JP5832181B2

JP5832181B2 - 液晶表示装置

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Inventors: 耕平豊高; 三宅　博之; 博之三宅; 亮荒澤; 紘慈楠; 努村川
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Description

技術分野は、液晶表示装置、ならびに該液晶表示装置の駆動方法に関する。

近年、液晶表示装置において、消費電力を低減するための技術の開発が進められている。

液晶表示装置の消費電力を低減する方法の一つとして、動画表示を行うときに画素に画像信号を書き込む間隔よりも、静止画表示を行うときに画素に画像信号を書き込む間隔を長くする方法が挙げられる（例えば、特許文献１、２）。当該方法により、静止画表示を行うときの画像信号の書き込み頻度を低減し、液晶表示装置における消費電力の低減を図っている。

また、液晶表示装置において、画素に設けられたトランジスタ等が静電気や誤作動による過電圧等によって静電破壊するのを防止するために、ソース線又はゲート線に保護回路を設けることがある。

例えば、走査電極と表示部の外周に配置した導電線との間に、ソースとゲートを短絡させたＭＯＳ型トランジスタと、ゲートとドレインを短絡させたＭＯＳ型トランジスタとを直列に接続して、保護回路を構成する液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献３）。

特開２００５−２８３７７５号公報特開２００２−２７８５２３号公報特開平７−９２４４８号公報

長期の使用によって、トランジスタが劣化すると、しきい値電圧のシフト等の特性変化が生じてしまい、オフ状態でのリーク電流が大きくなることがある。

また、バックライトからの光や外光等の光によって、トランジスタが劣化すると、しきい値電圧のシフト等の特性変化が生じてしまい、オフ状態でのリーク電流が大きくなることがある。

また、複数の保護回路が有するトランジスタにおいてしきい値電圧等の特性がばらついていると、オフ状態でのリーク電流が大きいトランジスタを含んでいることがある。

本発明の一態様では、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧のシフト等の特性変化が生じても、安定した画像表示を行うことを課題の一つとする。

または、本発明の一態様では、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、画像に表示むらを生じにくくすることを課題の一つとする。

本発明の一態様は、静止画表示モードと動画表示モードとを切り換えて表示を行う液晶表示装置であって、トランジスタ及び液晶素子を有する画素と、データ線を介してトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続された保護回路と、を有し、保護回路は、第１の電源電位が供給される第１の端子と、第１の電源電位よりも高い第２の電源電位が供給される第２の端子と、を有し、動画表示モードにおいて、トランジスタを介して、データ線から液晶素子に画像信号が入力され、且つ、第１の電源電位が第１の電位に設定され、静止画表示モードにおいて、データ線から液晶素子への画像信号の入力が停止され、且つ、第１の電源電位が第１の電位よりも高い第２の電位に設定され、第２の電位は、画像信号の最小値と同じ電位、又は、画像信号の最小値に近い（実質的に同じ）電位であることを特徴とする液晶表示装置である。

また、トランジスタは、酸化物半導体層を有していてもよい。

または、本発明の一態様は、静止画表示モードと動画表示モードとを切り換えて表示を行う液晶表示装置であって、第１のトランジスタ及び液晶素子を有する画素と、ダイオード接続された第２のトランジスタと、を有し、第２のトランジスタのソース及びドレインの一方には電源電位が供給され、第２のトランジスタは、ソース及びドレインの他方がデータ線を介して第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、動画表示モードにおいて、第１のトランジスタを介して、データ線から液晶素子に画像信号が入力され、且つ、電源電位が第１の電位に設定され、静止画表示モードにおいて、データ線から液晶素子への画像信号の入力が停止され、且つ、電源電位が第１の電位よりも高い第２の電位に設定され、第２の電位は、画像信号の最小値と同じ電位、又は、画像信号の最小値に近い電位であることを特徴とする液晶表示装置である。

また、第１のトランジスタは、酸化物半導体層を有していてもよい。

また、連続するフレーム期間の画像信号の差分の有無を検出することによって、静止画表示モードと動画表示モードとを切り換える構成としてもよい。

本発明の一態様により、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧のシフト等の特性変化が生じても、安定した画像表示を行うことができる。

または、本発明の一態様により、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、画像に表示むらを生じにくくすることができる。

液晶表示装置の表示パネルの一例を説明するための図。液晶表示装置の表示パネルの一例を説明するための図。液晶表示装置の一例を説明するための図。液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャート。液晶表示装置の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャート。画像信号の書き込み頻度を説明するための図。トランジスタの構造の一例を説明するための図。電子機器の一例を説明するための図。電子機器の一例を説明するための図。電子機器の一例を説明するための図。保護回路の一例を説明するための図。トランジスタの構造の一例を説明するための図。酸化物半導体層の一例を説明するための図。

本発明を説明するための実施の形態の一例について、図面を参照して以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではないものとする。なお、図面を参照するにあたり、異なる図面間において、同じものを指し示す符号を共通して用いる場合がある。また、異なる図面間において、同様のものを指し示す際には同じハッチパターンを使用し、符号を付さない場合がある。

なお、各実施の形態の内容を互いに適宜組み合わせることができる。また、各実施の形態の内容を互いに適宜置き換えることができる。

また、本明細書において用いる「第ｋ」（ｋは自然数）という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、構成要素の数を限定するものではない。

なお、一般に、二点間における電位の差（電位差ともいう。）を電圧という。しかし、電子回路では、回路図等において、ある一点の電位と基準となる電位（基準電位ともいう。）との電位差を用いることがある。また、電圧と電位はいずれも、単位としてボルト（Ｖ）を用いる。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、ある一点の電位と基準電位との電位差を、当該一点の電圧として用いる場合がある。

なお、液晶表示装置において、トランジスタは電界効果トランジスタであり、特に指定する場合を除き、ソース、ドレイン、ゲートを少なくとも有している。

なお、ソースとは、ソース電極の一部若しくは全部、又は、ソース配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ソース電極とソース配線とを区別せずに、ソース電極及びソース配線の両方の機能を有する導電層をソースという場合がある。また、ドレインとは、ドレイン電極の一部若しくは全部、又は、ドレイン配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ドレイン電極とドレイン配線とを区別せずに、ドレイン電極及びドレイン配線の両方の機能を有する導電層をドレインという場合がある。また、ゲートとは、ゲート電極の一部若しくは全部、又は、ゲート配線の一部若しくは全部のことをいう。また、ゲート電極とゲート配線とを区別せずに、ゲート電極及びゲート配線の両方の機能を有する導電層をゲートという場合がある。

また、トランジスタの構造や動作条件等によって、トランジスタのソースとドレインが互いに入れ替わる場合がある。

なお、本実施において、トランジスタがオン状態であるとはソースとドレインが導通状態であることを指し、トランジスタがオフ状態であるとはソースとドレインが非導通状態であることを指す。

また、本明細書において、オフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおいては、ドレインをソースとゲートよりも高い電位とした状態であって、ゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）が０Ｖ以下であるときに、ソースとドレインの間に流れる電流のことをいう。また、本明細書において、オフ電流とは、ｐチャネル型トランジスタにおいては、ドレインをソースとゲートよりも低い電位とした状態であって、ゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）が０Ｖ以上であるときに、ソースとドレインの間に流れる電流のことをいう。

なお、本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他に、電気的に接続されているものを含むものとする。具体的には、トランジスタ等のスイッチング素子を介してＡとＢとが接続され、当該スイッチング素子がオン状態であるときにＡとＢとが概略同電位である場合や、抵抗素子を介してＡとＢとが接続され、当該抵抗素子の両端の電位差が、ＡとＢとを含む回路の所定の動作に影響を与えない程度である場合等、回路の動作を説明する上で、ＡとＢとの間の部分が、同じノードであると捉えて差し支えない状態にある場合に、ＡとＢとが接続されているという。

（実施の形態１）
本実施の形態では、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う表示装置について説明する。

本実施の形態の表示装置の一例として、液晶表示装置の構成及び動作について、以下に説明する。

＜表示パネルの構成＞
図１、図２は、本実施の形態における液晶表示装置の表示パネルの一例を説明するための図である。

図１において、表示パネル１３０は、画素部１００と、データドライバ１０２と、ゲートドライバ１０４と、複数の保護回路１０６と、を有する。データドライバ１０２はデータ線１０８に信号を入力し、ゲートドライバ１０４はゲート線１１０に信号を入力する。

画素部１００は、複数の画素１１２がマトリクス状に配列して構成されている。画素１１２は、ゲート線１１０及びデータ線１０８に接続するトランジスタ１１４と、容量素子１１６と、表示素子として機能する液晶素子１１８と、を有する。なお、本実施の形態では、表示素子として液晶素子１１８を用いるが、他にも、発光素子等を用いることができる。

トランジスタ１１４のソース及びドレインの一方はデータ線１０８と接続され、データドライバ１０２からデータ線１０８を介して、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。

トランジスタ１１４のソース及びドレインの一方には、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）として、正極性の信号と負極性の信号とが交互に入力される。ここで、正極性の信号とは、その電位が、基準である共通電位（Ｖｃｏｍ）よりも高い信号を指し、負極性の信号とは、その電位が、基準である共通電位（Ｖｃｏｍ）よりも低い信号を指す。

なお、共通電位（Ｖｃｏｍ）は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の電位に対して基準となる電位であればよく、例えば、ＧＮＤ、０Ｖ等に設定することができる。

トランジスタ１１４のゲートはゲート線１１０と接続され、ゲートドライバ１０４からゲート線１１０を介して電源電位として高電源電位（ＶＤＤ）及び低電源電位（ＶＳＳ）が供給される。ここで、高電源電位（ＶＤＤ）は画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最大値よりも高く、低電源電位（ＶＳＳ）は画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値よりも低いものとする。

なお、電源電位として高電源電位（ＶＤＤ）が供給されると、トランジスタ１１４はオン状態になり、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）がトランジスタ１１４を介して、液晶素子１１８及び容量素子１１６に入力される。電源電位として低電源電位（ＶＳＳ）が入力されると、トランジスタ１１４はオフ状態になり、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の液晶素子１１８及び容量素子１１６への入力が停止する。

ここで、トランジスタ１１４として、キャリアの数が極めて少ない半導体層を含むトランジスタを用いることが好ましい。キャリアの数が極めて少ない半導体層を含むトランジスタとして、例えば、酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。

トランジスタに含まれる酸化物半導体層は、水素や水等の不純物が十分に除去され、且つ、十分な酸素が供給されることにより、高純度化されたものであることが好ましい。例えば、酸化物半導体層の水素濃度は、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。なお、上記の酸化物半導体層中の水素濃度は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定されるものである。

水素濃度が十分に低減され、十分な酸素の供給により酸素欠乏に起因するエネルギーギャップ中の欠陥準位が低減された酸化物半導体層では、キャリア濃度が１×１０^１２／ｃｍ^３未満、好ましくは、１×１０^１１／ｃｍ^３未満、より好ましくは１．４５×１０^１０／ｃｍ^３未満となる。例えば、室温（２５℃）でのオフ電流（ここでは、単位チャネル幅（１μｍ）あたりの値）は１００ｚＡ（１ｚＡ（ゼプトアンペア）は１×１０^−２１Ａ）以下、望ましくは１０ｚＡ以下となる。このように、ｉ型（真性半導体）化された酸化物半導体またはｉ型に限りなく近い酸化物半導体を用いることで、良好な電気特性のトランジスタを得ることができる。

また、アルカリ金属やアルカリ土類金属が含まれた酸化物半導体を用いてトランジスタを形成した場合、オフ電流が増大してしまう。そこで、酸化物半導体層中のアルカリ金属やアルカリ土類金属の濃度は、２×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは、１×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とするとよい。このように、酸化物半導体層中のアルカリ金属やアルカリ土類金属を低減することで、良好な電気特性のトランジスタを得ることができる。

上記酸化物半導体層を含むトランジスタをトランジスタ１１４に用いることにより、トランジスタのオフ電流に起因する画素１１２の表示状態の変動を抑制することができるため、一回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対応する画素１１２の保持期間を長くすることができる。そのため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を書き込む間隔を長くすることができる。例えば、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を書き込む間隔を１０秒以上、３０秒以上、あるいは１分以上にすることができる。

液晶素子１１８は、画素電極と、共通電極１２６（対向電極ともいう。）と、画素電極と共通電極１２６との間に挟持された液晶層と、を有する。液晶素子１１８の画素電極は、トランジスタ１１４のソース及びドレインの他方に接続され、トランジスタ１１４を介して画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。液晶素子１１８の共通電極１２６には、共通電位（Ｖｃｏｍ）が供給される。

液晶層は、複数の液晶分子を有する。液晶分子の配向状態は主に、画素電極と対向電極との間に印加される電圧により決定され、液晶の光の透過率が変化する。

液晶として、例えば、電気制御複屈折型液晶（ＥＣＢ型液晶ともいう。）、二色性色素を添加した液晶（ＧＨ液晶ともいう。）、高分子分散型液晶、ディスコチック液晶等を用いることができる。また、液晶として、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。液晶層は、例えば、ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により構成される。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１ｍｓｅｃ以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。よって、ブルー相を示す液晶を用いることにより、液晶表示装置の動作速度を向上させることができる。

また、液晶表示装置の表示方式として、例えば、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＳＴＭ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（ＡｘｉａｌｌｙＳｙｍｍｅｔｒｉｃＡｌｉｇｎｅｄＭｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ＤｏｍａｉｎＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（ＰａｔｔｅｒｎｅｄＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（ＡｄｖａｎｃｅｄＳｕｐｅｒＶｉｅｗ）モード、ＦＦＳ（ＦｒｉｎｇｅＦｉｅｌｄＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等を用いてもよい。

また、液晶表示装置は、複数のフレーム期間において、時分割した複数の画像を高速に切り替えて動作させることで、画像表示を行う。

ここで、連続するフレーム期間、例えばｎ番目のフレーム期間と（ｎ＋１）番目のフレーム期間とにおいて、画像表示が変化する場合と変化しない場合がある。本明細書において、画像表示が変化する場合の表示を動画表示といい、画像表示が変化しない場合の表示を静止画表示という。

また、液晶表示装置の表示方式として、フレーム期間毎に、液晶素子の画素電極と対向電極との間に印加される電圧の高低（極性）を反転させる駆動方法（反転駆動ともいう。）を用いてもよい。反転駆動を用いることにより、画像の焼き付きを防止することができる。なお、１フレーム期間は、１画面分の画像を表示する期間に相当する。

なお、画像とは、画素部１００の画素１１２により構成される映像を指す。

容量素子１１６の第１の端子は、トランジスタ１１４のソース及びドレインの他方に接続され、トランジスタ１１４を介して画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。容量素子１１６の第２の端子は、容量線１２４に接続され、容量線１２４から共通容量電位（Ｖｃｓｃｏｍ）が供給される。なお、別途スイッチング素子を設け、当該スイッチング素子をオン状態にすることにより、容量素子１１６の第２の端子に共通容量電位（Ｖｃｓｃｏｍ）が供給される構成としてもよい。

容量素子１１６は、保持容量としての機能を有する。容量素子１１６は第１の端子の一部又は全部としての機能を有する第１の電極と、第２の端子の一部又は全部としての機能を有する第２の電極と、第１の電極及び第２の電極の間に印加される電圧に応じて電荷が蓄積される誘電体と、を有する。容量素子１１６の容量は、トランジスタ１１４のオフ電流等を考慮して設定すればよい。

また、画素１１２に容量素子１１６を設けない構成としてもよい。容量素子１１６を設けない構成とすることにより、画素１１２の開口率を向上させることができる。

保護回路１０６には、第１の端子１２０及び第２の端子１２２が接続されている。第１の端子１２０には、低電源電位（ＨＶＳＳ）が供給され、第２の端子１２２には高電源電位（ＨＶＤＤ）が供給される。また、保護回路１０６は、画素１１２が有するトランジスタ１１４のソース及びドレインの一方と、データ線１０８を介して接続されている。

高電源電位（ＨＶＤＤ）は低電源電位（ＨＶＳＳ）よりも高い電位である。また、高電源電位（ＨＶＤＤ）は共通電位（Ｖｃｏｍ）よりも高く、低電源電位（ＨＶＳＳ）は共通電位（Ｖｃｏｍ）よりも低い。また、高電源電位（ＨＶＤＤ）と高電源電位（ＶＤＤ）とを同じ電位にしてもよい。

低電源電位（ＨＶＳＳ）は、第１の電位、又は、第１の電位よりも高い第２の電位に設定される。第１の電位は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値よりも低い。また、第１の電位と低電源電位（ＶＳＳ）とを同じ電位としてもよい。第２の電位は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値と同じ電位、又は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値に近い電位とする。

なお、図１では保護回路１０６を表示パネル１３０に設ける構成を示しているが、本実施の形態における保護回路の構成はこれに限定されない。表示パネル１３０の外部に保護回路を設け、当該保護回路と画素部１００とを配線を介して接続する構成としてもよい。

次に、図１の液晶表示装置の表示パネル１３０における、１本のデータ線１０８に対応する回路の構成について、図２を参照して説明する。

データドライバ１０２は、サンプリングスイッチとして機能するトランジスタ２００を複数有する。また、複数のトランジスタ２００が並列に配置されて、サンプリング回路を構成する。

トランジスタ２００のソース及びドレインの一方はデータ線１０８と接続され、ソース及びドレインの他方には画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。ゲートにはサンプリングパルス（ＳａｍｐｌｉｎｇＰｕｌｓｅ）が入力される。

サンプリング回路が有する複数のトランジスタ２００のうち、任意のトランジスタのゲートにサンプリングパルスが入力されるタイミングに従って、当該トランジスタに接続されたデータ線１０８に画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。具体的には、トランジスタ２００のゲートにサンプリングパルスが入力されると、トランジスタ２００がオン状態となり、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）がトランジスタ２００を介してデータ線１０８に入力される。

保護回路１０６は、ダイオード接続されたトランジスタを複数有し、当該複数のトランジスタは、直列に接続されている。

図２では、保護回路１０６の一例として、ダイオード接続されたトランジスタ２０２及びトランジスタ２０４を有し、当該トランジスタが直列に接続されている構成を示す。

トランジスタ２０２のソース及びドレインの一方は第１の端子１２０と接続され、ソース及びドレインの他方はデータ線１０８と接続されている。

トランジスタ２０４のソース及びドレインの一方はデータ線１０８と接続され、ソース及びドレインの他方は第２の端子１２２と接続されている。

＜液晶表示装置の構成＞
次に、表示パネル１３０を有する液晶表示装置の構成の一例について、以下に説明する。

図３において、液晶表示装置３００は、画像処理回路３１０と、電源３１６と、表示パネル３２０と、を有する。図３の表示パネル３２０が、図１の表示パネル１３０に対応する。

液晶表示装置３００は、外部機器に接続され、当該外部機器から画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）が入力される。

画像処理回路３１０には、画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）が入力される。画像処理回路３１０は、入力された画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）から、表示パネル３２０に入力する画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）、制御信号（データドライバ１０２に入力されるスタートパルス（ＳＳＰ）及びクロック信号（ＳＣＬＫ）、ゲートドライバ１０４に入力されるスタートパルス（ＧＳＰ）及びクロック信号（ＧＣＬＫ）、等）を生成する。また、画像処理回路３１０は、表示パネル３２０に設けられたトランジスタ３２７を制御する信号を、トランジスタ３２７のゲートに入力する。

なお、画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）がアナログの信号の場合には、Ａ／Ｄコンバータ等を介してデジタルの信号に変換して、当該変換された信号を画像処理回路３１０に入力する構成としてもよい。このような構成とすることにより、後に画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出する際に、検出を容易に行うことができる。

また、液晶表示装置３００の電源３１６をオン状態にすることで、高電源電位（ＶＤＤ）、低電源電位（ＶＳＳ）、高電源電位（ＨＶＤＤ）、低電源電位（ＨＶＳＳ）、共通電位（Ｖｃｏｍ）等が、画像処理回路３１０を介して表示パネル３２０に供給される。

表示パネル３２０には、表示制御回路３１３から、制御信号（スタートパルス（ＳＳＰ）、クロック信号（ＳＣＬＫ）、スタートパルス（ＧＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）等）が入力される。また、表示パネル３２０には、表示制御回路３１３から、選択回路３１５で選択された画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。

次に、画像処理回路３１０の構成と、画像処理回路３１０が信号等を処理する手順について説明する。

画像処理回路３１０は、記憶回路３１１と、比較回路３１２と、表示制御回路３１３と、選択回路３１５と、を有する。

記憶回路３１１は、複数のフレームメモリ３３０を有する。フレームメモリ３３０によって、複数のフレーム期間に対応する画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）が記憶される。なお、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の記憶素子を用いて、フレームメモリ３３０を構成すればよい。

なお、フレームメモリ３３０は、フレーム期間毎に画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）を記憶する構成であればよく、記憶回路３１１が有するフレームメモリ３３０の数については特に限定されない。また、フレームメモリ３３０に記憶された画像情報を有する信号（Ｄａｔａ）から生成された画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）は、比較回路３１２及び選択回路３１５により選択的に読み出されるものである。なお、図３におけるフレームメモリ３３０は、１フレーム期間に対応するメモリ領域を概念的に示したものである。

比較回路３１２は、記憶回路３１１に記憶された、連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を選択的に読み出して、これらの信号の比較を画素ごとに行って、差分を検出するための回路である。なお、連続するフレーム期間とは、フレーム期間と、当該フレーム期間と隣り合うフレーム期間とを合わせた期間をいう。

本実施の形態では、比較回路３１２が、連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分の有無を検出することによって、表示制御回路３１３及び選択回路３１５の動作を決定する。

比較回路３１２における画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の比較により、連続するフレーム期間においていずれかの画素で差分が検出された場合（差分「有」の場合）、比較回路３１２は、当該画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）は静止画表示するための信号ではなく、差分が検出された連続するフレーム期間において動画表示すると判断する。

なお、連続するフレーム期間における一部の画素のみにおいて差分が検出された場合、当該差分が検出された画素のみに画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を書き込む構成としてもよい。この場合、データドライバ１０２及びゲートドライバ１０４がそれぞれ、デコーダ回路を含む構成とする。

一方、比較回路３１２における画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の比較により、連続するフレーム期間において全ての画素で差分が検出されない場合（差分「無」の場合）、比較回路３１２は、当該画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）は静止画表示するための信号であり、差分が検出されなかった連続するフレーム期間において静止画表示すると判断する。

このように、比較回路３１２は、連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分の有無を検出することによって、静止画表示するための信号であるか否か（静止画表示するための信号か、動画表示するための信号か）の判断をする。

なお、上記においては、差分が検出された場合に差分「有」としたが、差分「有」とする基準はこれに限定されない。例えば、比較回路３１２によって検出された差分の絶対値が所定の大きさを超えた場合に、差分「有」としてもよい。

また、上記においては、液晶表示装置３００に設けられた比較回路３１２が連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出することによって、当該画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が静止画表示するための信号か否かを判断する構成について示したが、本実施の形態はこの構成に限定されない。液晶表示装置３００の外部から、静止画表示するための信号か否かを判断するための信号を、液晶表示装置３００に入力する構成としてもよい。

選択回路３１５は、複数のスイッチング素子として機能する半導体素子を有する。このような半導体素子として、例えば、トランジスタやダイオードを用いることができる。

比較回路３１２が、連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出した場合、選択回路３１５は、記憶回路３１１が有するフレームメモリ３３０から動画表示するための画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を選択して、表示制御回路３１３に入力する。

また、比較回路３１２が、連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出しない場合、選択回路３１５は、記憶回路３１１が有するフレームメモリ３３０から画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を表示制御回路３１３に入力しない。画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を入力しない構成とすることにより、液晶表示装置３００の消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態の液晶表示装置において、比較回路３１２が、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が静止画表示するための信号であると判断することにより行われる表示モードを、静止画表示モードという。また、比較回路３１２が、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が動画表示するための信号であると判断することにより行われる表示モードを、動画表示モードという。

また、表示制御回路３１３は、動画表示モードと静止画表示モードとを選択する機能を有していてもよい。例えば、液晶表示装置３００の利用者が手動又は外部機器を用いて当該液晶表示装置３００の表示モードを選択することで、動画表示モードと静止画表示モードとを切り換える構成としてもよい。

また、表示モードを選択する機能を有する回路（表示モード選択回路ともいう。）を設け、当該表示モード選択回路から入力される信号に応じて、選択回路３１５から画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を、表示制御回路３１３に入力する構成としてもよい。

例えば、静止画表示モードで動作している際に、表示モード選択回路から選択回路３１５に表示モードを切り換えるための信号が入力された場合、比較回路３１２が連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出していなくても、選択回路３１５が、入力される画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を入力するモード（すなわち、動画表示モード）を実行する構成としてもよい。

また、動画表示モードで動作している際に、表示モード選択回路から選択回路３１５に表示モードを切り換えるための信号が入力された場合、比較回路３１２が連続するフレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の差分を検出していても、選択回路３１５が、選択した１フレーム期間の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）のみを入力するモード（すなわち、静止画表示モード）を実行する構成としてもよい。この場合、液晶表示装置３００は、動画表示モードであっても、当該選択した１フレーム期間においては静止画表示を行う。

図３で示す表示パネル３２０には、図１で示した画素部１００等の他に、トランジスタ３２７及び端子部３２６を示している。

共通電極１２６は、画素電極が設けられた基板に対向する基板に設けられている。画素電極と共通電極１２６によって形成された縦方向の電界によって、液晶素子１１８の液晶が制御される。

また、表示制御回路３１３からの信号の入力に応じて、トランジスタ３２７を介して共通電位（Ｖｃｏｍ）が共通電極１２６に供給される。

トランジスタ３２７のゲートは、端子部３２６を介して表示制御回路３１３に接続され、表示制御回路３１３からゲートに制御信号が入力される。トランジスタ３２７の第１の端子（ソース及びドレインの一方）は、端子部３２６を介して表示制御回路３１３に接続され、表示制御回路３１３から第１の端子に共通電位（Ｖｃｏｍ）が供給される。トランジスタ３２７の第２の端子（ソース及びドレインの他方）は、共通電極１２６に接続されている。

なお、トランジスタ３２７を、ドライバ部３２１（データドライバ１０２、ゲートドライバ１０４、保護回路１０６等）及び画素部１００の少なくとも一方と同じ基板に設けてもよいし、これらとは別の基板に設けてもよい。また、トランジスタ３２７に換えて、スイッチング素子として機能する半導体素子（例えば、ダイオード）を用いてもよい。

＜液晶表示装置の駆動方法＞
次に、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法の一例について、図４、図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。なお、図４、図５では、信号の入力のタイミングを説明するために、信号の波形を単純な矩形波で示す。液晶表示装置の構成については、図３を用いる。

まず、表示パネル３２０に入力される信号について、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。

図４に、表示制御回路３１３からゲートドライバ１０４に入力されるクロック信号（ＧＣＬＫ）及びスタートパルス（ＧＳＰ）と、データドライバ１０２に入力されるクロック信号（ＳＣＬＫ）及びスタートパルス（ＳＳＰ）と、を示す。

また、図４に、トランジスタ１１４のゲートに供給される電源電位（高電源電位（ＶＤＤ）及び低電源電位（ＶＳＳ））と、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）と、データ線１０８に入力される画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）と、画素電極に入力される画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）と、トランジスタ３２７のゲート電位及び第１の端子の電位と、共通電極１２６の電位と、を示す。

図４に示す期間４０１は、動画表示する期間に相当する。

期間４０１では、クロック信号（ＧＣＬＫ）として常時クロック信号が入力され、スタートパルス（ＧＳＰ）として垂直同期周波数に応じたパルスが入力される。また、期間４０１では、クロック信号（ＳＣＬＫ）として常時クロック信号が入力され、スタートパルス（ＳＳＰ）として１ゲート選択期間に応じたパルスが入力される。

また、期間４０１では、電源電位として高電源電位（ＶＤＤ）がゲート線１１０に供給されて、トランジスタ１１４がオン状態になる。そして、オン状態となったトランジスタ１１４を介して、データ線１０８から、液晶素子１１８の画素電極及び容量素子１１６の第１の端子に、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が入力される。

また、期間４０１では、表示制御回路３１３からトランジスタ３２７のゲートに、トランジスタ３２７をオン状態にする電位が供給される。そして、オン状態となったトランジスタ３２７を介して、液晶素子１１８の共通電極１２６に共通電位（Ｖｃｏｍ）が供給される。

図４に示す期間４０２は、静止画表示する期間に相当する。

期間４０２では、制御信号（クロック信号（ＳＣＬＫ）、スタートパルス（ＳＳＰ）、クロック信号（ＧＣＬＫ）、スタートパルス（ＧＳＰ）等）の入力が停止することにより、データドライバ１０２及びゲートドライバ１０４の動作が停止する。制御信号の入力を停止することにより、消費電力を低減することができる。

また、期間４０２では、電源電位として低電源電位（ＶＳＳ）がゲート線１１０に供給されて、トランジスタ１１４がオフ状態になる。トランジスタ１１４がオフ状態となるため、データ線１０８から、画素への画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の入力が停止し、液晶素子１１８の画素電極の電位が浮遊状態となる。

なお、図４の期間４０２において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の入力を停止する構成について示したが、本実施の形態はこれに限定されない。期間４０２の長さ及びリフレッシュレートに応じて定期的に画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を書き込むことで、静止画の画像の劣化を防ぐ構成としてもよい。

また、表示制御回路３１３からトランジスタ３２７のゲートに、トランジスタ３２７をオフ状態にする電位が供給される。トランジスタ３２７がオフ状態になると、共通電極１２６への共通電位（Ｖｃｏｍ）の供給が停止され、液晶素子１１８の共通電極１２６の電位は浮遊状態になる。このように、液晶素子１１８の両端の電極（すなわち、画素電極と共通電極１２６）の電位を浮遊状態にして、新たに電位を供給しない構成とすることで、静止画表示を行うことができる。

次に、動画表示から静止画表示に切り換える期間（図４の期間４０３）における表示制御回路３１３の動作について、図５（Ａ）のタイミングチャートを参照して説明する。

図５（Ａ）に、表示制御回路３１３から供給される、電源電位（高電源電位（ＶＤＤ）及び低電源電位（ＶＳＳ））と、低電源電位（ＨＶＳＳ）と、トランジスタ３２７のゲート電位と、を示す。また、表示制御回路３１３から入力される、クロック信号（ＧＣＬＫ）及びスタートパルス（ＧＳＰ）を示す。

まず、スタートパルス（ＧＳＰ）の表示制御回路３１３からの入力を停止する（図５（Ａ）のＥ１）。

スタートパルス（ＧＳＰ）の入力が停止し、全ての画素に対して画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みが行われた後に、クロック信号（ＧＣＬＫ）の表示制御回路３１３からの入力を停止する（図５（Ａ）のＥ２）。

次いで、電源電位を、高電源電位（ＶＤＤ）から低電源電位（ＶＳＳ）に設定する。そして、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後に、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させて、第１の電位から第２の電位にする（図５（Ａ）のＥ３）。ここで、第２の電位とは、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値と同じ電位、又は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値に近い電位をいう。

なお、図５（Ａ）のＥ３においては、低電源電位（ＶＳＳ）が供給されるタイミングと、低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させるタイミングとが同じ場合を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。トランジスタ３２７をオフ状態にする電位が当該トランジスタ３２７のゲートに供給される前に、低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させて第２の電位になっていればよい。

その後、トランジスタ３２７のゲート電位を、トランジスタ３２７がオフ状態となる電位にする（図５（Ａ）のＥ４）。

以上の手順をもって、データドライバ１０２及びゲートドライバ１０４への信号の入力を停止することができる。

動画表示から静止画表示に切り換える際に、ドライバ部３２１の誤動作が起きることによって過電圧が生じると、静止画表示に影響を及ぼしてしまう。一方、本実施の形態で説明するように表示制御回路３１３を用いることで、ドライバ部３２１の誤動作を引き起こすことなく、静止画表示をすることができる。

次に、静止画表示から動画表示に切り換える期間（図４の期間４０４）における表示制御回路３１３の動作について、図５（Ｂ）のタイミングチャートを参照して説明する。

図５（Ｂ）に、表示制御回路３１３から供給される、電源電位（高電源電位（ＶＤＤ）及び低電源電位（ＶＳＳ））と、低電源電位（ＨＶＳＳ）と、トランジスタ３２７のゲート電位と、を示す。また、表示制御回路３１３から入力される、クロック信号（ＧＣＬＫ）及びスタートパルス（ＧＳＰ）を示す。

まず、トランジスタ３２７のゲート電位を、トランジスタ３２７がオン状態となる電位にする（図５（Ｂ）のＳ１）。

次いで、表示パネル３２０に供給される電源電位を、低電源電位（ＶＳＳ）から高電源電位（ＶＤＤ）に設定する。そして、高電源電位（ＶＤＤ）の供給に合わせて、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を下げて、第２の電位から第１の電位にする（図５（Ｂ）のＳ２）。ここで、第１の電位とは、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値よりも低い電位をいう。また、第１の電位と低電源電位（ＨＶＳＳ）とが同じ電位であってもよい。

なお、図５（Ｂ）のＳ２においては、高電源電位（ＶＤＤ）が供給されるタイミングと、低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を下げるタイミングとが同じ場合を示しているが、本実施の形態はこれに限定されない。表示パネル３２０にスタートパルス（ＧＳＰ）が入力される前に、低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を下げて第１の電位になっていればよい。

次に、表示パネル３２０に入力される全てのクロック信号（ＧＣＬＫ）をＨ（Ｈｉｇｈ）レベルにした後、通常のクロック信号（ＧＣＬＫ）を入力する（図５（Ｂ）のＳ３）。

次に、表示パネル３２０にスタートパルス（ＧＳＰ）を入力する（図５（Ｂ）のＳ４）。

以上の手順をもって、データドライバ１０２及びゲートドライバ１０４への信号の入力を再開することができる。

本実施の形態で説明するように各配線の電位を順番に動画表示時に戻すことで、ドライバ部３２１の誤動作を引き起こすことなく、動画表示をすることができる。

本実施の形態では、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後において、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させている。

ここで、表示パネル３２０への高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した（図５（Ａ）のＥ３）後の、データ線１０８の電位等について検討する。高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した直後は、液晶素子１１８や容量素子１１６には、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が保持されている。

まず、保護回路の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させずに第１の電位とした場合について説明する。なお、第１の電位は、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値よりも低い。

ここで、保護回路が有するトランジスタ２０２において、オフ状態でのリーク電流が大きい場合、時間の経過とともに、トランジスタ２０２のリーク電流により、データ線１０８の電位が低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位に近づくように低下する。

そして、データ線１０８の電位が低下することにより、オフ状態のトランジスタ１１４を介して、液晶素子１１８や容量素子１１６に蓄積された電荷がデータ線１０８に移動しやすくなる。電荷がデータ線１０８に移動すると、液晶素子１１８や容量素子１１６において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持することができなくなる。

例えば、長期の使用によってトランジスタが劣化すると、しきい値電圧のシフト等の特性変化が生じてしまい、オフ状態でのリーク電流が大きくなることがある。よって、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、長期の使用によって保護回路１０６が有するトランジスタ２０２が劣化すると、静止画表示を行うときに、トランジスタ２０２のリーク電流により、液晶素子１１８が画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持することができなくなる。これにより、安定した画像表示を行うことができない。

また、バックライトからの光や外光等の光によってトランジスタが劣化すると、しきい値電圧のシフト等の特性変化が生じてしまい、オフ状態でのリーク電流が大きくなることがある。よって、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、バックライトからの光や外光等の光によって保護回路１０６が有するトランジスタ２０２が劣化すると、静止画表示を行うときに、トランジスタ２０２のリーク電流により、液晶素子１１８が画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持することができなくなる。これにより、安定した画像表示を行うことができない。

また、複数の保護回路１０６が有するトランジスタ２０２のしきい値電圧等の特性がばらついていると、一部のトランジスタ２０２でオフ状態でのリーク電流が大きくなることがある。よって、動画表示と静止画表示とを切り換えて行う液晶表示装置において、静止画表示を行うときに、当該一部のトランジスタ２０２のリーク電流により、対応する液晶素子１１８が画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持することができなくなる。これにより、画像に表示むらが生じてしまう。

一方、本実施の形態では、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後に、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させ、第２の電位、すなわち、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値と同じ電位又は画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の最小値に近い電位にしている。

よって、低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位とデータ線１０８の電位との差を小さくすることができる。これにより、データ線１０８の電位の低下を抑えることができる。

よって、保護回路１０６が有するトランジスタ２０２が劣化しても、データ線１０８の電位の低下を抑えることにより、液晶素子１１８において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、安定した画像表示を行うことができる。

また、複数の保護回路１０６が有するトランジスタ２０２のしきい値電圧等の特性がばらついていても、トランジスタ２０２のデータ線１０８の電位の低下を抑えることにより、各データ線１０８に対応する液晶素子１１８において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、画像に表示むらを生じにくくすることができる。

なお、上記のように、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後に、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させる方式に加えて、画素部のトランジスタ１１４として酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることが好ましい。これにより、トランジスタ１１４のリーク電流を低減することができるため、液晶素子１１８において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）をより確実に保持することができる。

また、図６に、動画表示を行う期間６０１及び静止画表示を行う期間６０２における、フレーム期間毎の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を模式的に示す。図６において、「Ｗ」は画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を書き込む期間を示し、「Ｈ」は画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持する期間を示す。

本実施の形態の液晶表示装置３００では、期間６０４において、期間６０２で表示される静止画の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）が書き込まれる。そして、期間６０４で書き込まれた画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）は、期間６０２のうち、期間６０４以外の期間において保持される。

このように、本実施の形態の液晶表示装置３００は、静止画表示を行う期間において、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間を長くすることによって、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、静止画表示を行う際に、画像表示等による消費電力を低減することができる。

また、同一の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を複数回書き換えて静止画表示を行う場合、画像の切り替わりが視認されると、使用者（人間）は目に疲労を感じることがある。本実施の形態の液晶表示装置３００は、静止画表示を行う期間において、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間を長くすることによって、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、静止画表示する際に、使用者の眼精疲労を低減することができる。

以上のように、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後において、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させていることにより、液晶素子１１８の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができるため、安定した画像表示を行うことができる。

また、高電源電位（ＶＤＤ）の供給を停止した後において、保護回路１０６の第１の端子１２０に供給される低電源電位（ＨＶＳＳ）の電位を上昇させていることにより、液晶素子１１８の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を保持することができるため、画像の表示むらを生じにくくすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した液晶表示装置が有するトランジスタの構造の一例について説明する。

トランジスタの構造の一例として、半導体層として酸化物半導体層を含むトランジスタの構造について、図７、図１２を参照して説明する。図７、図１２は、トランジスタの断面模式図である。

図７（Ａ）に示すトランジスタは、ボトムゲート構造を有するトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタともいう。

図７（Ａ）に示すトランジスタは、基板７１０の上に設けられた導電層７１１と、導電層７１１の上に設けられた絶縁層７１２と、絶縁層７１２を挟んで導電層７１１の上に設けられた酸化物半導体層７１３と、酸化物半導体層７１３の一部の上にそれぞれ設けられた導電層７１５及び導電層７１６と、を有している。

また、図７（Ａ）に、トランジスタの酸化物半導体層７１３の他の一部（導電層７１５及び導電層７１６が設けられていない部分）に接する酸化物絶縁層７１７と、酸化物絶縁層７１７の上に設けられた保護絶縁層７１９を示す。

図７（Ｂ）に示すトランジスタは、ボトムゲート構造を有するトランジスタの一つであるチャネル保護型（チャネルストップ型ともいう。）トランジスタであり、逆スタガ型トランジスタともいう。

図７（Ｂ）に示すトランジスタは、基板７２０の上に設けられた導電層７２１と、導電層７２１の上に設けられた絶縁層７２２と、絶縁層７２２を挟んで導電層７２１の上に設けられた酸化物半導体層７２３と、絶縁層７２２及び酸化物半導体層７２３を挟んで導電層７２１の上に設けられた絶縁層７２７と、酸化物半導体層７２３の一部の上及び絶縁層７２７の一部の上にそれぞれ設けられた導電層７２５及び導電層７２６と、を有している。

ここで、酸化物半導体層７２３の一部又は全てと導電層７２１とが重なる構造にすると、酸化物半導体層７２３への光の入射を抑えることができる。

また、図７（Ｂ）に、トランジスタの上に設けられた保護絶縁層７２９を示す。

図７（Ｃ）に示すトランジスタは、ボトムゲート構造を有するトランジスタの一つである。

図７（Ｃ）に示すトランジスタは、基板７３０の上に設けられた導電層７３１と、導電層７３１の上に設けられた絶縁層７３２と、絶縁層７３２の一部の上にそれぞれ設けられた導電層７３５及び導電層７３６と、絶縁層７３２、導電層７３５、及び、導電層７３６を挟んで導電層７３１の上に設けられた酸化物半導体層７３３と、を有している。

ここで、酸化物半導体層７３３の一部又は全てと導電層７３１とが重なる構造にすると、酸化物半導体層７３３への光の入射を抑えることができる。

また、図７（Ｃ）に、酸化物半導体層７３３の上面及び側面と接する酸化物絶縁層７３７と、酸化物絶縁層７３７の上に設けられた保護絶縁層７３９を示す。

図７（Ｄ）に示すトランジスタは、トップゲート構造を有するトランジスタの一つである。

図７（Ｄ）に示すトランジスタは、絶縁層７４７を挟んで基板７４０の上に設けられた酸化物半導体層７４３と、酸化物半導体層７４３の一部の上にそれぞれ設けられた導電層７４５及び導電層７４６と、酸化物半導体層７４３、導電層７４５、及び、導電層７４６の上に設けられた絶縁層７４２と、絶縁層７４２を挟んで酸化物半導体層７４３の上に設けられた導電層７４１と、を有している。

基板７１０、基板７２０、基板７３０、基板７４０のそれぞれには、一例として、ガラス基板（バリウムホウケイ酸ガラス基板やアルミノホウケイ酸ガラス基板等）、絶縁体でなる基板（セラミック基板、石英基板、サファイア基板等）、結晶化ガラス基板、プラスチック基板、又は、半導体基板（シリコン基板等）を用いる。

図７（Ｄ）に示すトランジスタにおいて、絶縁層７４７は、基板７４０からの不純物元素の拡散を防止する下地層としての機能を有する。絶縁層７４７には、一例として、窒化シリコン層、酸化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、及び、酸化窒化アルミニウム層を、単層で又は積層させて用いる。又は、絶縁層７４７には、前述の層と、遮光性を有する材料の層とを積層させて用いる。又は、絶縁層７４７には、遮光性を有する材料の層を用いる。なお、絶縁層７４７として、遮光性を有する材料の層を用いると、酸化物半導体層７４３への光の入射を抑えることができる。

なお、図７（Ｄ）に示すトランジスタと同様に、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すトランジスタにおいて、基板７１０と導電層７１１との間、基板７２０と導電層７２１との間、基板７３０と導電層７３１との間に、それぞれ絶縁層７４７を設けてもよい。

導電層（導電層７１１、導電層７２１、導電層７３１、導電層７４１）は、トランジスタのゲートとしての機能を有する。これらの導電層には、一例として、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、及び、スカンジウム等の金属の層、又は、当該金属を主成分とする合金の層を用いる。

絶縁層（絶縁層７１２、絶縁層７２２、絶縁層７３２、絶縁層７４２）は、トランジスタのゲート絶縁層としての機能を有する。

絶縁層（絶縁層７１２、絶縁層７２２、絶縁層７３２、絶縁層７４２）には、一例として、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、又は、酸化アルミニウムガリウム層を用いる。

酸化物半導体層（酸化物半導体層７１３、酸化物半導体層７２３、酸化物半導体層７３３、酸化物半導体層７４３）と接するゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層（絶縁層７１２、絶縁層７２２、絶縁層７３２、絶縁層７４２）には、酸素を含む絶縁層を用いるのが好ましく、当該酸素を含む絶縁層が、化学量論的組成比より酸素が多い領域（酸素過剰領域とも表記する）を含むことがより好ましい。

上記ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層が酸素過剰領域を有することにより、酸化物半導体層からゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層への酸素の移動を防ぐことができる。また、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層から酸化物半導体層への酸素の供給を行うこともできる。よって、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層と接する酸化物半導体層を、十分な量の酸素を含有する層とすることができる。

また、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層（絶縁層７１２、絶縁層７２２、絶縁層７３２、絶縁層７４２）は、水素や水等の不純物を混入させない方法を用いて成膜することが好ましい。ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層に水素や水等の不純物が含まれると、酸化物半導体層（酸化物半導体層７１３、酸化物半導体層７２３、酸化物半導体層７３３、酸化物半導体層７４３）への水素や水等の不純物の侵入や、水素や水等の不純物による酸化物半導体層中の酸素の引き抜き、等によって、酸化物半導体層が低抵抗化（ｎ型化）してしまい、寄生チャネルが形成される恐れがあるためである。例えば、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層は、スパッタリング法によって成膜し、スパッタガスとしては、水素や水等の不純物が除去された高純度ガスを用いることが好ましい。

また、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層には、酸素を供給する処理を行うことが好ましい。酸素を供給する処理としては、酸素雰囲気における熱処理や、酸素ドープ処理、等がある。または、電界で加速した酸素イオンを照射して、酸素を添加しても良い。なお、本明細書において、酸素ドープ処理とは、酸素をバルクに添加することをいい、当該バルクの用語は、酸素を膜表面のみでなく膜内部に添加することを明確にする趣旨で用いている。また、酸素ドープには、プラズマ化した酸素をバルクに添加する酸素プラズマドープが含まれる。

ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層に対して、酸素ドープ処理等の酸素を供給する処理を行うことにより、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層には、化学量論的組成比より酸素が多い領域が形成される。このような領域を備えることにより、酸化物半導体層に酸素を供給し、酸化物半導体層中または界面の酸素不足欠陥を低減することができる。

例えば、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層として酸化アルミニウムガリウム層を用いた場合、酸素ドープ処理等の酸素を供給する処理を行うことにより、Ｇａ_ｘＡｌ_２−ｘＯ_３＋α（０＜ｘ＜２、０＜α＜１）とすることができる。

または、スパッタリング法を用いてゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層を成膜する際に、酸素ガス、または、不活性気体（例えば、アルゴン等の希ガス、又は、窒素）と酸素との混合ガスを導入することで、該絶縁層に酸素過剰領域を形成してもよい。なお、スパッタリング法による成膜後、熱処理を行っても良い。

酸化物半導体層（酸化物半導体層７１３、酸化物半導体層７２３、酸化物半導体層７３３、酸化物半導体層７４３）は、トランジスタのチャネル形成層としての機能を有する。これらの酸化物半導体層に用いることができる酸化物半導体としては、四元系金属酸化物（Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物等）、三元系金属酸化物（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物等）、及び、二元系金属酸化物等（Ｉｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ系金属酸化物等）が挙げられる。また、酸化物半導体として、Ｉｎ系金属酸化物、Ｓｎ系金属酸化物、Ｚｎ系金属酸化物等を用いることもできる。また、酸化物半導体として、上記酸化物半導体として用いることができる金属酸化物に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含ませた酸化物半導体を用いることもできる。なお、酸化物半導体は非晶質でもよく、一部または全部が結晶化していてもよい。酸化物半導体に、結晶性を有する酸化物半導体を用いる場合は、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく、具体的には、平均面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下、好ましくは０．３ｎｍ以下の表面上に形成するとよい。Ｒａは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）にて評価可能である。酸化物半導体は、好ましくはＩｎを含有する酸化物半導体、さらに好ましくは、Ｉｎ、及びＺｎを含有する酸化物半導体である。さらに、Ｇａ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ａｌ、ランタノイドを含有させてもよい。また、酸化物半導体を高純度化するため、脱水化または脱水素化は有効である。

また、酸化物半導体として、ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０）で表記される材料を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎ、及び、Ｃｏから選ばれた一つ又は複数の金属元素を示す。例えば、Ｍとしては、Ｇａ、Ｇａ及びＡｌ、Ｇａ及びＭｎ、Ｇａ及びＣｏ等が挙げられる。

導電層（導電層７１５及び導電層７１６、導電層７２５及び導電層７２６、導電層７３５及び導電層７３６、並びに、導電層７４５及び導電層７４６）は、トランジスタのソース又はドレインとしての機能を有する。これらの導電層には、一例として、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくは、タングステン等の金属、又は、これらの金属を主成分とする合金の層を用いる。

例えば、トランジスタのソース又はドレインとしての機能を有する導電層として、アルミニウム及び銅等の金属材料の層と、チタン、モリブデン、及び、タングステン等の高融点金属材料層とを積層させて用いる。又は、複数の高融点金属の層の間にアルミニウム及び銅等の金属の層を設けて用いる。また、上記の導電層として、ヒロックやウィスカーの発生を防止する元素（シリコン、ネオジム、スカンジウム等）が添加されたアルミニウム層を用いると、トランジスタの耐熱性を向上させることができる。

また、上記の導電層の材料として、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム酸化スズ混合酸化物（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、ＩＴＯと略記する）、若しくは、酸化インジウム酸化亜鉛混合酸化物（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）、又は、これらの金属酸化物に酸化シリコンを含ませた金属酸化物を用いる。

絶縁層７２７は、トランジスタのチャネル形成層を保護する層（チャネル保護層ともいう。）としての機能を有する。

酸化物絶縁層７１７及び酸化物絶縁層７３７には、一例として、酸化シリコン層等の酸化物絶縁層を用いる。

保護絶縁層７１９、保護絶縁層７２９、及び、保護絶縁層７３９には、一例として、窒化シリコン層、窒化アルミニウム層、窒化酸化シリコン層、及び、窒化酸化アルミニウム層等の無機絶縁層を用いる。

また、酸化物半導体層７４３と導電層７４５との間、及び、酸化物半導体層７４３と導電層７４６との間に、ソース領域及びドレイン領域として機能する酸化物導電層をバッファ層として設けてもよい。図７（Ｄ）のトランジスタに酸化物導電層を設けたトランジスタを図１２に示す。

図１２のトランジスタは、酸化物半導体層７４３とソース及びドレインとして機能する導電層７４５及び導電層７４６との間に、ソース領域及びドレイン領域として機能する酸化物導電層１６０２及び酸化物導電層１６０４が形成されている。図１２のトランジスタは、作製工程により酸化物導電層１６０２及び酸化物導電層１６０４の形状が異なる例である。

図１２（Ａ）のトランジスタでは、酸化物半導体膜と酸化物導電膜の積層を形成し、酸化物半導体膜と酸化物導電膜との積層を同じフォトリソグラフィ工程によって形状を加工して島状の酸化物半導体層７４３と島状の酸化物導電膜を形成する。酸化物半導体層７４３及び酸化物導電膜上にソース及びドレインとして機能する導電層７４５及び導電層７４６を形成した後、導電層７４５及び導電層７４６をマスクとして、島状の酸化物導電膜をエッチングし、ソース領域およびドレイン領域として機能する酸化物導電層１６０２及び酸化物導電層１６０４を形成する。

図１２（Ｂ）のトランジスタでは、酸化物半導体層７４３上に酸化物導電膜を形成し、その上に金属導電膜を形成し、酸化物導電膜および金属導電膜を同じフォトリソグラフィ工程によって加工して、ソース領域およびドレイン領域として機能する酸化物導電層１６０２及び酸化物導電層１６０４、ソース及びドレインとして機能する導電層７４５及び導電層７４６を形成する。

なお、酸化物導電層の形状を加工するためのエッチング処理の際、酸化物半導体層が過剰にエッチングされないように、エッチング条件（エッチング材の種類、濃度、エッチング時間等）を適宜調整する。

酸化物導電層１６０２及び酸化物導電層１６０４の成膜方法は、スパッタリング法や真空蒸着法（電子ビーム蒸着法など）や、アーク放電イオンプレーティング法や、スプレー法を用いる。酸化物導電層の材料としては、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸窒化亜鉛アルミニウム、酸化亜鉛ガリウム、インジウム錫酸化物などを適用することができる。また、上記材料に酸化珪素を含ませてもよい。

ソース領域及びドレイン領域として、酸化物導電層を、酸化物半導体層７４３とソース及びドレインとして機能する導電層７４５及び導電層７４６との間に設けることで、ソース領域及びドレイン領域の低抵抗化を図ることができ、トランジスタが高速動作をすることができる。

また、酸化物半導体層７４３、ドレイン領域として機能する酸化物導電層（酸化物導電層１６０２又は酸化物導電層１６０４）、ドレインとして機能する導電層（導電層７４５又は導電層７４６）の構成とすることによって、トランジスタの耐圧を向上させることができる。

（実施の形態３）
上記実施の形態で示したトランジスタの半導体層に用いることのできる酸化物半導体層の一例を、図１３を用いて説明する。

本実施の形態の酸化物半導体層は、第１の結晶性酸化物半導体層上に、第１の結晶性酸化物半導体層よりも厚い第２の結晶性酸化物半導体層を有する積層構造を有する。

絶縁層１７００上に絶縁層１７０２を形成する。本実施の形態では、絶縁層１７０２として、ＰＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の膜厚の酸化物絶縁層を形成する。例えば、酸化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜、または窒化酸化シリコン膜から選ばれた一層またはこれらの積層を用いることができる。

次に、絶縁層１７０２上に膜厚１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の第１の酸化物半導体膜を形成する。第１の酸化物半導体膜の形成は、スパッタリング法を用い、そのスパッタリング法による成膜時における基板温度は２００℃以上４００℃以下とする。

本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度２５０℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源電力０．５ｋＷ、スパッタガスとして酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素の混合ガス雰囲気下で膜厚５ｎｍの第１の酸化物半導体膜を成膜する。なお、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体は、ＩＧＺＯと呼ぶことができる。また、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物半導体は、ＩＴＺＯと呼ぶことができる。酸化物半導体膜としてＩＴＺＯの薄膜を用いる場合は、ＩＴＺＯをスパッタ法で成膜するためのターゲットの組成比を、原子数比でＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：２：２、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：１：１、またはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２０：４５：３５などとすればよい。

次いで、基板を配置するチャンバー雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第１の加熱処理を行う。第１の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下とする。第１の加熱処理によって第１の結晶性酸化物半導体層１７０４を形成する（図１３（Ａ）参照）。

第１の加熱処理によって、膜表面から結晶化が起こり、膜の表面から内部に向かって結晶成長し、Ｃ軸配向した結晶が得られる。第１の加熱処理によって、亜鉛と酸素が膜表面に多く集まり、上平面が六角形をなす亜鉛と酸素からなるグラフェンタイプの二次元結晶が最表面に１層または複数層形成され、これが膜厚方向に成長して重なり積層となる。加熱処理の温度を上げると表面から内部、そして内部から底部と結晶成長が進行する。

第１の加熱処理によって、酸化物絶縁層である絶縁層１７０２中の酸素を第１の結晶性酸化物半導体層１７０４との界面またはその近傍（界面からプラスマイナス５ｎｍ）に拡散させて、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４の酸素欠損を低減する。従って、下地絶縁層として用いられる絶縁層１７０２は、膜中（バルク中）、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４と絶縁層１７０２との界面、のいずれかには少なくとも化学量論比を超える量の酸素が存在することが好ましい。

次いで、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４上に１０ｎｍよりも厚い第２の酸化物半導体膜を形成する。第２の酸化物半導体膜の形成は、スパッタリング法を用い、その成膜時における基板温度は２００℃以上４００℃以下とする。成膜時における基板温度を２００℃以上４００℃以下とすることにより、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４の表面上に形成される酸化物半導体層のモルフォロジーに秩序性を持たせることができる。

本実施の形態では、酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物半導体用ターゲット（Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］）を用いて、基板とターゲットの間との距離を１７０ｍｍ、基板温度４００℃、圧力０．４Ｐａ、直流（ＤＣ）電源０．５ｋＷ、酸素のみ、アルゴンのみ、又はアルゴン及び酸素雰囲気下で膜厚２５ｎｍの第２の酸化物半導体膜を成膜する。

次いで、基板を配置するチャンバー雰囲気を窒素、または乾燥空気とし、第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理の温度は、４００℃以上７５０℃以下とする。第２の加熱処理によって第２の結晶性酸化物半導体層１７０６を形成する（図１３（Ｂ）参照）。第２の加熱処理を、窒素雰囲気下、酸素雰囲気下、又は窒素と酸素の混合雰囲気下で行うことにより、第２の結晶性酸化物半導体層の高密度化及び欠陥数の減少を図る。第２の加熱処理によって、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４を核として膜厚方向、即ち底部から内部に結晶成長が進行して第２の結晶性酸化物半導体層１７０６が形成される。

また、絶縁層１７０２の形成から第２の加熱処理までの工程を大気に触れることなく連続的に行うことが好ましい。絶縁層１７０２の形成から第２の加熱処理までの工程は、水素及び水分をほとんど含まない雰囲気（不活性雰囲気、減圧雰囲気、乾燥空気雰囲気など）下に制御することが好ましく、例えば、水分については露点−４０℃以下、好ましくは露点−５０℃以下の乾燥窒素雰囲気とする。

次いで、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４及び第２の結晶性酸化物半導体層１７０６からなる酸化物半導体積層を加工して島状の酸化物半導体積層からなる酸化物半導体層１７０８を形成する（図１３（Ｃ）参照）。図１３（Ｃ）では、第１の結晶性酸化物半導体層１７０４と第２の結晶性酸化物半導体層１７０６の界面を点線で示し、酸化物半導体積層と説明しているが、明確な界面が存在しているのではなく、あくまで分かりやすく説明するために図示している。

酸化物半導体積層の加工は、所望の形状のマスクを酸化物半導体積層上に形成した後、当該酸化物半導体積層をエッチングすることによって行うことができる。上述のマスクは、フォトリソグラフィなどの方法を用いて形成することができる。または、インクジェット法などの方法を用いてマスクを形成しても良い。

なお、酸化物半導体積層のエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。もちろん、これらを組み合わせて用いてもよい。

また、上記作製方法により、得られる第１の結晶性酸化物半導体層及び第２の結晶性酸化物半導体層は、Ｃ軸配向を有していることを特徴の一つとしている。ただし、第１の結晶性酸化物半導体層及び第２の結晶性酸化物半導体層は、単結晶構造ではなく、非晶質構造でもない構造であり、Ｃ軸配向を有した結晶性酸化物半導体（ＣＡｘｉｓＡｌｉｇｎｅｄＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＣＡＡＣとも呼ぶ）である。なお、第１の結晶性酸化物半導体層及び第２の結晶性酸化物半導体層は、一部に結晶粒界を有している。

なお、第１の結晶性酸化物半導体層及び第２の結晶性酸化物半導体層に用いることができる金属酸化物としては、四元系金属酸化物であるＩｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｉ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物や、三元系金属酸化物であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｂ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物や、二元系金属酸化物であるＩｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系金属酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系金属酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系金属酸化物や、Ｚｎ系金属酸化物などがある。また、上記の材料に酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を含ませてもよい。ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物とは、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する金属酸化物、という意味であり、その組成比は特に問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の元素を含んでいてもよい。

また、第１の結晶性酸化物半導体層上に第２の結晶性酸化物半導体層を形成する２層構造に限定されず、第２の結晶性酸化物半導体層の形成後に結晶性酸化物半導体層を形成するための成膜処理と加熱処理のプロセスを繰り返し行って、３層以上の積層構造としてもよい。

上記作製方法で形成された酸化物半導体積層からなる酸化物半導体層１７０８を、本明細書に開示する半導体装置に適用できるトランジスタ（例えば、実施の形態１及び実施の形態２で説明したトランジスタ）に、用いることができる。

なお、実施の形態２の図７（Ｃ）および図７（Ｄ）のトランジスタにおいては、ゲートに近く、かつソースとドレインに接する酸化物半導体層界面をキャリアが流れる構造となっている。すなわち、電流は酸化物半導体積層の厚さ方向（一方の面から他方の面に流れる方向、具体的に図７（Ｄ）では上下方向）には流れにくく、主として、酸化物半導体積層の一方の界面を流れる。従って、トランジスタに光やＢＴなどの外部ストレスが与えられても、トランジスタ特性の劣化は抑制される、または低減される。

酸化物半導体層１７０８のような第１の結晶性酸化物半導体層と第２の結晶性酸化物半導体層の積層をトランジスタに用いることで、安定した電気的特性を有し、且つ、信頼性の高いトランジスタを実現できる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した液晶表示装置が有する保護回路の一例について、図１１を参照して説明する。

保護回路として、図１１（Ａ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。保護回路３０００は、配線３０１１に接続される画素部１００に設けられた画素が有する素子等が、静電気放電（ＥＳＤ：ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）によって破壊されることを防止するために設けられている。保護回路３０００は、トランジスタ３００１及びトランジスタ３００２を有する。

トランジスタ３００１は、第１の端子が配線３０１２と接続され、第２の端子が配線３０１１と接続され、ゲートが配線３０１１と接続されている。トランジスタ３００２は、第１の端子が配線３０１３と接続され、第２の端子が配線３０１１と接続され、ゲートが配線３０１３と接続されている。

配線３０１１の電位が低電源電位（ＶＳＳ）〜高電源電位（ＶＤＤ）の間の値であれば、トランジスタ３００１及びトランジスタ３００２はオフ状態になる。よって、配線３０１１に供給される信号は、配線３０１１と接続される画素に供給される。

一方、静電気等の影響によって、配線３０１１に高電源電位（ＶＤＤ）よりも高い電位、又は低電源電位（ＶＳＳ）よりも低い電位が供給される場合がある。この場合、この高電源電位（ＶＤＤ）よりも高い電位又は低電源電位（ＶＳＳ）よりも低い電位によって、配線３０１１と接続される画素が有する素子が破壊されることがある。

しかしながら、静電気等の影響によって配線３０１１に高電源電位（ＶＤＤ）よりも高い電位が供給される場合、トランジスタ３００１がオン状態になる。すると、配線３０１１の電荷は、トランジスタ３００１を介して配線３０１２に移動するので、配線３０１１の電位が減少する。また、静電気等の影響によって、配線３０１１に低電源電位（ＶＳＳ）よりも低い電位が供給される場合、トランジスタ３００２がオン状態になる。すると、配線３０１１の電荷は、トランジスタ３００２を介して配線３０１３に移動するので、配線３０１１の電位が上昇する。従って、静電破壊を防止することができる。

すなわち、保護回路３０００を設けることによって、配線３０１１と接続される画素が有する素子の静電破壊を防ぐことができる。

また、保護回路として、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。図１１（Ｂ）に示す構成は、図１１（Ａ）に示す構成においてトランジスタ３００２及び配線３０１３を省略したものに対応する。図１１（Ｃ）に示す構成は、図１１（Ａ）に示す構成においてトランジスタ３００１及び配線３０１２を省略したものに対応する。

また、保護回路として、図１１（Ｄ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。図１１（Ｄ）に示す構成は、図１１（Ａ）の配線３０１２とトランジスタ３００１の間にトランジスタ３００３を直列に接続し、トランジスタ３００２と配線３０１３との間にトランジスタ３００４を直列に接続したものに対応する。

図１１（Ｄ）において、トランジスタ３００３は、第１の端子が配線３０１２と接続され、第２の端子がトランジスタ３００１の第１の端子と接続され、ゲートがトランジスタ３００１の第１の端子と接続されている。トランジスタ３００４は、第１の端子が配線３０１３と接続され、第２の端子がトランジスタ３００２の第１の端子と接続され、ゲートが配線３０１３と接続されている。

また、保護回路として、図１１（Ｅ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。図１１（Ｅ）に示す構成は、図１１（Ｄ）のトランジスタ３００３のゲートがトランジスタ３００１の第１の端子ではなくゲートと接続され、トランジスタ３００２のゲートがトランジスタ３００４の第２の端子ではなくゲートと接続されたものに対応する。

また、保護回路として、図１１（Ｆ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。図１１（Ｆ）に示す構成は、図１１（Ａ）の配線３０１１と配線３０１２との間にトランジスタが並列に接続され、配線３０１１と配線３０１３との間にトランジスタが並列に接続されたものに対応する。図１１（Ｆ）において、トランジスタ３００３は、第１の端子が配線３０１２と接続され、第２の端子が配線３０１１と接続され、ゲートが配線３０１１と接続されている。また、トランジスタ３００４は、第１の端子が配線３０１３と接続され、第２の端子が配線３０１１と接続され、ゲートが配線３０１３と接続されている。

また、保護回路として、図１１（Ｇ）に示す保護回路３０００を用いてもよい。図１１（Ｇ）に示す構成は、図１１（Ａ）に示す構成のトランジスタ３００１のゲートと第１の端子との間に、容量素子３００５と抵抗素子３００６とを並列に接続し、トランジスタ３００２のゲートと第１の端子との間に、容量素子３００７と抵抗素子３００８とを並列に接続したものに対応する。

図１１（Ｇ）の構成を適用することによって、保護回路３０００自体の破壊又は劣化を防止することができる。

例えば、配線３０１１に電源電位よりも高い電圧が供給される場合、トランジスタ３００１のゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）が大きくなる。よって、トランジスタ３００１がオン状態になるので、配線３０１１の電圧が減少する。しかし、トランジスタ３００１のゲートと第２の端子との間に大きな電圧が印加されるので、トランジスタ３００１が破壊又は劣化することがある。これを防止するために、容量素子３００５を用いてトランジスタ３００１のゲート電圧を上昇させ、トランジスタ３００１のゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）を小さくする。具体的には、トランジスタ３００１がオン状態になると、トランジスタ３００１の第１の端子が瞬間的に上昇する。そして、容量素子３００５の容量結合によって、トランジスタ３００１のゲート電圧が上昇する。このようにして、トランジスタ３００１のゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）を小さくすることができるため、トランジスタ３００１の破壊又は劣化を抑制することができる。

同様に、配線３０１１に電源電位よりも低い電圧が供給される場合、トランジスタ３００２の第１の端子の電圧が瞬間的に減少する。そして、容量素子３００７の容量結合によって、トランジスタ３００２のゲート電圧が減少する。このようにして、トランジスタ３００２のゲート・ソース間電圧（Ｖｇｓ）を小さくすることができるため、トランジスタ３００２の破壊又は劣化を抑制することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した液晶表示装置を備えた電子ペーパーについて説明する。

本実施の形態で説明する電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることができる。電子ペーパーを用いた電子機器として、電子書籍（電子ブック）、ポスター、鉄道やバス等の交通機関の車内広告、表示部を有するクレジットカード等の各種カード、等が挙げられる。電子ペーパーを用いた電子機器の一例について、図８、図９を参照して説明する。

図８（Ａ）は、電子ペーパーで作られたポスターの一例を示す図である。ポスター８１０は、屋外・屋内を問わず、壁面や柱等に掲示することができる。

広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告内容を替えるには、紙の印刷物そのものを人手によって交換することを要する。一方、広告媒体として実施の形態１で説明した液晶表示装置を適用したポスター８１０を用いる場合は、ポスター８１０そのものを交換する必要はなく、ポスター８１０に表示する内容を変更するだけで、広告内容を替えることができる。

また、ポスター８１０に対して無線で情報を送受信することで、非接触で広告内容を替える構成としてもよい。

実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いたポスターは、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いたポスターは、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置をポスターに用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、ポスターの利用者の眼精疲労を低減することができる。

また、図８（Ｂ）は、電子ペーパーで作られた車内広告の一例を示す図である。車内広告は、鉄道やバス等の交通機関の車内に設置する広告を指す。車内広告として、中吊り広告８２０や窓上広告８２２が挙げられる。ここで、中吊り広告８２０とは、車内中央部分に掲出された広告媒体を指す。また、窓上広告８２２とは、立っている乗客が自然に目に入る位置に掲出された広告媒体を指す。

広告媒体が紙の印刷物である場合には、広告内容を替えるには、紙の印刷物そのものを人手によって交換することを要する。一方、広告媒体として実施の形態１で説明した液晶表示装置を適用した中吊り広告８２０や窓上広告８２２等の車内広告を用いる場合は、車内広告そのものを交換する必要はなく、車内広告に表示する内容を変更するだけで、広告内容を替えることができる。

また、中吊り広告８２０や窓上広告８２２等の車内広告に対して無線で情報を送受信することで、非接触で広告内容を替える構成としてもよい。

実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いた中吊り広告や窓上広告等の車内広告は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いた中吊り広告や窓上広告等の車内広告は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を中吊り広告や窓上広告等の車内広告に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、車内広告の利用者の眼精疲労を低減することができる。

図９は、電子書籍の一例を示す図である。

電子書籍９００は、２つの筐体（筐体９０２及び筐体９０４）で構成されている。筐体９０２及び筐体９０４は、軸部９１０により一体とされており、当該軸部９１０を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。

筐体９０２には表示部９０６が組み込まれ、筐体９０４には表示部９０８が組み込まれている。表示部９０６及び表示部９０８は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図９では表示部９０６）に文章を表示し、左側の表示部（図９では表示部９０８）に画像を表示することができる。

また、電子書籍９００の筐体９０２には、操作キー９１２等の操作部、電源９１４、スピーカ９１６等が備えられている。操作キー９１２により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボード、ポインティングデバイス等を備える構成としてもよい。また、筐体９０２又は筐体９０４の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、ＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブル等の各種ケーブルと接続可能な端子、等）、記録媒体挿入部等を備える構成としてもよい。さらに、電子書籍９００に、電子辞書としての機能を持たせてもよい。

また、電子書籍９００を、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。当該構成を有することにより、無線によって、所望の書籍データ等を購入して電子書籍サーバからダウンロードすることができる。

実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いた電子書籍は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置を用いた電子書籍は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を電子書籍に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した液晶表示装置を表示部に有する電子機器について説明する。

実施の形態１で説明した液晶表示装置を様々な電子機器の表示部に適用することにより、表示機能に加えて様々な機能を持たせた電子機器を提供することができる。当該電子機器として、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう。）、コンピュータ用等のディスプレイ、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう。）、携帯型遊技機、情報通信端末、情報案内端末、音響再生装置、等が挙げられる。当該電子機器の一例について、図１０を参照して説明する。

図１０（Ａ）は、携帯型情報通信端末の一例を示す図である。

図１０（Ａ）に示す携帯型情報通信端末は、少なくとも表示部１００１を有する。また、図１０（Ａ）に示す携帯型情報通信端末は、タッチパネル等と組み合わせることにより、様々な携帯品の代わりとして利用することができる。一例として、図１０（Ａ）に示すように、携帯型情報通信端末に操作部１００２を設けることで、携帯型情報通信端末を携帯電話として利用することができる。なお、操作部１００２の代わりに操作ボタンを設けてもよい。また、図１０（Ａ）に示す携帯型情報通信端末を、メモ帳、原稿入出力機能を備えたハンディスキャナー等として利用することもできる。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、携帯型情報通信端末の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、携帯型情報通信端末の表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を携帯型情報通信端末の表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

図１０（Ｂ）は、カーナビゲーションを含む情報案内端末の一例を示す図である。

図１０（Ｂ）に示す情報案内端末は、少なくとも表示部１１０１を有する。また、図１０（Ｂ）に示すように、情報案内端末は、操作ボタン１１０２、外部入力端子１１０３等を有していてもよい。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、情報案内端末の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、情報案内端末の表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を情報案内端末の表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

図１０（Ｃ）は、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す図である。

図１０（Ｃ）に示すノート型パーソナルコンピュータは、筐体１２０１、表示部１２０２、スピーカ１２０３、ＬＥＤランプ１２０４、ポインティングデバイス１２０５、接続端子１２０６、キーボード１２０７等を有する。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、パーソナルコンピュータの表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、パーソナルコンピュータの表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置をパーソナルコンピュータの表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

図１０（Ｄ）は、携帯型遊技機の一例を示す図である。

図１０（Ｄ）に示す携帯型遊技機は、第１の表示部１３０１、第２の表示部１３０２、スピーカ１３０３、接続端子１３０４、ＬＥＤランプ１３０５、マイクロフォン１３０６、記録媒体読込部１３０７、操作ボタン１３０８、センサ１３０９等を有する。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、携帯型遊技機の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、携帯型遊技機の表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を携帯型遊技機の表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

また、表示部（第１の表示部１３０１と第２の表示部１３０２）の一方で動画を表示し、他方で静止画を表示することもできる。これにより、静止画を表示している表示部において、ドライバへの信号の供給を停止することができるため、静止画を表示している表示部の画像表示等による消費電力を低減することができる。

図１０（Ｅ）は、設置型情報通信端末の一例を示す図である。

図１０（Ｅ）に示す設置型情報通信端末は、少なくとも表示部１４０１を有する。また、平面部１４０２に操作ボタン等を設けてもよい。図１０（Ｅ）に示す設置型情報通信端末は、一例として、現金自動預け払い機、チケット（乗車券を含む）等の情報商材の注文をするための情報通信端末（マルチメディアステーションともいう。）に利用することができる。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、設置型情報通信端末の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、設置型情報通信端末の表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を設置型情報通信端末の表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

図１０（Ｆ）は、ディスプレイの一例を示す図である。

図１０（Ｆ）に示すディスプレイは、筐体１５０１、表示部１５０２、スピーカ１５０３、ＬＥＤランプ１５０４、操作ボタン１５０５、接続端子１５０６、センサ１５０７、マイクロフォン１５０８、支持台１５０９等を有する。

実施の形態１で説明した液晶表示装置は、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、データ線の電位の低下を抑えることにより、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、ディスプレイの表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、データ線の電位の低下を抑えることにより、各データ線に対応する液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができる。これにより、ディスプレイの表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置をディスプレイの表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

実施の形態１で説明した液晶表示装置を電子機器の表示部に適用することにより、保護回路を構成するトランジスタが劣化しても、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができるため、電子機器の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置を電子機器の表示部に適用することにより、長時間使用する場合であっても、トランジスタの特性変化によるリーク電流を抑えることができるため、電子機器の表示部において安定した画像表示を行うことができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置を電子機器の表示部に適用することにより、液晶表示装置の複数の保護回路が有するトランジスタのしきい値電圧等の特性がばらついていても、液晶素子において画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）を安定して保持することができるため、電子機器の表示部において画像に表示むらを生じにくくすることができる。

また、実施の形態１で説明した液晶表示装置は、１回の画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込みに対する表示時間（静止画表示モードで動作している時間）が長いため、画像信号（ＶｉｄｅｏＤａｔａ）の書き込み頻度を低減することができる。そのため、当該液晶表示装置を電子機器の表示部に用いることにより、画像表示等による消費電力を低減し、また、使用者の眼精疲労を低減することができる。

１００画素部
１０２データドライバ
１０４ゲートドライバ
１０６保護回路
１０８データ線
１１０ゲート線
１１２画素
１１４トランジスタ
１１６容量素子
１１８液晶素子
１２０第１の端子
１２２第２の端子
１２４容量線
１２６共通電極
１３０表示パネル
２００トランジスタ
２０２トランジスタ
２０４トランジスタ
３００液晶表示装置
３１０画像処理回路
３１１記憶回路
３１２比較回路
３１３表示制御回路
３１５選択回路
３１６電源
３２０表示パネル
３２１ドライバ部
３２６端子部
３２７トランジスタ
３３０フレームメモリ
４０１期間
４０２期間
４０３期間
４０４期間
６０１期間
６０２期間
６０４期間
７１０基板
７１１導電層
７１２絶縁層
７１３酸化物半導体層
７１５導電層
７１６導電層
７１７酸化物絶縁層
７１９保護絶縁層
７２０基板
７２１導電層
７２２絶縁層
７２３酸化物半導体層
７２５導電層
７２６導電層
７２７絶縁層
７２９保護絶縁層
７３０基板
７３１導電層
７３２絶縁層
７３３酸化物半導体層
７３５導電層
７３６導電層
７３７酸化物絶縁層
７３９保護絶縁層
７４０基板
７４１導電層
７４２絶縁層
７４３酸化物半導体層
７４５導電層
７４６導電層
７４７絶縁層
８１０ポスター
８２０中吊り広告
８２２窓上広告
９００電子書籍
９０２筐体
９０４筐体
９０６表示部
９０８表示部
９１０軸部
９１２操作キー
９１４電源
９１６スピーカ
１００１表示部
１００２操作部
１１０１表示部
１１０２操作ボタン
１１０３外部入力端子
１２０１筐体
１２０２表示部
１２０３スピーカ
１２０４ＬＥＤランプ
１２０５ポインティングデバイス
１２０６接続端子
１２０７キーボード
１３０１表示部
１３０２表示部
１３０３スピーカ
１３０４接続端子
１３０５ＬＥＤランプ
１３０６マイクロフォン
１３０７記録媒体読込部
１３０８操作ボタン
１３０９センサ
１４０１表示部
１４０２平面部
１５０１筐体
１５０２表示部
１５０３スピーカ
１５０４ＬＥＤランプ
１５０５操作ボタン
１５０６接続端子
１５０７センサ
１５０８マイクロフォン
１５０９支持台
１６０２酸化物導電層
１６０４酸化物導電層
１７００絶縁層
１７０２絶縁層
１７０４結晶性酸化物半導体層
１７０６結晶性酸化物半導体層
１７０８酸化物半導体層
３０００保護回路
３００１トランジスタ
３００２トランジスタ
３００３トランジスタ
３００４トランジスタ
３００５容量素子
３００６抵抗素子
３００７容量素子
３００８抵抗素子
３０１１配線
３０１２配線
３０１３配線

Claims

静止画表示モードと動画表示モードとを切り換えて表示を行う液晶表示装置であって、
第１のトランジスタ及び液晶素子を有する画素と、
ダイオード接続された第２のトランジスタと、を有し、
前記第２のトランジスタのソース及びドレインの一方には電源電位が供給され、
前記第２のトランジスタは、ソース及びドレインの他方がデータ線を介して前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記動画表示モードにおいて、前記第１のトランジスタを介して、前記データ線から前記液晶素子に画像信号が入力され、且つ、前記電源電位が第１の電位に設定され、
前記静止画表示モードにおいて、前記データ線から前記液晶素子への前記画像信号の入力が停止され、且つ、前記電源電位が前記第１の電位よりも高い第２の電位に設定され、
前記第２の電位は、前記画像信号の最小値と同じ電位、又は、前記画像信号の最小値に近い電位であることを特徴とする液晶表示装置。
静止画表示モードと動画表示モードとを切り換えて表示を行う液晶表示装置であって、
第１のトランジスタ及び液晶素子を有する画素と、
ダイオード接続された第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタは、酸化物半導体を有し、
前記第２のトランジスタのソース及びドレインの一方には電源電位が供給され、
前記第２のトランジスタは、ソース及びドレインの他方がデータ線を介して前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記動画表示モードにおいて、前記第１のトランジスタを介して、前記データ線から前記液晶素子に画像信号が入力され、且つ、前記電源電位が第１の電位に設定され、
前記静止画表示モードにおいて、前記データ線から前記液晶素子への前記画像信号の入力が停止され、且つ、前記電源電位が前記第１の電位よりも高い第２の電位に設定され、
前記第２の電位は、前記画像信号の最小値と同じ電位、又は、前記画像信号の最小値に近い電位であることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１又は請求項２において、
連続するフレーム期間の前記画像信号の差分の有無を検出することによって、前記静止画表示モードと前記動画表示モードとを切り換えることを特徴とする液晶表示装置。