CN111417895B - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种显示质量高的显示装置。本发明的显示装置包括像素及源极驱动电路。像素包括第一晶体管、第二晶体管(21、22)、电容元件(25)及显示器件(26)。源极驱动电路与第一布线及第二布线(31、32)电连接。第一布线(31)通过第一晶体管(21)与电容元件(25)中的一个电极及显示器件(26)中的一个电极电连接。第二布线(32)通过第二晶体管(22)与电容元件(25)中的另一个电极及显示器件(26)中的另一个电极电连接。

Description

显示装置
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置及其工作方法。
注意，本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的一个例子，可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、显示***、电子设备、照明装置、输入装置(例如，触摸传感器等)、输入输出装置(例如，触摸面板等)以及上述装置的驱动方法或制造方法。
在本说明书等中，半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。有时可以将显示装置(液晶显示装置、发光显示装置等)、投影装置、照明装置、电光装置、蓄电装置、存储装置、半导体电路、摄像装置及电子设备等称为半导体装置。或者，有时可以说它们包括半导体装置。
背景技术
已在进行使用液晶器件作为显示器件的显示装置的开发。一般而言，液晶器件有在一直被供应直流电压时容易劣化的倾向。因此，在使用液晶器件作为显示器件的显示装置中，例如采用在每一帧期间反转对液晶器件施加的电压的极性的驱动方式(也称为“帧反转驱动法”)。
作为显示装置的帧反转驱动方式，已知有：在由显示装置显示图像的期间供应到显示器件的公共电极的电位一直被保持为恒定的驱动方式(也称为“公共DC驱动法”)；以及例如在每一帧期间反转供应到公共电极的电位的极性的驱动方式(也称为“公共反转驱动法”)。例如，专利文献1揭露使用公共反转驱动法工作的液晶显示装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请公开平11-119193号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在使用公共DC驱动法驱动显示装置的情况下，对显示器件的公共电极供应如接地电位等恒定电位。因此，为了放大供应到显示器件的像素电极的电位与供应到公共电极的电位的差异，需要对像素电极供应高电位。另一方面，在使用公共反转驱动法驱动显示装置的情况下，即使供应到像素电极的电位低，也可以放大供应到显示器件的像素电极的电位与供应到公共电极的电位的差异。
但是，在使用公共反转驱动法驱动显示装置的情况下，需要同时反转供应到所有显示器件的公共电极的电位的极性。由此，供应到公共电极的电位的极性被反转之后直到对应于图像数据的电位供应到像素电极的期间根据每个像素而不同，这会导致显示不均匀及显示质量降低。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够对每个像素分别控制供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够使用源极驱动电路提供供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示不均匀得到改善的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种能够将高电压供应到显示器件的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种显示质量高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种低功耗的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种小型显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种上述显示装置的工作方法。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置，包括像素及源极驱动电路，其中，像素包括第一晶体管、第二晶体管、电容元件及显示器件，第一晶体管的源极和漏极中的一个与电容元件中的一个电极电连接，电容元件中的一个电极与显示器件中的一个电极电连接，第二晶体管的源极和漏极中的一个与电容元件中的另一个电极电连接，电容元件中的另一个电极与显示器件中的另一个电极电连接，第一晶体管的源极和漏极中的另一个通过第一布线与源极驱动电路电连接，并且，第二晶体管的源极和漏极中的另一个通过第二布线与源极驱动电路电连接。
此外，在上述方式中，可以采用如下结构：源极驱动电路具有将第一电位或第二电位供应到第二布线的功能，源极驱动电路包括第一电阻元件及第二电阻元件，第一电阻元件中的一个端子被供应第一电位，并且第二电阻元件中的一个端子被供应第二电位。
此外，在上述方式中，可以采用如下结构：源极驱动电路包括第一开关及第二开关，第一电阻元件中的一个端子与第一开关中的一个端子电连接，第一开关中的另一个端子与第二布线电连接，第二电阻元件中的一个端子与第二开关中的一个端子电连接，并且第二开关中的另一个端子与第二布线电连接。
此外，在上述方式中，第一电位和第二电位可以分别为正电位和负电位。
此外，在上述方式中，第一电位的绝对值与第二电位的绝对值可以相等或大致相等。
此外，在上述方式中，第一晶体管的栅极及第二晶体管的栅极可以与第三布线电连接。
此外，在上述方式中，也可以采用如下结构：显示装置包括栅极驱动电路，并且第三布线与栅极驱动电路电连接。
此外，在上述方式中，显示器件可以为液晶器件。
此外，在上述方式中，显示器件可以为使用水平电场方式的液晶器件。
此外，在上述方式中，显示器件可以包含呈现蓝相的液晶。
此外，在上述方式中，可以采用如下结构：第一晶体管及第二晶体管在沟道形成区中含有金属氧化物，并且金属氧化物包含In、Zn及M(M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
此外，在上述方式中，可以采用如下结构：像素包括第三晶体管，第三晶体管的源极和漏极中的一个与显示器件中的另一个电极电连接，并且第三晶体管的源极和漏极中的一个与公共布线电连接。
此外，在上述方式中，可以采用如下结构：第三晶体管在沟道形成区中含有金属氧化物，并且金属氧化物包含In、Zn及M(M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf)。
发明效果
根据本发明的一个方式，可以提供一种能够对每个像素分别控制供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种能够使用源极驱动电路提供供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种显示不均匀得到改善的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种能够将高电压供应到显示器件的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种显示质量高的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种低功耗的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种廉价的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种小型显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的显示装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种上述显示装置的工作方法。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图简要说明
图1是示出像素的一个例子的图。
图2是示出像素的工作的一个例子的图。
图3是示出像素的一个例子的图。
图4是示出像素的工作的一个例子的图。
图5A及图5B是示出像素的一个例子的图。
图6是示出显示装置的一个例子的图。
图7A及图7B是示出源极驱动电路的一个例子的图及示出路径晶体管逻辑电路的特性的一个例子的图。
图8A及图8B是示出源极驱动电路的一个例子的图及示出路径晶体管逻辑电路的特性的一个例子的图。
图9是示出显示装置的一个例子的图。
图10A1、图10A2、图10B1、图10B2、图10C1及图10C2是示出晶体管的一个例子的图。
图11A1、图11A2、图11B1、图11B2、图11C1及图11C2是示出晶体管的一个例子的图。
图12A1、图12A2、图12B1、图12B2、图12C1及图12C2是示出晶体管的一个例子的图。
图13A1、图13A2、图13B1、图13B2、图13C1及图13C2是示出晶体管的一个例子的图。
图14A至图14D是示出电子设备的一个例子的图。
图15是示出在实施例1中使用的电路的图。
图16A至图16C是示出在实施例1中使用的像素的图。
图17A和图17B是示出实施例1中的计算条件的图。
图18是示出实施例1中的计算结果的图。
实施发明的方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意，在下面说明的发明结构中，在不同的附图中共同使用相同的符号来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略反复说明。此外，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线，而不特别附加符号。
此外，为了便于理解，有时附图中示出的各构成要素的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此，所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
此外，根据情况或状态，可以互相调换“膜”和“层”。例如，有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外，有时可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
在本说明书等中，金属氧化物(metal oxide)是指广义上的金属的氧化物。金属氧化物被分类为氧化物绝缘体、氧化物导电体(包括透明氧化物导电体)和氧化物半导体(Oxide Semiconductor，也可以简称为OS)等。例如，在将金属氧化物用于晶体管的半导体层的情况下，有时将该金属氧化物称为氧化物半导体。换言之，OS FET可以是指包含金属氧化物或氧化物半导体的晶体管。
此外，在本说明书等中，有时将包含氮的金属氧化物也称为金属氧化物(metaloxide)。此外，也可以将包含氮的金属氧化物称为金属氧氮化物(metal oxynitride)。
(实施方式1)
在本实施方式中，参照附图说明本发明的一个方式的显示装置。
本发明的一个方式涉及一种包括像素、源极驱动电路及栅极驱动电路的显示装置。像素包括第一晶体管、第二晶体管、电容元件及显示器件。源极驱动电路与第一及第二布线电连接。第一布线通过第一晶体管与电容元件中的一个电极及显示器件中的一个电极电连接。第二布线通过第二晶体管与电容元件中的另一个电极及显示器件中的另一个电极电连接。栅极驱动电路与第三布线电连接，第三布线与第一晶体管及第二晶体管的栅极电连接。通过使设置在本发明的一个方式的显示装置中的像素具有上述结构，可以对每个像素分别控制供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的双方。
在此，可以使用液晶器件作为显示器件。此外，第一布线及第二布线可以用作信号线，第三布线可以用作扫描线。
源极驱动电路具有通过将图像信号供应到第一布线将对应于图像信号的电位供应到显示器件中的一个电极的功能。此外，源极驱动电路具有通过将第一电位或第二电位供应到第二布线将第一电位或第二电位供应到显示器件中的另一个电极的功能。在此，第二电位可以为第一电位的极性被反转的电位。
在本说明书等中，极性被反转的电位是指施加到显示器件的电压的极性被反转的电位。例如，在供应到显示器件中的另一个电极的电位为第一电位或第二电位，该第一电位为供应到显示器件中的一个电极的电位以上而该第二电位为供应到显示器件中的一个电极的电位以下的情况下，第一电位和第二电位可以说是极性被反转的电位。
此外，有时极性被反转的电位是指相对于标准电位的大小关系相反的电位。例如，有时在标准电位为接地电位的情况下，正负相反的电位是指极性被反转的电位。
例如，第一电位可以为正电位，第二电位可以为负电位。在此情况下，第一电位的绝对值和第二电位的绝对值可以相等或大致相等。例如，在第一电位的绝对值和第二电位的绝对值的差值为0.1V以下的情况下，第一电位的绝对值和第二电位的绝对值可以说是大致相等。
在本说明书等中，施加到显示器件的电压是指供应到该显示器件中的一个电极的电位与供应到该显示器件中的另一个电极的电位的电位差。此外，施加到显示器件的电压的极性被反转例如是指施加到显示器件的正电压被转换为负电压或者施加到显示器件的负电压被转换为正电压。
在本发明的一个方式中，当显示装置进行帧反转驱动时，不但转换供应到该显示器件中的一个电极的电位而且还转换供应到该显示器件中的另一个电极的电位。由此，与只有供应到该显示器件中的一个电极的电位被反转的情况相比，即使对应于图像信号的电位较低也可以提高施加到显示器件的电压。因此，即使在显示器件被施加高电压的情况下，也可以降低本发明的一个方式的显示装置的功耗。此外，不需要设置耐压性高的源极驱动电路，由此可以提供廉价的本发明的一个方式的显示装置。
在本说明书等中，有时高电压是指电位差的绝对值较大。此外，有时低电压是指电位差的绝对值较小。也就是说，当讨论电压的高低时，有时不考虑电压的极性。
如上所述，本发明的一个方式的显示装置可以对每个像素分别控制供应到显示器件中的一个电极的电位及供应到显示器件中的另一个电极的电位的双方。由此，转换供应到显示器件中的另一个电极的电位之后直到对该显示器件中的一个电极供应对应于图像信号的电位的期间可以在像素间相同。例如，对于本发明的一个方式的显示装置含有的所有像素，可以使对显示器件中的一个电极供应对应于图像信号的电位的时序与转换供应到显示器件中的另一个电极的电位的时序一致。由此，与显示器件中的另一个电极为公共电极的情况相比，可以减少显示在显示装置上的图像的显示不均匀并提高显示质量。
<1-1.像素的结构例子1>
图1是说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的像素11a的图。像素11a包括晶体管21、晶体管22、电容元件25及显示器件26。例如，可以使用液晶器件作为显示器件26。
晶体管21的源极和漏极中的一个与电容元件25中的一个电极电连接。电容元件25的一个电极与显示器件26中的一个电极电连接。晶体管22的源极和漏极中的一个与电容元件25中的另一个电极电连接。电容元件25中的另一个电极与显示器件26中的另一个电极电连接。
在此，将晶体管21的源极和漏极中的一个、电容元件25中的一个电极及显示器件26中的一个电极连接的布线称为节点N1。此外，将晶体管22的源极和漏极中的一个、电容元件25中的另一个电极及显示器件26中的另一个电极连接的布线称为节点N2。
晶体管21的源极和漏极中的另一个与布线31电连接。晶体管22的源极和漏极中的另一个与布线32电连接。晶体管21的栅极及晶体管22的栅极与布线33电连接。
布线31用作将图像信号供应到像素11a的信号线。布线32用作将第一电位及第二电位供应到像素11a的信号线。布线33用作控制晶体管21及晶体管22的扫描线。
在此，第二电位可以为第一电位的极性被反转的电位。例如，第一电位和第二电位分别可以为正电位和负电位。此外，第一电位的绝对值和第二电位的绝对值可以相等或大致相等。
晶体管21具有控制对像素11a供应图像信号的功能。晶体管22具有控制对像素11a供应第一电位及第二电位的功能。
节点N1储存对应于图像信号的电位。节点N2储存第一电位或第二电位。因此，通过作为晶体管21及晶体管22使用关态电流(off-state current)极低的晶体管，可以长时间地储存节点N1及节点N2的电位。作为该晶体管，例如，可以使用将金属氧化物用于沟道形成区的晶体管(以下称为OS晶体管)。
作为用于OS晶体管的半导体材料，可以使用能隙为2eV以上，优选为2.5eV以上，更优选为3eV以上的金属氧化物。典型的有含有铟的氧化物半导体等，例如，可以使用后面提到的CAAC-OS或CAC-OS等。CAAC-OS是结晶性高的氧化物半导体。此外，因为使用该结晶性高的氧化物半导体的晶体管的可靠性得到提高，所以优选将该晶体管用于本发明的一个方式的显示装置。CAC-OS还呈现高迁移率特性，适用于进行高速驱动的晶体管等。
OS晶体管因具有大能隙而呈现极低的关态电流特性。此外，OS晶体管具有与在沟道形成区中包含Si的晶体管(以下称为Si晶体管)不同的如下特征，即不会发生碰撞电离、雪崩击穿、短沟道效应等，因此能够形成高可靠性的电路。
晶体管21及晶体管22也可以使用Si晶体管。此外，晶体管21及晶体管22中的一个可以为OS晶体管而另一个可以为Si晶体管。作为该Si晶体管，可以举出：包含非晶硅的晶体管、包含具有结晶性的硅(典型的是，有低温多晶硅)的晶体管，包含单晶硅的晶体管等。
通过使用具有图1所示的结构的像素11a，可以对每个像素11a分别控制供应到显示器件26中的另一个电极的电位。
接着，参照图2所示的时序图说明像素11a的工作方法的一个例子。在此，电位V1和电位V2分别可以为第一电位和第二电位。此外，时间T01至时间T03和时间T04至时间T06都可以为一帧期间。
在时间T01将布线33的电位设定为高电位，使得晶体管21及晶体管22导通。然后，在时间T02将布线31的电位设定为对应于图像信号的电位，即电位VIS1并将布线32的电位设定为电位V2，使得节点N1和节点N2分别被写入电位VIS1和电位V2。由此，显示器件26进行对应于电位VIS1的显示。
在时间T03将布线33的电位设定为低电位，使得晶体管21及晶体管22关闭，由此节点N1和节点N2分别储存电位VIS1和电位V2。
在本说明书等中，低电位例如可以为电位V2以下的电位。此外，高电位例如可以为电位V1以上的电位。
在时间T04将布线33的电位设定为高电位，使得晶体管21及晶体管22导通。然后，在时间T05将布线31的电位设定为电位VIS1'并将布线32的电位设定为电位V1，使得节点N1和节点N2分别成为电位VIS1'和电位V1。由此，进行施加到显示器件26的电压的极性被反转的帧反转驱动。由此，在显示器件26为液晶器件的情况下，与不进行帧反转驱动的情况相比可以抑制显示器件26的劣化，因此可以提高本发明的一个方式的显示装置的可靠性。此外，通过转换节点N1的电位和节点N2的电位的双方进行帧反转驱动，与只转换节点N1的电位进行帧反转驱动的情况相比，即使对应于图像信号的电位较低也可以提高施加到显示器件26的电压。因此，即使在显示器件26被施加高电压的情况下，也可以降低本发明的一个方式的显示装置的功耗。
在时间T06将布线33的电位设定为低电位，使得晶体管21及晶体管22关闭。以上是图像11a的工作方法的一个例子。
如上所述，在本发明的一个方式中，按规定周期转换供应到布线32的电位。例如，如图2所示，该周期可以与图像信号被供应到布线31的周期相同。例如，可以使图像信号被供应到布线31的时序与转换供应到布线32的电位的时序一致。
如上所述，本发明的一个方式的显示装置能够对每个像素11a分别控制供应到显示器件26中的一个电极的电位及供应到显示器件26中的另一个电极的电位的双方。也就是说，能够控制写入到每个像素11a中的节点N1的电位和节点N2的电位的双方。由此，对节点N2写入第一电位或第二电位之后直到对节点N1写入对应于图像信号的电位的期间可以在像素11a间相同。例如，对于所有像素11a，如图2所示那样可以使将电位写入到节点N1的时序与将电位写入到节点N2的时序一致。由此，可以减少显示在显示装置上的图像的显示不均匀并提高显示质量。
此外，第一电位及第二电位既可固定又可变动。例如，第一电位可以在0V至5V的范围变动，第二电位可以在-5V至0V的范围变动。由此，例如可以对供应到像素11a的图像信号进行校正处理。
<1-2.像素的结构例子2>
图3是说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的像素11b的图。像素11b是像素11a的变形例子，与像素11a的不同之处在于设置有晶体管23。
晶体管23的源极和漏极中的一个与节点N2电连接。晶体管23的源极和漏极中的另一个与布线35电连接。晶体管23的栅极与布线34电连接。
布线35用作公共布线。也就是说，本发明的一个方式的显示装置含有的所有像素11b中的晶体管23的源极和漏极中的另一个例如可以与一个布线35电连接。布线35可以被供应恒定电位，例如可以被供应接地电位。此外，布线34用作控制晶体管23的扫描线。
与像素11a同样，节点N2储存第一电位或第二电位。通过作为晶体管23使用与晶体管22同样的关态电流极低的晶体管，例如OS晶体管，可以长时间地储存节点N2的电位。晶体管23也可以使用Si晶体管。
接着，参照图4所示的时序图说明像素11b的工作方法的一个例子。在此，将供应到布线35的电位设定为电位VCOM。此外，时间T11至时间T15和时间T16至时间T20都可以为一帧期间。
在时间T11将布线34的电位设定为低电位，在时间T12将布线33的电位设定为高电位。此外，在时间T13将布线31的电位设定为对应于图像信号的电位，即电位VIS2并将布线32的电位设定为电位V2。由此，晶体管21及晶体管22导通，使得节点N1和节点N2分别被写入电位VIS2和电位V2。由此，显示器件26进行对应于电位VIS2的显示。
在时间T14将布线33的电位设定为低电位，使得晶体管21及晶体管22关闭，由此节点N1和节点N2分别储存电位VIS2和电位V2。
在时间T15将布线34的电位设定为高电位，使得晶体管23导通，由此节点N2的电位成为电位VCOM。也就是说，节点N2的电位上升“VCOM-V2”。由此，在节点N1的电容耦合系数为1的情况下，节点N1的电位也上升“VCOM-V2”，成为“VIS2+VCOM-V2”。也就是说，施加到显示器件26的电压不变。在此，在电位VIS2为正电位的情况下，有时电位“VIS2+VCOM-V2”大于电位V1。注意，在下面说明中节点N1的电容耦合系数为1。
在时间T16将布线34的电位设定为低电位，在时间T17将布线33的电位设定为高电位。此外，在时间T18将布线31的电位设定为电位VIS2'并将布线32的电位设定为电位V1。由此，晶体管21及晶体管22导通，使得节点N1和节点N2分别成为电位VIS2'和电位V1。如上所述，进行施加到显示器件26的电压的极性被反转的帧反转驱动。
在时间T19将布线33的电位设定为低电位，使得晶体管21及晶体管22关闭，由此节点N1和节点N2分别储存电位VIS2'和电位V1。
在时间T20将布线34的电位设定为高电位，使得晶体管23导通，由此节点N2的电位成为电位VCOM。也就是说，节点N2的电位上升“VCOM-V1”，即下降“V1-VCOM”。由此，节点N1的电位也上升“VCOM-V1”，即下降“V1-VCOM”，成为“VIS2'+VCOM-V1”。也就是说，施加到显示器件26的电压不变。在此，在电位VIS2'为负电位的情况下，有时电位“VIS2'+VCOM-V1”小于电位V2。以上是图像11b的工作方法的一个例子。
如图4所示，通过在将对应于图像信号的电位写入节点N1之后将节点N2的电位设定为电位VCOM，可以在施加到显示器件26的电压不变的情况下将节点N2的电位设定为电位VCOM。由此，可以抑制施加到显示器件26的电压因布线31至布线34等产生的电噪音而变动。由此，可以提高显示在显示装置上的图像的显示质量。
<1-3.像素的结构例子3>
图5A是说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的像素11c的图，图5B是说明可以用于本发明的一个方式的显示装置的像素11d的图。像素11c采用设置在像素11a中的晶体管21及晶体管22具有背栅极的结构。像素11d采用设置在像素11b中的晶体管21至晶体管23具有背栅极的结构。背栅极可以与具有该背栅极的晶体管的前栅极电连接，具有提高通态电流(on-state current)的效果。此外，也可以对背栅极提供与前栅极不同的电位。通过采用该结构，可以控制晶体管的阈值电压。虽然在图5A及图5B中示出像素含有的所有晶体管中具有背栅极的结构，但是也可以使用没有背栅极的晶体管。
<1-4.显示装置的结构例子1>
图6是示出作为本发明的一个方式的显示装置的显示装置10的结构例子的图。显示装置10包括像素11设置为m行n列(m、n为2以上的整数)的矩阵状的像素阵列14、栅极驱动电路12及源极驱动电路13。栅极驱动电路12与布线33电连接。源极驱动电路13与布线31及布线32电连接。作为像素11，可以使用像素11a、像素11b、像素11c或像素11d等。
在本说明书等中，将第i行j列(i是1以上且m以下的整数，j是1以上且n以下的整数)的像素11记为像素11[i，j]。此外，将与第i行的像素11电连接的布线33记为布线33[i]，并将与第j列的像素11电连接的布线31和布线32分别记为布线31[j]和布线32[j]。
栅极驱动电路12具有生成用来选择像素11的选择信号并将该信号通过布线33供应到像素11的功能。布线33的电位为对应于栅极驱动电路12生成的选择信号的电位。
源极驱动电路13具有生成对应于由像素11显示的图像的图像信号并将该信号通过布线31供应到像素11的功能。布线31的电位为对应于源极驱动电路13生成的图像信号的电位。此外，源极驱动电路13具有生成第一电位及第二电位并将该第一电位及第二电位通过布线32供应到像素11的功能。
如上所述，本发明的一个方式的显示装置即使在对应于图像信号的电位较低的情况下也可以提高施加到显示器件26的电压。由此，不需要设置耐压性高的源极驱动电路13，由此可以提供廉价的本发明的一个方式的显示装置。
<1-5.源极驱动电路的结构例子1>
图7A示出源极驱动电路13的具体结构例子。除了源极驱动电路13以外，还示出像素11[i，j]及像素11[i，j+1]。
源极驱动电路13包括移位寄存器41a及移位寄存器41b、锁存电路42a及锁存电路42b、电平移位电路43a及电平移位电路43b、N型路径晶体管逻辑电路(以下称为N-PTL)44a及P型路径晶体管逻辑电路(以下称为P-PTL)44b、选择电路45、放大电路46a及放大电路46b、电阻串47a及电阻串47b、开关48a及开关48b、开关49a及开关49b。此外，电阻串47a包括电阻元件57a[1]至[s](s为2以上的整数)，电阻串47b包括电阻元件57b[1]至[s]。此外，由N-PTL44a和电阻串47a构成数字模拟转换电路(以下称为DA转换电路)，由P-PTL44b和电阻串47b构成DA转换电路。此外，开关48a及开关48b、开关49a及开关49b例如可以使用CMOS晶体管、n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。
移位寄存器41a的输出端子与锁存电路42a的时钟输入端子电连接，移位寄存器41b的输出端子与锁存电路42b的时钟输入端子电连接。锁存电路42a的输入端子及锁存电路42b的输入端子与数据总线51电连接。锁存电路42a的输出端子与电平移位电路43a的输入端子电连接，锁存电路42b的输出端子与电平移位电路43b的输入端子电连接。电平移位电路43a的输出端子与N-PTL44a的信号输入端子电连接，电平移位电路43b的输出端子与P-PTL44b的信号输入端子电连接。N-PTL44a的输出端子及P-PTL44b的输出端子与选择电路45的输入端子电连接。选择电路45的输出端子与放大电路46a的输入端子及放大电路46b的输入端子电连接。放大电路46a的输出端子与布线31[j]电连接，放大电路46b的输出端子与布线31[j+1]电连接。
电阻元件57a[1]至[s]彼此串联连接，电阻元件57b[1]至[s]彼此串联连接。N-PTL44a具有s+1个输入端子，该s+1个输入端子如图7A所示那样分别与电阻元件57a中的一个端子及/或电阻元件57a中的另一个端子电连接。此外，P-PTL44b具有s+1个输入端子，该s+1个输入端子如图7A所示那样分别与电阻元件57b中的一个端子及/或电阻元件57b中的另一个端子电连接。
电阻串47a及电阻串47b通过电源线被供应电位V1及电位V2，并被供应电位Vrn[1]至[s-1]。具体而言，电阻元件57a[1]中的一个端子及电阻元件57b[1]中的一个端子通过电源线71被供应电位V1。此外，电阻元件57a[2]中的一个端子及电阻元件57b[2]中的一个端子被供应电位Vrn[1]。此外，电阻元件57a[s-1]中的一个端子及电阻元件57b[s-1]中的一个端子被供应电位Vrn[s-2]。此外，电阻元件57a[s]中的一个端子及电阻元件57b[s]中的一个端子被供应电位Vrn[s-1]。此外，电阻元件57a[s]中的另一个端子及电阻元件57b[s]中的另一个端子通过电源线72被供应电位V2。在此，在电位V1、电位V2及电位Vrn[1]至[s-1]中，电位V1最高，电位Vrn[1]至[s-1]依次下降，电位V2最低，即可。
电源线71除了与电阻元件57a[1]中的一个端子电连接以外还与开关48a中的一个端子及开关49b中的一个端子电连接。电源线72除了与电阻元件57a[s]中的另一个端子电连接以外还与开关48b中的一个端子及开关49a中的一个端子电连接。开关48a中的另一个端子及开关49a中的另一个端子与布线32[j]电连接。开关48b中的另一个端子及开关49b中的另一个端子与布线32[j+1]电连接。此外，电阻元件57b[1]中的一个端子除了可以与电源线71电连接以外还可以与开关48a中的一个端子及开关49b中的一个端子电连接，电阻元件57b[s]中的另一个端子除了可以与电源线72电连接以外还可以与开关48b中的一个端子及开关49a中的一个端子电连接。
锁存电路42a的输入端子及锁存电路42b的输入端子从数据总线51被输入对应于供应到像素11的图像信号的数字信号。
锁存电路42a具有根据从移位寄存器41a被供应的信号进行该数字信号的储存和所储存的该数字信号的输出中的一个的功能。此外，锁存电路42b具有根据从移位寄存器41b被供应的信号进行该数字信号的储存和所储存的该数字信号的输出中的一个的功能。
电平移位电路43a及电平移位电路43b具有将输入信号转换为具有振幅更大的电压或振幅更小的电压的输出信号的功能。具体而言，电平移位电路43a具有将从锁存电路42a供应的数字信号的振幅电压转换为DA转换电路适合工作的振幅电压的功能。此外，电平移位电路43b具有从锁存电路42b供应的数字信号的振幅电压转换为DA转换电路适合工作的振幅电压的功能。
N-PTL44a及P-PTL44b具有基于被输入的数字信号的数字值输出作为模拟信号的电位V1、电位Vrn[1]至[s]及电位V2中的任一个的功能。图7B是示出N-PTL44a及P-PTL44b的输出电位和输入数字值的关系的图。如图7B所示，在N-PTL44a中，被输入的数字信号的数字值越大输出电位越小。例如，当被输入8位数字信号时，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为0的情况下N-PTL44a能够输出电位V1，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为255的情况下N-PTL44a能够输出电位V2。
此外，如图7B所示，在P-PTL44b中，被输入的数字信号的数字值越大输出电位越大。例如，当被输入8位数字信号时，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为0的情况下P-PTL44b能够输出电位V2，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为255的情况下P-PTL44b能够输出电位V1。
从N-PTL44a输出的电位可以为图2所示的VIS1’或图4所示的电位VIS2’，而从P-PTL44b输出的电位可以为图2所示的电位VIS1或图4所示的电位VIS2。也就是说，节点N2的电位为电位V1的像素11所具有的节点N1被供应对应于从N-PTL44a输出的电位的电位。另一方面，节点N2的电位为电位V2的像素11所具有的节点N1被供应对应于从P-PTL44b输出的电位的电位。
在此，在输入到N-PTL44a及P-PTL44b的数字信号的位数为b(b为1以上的整数)的情况下，s可以以“2b-1”表示。也就是说，例如，在该数字信号为8位信号的情况下，电阻串47a可以具有255个电阻元件57a，电阻串47b可以具有255个电阻元件57b。
此外，通过调整电位Vrn[1]至[s-1]的电位，可以使DA转换电路对被输入的数字信号进行图像处理。例如，可以进行γ校正。通过进行图像处理，可以提高显示在显示装置10上的图像的显示质量。
选择电路45具有将从N-PTL44a输出的电位及从P-PTL44b输出的电位中的一个供应到放大电路46a的输入端子并将该电位中的另一个供应到放大电路46b的输入端子的功能。
放大电路46a及放大电路46b具有将输入到输入端子的模拟信号放大并输出到输出端子的功能。通过设置放大电路46a及放大电路46b，可以将图像信号稳定地供应到像素11。作为放大电路46a及放大电路46b，可以使用包括运算放大器等的电压跟随器电路等。此外，在作为放大电路使用具有差分输入电路的电路的情况下，该差分输入电路的偏置电压优选为无限趋近于0V。
开关48a及开关48b被供应控制信号EN，开关48a及开关48b的导通及关闭被控制信号EN控制。开关49a及开关49b被供应控制信号ENB，开关49a及开关49b的导通及关闭被控制信号ENB控制。控制信号ENB是控制信号EN的互补信号，在开关48a及开关48b导通的情况下可以使开关49a及开关49b关闭，在开关48a及开关48b关闭的情况下可以使开关49a及开关49b导通。
控制信号EN及控制信号ENB例如可以位1位信号。在此情况下，当控制信号EN的值为“1”时控制信号ENB的值为“0”，当控制信号EN的值为“0”时控制信号ENB的值为“1”。在此，控制信号的值为“1”是指该控制信号的电位例如为高电位的情况，控制信号的值为“0”是指该控制信号的电位例如为低电位的情况。此外，也可以在值为“0”时控制信号的电位为高电位而在值为“1”时控制信号的电位为低电位。
以下假设控制信号的值为“1”时被供应该控制信号的开关导通而控制信号的值为“0”时被供应该控制信号的开关关闭的情况进行说明。此外，也可以假设控制信号的值为“0”时被供应该控制信号的开关导通而控制信号的值为“1”时被供应该控制信号的开关关闭的情况。
通过将控制信号EN和控制信号ENB的值分别设定为“1”和“0”，使开关48a及开关48b导通并使开关49a及开关49b关闭。由此，布线32[j]的电位成为电位V1，布线32[j+1]的电位成为电位V2。此外，通过将控制信号EN和控制信号ENB的值分别设定为“0”和“1”，使开关49a及开关49b导通并使开关48a及开关48b关闭。由此，布线32[j]的电位成为电位V2，布线32[j+1]的电位成为电位V1。
如上所述，通过转换控制信号EN及控制信号ENB的值，可以转换供应到布线32的电位。如上所述，电位V2可以为电位V1的极性被反转的电位，因此通过转换控制信号EN及控制信号ENB的值，可以反转供应到布线32的电位的极性。
在此，如图7B所示，在输入数字值相等的情况下，P-PTL44b的输出电位可以为N-PTL44a的输出电位的极性被反转的电位。总之，通过转换控制信号EN及控制信号ENB的值并使用选择电路45转换供应到放大电路46a及放大电路46b的输入端子的电位，可以进行帧反转驱动。
如图7A所示，可以共享对构成DA转换电路的电阻串47a供应电位V1的电源和对布线32供应电位V1的电源。此外，可以共享对构成DA转换电路的电阻串47a供应电位V2的电源和对布线32供应电位V2的电源。由此，可以在不增加设置在显示装置10中的电源的情况下对布线32供应电位。因此，可以抑制显示装置10的大型化。
此外，源极驱动电路13可以包括n/2个移位寄存器41a及移位寄存器41b、锁存电路42a及锁存电路42b、电平移位电路43a及电平移位电路43b、N-PTL44a及P-PTL44b、选择电路45、放大电路46a及放大电路46b、电阻串47a及电阻串47b、开关48a及开关48b、开关49a及开关49b。此外，例如可以将一个控制信号EN供应到所有开关48a及开关48b，并可以将一个控制信号ENB供应到所有开关49a及开关49b。
<1-6.源极驱动电路的结构例子2>
图8A示出与图7A不同的源极驱动电路13。除了源极驱动电路13以外，还示出像素11[i，j]、信号生成电路61及转换电路62。
源极驱动电路13包括移位寄存器41、锁存电路42、电平移位电路43、路径晶体管逻辑电路(以下称为PTL)44、放大电路46、电阻串47、开关48、开关49。此外，电阻串47包括电阻元件57[1]至[t](t为2以上的整数)。此外，由PTL44和电阻串47构成DA转换电路。此外，开关48及开关49例如可以使用CMOS晶体管、n沟道型晶体管或p沟道型晶体管。
信号生成电路61的输出端子与转换电路62的输入端子电连接。转换电路62的输出端子通过数据总线51与锁存电路42的输入端子电连接。移位寄存器41的输出端子与锁存电路42的时钟输入端子电连接。锁存电路42的输出端子与电平移位电路43的输入端子电连接。电平移位电路43的输出端子与PTL44的信号输入端子电连接。PTL44的输出端子与放大电路46的输入端子电连接。放大电路46的输出端子与布线31[j]电连接。
电阻元件57[1]至[t]彼此串联连接。PTL44具有t+1个输入端子，该t+1个输入端子如图8A所示那样分别与电阻元件57中的一个端子及/或电阻元件57中的另一个端子电连接。
电阻串47与电源线71及电源线72电连接。电阻串47通过电源线71被供应电位V1，并通过电源线72被供应电位V2。此外，可以不被供应电位Vrn。
此外，电源线71也与开关48中的一个端子电连接，电源线72也与开关49中的一个端子电连接。
信号生成电路61具有生成对应于供应到像素11的图像信号的数字信号的功能。信号生成电路61例如具有生成8位数字信号的功能。
转换电路62具有转换信号生成电路61所生成的数字信号以使DA转换电路进行合适处理的功能。例如，转换电路62能够将信号生成电路61所生成的数字信号转换为该数字信号的位数增加了1位或2位的数字信号。例如，在信号生成电路61所生成的数字信号的位数为8位的情况下，转换电路62能够将该数字信号转换为9位或10位数字信号。此外，转换电路62也可以具有将信号生成电路61所生成的数字信号转换为该数字信号的位数增加了3位以上的数字信号的功能。此外，转换电路62也可以具有对信号生成电路61所生成的数字信号进行γ校正等图像处理的功能。
锁存电路42通过数据总线51被输入从转换电路62输出的数字信号。锁存电路42具有根据从移位寄存器41被供应的信号进行该数字信号的储存和所储存的该数字信号的输出中的一个的功能。
电平移位电路43具有将输入信号转换为具有振幅更大的电压或振幅更小的电压的输出信号的功能。具体而言，电平移位电路43具有将从锁存电路42供应的数字信号的振幅电压转换为DA转换电路适合工作的振幅电压的功能。
PTL44具有基于被输入的数字信号的数字值输出作为模拟信号的电位V2以上且电位V1以下的电位的功能。图8B是示出PTL44的输出电位和输入数字值的关系的图。如图8B所示，在PTL44中，被输入的数字信号的数字值越大输出电位越大。例如，当被输入9位数字信号时，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为0的情况下PTL44能够输出电位V2，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为511的情况下PTL44能够输出电位V1。此外，也可以在PTL44中，被输入的数字信号的数字值越大输出电位越小。例如，当被输入9位数字信号时，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为0的情况下PTL44能够输出电位V1，在该数字信号的数字值以十进制形式表示为511的情况下PTL44能够输出电位V2。
在此，在输入到PTL44的数字信号的位数为b的情况下，t可以以“2b-1”表示。也就是说，例如，在该数字信号为9位信号的情况下，电阻串47可以具有511个电阻元件57。此外，为了实现从PTL44输出的电位和输入到PTL44的数字信号的数字值的线性关系，电阻元件57[1]至[t]的所有电阻值优选都相等。
因为其位数被转换电路62转换的数字信号输入到PTL44，所以转换电路62可以具有反转从PTL44输出的电位的极性的功能。
例如，源极驱动电路13以第一模式或第二模式工作。在第一模式中，从PTL44输出电阻元件57[1]至电阻元件57[(t+1)/2]中的一个端子的电位，在第二模式中，从PTL44输出电阻元件57[(t+1)/2+1]至电阻元件57[t]中的一个端子的电位或电阻元件57[t]中的另一个端子的电位。在此情况下，通过将第一模式转换成第二模式，可以反转从PTL44输出的电位的极性。
在此，转换电路62能够以由输出到PTL44的数字信号的最上位表示工作模式的方式转换信号生成电路61所生成的数字信号。例如，在源极驱动电路13以第一模式工作的情况下，转换电路62可以将对信号生成电路61所生成的数字信号的最上位添加了“1”位的数字信号输出到数据总线51。此外，在源极驱动电路13以第二模式工作的情况下，转换电路62可以将对信号生成电路61所生成的数字信号的最上位添加了“0”位的数字信号输出到数据总线51。
放大电路46具有将输入到输入端子的模拟信号放大并输出到输出端子的功能。通过设置放大电路46，可以将图像信号稳定地供应到像素11。作为放大电路46，可以采用与放大电路46a或放大电路46b同样的结构。
开关48被供应控制信号EN，开关48的导通及关闭被控制信号EN控制。开关49被供应控制信号ENB，开关49的导通及关闭被控制信号ENB控制。
通过将控制信号EN和控制信号ENB的值分别设定为“1”和“0”，使开关48导通并使开关49关闭。由此，布线32[j]的电位成为电位V1。此外，通过将控制信号EN和控制信号ENB的值分别设定为“0”和“1”，使开关49导通并使开关48关闭。由此，布线32[j]的电位成为电位V2。如上所述，通过转换控制信号EN及控制信号ENB的值，可以转换供应到布线32的电位。电位V2为电位V1的极性被反转的电位，因此通过转换控制信号EN及控制信号ENB的值，可以反转供应到布线32的电位的极性。
在图8A所示的结构的源极驱动电路13中，通过转换源极驱动电路13的工作模式并转换控制信号EN和控制信号ENB的值，可以进行帧反转驱动。
此外，源极驱动电路13可以包括n个移位寄存器41、锁存电路42、电平移位电路43、PTL44、放大电路46、电阻串47、开关48、开关49。此外，例如可以将一个控制信号EN供应到所有开关48，并可以将一个控制信号ENB供应到所有开关49。
在显示装置10所包括的源极驱动电路13具有图8A所示的结构的情况下，设置在源极驱动电路13中的PTL种类可以为一种。由此，可以简化显示装置10的制造工序。
<1-7.显示装置的结构例子2>
图9是示出显示装置10的结构例子的截面图，并示出显示装置10为应用了水平电场方式的透射型液晶显示装置的情况。
图9示出像素阵列14及电路15的结构例子。电路15可以为栅极驱动电路12或源极驱动电路13等。
显示装置10具有贴合了衬底111和衬底113的结构。在像素阵列14中，在衬底111上设置有晶体管21、电容元件25及显示器件26等。在电路15中，在衬底111上设置有晶体管24等。此外，在衬底113上设置有着色层131及遮光层132等。
晶体管21包括被用作栅电极的导电层221、被用作栅极绝缘层的绝缘层211、半导体层231、被用作源电极及漏电极的导电层222a及导电层222b。此外，电容元件25包括被用作电极的导电层224及导电层222a、被用作介电层的绝缘层211。晶体管21、晶体管24及电容元件25被绝缘层212及绝缘层217覆盖。此外，在晶体管21、晶体管24及电容元件25与显示器件26之间设置有被用作层间绝缘层的绝缘层215。
半导体层231可以包括金属氧化物。在此情况下，晶体管21是OS晶体管。此外，晶体管24等设置在衬底111上的其他晶体管也可以具有与晶体管21同样的结构。
显示器件26是应用了水平电场方式，具体为边缘场切换(FFS)方式的液晶器件。显示器件26包括电极181、电极182及液晶层183。可以由产生在电极181与电极182之间的电场控制液晶层183的取向。液晶层183位于绝缘层220及电极182上。电极181通过设置在绝缘层215、绝缘层217及绝缘层212中的开口电连接于导电层222a。电极182通过设置在绝缘层215、绝缘层217、绝缘层212及绝缘层211中的开口电连接于导电层224。此外，电极182可以具有梳齿状的顶面形状(也称为平面形状)或形成有狭缝的顶面形状。在电极182中，可以形成一个或多个开口。
在电极181与电极182之间设置有绝缘层220。电极181具有隔着绝缘层220与电极182重叠的部分。此外，在电极181与着色层131重叠的区域中，具有在电极181上没设置电极182的部分。
来自背光单元552的光经过衬底111、电极181、电极182、液晶层183、着色层131及衬底113射出到显示装置的外部。作为透射来自背光单元552的光的这些层的材料，使用透射可见光的材料。
优选的是，在着色层131及遮光层132与液晶层183之间设置覆盖层121。覆盖层121可以抑制包含在着色层131及遮光层132等中的杂质扩散到液晶层183中。
衬底111与衬底113由粘合层141贴合。在由衬底111、衬底113及粘合层141围绕的区域中密封有液晶层183。
以夹有显示装置的像素阵列14及电路15等的方式配置偏振片125a及偏振片125b。来自位于偏振片125a的外侧的背光单元552的光经过偏振片125a入射到显示装置10。此时，可以由施加到电极181与电极182之间的电压控制液晶层183的取向，来控制光的光学调制。就是说，可以控制从显示装置10经过偏振片125b射出的光的强度。此外，因为入射到显示器件26的光的指定波长区域以外的光被着色层131吸收，所以显示装置10所射出的光例如成为呈现红色、蓝色或绿色的光。
导电层565通过导电层255及连接体242与FPC162电连接。
通过使用应用了水平电场方式的液晶器件作为显示器件26，可以在液晶层183中的一个表面形成被用作显示器件26中的一个电极的电极181及被用作显示器件26中的另一个电极的电极182的双方。由此，电极181及电极182的双方可以电连接于电容元件25含有的电极。
作为用于液晶器件的液晶，可以使用呈现蓝相的液晶。在此情况下，优选对显示器件26施加高电压。因为显示装置10可以对显示器件26施加高电压，所以即使使用呈现蓝相的液晶作为显示器件26，显示装置10也能够正常工作。
蓝相是液晶相的一种，是指当使胆甾液晶的温度上升时即将从胆甾相转变到均质相之前出现的相。因为蓝相只在窄的温度范围内出现，所以将其中混合了几wt％以上的手征试剂的液晶组合物用于液晶，以扩大温度范围。
由于包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物的响应速度快，并且其具有光学各向同性。此外，包含呈现蓝相的液晶和手征试剂的液晶组成物不需要取向处理，并且视角依赖性小。此外，由于不需要设置取向膜而不需要摩擦处理，因此可以防止由于摩擦处理而引起的静电破坏，并可以降低制造工序中的液晶显示装置的不良、破损。
此外，作为用于液晶器件的液晶，也可以使用呈现蓝相的液晶以外的液晶。例如，可以使用热致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC：PolymerDispersed Liquid Crystal：聚合物分散液晶)、铁电液晶、反铁电液晶等。这些液晶材料根据条件呈现出胆甾相、近晶相、立方相、手向列相、各向同性相等。此外，作为液晶材料，可以使用正型液晶或负型液晶的任一个。在使用呈现蓝相的液晶以外的液晶作为用于液晶器件的液晶的情况下，优选设置取向膜以控制液晶的取向。
本实施方式可以与其他实施方式等中记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式2)
在本实施方式中，参照附图说明可以代替上述实施方式所示的各晶体管而使用的晶体管的一个例子。
本发明的一个方式的显示装置可以使用底栅型晶体管或顶栅型晶体管等各种形态的晶体管来制造。因此，可以很容易地对应于现有的生产线更换所使用的半导体层材料或晶体管结构。
[底栅型晶体管]
图10A1示出底栅型晶体管之一的沟道保护型晶体管810的沟道长度方向的截面图。在图10A1中，晶体管810形成在衬底771上。此外，晶体管810在衬底771上隔着绝缘层772包括电极746。此外，在电极746上隔着绝缘层726包括半导体层742。电极746可以被用作栅电极。绝缘层726可以被用作栅极绝缘层。
此外，在半导体层742的沟道形成区上包括绝缘层741。此外，在绝缘层726上以与半导体层742的一部分接触的方式包括电极744a及电极744b。电极744a可以被用作源电极和漏电极中的一个。电极744b可以被用作源电极和漏电极中的另一个。电极744a的一部分及电极744b的一部分形成在绝缘层741上。
绝缘层741可以被用作沟道保护层。通过在沟道形成区上设置绝缘层741，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742露出。由此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742的沟道形成区被蚀刻。根据本发明的一个方式，可以实现电特性良好的晶体管。
此外，晶体管810在电极744a、电极744b及绝缘层741上包括绝缘层728，在绝缘层728上包括绝缘层729。
当将氧化物半导体用于半导体层742时，优选将能够从半导体层742的一部分中夺取氧而产生氧空位的材料用于电极744a及电极744b的至少与半导体层742接触的部分。半导体层742中的产生氧空位的区域的载流子浓度增加，该区域n型化而成为n型区域(n+层)。因此，该区域能够被用作源区域或漏区域。当将氧化物半导体用于半导体层742时，作为能够从半导体层742中夺取氧而产生氧空位的材料的一个例子，可以举出钨、钛等。
通过在半导体层742中形成源区域及漏区域，可以降低电极744a及电极744b与半导体层742的接触电阻。因此，可以使场效应迁移率及阈值电压等晶体管的电特性良好。
当将硅等半导体用于半导体层742时，优选在半导体层742与电极744a之间及半导体层742与电极744b之间设置被用作n型半导体或p型半导体的层。用作n型半导体或p型半导体的层可以被用作晶体管的源区域或漏区域。
绝缘层729优选使用具有防止杂质从外部扩散到晶体管中或者降低杂质的扩散的功能的材料形成。此外，根据需要也可以省略绝缘层729。
图10A2所示的晶体管811与晶体管810的不同之处在于：在绝缘层729上包括可用作背栅电极的电极723。电极723可以使用与电极746同样的材料及方法形成。
一般而言，背栅电极使用导电层来形成，并以半导体层的沟道形成区被栅电极与背栅电极夹持的方式设置。因此，背栅电极可以具有与栅电极同样的功能。背栅电极的电位可以与栅电极相等，也可以为接地电位(GND电位)或任意电位。此外，通过不跟栅电极联动而独立地改变背栅电极的电位，可以改变晶体管的阈值电压。
电极746及电极723都可以被用作栅电极。因此，绝缘层726、绝缘层728及绝缘层729都可以被用作栅极绝缘层。此外，也可以将电极723设置在绝缘层728与绝缘层729之间。
注意，当将电极746和电极723中的一个称为“栅电极”时，将另一个称为“背栅电极”。例如，在晶体管811中，当将电极723称为“栅电极”时，将电极746称为“背栅电极”。此外，当将电极723用作“栅电极”时，晶体管811是顶栅型晶体管之一种。此外，有时将电极746和电极723中的一个称为“第一栅电极”，有时将另一个称为“第二栅电极”。
通过以夹持半导体层742的方式设置电极746及电极723并将电极746及电极723的电位设定为相同，半导体层742中的载流子流过的区域在膜厚度方向上更加扩大，所以载流子的迁移量增加。其结果是，晶体管811的通态电流增大，并且场效应迁移率也增高。
因此，晶体管811是相对于占有面积具有较大的通态电流的晶体管。也就是说，可以相对于所要求的通态电流缩小晶体管811的占有面积。根据本发明的一个方式，可以缩小晶体管的占有面积。因此，根据本发明的一个方式，可以实现集成度高的半导体装置。
此外，由于栅电极及背栅电极使用导电层形成，因此具有防止在晶体管的外部产生的电场影响到形成沟道的半导体层的功能(尤其是对静电等的电场遮蔽功能)。此外，当将背栅电极形成得比半导体层大以使用背栅电极覆盖半导体层时，能够提高电场遮蔽功能。
此外，通过使用具有遮光性的导电膜形成背栅电极，能够防止光从背栅电极一侧入射到半导体层。由此，能够防止半导体层的光劣化，并防止晶体管的阈值电压漂移等电特性劣化。
根据本发明的一个方式，可以实现可靠性良好的晶体管。此外，可以实现可靠性良好的半导体装置。
图10B1示出与图10A1不同的结构的沟道保护型晶体管820的沟道长度方向的截面图。晶体管820具有与晶体管810大致相同的结构，而它们的不同之处在于：绝缘层741覆盖半导体层742的端部。在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的一开口部中，半导体层742与电极744a电连接。此外，在选择性地去除绝缘层741的重叠于半导体层742的部分而形成的另一开口部中，半导体层742与电极744b电连接。绝缘层741的与沟道形成区重叠的区域可以被用作沟道保护层。
图10B2所示的晶体管821与晶体管820的不同之处在于：在绝缘层729上包括可以被用作背栅电极的电极723。
通过设置绝缘层741，可以防止在形成电极744a及电极744b时产生的半导体层742的露出。因此，可以防止在形成电极744a及电极744b时半导体层742被薄膜化。
此外，与晶体管810及晶体管811相比，晶体管820及晶体管821的电极744a与电极746之间的距离及电极744b与电极746之间的距离更长。因此，可以减少产生在电极744a与电极746之间的寄生电容。此外，可以减少产生在电极744b与电极746之间的寄生电容。根据本发明的一个方式，可以提供一种电特性良好的晶体管。
图10C1示出作为底栅型晶体管之一的沟道蚀刻型晶体管825的沟道长度方向的截面图。在晶体管825中，不使用绝缘层741形成电极744a及电极744b。因此，在形成电极744a及电极744b时露出的半导体层742的一部分有时被蚀刻。另一方面，由于不设置绝缘层741，可以提高晶体管的生产率。
图10C2所示的晶体管826与晶体管825的不同之处在于：在绝缘层729上具有可以用作背栅电极的电极723。
图11A1、图11A2、图11B1、图11B2、图11C1及图11C2示出晶体管810、晶体管811、晶体管820、晶体管821、晶体管825、晶体管826的沟道宽度方向的截面图。
在图11B2和图11C2所示的结构中，栅电极和背栅电极彼此连接，由此栅电极和背栅电极的电位相同。此外，半导体层742被夹在栅电极和背栅电极之间。
在沟道宽度方向上，栅电极和背栅电极的长度比半导体层742大，并且半导体层742整体夹着绝缘层726、绝缘层741、绝缘层728、绝缘层729被栅电极或背栅电极覆盖。
通过采用该结构，可以由栅电极及背栅电极的电场电围绕包括在晶体管中的半导体层742。
可以将如晶体管811、晶体管821、晶体管826那样的利用栅电极及背栅电极的电场电围绕形成沟道形成区的半导体层742的晶体管的器件结构称为Surrounded channel(S-channel：围绕沟道)结构。
通过采用S-channel结构，可以利用栅电极和背栅电极中的一个或两个对半导体层742有效地施加用来引起沟道形成的电场。由此，晶体管的电流驱动能力得到提高，从而可以得到较高的通态电流特性。此外，由于可以增加通态电流，所以可以使晶体管微型化。此外，通过采用S-channel结构，可以提高晶体管的机械强度。
[顶栅型晶体管]
图12A1所例示的晶体管842是顶栅型晶体管之一。晶体管842在形成绝缘层729之后形成电极744a及电极744b。电极744a及电极744b在形成于绝缘层728及绝缘层729中的开口部与半导体层742电连接。
此外，去除不与电极746重叠的绝缘层726的一部分，以电极746及剩余的绝缘层726为掩模将杂质引入到半导体层742，由此可以在半导体层742中以自对准(self-alignment)的方式形成杂质区域。晶体管842包括绝缘层726超过电极746的端部延伸的区域。半导体层742的通过绝缘层726被引入杂质的区域的杂质浓度低于不通过绝缘层726被引入杂质的区域。因此，在半导体层742的不与电极746重叠的区域中形成LDD(LightlyDoped Drain：轻掺杂漏极)区域。
图12A2所示的晶体管843与晶体管842的不同之处在于：包括电极723。晶体管843包括形成在衬底771上的电极723。电极723具有隔着绝缘层772与半导体层742重叠的区域。电极723可以被用作背栅电极。
此外，如图12B1所示的晶体管844及图12B2所示的晶体管845那样，也可以完全去除不与电极746重叠的区域的绝缘层726。此外，如图12C1所示的晶体管846及图12C2所示的晶体管847那样，也可以不去除绝缘层726。
在晶体管842至晶体管847中，也可以在形成电极746之后以电极746为掩模而将杂质引入到半导体层742，由此在半导体层742中自对准地形成杂质区域。根据本发明的一个方式，可以实现电特性良好的晶体管。此外，根据本发明的一个方式，可以实现集成度高的半导体装置。
图13A1、图13A2、图13B1、图13B2、图13C1及图13C2示出晶体管842、晶体管843、晶体管844、晶体管845、晶体管846、晶体管847的沟道宽度方向的截面图。
晶体管843、晶体管845及晶体管847具有上述S-channel结构。但是，不局限于此，晶体管843、晶体管845及晶体管847也可以不具有S-channel结构。
本实施方式可以与其他实施方式等中记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式3)
在本实施方式中，参照附图对OS晶体管的详细结构例子进行说明。
作为OS晶体管中的半导体层，例如可以采用包含铟、锌及M(铝、钛、镓、锗、钇、锆、镧、铈、锡、钕或铪等金属)的以“In-M-Zn类氧化物”表示的膜。
当构成半导体层的氧化物半导体为In-M-Zn类氧化物时，优选用来形成In-M-Zn氧化物膜的溅射靶材的金属元素的原子数比满足In≥M及Zn≥M。这种溅射靶材的金属元素的原子数比优选为In:M:Zn＝1:1:1、In:M:Zn＝1:1:1.2、In:M:Zn＝3:1:2、In:M:Zn＝4:2:3、In:M:Zn＝4:2:4.1、In:M:Zn＝5:1:6、In:M:Zn＝5:1:7、In:M:Zn＝5:1:8等。注意，所形成的半导体层的原子数比分别有可能在上述溅射靶材中的金属元素的原子数比的±40％的范围内变动。
作为半导体层，可以使用载流子密度低的氧化物半导体。例如，作为半导体层可以使用载流子密度为1×1017/cm3以下，优选为1×1015/cm3以下，更优选为1×1013/cm3以下，进一步优选为1×1011/cm3以下，更进一步优选为小于1×1010/cm3，1×10-9/cm3以上的氧化物半导体。将这样的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。该氧化物半导体的缺陷态密度低，因此可以说是具有稳定的特性的氧化物半导体。
注意，本发明不局限于上述记载，可以根据所需的晶体管的半导体特性及电特性(场效应迁移率、阈值电压等)来使用具有适当的组成的材料。此外，优选适当地设定半导体层的载流子密度、杂质浓度、缺陷密度、金属元素与氧的原子数比、原子间距离、密度等，以得到所需的晶体管的半导体特性。
当构成半导体层的氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时，氧空位增加，会使该半导体层变为n型。因此，将半导体层中的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下，优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外，有时当碱金属及碱土金属与氧化物半导体键合时生成载流子，而使晶体管的关态电流增大。因此，将半导体层的碱金属或碱土金属的浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)设定为1×1018atoms/cm3以下，优选为2×1016atoms/cm3以下。
此外，当构成半导体层的氧化物半导体含有氮时生成作为载流子的电子，载流子密度增加而容易n型化。其结果是，使用含有氮的氧化物半导体的晶体管容易变为常开特性。因此，半导体层的氮浓度(通过二次离子质谱分析法测得的浓度)优选为5×1018atoms/cm3以下。
此外，半导体层例如也可以具有非单晶结构。非单晶结构例如包括具有c轴取向的结晶的CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)、多晶结构、微晶结构或非晶结构。在非单晶结构中，非晶结构的缺陷态密度最高，而CAAC-OS的缺陷态密度最低。
非晶结构的氧化物半导体膜例如具有无秩序的原子排列且不具有结晶成分。或者，非晶结构的氧化物膜例如是完全的非晶结构且不具有结晶部。
此外，半导体层也可以为具有非晶结构的区域、微晶结构的区域、多晶结构的区域、CAAC-OS的区域和单晶结构的区域中的两种以上的混合膜。混合膜有时例如具有包括上述区域中的两种以上的区域的单层结构或叠层结构。
以下对非单晶半导体层的一个方式的CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS的构成进行说明。
CAC-OS例如是指包含在氧化物半导体中的元素不均匀地分布的构成，其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸。注意，在下面也将在氧化物半导体中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域以0.5nm以上且10nm以下，优选为1nm以上且2nm以下或近似的尺寸混合的状态称为马赛克(mosaic)状或补丁(patch)状。
氧化物半导体优选至少包含铟。尤其是，优选包含铟及锌。除此之外，也可以还包含选自铝、镓、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种。
例如，In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS(在CAC-OS中，尤其可以将In-Ga-Zn氧化物称为CAC-IGZO)是指材料分成铟氧化物(以下，称为InOX1(X1为大于0的实数))或铟锌氧化物(以下，称为InX2ZnY2OZ2(X2、Y2及Z2为大于0的实数))以及镓氧化物(以下，称为GaOX3(X3为大于0的实数))或镓锌氧化物(以下，称为GaX4ZnY4OZ4(X4、Y4及Z4为大于0的实数))等而成为马赛克状，且马赛克状的InOX1或InX2ZnY2OZ2均匀地分布在膜中的构成(以下，也称为云状)。
换言之，CAC-OS是具有以GaOX3为主要成分的区域和以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域混在一起的构成的复合氧化物半导体。在本说明书中，例如，当第一区域的In与元素M的原子个数比大于第二区域的In与元素M的原子个数比时，第一区域的In浓度高于第二区域。
注意，IGZO是通称，有时是指包含In、Ga、Zn及O的化合物。作为典型例子，可以举出以InGaO3(ZnO)m1(m1为自然数)或In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1，m0为任意数)表示的结晶性化合物。
上述结晶性化合物具有单晶结构、多晶结构或CAAC结构。CAAC结构是多个IGZO的纳米晶具有c轴取向性且在a-b面上以不取向的方式连接的结晶结构。
另一方面，CAC-OS与氧化物半导体的材料构成有关。CAC-OS是指如下构成：在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中，一部分中观察到以Ga为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域分别以马赛克状无规律地分散。因此，在CAC-OS中，结晶结构是次要因素。
CAC-OS不包含组成不同的两种以上的膜的叠层结构。例如，不包含由以In为主要成分的膜与以Ga为主要成分的膜的两层构成的结构。
注意，有时观察不到以GaOX3为主要成分的区域与以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域之间的明确的边界。
在CAC-OS中包含选自铝、钇、铜、钒、铍、硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁等中的一种或多种以代替镓的情况下，CAC-OS是指如下构成：一部分中观察到以该元素为主要成分的纳米粒子状区域以及一部分中观察到以In为主要成分的纳米粒子状区域以马赛克状无规律地分散。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下，作为成膜气体，可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的一种或多种。此外，成膜时的成膜气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好，例如，将氧气体的流量比设定为0％以上且低于30％，优选为0％以上且10％以下。
CAC-OS具有如下特征：通过根据X射线衍射(XRD：X-ray diffraction)测定法之一的Out-of-plane法利用θ/2θ扫描进行测定时，观察不到明确的峰。也就是说，根据X射线衍射测量，可知在测定区域中没有a-b面方向及c轴方向上的取向。
此外，在通过照射束径为1nm的电子束(也称为纳米束)而取得的CAC-OS的电子衍射图案中，观察到环状的亮度高的区域以及在该环状区域内的多个亮点。由此，根据电子衍射图案，可知CAC-OS的结晶结构具有在平面方向及截面方向上没有取向的nc(nano-crystal)结构。
此外，例如在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中，根据通过能量分散型X射线分析法(EDX：Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析图像，可确认到：具有以GaOX3为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域不均匀地分布而混合的构成。
CAC-OS的结构与金属元素均匀地分布的IGZO化合物不同，具有与IGZO化合物不同的性质。换言之，CAC-OS具有以GaOX3等为主要成分的区域及以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域互相分离且以各元素为主要成分的区域为马赛克状的构成。
在此，以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域的导电性高于以GaOX3等为主要成分的区域。换言之，当载流子流过以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域时，呈现氧化物半导体的导电性。因此，当以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域在氧化物半导体中以云状分布时，可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面，以GaOX3等为主要成分的区域的绝缘性高于以InX2ZnY2OZ2或InOX1为主要成分的区域。换言之，当以GaOX3等为主要成分的区域在氧化物半导体中分布时，可以抑制泄漏电流而实现良好的开关工作。
因此，当将CAC-OS用于半导体器件时，通过起因于GaOX3等的绝缘性及起因于InX2ZnY2OZ2或InOX1的导电性的互补作用可以实现高通态电流(Ion)及高场效应迁移率(μ)。
此外，使用CAC-OS的半导体器件具有高可靠性。因此，CAC-OS适用于各种半导体装置的构成材料。
本实施方式可以与其他实施方式等中记载的结构适当地组合而实施。
(实施方式4)
在本实施方式中，参照图14A至图14D说明本发明的一个方式的电子设备。
本实施方式的电子设备包括本发明的一个方式的显示装置。由此，电子设备的显示部可以显示高质量的图像。
在本实施方式的电子设备的显示部例如可以显示具有全高清、2K、4K、8K、16K或更高的分辨率的图像。此外，作为显示部的屏幕尺寸，对角线尺寸可以为对角线20英寸以上、30英寸以上、50英寸以上、60英寸以上或70英寸以上。
作为电子设备，例如可以举出电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、大型游戏机等(弹珠机等)具有较大的屏幕的电子设备、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置。
本发明的一个方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号，电子设备可以在显示部上显示图像或信息等。在电子设备包括天线及二次电池时，可以将天线用于非接触电力传送。
本发明的一个方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能：力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本发明的一个方式的电子设备可以具有各种功能，诸如将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能；触控面板的功能；显示日历、日期或时间等的功能；执行各种软件(程序)的功能；进行无线通信的功能；读出储存在存储介质中的程序或数据的功能等。
图14A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中，外壳7101中组装有显示部7000。此外，在此，利用支架7103支撑外壳7101。
可以在显示部7000中使用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用外壳7101所具备的操作开关或另外提供的遥控操作机7111对图14A所示的电视装置7100进行操作。此外，显示部7000也可以具备触摸传感器。通过用手指等触摸显示部7000可以对电视装置7100进行操作。此外，也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111的操作键或触摸面板，可以进行频道及音量的操作，并可以对显示在显示部7000上的图像进行操作。
此外，电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者，在通过调制解调器将电视装置连接到有线或无线方式的通信网络时，可以进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图14B示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括外壳7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在外壳7211中组装有显示部7000。
可以在显示部7000中使用本发明的一个方式的显示装置。
图14C、图14D示出数字标牌的一个例子。
图14C所示的数字标牌7300包括外壳7301、显示部7000及扬声器7303等。此外，数字标牌可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器以及麦克风等。
图14D示出安装于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
可以对图14C和图14D所示的显示部7000的每一个使用本发明的一个方式的显示装置。
显示部7000的面积越大，一次能够提供的信息量越多。并且，显示部7000越大，越容易吸引人的注意，从而例如越可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000，不仅可以显示静态图像或动态图像，使用者还能够直觉性地进行操作，所以是优选的。此外，在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时，可以通过直觉性的操作提高易用性。
此外，如图14C和图14D所示，数字标牌7300或数字标牌7400优选通过无线通信可以与使用者所携带的智能手机等信息终端7311或信息终端7411联动。例如，显示在显示部7000上的广告的信息可以显示在信息终端7311或信息终端7411的屏幕。此外，通过操作信息终端7311或信息终端7411，可以切换显示部7000的显示。
此外，数字标牌7300或数字标牌7400可以将信息终端7311或信息终端7411的屏幕作为操作单元(控制器)使用来执行游戏。由此，不特定多个使用者可以同时参加游戏，享受游戏的乐趣。
可以将本发明的一个方式的显示装置沿着房屋或高楼的内壁或外壁、车辆的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
本实施方式可以与其他实施方式等中记载的结构适当地组合而实施。
[实施例]
在本实施例中，说明本发明的一个方式的显示装置的计算结果。
图15示出作为本实施例的计算对象的电路60的结构。电路60包括像素11、晶体管58及晶体管59。
像素11与布线31及布线32连接。布线32与晶体管58的源极和漏极中的一个及晶体管59的源极和漏极中的一个连接。
晶体管58的源极和漏极中的另一个被施加电位V1，即+5V。晶体管59的源极和漏极中的另一个被施加电位V2，即-5V。晶体管58的栅极被供应信号EN。晶体管59的栅极被供应信号ENB。在此，晶体管58相当于图7A所示的开关48a或开关48b，而晶体管59相当于图7A所示的开关49a或开关49b。
在本实施例中，作为像素11的结构，设想图16A所示的像素11[1]、图16B所示的像素11[2]及图16C所示的像素11[3]。
像素11[1]包括晶体管21、电容元件25及电容元件26a。晶体管21的源极和漏极中的一个与电容元件25中的一个电极连接。电容元件25中的一个电极与电容元件26a中的一个电极连接。晶体管21的源极和漏极中的另一个与布线31连接。电容元件25中的另一个电极及电容元件26a中的另一个电极的电位为接地电位。
像素11[2]相当于实施方式1所示的像素11a。像素11[3]相当于实施方式1所示的像素11b。在此，在像素11[1]至像素11[3]中，以液晶器件为显示器件26，将电容元件26a假设为液晶器件。此外，在像素11[3]中，布线35的电位为接地电位。
晶体管21、晶体管22、晶体管23、晶体管58及晶体管59为OS晶体管。此外，晶体管21、晶体管22及晶体管23的沟道长度和沟道宽度都为4μm，而晶体管58及晶体管59的沟道长度和沟道宽度分别为4μm和800μm。此外，电容元件25的储存电容为200fF，而电容元件26a的储存电容为100fF。
在本实施例中，布线31的电位为对应于8位数字信号的电位。图17A示出像素11为像素11[1]时的布线31的电位和数字信号的数字值的关系。图17B示出像素11为像素11[2]或像素11[3]时的布线31的电位和数字信号的数字值的关系。在本实施例中，所有数字值以十进制形式表示。
在本实施例中，将数字信号的数字值设定为“0”、“31”、“63”、“95”、“127”、“159”、“191”、“223”、“255”，并在条件1和条件2下分别计算出电容元件26a中的一个电极和另一个电极的电位差ΔVlc。在此，如图17A及图17B所示，在条件2下供应到布线31的电位是在条件1下供应到布线31的电位的极性被反转的电位。具体而言，如图17A所示，在像素11为像素11[1]的情况下，数字信号的数字值为“0”时布线31的电位为0V，数字信号的数字值为“255”时布线31的电位在条件1和条件2下分别为V1和V2。另一方面，如图17B所示，在像素11为像素11[2]或像素11[3]的情况下，在条件1下，数字信号的数字值为“0”时布线31的电位为V2，数字信号的数字值为“255”时布线31的电位为V1，在条件2下，数字信号的数字值为“0”时布线31的电位为V1，数字信号的数字值为“255”时布线31的电位为V2。
此外，在条件1下，通过使晶体管59导通并使晶体管58关闭，使布线32的电位成为电位V2。另一方面，在条件2下，通过使晶体管58导通并使晶体管59关闭，使布线32的电位成为电位V1。如上所述，在条件2下供应到布线31的电位是在条件1下供应到布线31的电位的极性被反转的电位。总之，条件1和条件2的转换相当于帧反转驱动。
以下说明本实施例中的电路60的工作方法。在像素11为像素11[1]的情况下，首先，将布线31的电位设定为对应于图17A所示的数字值的电位。然后，通过使晶体管21导通，将布线31的电位写入节点N1，之后，使晶体管21关闭。由此计算出在晶体管21关闭之后过了一帧期间(0.6ms)之后的电位差ΔVlc。在条件1和条件2下分别进行了上述工作。
在像素11为像素11[2]的情况下，首先，将布线31的电位设定为对应于图17B所示的数字值的电位。在条件1下，通过使晶体管59导通并使晶体管58关闭，使布线32的电位成为电位V2。在条件2下，通过使晶体管58导通并使晶体管59关闭，使布线32的电位成为电位V1。然后，通过使晶体管21导通，将布线31的电位写入节点N1，通过使晶体管22导通，将布线32的电位写入节点N2，之后，使晶体管21及晶体管22关闭。由此计算出在晶体管21及晶体管22关闭之后过了一帧期间之后的电位差ΔVlc。
在像素11为像素11[3]的情况下，首先，将布线31的电位设定为对应于图17B所示的数字值的电位。在条件1下，通过使晶体管59导通并使晶体管58关闭，使布线32的电位成为电位V2。在条件2下，通过使晶体管58导通并使晶体管59关闭，使布线32的电位成为电位V1。然后，通过使晶体管21导通，将布线31的电位写入节点N1，通过使晶体管22导通，将布线32的电位写入节点N2，之后，使晶体管21及晶体管22关闭。然后，通过使晶体管23导通，使节点N2的电位成为接地电位。由此计算出在使晶体管21及晶体管22关闭之后过了一帧期间之后的电位差ΔVlc。
图18示出像素11为像素11[1]、像素11[2]或像素11[3]时的条件1及条件2下的电位差ΔVlc和数字信号的数字值的关系。如图18所示，与像素11为像素11[1]时相比，像素11为像素11[2]或像素11[3]时，即使在数字信号的数字值相等的情况下，施加到作为液晶器件的电容元件26a的电压也被放大。此外，像素11为像素11[1]、像素11[2]或像素11[3]时，都可以在一帧期间保持施加到电容元件26a的电压。
[符号说明]
10：显示装置、11：像素、11a：像素、11b：像素、11c：像素、11d：像素、12：栅极驱动电路、13：源极驱动电路、14：像素阵列、15：电路、21：晶体管、22：晶体管、23：晶体管、24：晶体管、25：电容元件、26：显示器件、26a:电容元件、31：布线、32：布线、33：布线、34：布线、35：布线、41：移位寄存器、41a：移位寄存器、41b：移位寄存器、42：锁存电路、42a：锁存电路、42b：锁存电路、43：电平移位电路、43a：电平移位电路、43b：电平移位电路、44：PTL、44a：N-PTL、44b：P-PTL、45：选择电路、46：放大电路、46a:放大电路、46b：放大电路、47：电阻串、47a：电阻串、47b：电阻串、48：开关、48a：开关、48b：开关、49：开关、49a：开关、49b：开关、51：数据总线、57：电阻元件、57a：电阻元件、57b:电阻元件、58：晶体管、59：晶体管、60：电路、61：信号生成电路、62：转换电路、71：电源线、72：电源线、111：衬底、113：衬底、121：保护层、125a：偏振片、125b：偏振片、131：着色层、132：遮光层、141：粘合层、162：FPC、181：电极、182：电极、183：液晶层、211：绝缘层、212：绝缘层、215：绝缘层、217：绝缘层、220：绝缘层、221：导电层、222a：导电层、222b：导电层、224：导电层、231：半导体层、242：连接体、255：导电层、552：背光单元、565：导电层、723：电极、726：绝缘层、728：绝缘层、729：绝缘层、741：绝缘层、742：半导体层、744a:电极、744b：电极、746：电极、771:衬底、772：绝缘层、810：晶体管、811：晶体管、820：晶体管、821：晶体管、825：晶体管、826：晶体管、842：晶体管、843：晶体管、844：晶体管、845：晶体管、846:晶体管、847：晶体管、7000：显示部、7100：电视装置、7101：外壳、7103：支架、7111：遥控操作机、7200：笔记型个人计算机、7211：外壳、7212：键盘、7213：指向装置、7214：外部连接端口、7300：数字标牌、7301：外壳、7303：扬声器、7311：信息终端、7400：数字标牌、7401：柱子、7411：信息终端

Claims (12)

1.一种显示装置，包括：
像素及源极驱动电路，
其中，所述像素包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、电容元件及显示器件，
所述第一晶体管的源极和漏极中的一个与所述电容元件中的一个电极电连接，
所述电容元件中的所述一个电极与所述显示器件中的一个电极电连接，
所述第二晶体管的源极和漏极中的一个与所述电容元件中的另一个电极电连接，
所述电容元件中的所述另一个电极与所述显示器件中的另一个电极电连接，
所述第一晶体管的所述源极和所述漏极中的另一个通过第一布线与所述源极驱动电路电连接，
所述第二晶体管的所述源极和所述漏极中的另一个通过第二布线与所述源极驱动电路电连接，
所述第三晶体管的源极和漏极中的一个与所述显示器件中的所述另一个电极电连接，
并且，所述第三晶体管的所述源极和所述漏极中的另一个与公共布线电连接。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述源极驱动电路将第一电位或第二电位供应到所述第二布线，
所述源极驱动电路包括第一电阻元件及第二电阻元件，
所述第一电阻元件中的一个端子被供应所述第一电位，
并且所述第二电阻元件中的一个端子被供应所述第二电位。
3.根据权利要求2所述的显示装置，
其中所述源极驱动电路包括第一开关及第二开关，
所述第一电阻元件中的所述一个端子与所述第一开关中的一个端子电连接，
所述第一开关中的另一个端子与所述第二布线电连接，
所述第二电阻元件中的所述一个端子与所述第二开关中的一个端子电连接，
并且所述第二开关中的另一个端子与所述第二布线电连接。
4.根据权利要求2或3所述的显示装置，
其中所述第一电位为正电位，
并且所述第二电位为负电位。
5.根据权利要求4所述的显示装置，
其中所述第一电位的绝对值与所述第二电位的绝对值相等或大致相等。
6.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述第一晶体管的栅极及所述第二晶体管的栅极与第三布线电连接。
7.根据权利要求6所述的显示装置，
其中所述显示装置包括栅极驱动电路，
并且所述第三布线与所述栅极驱动电路电连接。
8.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述显示器件为液晶器件。
9.根据权利要求8所述的显示装置，
其中所述显示器件为使用水平电场方式的液晶器件。
10.根据权利要求9所述的显示装置，
其中所述显示器件包含呈现蓝相的液晶。
11.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述第一晶体管及所述第二晶体管的每一个在沟道形成区中含有金属氧化物，
并且所述金属氧化物包含In、Zn及M，所述M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。
12.根据权利要求1所述的显示装置，
其中所述第三晶体管在沟道形成区中含有金属氧化物，
并且所述金属氧化物包含In、Zn及M，所述M为Al、Ti、Ga、Sn、Y、Zr、La、Ce、Nd或Hf。
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