晶体管。晶体半导体具有高于氧化物半导体的迁移率。另外，通过为晶体管使用晶体半导体，信号线驱动电路可以高速操作。

通过如上所述为需要以高速操作的电路和需要具有高耐压的电路采用不同的半导体和不同处理，可以根据电路所需的特性分别形成具有最佳结构的半导体元件，而不会使得处理复杂化。

在扫描线驱动电路中，如同信号线驱动电路，可以使用包括晶体半导体诸如多晶半导体或单晶半导体的晶体管，或如像素部分，可以使用利用氧化物半导体形成沟道形成区域的晶体管。

可以使用硅晶片、SOI（绝缘体上硅结构）衬底、在绝缘表面上形成的多晶半导电膜等形成包括晶体半导体诸如多晶或单晶硅或多晶或单晶锗的晶体管。

可以通过，例如，附着法诸如以Smart Cut(注册商标)为代表的UNIBOND(注册商标)、外延层转移(ELTRAN,注册商标)、电介质分离法或等离子辅助化学蚀刻（PACE）或注氧隔离制造SOI衬底。

可以通过已知技术使得在具有绝缘表面的衬底上沉积的硅的半导电膜结晶。结晶的已知技术的实例是使用激光束的激光结晶法，和使用催化元件的结晶法。可替换地，可以使用结合使用催化元件和激光结晶的结晶法。在使用具有高耐热性的衬底诸如石英衬底的情况下，可以组合任意下列结晶法：具有电加热炉的热结晶法、具有红外光的灯退火结晶法、具有催化元件的结晶法、大约950℃的高温退火法。

在根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中，可以给设置在以矩阵布置的像素中的多个行内的像素并发地提供图像信号。因此，可以增加每个像素的图像信号的输入频率，而不改变包括在液晶显示设备内的晶体管等的响应速度。

附图说明

在附图中：

图1A示出了液晶显示设备的结构实例，图1B示出了像素的配置实例；

图2示出了扫描线驱动电路的结构实例；

图3示出了移位寄存器的输出信号；

图4A示出了信号线驱动电路的结构实例，图4B示出了背光的结构实例；

图5示出了液晶显示设备的操作实例；

图6A示出了液晶显示设备的结构实例，图6B到6D中的每一个示出了像素的配置实例；

图7A示出了扫描线驱动电路的结构实例，图7B示出了移位寄存器的输出信号；

图8示出了信号线驱动电路的结构实例；

图9示出了晶体管的实例的截面图；

图10示出了晶体管的特性；

图11示出了用于评估晶体管特性的电路图；

图12示出了用于评估晶体管特性的时序图；

图13示出了晶体管的特性；

图14示出了晶体管的特性；

图15示出了晶体管的特性；

图16A到16C均示出了示例性晶体管的截面图；

图17示出了像素的截面的具体实例；

图18A到18C中的每一个示出了端子之间的连接的具体实例；

图19A到19C是透视图，其每一个都示出了液晶显示设备的具体实例；

图20A和20B示出了液晶显示设备的具体实例的俯视图和截面图；

图21示出了液晶显示设备的具体实例的透视图；

图22A和22B中的每一个示出了触摸板的具体实例；

图23A和23B示出了触摸板的具体实例；

图24A到24D是截面图，示出了用于制造晶体管的处理的具体实例；和

图25A到25F中的每一个示出了电子设备的实例。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的实施例。注意，本发明不限于下面的描述，并且本领域技术人员容易理解，可以做出各种改变和修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不应解释为被限制为实施例的描述。

（实施例1）

在这个实施例中，参考图1A和1B、图2、图3、图4A和4B和图5描述以场序法显示图像的液晶显示设备的实例。

（液晶显示设备的结构实例）

图1A示出了液晶显示设备的结构实例。图1A的液晶显示设备包括像素部分10；扫描线驱动电路11；信号线驱动电路12；彼此平行或近似平行布置的3n扫描线131、3n扫描线132和3n扫描线133（n是2或更大的自然数）；彼此平行或近似平行布置的m信号线141、m信号线142和m信号线143（m是2或更大的自然数）。由扫描线驱动电路11控制扫描线131、132和133的电势。由信号线驱动电路12控制信号线141、142和143的电势。

像素部分10包括以矩阵布置的多个像素15（3n行和m列）。扫描线131、132和133中的每一个电连接到布置在以矩阵（3n行和m列）布置的多个像素15中的给定行的m个像素15。每个信号线141、142和143电连接到布置在以矩阵（3n行和m列）布置的多个像素15中的给定列的3n个像素15。

从外部给扫描线驱动电路11输入用于扫描线驱动电路的启动信号（GSP1到GSP3）、用于扫描线驱动电路的时钟信号（GCK）和驱动电源诸如高电源电势（VDD）和低电源电势（VSS）。从外部给信号线驱动电路12输入信号，诸如用于信号线驱动电路的启动信号（SSP）、用于信号线驱动电路的时钟信号（SCK）、和图像信号（DATA1到DATA3）和驱动电源诸如高电源电势和低电源电势。

图1B示出了像素15的电路配置的实例。图1B中的像素15包括晶体管151、晶体管152、晶体管153、电容器154和液晶元件155。晶体管151的栅极电连接到扫描线131。晶体管151的源极和漏极之一电连接到信号线141。晶体管152的栅极电连接到扫描线132。晶体管152的源极和漏极之一电连接到信号线142。晶体管153的栅极电连接到扫描线133。晶体管153的源极和漏极之一电连接到信号线143。晶体管154的一个电极电连接到晶体管151到153中的每一个的源极和漏极中的另一个。晶体管154的另一个电极电连接到提供电容器电势的导线。液晶元件155的一个电极电连接到晶体管151到153中的每一个的源极和漏极中的另一个和电容器154的一个电极。液晶元件155的另一个电极电连接到提供对置电势的导线。

（扫描线驱动电路11的结构实例）

图2示出了包括在图1A中的液晶显示设备内的扫描线驱动电路11的结构实例。图2所示的扫描线驱动电路11包括三个移位寄存器111到113，它们中的每一个具有3n个输出端子。移位寄存器111的每个输出端子电连接到设置在像素部分10内的3n个扫描线131之一。移位寄存器112的每个输出端子电连接到设置在像素部分10内的3n个扫描线132之一。移位寄存器113的每个输出端子电连接到设置在像素部分10内的3n个扫描线133之一。换言之，移位寄存器111驱动扫描线131；移位寄存器112驱动扫描线132；并且移位寄存器113驱动扫描线133。具体地，移位寄存器111具有通过使用来自外部的第一启动信号（GSP1）输入作为触发，顺序移动来自第一行内的扫描线131的选择信号的功能（即，时钟信号（GCK）的每1/2周期顺序选择扫描线131的功能）。移位寄存器112具有通过使用来自外部的第二启动信号（GSP2）输入作为触发，顺序移动来自第一行内的扫描线132的选择信号的功能。移位寄存器113具有通过使用来自外部的第三启动信号（GSP3）输入作为触发，顺序移动来自第一行内的扫描线133的选择信号的功能。

（扫描线驱动电路11的操作实例）

将参考图3描述扫描线驱动电路11的操作实例。图3示出了时钟信号（GCK）、从移位寄存器111的3n输出端子输出的信号（SR111out）、从移位寄存器112的3n输出端子输出的信号（SR112out）和从移位寄存器113的3n输出端子输出的信号（SR113out）。此处，采样周期意味着向布置在所有行（从第一行到第3n行）内的所有像素输入任意图像信号所需的周期。

在采样周期（t1）中，在移位寄存器111中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第一行的扫描线131到第n行的扫描线131顺序移动高电平电势。在移位寄存器112中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第（n＋1）行的扫描线132到第2n行的扫描线132顺序移动高电平电势。在移位寄存器113中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第（2n＋1）行的扫描线133到第3n行的扫描线133顺序移动高电平电势。另外，扫描线驱动电路11通过扫描线131顺序选择第一行中的m个像素15到第n行内的m个像素15，通过扫描线132顺序选择第（n＋1）行中的m个像素15到第2n行内的m个像素15，并且通过扫描线133顺序选择第（2n＋1）行中的m个像素15到第3n行内的m个像素15。即，扫描线驱动电路11可以在每个水平扫描周期给配置在三个不同行内的3m个像素15提供选择信号。

在采样周期（t2）中，虽然移位寄存器111到113的输出信号与采样周期（t1）中不同，然而下列操作与采样周期（t1）相同。即，移位寄存器111到113之一（在采样周期（t2）中，移位寄存器113）顺序选择第一行中的m个像素15到第n行中的m个像素15；移位寄存器111到113中的另一个（在采样周期（t2）中，移位寄存器111）顺序选择第（n＋1）行中的m个像素15到第2n行中的m个像素15；移位寄存器111到113中的另一个（在采样周期（t2）中，移位寄存器112）顺序选择第（2n＋1）行中的m个像素15到第3n行中的m个像素15。换言之，如同采样周期（t1），扫描线驱动电路11可以在每个水平扫描周期给给定三行内的3m个像素15提供选择信号。

（信号线驱动电路12的结构实例）

图4A示出了包括在图1A的液晶显示设备内的信号线驱动电路12的结构实例。图4A中的信号线驱动电路12包括具有m个输出端子的移位寄存器120、m个晶体管121、m个晶体管122和m个晶体管123。晶体管121的栅极电连接到移位寄存器120的第j个输出端子（j是1或更大并且m或更小的自然数）。晶体管121的源极和漏极之一电连接到提供第一图像信号（DATA1）的导线。晶体管121的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列内的信号线141。晶体管122的栅极电连接到移位寄存器120的第j个输出端子。晶体管122的源极和漏极之一电连接到提供第二图像信号（DATA2）的导线。晶体管122的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列内的信号线142。晶体管123的栅极电连接到移位寄存器120的第j个输出端子。晶体管123的源极和漏极之一电连接到提供第三图像信号（DATA3）的导线。晶体管123的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分10中的第j列内的信号线143。

注意，此处作为第一图像信号（DATA1），红（R）图像信号（用于控制红（R）光的透射的图像信号）被提供给信号线141。作为第二图像信号（DATA2），蓝（B）图像信号（用于控制蓝（B）光的透射的图像信号）被提供给信号线142。作为第三图像信号（DATA3），绿（G）图像信号（用于控制绿（G）光的透射的图像信号）被提供给信号线143。

（背光的结构实例）

图4B示出了在图1A的液晶显示设备的像素部分10背后提供的背光的结构实例。图4B的背光包括多个背光单元16，每个背光单元16包括发射红（R）、绿（G）和蓝（B）三种颜色的光的光源。多个背光单元16以矩阵布置，并且可以在每个给定区域内控制背光单元的发光。此处，作为用于3n行和m列的多个像素15的背光，在至少每k行和m列（此处k是n/4）处提供背光单元组，并且可以独立控制这些背光单元组的发光。即，背光包括用于第一到第k行的至少一个背光单元组到用于第（3n－k＋1）到第3n行的背光单元组，并且可以独立控制每个背光单元组的发光。

（液晶显示设备的操作实例）

图5示出了用于包括在背光中的第一到第k行的背光单元组和用于（3n－k＋1）到第3n行的背光单元组的发光时序，以及上述液晶显示设备中的像素部分10内的从第一行中的m个像素到第3n行中的m个像素的图像信号的提供时序。具体地，在图5中，“1”到“3n”指示行号，并且实线指示行的图像信号的输入时序。在该液晶显示设备中，图像信号可以下列方式在采样周期（t1）中被输入每个像素：顺序选择第一行中的m个像素15到第n行中的m个像素15；顺序选择第（n＋1）行中的m个像素15到第2n行中的m个像素15；顺序选择第（2n＋1）行中的m个像素15到第3n行中的m个像素15。具体地，在该液晶显示设备中，在采样周期（t1）中，包括在第一行中的m个像素15内的晶体管151到包括在第n行中的m个像素15内的晶体管151通过扫描线131顺序导通，从而红（R）图像信号可以通过信号线141顺序输入像素；包括在第（n＋1）行中的m个像素15内的晶体管152到包括在第2n行中的m个像素15内的晶体管152通过扫描线132顺序导通，从而蓝（B）图像信号可以通过信号线142顺序输入像素；包括在第（2n＋1）行中的m个像素15内的晶体管153到包括在第3n行中的m个像素15内的晶体管153通过扫描线133顺序导通，从而绿（G）图像信号可以通过信号线143顺序输入像素。

另外，在该液晶显示设备中，在采样周期（t1）中，在第一行中的m个像素15到第n行中的m个像素15的红（R）图像信号的输入结束之后，可以从用于第一到第k行的背光单元组发射红（R）光；在第（n＋1）行中的m个像素15到第（n＋k）行中的m个像素15的蓝（B）图像信号的输入结束之后，可以从用于第（n＋1）到第（n＋k）行的背光单元组发射蓝（B）光；在第（2n＋1）行中的m个像素15到第（2n＋k）行中的m个像素15的绿（G）图像信号的输入结束之后，可以从用于第（2n＋1）到第（2n＋k）行的背光单元组发射绿（G）光。即，在该液晶显示设备中，可以在每个区域（在第一到第n行、第（n＋1）到第2n行、以及第（2n＋1）到第3n行）中并发执行选择信号的提供和给定颜色的光的提供。

（本说明书中公开的液晶显示设备）

在本说明书中公开的液晶显示设备中，可以给设置在以矩阵布置的像素的多个行内的像素并发提供图像信号。因此，可以增加每个像素的图像信号的输入频率，而不必改变包括在液晶显示设备内的晶体管等的响应速度。具体地，在该液晶显示设备中，在不改变扫描线驱动电路的时钟频率等的情况下，每个像素的图像信号的输入频率可变为原来的3倍。换言之，该液晶显示设备优选地被应用于场序液晶显示设备或被以高帧速率驱动驱动的液晶显示设备。

出于下列原因，本说明书中公开的液晶显示设备优选地应用于场序液晶显示设备。如上所述，在场序液晶显示设备中，在给定颜色的光之间划分显示周期。出于该原因，由于因为显示的临时中断（诸如用户眨眼）而缺少显示数据的给定片段，因此用户观察到的显示有时从基于原始显示数据的显示而改变（退化）（这种现象也被称为色彩中断）。帧频率的增加在减少色彩中断方面是有效的。另外，为了以场序法显示图像，每个像素的图像信号的输入频率需要高于帧频率。出于该原因，在常规液晶显示设备中在以场序法和高帧频率驱动显示图像的情况下，对液晶显示设备内的元件的性能（高速响应）的要求极为严格。相反，在本说明书中公开的液晶显示设备中，不论元件的特性如何，可以增加每个像素的图像信号的输入频率。因此，可以容易地抑制场序液晶显示设备内的色彩中断。

另外，在以场序法显示图像的情况下，优选地，出于下列原因，背光单元组在图5所示的区域中并发地发射不同颜色的光。在为整个屏幕提供一种颜色的光的情况下，像素部分在给定时刻仅具有特定颜色的数据。因此，由于用户眨眼等在给定周期内的显示数据的缺失对应于特定颜色的数据的缺失。相反，在背光单元在这些区域中发射不同颜色的光的情况下，像素部分在给定时刻具有这些颜色的数据。因此，由于用户眨眼等在给定周期内的显示数据的缺失不对应于特定颜色的数据的缺失。换言之，当背光单元在这些区域中发射不同颜色的光时，可以减少色彩中断。另外，在如图5所示背光单元组被点亮的情况下，相邻背光单元组不发射不同颜色的光。具体地，在采样周期（t1）中，当在第（n＋1）行的m个像素15到第（n＋k）行的m个像素15的蓝色（B）图像信号输入完成之后，用于第（n＋1）到（n＋k）行的背光单元组发射蓝色（B）光时，用于第（3k＋1）到第n行的背光单元组和用于第（n＋k＋1）到第（n＋2k）行的背光单元组发射蓝色（B）光或根本不发光（即，不发射红色（R）光或绿色（G）光）。因此，可以减少具有与特定颜色不同的颜色的光通过输入有特定颜色的图像数据的像素透射的可能性。

（变型）

具有上述结构的液晶显示设备是本发明的一个实施例；本发明还包括与具有上述结构的液晶显示设备不同的液晶显示设备。

例如，上述液晶显示设备具有给像素部分10的给定三行中的3m个像素并发提供图像信号的结构；然而，本发明的液晶显示设备不限于具有这种结构。即，在本发明的液晶显示设备中，图像信号可被并发地提供给像素部分10内的给定多个行内的多个像素。注意，在行数被改变的情况下，移位寄存器的数目和行数显然需要相同改变。

该液晶显示设备具有并发地给以规则间隔提供的给定三行内的像素提供图像信号的结构（提供图像信号的行之间的间隔对应于n行像素）；然而，本发明的液晶显示设备不限于具有这种结构。即，本发明的液晶显示设备可以具有并发地给以不规则间隔提供的给定三行内的像素提供图像信号的结构。具体地，液晶显示设备可以具有给第一行内的m个像素、第（a＋1）行中的m个像素（a是自然数）和第（a＋b＋1）行中的m个像素（b是不同于a的自然数）并发提供图像信号的结构。

此外，在该液晶显示设备中，由移位寄存器组成扫描线驱动电路；可以用具有等同功能的电路取代移位寄存器。例如，可以用解码器取代移位寄存器。

在液晶显示设备中，使用每个发射红色（R）光、绿色（G）光和蓝色（B）光之一的光源作为背光；然而，本发明的液晶显示设备不限于具有这种结构。即，在本发明的液晶显示设备中，可以组合使用发射给定颜色光的光源。例如，可以使用红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）和白（W）四种光源的组合；或青、紫和黄三种光源的组合。另外，可以使用浅红色（R）、浅绿色（G）、浅蓝色（B）、深红色（R）、深绿色（G）和深蓝色（B）六种光源的组合；或红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）、青色、紫色和黄色六种光源的组合。以这种方式，采用更多种颜色的光的组合，可以扩大液晶显示设备的色域，并且可以改进图像质量。

该液晶显示设备包括用于保持施加到液晶元件的电压的电容器（见图1B）；可替换地，可以采用不提供电容器的结构。

在该液晶显示设备中，发射红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三种颜色的光的光源线性并且水平对齐作为背光单元（见图4B）；然而，背光单元的结构不限于此。例如，发射三种颜色的光的光源可以布置为三角形或线性并且垂直布置，或者可以单独提供红色（R）光源、绿色（G）光源和蓝色（B）光源。另外，该液晶显示设备包括直射式背光作为背光（见图4B）；可替换地，可以使用侧光背光作为背光。

（实施例2）

在这个实施例中，参考图6A到6D、图7A和7B以及图8描述具有不同于实施例1结构的场序液晶显示设备的实例。

（液晶显示设备的结构实例）

图6A示出了液晶显示设备的结构实例。图6A的液晶显示设备包括像素部分30；扫描线驱动电路31；信号线驱动电路32；彼此平行或近似平行布置的3n个扫描线33（n是2或更大的自然数）；和彼此平行或近似平行布置的m个信号线341、m个信号线342和m个信号线343（m是2或更大的自然数）。由扫描线驱动电路31控制扫描线33的电势。由信号线驱动电路32控制信号线341、342和343的电势。

像素部分30被分为三个区域（区域301到303），并且每个区域包括以矩阵布置的多个像素（n行和m列）。扫描线33中的每一个电连接到布置在像素部分30中的以矩阵布置（3n行和m列）的多个像素的给定行中的m个像素。每个信号线341电连接到布置在区域301中以矩阵布置（n行和m列）的多个像素的给定列中的n个像素。每个信号线342电连接到布置在区域302中以矩阵布置（n行和m列）的多个像素的给定列中的n个像素。每个信号线343电连接到布置在区域303中以矩阵布置（n行和m列）中的多个像素的给定列中的n个像素。

从外部给扫描线驱动电路31输入用于扫描线驱动电路的启动信号（GSP）、用于扫描线驱动电路的时钟信号（GCK）和驱动电源（诸如高电源电势和低电源电势）。从外部给信号线驱动电路32输入信号，诸如用于信号线驱动电路的启动信号（SSP）、用于信号线驱动电路的时钟信号（SCK）、和图像信号（data1到data3）和驱动电源（诸如高电源电势和低电源电势）。

图6B到6D各示出了像素的电路配置的实例。具体地，图6B示出了设置在区域301中的像素351的电路配置的实例；图6C示出了设置在区域302中的像素352的电路配置的实例；图6D示出了设置在区域303中的像素353的电路配置的实例。图6B中的像素351包括晶体管3511、电容器3512和液晶元件3514。晶体管3511的栅极电连接到扫描线33。晶体管3511的源极和漏极之一电连接到信号线341。电容器3512的一个电极电连接到晶体管3511的源极和漏极中的另一个。电容器3512的另一个电极电连接到提供电容器电势的导线。液晶元件3514的一个电极电连接到晶体管3511的源极和漏极中的另一个和电容器3512的一个电极。液晶元件3514的另一个电极电连接到提供对置电势的导线。

图6C中的像素352和图6D中的像素353具有与图6B中的像素351相同的电路配置。注意，图6C中的像素352与图6B中的像素351的不同之处在于，晶体管3521的源极和漏极之一电连接到信号线342而不是信号线341。图6D中的像素353与图6B中的像素351的不同之处在于，晶体管3531的源极和漏极之一电连接到信号线343而不是信号线341。

（扫描线驱动电路31的结构实例）

图7A示出了包括在图6A中的液晶显示设备内的扫描线驱动电路31的结构实例。图7A所示的扫描线驱动电路31包括三个移位寄存器311到313，每个移位寄存器具有n个输出端子。移位寄存器311的每个输出端子电连接到设置在区域301中的n个扫描线33之一。移位寄存器312的每个输出端子电连接到设置在区域302中的n个扫描线33之一。移位寄存器313的每个输出端子电连接到设置在区域303中的n个扫描线33之一。换言之，移位寄存器311在区域301中提供选择信号；移位寄存器312在区域302中提供选择信号；移位寄存器313在区域303中提供选择信号。具体地，移位寄存器311具有通过使用来自外部的启动信号（GSP）输入作为触发，顺序移动来自第一行内的扫描线33的选择信号的功能（即，时钟信号（GCK）的每1/2周期顺序选择扫描线33的功能）。移位寄存器312具有通过使用来自外部的启动信号（GSP）输入作为触发，顺序移动来自第（n＋1）行内的扫描线33的选择信号的功能。移位寄存器313具有通过使用来自外部的启动信号（GSP）输入作为触发，顺序移动来自第（2n＋1）行内的扫描线33的选择信号的功能。

（扫描线驱动电路31的操作实例）

将参考图7B描述扫描线驱动电路31的操作实例。图7B示出了时钟信号（GCK）、从移位寄存器311的n个输出端子输出的信号（SR311out）、从移位寄存器312的n个输出端子输出的信号（SR312out）、以及从移位寄存器313的n个输出端子输出的信号（SR313out）。

在采样周期（T1）中，在移位寄存器311中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第一行的扫描线33到第n行的扫描线33顺序移动高电平电势。在移位寄存器312中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第（n＋1）行的扫描线33到第2n行的扫描线33顺序移动高电平电势。在移位寄存器313中，每1/2时钟周期（每个水平扫描周期）从第（2n＋1）行的扫描线33到第3n行的扫描线33顺序移动高电平电势。因此，扫描线驱动电路31通过扫描线33顺序选择第一行中的m个像素351到第n行内的m个像素351，顺序选择第（n＋1）行中的m个像素352到第2n行内的m个像素352，并且顺序选择第（2n＋1）行中的m个像素353到第3n行内的m个像素353。即，扫描线驱动电路31可以在每个水平扫描周期给在三个不同行内提供的3m个像素提供选择信号。

在采样周期（T2）和采样周期（T3）中，移位寄存器311到313的操作与采样周期（T1）中的操作相同。即，如同在采样周期（t1）中，扫描线驱动电路31可以在每个水平扫描周期给在给定三行中提供的3m个像素提供选择信号。

（信号线驱动电路32的结构实例）

图8示出了包括在图6A的液晶显示设备内的信号线驱动电路32的结构实例。图8中的信号线驱动电路32包括具有m个输出端子的移位寄存器320、m个晶体管321、m个晶体管322和m个晶体管323。晶体管321的栅极电连接到移位寄存器320的第j个输出端子（j是从1到m的自然数）。晶体管321的源极和漏极之一电连接到提供第一图像信号（data1）的导线。晶体管321的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分30中的第j列内的信号线341。晶体管322的栅极电连接到移位寄存器320的第j个输出端子。晶体管322的源极和漏极之一电连接到提供第二图像信号（data2）的导线。晶体管322的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分30中的第j列内的信号线342。晶体管323的栅极电连接到移位寄存器320的第j个输出端子。晶体管323的源极和漏极之一电连接到提供第三图像信号（data3）的导线。晶体管323的源极和漏极中的另一个电连接到像素部分30中的第j列内的信号线343。

注意，此处作为第一图像信号（data1），红色（R）图像信号（用于控制红色（R）光的透射的图像信号）、绿色（G）图像信号（用于控制绿色（G）光的透射的图像信号）和蓝色（B）图像信号（用于控制蓝色（B）光的透射的图像信号）被分别在采样周期（T1）、采样周期（T2）和采样周期（T3）中提供给信号线341。作为第二图像信号（data2），蓝色（B）图像信号、红色（R）图像信号、绿色（G）图像信号被分别在采样周期（T1）、采样周期（T2）和采样周期（T3）中提供给信号线342。作为第三图像信号（data3），绿色（G）图像信号、蓝色（B）图像信号、红色（R）图像信号被分别在采样周期（T1）、采样周期（T2）和采样周期（T3）中提供给信号线343。

（背光的结构实例）

作为本实施例中的液晶显示设备的背光，可以使用实施例1中所示的背光；因此，此处参考上面的描述。

（液晶显示设备的操作实例）

本实施例中的液晶显示设备可以执行类似于实施例1中的液晶显示设备的操作（见图5）。即，在这个实施例的液晶显示设备中，图像信号可以下列方式在采样周期（T1）中被输入到每个像素：顺序选择第一行中的m个像素351到第n行中的m个像素351，顺序选择第（n＋1）行中的m个像素352到第2n行中的m个像素352，顺序选择第（2n＋1）行中的m个像素353到第3n行中的m个像素353。

如实施例1中所示的液晶显示设备，在本实施例的液晶显示设备中，可以在每个区域中并发执行选择信号的提供和给定颜色的光的提供（在第一到第n行、第（n＋1）到第2n行、以及第（2n＋1）到第3n行）。

（本实施例中的液晶显示设备）

本实施例中的液晶显示设备具有类似于实施例1所述的液晶显示设备的功能。另外，与实施例1的液晶显示设备相比，可以通过减少在像素部分中提供的扫描线的数目和减少在每个像素中提供的晶体管的数目，增加本实施例中的液晶显示设备的孔径比。另外，在像素部分中提供的扫描线的数目的减少可以减少信号线和扫描线彼此重叠时产生的寄生电容；因此，可以以高速驱动信号线。另外，可以减小扫描线驱动电路的面积，并且可以减小操作扫描线驱动电路所需的信号数目（即，不需要给多个移位寄存器提供用于扫描线驱动电路的不同启动信号）。

（变型）

本实施例中的液晶显示设备是本发明的一个实施例；本发明还包括与具有与该液晶显示设备不同的液晶显示设备。本实施例中的液晶显示设备可以具有如实施例1的变型所示的任意结构。具体地，可以用具有等同功能的电路（例如，解码器）取代包括在本实施例中的液晶显示设备内的移位寄存器。

另外，本实施例中的液晶显示设备具有像素部分30被划分为三个区域的结构；然而，本发明中的液晶显示设备不限于具有这种结构。即，在本实施例的液晶显示设备中，像素部分30可被划分为给定的多个区域。注意，在区域数目被改变的情况下，移位寄存器的数目和行数显然需要相同改变。

在本实施例的液晶显示设备中，三个区域内的像素数目相同（即，每个区域包括n行和m列的像素）；可替换地，像素数目可以在区域之间改变。具体地，第一区域可以包括c行和m列的像素（c是自然数），并且第二区域可以包括d行和m列的像素（d是不同于c的自然数）。

（实施例3）

在本实施例中，描述实施例1或2中描述的液晶显示设备的具体结构。

（在像素中提供的晶体管的实例）

在实施例1的液晶显示设备中，在每个像素中提供多个晶体管。使用多个晶体管顺序地控制到像素的图像信号的输入。因此，可以给设置在多个行中的像素并发提供图像信号。注意在该液晶显示设备中，保持在像素处的图像信号的泄漏根据像素中提供的晶体管的数目的增加而增加。出于该原因，在该液晶显示设备中，优选地使用具有极好的截止状态特性（具有低的截止状态电流）的晶体管作为在每个像素中提供的晶体管。下面参考图9描述适用于该晶体管的晶体管的实例。具体地，描述包括使用氧化物半导体形成的沟道形成区域的晶体管。当氧化物半导体被提纯时（下文将描述其细节），可以极大地减小晶体管的截止状态电流。该晶体管还可以用于形成扫描线驱动电路。在该情况下，可以实现由于制造步骤数目的减少而导致费用减少和产量增加。

注意氧化物半导体的带隙是3.0eV到3.5eV。碳化硅的带隙和氮化镓的带隙分别是3.26eV到3.39eV，它们是硅的大约3倍。因此，诸如碳化硅和氮化镓的化合物半导体类似于氧化物半导体——都是宽带隙半导体。较宽的带隙在增加信号处理电路的耐压、减小功率损失等方面是有利的。

诸如碳化硅和氮化镓的化合物半导体需要是单晶的，并且满足获得单晶材料的制造条件是困难的；例如，晶体必须在比氧化物半导体的处理温度高很多的温度下生长，并且在特定衬底上的外延生长是必须的。这些条件不允许任意这些化合物半导体在可以容易地获得的硅晶片或允许温度限制低的玻璃衬底上的膜形成。因此，不能使用便宜的衬底，并且进一步地，不能增加衬底大小，从而使用诸如碳化硅和氮化镓的化合物半导体的信号处理电路的生产率低。相反，可以利用300℃到850℃的热处理沉积氧化物半导体，即，氧化物半导体可被沉积在玻璃衬底上。另外，使用氧化物半导体形成的半导体元件可被堆叠在集成电路上。

图9所示的晶体管211包括在具有绝缘表面的衬底220上提供的栅极层221、在栅极层221上提供的栅绝缘层222、在栅绝缘层222上提供的氧化物半导体层223和在氧化物半导体层223上提供的源极层224a和漏极层224b。另外，图9示出了绝缘层225，其覆盖晶体管211，并且与氧化物半导体层223、在绝缘层225上提供的保护绝缘层226接触。

如上所述，图9的晶体管211包括作为半导体层的氧化物半导体层223。用于氧化物半导体层223的氧化物半导体的实例是基于In－Sn－Ga-Zn-O的氧化物半导体，它是四种金属元素的氧化物；基于In－Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于In－Sn-Zn-O的氧化物半导体、基于In－Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Sn－Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Ga-Zn-O的氧化物半导体、以及基于Sn－Al-Zn-O的氧化物半导体，以上是三种金属元素的氧化物；基于In－Ga-O的氧化物半导体、基于In－Zn-O的氧化物半导体、基于Sn－Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Zn－Mg-O的氧化物半导体、基于Sn－Mg-O的氧化物半导体、基于In－Mg-O的氧化物半导体，它们是两种金属元素的氧化物；和基于In-O的氧化物半导体、基于Sn-O的氧化物半导体、以及基于Zn-O的氧化物半导体，它们是一种金属元素的氧化物。另外，上述氧化物半导体中可以包含SiO₂。此处，例如，基于In－Ga－Zn-O的氧化物半导体是至少包含In、Ga和Zn的氧化物，并且对元素的组成比没有特定限制。基于In－Ga－Zn-O的氧化物半导体可以包括In、Ga和Zn之外的元素。

作为氧化物半导体层223，可以使用以化学式InMO₃(ZnO)_m(m＞0)表示的薄膜。此处M代表从Ga、Al、Mn和Co中选择的一种或多种金属元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn或Ga和Co。

在使用基于In－Zn-O的材料作为氧化物半导体的情况下，使用的目标具有原子比为In：Zn＝50：1到1：2的组成比（摩尔比In₂O₃：ZnO＝25：1到1：4），优选地，原子比In：Zn＝20：1到1：1（摩尔比In₂O₃：ZnO＝10：1到1：2），更优选地，原子比In：Zn＝15：1到1.5：1（摩尔比In₂O₃：ZnO＝15：2到3：4）。例如，当用于形成基于In－Zn-O的氧化物半导体的目标具有In：Zn：O＝X：Y：Z的原子比时，满足Z>（1.5X+Y）的关系。

上述氧化物半导体是被提纯的氧化物半导体，并且被如下制造为在电气上是i型的（本征的）：有意识地消除诸如氢、湿气、氢氧基团或氢化物（也称为氢化合物）的作为电特性变化的因素的杂质，以便防止电特性的变化。

因此，氧化物半导体优选地包含尽可能少的氢。另外，在提纯的氧化物半导体层中，源自氢、氧空穴等的载流子数目极小（接近零），并且载流子密度小于1×10¹²/cm³，优选地，小于1×10¹¹/cm³。换言之，使得氧化物半导体层中的源自氢、氧空穴等的载流子密度尽可能接近零。由于氧化物半导体层具有源自氢、氧空穴等的非常少的载流子，晶体管截止时的泄漏电流量（即，截止状态电流）可以是小的。另外，由于源自氢、氧空穴等的杂质能级的数目小，可以减小由于光照射、温度改变、应用偏压等引起的电特性的变化和退化。注意，截止状态电流量越小越好。包括用于半导体层的氧化物半导体的晶体管具有截止状态电流值100zA（仄普托安培）（每1μm的沟道宽度（W））或更小，优选地，10zA或更小，更优选地，1zA或更小。另外，晶体管不具有PN结，并且不会发生热载流子退化，从而不会不利地影响晶体管的电特性。

在如上所述通过彻底去除其中包含的氢而提纯的氧化物半导体层被用于沟道形成区域的晶体管中，截止状态电流可以极低。换言之，在电路设计时，当晶体管截止时，氧化物半导体层可被认为是绝缘体。在另一方面，当晶体管导通时，预期氧化物半导体层的电流提供能力比由非晶硅形成的半导体层高。

作为具有绝缘表面的衬底220，例如，可以使用钡硼硅玻璃、铝硼硅酸盐玻璃等的玻璃衬底。

在晶体管211中，可以在衬底220和栅极层221之间提供作为基膜的绝缘膜。基膜具有防止来自衬底的杂质元素的扩散的功能，并且可使用氮化硅膜、氧化硅膜、硅氮氧化物膜、氧氮化硅膜中的一种或多种以单层结构或堆叠结构形成。

可以使用诸如钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕或钪的金属材料或包含任意这些材料作为其主要成分的合金材料以单层结构或叠层结构形成栅极层221。

可通过等离子CVD、溅射等由单层结构或叠层结构形成栅极绝缘层222，所述单层结构或叠层结构包括氧化硅层、氮化硅层、氧氮化硅层、硅氮氧化物层、氧化铝层、氮化铝层、氧氮化铝层、铝氮氧化物层或氧化铪层。例如，可以通过等离子CVD形成厚度为50nm到200nm的氮化硅层（SiNy（y>0））作为第一栅极绝缘层，作为第二栅极绝缘层的厚度为5nm到300nm的氧化硅层（SiOx（x>0））可被堆叠在第一栅极绝缘层上。

可以例如使用从Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中选择的元素，包括任意这些元素作为成分的合金，或者包括任意这些元素的组合的合金膜形成用于源极层224a和漏极层224b的导电膜。可以采用Ti、Mo、W等的耐火金属层堆叠在Al、Cu等金属层的顶面和底面之一或两者上的结构。通过使用添加了防止在铝膜中产生凸起和须状物的元素（例如，Si、Nd或Sc）的铝材料，可以增加耐热性。

可以使用导电金属氧化物形成作为源极层224a和漏极层224b的导电膜（包括使用与源极和漏极层相同的层形成的导线层）。作为导电金属氧化物，可以使用氧化铟（In₂O₃）、氧化锡（SnO₂）、氧化锌（ZnO）、氧化铟和氧化锡的合金（In₂O₃-SnO₂，称为ITO）、氧化铟和氧化锌的合金（In₂O₃-ZnO）、或包含硅或氧化硅的任意金属氧化物材料。

作为绝缘层225，可以使用以氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化铝膜或氧氮化铝膜为代表的无机绝缘膜。

作为保护绝缘层226，可以使用诸如氮化硅膜、氮化铝膜、硅氮氧化物膜或铝氮氧化物膜的无机绝缘膜。

可以在保护绝缘层226上形成平坦化绝缘膜，以便减小由于晶体管而导致的表面粗糙度。可以使用诸如聚酰亚胺、丙烯酸或苯并环丁烯的有机材料形成平坦化绝缘膜。除了这些有机材料外，可以使用低介电常数材料（低k材料）等。注意，可以通过堆叠多个由这些材料形成的绝缘膜来形成平坦化绝缘膜。

（晶体管的截止状态电流）

接着，描述测量包括提纯的氧化物半导体层的晶体管的截止状态电流的结果。

首先，考虑到包括提纯的氧化物半导体层的晶体管具有足够低的截止状态电流的事实，准备具有1m的足够大的沟道宽度W的晶体管，并且测量截止状态电流。图10示出了测量具有1m沟道宽度W的晶体管的截止状态电流的结果。在图10中，水平轴表示栅极电压VG，并且垂直轴表示漏极电流ID。在漏极电压VD是＋1V或＋10V，并且栅极电压VG在－20V到－5V的范围内的情况下，发现晶体管的截止状态电流小于或等于1×10^-12A，这是检测极限。另外，发现晶体管的截止状态电流（此处，每1μm的沟道宽度）为1aA/μm（1×10^－18A/μm）或更小。

接着，描述更准确地测量包括提纯的氧化物半导体层的晶体管的截止状态电流的结果。如上所述，发现包括提纯的氧化物半导体层的晶体管的截止状态电流小于或等于1×10^-12A，这是测量设备的检测极限。此处，将描述使用用于评估特性的部件测量更准确的截止状态电流的结果（小于或等于上面测量中的测量装置的检测极限的值）。

首先，将参考图11描述用于测量电流的评估特性部件。

在图11所示的用于评估特性的部件中，并联了三个测量***1800。测量***1800包括电容器1802、晶体管1804、晶体管1805、晶体管1806和晶体管1808。包括提纯的氧化物半导体层的晶体管被用作晶体管1804和1808。

在测量***1800中，晶体管1804的源极和漏极之一、电容器1802的一个端子和晶体管1805的源极和漏极之一连接到电源（用于提供V2）。晶体管1804的源极和漏极中的另一个、晶体管1808的源极和漏极之一、电容器1802的另一个端子和晶体管1805的栅极彼此电连接。晶体管1808的源极和漏极中的另一个、晶体管1806的源极和漏极之一和晶体管1806的栅极电连接到电源（用于提供V1）。晶体管1805的源极和漏极中的另一个和晶体管1806的源极和漏极中的另一个电连接到输出端子。

给晶体管1804的栅极提供用于控制晶体管1804的导通/截止状态的电势Vext_b2。给晶体管1808的栅极提供用于控制晶体管1808的导通/截止状态的电势Vext_b1。从输出端子输出电势Vout。

接着，参考图12描述使用用于评估特性的部件来测量电流的方法。在初始阶段和测量阶段执行测量。

首先，在初始阶段，使得节点A（电连接到晶体管1808的源极和漏极之一、电容器1802的另一个端子和晶体管1805的栅极的节点）具有高电势。为了实现这点，V1的电势被设置为高电势（VDD）并且V2的电势被设置为低电势（VSS）。

接着，Vext_b2被设置为晶体管1804导通的电势（高电势）。因此，节点A的电势变为V2，即，低电势（VSS）。注意，不总是需要给节点A提供低电势（VSS）。此后，Vext_b2被设置为晶体管1804截止的电势（低电势），从而晶体管1804截止。然后，Vext_b1被设置为晶体管1808导通的电势（高电势）。因此，节点A的电势变为V1，即，高电势（VDD）。此后，Vext_b1被设置为晶体管1808截止的电势。因此，节点A被置于浮动状态同时具有高电势，并且初始阶段完成。

在随后的测量阶段，电势V1和电势V2被设置为电荷流到节点A的电势或电荷从节点A流出的电势。此处，电势V1和电势V2都被设置为低电势。注意在测量输出电势Vout时，由于需要操作输出电路，V1被临时设置到高电势。使得V1为高电势的时间段较短，从而不会不利地影响测量。

在测量阶段，由于晶体管1804和1808的截止状态电流，电荷从节点A传输到被提供V1的导线或被提供V2的导线。即，保持在节点A处的电荷量随时间改变，并且节点A的电势因此改变。这意味着晶体管1805的栅极的电势改变。

通过测量Vout同时以规则的间隔将Vext_b1的电势临时设置到高电势，从而测量电荷。由晶体管1805和晶体管1806构成的电路是反相器。当节点A具有高电势时，Vout变为低电势；而当节点A具有低电势时，Vout变为高电势。由于电荷量的减少，在开始时已经为高电势的节点A的电势逐渐减小。因此，Vout的电势也改变。节点A的电势被反相器的放大功能放大，并且作为Vout输出，从而可以通过Vout的测量来测量节点A的电势的少量改变。

下面描述从获得的输出电势Vout计算截止状态电流的方法。

在截止状态电流的计算之前，事先获得节点A的电势V_A和输出电势Vout之间的关系。以这种关系，可以使用输出电势Vout获得节点A的电势V_A。根据上面的关系，节点A的电势V_A可被以下列等式表示为输出电势Vout的函数。

[公式1]

V_A＝F(Vout)

节点A的电荷Q_A可使用节点A的电势V_A、连接到节点A的电容C_A和一个常数（const）以下列等式表示。此处，连接到节点A的电容C_A是电容器1802的电容和其它电容的总和。

[公式2]

Q_A＝C_AV_A+const

由于通过流到连接到节点A的电容器的电荷（或者从连接到节点A的电容器流出的电荷）的时间导数获得节点A处的电流I_A，节点A处的电流I_A被以下列等式表示。

[公式3]

I_{A} &equiv; \frac{{ΔQ}_{A}}{Δt} = \frac{C_{A} \cdot ΔF (Vout)}{Δt}

以这种方式，可以从连接到节点A的电容C_A和输出端子的输出电势Vout，获得节点A的电流I_A。

通过上述方法，可以测量在截止状态中的晶体管的源极和漏极之间流动的泄漏电流（截止状态电流）。

此处，制造晶体管1804和晶体管1808，它们中的每一个包括提纯的氧化物半导体层，并且具有10μm的沟道长度和50μm的沟道宽度。在平行布置的测量***1800中，电容器1802的电容值为100fF、1pF和3pF。

注意，在上述测量中，VDD为5V，并且VSS为0V。在测量阶段中，在电势V1基本上为VSS并且仅被每10到300秒在100毫秒时间段内设置为VDD的同时，测量Vout。另外，在流过部件的电流I的计算中使用的Δt为大约30000秒。

图13示出了电流测量中经过的时间Time和输出电势Vout之间的关系。从图13可见，电势随时间改变。

图14示出了在上述电流测量中计算的室温（25℃）下的截止状态电流。图14示出了晶体管1804或晶体管1808的源极－漏极电压V和截止状态电流I之间的关系。从图14可见，当源极－漏极电压为4V时，截止状态电流大约为40zA/μm。另外，当源极－漏极电压为3.1V时，截止状态电流大约为10zA/μm或更小。注意，1zA表示10^－ ²¹A。

图15示出了在上述电流测量中计算的在85℃处的截止状态电流。图15示出了85℃时晶体管1804或晶体管1808的源极－漏极电压V和截止状态电流I之间的关系。从图15中可见，当源极－漏极电压为3.1V时，截止状态电流为100zA/μm或更小。

如上所述，确认包括提纯的氧化物半导体层的晶体管中截止状态电流足够低。

（晶体管的变型）

在上面的描述中，具有被称为沟道蚀刻结构的底栅结构的晶体管211（见图9）被用作在像素中提供的晶体管；然而，晶体管不限于具有这种结构。例如，可以使用图16A到16C所示的晶体管。

图16A所示的晶体管510具有被称为沟道保护类型的一种底栅结构（也被称为沟道停止类型）。

晶体管510在具有绝缘表面的衬底220上包括栅极层221、栅极绝缘层222、氧化物半导体层223、作为覆盖氧化物半导体层223的沟道形成区域的沟道保护层的绝缘层511、源极层224a和漏极层224b。另外，形成覆盖源极层224a、漏极层224b和绝缘层511的保护绝缘层226。

作为绝缘层511，可以使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、硅氮氧化物、氧化铝或氧化钽的绝缘体。还可以使用任意这些材料的堆叠结构。

图16B示出的晶体管520是底栅晶体管。晶体管520在具有绝缘表面的衬底220上包括栅极层221、栅极绝缘层222、源极层224a、漏极层224b和氧化物半导体层223。另外，提供绝缘层225，其覆盖源极层224a和漏极层224b，并且与氧化物半导体层223接触。在绝缘层225上提供保护绝缘层226。

在晶体管520中，栅极绝缘层222被提供在衬底220和栅极层221上，并且与衬底220和栅极层221接触，并且源极层224a和漏极层224b被提供在栅极绝缘层222上，并且与栅极绝缘层222接触。另外，氧化物半导体层223被提供在栅极绝缘层222、源极层224a和漏极层224b上。

图16C所示的晶体管530是一种顶栅晶体管。晶体管530在具有绝缘表面的衬底220上包括绝缘层531、氧化物半导体层223、源极层224a和漏极层224b、栅极绝缘层222和栅极层221。导线层532a和导线层532b被配置为与源极层224a和漏极层224b接触，分别与源极层224a和漏极层224b电连接。

作为绝缘层531，可以使用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、硅氮氧化物、氧化铝或氧化钽的绝缘体。还可以使用任意这些材料的堆叠结构。

作为导线层532a和导线层532b，可以使用从铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽（Ta）、钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钕（Nd）和钪（Sc）；包含这些元素中的任意元素的合金中选择的元素；或可以使用包含这些元素中的任意元素的氮化物。还可以使用任意这些材料的堆叠结构。

（像素的横截面的具体实例）

由于在像素部分中使用具有低截止状态电流的高可靠晶体管，根据本发明的一个实施例的液晶显示设备可以具有高可见性和高可靠性。

图17示出了根据本发明的一个实施例的液晶显示设备内的像素的横截面图的实例。图17所示的晶体管1401包括在绝缘表面上形成的栅极层1402、栅极层1402上的栅绝缘层1403、与栅极层1402重叠的氧化物半导体层1404，栅绝缘层1403被放置在它们之间、以及被形成为堆叠在氧化物半导体层1404上并作为源极层和漏极层的导电膜1405和导电膜1406。晶体管1401还可以包括在氧化物半导体层1404上形成的绝缘层1407。绝缘层1407被形成为覆盖栅极层1402、栅绝缘层1403、氧化物半导体层1404、导电膜1405和导电膜1406。

绝缘层1408被形成在绝缘层1407上。在绝缘层1407和1408的一部分内提供开口，形成像素电极1410以便在该开口中与导电膜1406接触。

另外，在绝缘层1408上形成用于控制液晶元件的单元间隙的间隔物1417。可以通过将绝缘膜蚀刻为所希望的形状来形成间隔物1417。可替换地，可以通过在绝缘层1408上散布球形间隔物来控制单元间隙。

在像素电极1410上形成取向膜1411。在对置衬底1420上形成面对像素电极1410的对置电极1413。取向膜1414被形成在面对像素电极1410的对置电极1413的表面上。可以使用聚酰亚胺或聚乙烯醇的有机树脂形成取向膜1411和1414。在它们的表面上执行诸如摩擦的取向处理，以便将液晶分子对齐在某个方向上。可以用这种方式执行摩擦，即，在与取向膜接触的同时，旋转以尼龙布等包裹的辊子，在某个方向上摩擦取向膜的表面。注意，通过使用诸如氧化硅的无机材料，可以直接以蒸发法形成具有取向特性的取向膜1411和1414，而不用执行取向处理。

另外，液晶1415被提供在像素电极1410和对置电极1413之间以密封剂1416围绕的区域内。液晶1415可被以滴注法（点滴法）或浸渍法（泵法pumping method）注入。注意，可以在密封剂1416中混合填充物。

可以在像素之间形成可以阻挡光的阻光膜，从而可以防止观察到由于像素之间液晶1415的取向失序而导致的位移。可以使用包含诸如碳黑的黑色素的有机树脂或低阶氧化钛或包含铬的膜形成阻光膜。

可以使用透明导电材料形成像素电极1410和对置电极1413，透明导电材料诸如是包含氧化硅的氧化铟锡（ITSO）、氧化铟锡（ITO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟锌（IZO）或掺杂镓的氧化锌（GZO）。

注意，此处示出了TN（扭转向列型）液晶显示设备；可替换地，液晶显示设备可以是例如VA（垂直取向）液晶显示设备、OCB（视觉补偿双折射）液晶显示设备、IPS（面内切换）液晶显示设备或MVA（多域垂直取向）液晶显示设备。

可替换地，可以使用不需要取向膜的表现出蓝相的液晶。蓝相是一种液晶相，其在胆固型液晶的温度增加的同时，在胆固相改变为均质相之前产生。由于蓝相仅在窄的温度范围内产生，添加手性试剂或可紫外线固化的树脂，从而增加温度范围。具体地，使用包含5wt％或更多的手性试剂的液晶组成被用为液晶1415。包括表现出蓝相的液晶和手性试剂的液晶组成具有如下的特性，响应时间短至10μs到100μs，由于液晶组成具有光学各向同性而不需要取向处理，以及视角相关性小。优选地，特别使用具有这些特征的液晶作为上述液晶显示设备内的液晶（在需要将图像信号多次输入每个像素以便产生图像的液晶显示设备）。

注意，虽然图17作为实例示出了液晶1415夹在像素电极1410和对置电极1413之间的液晶元件，根据本发明的一个实施例的液晶显示设备不限于具有这种结构。如同在IPS液晶元件或使用蓝相的液晶元件中那样，可以在一个衬底上形成一对电极。

（像素部分和驱动电路之间的连接的具体实例）

接着，描述一种在提供有像素部分的衬底上直接安装提供有驱动电路的衬底的端子连接法。

图18A是提供有驱动电路的衬底900和提供有像素部分的衬底901被以线接合法彼此连接的一部分的横截面图。衬底900被以粘合剂903附接到衬底901上。在衬底900上提供包括在驱动电路内的晶体管906。晶体管906被电连接到焊盘907，焊盘907被形成为暴露在衬底900的表面上并用作端子。在图18A中的衬底901上形成端子904，焊盘907和端子904以导线905彼此连接。

图18B是提供有像素部分的衬底911和提供有驱动电路的衬底910以倒装芯片法彼此连接的一部分的横截面图。在图18B中，焊球913连接到被形成为暴露在衬底910的表面上的焊盘912。因此，包括在形成在衬底910上的驱动电路内的晶体管914通过焊盘912电连接到焊球913。焊球913电连接到在衬底911上形成的端子916。

焊球913和端子916可被通过各种方法彼此连接，诸如热压焊和利用超声波振动的热压焊。注意，为了增加连接部分的机械强度或在衬底911处产生的热的扩散效率，可以在衬底910和衬底911之间提供底部填充，以便填充焊接后焊球之间的间隙。虽然不必须提供，但是底部填充可以防止由于衬底910和衬底911之间端子膨胀系数的失配而产生的应力引起的连接故障的发生。在焊球913和端子916以超声波彼此接合的情况下，与仅仅热压焊彼此接合的情况相比，可以减少连接故障。

即使增加将被连接的焊盘的数量，然而由于焊盘之间的距离与采用线接合法的情况相比可能相对大，因此倒装芯片法适合于实现与大量端子的连接。

注意，可以通过液滴排放法形成焊球，通过该方法排放分散有金属纳米颗粒的分散液体。

图18C是提供有像素部分的衬底921和提供有驱动电路的衬底920以各向异性导电树脂彼此连接的一部分的横截面图。在图18C中，被形成为暴露在衬底920的表面上的焊盘922电连接到在衬底920上形成的驱动电路内包括的晶体管924。焊盘922以各向异性导电树脂927连接到在衬底921上形成的端子926。

注意，连接方法不限于图18A到18C所示的方法。衬底可以线接合和倒装芯片法的组合彼此连接。

（安装在包括像素部分的衬底上的驱动电路的具体实例）

接着，描述包括驱动电路（也称为IC芯片）的衬底的安装法。在根据本发明的一个实施例的液晶显示设备中，使用如下晶体管，该晶体管包括使用氧化物半导体形成的沟道形成区域，从而可以在一个衬底上形成像素部分和驱动电路的一部分。

在图19A所示的液晶显示设备中，在衬底6001上形成像素部分6002和扫描线驱动电路6003。对置衬底6006与衬底6001重叠，以便覆盖像素部分6002和扫描线驱动电路6003。另外，提供有信号线驱动电路的衬底6004被直接安装在衬底6001上。具体地，形成在衬底6004上的信号线驱动电路被附接到衬底6001，并且电连接到像素部分6002。电源电势、各种信号等通过FPC6005提供给像素部分6002、扫描线驱动电路6003和在衬底6004上形成的信号线驱动电路。

在图19B所示的液晶显示面板中，在衬底6101上形成像素部分6102和扫描线驱动电路6103。对置衬底6106与衬底6101重叠，以便覆盖像素部分6102和扫描线驱动电路6103。另外，提供有信号线驱动电路的衬底6104安装在连接到衬底6101的FPC6105上。电源电势、各种信号等通过FPC6105提供给像素部分6102、扫描线驱动电路6103和在衬底6104上形成的信号线驱动电路。

在图19C所示的液晶显示设备中，在衬底6201上形成像素部分6202、扫描线驱动电路6203和信号线驱动电路的一部分6027。对置衬底6206与衬底6201重叠，以便覆盖像素部分6202、扫描线驱动电路6203和信号线驱动电路的部分6207。提供有信号线驱动电路的另一部分的衬底6204直接安装在衬底6201上。具体地，在衬底6204上形成的信号线驱动电路的另一部分被附接到衬底6201，并且被电连接到信号线驱动电路的部分6207。电源电势、各种信号等通过FPC6205提供给像素部分6202、扫描线驱动电路6203、信号线驱动电路的部分6207和在衬底6204上形成的信号线驱动电路的另一部分。

对衬底的安装方法没有具体限制，并且可以使用已知的COG法、线接合法、TAB法等。安装IC芯片的位置不限于图19A到图19C所示的位置，只要实现电连接即可。另外，控制器、CPU、存储器等可使用IC芯片形成，并且可安装在提供有像素部分的衬底上。

（液晶显示设备的具体实例）

接着，参考图20A和20B描述根据本发明的一个实施例的液晶显示设备内的面板的外观。图20A是衬底4001和对置衬底4006以密封剂4005彼此接合的面板的俯视图。图20B是沿着图20A中的虚线A－A'的横截面图。

提供密封剂4005以便围绕在衬底4001上提供的像素部分4002和扫描线驱动电路4004。对置衬底4006被放置在像素部分4002和扫描线驱动电路4004上。因此，像素部分4002和扫描线驱动电路4004以衬底4001、密封剂4005和对置衬底4006与液晶4007密封在一起。

另外，形成有信号线驱动电路4003的衬底4021在以密封剂4005围绕的区域之外的区域内被安装在衬底4001上。作为实例，图20B示出了包括在信号线驱动电路4003内的晶体管4009。

提供在衬底4001上的像素部分4002和扫描线驱动电路4004内包括多个晶体管。图20B示出了包括在像素部分4002内的晶体管4010和晶体管4022。在晶体管4010和4022的每一个内，使用氧化物半导体形成沟道形成区域。

包括在液晶元件4011内的像素电极4030电连接到晶体管4010。在对置衬底4006上形成液晶元件4011的对置电极4031。液晶元件4011对应于像素电极4030、对置电极4031和液晶4007彼此重叠的区域。

提供间隔物4035以便控制像素电极4030和对置电极4031之间的距离（单元间隙）。图20B示出了通过图案化绝缘膜形成的间隔物4035；可替换地，可以使用球形间隔物。

从连接端子4016通过引线4014和4015提供施加到信号线驱动电路4003、扫描线驱动电路4004和像素部分4002的各种信号和电势。连接端子4016通过各向异性导电膜4019电连接到FPC4018。

对于衬底4001、对置衬底4006和衬底4021，可以使用玻璃、陶瓷或塑料。塑料的实例是玻璃纤维强化塑料（FRP）板、聚氟乙烯（PVF）膜、聚酯膜和丙烯酸树脂膜。

注意，对于在提取通过液晶元件4011透射的光的方向上设置的衬底，使用透光材料，诸如玻璃板、塑料、聚酯膜或丙烯酸膜。

图21示出了立体视图的一个实例，示出了根据本发明的一个实施例的液晶显示设备的结构。图21所示的液晶显示设备包括包括像素部分的面板1601、第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604、光导板1605、背光板1607、电路板1608和提供有信号线驱动电路的衬底1611。

面板1601、第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604、光导板1605和背光板1607被按照这种顺序堆叠。背光板1607具有包括多个背光单元的背光1612。从背光1612发射并且在光导板1605内扩散的光通过第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604传递给面板1601。

虽然此处使用了第一扩散板1602和第二扩散板1604，扩散板的数目不限于2，并且可以是1，或可以是3或更多。在光导板1605和面板1601之间应当提供扩散板。因此，可以仅在比棱镜片1603更靠近面板1601的一侧上提供扩散板，或可以仅在比棱镜片1603更靠近光导板1605的一侧上提供扩散板。

棱镜片1603不限于具有图21所示的剖面锯齿形状，并且可以具有来自光导板1605的光可在面板1601侧会聚的形状。

电路板1608提供有产生输入面板1601的各种信号的电路、处理这些信号的电路等。在图21中，电路板1608和面板1601通过COF（膜上芯片）带1609彼此连接。另外，提供有信号线驱动电路的衬底1611以COF法连接到COF带1609。

图21示出了一个实例，其中电路板1608提供有控制背光1612的驱动的控制器电路，并且该控制器电路和背光面板1607通过FPC1610彼此连接。注意，控制器电路可被形成在面板1601中；在该情况下，面板1601和背光面板1607通过FPC等彼此连接。

（包括触控板的液晶显示设备的具体实例）

根据本发明的一个实施例的液晶显示设备可以包括被称为触控板的指点设备。图22A示出了触控板1620与面板1621重叠的状态。

在触控板1620中，在透光位置检测部分1622中检测由手指、输入笔等触摸的位置，并且产生包括关于该位置的信息的信号。因此，通过提供触控板1620从而位置检测部分1622与面板1621的像素部分1623重叠，可以获得液晶显示设备的用户触摸的像素部分1623中的位置的信息。

可以用各种方法在位置检测部分1622中检测位置，诸如阻性触摸屏技术和电容式触摸屏技术。图22B是具有电阻式触摸屏技术的位置检测部分1622的立体图。在具有电阻式触摸屏技术的位置检测部分1622中，以中间具有间隔而彼此面对的方式提供多个第一电极1630和多个第二电极1631。当多个第一电极1630之一被手指等按压时，第一电极1630与多个第二电极1631之一接触。然后，通过监视第一电极1630中的每一个的相对端处的电压电平和第二电极1631中的每一个的相对端处的电压电平，可以指出第一电极1630中的哪一个与第二电极1631接触；因此，可以检测手指触摸的位置。

可以使用透光导电材料形成第一电极1630和第二电极1631，例如，包含氧化硅的氧化铟锡（ITSO）、氧化铟锡（ITO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟锌（IZO）或掺杂镓的氧化锌（GZO）。

图23A是具有电容式触摸屏技术中的投射电容式触摸屏技术的位置检测部分1622的立体图。在具有投射电容式触摸屏技术的位置检测部分1622中，提供彼此重叠的多个第一电极1640和多个第二电极1641。第一电极1640中的每一个具有多个矩形导电膜1642彼此连接的结构。第二电极1641中的每一个具有多个矩形导电膜1643彼此连接的结构。注意，第一电极1640和第二电极1641的形状不限于此。

在图23A中，作为电介质的绝缘层1644与多个第一电极1640和多个第二电极1641重叠。图23B示出了图23A所示的绝缘层1644、多个第一电极1640、多个第二电极1641彼此重叠的状态。如图23B所示，多个第一电极1640和多个第二电极1641彼此重叠，从而矩形导电膜1642的位置不对应于矩形导电膜1643的位置。

当手指等触摸绝缘层1644时，在多个第一电极1640之一和手指之间产生电容。另外，还在多个第二电极1641之一和手指之间产生电容。因此，监视电容的改变可以指出哪个第一电极1640和哪个第二电极1641最靠近手指；从而可以检测手指触摸的位置。

（制造晶体管的方法的实例）

接着，描述制造晶体管的方法的实例。

首先，如图24A所示，在具有绝缘表面的衬底800上形成栅极层801和电极层802。

栅极层801和电极层802可以单层结构或使用一个或多个使用如下材料的导电膜的堆叠结构形成，所述材料是诸如钼、钛、铬、钽、钨、钕或钪的金属材料，或包含任意这些金属材料作为其主要成分的合金材料，或这些金属的氮化物。注意，如果可以承受在以后步骤中执行的热处理的温度，还可以使用铝或铜作为金属材料。铝或铜优选地与耐热金属材料组合，以便防止低耐热性和腐蚀的问题。作为耐热金属材料，可以使用钼、钛、铬、钽、钨、钕、钪等等。

例如，作为栅极层801和电极层802的两层结构，下列结构是优选的：钼膜被堆叠在铝膜上的两层结构、钼膜被堆叠在铜膜上的两层结构、氮化钛膜或氮化钽膜堆叠在铜膜上的两层结构、氮化钛膜堆叠在钼膜上的两层结构。作为栅极层801和电极层802的三层结构，优选地采用这样的堆叠结构，其中铝膜、铝和硅的合金膜、铝和钛的合金膜、或铝和钕的合金膜被作为中间层，并且夹在钨、氮化钨、氮化钛或钛的顶层和底层之间。

另外，可以使用氧化铟、氧化铟和氧化锡的合金、氧化铟和氧化锌的合金、氧化锌、锌铝氧化物、锌铝氧氮化合物、锌镓氧化物等的透光氧化物导电膜作为栅极层801和电极层802。

栅极层801和电极层802中每一个的厚度是10nm到400nm，优选地，100nm到200nm。此处，在使用钨靶以溅射形成用于栅电极的150nm厚的导电膜之后，导电膜通过蚀刻加工（图案化）为所希望的形状，从而形成栅极层801和电极层802。由于可以改善以堆叠在栅极层上的栅极绝缘层对栅极层的覆盖，栅极层优选地具有锥形边缘。注意，可以用喷墨法形成抗蚀掩模。以喷墨法形成抗蚀掩模不需要光掩模；因此，可以减少制造成本。

接着，如图24B所示，在栅极层801和电极层802上形成栅极绝缘层803。栅极绝缘层803可通过等离子CVD、溅射等由单层结构或叠层结构形成，该叠层结构包括氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、硅氮氧化物膜、氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜、铝氧氮化物膜或氧化铪膜。优选地，栅极绝缘层803包括诸如湿气、氢或氧的尽可能少的杂质。在以溅射形成氧化硅膜的情况下，使用硅靶或石英靶作为标靶，使用氧或氧和氩的混合气体作为溅射气体。

通过去除杂质成为本征（i型）或大体本征的氧化物半导体（提纯的氧化物半导体）十分容易受到界面状态密度或界面电荷的影响；因此，提纯的氧化物半导体和栅极绝缘层803之间的界面是重要的。出于这个原因，与提纯的氧化物半导体接触的栅极绝缘层（GI）必须具有较高的质量。

例如，由于绝缘层可以密实并且具有高耐压和高质量，优选地使用利用微波的高密度等离子CVD（例如，2.45GHz的频率）。提纯的氧化物半导体和高质量栅极绝缘层彼此紧密接触，从而可以减小界面状态密度以便获得满意的界面特性。

毫无疑问，可以采用其他膜形成法，诸如溅射或等离子CVD，只要该方法能够形成良好质量的绝缘层作为栅极绝缘层。另外，可以形成这样的绝缘层，通过在绝缘层形成之后执行的热处理，改进其作为栅极绝缘层的质量和与氧化物半导体的界面的特性。在任意情况下，可以使用任意绝缘层，只要它可以减小栅极绝缘层和氧化物半导体之间的界面状态密度，并且形成满意的界面以及具有作为栅极绝缘层的良好的膜质量。

栅极绝缘层803可以具有这样的结构，其中使用具有高势垒属性的材料形成的绝缘层和具有低氮含量的绝缘层诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜被堆叠在一起。在该情况下，在具有高势垒属性的绝缘层和氧化物半导体层之间形成诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜的绝缘层。具有高势垒属性的绝缘层的例子是氮化硅膜、硅氮氧化物膜、氮化铝膜和铝氧氮化物膜。采用具有高势垒属性的绝缘层，可以防止大气中的杂质诸如湿气或氢，或包括在衬底内的杂质诸如碱金属或重金属进入氧化物半导体层、栅极绝缘层803或氧化物半导体层和另一个绝缘层之间的界面和其附近。另外，通过形成诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜的具有低氮含量的绝缘层以与氧化物半导体层接触，可以防止具有高势垒属性的绝缘层与氧化物半导体层直接接触。

例如，可以如下形成100nm厚的栅极绝缘层803：以溅射形成50nm到200nm厚的氮化硅膜（SiNy（y>0））作为第一栅极绝缘层，并且在第一栅极绝缘层上堆叠5nm到300nm厚的氧化硅膜（SiOx（x>0））作为第二栅极绝缘层。栅极绝缘层803的厚度可根据晶体管所需的特性适当设置，并且可以近似为350nm到400nm。

此处，形成栅极绝缘层803，其中通过溅射形成的100nm厚的氧化硅膜堆叠在以溅射形成的50nm厚的氮化硅膜上。

为了使得栅极绝缘层803包含尽可能少的氢、氢基团和湿气，优选地，在溅射装置的预热室内，通过预热在其上形成栅极层801和电极层802的衬底800消除或去除吸附在衬底800上的杂质，诸如湿气或氢，作为膜形成的预处理。预加热的温度为100℃到400℃，优选地，150℃到300℃。作为预热室中提供的排空单元，优选地使用低温泵。注意，这种预热处理可被省略。

接着，在栅极绝缘层803上形成具有2nm到200nm，优选地，3nm到50nm，更优选地，3nm到20nm厚度的氧化物半导体层。使用氧化物半导体靶通过溅射形成氧化物半导体层。另外，可以在稀有气体（例如，氩）气氛、氧气氛或包括稀有气体（例如，氩）和氧的混合气氛中通过溅射形成氧化物半导体层。

注意，在通过溅射形成氧化物半导体层之前，优选地，通过逆溅射去除附着在栅极绝缘层803表面上的灰尘，在逆溅射中引入氩气并且产生等离子。逆溅射是在不给标靶侧施加电压的情况下，在氩气氛中以RF电源给衬底侧施加电压，从而在衬底附近产生等离子以便修改表面的方法。注意，取代氩气氛，可以使用氮气氛、氦气氛等。可替换地，可以使用添加了氧、氧化亚氮等的氩气氛；或添加了氯、四氟化碳等等的氩气氛。

如上所述，可以使用任意下列氧化物半导体形成氧化物半导体层：基于In-Sn－Ga-Zn-O的氧化物半导体，它是四种金属元素的氧化物；基于In－Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于In－Sn-Zn-O的氧化物半导体、基于In－Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Sn－Ga-Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Ga-Zn-O的氧化物半导体、以及基于Sn－Al-Zn-O的氧化物半导体，它们是三种金属元素的氧化物；基于In－Ga-O的氧化物半导体、基于In－Zn-O的氧化物半导体、基于Sn－Zn-O的氧化物半导体、基于Al-Zn-O的氧化物半导体、基于Zn－Mg-O的氧化物半导体、基于Sn－Mg-O的氧化物半导体、基于In－Mg-O的氧化物半导体，它们是两种金属元素的氧化物；和基于In-O的氧化物半导体、基于Sn-O的氧化物半导体、以及基于Zn-O的氧化物半导体，它们是一种金属元素的氧化物。上述氧化物半导体可以包含氧化硅。

作为氧化物半导体层，可以使用以InMO₃(ZnO)_m(m>0)表示的薄膜。此处M代表从Ga、Al、Mn和Co中选择的一种或多种金属元素。例如，M可以是Ga、Ga和Al、Ga和Mn或Ga和Co。

此处，作为氧化物半导体层，使用包含铟（In）、镓（Ga）和锌（Zn）的金属氧化物标靶通过溅射获得的30nm厚的基于In-Ga-Zn-O的非单晶膜。作为标靶，例如，可以使用具有组成比In：Ga:Zn＝1:1:0.5、In：Ga:Zn＝1:1:1或In：Ga:Zn＝1:1:2的金属氧化物标靶。标靶可以包含2wt％到10wt％的SiO₂。包含In、Ga和Zn的金属氧化物标靶的填充率为90％到100％，优选地，95％到100％。通过使用具有高填充率的金属氧化物标靶，形成密实的氧化物半导体层。

此处，以这种方式在衬底800上形成氧化物半导体层，即，将衬底保持在减压的处理室内，在去除处理室内剩余的湿气的同时，将去除了氢和湿气的溅射气体引入处理室，并且使用上述的标靶。膜形成中的衬底温度可以为100℃到600℃，优选地，200℃到400℃。通过在膜形成过程中加热衬底，可以减小形成的氧化物半导体层中的杂质浓度。另外，可以减少溅射损伤。为了去除处理室内的剩余湿气，优选地使用捕集真空泵。例如，优选地使用低温泵、离子泵或钛升华泵。抽空单元可以是提供有冷槽的涡轮泵。在以例如低温泵抽空的处理室内，去除了氢原子、包含氢原子的化合物，诸如水（H₂O）（更优选地，还有包含碳原子的化合物）等，从而可以减少在处理室内形成的氧化物半导体中的杂质浓度。

作为沉积条件的一个实例，衬底和标靶之间的距离为100mm，压力为0.6Pa、直流（DC）电源为0.5kW，并且气氛是氧气氛（氧流速率的比例是100％）。注意，脉冲直流（DC）电源是优选的，这是由于可以减少在膜沉积时产生的粉状物质（被称为颗粒），并且可以使得膜厚度均匀。

为了使得氧化物半导体层尽可能不包含诸如氢、氢氧基或湿气的杂质，优选地，在膜形成之前，在溅射装置中的预热室内预热提供有栅极绝缘层803的衬底800，从而消除和去除吸附在衬底800上的诸如湿气或氢的杂质。预热的温度为100℃到400℃，优选地，150℃到300℃。作为提供在预热室内的排空单元，优选地使用低温泵。注意，可以省略这个预热处理。另外，在形成绝缘层808之前，可在在其上形成直到并且包括源极层805、漏极层806和电极层807的层的衬底800上类似地执行预热。

接着，如图24B所示，氧化物半导体层通过蚀刻等加工（图案化）为所希望的形状，从而在栅极绝缘层803上形成岛状的氧化物半导体层804，以便与栅极层801重叠。

可以通过喷墨法形成用于形成岛状的氧化物半导体层804的抗蚀掩模。通过喷墨法形成抗蚀掩模不需要光掩模；因此，可以减少制造成本。

注意，用于形成岛状的氧化物半导体层804的蚀刻可以是湿蚀刻、干蚀刻或干蚀刻和湿蚀刻两者。作为用于干蚀刻的蚀刻气体，优选地使用包含氯的气体（基于氯的气体，诸如氯（Cl₂）、三氯化硼（BCl₃）、四氯化硅（SiCl₄）或四氯化碳（CCl₄））。可替换地，可以使用包含氟的气体（基于氟的气体，诸如四氟化碳（CF₄）、六氟化硫（SF₆）、三氟化氮（NF₃）或三氟甲烷（CHF₃））、溴化氢（HBr）、氧（O₂）、添加了诸如氦（He）或氩（Ar）的稀有气体的任意这些气体）。

对于干蚀刻，可以使用平行板RIE（反应离子蚀刻）法或ICP（电感耦合等离子）蚀刻法。为了将膜蚀刻为所希望的形状，适当调整蚀刻条件（施加到线圈形电极的功率量、施加到衬底侧上的电极的功率量、衬底侧上的电极的温度）。

作为用于湿蚀刻的蚀刻剂，使用ITO-07N（Kanto Chemical Co.Inc.生产）。在湿蚀刻之后，通过清洗将蚀刻剂和被蚀刻的材料一起去除。包括蚀刻剂和蚀刻掉的材料的废液可被提纯，并且可以重新使用该材料。当在蚀刻之后从废液中收集诸如包含在氧化物半导体层内的铟的材料并且重新使用时，可以有效地使用资源，并且可以降低成本。

注意，优选地在后续步骤中形成导电膜之前执行逆溅射，以便去除附着在岛形氧化物半导体层804和栅极绝缘层803表面上的抗蚀残留等。

然后，在氮气氛、氧气氛、超干空气气氛（水成分为20ppm或更少，优选地，1ppm或更少，更优选地，10ppb或更少的空气）、稀有气体（例如，氩或氦）气氛中在氧化物半导体层804上执行热处理。在氧化物半导体层804上执行的热处理可以消除氧化物半导体层804内的湿气或氢。具体地，可以在350℃到850℃（或玻璃衬底的应变点），优选地，550℃到750℃下执行热处理。例如，可以在600℃执行热处理大约3到6分钟。由于用RTA法可以在短时间内执行脱水或脱氢，甚至可以在玻璃衬底的应变点之上的温度执行热处理。可替换地，在衬底温度达到450℃的状态中，可以执行热处理大约1个小时。

此处，氧化物半导体层804在氮气氛中通过使用电炉经受热处理，电炉是热处理装置的一个实例。

注意，热处理装置不限于电炉，并且可以包括用于通过热传导或来自加热元件诸如电阻加热元件的热辐射加热将要处理的对象的设备。例如，可以使用RTA（快速热退火）装置，诸如GRTA（气体快速热退火）装置或LRTA（灯快速热退火）装置。LRTA装置是用于通过从灯诸如卤灯、金属卤化物灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯或高压汞灯发射的光（电磁波）的辐射加热对象的装置。GRTA装置是用于使用高温气体进行热处理的装置。作为所述气体，使用通过热处理不与对象反应的惰性气体，诸如氮或稀有气体（例如，氩）。

例如，作为热处理，可以执行GRTA，其中衬底被移入加热到650℃到700℃高温的惰性气体中加热几分钟，并且被移出加热到高温的惰性气体。采用GRTA，可以实现短时间的高温热处理。

注意，优选地，在热处理中，氮或稀有气体诸如氦、氖或氩中不包含湿气、氢等。优选地，被引入热处理装置的氮或稀有气体诸如氦、氖或氩的纯度被设置为6N（99.9999%）或更高，优选地，7N（99.99999%）或更高（即，杂质浓度为1ppm或更低，优选地，0.1ppm或更低）。

当诸如湿气或氢的杂质被添加到氧化物半导体时，在栅极偏压－温度应力测试（BT测试，测试条件为，例如，85℃，2×10⁶V/cm，12小时）中，杂质和氧化物半导体的主要成分之间的键由于高电场（B：偏压）和高温（T：温度）而断裂，并且产生的悬空键引发阈值电压（Vth）的偏移。然而，在上述方式中，改进了栅极绝缘层和氧化物半导体层之间的界面的特性，并且氧化物半导体层中的杂质，特别是湿气和氢，被尽可能多地去除；因此，可以获得即使在BT测试中也可以稳定的晶体管。

通过上述处理，氧化物半导体层804内的氢的浓度可被减小，并且氧化物半导体层可被提纯。因此，氧化物半导体层可以是稳定的。另外，低于或等于玻璃临界温度的温度的热处理使得可以形成具有非常低的载流子密度和宽带隙的氧化物半导体层。因此，可以使用大衬底制造晶体管，从而可以提高生产率。另外，通过使用具有减小的氢浓度的提纯的氧化物半导体层，可以形成具有高耐压、减小的短沟道效应和高导通/截至比的晶体管。

注意，在加热氧化物半导体层的情况下，取决于氧化物半导体层的材料或加热条件，有时在氧化物半导体层的顶面上形成片状结晶。片状结晶优选地是c轴取向的单晶（大体垂直于氧化物半导体层的表面的方向）。如果片状结晶不是单晶，它们优选地是晶体的a－b面或a轴或b轴排列在沟道形成区域内并且结晶以c轴取向（大体垂直于氧化物半导体层的表面的方向）的多晶。注意，在放置在氧化物半导体层之下的层的表面不平的情况下，片状结晶是多晶；因此，放置在氧化物半导体层之下的层的表面优选地尽可能平坦。

接着，通过溅射或真空蒸发，在氧化物半导体层804上形成用于源极层和漏极层的导电膜（包括使用与源极和漏极层相同的层形成的导线）。然后，通过蚀刻等对导电膜图案化，从而在氧化物半导体层804上形成源极层805和漏极层806以及与电极层802重叠的导线层807，如图24C所示，栅极绝缘层803被放置在它们之间。

用于作为源极层805、漏极层806和电极层807的导电膜的材料的实例（包括使用与这些层相同的层形成的导线）是从Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中选择的元素；包括任意上述元素作为成分的合金；以及包括任意这些元素的组合的合金。导电膜可以具有Cr、Ta、Ti、Mo、W等的耐热金属堆叠在Al、Cu等的金属层的顶面和底面之一或两者上的结构。另外，通过使用添加了防止在铝膜中产生凸起和须状物的元素（诸如，Si、Ti、Ta、W、Mo、Cr、Nd、Sc或Y）的铝材料，可以提高耐热性。

另外，导电膜可以具有单层结构或两个或多个层的堆叠结构。例如，导电膜可以具有包含硅的铝膜的单层结构；钛膜堆叠在铝膜上的两层结构；或钛膜、铝膜和钛膜以这种顺序堆叠的三层结构。

可以使用导电金属氧化物形成作为源极层805、漏极层806和电极层807（包括使用与这些层相同的层形成的导线层）的导电膜。作为导电金属氧化物，可以使用氧化铟（In₂O₃）、氧化锡（SnO₂）、氧化锌（ZnO）、氧化铟和氧化锡的合金（In₂O₃-SnO₂，称为ITO）、氧化铟和氧化锌的合金（In₂O₃-ZnO）、或包含硅或氧化硅的任意金属氧化物材料。

在形成导电膜之后执行热处理的情况下，导电膜优选地具有足以耐受热处理的耐热性。

注意，材料和蚀刻条件被适当调整，从而在导电膜蚀刻时尽可能不去除氧化物半导体层804。取决于蚀刻条件，有时通过蚀刻岛状氧化物半导体层804的暴露部分的一部分形成凹槽（凹陷部分）。

为了减少光掩模的数目和光刻步骤中的步骤，可以使用利用多色调掩模形成的抗蚀掩模执行蚀刻，多色调掩模是一种曝光掩模，光通过它透射为具有多种强度。使用多色调掩模形成的抗蚀掩模具有多种厚度，并且还可以通过蚀刻改变形状；因此，抗蚀掩模可被用在处理不同图案的多个蚀刻步骤中。因此，可由一个多色调掩模形成对应于至少两种不同图案的抗蚀掩模。因此，可以减少曝光掩模的数目，并且还可以减少对应的光刻步骤的数目，从而可以简化处理。

接着，使用诸如N₂O、N₂或Ar的气体执行等离子处理。通过这种等离子处理，去除附着在氧化物半导体层暴露表面上的吸附的水等。可替换地，可以使用氧和氩的混合气体执行等离子处理。

在等离子处理之后，如图24D所示，形成绝缘层808，以便覆盖源极层805、漏极层806、电极层807和氧化物半导体层804。绝缘层808优选地包含尽可能少的诸如湿气、氢和氧等的杂质，并且可使用单个绝缘层或多个绝缘层的堆叠形成。如果绝缘层808中包含氢，则氢可能进入氧化物半导体层或从氧化物半导体层中析取氧，从而引起氧化物半导体层的背沟道部分的电阻减小（使得背沟道部分具有n型导电性），这可能导致寄生沟道的形成。因此，通过不使用氢的方法形成绝缘层808，从而绝缘层808包含尽可能少的氢是重要的。优选地使用具有高势垒属性的材料形成绝缘层808。例如，作为具有高势垒属性的绝缘膜，可以使用具有高势垒属性的绝缘膜，氮化硅膜、硅氮氧化物膜、氮化铝膜、铝氮氧化物膜等。当使用堆叠的多个绝缘膜时，具有低含量的氮的绝缘层，诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜，被形成在比具有高势垒属性的绝缘层更靠近氧化物半导体层804的一侧上。然后，形成具有高势垒属性的绝缘层以与源极层805、漏极层806和氧化物半导体层804重叠，具有低含量的氮的绝缘层被置于它们之间。通过使用具有高势垒属性的绝缘层，可以防止诸如湿气或氢的杂质进入氧化物半导体层804、栅极绝缘层803或氧化物半导体层804和另一个绝缘层之间的界面或其附近。另外，当与氧化物半导体层804接触地形成具有低含量的氮的绝缘层（诸如，氧化硅膜或氧氮化硅膜）时，可以防止使用具有高势垒属性的材料形成的绝缘层直接与氧化物半导体层804接触。

此处，形成栅极绝缘层808，其中通过溅射形成100nm厚的氮化硅膜堆叠在通过溅射形成的200nm厚的氧化硅膜上。沉积时的衬底温度可以从室温到300℃或更低，并且在本实施例中为100℃。

注意，可以在形成绝缘层808之后执行热处理。优选地在200℃到400℃（例如，250℃到350℃），在氮气氛、氧气氛、超干空气（水成分为20ppm或更少，优选地，1ppm或更少，更优选地，10ppb或更少的空气）、稀有气体（例如，氩或氦）气氛中执行热处理。此处，例如，在氮气氛中在250℃执行1小时的热处理。可替换地，在形成源极层805、漏极层806和电极层807之前，可以用与在氧化物半导体层上执行的以前的热处理类似的方式，在高温下短时间执行RTA处理。即使由于在氧化物半导体层上执行的热处理，在氧化物半导体层804中产生氧空位，当在与置于源极层805和漏极层806之间的氧化物半导体层804的暴露区域接触地提供包含氧的绝缘层808之后执行热处理时，给氧化物半导体层804提供了氧。因此，通过给氧化物半导体层804的与绝缘层808接触的区域提供氧，可以减少作为施主的氧空位，并且可以满足化学计量组分比。结果，氧化物半导体层804可被制成本征半导体层或大体本征半导体层。结果，氧化物半导电膜可被制成本征半导电膜或大体本征半导电膜。因此，可以改进晶体管的电特性，并且可以减小其电特性的变化。不具体限制这种热处理的时机，只要其在绝缘层808的形成之后即可。当这种热处理还作为另一个步骤中的热处理（例如，形成树脂膜时的热处理或用于减小透明导电膜的电阻的热处理）时，氧化物半导体层804可以是本征的或大体本征的，而不用增加步骤数目。

接着，在绝缘层808上形成导电膜并图案化，从而可以形成背栅极层以与氧化物半导体层804重叠。在形成背栅极层的情况下，形成绝缘层以便覆盖背栅极层。可以使用与栅极层801和电极层802或源极层805、漏极层806和电极层807类似的材料和结构形成背栅极层。

背栅极层的厚度是10nm到400nm，优选地，100nm到200nm。此处，以下列方式形成背栅极层：形成其中堆叠了钛膜、铝膜和钛膜的导电膜，以光刻等形成抗蚀掩模，通过蚀刻去除不必要的部分，从而导电膜被处理（图案化）为所希望的形状。

优选地使用可以防止气氛中的湿气、氢、氧等不利地影响晶体管的特性的具有高势垒属性的材料形成绝缘层。例如，可以使用氮化硅膜、硅氮氧化物膜、氮化铝膜、铝氮氧化物膜和/或等等的单层结构或堆叠结构通过等离子CVD、溅射等形成具有高势垒属性的绝缘层。为了获得势垒属性的效果，绝缘层优选地被形成为，例如，15nm到400nm的厚度。

此处，通过等离子CVD形成300nm厚的绝缘层。绝缘层的沉积条件如下：硅烷气体的流速为4sccm；一氧化二氮（N₂O）的流速为800sccm；并且衬底温度为400℃。

通过上述步骤，形成晶体管809和电容器810。注意电容器810被形成在电极层807与电极层802重叠的区域内，栅极绝缘层803被置于电极层807与电极层802之间。

晶体管809包括栅极层801、栅极层801上的栅极绝缘层803、与栅极层801重叠的氧化物半导体层804，栅极绝缘层803被置于氧化物半导体层804和栅极层801之间、以及在氧化物半导体层804上形成的源极层805和漏极层806。晶体管809还可以包括作为其组件的在氧化物半导体层804上提供的绝缘层808。图24D所示的晶体管809具有沟道蚀刻结构，其中氧化物半导体层804的在源极层805和漏极层806之间的一部分被蚀刻。

注意，晶体管809被描述为单栅极晶体管；可替换地，如果需要，通过包括彼此电连接的多个栅极层801，可以制造包括多个沟道形成区域的多栅极晶体管。

（包括液晶显示设备的各种电子设备）

下面将参考图25A到25F描述包括本说明书中公开的任意液晶显示设备的电子设备的实例。

图25A示出了笔记本个人计算机，包括主体2201、壳体2202、显示部分2203、键盘2204等。

图25B示出了个人数字助理（PDA）。主体2211提供有显示部分2213、外部接口2215、操作按钮2214等。提供输入笔2212作为用于操作PDA的附件。

图25C示出了作为电子纸的实例的电子书阅读器2220。电子书阅读器2220包括两个壳体，壳体2221和壳体2223。壳体2221和2223具有轴部分2237，电子书阅读器2220可以沿着轴部分2237打开和闭合。采用这种结构，可以像纸质书那样使用电子书阅读器2220。

显示部分2225结合在壳体2221内，并且显示部分2227结合在壳体2223内。显示部分2225和显示部分2227可以显示一个图像或不同图像。在显示部分2225和显示部分2227显示不同图像的情况下，例如，右显示部分（图25C中的显示部分2225）可以显示文本，并且左显示部分（图25C中的显示部分2227）可以显示图片。

另外，在图25C中，壳体2221提供有操作部分等。例如，壳体2221提供有电源开关2231、操作开关2233和扬声器2235。可以用操作按键2233翻页。注意，还可以在提供有显示部分的壳体表面上提供键盘、指点设备等。可以在壳体的背面或侧面上提供外部连接端子（例如，耳机端子、USB端子或者可以连接到AC适配器或各种电缆诸如USB电缆的端子）、记录介质***部分等。另外，电子书阅读器2220可以具有电子字典的功能。

电子书阅读器2220可被配置为无线地传输和接收数据。通过无线通信，可以从电子书服务器购买和下载所希望的书数据等。

注意，电子纸可被应用于各种场合中的设备，只要它们显示数据。例如，电子纸可用于车辆诸如火车的车辆中的海报、广告，以及除了电子书阅读器之外的各种卡（诸如***）中的显示。

图25D示出了移动电话。移动电话包括两个壳体，壳体2240和壳体2241。壳体2241提供有显示面板2242、扬声器2243、麦克风2244、指点设备2246、照相机镜头2247、外部连接端子2248等。壳体2240提供有用于给移动电话充电的太阳能电池2249、外部存储器槽2250等。天线结合在壳体2241中。

显示面板2242具有触控板功能。在图25D中，作为图像显示的多个操作按键2245以虚线示出。注意，移动电话包括用于将从太阳能电池2249输出的电压提升到每个电路所需的电压的升压电路。另外，除了上述组件之外，移动电话可以包括无接触IC芯片、小型记录设备等。

显示面板2242的显示朝向根据操作模式适当改变。另外，照相机镜头2247提供在与显示面板2242相同的表面上，从而移动电话可被用作视频电话。扬声器2243和麦克风2244可用于视频电话呼叫、记录、播放声音等，以及可用于语音呼叫。如图25D所示未折叠的壳体2240和2241可以滑动，从而彼此重叠。因此，可以减小移动电话的大小，这使得移动电话适合于携带。

外部连接端子2248可连接到AC适配器或各种电缆诸如USB电缆，这使得能够进行移动电话充电和数据通信。另外，通过将记录介质***外部存储器槽2250，可以保存和移动更大量的数据。另外，除了上述功能之外，移动电话可以具有红外线通信功能、电视接收功能等。

图25E示出了数字照相机。数字照相机包括主体2261、显示部分（A）2267、目镜2263、操作开关2264、显示部分（B）2265、电池2266等。

图25F示出了电视机。在电视机2270中，显示部分2273结合在壳体2271内。显示部分2273可以显示图像。此处，以支架2275支撑壳体2271。

可以用壳体2271的操作开关或单独的遥控器2280操作电视机2270。采用遥控器2280的操作按键2279，可以控制频道和音量，并且可以控制在显示部分2273上显示的图像。另外，遥控器2280可以具有显示从遥控器2280输出的数据的显示部分2277。

注意，电视机2270优选地提供有接收器、调制解调器等。可以用接收器接收一般电视广播。另外，当电视机通过调制解调器有线或无线地连接到通信网络时，可以执行单向（从发送器到接收器）或双向（发送器和接收器之间或接收器之间）数据通信。

本申请分别基于2010年4月9日和2010年5月18日向日本专利局提交的日本专利申请序列号No.2010－090935和2010－114435，通过引用将其完整内容结合在此。

Claims

1.一种显示设备，包括：

第一信号线，被配置为在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期中被提供有第一图像信号，并且在被包括在第二采样周期内的第二水平扫描周期中被提供有第二图像信号；

第二信号线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第三图像信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有第四图像信号；

第一扫描线和第二扫描线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有选择信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有非选择信号；

第三扫描线和第四扫描线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有非选择信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有选择信号；

电连接到第一信号线、第二信号线、第一扫描线和第三扫描线的第一像素，其中第一像素被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第一图像信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有第四图像信号；

电连接到第一信号线、第二信号线、第二扫描线和第四扫描线的第二像素，其中第二像素被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第三图像信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有第二图像信号；

第一移位寄存器，被配置为在第一水平扫描周期中给第一扫描线提供选择信号，并且在第二水平扫描周期中给第四扫描线提供选择信号；以及

第二移位寄存器，被配置为在第一水平扫描周期中给第二扫描线提供选择信号，并且在第二水平扫描周期中给第三扫描线提供选择信号。

2.如权利要求1所述的显示设备，

其中所述第一像素包括：

第一晶体管，其中第一晶体管的栅极电连接到第一扫描线，并且第一晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；

第二晶体管，其中第二晶体管的栅极电连接到第三扫描线，并且第二晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；以及

第一液晶元件，其中第一液晶元件的一个电极电连接到第一晶体管的源极和漏极中的另一个以及第二晶体管的源极和漏极中的另一个；

其中第二像素包括：

第三晶体管，其中第三晶体管的栅极电连接到第四扫描线，并且第三晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；

第四晶体管，其中第四晶体管的栅极电连接到第二扫描线，并且第四晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；以及

第二液晶元件，其中第二液晶元件的一个电极电连接到第三晶体管的源极和漏极中的另一个以及第四晶体管的源极和漏极中的另一个；以及

其中第一到第四晶体管中的每一个都包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

3.如权利要求1所述的显示设备，其中第一移位寄存器和第二移位寄存器中的每一个都包括晶体管，所述晶体管包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

4.一种显示设备，包括：

第一信号线，被配置为在被包括在第一采样周期内的第一水平扫描周期中被提供有第一图像信号，在被包括在第二采样周期内的第二水平扫描周期中被提供有第二图像信号，在被包括在第三采样周期内的第三水平扫描周期中被提供有第三图像信号；

第二信号线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第四图像信号，在第二水平扫描周期中被提供有第五图像信号，并且在第三水平扫描周期中被提供有第六图像信号；

第三信号线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第七图像信号，在第二水平扫描周期中被提供有第八图像信号，在第三水平扫描周期中被提供有第九图像信号；

第一扫描线、第五扫描线和第九扫描线，被配置为在第一水平扫描周期中被提供有选择信号；

第三扫描线、第四扫描线和第八扫描线，被配置为在第二水平扫描周期中被提供有选择信号；

第二扫描线、第六扫描线和第七扫描线，被配置为在第三水平扫描周期中被提供有选择信号；

第一像素，电连接到第一信号线、第二信号线、第三信号线、第一扫描线、第二扫描线和第三扫描线；

第二像素，电连接到第一信号线、第二信号线、第三信号线、第四扫描线、第五扫描线和第六扫描线；

第三像素，电连接到第一信号线、第二信号线、第三信号线、第七扫描线、第八扫描线和第九扫描线；

第一移位寄存器，电连接到第一扫描线、第四扫描线和第七扫描线；

第二移位寄存器，电连接到第二扫描线、第五扫描线和第八扫描线；以及

第三移位寄存器，电连接到第三扫描线、第六扫描线和第九扫描线。

5.如权利要求4所述的显示设备，

其中所述第一像素包括：

第一晶体管，其中第一晶体管的栅极电连接到第一扫描线，

并且第一晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；

第二晶体管，其中第二晶体管的栅极电连接到第二扫描线，

并且第二晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；

第三晶体管，其中第三晶体管的栅极电连接到第三扫描线，

并且第三晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线；以及

第一液晶元件，其中第一液晶元件的电极之一电连接到第一晶体管的源极和漏极中的另一个、第二晶体管的源极和漏极中的另一个以及第三晶体管的源极和漏极中的另一个，

其中所述第二像素包括：

第四晶体管，其中第四晶体管的栅极电连接到第四扫描线，并且第四晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；

第五晶体管，其中第五晶体管的栅极电连接到第五扫描线，并且第五晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；

第六晶体管，其中第六晶体管的栅极电连接到第六扫描线，并且第六晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线；以及

第二液晶元件，其中第二液晶元件的电极之一电连接到第四晶体管的源极和漏极中的另一个、第五晶体管的源极和漏极中的另一个以及第六晶体管的源极和漏极中的另一个，以及

其中所述第三像素包括：

第七晶体管，其中第七晶体管的栅极电连接到第七扫描线，并且第七晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；

第八晶体管，其中第八晶体管的栅极电连接到第八扫描线，并且第八晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；

第九晶体管，其中第九晶体管的栅极电连接到第九扫描线，并且第九晶体管的源极和漏极之一电连接到第三信号线；以及

第三液晶元件，其中第三液晶元件的电极之一电连接到第七晶体管的源极和漏极中的另一个、第八晶体管的源极和漏极中的另一个以及第九晶体管的源极和漏极中的另一个，

其中第一到第九晶体管中的每一个都包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

6.如权利要求4所述的显示设备，其中第一移位寄存器和第二移位寄存器中的每一个都包括晶体管，所述晶体管包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

7.一种显示设备，包括：

第一扫描线和第二扫描线，被配置为在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中被提供有选择信号；

第一像素，电连接到第一信号线和第一扫描线，其中第一像素被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第一图像信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有第二图像信号；

第二像素，电连接到第二信号线和第二扫描线，其中第二像素被配置为在第一水平扫描周期中被提供有第三图像信号，并且在第二水平扫描周期中被提供有第四图像信号；

第一移位寄存器，被配置为在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中给第一扫描线提供选择信号；以及

第二移位寄存器，被配置为在第一水平扫描周期和第二水平扫描周期中给第二扫描线提供选择信号。

8.如权利要求7所述的显示设备，

其中所述第一像素包括：

第一晶体管，其中第一晶体管的栅极电连接到第一扫描线，并且第一晶体管的源极和漏极之一电连接到第一信号线；以及

第一液晶元件，其中第一液晶元件的一个电极电连接到第一晶体管的源极和漏极中的另一个，

其中所述第二像素包括：

第二晶体管，其中第二晶体管的栅极电连接到第二扫描线，并且第二晶体管的源极和漏极之一电连接到第二信号线；以及

第二液晶元件，其中第二液晶元件的一个电极电连接到第二晶体管的源极和漏极中的另一个，以及

其中第一晶体管和第二晶体管中的每一个都包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

9.如权利要求7所述的显示设备，其中第一移位寄存器和第二移位寄存器中的每一个都包括晶体管，所述晶体管包括包含氧化物半导体的沟道形成区域。

10.一种驱动显示设备的方法，包括如下步骤：

在采样周期中，通过从第一扫描线到第n扫描线顺序移动选择信号，将图像信号输入第一到第n行中的多个像素，并且通过从第（n＋1）扫描线到第2n扫描线顺序移动选择信号，将图像信号输入第（n＋1）到第2n行中的多个像素，n是3或更大的自然数，

在完成将选择信号从第一扫描线移动到第k扫描线以及从第（n＋1）扫描线移动到第（n＋k）扫描线之后，使得用于第一到第k行的光源和用于第（n＋1）到第（n＋k）行的光源发光，k是2或更大并且小于n的自然数；以及

控制从用于第一到第k行的光源发出的光在第一到第k行中的多个像素中的每一个像素内的透射，并且控制从用于第（n＋1）到第（n＋k）行的光源发出的光在第（n＋1）到第（n＋k）行中的多个像素中的每一个像素内的透射，

其中所述多个光源中的一个光源发射颜色不同于所述多个光源中的另一个光源的颜色的光。

11.如权利要求10所述的驱动显示设备的方法，其中从用于第一到第k行的光源发出的光的颜色和从用于第（n＋1）到第（n＋k）行的光源发出的光的颜色彼此不同。

12.一种驱动显示设备的方法，包括如下步骤：

在采样周期中，通过从第一扫描线到第n扫描线顺序移动选择信号，通过被包括在第一到第n行像素内的第一晶体管将图像信号输入第一到第n行中的多个像素，并且通过从第（n＋1）扫描线到第2n扫描线顺序移动选择信号，通过被包括在第（n＋1）到第2n行像素内的第二晶体管将图像信号输入第（n＋1）到第2n行中的多个像素，其中n是3或更大的自然数，

13.如权利要求12所述的驱动显示设备的方法，其中从用于第一到第k行的光源发出的光的颜色和从用于第（n＋1）到第（n＋k）行的光源发出的光的颜色彼此不同。