(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
G09G 3/36 20060101AFI20241111BHJP
G09G 3/20 20060101ALI20241111BHJP
G09G 3/34 20060101ALI20241111BHJP
G02F 1/133 20060101ALI20241111BHJP
G02F 1/1368 20060101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
G09G3/36
G09G3/20 624B
G09G3/20 621A
G09G3/20 621F
G09G3/20 611A
G09G3/20 641E
G09G3/34 J
G09G3/20 680H
G09G3/20 623C
G09G3/20 623D
G02F1/133 535
G02F1/1368
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2024000168
(22)【出願日】2024-01-04
(62)【分割の表示】P 2020501861の分割
【原出願日】2019-02-13
(65)【公開番号】P2024036341
(43)【公開日】2024-03-15
【審査請求日】2024-01-16
(31)【優先権主張番号】P 2018030259
(32)【優先日】2018-02-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000153878
【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所
(72)【発明者】
【氏名】豊高 耕平
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 一徳
(72)【発明者】
【氏名】川島 進
【審査官】西島 篤宏
(56)【参考文献】
【文献】特開平７－９２９３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－８４４１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１５６９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－３２２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３１６３１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０９Ｇ ３／００ － ３／３８
Ｇ０２Ｆ １／１３３
Ｇ０２Ｆ １／１３６８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、表示部と、を有する表示装置であって、前記表示部は、画素を有し、
前記画素は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、液晶素子と、を有し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第１の配線と常に導通し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１の容量素子の第１の端子と常に導通し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２の容量素子の第１の端子と常に導通し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記液晶素子の第１の端子と常に導通し、
前記第１のトランジスタのゲートは、第２の配線と常に導通し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第３の配線と常に導通し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第２の容量素子の第２の端子と常に導通し、
前記第２のトランジスタのゲートは、第４の配線と常に導通し、
前記第１の容量素子の第２の端子は、第５の配線と常に導通し、
前記液晶素子の第２の端子は、第６の配線と常に導通し、
第１の期間において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを導通させ、前記第１の配線を介して前記画素に第１の画像データを供給及び前記第３の配線を介して前記画素に第２の画像データの基となるデータを供給し、
第２の期間において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを非導通させ、前記液晶素子の応答を待ち、
第３の期間において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを非導通させ、前記光源から第１の色の発光させることにより、前記第１の画像データに対応する第１の画像を表示し、
第４の期間において、前記第１のトランジスタを非導通にし、前記第２のトランジスタを導通させ、前記第３の配線を介して前記画素に基準電位を供給し、前記画素に保持された前記第１の画像データと前記基準電位を足し合わせて前記画素内部で前記第２の画像データを生成し、
第５の期間において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを非導通させ、前記液晶素子の応答を待ち、
第６の期間において、前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタを非導通させ、前記光源から第２の色の発光させることにより、前記第２の画像データに対応する第２の画像を表示する表示装置。
【請求項2】
請求項１において、前記第５の期間は、前記第２の期間より短い、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、表示装置及びその動作方法に関する。
【0002】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、又は、製造方法に関するものである。又は、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【0003】
なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。トランジスタ、半導体回路は半導体装置の一態様である。また、記憶装置、表示装置、撮像装置、電子機器は、半導体装置を有する場合がある。
【背景技術】
【0004】
表示デバイスとして例えば液晶デバイスを有する表示装置の表示方法として、カラーフィルタ方式及びフィールドシーケンシャル方式が知られている。前者によって表示を行う表示装置では、各画素に、特定色を呈する波長の光のみを透過するカラーフィルタ（例えば、赤色、緑色、青色）を有する複数の副画素が設けられる。そして、副画素毎に白色光の透過を制御し、且つ画素毎に複数の色を混色することで所望の色を形成している。一方、後者によって表示を行う表示装置では、それぞれが異なる色を呈する光を発光する、複数のバックライト等の光源（例えば、赤色、緑色、青色）が設けられる。そして、当該複数の光源が順次発光し、且つ画素毎にそれぞれの色を呈する光の透過を制御することで所望の色を形成している。すなわち、前者は、特定色を呈する光毎に一画素の面積を分割することで所望の色を形成する方式であり、後者は、特定色を呈する光毎に表示期間を時間分割することで所望の色を形成する方式である。
【0005】
フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う表示装置は、カラーフィルタ方式によって表示を行う表示装置と比較し、以下の利点を有する。まず、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う表示装置では、各画素に副画素を設ける必要がない。そのため、開口率を向上させること、又は画素数を増加させることが可能である。加えて、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う表示装置では、カラーフィルタを設ける必要がない。つまり、カラーフィルタにおける光吸収による光の損失がない。以上により、光の透過率を向上させること、及び消費電力を低減することが可能である。
【0006】
特許文献１、２では、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う表示装置が開示されている。具体的には、特許文献１では、複数行に配置された画素に対して同時に画像データを供給することで、当該表示装置が有するトランジスタ等の応答速度を変化させることなく、各画素に対する画像データの入力頻度を増加させることができる。また、特許文献２では、特定の行に配置された画素に対する画像データの書き込みに続いて、該特定の行から隔離された行に配置された画素に対する画像データの書き込みを行う。これにより、全ての画素に対して画像データの書き込み、及びバックライトの点灯を行うのではなく、特定の画素毎に画像データの書き込み、及びバックライトの点灯を順次行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１２－００３２３６号公報
【文献】特開２０１２－１４１５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
フィールドシーケンシャル方式によって表示を行い、表示デバイスとして液晶デバイスを有する表示装置において、全ての画素に同時に画像データを書き込むのではなく、行毎に画像データを書き込む場合、最終行の画素に画像データが書き込まれた後に、最終行の画素が有する液晶デバイスが応答するまで待機してからバックライト等の光源を発光させる必要がある。このため、行毎に画像データを書き込む場合、最終行以外の画素では液晶デバイスの応答完了後にも待ち時間が発生することになるため、全ての画素に同時に画像データを書き込む場合より表示装置の動作速度が低下する。これにより、例えばフレーム周波数が低下し、各色の画像が合成されずに個別に視認される、カラーブレイクという現象が発生する可能性がある。
【0009】
また、液晶デバイスが応答中である画素に対応する光源を消光する、バックライトスキャン方式で表示装置を動作させることにより、行毎に画像データを書き込む場合であっても、表示装置の動作速度を、全ての画素に同時に画像データを書き込む場合と同等とすることができる。しかし、この場合、表示装置の作製コストが増加し、また光源の配置の自由度が低下する可能性がある。
【0010】
本発明の一態様では、高速に動作する表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、高品位の画像を表示することができる表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、低価格の表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、低消費電力の表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、信頼性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、新規な表示装置を提供することを目的の一つとする。又は、新規な半導体装置等を提供することを目的の一つとする。
【0011】
又は、高速に動作する表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、高品位の画像を表示することができる表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、低価格の表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、低消費電力の表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、信頼性の高い表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、新規な表示装置の動作方法を提供することを目的の一つとする。又は、新規な半導体装置等の動作方法を提供することを目的の一つとする。
【0012】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項等の記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項等の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様は、画素が設けられた表示部を有し、表示部は、第１の色の画像と、第２の色の画像と、を表示する機能を有し、第１の画像データと、第１のデータと、を画素に書き込む第１の期間と、第１の画像データに対応する、第１の色の画像を表示部に表示する第２の期間と、第１の画像データと、第１のデータと、を基にして、画素の内部で第２の画像データを生成する第３の期間と、第２の画像データに対応する、第２の色の画像を表示部に表示する第４の期間と、を有する表示装置の動作方法である。
【0014】
又は、上記態様において、第３の期間において、画素に基準電位を供給することで、第１の画像データと、第１のデータと、を基にして、画素の内部で第２の画像データを生成してもよい。
【0015】
又は、上記態様において、第３の期間は、第１の期間より短くてもよい。
【0016】
又は、上記態様において、表示装置は、ソースドライバを有し、ソースドライバは、第１のデータ線を介して画素と電気的に接続され、ソースドライバは、第２のデータ線を介して画素と電気的に接続され、ソースドライバは、第１の画像データ、及び第１のデータを生成する機能を有し、第１の期間において、第１の画像データは、第１のデータ線を介して画素に書き込まれ、第１のデータは、第２のデータ線を介して画素に書き込まれてもよい。
【0017】
本発明の一態様は、画素が設けられた表示部を有し、表示部は、第１の色の画像と、第２の色の画像と、第３の色の画像と、を表示する機能を有し、第１の画像データと、第１のデータと、を画素に書き込む第１の期間と、第１の画像データに対応する、第１の色の画像を表示部に表示する第２の期間と、第１の画像データと、第１のデータと、を基にして、画素の内部で第２の画像データを生成する第３の期間と、第２の画像データに対応する、第２の色の画像を表示部に表示する第４の期間と、第３の画像データと、第２のデータと、を画素に書き込む第５の期間と、第３の画像データに対応する、第３の色の画像を表示部に表示する第６の期間と、第３の画像データと、第２のデータと、を基にして、画素の内部で第４の画像データを生成する第７の期間と、第４の画像データに対応する、第１の色の画像を表示部に表示する第８の期間と、第５の画像データと、第３のデータと、を画素に書き込む第９の期間と、第５の画像データに対応する、第２の色の画像を表示部に表示する第１０の期間と、第５の画像データと、第３のデータと、を基にして、画素の内部で第６の画像データを生成する第１１の期間と、第６の画像データに対応する、第３の色の画像を表示部に表示する第１２の期間と、を有する表示装置の動作方法である。
【0018】
又は、上記態様において、第３の期間において、画素に基準電位を供給することで、第１の画像データと、第１のデータと、を基にして、画素の内部で第２の画像データを生成し、第７の期間において、画素に基準電位を供給することで、第３の画像データと、第２のデータと、を基にして、画素の内部で第４の画像データを生成し、第１１の期間において、画素に基準電位を供給することで、第５の画像データと、第３のデータと、を基にして、画素の内部で第６の画像データを生成してもよい。
【0019】
又は、上記態様において、第３、第７、及び第１１の期間は、第１、第５、及び第９の期間より短くてもよい。
【0020】
又は、上記態様において、表示装置は、ソースドライバを有し、ソースドライバは、第１のデータ線を介して画素と電気的に接続され、ソースドライバは、第２のデータ線を介して画素と電気的に接続され、ソースドライバは、第１、第３、及び第５の画像データ、並びに第１乃至第３のデータを生成する機能を有し、第１の期間において、第１の画像データは、第１のデータ線を介して画素に書き込まれ、第１のデータは、第２のデータ線を介して画素に書き込まれ、第５の期間において、第３の画像データは、第１のデータ線を介して画素に書き込まれ、第２のデータは、第２のデータ線を介して画素に書き込まれ、第９の期間において、第５の画像データは、第１のデータ線を介して画素に書き込まれ、第３のデータは、第２のデータ線を介して画素に書き込まれてもよい。
【0021】
又は、上記態様において、画素は、メモリ回路と、表示デバイスと、を有し、メモリ回路は、第１のデータ線、及び第２のデータ線と電気的に接続されていてもよい。
【0022】
又は、上記態様において、メモリ回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、容量素子と、を有し、第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、容量素子の一方の電極と電気的に接続され、第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第１のデータ線と電気的に接続され、第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、容量素子の他方の電極と電気的に接続され、第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第２のデータ線と電気的に接続されていてもよい。
【0023】
又は、上記態様において、第１のトランジスタは、チャネル形成領域に金属酸化物を有し、金属酸化物は、Ｉｎと、Ｚｎと、Ｍ（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ又はＨｆ）と、を有してもよい。
【0024】
又は、上記態様において、表示デバイスは、液晶デバイスであってもよい。
【発明の効果】
【0025】
本発明の一態様を用いることで、高速に動作する表示装置を提供することができる。又は、高品位の画像を表示することができる表示装置を提供することができる。又は、低価格の表示装置を提供することができる。又は、低消費電力の表示装置を提供することができる。又は、信頼性の高い表示装置を提供することができる。又は、新規な表示装置を提供することができる。又は、新規な半導体装置等を提供することができる。
【0026】
又は、高速に動作する表示装置の動作方法を提供することができる。又は、高品位の画像を表示することができる表示装置の動作方法を提供することができる。又は、低価格の表示装置の動作方法を提供することができる。又は、低消費電力の表示装置の動作方法を提供することができる。又は、信頼性の高い表示装置の動作方法を提供することができる。又は、新規な表示装置の動作方法を提供することができる。又は、新規な半導体装置等の動作方法を提供することができる。
【0027】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】表示装置の構成例を説明するブロック図、及び画素回路の構成例を説明する回路図。
【図2】表示装置の動作方法の一例を説明する図。
【図3】表示装置の動作方法の一例を説明するタイミングチャート。
【図4】表示装置の動作方法の一例を説明する回路図。
【図5】表示装置の構成例を説明するブロック図、及び画素回路の構成例を説明する回路図。
【図6】表示装置の動作方法の一例を説明する図。
【図7】表示装置の動作方法の一例を説明するタイミングチャート。
【図8】表示装置の動作方法の一例を説明する回路図。
【図9】表示装置の動作方法の一例を説明する回路図。
【図10】表示装置の構成例を示す断面図。
【図11】画素の構成例を示す上面図。
【図12】表示装置の構成例を示す断面図。
【図13】表示装置の構成例を示す断面図。
【図14】表示装置の構成例を示す断面図。
【図15】電子機器の一例を示す図。
【図16】電子機器の一例を示す図。
【図17】シミュレーションを行った画素の動作方法を示す図。
【図18】シミュレーション結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0029】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。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。したがって、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。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略することがある。なお、図を構成する同じ要素のハッチングを異なる図面間で適宜省略又は変更する場合もある。
【0030】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置、及びその動作方法について、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置、及びその動作方法について、図面を参照して説明する。
【0031】
本発明の一態様は、第１の画像データ及び第１のデータを画素に書き込み、第１の画像データに対応する画像を表示した後、第１の画像データ及び第１のデータを基にして画素内部で第２の画像データを生成し、第２の画像データに対応する画像を表示する、表示装置の動作方法である。これにより、第２の画像データも第１の画像データと同様に画素の外部から画素に書き込む場合より、表示される画像の切り替えを高速に行うことができるので、表示装置を高速に動作させることができる。
【0032】
ここで、本発明の一態様の表示装置が有する画素は、表示デバイスの他、メモリ回路を有する。メモリ回路に第１の画像データを保持することにより、第１の画像データに対応する画像を表示した後、第１の画像データ及び第１のデータを基にして、画素内部で第２の画像データを生成することができる。
【0033】
本発明の一態様の表示装置の動作方法は、例えばフィールドシーケンシャル方式によって表示を行い、表示デバイスとして液晶デバイスを有する表示装置に適用することができる。このような表示装置には、それぞれが異なる色を呈する光を発光する、複数のバックライト等の光源（例えば、赤色、緑色、青色）が設けられる。そして、当該複数の光源が順次発光し、且つ画素毎にそれぞれの色を呈する光の透過を制御することにより、画像を表示する。つまり、特定色を呈する光毎に表示期間を時間分割する。したがって、高速に動作しない表示装置では、例えばフレーム周波数が低下し、カラーブレイクの発生等の可能性がある。
【0034】
本発明の一態様の表示装置の動作方法では、第１の画像データを、例えば赤色、緑色、青色のうちの一色に対応する画像データとすることができる。また、第２の画像データを、第１の画像データとは異なる一色に対応する画像データとすることができる。これにより、表示させる画像を、第１の画像データに対応する画像から第２の画像データに対応する画像に切り替えることにより、表示される画像の色を切り替えることができる。上記のように、本発明の一態様の表示装置の動作方法では、表示される画像の切り替えを高速に行うことができるので、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う場合であってもフレーム周波数を高めることができ、例えばカラーブレイクの発生を抑制することができる。これにより、表示装置により表示される画像の品位を高めることができる。
【0035】
図１（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置である表示装置１０の構成例を説明する図である。表示装置１０は、画素１１がｍ行ｎ列のマトリクス状に配列された表示部１２と、ゲートドライバ１３と、ソースドライバ１４と、を有する。また、画素１１には、メモリ回路１５が設けられる。
【0036】
本明細書等において、例えば１行１列目の画素１１を画素１１［１，１］と記載し、ｍ行ｎ列目の画素１１を画素１１［ｍ，ｎ］と記載する。なお、他の要素についても、同様の表記を用いる場合がある。
【0037】
画素１１は、配線２１を介して同一行の他の画素１１と電気的に接続され、配線２２を介して同一行の他の画素１１と電気的に接続されている。また、画素１１は、配線３１を介して同一列の他の画素１１と電気的に接続され、配線３２を介して同一列の他の画素１１と電気的に接続されている。
【0038】
ゲートドライバ１３は、ｍ本の配線２１、及びｍ本の配線２２と電気的に接続されている。ソースドライバ１４は、ｎ本の配線３１、及びｎ本の配線３２と電気的に接続されている。
【0039】
ゲートドライバ１３は、配線２１を介して信号を画素１１に供給し、画素１１の動作を制御する機能を有する。また、ゲートドライバ１３は、配線２２を介して信号を画素１１に供給し、画素１１の動作を制御する機能を有する。配線２１及び配線２２は、走査線としての機能を有する。
【0040】
ソースドライバ１４は、生成した画像データ等を、配線３１を介して画素１１に供給する機能を有する。また、ソースドライバ１４は、生成したデータ等を、配線３２を介して画素１１に供給する機能を有する。配線３１及び配線３２は、データ線としての機能を有する。
【0041】
本明細書等において、画像データとは、表示部１２等に表示される画像を表すデータを示す。つまり、表示部１２は、画像データに対応する画像を表示する機能を有するということができる。
【0042】
メモリ回路１５は、配線３１を介して画素１１に供給された画像データを保持する機能を有する。また、メモリ回路１５は、保持された画像データと、配線３２を介して画素１１に供給されたデータと、を基にして、新たな画像データを生成して保持する機能を有する。つまり、当該新たな画像データは、画素１１の内部で生成された画像データということができる。
【0043】
表示装置１０は、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行うことができる。この場合、配線３１を介して画素１１に供給された画像データと、当該画像データを基に画素１１の内部で生成された画像データと、を異なる色に対応する画像データとすることができる。例えば、表示装置１０が赤色、緑色、及び青色によって画像を表示する場合、配線３１を介して画素１１に供給された画像データは、赤色の画像を表す画像データとすることができ、当該画像データを基に画素１１の内部で生成された画像データは、緑色の画像を表す画像データとすることができる。
【0044】
表示装置１０は、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有していなくてもよい。この場合、配線３１を介して画素１１に供給された画像データ、及び画素１１の内部で生成された画像データのいずれもが、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像の全てを表す画像データとすることができる。なお、表示装置１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有していない場合、表示部１２には、例えば赤色の画像を表示する機能を有する副画素、緑色の画像を表示する機能を有する副画素、及び青色の画像を表示する機能を有する副画素からなる画素を設けることができる。この場合、画素１１は上記副画素に該当する。
【0045】
表示装置１０は、赤色、緑色、及び青色の他、白色によって画像を表示する機能を有してもよい。また、上記色に加えて、又は上記色の代わりに、黄色、マゼンタ、シアン等によって画像を表示する機能を有してもよい。
【0046】
図１（Ｂ）は、画素１１の構成例を示す図である。画素１１は、トランジスタ４１、トランジスタ４２、容量素子５１、容量素子５２、及び表示デバイス６０を有する。ここで、画素１１に設けられたメモリ回路１５は、トランジスタ４１、トランジスタ４２、及び容量素子５２から構成されるということができる。なお、図１（Ｂ）において、トランジスタ４１及びトランジスタ４２はいずれもｎチャネル型トランジスタとしているが、一方又は両方のトランジスタをｐチャネル型トランジスタとしてもよい。
【0047】
ここで、表示デバイス６０として、例えば液晶デバイスを用いることができる。この場合、表示装置１０には、バックライト等の光源が設けられる。光源から発せられた光は、液晶デバイスである表示デバイス６０を透過して、表示部１２の表示面に射出される。表示デバイス６０の光の透過率を制御することにより、表示部１２に画像を表示することができる。つまり、表示装置１０は、透過型の液晶表示装置とすることができる。なお、図１（Ａ）には、光源は図示していない。
【0048】
また、表示装置１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有する場合、それぞれが異なる色の光を発光する光源（例えば、赤色、緑色、青色）が設けられ、当該複数の光源が順次発光し、発光する光源が切り替わる毎に表示デバイス６０による光の透過を制御することにより、表示部１２に画像を表示する。つまり、色毎に表示期間を時間分割する。
【0049】
トランジスタ４１のソース又はドレインの一方は、容量素子５２の一方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ４２のソース又はドレインの一方は、容量素子５２の他方の電極と電気的に接続されている。容量素子５２の一方の電極は、容量素子５１の一方の電極と電気的に接続されている。容量素子５１の一方の電極は、表示デバイス６０の一方の電極と電気的に接続されている。なお、トランジスタ４１のソース又はドレインの一方、容量素子５２の一方の電極、容量素子５１の一方の電極、及び表示デバイス６０の一方の電極が電気的に接続されたノードをノードＮＭ１とする。また、トランジスタ４２のソース又はドレインの一方、及び容量素子５２の他方の電極が電気的に接続されたノードをノードＮＡとする。つまり、ノードＮＭ１及びノードＮＡは、メモリ回路１５に設けられているということができる。
【0050】
トランジスタ４１のソース又はドレインの他方は、配線３１と電気的に接続されている。トランジスタ４２のソース又はドレインの他方は、配線３２と電気的に接続されている。トランジスタ４１のゲートは、配線２１と電気的に接続されている。トランジスタ４２のゲートは、配線２２と電気的に接続されている。容量素子５１の他方の電極は、配線６１と電気的に接続されている。表示デバイス６０の他方の電極は、配線６２と電気的に接続されている。ここで、配線６１及び配線６２は、電源線としての機能を有する。配線６１及び配線６２には、例えば接地電位が供給される。
【0051】
トランジスタ４１及びトランジスタ４２は、スイッチとしての機能を有する。ここで、配線２１を介して供給された信号に基づいて、トランジスタ４１の導通又は非導通が制御される。また、配線２２を介して供給された信号に基づいて、トランジスタ４２の導通又は非導通が制御される。トランジスタ４１を導通させることで、配線３１を介して供給された画像データ等が電荷（電位）としてノードＮＭ１に書き込まれ、トランジスタ４１を非導通とすることで、ノードＮＭ１に書き込まれた画像データ等が保持される。また、トランジスタ４２を導通させることで、配線３２を介して供給されたデータ等が電荷（電位）としてノードＮＡに書き込まれ、トランジスタ４２を非導通とすることで、ノードＮＡに書き込まれたデータ等が保持される。
【0052】
ここで、トランジスタ４１及びトランジスタ４２に極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＭ１及びノードＮＡに保持された電荷のリークを極めて小さくすることができる。これにより、ノードＮＭ１及びノードＮＡの電位を長時間保持することができる。当該トランジスタには、例えば、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ（以下、ＯＳトランジスタ）を用いることができる。
【0053】
ＯＳトランジスタに用いる半導体材料としては、バンドギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物半導体等であり、例えば、後述するＣＡＡＣ－ＯＳ又はＣＡＣ－ＯＳ等を用いることができる。ＣＡＡＣ－ＯＳは、結晶性の酸化物半導体である。また、当該結晶性の酸化物半導体を用いたトランジスタは、信頼性を向上させることができるため、本発明の一態様の表示装置に用いると好適である。また、ＣＡＣ－ＯＳは、高移動度特性を示すため、高速駆動を行うトランジスタ等に適する。
【0054】
ＯＳトランジスタはバンドギャップが大きいため、極めて低いオフ電流特性を示す。また、ＯＳトランジスタは、インパクトイオン化、アバランシェ降伏、及び短チャネル効果等が生じない等、Ｓｉをチャネル形成領域に有するトランジスタ（以下、Ｓｉトランジスタ）とは異なる特徴を有し、信頼性の高い回路を形成することができる。
【0055】
なお、トランジスタ４１及びトランジスタ４２にＳｉトランジスタを用いてもよい。又は、トランジスタ４１及びトランジスタ４２の一方にＯＳトランジスタを用い、他方にＳｉトランジスタを用いてもよい。例えば、トランジスタ４１にＯＳトランジスタを用い、トランジスタ４２にＳｉトランジスタを用いてもよい。なお、上記Ｓｉトランジスタとしては、アモルファスシリコンを有するトランジスタ、結晶性のシリコン（代表的には、低温ポリシリコン）を有するトランジスタ、単結晶シリコンを有するトランジスタ等が挙げられる。
【0056】
次に、表示装置１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う場合の、表示装置１０の動作方法の一例について説明する。図２は、表示装置１０の動作方法の一例を説明する図であり、期間Ｔ０１乃至期間Ｔ２６における動作を示している。図２では、最上部は１行目の画素１１の動作を示しており、最下部はｍ行目の画素１１の動作を示している。
【0057】
本明細書等において、画像（Ｒ）は赤色の画像を示し、画像（Ｇ）は緑色の画像を示し、画像（Ｂ）は青色の画像を示す。また、画像データＩＤ（Ｒ）は画像（Ｒ）を表す画像データを示し、画像データＩＤ（Ｇ）は画像（Ｇ）を表す画像データを示し、画像データＩＤ（Ｂ）は画像（Ｂ）を表す画像データを示す。さらに、詳細は後述するが、データｄａｔａ（Ｒ）は画像データＩＤ（Ｒ）の基となるデータを示し、データｄａｔａ（Ｇ）は画像データＩＤ（Ｇ）の基となるデータを示し、データｄａｔａ（Ｂ）は画像データＩＤ（Ｂ）の基となるデータを示す。
【0058】
また、本明細書等において、ｉ行目（ｉは１以上ｍ以下の整数）の画素１１を画素１１［ｉ］と記載する。なお、他の要素についても、同様の表記を用いる場合がある。また、画素１１［ｉ］等、ｉ行目の画素に書き込まれる画像データＩＤ（Ｒ）、画像データＩＤ（Ｇ）、画像データＩＤ（Ｂ）、データｄａｔａ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）を、それぞれ画像データＩＤ（Ｒ）［ｉ］、画像データＩＤ（Ｇ）［ｉ］、画像データＩＤ（Ｂ）［ｉ］、データｄａｔａ（Ｒ）［ｉ］、データｄａｔａ（Ｇ）［ｉ］、及びデータｄａｔａ（Ｂ）［ｉ］と記載する。さらに、１乃至ｍ行目のうち、いずれかの行の画素に書き込まれる画像データＩＤ（Ｒ）、画像データＩＤ（Ｇ）、画像データＩＤ（Ｂ）、データｄａｔａ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）であることを、それぞれ画像データＩＤ（Ｒ）［１：ｍ］、画像データＩＤ（Ｇ）［１：ｍ］、画像データＩＤ（Ｂ）［１：ｍ］、データｄａｔａ（Ｒ）［１：ｍ］、データｄａｔａ（Ｇ）［１：ｍ］、及びデータｄａｔａ（Ｂ）［１：ｍ］と記載する。
【0059】
図３は、図２に示す各期間における画素１１の動作方法の一例を説明するタイミングチャートである。なお、図２及び図３では、赤色の画像である画像（Ｒ）、緑色の画像である画像（Ｇ）、青色の画像である画像（Ｂ）を順に表示した後、再び画像（Ｒ）、画像（Ｇ）、画像（Ｂ）を順に表示する場合を示している。
【0060】
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、図２及び図３に示す各期間のうち、期間Ｔ０１乃至期間Ｔ０６における、画素１１の具体的な動作方法の一例を示す回路図である。具体的には、図４（Ａ）は期間Ｔ０１における、図４（Ｂ）は期間Ｔ０２及び期間Ｔ０３における、図４（Ｃ）は期間Ｔ０４における、図４（Ｄ）は期間Ｔ０５及び期間Ｔ０６における、画素１１の具体的な動作方法の一例を示す回路図である。なお、図３及び図４に示す動作は、１行目乃至ｍ行目のいずれの画素１１にも適用することができる。
【0061】
期間Ｔ０１に、画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）を画素１１に書き込む。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を高電位とし、配線３１を介して画素１１［ｉ］に画像データＩＤ（Ｒ）［ｉ］を供給し、配線３２を介して画素１１［ｉ］にデータｄａｔａ（Ｇ）［ｉ］を供給する。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が導通し、ノードＮＭ１の電位が画像データＩＤ（Ｒ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｒ）となり、ノードＮＡの電位がデータｄａｔａ（Ｇ）に対応する電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）となる。つまり、画素１１の外部から、画素１１に画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）が書き込まれる。
【0062】
画像データＩＤ（Ｒ）［ｉ］及びデータｄａｔａ（Ｇ）［ｉ］の書き込みが終了した画素１１［ｉ］については、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｒ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）が保持される。
【0063】
本明細書等において、低電位は、例えば負電位とすることができる。又は、例えば接地電位とすることができる。
【0064】
ここで、図２に示すように、画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）は、１行目の画素１１からｍ行目の画素１１まで、行毎に順に書き込まれる。つまり、画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）は、線順次で書き込まれる。なお、１行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）の書き込み開始から、ｍ行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）の書き込み終了までを期間Ｔ０１とすることができる。
【0065】
期間Ｔ０２に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、トランジスタ４１及びトランジスタ４２を非導通とした状態で、例えばｍ行目の画素１１が有する表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。
【0066】
期間Ｔ０３に、画像（Ｒ）を表示部１２に表示する。例えば、表示装置１０に設けられた赤色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する画像（Ｒ）を表示することができる。ここで、図４（Ｂ）に示すように、表示デバイス６０の一方の電極には、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｒ）が印加されている。電位ＶＩＤ（Ｒ）は、期間Ｔ０１において画素１１に書き込まれたデータｄａｔａ（Ｇ）には依存しないので、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する画像（Ｒ）を表示することができる。
【0067】
期間Ｔ０４において、画素１１に保持された画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）を基にして、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｇ）を生成する。具体的には、配線２２の電位を高電位とし、配線３２の電位を電位Ｖｒｅｆとする。これにより、トランジスタ４２が導通し、ノードＮＡの電位が電位Ｖｒｅｆとなる。また、ノードＮＭ１の電位ＶＮＭ１は、以下の式で表される。ここで、Ｃ１は容量素子５１の容量値と、表示デバイス６０の容量値と、の合計を示し、Ｃ２は容量素子５２の容量値を示す。
【0068】
【数1】
【0069】
なお、ノードＮＭ１の容量結合係数を１とすると、電位ＶＮＭ１は以下の式で表される。
【0070】
【数2】
【0071】
つまり、電位ＶＮＭ１が画像データＩＤ（Ｇ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｇ）となるように、期間Ｔ０１においてノードＮＡに書き込まれる電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）を設定すれば、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｇ）が生成されることになる。
【0072】
ここで、電位Ｖｒｅｆは、基準電位とすることができる。例えば、全ての画素１１について、供給される電位Ｖｒｅｆは同一とすることができる。このため、例えば全ての画素１１について、電位Ｖｒｅｆを同時に供給することができる。これにより、画素１１の内部での画像データＩＤ（Ｇ）の生成を、面順次で行うことができる。したがって、期間Ｔ０４は、線順次で画像データ等の書き込みを行う期間Ｔ０１より短くなる。
【0073】
期間Ｔ０５に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｇ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｒｅｆが保持される。この状態で、表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。
【0074】
ここで、前述のように、期間Ｔ０４で行う画素１１への画像データＩＤ（Ｇ）の生成は、面順次で行うことができる。これにより、表示デバイス６０が完全に応答するのを待たずに画像（Ｇ）を表示させても、表示ムラが発生することを抑制することができるので、高品位の画像を表示することができる。したがって、期間Ｔ０１のように、画素１１への画像データの書き込みを線順次で行う場合より、表示デバイス６０の応答待ちの期間は短期間でよい。つまり、期間Ｔ０５は期間Ｔ０２より短くすることができる。
【0075】
期間Ｔ０６に、画像（Ｇ）を表示部１２に表示する。例えば、表示装置１０に設けられた緑色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｇ）に対応する画像（Ｇ）を表示することができる。
【0076】
期間Ｔ１１に、画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）を画素１１に書き込む。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を高電位とし、配線３１を介して画素１１［ｉ］に画像データＩＤ（Ｂ）［ｉ］を供給し、配線３２を介して画素１１［ｉ］にデータｄａｔａ（Ｒ）［ｉ］を供給する。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が導通し、ノードＮＭ１の電位が画像データＩＤ（Ｂ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｂ）となり、ノードＮＡの電位がデータｄａｔａ（Ｒ）に対応する電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｒ）となる。つまり、画素１１の外部から、画素１１に画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）が書き込まれる。
【0077】
画像データＩＤ（Ｂ）［ｉ］及びデータｄａｔａ（Ｒ）［ｉ］の書き込みが終了した画素１１［ｉ］については、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｂ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｄａｔａ（Ｒ）が保持される。
【0078】
ここで、画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）は、線順次で書き込まれる。なお、１行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）の書き込み開始から、ｍ行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）の書き込み終了までを期間Ｔ１１とすることができる。
【0079】
期間Ｔ１２に、期間Ｔ０２等と同様に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。
【0080】
期間Ｔ１３に、画像（Ｂ）を表示部１２に表示する。例えば、表示装置１０に設けられた青色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｂ）に対応する画像（Ｂ）を表示することができる。
【0081】
期間Ｔ１４において、期間Ｔ０４と同様の動作を行い、画素１１に保持された画像データＩＤ（Ｂ）及びデータｄａｔａ（Ｒ）を基にして、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｒ）を生成する。ノードＮＭ１の電位ＶＮＭ１は、数式１において、電位ＶＩＤ（Ｒ）を電位ＶＩＤ（Ｂ）と読み替え、電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）を電位Ｖｄａｔａ（Ｒ）と読み替えた値となる。つまり、電位ＶＮＭ１が画像データＩＤ（Ｒ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｒ）となるように、期間Ｔ１１においてノードＮＡに書き込まれる電位Ｖｄａｔａ（Ｒ）を設定すれば、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｒ）が生成されることになる。ここで、期間Ｔ１４において、画素１１の内部での画像データＩＤ（Ｒ）の生成は、面順次で行うことができるため、期間Ｔ１４は、線順次で画像データの書き込み等を行う期間Ｔ１１より短くなる。
【0082】
期間Ｔ１５に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｒ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｒｅｆが保持される。この状態で、表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。なお、前述のように、期間Ｔ１４で行う画素１１への画像データＩＤ（Ｒ）の生成は面順次で行うことができるので、期間Ｔ１５は期間Ｔ１２より短くすることができる。
【0083】
期間Ｔ１６に、期間Ｔ０３と同様の動作を行い、画像（Ｒ）を表示部１２に表示する。
【0084】
期間Ｔ２１に、画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）を画素１１に書き込む。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を高電位とし、配線３１を介して画素１１［ｉ］に画像データＩＤ（Ｇ）［ｉ］を供給し、配線３２を介して画素１１［ｉ］にデータｄａｔａ（Ｂ）［ｉ］を供給する。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が導通し、ノードＮＭ１の電位が画像データＩＤ（Ｇ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｇ）となり、ノードＮＡの電位がデータｄａｔａ（Ｂ）に対応する電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）となる。つまり、画素１１の外部から、画素１１に画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）が書き込まれる。
【0085】
画像データＩＤ（Ｇ）［ｉ］及びデータｄａｔａ（Ｂ）［ｉ］の書き込みが終了した画素１１［ｉ］については、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｇ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）が保持される。
【0086】
ここで、画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）は、線順次で書き込まれる。なお、１行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）の書き込み開始から、ｍ行目の画素１１への画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）の書き込み終了までを期間Ｔ２１とすることができる。
【0087】
期間Ｔ２２に、期間Ｔ０２等と同様に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。期間Ｔ２３に、期間Ｔ０６と同様の動作を行い、画像（Ｇ）を表示部１２に表示する。
【0088】
期間Ｔ２４において、期間Ｔ０４と同様の動作を行い、画素１１に保持された画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）を基にして、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｂ）を生成する。ノードＮＭ１の電位ＶＮＭ１は、数式１及び数式２において、電位ＶＩＤ（Ｒ）を電位ＶＩＤ（Ｇ）と読み替え、電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）を電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）と読み替えた値となる。つまり、電位ＶＮＭ１が画像データＩＤ（Ｂ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｂ）となるように、期間Ｔ２１においてノードＮＡに書き込まれる電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）を設定すれば、画素１１の内部で画像データＩＤ（Ｂ）が生成されることになる。ここで、期間Ｔ２４において、画素１１の内部での画像データＩＤ（Ｂ）の生成は、面順次で行うことができるため、期間Ｔ２４は、線順次で画像データの書き込み等を行う期間Ｔ２１より短くなる。
【0089】
期間Ｔ２５に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、配線２１の電位、及び配線２２の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１及びトランジスタ４２が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｂ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｒｅｆが保持される。この状態で、表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。なお、前述のように、期間Ｔ２４で行う画素１１への画像データＩＤ（Ｂ）の生成は面順次で行うことができるので、期間Ｔ２５は期間Ｔ２２より短くすることができる。
【0090】
期間Ｔ２６に、期間Ｔ１３と同様の動作を行い、画像（Ｂ）を表示部１２に表示する。
【0091】
以上が表示装置１０の動作方法の一例である。上記動作方法では、期間Ｔ０４、期間Ｔ１４、及び期間Ｔ２４において、期間Ｔ０１、期間Ｔ１１、及び期間Ｔ２１と同様に画素１１の外部から画像データを画素１１に書き込む場合より、表示部１２に表示される画像を高速に切り替えることができる。このため、表示装置１０を高速に動作させることができる。
【0092】
また、上記動作方法では、本発明の一態様の表示装置をバックライトスキャン方式で動作させなくても、本発明の一態様の表示装置を高速に動作させることができる。これにより、本発明の一態様の表示装置の作製コストの増加を抑制することができるので、本発明の一態様の表示装置を低価格で提供することができる。また、光源の配置の自由度の低下を抑制することができる。
【0093】
本発明の一態様の表示装置が、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う場合、特定色の画像毎に表示期間を時間分割する。つまり、図２等に示すように、例えば期間Ｔ０３において赤色の画像を表示し、期間Ｔ０６において緑色の画像を表示し、期間Ｔ１３において青色の画像を表示することにより、１フレームのカラー画像を表示する。したがって、高速に動作しない表示装置では、例えばフレーム周波数が低下し、カラーブレイクの発生等の可能性がある。
【0094】
一方、上記動作方法では、本発明の一態様の表示装置を高速に動作させることができるので、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う場合であっても本発明の一態様の表示装置のフレーム周波数を高めることができる。これにより、例えばカラーブレイクの発生を抑制することができるので、本発明の一態様の表示装置により表示される画像の品位を高めることができる。
【0095】
なお、電位Ｖｒｅｆを調整することにより、表示装置１０はフレーム反転駆動を行うことができる。例えば、配線３１を介して画素１１に供給される画像データに対応する電位、及び配線３２を介して画素１１に供給されるデータに対応する電位を正電位とする場合、電位Ｖｒｅｆを負電位とすることで、負電位の画像データを画素１１の内部で生成することができる。つまり、画像データに対応する電位の極性を反転させることができるので、表示装置１０はフレーム反転駆動を行うことができる。図３では、期間Ｔ０４、期間Ｔ１１、期間Ｔ１４、期間Ｔ２１、及び期間Ｔ２４においてフレーム反転駆動を行う場合を示している。表示装置１０がフレーム反転駆動を行うことにより、表示装置１０により表示される画像の品位を高めることができる。
【0096】
図２乃至図４に示す動作方法は、表示装置１０がフィールドシーケンシャル方式以外の方法により表示を行う場合にも適用することができる。この場合、図２に示す画像データＩＤ（Ｒ）、画像データＩＤ（Ｇ）、及び画像データＩＤ（Ｂ）のいずれもが、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像の全てを表す画像データとすることができる。また、期間Ｔ０３、期間Ｔ０６、期間Ｔ１３、期間Ｔ１６、期間Ｔ２３、及び期間Ｔ２６のそれぞれにおいて、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像を同時に表示することができる。つまり、期間Ｔ０３、期間Ｔ０６、期間Ｔ１３、期間Ｔ１６、期間Ｔ２３、及び期間Ｔ２６のそれぞれにおいて、１フレームのカラー画像を表示することができる。
【0097】
図５（Ａ）は、本発明の一態様の表示装置であり、表示装置１０とは異なる構成である表示装置１１０の構成例を説明する図である。表示装置１１０は、画素１１１がｍ行ｎ列のマトリクス状に配列された表示部１１２と、ゲートドライバ１１３と、ソースドライバ１１４と、を有する。また、画素１１１には、メモリ回路１５及びメモリ回路１６が設けられる。
【0098】
画素１１１は、配線２１を介して同一行の他の画素１１１と電気的に接続され、配線２２を介して同一行の他の画素１１１と電気的に接続され、配線２３を介して同一行の他の画素１１１と電気的に接続されている。また、画素１１１は、配線３１を介して同一列の他の画素１１１と電気的に接続され、配線３２を介して同一列の他の画素１１１と電気的に接続され、配線３３を介して同一列の他の画素１１１と電気的に接続されている。
【0099】
ゲートドライバ１１３は、ｍ本の配線２１、ｍ本の配線２２、及びｍ本の配線２３と電気的に接続されている。ソースドライバ１４は、ｎ本の配線３１、ｎ本の配線３２、及びｎ本の配線３３と電気的に接続されている。
【0100】
ゲートドライバ１１３は、配線２１を介して信号を画素１１１に供給し、画素１１１の動作を制御する機能を有する。また、ゲートドライバ１１３は、配線２２を介して信号を画素１１１に供給し、画素１１１の動作を制御する機能を有する。さらに、ゲートドライバ１１３は、配線２３を介して信号を画素１１１に供給し、画素１１１の動作を制御する機能を有する。ここで、配線２３は、配線２１及び配線２２と同様に、走査線としての機能を有する。
【0101】
ソースドライバ１１４は、生成した画像データ等を、配線３１を介して画素１１１に供給する機能を有する。また、ソースドライバ１１４は、生成したデータ等を、配線３２を介して画素１１１に供給する機能を有する。さらに、ソースドライバ１１４は、生成したデータ等を、配線３３を介して画素１１１に供給する機能を有する。ここで、配線３３は、配線３１及び配線３２と同様に、データ線としての機能を有する。
【0102】
メモリ回路１５及びメモリ回路１６は、配線３１を介して画素１１１に供給された画像データを保持する機能を有する。メモリ回路１５は、保持された画像データと、配線３２を介して画素１１１に供給されたデータと、を基にして、新たな画像データを生成して保持する機能を有する。メモリ回路１６は、保持された画像データと、配線３３を介して画素１１１に供給されたデータと、を基にして、新たな画像データを生成して保持する機能を有する。以上より、上記新たな画像データは、画素１１１の内部で生成された画像データということができる。
【0103】
表示装置１１０は、表示装置１０と同様に、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行うことができる。この場合、配線３１を介して画素１１１に供給された画像データと、配線３２を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データと、配線３３を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データと、を異なる色に対応する画像データとすることができる。例えば、表示装置１１０が赤色、緑色、及び青色によって画像を表示する場合、配線３１を介して画素１１１に供給された画像データは、赤色の画像を表す画像データとすることができ、配線３２を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データは、緑色の画像を表す画像データとすることができ、配線３３を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データは、青色の画像を表す画像データとすることができる。
【0104】
表示装置１１０は、フィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有していなくてもよい。この場合、配線３１を介して画素１１１に供給された画像データ、配線３２を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データ、及び配線３３を介して画素１１１に供給されたデータを基にして生成された画像データのいずれもが、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像の全てを表す画像データとすることができる。なお、表示装置１１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有していない場合、表示部１１２には、例えば赤色の画像を表示する機能を有する副画素、緑色の画像を表示する機能を有する副画素、及び青色の画像を表示する機能を有する副画素からなる画素を設けることができる。この場合、画素１１１は上記副画素に該当する。
【0105】
表示装置１１０は、表示装置１０と同様に、赤色、緑色、及び青色の他、白色によって画像を表示する機能を有してもよい。また、上記色に加えて、又は上記色の代わりに、黄色、マゼンタ、シアン等によって画像を表示する機能を有してもよい。
【0106】
図５（Ｂ）は、画素１１１の構成例を示す図である。画素１１１は、トランジスタ４１、トランジスタ４２、トランジスタ４３、容量素子５１、容量素子５２、容量素子５３、及び表示デバイス６０を有する。ここで、画素１１１に設けられたメモリ回路１５は、画素１１と同様に、トランジスタ４１、トランジスタ４２、及び容量素子５２から構成されるということができる。また、画素１１１に設けられたメモリ回路１６は、トランジスタ４１、トランジスタ４３、及び容量素子５３から構成されるということができる。つまり、トランジスタ４１は、メモリ回路１５及びメモリ回路１６により共有されているということができる。なお、図５（Ｂ）において、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３は全てｎチャネル型トランジスタとしているが、一部又は全てのトランジスタをｐチャネル型トランジスタとしてもよい。
【0107】
表示デバイス６０として液晶デバイスを用いる場合、表示装置１１０には、表示装置１０と同様に、それぞれが異なる色の光を発光する、複数のバックライト等の光源（例えば、赤色、緑色、青色）が設けられる。光源から発せられた光は、液晶デバイスである表示デバイス６０を透過して、表示部１１２の表示面に射出される。表示デバイス６０の光の透過率を制御することにより、表示部１１２に画像を表示することができる。つまり、表示装置１１０は、透過型の液晶表示装置とすることができる。なお、図５（Ａ）には、光源は図示していない。
【0108】
また、表示装置１１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う機能を有する場合、上記複数の光源が順次発光し、発光する光源が切り替わる毎に表示デバイス６０による光の透過を制御することにより、表示部１１２に画像を表示する。つまり、色毎に表示期間を時間分割する。
【0109】
トランジスタ４１のソース又はドレインの一方は、容量素子５１の一方の電極、容量素子５２の一方の電極、及び表示デバイス６０の一方の電極の他、容量素子５３の一方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ４３のソース又はドレインの一方は、容量素子５３の他方の電極と電気的に接続されている。トランジスタ４３のソース又はドレインの他方は、配線３３と電気的に接続されている。トランジスタ４３のゲートは、配線２３と電気的に接続されている。その他の接続関係については、画素１１と同様である。
【0110】
なお、トランジスタ４１のソース又はドレインの一方、容量素子５１乃至容量素子５３の一方の電極、及び表示デバイス６０の一方の電極が電気的に接続されたノードをノードＮＭ２とする。また、トランジスタ４３のソース又はドレインの一方、及び容量素子５３の他方の電極が電気的に接続されたノードをノードＮＢとする。以上より、ノードＮＭ２は、メモリ回路１５及びメモリ回路１６により共有されているということができ、ノードＮＢは、メモリ回路１６に設けられているということができる。
【0111】
トランジスタ４３は、トランジスタ４１及びトランジスタ４２と同様に、スイッチとしての機能を有する。ここで、配線２３を介して供給された信号に基づいて、トランジスタ４３の導通又は非導通が制御される。トランジスタ４１を導通させることで、配線３１を介して供給された画像データ等が電荷（電位）としてノードＮＭ２に書き込まれ、トランジスタ４１を非導通とすることで、ノードＮＭ２に書き込まれた画像データ等が保持される。また、トランジスタ４３を導通させることで、配線３３を介して供給されたデータ等が電荷（電位）としてノードＮＢに書き込まれ、トランジスタ４３を非導通とすることで、ノードＮＢに書き込まれたデータ等が保持される。
【0112】
ここで、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３にＯＳトランジスタ等、極めてオフ電流の低いトランジスタを用いることで、ノードＮＭ２、ノードＮＡ、及びノードＮＢに保持された電荷のリークを極めて小さくすることができる。これにより、ノードＮＭ２、ノードＮＡ、及びノードＮＢの電位を長時間保持することができる。
【0113】
なお、トランジスタ４１及びトランジスタ４２の他、トランジスタ４３にＳｉトランジスタを用いてもよい。又は、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３の一部にＯＳトランジスタを用い、他はＳｉトランジスタとしてもよい。例えば、トランジスタ４１にＯＳトランジスタを用い、トランジスタ４２及びトランジスタ４３にＳｉトランジスタを用いてもよい。
【0114】
次に、表示装置１１０がフィールドシーケンシャル方式によって表示を行う場合の、表示装置１１０の動作方法の一例について説明する。図６は、表示装置１１０の動作方法の一例を説明する図であり、期間Ｔ３１乃至期間Ｔ４９における動作を示している。図６では、最上部は１行目の画素１１１の動作を示しており、最下部はｍ行目の画素１１１の動作を示している。
【0115】
図７は、図６に示す各期間における画素１１１の動作方法の一例を説明するタイミングチャートである。なお、図６及び図７では、図２及び図３と同様に、赤色の画像である画像（Ｒ）、緑色の画像である画像（Ｇ）、青色の画像である画像（Ｂ）を順に表示した後、再び画像（Ｒ）、画像（Ｇ）、画像（Ｂ）を順に表示する場合を示している。
【0116】
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、及び図９（Ａ）、（Ｂ）は、図６及び図７に示す各期間のうち、期間Ｔ３１乃至期間Ｔ３９における、画素１１１の具体的な動作方法の一例を示す回路図である。具体的には、図８（Ａ）は期間Ｔ３１における、図８（Ｂ）は期間Ｔ３２及び期間Ｔ３３における、図８（Ｃ）は期間Ｔ３４における、図８（Ｄ）は期間Ｔ３５及び期間Ｔ３６における、図９（Ａ）は期間Ｔ３７における、図９（Ｂ）は期間Ｔ３８及び期間Ｔ３９における、画素１１１の具体的な動作方法の一例を示す回路図である。なお、図７乃至図９に示す動作は、１行目乃至ｍ行目のいずれの画素１１１にも適用することができる。
【0117】
期間Ｔ３１に、画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）を画素１１１に書き込む。具体的には、配線２１乃至配線２３の電位を高電位とし、配線３１を介して画素１１１［ｉ］に画像データＩＤ（Ｒ）［ｉ］を供給し、配線３２を介して画素１１１［ｉ］にデータｄａｔａ（Ｇ）［ｉ］を供給し、配線３３を介して画素１１１にデータｄａｔａ（Ｂ）［ｉ］を供給する。これにより、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３が導通し、ノードＮＭ２の電位が画像データＩＤ（Ｒ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｒ）、ノードＮＡの電位がデータｄａｔａ（Ｇ）に対応する電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）、ノードＮＢの電位がデータｄａｔａ（Ｂ）に対応する電位である電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）となる。つまり、画素１１１の外部から、画素１１１に画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）が書き込まれる。
【0118】
画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）の書き込みが終了した画素１１１については、配線２１乃至配線２３の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３が非導通となり、ノードＮＭ１に電位ＶＩＤ（Ｒ）が保持され、ノードＮＡに電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）が保持され、ノードＮＢに電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）が保持される。
【0119】
ここで、図６に示すように、画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）は、１行目の画素１１１からｍ行目の画素１１１まで、行毎に書き込まれる。つまり、画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）は、線順次で書き込まれる。なお、１行目の画素１１１への画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）の書き込み開始から、ｍ行目の画素１１１への画像データＩＤ（Ｒ）、データｄａｔａ（Ｇ）、及びデータｄａｔａ（Ｂ）の書き込み終了までを期間Ｔ３１とすることができる。
【0120】
期間Ｔ３２に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３を非導通とした状態で、例えばｍ行目の画素１１１が有する表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。
【0121】
期間Ｔ３３に、画像（Ｒ）を表示部１２に表示する。例えば、表示装置１１０に設けられた赤色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する画像（Ｒ）を表示することができる。ここで、図８（Ｂ）に示すように、表示デバイス６０の一方の電極には、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｒ）が印加されている。電位ＶＩＤ（Ｒ）は、期間Ｔ３１において画素１１１に書き込まれたデータｄａｔａ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）には依存しないので、画像データＩＤ（Ｒ）に対応する画像（Ｒ）を表示することができる。
【0122】
期間Ｔ３４において、画素１１１に保持された画像データＩＤ（Ｒ）及びデータｄａｔａ（Ｇ）を基にして、画素１１１の内部で画像データＩＤ（Ｇ）を生成する。具体的には、配線２２の電位を高電位とし、配線３２の電位を電位Ｖｒｅｆ１とする。これにより、トランジスタ４２が導通し、ノードＮＡの電位が電位Ｖｒｅｆ１となる。また、ノードＮＭ２の電位ＶＮＭ２は、電位ＶＮＭ１を電位ＶＮＭ２と読み替え、電位Ｖｒｅｆを電位Ｖｒｅｆ１と読み替えることにより、前述の数式１及び数式２で表すことができる。つまり、電位ＶＮＭ２が画像データＩＤ（Ｇ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｇ）となるように、期間Ｔ３１においてノードＮＡに書き込まれる電位Ｖｄａｔａ（Ｇ）を設定すれば、画素１１１の内部で画像データＩＤ（Ｇ）が生成されることになる。
【0123】
ここで、電位Ｖｒｅｆ１は、基準電位とすることができる。例えば、全ての画素１１１について、供給される電位Ｖｒｅｆ１は同一とすることができる。このため、例えば全ての画素１１１について、電位Ｖｒｅｆ１を同時に供給することができる。これにより、画素１１１の内部での画像データＩＤ（Ｇ）の生成を、面順次で行うことができる。したがって、期間Ｔ３４は、線順次で画像データ等の書き込みを行う期間Ｔ３１より短くなる。
【0124】
期間Ｔ３５に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、配線２１乃至配線２３の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３が非導通となり、ノードＮＭ２に電位ＶＩＤ（Ｇ）が、ノードＮＡに電位Ｖｒｅｆ１が、ノードＮＢに電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）が保持される。この状態で、表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。
【0125】
ここで、前述のように、期間Ｔ３４で行う画素１１１への画像データＩＤ（Ｇ）の生成は、面順次で行うことができる。このため、期間Ｔ３１のように、画素１１１への画像データの書き込みを線順次で行う場合より、表示デバイス６０の応答待ちの期間は短期間でよい。つまり、期間Ｔ３５は期間Ｔ３２より短くすることができる。
【0126】
期間Ｔ３６に、画像（Ｇ）を表示部１１２に表示する。例えば、表示装置１１０に設けられた、緑色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｇ）に対応する画像（Ｇ）を表示することができる。
【0127】
期間Ｔ３７において、画素１１１に保持された画像データＩＤ（Ｇ）及びデータｄａｔａ（Ｂ）を基にして、画素１１１の内部で画像データＩＤ（Ｂ）を生成する。具体的には、配線２３の電位を高電位とし、配線３３の電位を電位Ｖｒｅｆ２とする。これにより、トランジスタ４３が導通し、ノードＮＢの電位が電位Ｖｒｅｆ２となる。また、ノードＮＭ２の電位ＶＮＭ２は、以下の式で表される。ここで、Ｃ１は数式１と同様に容量素子５１の容量値と、表示デバイス６０の容量値と、の合計を示す。また、Ｃ３は容量素子５３の容量値を示す。
【0128】
【数3】
【0129】
なお、ノードＮＭ２の容量結合係数を１とすると、電位ＶＮＭ２は以下の式で表される。
【0130】
【数4】
【0131】
つまり、電位ＶＮＭ２が画像データＩＤ（Ｂ）に対応する電位である電位ＶＩＤ（Ｂ）となるように、期間Ｔ３１においてノードＮＢに書き込まれる電位Ｖｄａｔａ（Ｂ）を設定すれば、画素１１１の内部で画像データＩＤ（Ｂ）が生成されることになる。
【0132】
ここで、電位Ｖｒｅｆ２は、電位Ｖｒｅｆ１と同様に基準電位とすることができる。このため、画素１１１の内部での画像データＩＤ（Ｂ）の生成を、面順次で行うことができる。したがって、期間Ｔ３７は、線順次で画像データ等の書き込みを行う期間Ｔ３１より短くなる。
【0133】
期間Ｔ３８に、表示デバイス６０の応答待ちを行う。具体的には、配線２１乃至配線２３の電位を低電位とする。これにより、トランジスタ４１乃至トランジスタ４３が非導通となり、ノードＮＭ２に電位ＶＩＤ（Ｂ）が、ノードＮＡに電位Ｖｒｅｆ１が、ノードＮＢに電位Ｖｒｅｆ２が保持される。この状態で、表示デバイス６０の応答が終了するまで待機する。
【0134】
ここで、前述のように、期間Ｔ３７で行う画素１１１への画像データＩＤ（Ｂ）の生成は、面順次で行うことができる。このため、期間Ｔ３１のように、画素１１１への画像データの書き込みを線順次で行う場合より、表示デバイス６０の応答待ちの期間は短期間でよい。つまり、期間Ｔ３８は期間Ｔ３２より短くすることができる。
【0135】
期間Ｔ３９に、画像（Ｂ）を表示部１１２に表示する。例えば、表示装置１１０に設けられた、青色の光源を発光させることにより、画像データＩＤ（Ｂ）に対応する画像（Ｂ）を表示することができる。
【0136】
期間Ｔ４１乃至期間Ｔ４９は、期間Ｔ３１乃至期間Ｔ３９と同様の動作を行うことができる。以上が表示装置１１０の動作方法の一例である。なお、表示装置１１０は、期間Ｔ３１乃至期間Ｔ３９で１フレームのカラー画像を表示し、期間Ｔ４１乃至期間Ｔ４９で次の１フレームのカラー画像を表示することができる。
【0137】
上記動作方法では、期間Ｔ３６及び期間Ｔ４６において、表示部１１２に画像（Ｇ）を表示させた後、画像データＩＤ（Ｂ）を画素１１１の外部から画素１１１に書き込まなくても、画像（Ｂ）を表示させることができる。このため、表示装置１１０を高速に動作させることができる。
【0138】
図６乃至図９に示す動作方法は、表示装置１１０がフィールドシーケンシャル方式以外の方法により表示を行う場合にも適用することができる。この場合、図６に示す画像データＩＤ（Ｒ）、画像データＩＤ（Ｇ）、及び画像データＩＤ（Ｂ）のいずれもが、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像の全てを表す画像データとすることができる。また、期間Ｔ３３、期間Ｔ３６、期間Ｔ３９、期間Ｔ４３、期間Ｔ４６、及び期間Ｔ４９のそれぞれにおいて、赤色の画像、緑色の画像、青色の画像を同時に表示することができる。つまり、期間Ｔ３３、期間Ｔ３６、期間Ｔ３９、期間Ｔ４３、期間Ｔ４６、及び期間Ｔ４９のそれぞれにおいて、１フレームのカラー画像を表示することができる。
【0139】
なお、表示装置１０は画素１個あたりメモリ回路を１個設けた構成とし、表示装置１１０は画素１個あたりメモリ回路を２個設けた構成としているが、本発明の一態様の表示装置は、画素１個あたりメモリ回路を３個以上設けた構成としてもよい。この場合、本発明の一態様の表示装置をさらに高速に動作させることができる。
【0140】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0141】
【0142】
図１０（Ａ）に、本発明の一態様の表示装置の一例である、透過型の液晶表示装置の断面図を示す。図１０（Ａ）に示す液晶表示装置は、基板１３１、トランジスタ４１、トランジスタ４２、絶縁層２１５、導電層４６、絶縁層４４、画素電極１２１、絶縁層４５、共通電極１２３、液晶層１２２、及び基板１３２を有する。
【0143】
トランジスタ４１及びトランジスタ４２は、基板１３１上に位置する。絶縁層２１５は、トランジスタ４１上、及びトランジスタ４２上に位置する。導電層４６は、絶縁層２１５上に位置する。絶縁層４４は、トランジスタ４１上、トランジスタ４２上、絶縁層２１５上、及び導電層４６上に位置する。画素電極１２１は、絶縁層４４上に位置する。絶縁層４５は、画素電極１２１上に位置する。共通電極１２３は、絶縁層４５上に位置する。液晶層１２２は、共通電極１２３上に位置する。共通電極１２３は、画素電極１２１を介して、導電層４６と重なる領域を有する。画素電極１２１はトランジスタ４１のソース又はドレインと電気的に接続される。導電層４６はトランジスタ４２のソース又はドレインと電気的に接続される。導電層４６、画素電極１２１、及び共通電極１２３は、それぞれ、可視光を透過する機能を有する。
【0144】
本実施の形態の液晶表示装置は、画素電極１２１と共通電極１２３とが絶縁層４５を介して積層され、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードで動作する。画素電極１２１、液晶層１２２、及び共通電極１２３は、表示デバイス６０として機能することができる。
【0145】
画素電極１２１、絶縁層４５、及び共通電極１２３は、１つの容量素子５１として機能することができる。また、導電層４６、絶縁層４４、及び画素電極１２１は、１つの容量素子５２として機能することができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置は、画素に２つの容量素子を有する。なお、本実施の形態の液晶表示装置は、画素に３つ以上の容量素子を有してもよい。
【0146】
また、２つの容量素子はいずれも可視光を透過する材料で形成され、且つ、互いに重なる領域を有する。これにより、画素は、高い開口率を有し、さらに複数の保持容量を有することができる。
【0147】
透過型の液晶表示装置の開口率（画素の開口率ともいえる）を高めることで、液晶表示装置の高精細化が可能となる。また、開口率を高めることで、光取り出し効率を高めることができる。これにより、液晶表示装置の消費電力を低減させることができる。
【0148】
容量素子５２の容量は、容量素子５１の容量よりも大きいことが好ましい。例えば、画素電極１２１と導電層４６とが重なる領域の面積は、画素電極１２１と共通電極１２３とが重なる領域の面積より大きいことが好ましい。また、導電層４６と画素電極１２１との間に位置する絶縁層４４の厚さＴ１は、画素電極１２１と共通電極１２３との間に位置する絶縁層４５の厚さＴ２よりも薄いことが好ましい。
【0149】
本実施の形態の表示装置の構成は、タッチパネルに適用することもできる。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す表示装置にタッチセンサＴＣを搭載した例である。タッチセンサＴＣを表示装置の表示面に近い位置に設けることで、タッチセンサＴＣの感度を高めることができる。
【0150】
本発明の一態様のタッチパネルが有する検知素子（センサ素子ともいう）に限定は無い。指やスタイラス等の被検知体の近接又は接触を検知することのできる様々なセンサを、検知素子として適用することができる。
【0151】
センサの方式としては、例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、光学方式、感圧方式等様々な方式を用いることができる。
【0152】
静電容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また、投影型静電容量方式としては、自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量方式を用いると、同時多点検知が可能となるため好ましい。
【0153】
本発明の一態様のタッチパネルは、別々に作製された表示装置と検知素子とを貼り合わせる構成、表示デバイスを支持する基板及び対向基板の一方又は双方に検知素子を構成する電極等を設ける構成等、様々な構成を適用することができる。
【0154】
≪画素の上面レイアウト≫
図１１（Ａ）乃至（Ｃ）に、画素の上面図を示す。図１１（Ａ）は、ゲート２２１ａ及びゲート２２１ｂから共通電極１２３ａまでの積層構造を共通電極１２３ａ側から見た上面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の積層構造から共通電極１２３ａを除いた上面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）の積層構造から共通電極１２３ａ及び画素電極１２１を除いた上面図である。
図１１（Ａ）乃至（Ｃ）に、画素の上面図を示す。図１１（Ａ）は、ゲート２２１ａ及びゲート２２１ｂから共通電極１２３ａまでの積層構造を共通電極１２３ａ側から見た上面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の積層構造から共通電極１２３ａを除いた上面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）の積層構造から共通電極１２３ａ及び画素電極１２１を除いた上面図である。
【0155】
画素は、接続部７３と接続部７４を有する。接続部７３では、画素電極１２１がトランジスタ４１と電気的に接続されている。具体的には、トランジスタ４１のソース又はドレインとして機能する導電層２２２ａが導電層４６ｂと接し、且つ、導電層４６ｂが画素電極１２１と接している。接続部７４では、導電層４６ａがトランジスタ４２と電気的に接続されている。具体的には、導電層４６ａがトランジスタ４２のソース又はドレインとして機能する導電層２２２ｃと接している。
【0156】
【0157】
図１２に示す表示装置は、基板１３１、基板１３２、トランジスタ４１、導電層４６ａ、導電層４６ｂ、絶縁層４４、絶縁層４５、画素電極１２１、液晶層１２２、共通電極１２３ａ、導電層１２３ｂ、導電層２２２ｅ、配向膜１３３ａ、配向膜１３３ｂ、接着層１４１、オーバーコート１３５、遮光層３８、偏光板１６１、偏光板１６３、バックライトユニット３０、ＦＰＣ１７２等を有する。
【0158】
基板１３１上にトランジスタ４１及びトランジスタ４２が位置する。トランジスタ４１は、ゲート２２１ａ、ゲート絶縁層２１１、半導体層２３１ａ、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、絶縁層２１２、絶縁層２１３、ゲート絶縁層２２５ａ、及びゲート２２３ａを有する。トランジスタ４２は、ゲート２２１ｂ、ゲート絶縁層２１１、半導体層２３１ｂ、導電層２２２ｃ、導電層２２２ｄ、絶縁層２１２、絶縁層２１３、ゲート絶縁層２２５ｂ、及びゲート２２３ｂを有する。
【0159】
図１２に示すトランジスタ４１及びトランジスタ４２は、チャネルの上下にゲートを有する。２つのゲートは、電気的に接続されていることが好ましい。２つのゲートが電気的に接続されている構成のトランジスタは、他のトランジスタと比較して電界効果移動度を高めることが可能であり、オン電流を増大させることができる。その結果、高速動作が可能な回路を作製することができる。さらには回路部の占有面積を縮小することが可能となる。オン電流の大きなトランジスタを適用することで、表示装置を大型化、又は高精細化して配線数が増大したとしても、各配線における信号遅延を低減することが可能であり、表示ムラを抑制することが可能である。また、回路部の占有面積を縮小できるため、表示装置の狭額縁化が可能である。また、このような構成を適用することで、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
【0160】
半導体層２３１は、一対の低抵抗領域と、一対の低抵抗領域の間に挟持されたチャネル形成領域と、を有する。
【0161】
チャネル形成領域は、ゲート絶縁層２１１を介してゲート２２１と重なり、ゲート絶縁層２２５を介してゲート２２３と重なる。
【0162】
本明細書等において、半導体層２３１は、半導体層２３１ａ又は半導体層２３１ｂの一方又は両方を示す。また、ゲート２２１は、ゲート２２１ａ又はゲート２２１ｂの一方又は両方を示し、ゲート２２３は、ゲート２２３ａ又はゲート２２３ｂの一方又は両方を示す。さらに、ゲート絶縁層２２５は、ゲート絶縁層２２５ａ又はゲート絶縁層２２５ｂの一方又は両方を示す。
【0163】
ここでは、半導体層２３１に金属酸化物を用いる場合を例に挙げて説明する。
【0164】
チャネル形成領域と接するゲート絶縁層２１１及びゲート絶縁層２２５は酸化物絶縁層であることが好ましい。なお、ゲート絶縁層２１１又はゲート絶縁層２２５が積層構造である場合、少なくともチャネル形成領域と接する層が酸化物絶縁層であることが好ましい。これにより、チャネル形成領域に酸素欠損が生じることを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる。
【0165】
絶縁層２１３及び絶縁層２１４のうち一方又は双方は窒化物絶縁層であることが好ましい。これにより、半導体層２３１に不純物が入り込むことを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる。
【0166】
絶縁層２１５は、平坦化機能を有することが好ましく、例えば、有機絶縁層であることが好ましい。なお、絶縁層２１４及び絶縁層２１５のうち一方又は双方は形成しなくてもよい。
【0167】
低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも抵抗率が低い。低抵抗領域は半導体層２３１のうち絶縁層２１２と接する領域である。ここで、絶縁層２１２が窒素又は水素を有することが好ましい。これにより、絶縁層２１２中の窒素又は水素が低抵抗領域に入り込み、低抵抗領域のキャリア濃度を高めることができる。又は、ゲート２２３をマスクとして、不純物を添加することで、低抵抗領域を形成してもよい。当該不純物としては、例えば、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、フッ素、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、アルミニウム等が挙げられ、当該不純物は、イオン注入法又はイオンドーピング法を用いて添加することができる。また、上記不純物以外にも、半導体層２３１の構成元素の一つである、インジウム等を添加することで低抵抗領域を形成してもよい。インジウムを添加することで、チャネル形成領域よりも低抵抗領域の方が、インジウムの濃度が高くなる場合がある。
【0168】
また、ゲート絶縁層２２５及びゲート２２３を形成した後に、半導体層２３１の一部の領域に接するように第１の層を形成し、加熱処理を施すことにより、当該領域を低抵抗化させ、低抵抗領域を形成することができる。
【0169】
第１の層としては、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、クロム、及びルテニウム等の金属元素の少なくとも一を含む膜を用いることができる。特に、アルミニウム、チタン、タンタル、及びタングステンの少なくとも一を含むことが好ましい。又は、これら金属元素の少なくとも一を含む窒化物、又はこれら金属元素の少なくとも一を含む酸化物を好適に用いることができる。特に、タングステン膜、チタン膜等の金属膜、窒化アルミニウムチタン膜、窒化チタン膜、窒化アルミニウム膜等の窒化物膜、酸化アルミニウムチタン膜等の酸化物膜等を好適に用いることができる。
【0170】
第１の層の厚さは、例えば０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以上１５ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上６ｎｍ以下とすることができる。代表的には、５ｎｍ程度、又は約２ｎｍ程度とすることができる。第１の層がこのように薄い場合であっても、十分に半導体層２３１を低抵抗化できる。
【0171】
低抵抗領域は、チャネル形成領域よりもキャリア密度の高い領域とすることが重要である。例えば低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも水素を多く含む領域、又は、チャネル形成領域よりも酸素欠損を多く含む領域とすることができる。酸化物半導体中の酸素欠損と水素原子とが結合すると、キャリアの発生源となる。
【0172】
半導体層２３１の一部の領域に第１の層を接して設けた状態で、加熱処理を行うことで、当該領域中の酸素が第１の層に吸引され、当該領域中に酸素欠損を多く形成することができる。これにより、低抵抗領域を極めて低抵抗な領域とすることができる。
【0173】
このように形成された低抵抗領域は、後の処理で高抵抗化しにくいといった特徴を有する。例えば、酸素を含む雰囲気下での加熱処理や、酸素を含む雰囲気下での成膜処理等を行っても、低抵抗領域の導電性が損なわれる恐れがないため、電気特性が良好で、且つ信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【0174】
加熱処理を経た後の第１の層が導電性を有する場合には、加熱処理後に第１の層を除去することが好ましい。一方、第１の層が絶縁性を有する場合には、これを残存させることで第１の層を保護絶縁膜として機能させることができる。
【0175】
絶縁層２１５上に導電層４６ｂが位置し、導電層４６ｂ上に絶縁層４４が位置し、絶縁層４４上に画素電極１２１が位置する。画素電極１２１は、導電層２２２ａと電気的に接続されている。具体的には、導電層２２２ａは導電層４６ｂと接続し、導電層４６ｂは画素電極１２１と接続する。
【0176】
絶縁層２１５上に導電層４６ａが位置する。導電層４６ａは、導電層２２２ｃと電気的に接続されている。具体的には、導電層４６ａは、絶縁層２１４及び絶縁層２１５に設けられた開口を介して、導電層２２２ｃと接している。
【0177】
基板１３１と基板１３２は接着層１４１によって貼り合わされている。
【0178】
ＦＰＣ１７２は、導電層２２２ｅと電気的に接続されている。具体的には、ＦＰＣ１７２は接続体２４２と接し、接続体２４２は導電層１２３ｂと接し、導電層１２３ｂは導電層２２２ｅと接する。導電層１２３ｂは絶縁層４５上に形成され、導電層２２２ｅは、絶縁層２１４上に形成されている。導電層１２３ｂは、共通電極１２３ａと同一の工程、同一の材料で形成することができる。導電層２２２ｅは、導電層２２２ａ乃至導電層２２２ｄと同一の工程、同一の材料で形成することができる。
【0179】
画素電極１２１、絶縁層４５、及び共通電極１２３ａは、１つの容量素子５１として機能することができる。また、導電層４６ａ、絶縁層４４、及び画素電極１２１は、１つの容量素子５２として機能することができる。このように、本発明の一態様の表示装置は、１つの画素に例えば２つの容量素子を有する。したがって、画素の保持容量を大きくすることができる。
【0180】
また、２つの容量素子はいずれも可視光を透過する材料で形成され、且つ、互いに重なる領域を有する。これにより、画素は、高い開口率と、大きな保持容量と、を両立することができる。
【0181】
容量素子５２の容量は、容量素子５１の容量よりも大きいことが好ましい。そのため、画素電極１２１と導電層４６ａとが重なる領域の面積は、画素電極１２１と共通電極１２３ａとが重なる領域の面積より大きいことが好ましい。また、導電層４６ａと画素電極１２１との間に位置する絶縁層４４の厚さは、画素電極１２１と共通電極１２３ａとの間に位置する絶縁層４５の厚さよりも薄いことが好ましい。
【0182】
図１２では、トランジスタ４１及びトランジスタ４２の双方がバックゲート（ゲート２２３）を有する例を示したが、トランジスタ４１及びトランジスタ４２の一方又は双方がバックゲートを有していなくてもよい。
【0183】
また、図１２では、ゲート絶縁層２２５がチャネル形成領域上にのみ形成され、低抵抗領域と重ならない例を示したが、ゲート絶縁層２２５は低抵抗領域の少なくとも一部と重なっていてもよい。図１３では、ゲート絶縁層２２５が低抵抗領域、ゲート絶縁層２１１と接して形成される例を示す。図１３に示すゲート絶縁層２２５は、ゲート２２３をマスクに用いてゲート絶縁層２２５を加工する工程を削減できる、絶縁層２１４の被形成面の段差を低くできる等のメリットを有する。
【0184】
【0185】
図１４に示すトランジスタ４１は、ゲート２２１ａ、ゲート絶縁層２１１、半導体層２３１ａ、導電層２２２ａ、導電層２２２ｂ、絶縁層２１７、絶縁層２１８、絶縁層２１５、及びゲート２２３ａを有する。トランジスタ４２は、ゲート２２１ｂ、ゲート絶縁層２１１、半導体層２３１ｂ、導電層２２２ｃ、導電層２２２ｄ、絶縁層２１７、絶縁層２１８、絶縁層２１５、及びゲート２２３ｂを有する。導電層２２２ａ及び導電層２２２ｂのうち一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。絶縁層２１７、絶縁層２１８、及び絶縁層２１５はゲート絶縁層として機能する。
【0186】
ここでは、半導体層２３１に金属酸化物を用いる場合を例に挙げて説明する。
【0187】
半導体層２３１と接するゲート絶縁層２１１及び絶縁層２１７は酸化物絶縁層であることが好ましい。なお、ゲート絶縁層２１１又は絶縁層２１７が積層構造である場合、少なくとも半導体層２３１と接する層が酸化物絶縁層であることが好ましい。これにより、半導体層２３１に酸素欠損が生じることを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる。
【0188】
絶縁層２１８は窒化物絶縁層であることが好ましい。これにより、半導体層２３１に不純物が入り込むことを抑制でき、トランジスタの信頼性を高めることができる。
【0189】
絶縁層２１５は、平坦化機能を有することが好ましく、例えば、有機絶縁層であることが好ましい。なお、絶縁層２１５は形成しなくてもよく、絶縁層２１８上に接して導電層４６ａを形成してもよい。
【0190】
絶縁層２１５上に導電層４６ｂが位置し、導電層４６ｂ上に絶縁層４４が位置し、絶縁層４４上に画素電極１２１が位置する。画素電極１２１は、導電層２２２ａと電気的に接続されている。具体的には、導電層２２２ａは導電層４６ｂと接続し、導電層４６ｂは画素電極１２１と接続する。
【0191】
絶縁層２１５上に導電層４６ａが位置する。導電層４６ａ上に絶縁層４４及び絶縁層４５が位置する。絶縁層４５上に共通電極１２３ａが位置する。
【0192】
≪構成要素の材料≫
次に、本実施の形態の表示装置の各構成要素に用いることができる材料等の詳細について、説明を行う。
次に、本実施の形態の表示装置の各構成要素に用いることができる材料等の詳細について、説明を行う。
【0193】
表示装置が有する基板の材質等に大きな制限はなく、様々な基板を用いることができる。例えば、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、半導体基板、セラミック基板、金属基板、又はプラスチック基板等を用いることができる。
【0194】
厚さの薄い基板を用いることで、表示装置の軽量化及び薄型化を図ることができる。さらに、可撓性を有する程度の厚さの基板を用いることで、可撓性を有する表示装置を実現できる。
【0195】
液晶材料には、誘電率の異方性（Δε）が正であるポジ型の液晶材料と、負であるネガ型の液晶材料がある。本発明の一態様では、どちらの材料を用いることもでき、適用するモード及び設計に応じて最適な液晶材料を用いることができる。
【0196】
本実施の形態の表示装置では、様々なモードが適用された液晶デバイスを用いることができる。上述したＦＦＳモードのほかに、例えば、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ－ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＶＡ－ＩＰＳモード、ゲストホストモード等が適用された液晶デバイスを用いることができる。
【0197】
なお、液晶デバイスは、液晶の光学変調作用によって光の透過又は非透過を制御する素子である。液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。液晶デバイスに用いる液晶としては、サーモトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等を用いることができる。これらの液晶材料は、条件により、コレステリック相、スメクチック相、キュービック相、カイラルネマチック相、等方相等を示す。
【0198】
上述の通り、本実施の形態の表示装置は、高い電圧をかけて液晶デバイスを駆動させることができるため、ブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を液晶層に用いる。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、応答速度が短く、光学的等方性を示す。また、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、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。また配向膜を設けなくてもよいのでラビング処理も不要であり、ラビング処理によって引き起こされる静電破壊を防止することができ、作製工程中の表示パネルの不良又は破損を軽減することができる。
【0199】
本実施の形態の表示装置は、透過型の液晶表示装置であるため、一対の電極（画素電極１２１及び共通電極１２３ａ）の双方に、可視光を透過する導電性材料を用いる。また、導電層４６ｂも可視光を透過する導電性材料を用いて形成することで、容量素子５２を設けても画素の開口率が低下することを抑制できる。なお、容量素子の誘電体として機能する絶縁層４４及び絶縁層４５には、窒化シリコン膜が好適である。
【0200】
可視光を透過する導電性材料としては、例えば、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）の中から選ばれた一種以上を含む材料を用いるとよい。具体的には、酸化インジウム、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛等が挙げられる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。
【0201】
また、可視光を透過する導電膜は、酸化物半導体を用いて形成することができる（以下、酸化物導電層ともいう）。酸化物導電層は、例えば、インジウムを含むことが好ましく、Ｉｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物（ＭはＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｎ又はＨｆ）を含むことがさらに好ましい。
【0202】
酸化物半導体は、膜中の酸素欠損、及び膜中の水素、水等の不純物濃度のうち少なくとも一方によって、抵抗を制御することができる半導体材料である。そのため、酸化物半導体層へ酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が増加する処理、又は酸素欠損及び不純物濃度の少なくとも一方が低減する処理を選択することによって、酸化物導電層の有する抵抗率を制御することができる。
【0203】
なお、このように、酸化物半導体を用いて形成された酸化物導電層は、キャリア密度が高く低抵抗な酸化物半導体層、導電性を有する酸化物半導体層、又は導電性の高い酸化物半導体層ということもできる。
【0204】
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタは、トップゲート型又はボトムゲート型のいずれの構造としてもよい。又は、チャネルの上下にゲート電極が設けられていてもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、酸化物半導体、シリコン、ゲルマニウム等が挙げられる。
【0205】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【0206】
例えば、第１４族の元素、化合物半導体又は酸化物半導体を半導体層に用いることができる。代表的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体又はインジウムを含む酸化物半導体等を半導体層に適用できる。
【0207】
トランジスタのチャネルが形成される半導体に、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの大きな酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップが大きく、且つキャリア密度の小さい半導体材料を用いると、トランジスタのオフ状態における電流を低減できるため好ましい。
【0208】
酸化物半導体を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【0209】
また、その低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された表示装置を実現できる。
【0210】
トランジスタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体層を有することが好ましい。これにより、トランジスタのオフ状態における電流値（オフ電流値）を低くすることができる。よって、画像信号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力を抑制する効果を奏する。
【0211】
また、酸化物半導体を用いたトランジスタは、比較的高い電界効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。このような高速駆動が可能なトランジスタを表示装置に用いることで、表示部のトランジスタと、駆動回路部のトランジスタを同一基板上に形成することができる。すなわち、駆動回路として、別途、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる必要がないため、表示装置の部品点数を削減することができる。また、表示部においても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することができる。
【0212】
表示装置が有する各絶縁層、オーバーコート等に用いることのできる絶縁材料としては、有機絶縁材料又は無機絶縁材料を用いることができる。有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。無機絶縁層としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等が挙げられる。
【0213】
トランジスタのゲート、ソース、ドレインのほか、表示装置が有する各種配線及び電極等の導電層には、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、又はタングステン等の金属、又はこれを主成分とする合金を単層構造又は積層構造として用いることができる。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、モリブデン膜上に銅膜を積層した二層構造、モリブデンとタングステンを含む合金膜上に銅膜を積層した二層構造、銅－マグネシウム－アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜又は窒化チタン膜と、そのチタン膜又は窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜又は窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜又は窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜又は窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜又は銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜又は窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。例えば、導電層を三層構造とする場合、一層目及び三層目には、チタン、窒化チタン、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステンを含む合金、モリブデンとジルコニウムを含む合金、又は窒化モリブデンでなる膜を形成し、二層目には、銅、アルミニウム、金又は銀、或いは銅とマンガンの合金等の低抵抗材料でなる膜を形成することが好ましい。なお、ＩＴＯ、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、ＩＴＳＯ等の透光性を有する導電性材料を用いてもよい。なお、酸化物半導体の抵抗率を制御することで、酸化物導電層を形成してもよい。
【0214】
接着層１４１としては、熱硬化樹脂、光硬化樹脂、又は２液混合型の硬化性樹脂等の硬化性樹脂を用いることができる。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、又はシロキサン樹脂等を用いることができる。
【0215】
接続体２４２としては、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）、又は異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を用いることができる。
【0216】
バックライトユニット３０には、直下型のバックライト、エッジライト型のバックライト等を用いることができる。光源には、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等を用いることができる。バックライトユニット３０には光源３９が設けられ、例えば赤色の光を発する光源３９、緑色の光を発する光源３９、及び青色の光を発する光源３９が設けられた構成とすることができる。
【0217】
表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スパッタリング法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積（ＰＬＤ：Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、原子層成膜（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成することができる。ＣＶＤ法の例として、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法及び熱ＣＶＤ法等が挙げられる。熱ＣＶＤ法の例として、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＣＶＤ）法が挙げられる。
【0218】
表示装置を構成する薄膜（絶縁膜、半導体膜、導電膜等）は、それぞれ、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット印刷、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
【0219】
表示装置を構成する薄膜は、フォトリソグラフィ法等を用いて加工することができる。又は、遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を形成してもよい。又は、ナノインプリント法、サンドブラスト法、もしくはリフトオフ法等により薄膜を加工してもよい。フォトリソグラフィ法としては、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法と、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法と、がある。
【0220】
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光としては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、及びこれらを混合させた光が挙げられる。そのほか、紫外線、ＫｒＦレーザ光、又はＡｒＦレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。露光に用いる光としては、極端紫外光（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ－ｖｉｏｌｅｔ）及びＸ線等が挙げられる。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、Ｘ線又は電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビーム等のビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
【0221】
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、サンドブラスト法等を用いることができる。
【0222】
［金属酸化物］
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの半導体層には、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの半導体層には、酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。以下では、半導体層に適用可能な金属酸化物について説明する。
【0223】
金属酸化物は、少なくともインジウム又は亜鉛を含むことが好ましい。特に、インジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム又は錫等が含まれていることが好ましい。また、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
【0224】
ここでは、金属酸化物が、インジウム、元素Ｍ、及び亜鉛を有するＩｎ－Ｍ－Ｚｎ酸化物である場合を考える。なお、元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、又は錫等とする。そのほかの元素Ｍに適用可能な元素としては、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム等がある。ただし、元素Ｍとして、前述の元素を複数組み合わせても構わない場合がある。
【0225】
なお、本明細書等において、窒素を有する金属酸化物も金属酸化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ）と総称する場合がある。また、窒素を有する金属酸化物を、金属酸窒化物（ｍｅｔａｌ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）と呼称してもよい。例えば、亜鉛酸窒化物（ＺｎＯＮ）等の窒素を有する金属酸化物を、半導体層に用いてもよい。
【0226】
酸化物半導体（金属酸化物）は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、ＣＡＡＣ－ＯＳ（ｃ－ａｘｉｓ ａｌｉｇｎｅｄ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、ｎｃ－ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、擬似非晶質酸化物半導体（ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、及び非晶質酸化物半導体等がある。
【0227】
ＣＡＡＣ－ＯＳは、ｃ軸配向性を有し、且つａ－ｂ面方向において複数のナノ結晶が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。なお、歪みとは、複数のナノ結晶が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。
【0228】
ナノ結晶は、六角形を基本とするが、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合がある。また、歪みにおいて、五角形及び七角形等の格子配列を有する場合がある。なお、ＣＡＡＣ－ＯＳにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することは難しい。すなわち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、ＣＡＡＣ－ＯＳが、ａ－ｂ面方向において酸素原子の配列が稠密でないことや、金属元素が置換することで原子間の結合距離が変化すること等によって、歪みを許容することができるためである。
【0229】
また、ＣＡＡＣ－ＯＳは、インジウム、及び酸素を有する層（以下、Ｉｎ層）と、元素Ｍ、亜鉛、及び酸素を有する層（以下、（Ｍ，Ｚｎ）層）とが積層した、層状の結晶構造（層状構造ともいう）を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Ｍは、互いに置換可能であり、（Ｍ，Ｚｎ）層の元素Ｍがインジウムと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ，Ｚｎ）層と表すこともできる。また、Ｉｎ層のインジウムが元素Ｍと置換した場合、（Ｉｎ，Ｍ）層と表すこともできる。
【0230】
ＣＡＡＣ－ＯＳは結晶性の高い金属酸化物である。一方、ＣＡＡＣ－ＯＳは、明確な結晶粒界を確認することが難しいため、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、金属酸化物の結晶性は不純物の混入や欠陥の生成等によって低下する場合があるため、ＣＡＡＣ－ＯＳは不純物や欠陥（酸素欠損（ＶＯ：ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙともいう。）等）の少ない金属酸化物ともいえる。したがって、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は、物理的性質が安定する。そのため、ＣＡＡＣ－ＯＳを有する金属酸化物は熱に強く、信頼性が高い。
【0231】
ｎｃ－ＯＳは、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ－ＯＳは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ－ＯＳは、分析方法によっては、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳや非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
【0232】
なお、インジウムと、ガリウムと、亜鉛と、を有する金属酸化物の一種である、インジウム－ガリウム－亜鉛酸化物（以下、ＩＧＺＯ）は、上述のナノ結晶とすることで安定な構造をとる場合がある。特に、ＩＧＺＯは、大気中では結晶成長がし難い傾向があるため、大きな結晶（ここでは、数ｍｍの結晶、又は数ｃｍの結晶）よりも小さな結晶（例えば、上述のナノ結晶）とする方が、構造的に安定となる場合がある。
【0233】
ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する金属酸化物である。ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、鬆又は低密度領域を有する。すなわち、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳは、ｎｃ－ＯＳ及びＣＡＡＣ－ＯＳと比べて、結晶性が低い。
【0234】
酸化物半導体（金属酸化物）は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ－ｌｉｋｅ ＯＳ、ｎｃ－ＯＳ、ＣＡＡＣ－ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。
【0235】
半導体層として機能する金属酸化物膜は、不活性ガス及び酸素ガスのいずれか一方又は双方を用いて成膜することができる。なお、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）に、特に限定はない。ただし、電界効果移動度が高いトランジスタを得る場合においては、金属酸化物膜の成膜時における酸素の流量比（酸素分圧）は、０％以上３０％以下が好ましく、５％以上３０％以下がより好ましく、７％以上１５％以下がさらに好ましい。
【0236】
金属酸化物は、バンドギャップが２ｅＶ以上であることが好ましく、２．５ｅＶ以上であることがより好ましく、３ｅＶ以上であることがさらに好ましい。このように、バンドギャップの大きい金属酸化物を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができる。
【0237】
金属酸化物膜は、スパッタリング法により形成することができる。そのほか、ＰＬＤ法、ＰＥＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、真空蒸着法等を用いてもよい。
【0238】
以上のように、本発明の一態様の表示装置は、画素に、可視光を透過する２つの容量素子を重ねて有するため、画素が、高い開口率と大きな保持容量とを両立することができる。
【0239】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0240】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの構成について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ－Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）－ＯＳの構成について説明する。
【0241】
ＣＡＣ－ＯＳとは、例えば、酸化物半導体を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、酸化物半導体において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、又はその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、又はパッチ状ともいう。
【0242】
なお、酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種が含まれていてもよい。
【0243】
例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳ（ＣＡＣ－ＯＳの中でもＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ－ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、又はインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、及びＺ２は０よりも大きい実数）とする。）等と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、又はガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、及びＺ４は０よりも大きい実数）とする。）等と、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、又はＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【0244】
つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合酸化物半導体である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【0245】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、又はＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１－ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（－１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【0246】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、又はＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、且つａ－ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【0247】
一方、ＣＡＣ－ＯＳは、酸化物半導体の材料構成に関する。ＣＡＣ－ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、及びＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ－ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【0248】
なお、ＣＡＣ－ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
【0249】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【0250】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種が含まれている場合、ＣＡＣ－ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【0251】
ＣＡＣ－ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ－ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つ又は複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【0252】
ＣＡＣ－ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折測定から、測定領域のａ－ｂ面方向、及びｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【0253】
またＣＡＣ－ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域（リング領域）と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ－ＯＳの結晶構造が、平面方向、及び断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【0254】
また例えば、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ－ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【0255】
ＣＡＣ－ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ－ＯＳは、ＧａＯＸ３等が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【0256】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３等が主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、酸化物半導体としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域が、酸化物半導体中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【0257】
一方、ＧａＯＸ３等が主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３等が主成分である領域が、酸化物半導体中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【0258】
従って、ＣＡＣ－ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３等に起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、又はＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、及び高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【0259】
また、ＣＡＣ－ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ－ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【0260】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【0261】
【0262】
本実施の形態の電子機器は、表示部に、本発明の一態様の表示装置を有する。これにより、電子機器の表示部は、高品質な映像を表示することができる。
【0263】
本実施の形態の電子機器の表示部には、例えばフルハイビジョン、２Ｋ、４Ｋ、８Ｋ、１６Ｋ、又はそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。また、表示部の画面サイズは、対角２０インチ以上、対角３０インチ以上、対角５０インチ以上、対角６０インチ以上、又は対角７０インチ以上とすることができる。
【0264】
本発明の一態様の表示装置を用いることができる電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用等のモニタ、デジタルサイネージ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｇｅ：電子看板）、パチンコ機等の大型ゲーム機等の比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、等が挙げられる。また、本発明の一態様の表示装置は、携帯型の電子機器、装着型の電子機器（ウェアラブル機器）、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）機器、ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）機器等にも好適に用いることができる。
【0265】
本発明の一態様の電子機器は、二次電池を有していてもよく、非接触電力伝送を用いて、二次電池を充電することができると好ましい。
【0266】
二次電池としては、例えば、ゲル状電解質を用いるリチウムポリマー電池（リチウムイオンポリマー電池）等のリチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、有機ラジカル電池、鉛蓄電池、空気二次電池、ニッケル亜鉛電池、銀亜鉛電池等が挙げられる。
【0267】
本発明の一態様の電子機器は、アンテナを有していてもよい。アンテナで信号を受信することで、表示部で映像や情報等の表示を行うことができる。また、電子機器がアンテナ及び二次電池を有する場合、アンテナを、非接触電力伝送に用いてもよい。
【0268】
本発明の一態様の電子機器は、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）を有していてもよい。
【0269】
本発明の一態様の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像等）を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻等を表示する機能、様々なソフトウェア（プログラム）を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出す機能等を有することができる。
【0270】
さらに、複数の表示部を有する電子機器においては、一つの表示部を主として画像情報を表示し、別の一つの表示部を主として文字情報を表示する機能、又は複数の表示部に視差を考慮した画像を表示することで立体的な画像を表示する機能等を有することができる。さらに、受像部を有する電子機器においては、静止画又は動画を撮影する機能、撮影した画像を自動又は手動で補正する機能、撮影した画像を記録媒体（外部又は電子機器に内蔵）に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能等を有することができる。なお、本発明の一態様の電子機器が有する機能はこれらに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0271】
図１５（Ａ）に、テレビジョン装置１８１０を示す。テレビジョン装置１８１０は、表示部１８１１、筐体１８１２、スピーカ１８１３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
【0272】
テレビジョン装置１８１０は、リモコン操作機１８１４により、操作することができる。
【0273】
テレビジョン装置１８１０が受信できる放送電波としては、地上波、又は衛星から送信される電波等が挙げられる。また放送電波として、アナログ放送、デジタル放送等があり、また映像及び音声、又は音声のみの放送等がある。例えばＵＨＦ帯（約３００ＭＨｚ乃至３ＧＨｚ）又はＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ乃至３００ＭＨｚ）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示部１８１１に表示させることができる。例えば、４Ｋ、８Ｋ、１６Ｋ、又はそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【0274】
また、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等のコンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、表示部１８１１に表示する画像を生成する構成としてもよい。このとき、テレビジョン装置１８１０にチューナーを有さなくてもよい。
【0275】
図１５（Ｂ）は円柱状の柱１８２２に取り付けられたデジタルサイネージ１８２０を示している。デジタルサイネージ１８２０は、表示部１８２１を有する。
【0276】
表示部１８２１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部１８２１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
【0277】
表示部１８２１にタッチパネルを適用することで、表示部１８２１に静止画又は動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報等の情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
【0278】
図１５（Ｃ）はノート型のパーソナルコンピュータ１８３０を示している。パーソナルコンピュータ１８３０は、表示部１８３１、筐体１８３２、タッチパッド１８３３、接続ポート１８３４等を有する。
【0279】
タッチパッド１８３３は、ポインティングデバイスや、ペンタブレット等の入力手段として機能し、指やスタイラス等で操作することができる。
【0280】
また、タッチパッド１８３３には表示デバイスが組み込まれている。図１５（Ｃ）に示すように、タッチパッド１８３３の表面に入力キー１８３５を表示することで、タッチパッド１８３３をキーボードとして使用することができる。このとき、入力キー１８３５に触れた際に、振動により触感を実現するため、振動モジュールがタッチパッド１８３３に組み込まれていてもよい。
【0281】
図１６（Ａ）、（Ｂ）に、携帯情報端末８００を示す。携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
【0282】
【0283】
例えば表示部８０３及び表示部８０４に、文書情報を表示することができ、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部８０３及び表示部８０４に静止画像や動画像を表示することもできる。
【0284】
このように、携帯情報端末８００は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
【0285】
なお、筐体８０１及び筐体８０２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
【0286】
図１６（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図１６（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
【0287】
携帯情報端末８１０は、表示部８１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力する等のあらゆる操作は、指やスタイラス等で表示部８１２に触れることで行うことができる。
【0288】
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【0289】
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサ又は加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示の向きを自動的に切り替えるようにすることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２を触れること、操作ボタン８１３の操作、又はマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【0290】
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲーム等の種々のアプリケーションを実行することができる。
【0291】
図１６（Ｄ）に、カメラの一例を示す。カメラ８２０は、筐体８２１、表示部８２２、操作ボタン８２３、シャッターボタン８２４等を有する。またカメラ８２０には、着脱可能なレンズ８２６が取り付けられている。
【0292】
ここではカメラ８２０として、レンズ８２６を筐体８２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ８２６と筐体が一体となっていてもよい。
【0293】
カメラ８２０は、シャッターボタン８２４を押すことにより、静止画、又は動画を撮像することができる。また、表示部８２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部８２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
【0294】
なお、カメラ８２０は、ストロボ装置や、ビューファインダー等を別途装着することができる。又は、これらが筐体８２１に組み込まれていてもよい。
【0295】
図１６（Ｅ）に、本発明の一態様の表示装置を車載用ディスプレイとして搭載した一例を示す。表示部８３２及び表示部８３３はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、燃料計、ギア状態、エアコンの設定等を表示することで、様々な情報を提供することができる。
【0296】
以上示したとおり、本発明の一態様の表示装置を適用して電子機器を得ることができる。表示装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用できる。
【0297】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例】
【0298】
本実施例では、本発明の一態様の表示装置について、シミュレーションを行った結果を説明する。
【0299】
本実施例では、図１（Ｂ）に示す構成の画素１１についてシミュレーションを行った。図１７（Ａ）は、本実施例においてシミュレーションを行った画素１１の動作方法を示す図で、期間Ｔ５１乃至期間Ｔ５４に分けて動作を説明している。図１７（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）、（Ｂ４）は、図１７（Ａ）に示す各期間における、画素１１の具体的な動作方法を示す回路図である。具体的には、図１７（Ｂ１）は期間Ｔ５１における、図１７（Ｂ２）は期間Ｔ５２における、図１７（Ｂ３）は期間Ｔ５３における、図１７（Ｂ４）は期間Ｔ５４における、画素１１の具体的な動作方法を示す回路図である。
【0300】
期間Ｔ５１に、画像データ及びデータを画素１１に書き込んだ。具体的には、配線２１及び配線２２に、高電位として２４Ｖの電位を供給し、トランジスタ４１及びトランジスタ４２を導通させた。また、配線３１の電位を画像データに対応する電位である電位ＶＩＤ、配線３２の電位をデータに対応する電位である電位Ｖｄａｔａとした。
【0301】
期間Ｔ５２に、画像データ及びデータの画素１１への書き込みを終了させ、待機を行った。具体的には、配線２１及び配線２２に、低電位として－８Ｖの電位を供給して、トランジスタ４１及びトランジスタ４２を非導通とした。
【0302】
期間Ｔ５３に、期間Ｔ５１で画素１１に書き込んだ画像データ及びデータを基にして、新たな画像データを画素１１の内部で生成した。具体的には、配線２１に低電位として－８Ｖの電位を供給してトランジスタ４１を非導通とし、配線２２に高電位として２４Ｖの電位を供給してトランジスタ４２を導通させた。また、配線３２の電位をＶｒｅｆとした。
【0303】
期間Ｔ５４に、画素１１の内部での新たな画像データの生成を終了させ、待機を行った。具体的には、配線２１及び配線２２に、低電位として－８Ｖの電位を供給して、トランジスタ４１及びトランジスタ４２を非導通とした。
【0304】
ここで、期間Ｔ５１で配線３２に供給した電位Ｖｄａｔａは、以下の式で算出された電位とした。なお、表示デバイス６０は液晶デバイスとし、容量素子５１の容量値を１ｐＦ、容量素子５２の容量値を１０ｐＦ、表示デバイス６０の容量値を１ｐＦとした。つまり、Ｃ１を２ｐＦ、Ｃ２を１０ｐＦとした。また、下式において、電位ＶＤは、期間Ｔ５３及び期間Ｔ５４におけるノードＮＭ１の電位の目標値を示す。本実施例では、期間Ｔ５３及び期間Ｔ５４において、ノードＮＭ１の電位が電位ＶＤとなるか否かをシミュレーションにより確認した。
【0305】
【数5】
【0306】
なお、期間Ｔ５１乃至期間Ｔ５４において、配線６１の電位、及び配線６２の電位は接地電位とした。
【0307】
図１８（Ａ）は、電位ＶＤを０Ｖ、－１Ｖ、－２Ｖ、－３Ｖ、－４Ｖ、－５Ｖとした場合の、期間Ｔ５１乃至期間Ｔ５４におけるノードＮＭ１の電位のシミュレーション結果である。図１８（Ｂ）は、電位ＶＤを０Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、３Ｖ、４Ｖ、５Ｖとした場合の、期間Ｔ５１乃至期間Ｔ５４におけるノードＮＭ１の電位のシミュレーション結果である。ここで、図１８（Ａ）に示す場合では、電位ＶＩＤを５Ｖ、電位Ｖｒｅｆを－１２Ｖとし、図１８（Ｂ）に示す場合では、電位ＶＩＤを－５Ｖ、電位Ｖｒｅｆを１２Ｖとした。つまり、図１８（Ａ）に示す場合では電位ＶＩＤを正、電位ＶＤを０又は負とし、図１８（Ｂ）に示す場合では電位ＶＩＤを負、電位ＶＤを０又は正とした。
【0308】
図１８（Ａ）、（Ｂ）より、期間Ｔ５３及び期間Ｔ５４において、ノードＮＭ１の電位が目標値である電位ＶＤとなることが確認された。
【符号の説明】
【0309】
１０：表示装置、１１：画素、１２：表示部、１３：ゲートドライバ、１４：ソースドライバ、１５：メモリ回路、１６：メモリ回路、２１：配線、２２：配線、２３：配線、３０：バックライトユニット、３１：配線、３２：配線、３３：配線、３８：遮光層、３９：光源、４１：トランジスタ、４２：トランジスタ、４３：トランジスタ、４４：絶縁層、４５：絶縁層、４６：導電層、４６ａ：導電層、４６ｂ：導電層、５１：容量素子、５２：容量素子、５３：容量素子、６０：表示デバイス、６１：配線、６２：配線、７３：接続部、７４：接続部、１１０：表示装置、１１１：画素、１１２：表示部、１１３：ゲートドライバ、１１４：ソースドライバ、１２１：画素電極、１２２：液晶層、１２３：共通電極、１２３ａ：共通電極、１２３ｂ：導電層、１３１：基板、１３２：基板、１３３ａ：配向膜、１３３ｂ：配向膜、１３５：オーバーコート、１４１：接着層、１６１：偏光板、１６３：偏光板、１７２：ＦＰＣ、２１１：ゲート絶縁層、２１２：絶縁層、２１３：絶縁層、２１４：絶縁層、２１５：絶縁層、２１７：絶縁層、２１８：絶縁層、２２１：ゲート、２２１ａ：ゲート、２２１ｂ：ゲート、２２２ａ：導電層、２２２ｂ：導電層、２２２ｃ：導電層、２２２ｄ：導電層、２２２ｅ：導電層、２２３：ゲート、２２３ａ：ゲート、２２３ｂ：ゲート、２２５：ゲート絶縁層、２２５ａ：ゲート絶縁層、２２５ｂ：ゲート絶縁層、２３１：半導体層、２３１ａ：半導体層、２３１ｂ：半導体層、２４２：接続体、８００：携帯情報端末、８０１：筐体、８０２：筐体、８０３：表示部、８０４：表示部、８０５：ヒンジ部、８１０：携帯情報端末、８１１：筐体、８１２：表示部、８１３：操作ボタン、８１４：外部接続ポート、８１５：スピーカ、８１６：マイク、８１７：カメラ、８２０：カメラ、８２１：筐体、８２２：表示部、８２３：操作ボタン、８２４：シャッターボタン、８２６：レンズ、８３２：表示部、８３３：表示部、１８１０：テレビジョン装置、１８１１：表示部、１８１２：筐体、１８１３：スピーカ、１８１４：リモコン操作機、１８２０：デジタルサイネージ、１８２１：表示部、１８２２：柱、１８３０：パーソナルコンピュータ、１８３１：表示部、１８３２：筐体、１８３３：タッチパッド、１８３４：接続ポート、１８３５：入力キー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】