液晶显示装置、触摸屏的制作方法

液晶显示装置、触摸屏的制作方法
【专利摘要】本公开涉及液晶显示装置和触摸屏。本发明的一个方式提供一种使用具有柔性的衬底且底板由结晶性氧化物半导体膜制造的高可靠性的液晶显示装置。该装置包括具有柔性的第一衬底、与第一衬底对置的具有柔性的第二衬底以及被密封构件密封在衬底之间的液晶层。在第一衬底上设置有层，该层包括晶体管；晶体管上的有机树脂膜；有机树脂膜上的像素电极及公共电极，其中像素电极与公共电极夹着绝缘膜彼此部分地重叠；以及像素电极及公共电极上的取向膜。晶体管包括结晶氧化物半导体膜作为形成有沟道的半导体层。在将液晶层密封在衬底之间之前对所述层进行干燥处理，并且从干燥处理至密封液晶层的工序以不暴露于大气的方式进行。
【专利说明】液晶显示装置、触摸屏
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有使用氧化物半导体膜的晶体管的液晶显示装置及使用上述液晶显示装置的触摸屏。
【背景技术】
[0002]用于液晶显示装置或有机EL显示装置的晶体管的大部分利用非晶硅或多晶硅等硅半导体膜制造。
[0003]将氧化物半导体膜用于晶体管代替上述硅半导体膜的技术引人注目。
[0004]例如，公开了将使用作为氧化物半导体膜的In-Ga-Zn氧化物膜制造的晶体管用于像素的开关元件等的技术(参照专利文献1、2)。
[0005]此外，本发明人研究开发出在玻璃衬底上制造具有新的结晶结构的氧化物半导体膜的技术(参照非专利文献I)。
[0006][专利文献I]日本专利申请公开2006-165528号公报
[0007][专利文献2]日本专利申请公开2007-096055号公报
[0008][非专利文献 l]Yamazaki 等，“Research, Development, and Application ofCrystalline Oxide Semiconductor”，SID2012DIGEST, p.183-186
[0009]氧化物半导体是带隙比硅宽，且可以使本征载流子密度比硅低的半导体材料。由此，使用氧化物半导体膜的晶体管(以下称为氧化物半导体晶体管)与使用非晶硅膜及多晶娃膜的晶体管相比可以显著降低关态电流(off-state current)。因此,通过使用氧化物半导体晶体管制造液晶显示装置或有机EL显示装置的底板(电路衬底)，可以实现显示装置的低耗电量化。
[0010]并且，通过使用具有结晶性的氧化物半导体膜的晶体管可以提高像素的密度，由此可以实现显示装置的高清晰化(参照上述非专利文献I)。
[0011]因化石燃料的枯竭、环境问题等而需要降低所有电子设备的耗电量，液晶显示装置也不例外。已知液晶显示装置的耗电量根据对液晶层施加电场的方法(显示模式)不同。与TN(Twisted Nematic:扭曲向列)模式、VA(Vertical Alignment:垂直定向)模式等垂直电场模式相比，水平电场方式的改变液晶材料的取向(重写像素)时所需的耗电量更低。
[0012]此外，水平电场方式的液晶显示装置由于与垂直电场方式相比可以获得广视角，所以近年来作为电视装置、便携式设备等显示装置采用于各种屏幕尺寸的液晶显示装置。
[0013]水平电场方式的液晶显示装置在夹着液晶层配置的一对衬底中的形成有晶体管的衬底一侧设置有像素电极及公共电极，大致水平方向的电场施加到液晶分子。作为水平电场方式，以IPS (In-Plane-Switching:平面内转换)模式、FFS (Fringe FieldSwitching:边缘电场转换)模式为代表。
[0014]因此，通过采用水平电场方式的显示模式与由结晶氧化物半导体膜形成的晶体管的组合，可以实现液晶显示装置的高清晰化、低耗电量化，并可以实现高性能的触摸屏。
[0015]另一方面，作为实现将氧化物半导体晶体管用于底板的液晶显示装置的批量生产的课题，可靠性有待提高。
[0016]此外，具有柔性的衬底有如下优点:与玻璃衬底相比抗振动、冲击的机械强度优良，可以容易抑制厚度，并且形状的自由度高。由此，使用该具有柔性的衬底的半导体装置被期待应用于各种用途。

【发明内容】

[0017]于是，本发明的一个方式的课题之一是提供使用具有柔性的衬底，且使用结晶氧化物半导体膜制造底板的可靠性高的液晶显示装置。
[0018]从本发明人的研究可知氧化物半导体晶体管的电特性变动的重要原因之一是水侵入氧化物半导体膜。因水侵入氧化物半导体膜而使载流子密度增加，由此使晶体管的电特性变动。
[0019]由此，通过尽可能使用不包含水的材料以及尽可能不使水侵入的结构及制造方法制造液晶显示装置可以解决可靠性降低的问题。
[0020]但是，材料的限制产生如下新的问题:降低液晶显示装置的显示质量；不能使用液晶显示装置的制造工厂的现有的设备，这阻碍使用氧化物半导体的液晶显示装置的早期商业化。
[0021]例如，为了抑制液晶分子的取向不良，作为像素电极的基底膜优选形成平坦化膜。平坦化膜由于需要形成得厚以消除晶体管的凹凸，所以作为平坦化膜一般使用有机树脂膜。但是，有机树脂膜由于与无机绝缘膜相比吸湿性高，所以其与氧化物半导体晶体管的组合有问题。
[0022]于是，在根据本发明的一个方式的液晶显示装置中，在具有耐热性的衬底上形成元件层，该元件层包括氧化物半导体晶体管；氧化物半导体晶体管上的有机树脂膜；有机树脂膜上的像素电极及公共电极以及像素电极及公共电极上的取向膜，然后将上述元件层转置到具有柔性的第一衬底上，在将液晶层封入在上述第一衬底与具有柔性的第二衬底之间之前进行干燥处理，从干燥处理至封入液晶层的工序以不暴露于大气的方式进行。
[0023]此外，本发明的其他方式是在显示部中具备根据上述方式的液晶显示装置的触摸屏。
[0024]通过本说明书所公开的技术可以提供使用具有柔性的衬底且使用氧化物半导体晶体管制造底板的具有满足实用化水平程度的高可靠性的液晶显示装置。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1是示出液晶面板的结构例子的平面图；
[0026]图2是示出液晶面板的结构例子的截面图，是沿着图1的B1-B2的截面图；
[0027]图3是示出像素的结构例子的平面图；
[0028]图4是沿着图3的切断线A1-A2的像素的截面图；
[0029]图5是沿着图3的切断线A3-A4的像素的截面图；
[0030]图6是示出公共电极与端子部的连接结构的一个例子的截面图；
[0031]图7是示出液晶面板的布线(电极)的连接结构的一个例子的截面图；
[0032]图8A至图8D是示出晶体管的制造方法的一个例子的截面图；[0033]图9A至图9C是示出图8D之后的工序的一个例子的截面图；
[0034]图10是示出具备图1的液晶面板的触摸屏的结构例子的截面图；
[0035]图11是示出图10的触摸屏的触摸传感器的结构例子的平面图；
[0036]图12A是沿着图11的切断线C1-C2的触摸屏的截面图，图12B是图11的区域240的平面图；
[0037]图13是示出具备图1的液晶面板的液晶显示装置的结构例子的框图；
[0038]图14是示出像素的结构例子的电路图；
[0039]图15是说明图13的液晶显示装置的驱动方法的一个例子的时序图；
[0040]图16A至图16E是电子设备的图；
[0041]图17是示出通过TDS从液晶面板的电路衬底(包括有机树脂膜)分离的质量电荷比(m/z)为18的气体分子的强度的图表；
[0042]图18是示出通过TDS从液晶面板的电路衬底(不包括有机树脂膜)分离的质量电荷比(m/z)为18的气体分子的强度的图表；
[0043]图19是示出扫描线驱动电路(进行加热处理)的相对于工作时间的工作裕度的变化的图表；
[0044]图20是示出扫描线驱动电路(不进行加热处理)的相对于工作时间的工作裕度的变化的图表；
[0045]图21A至图21C是示出液晶显示装置的制造工序的截面图；
[0046]图22是示出液晶显示装置的制造工序的截面图；
[0047]图23是示出具备液晶面板的液晶显示装置的结构例子的框图；
[0048]图24是触摸传感器的透视图；
[0049]图25是触摸传感器的平面图；
[0050]图26是触摸传感器的截面图；
[0051]图27是触摸传感器的电路图；
[0052]图28是触摸传感器的掩模图案；
[0053]图29是示出液晶面板的规格的一个例子的图；
[0054]图30是电子设备的图；
[0055]图31是电子设备的图。
【具体实施方式】
[0056]以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。注意，本发明不局限于以下说明，所属【技术领域】的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是本发明在不脱离其宗旨及其范围的条件下，其方式及详细内容可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定于以下所示的实施方式的记载内容中。
[0057]注意，在用来说明发明的实施方式的附图中，使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，有时省略其重复说明。
[0058]注意，在本说明书中液晶显示装置在其范畴内包括:在各像素中形成有液晶元件的液晶面板；以及在该液晶面板上安装有包括驱动电路或控制器的IC等、背光灯或前灯等光源的模块。[0059]实施方式I
[0060]<液晶面板的结构>
[0061]参照图23、图14、图1至图5说明本实施方式的液晶面板。图1是示出液晶面板10的结构的一个例子的平面图。图2是示出液晶面板10的结构例子的截面图，并对应于沿着图1的B1-B2的截面图。
[0062]图23是示出液晶面板10的结构的一个例子的框图。液晶面板10包括显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42及数据线驱动电路43。显示部30包括连接于扫描线110及数据线111的多个像素31。图14是示出像素31的结构例子的电路图。
[0063]像素31包括晶体管35、液晶元件36。晶体管35是控制液晶元件36与数据线111电连接的开关元件，根据通过扫描线110输入到其栅极的扫描信号控制晶体管35的导通及截止。
[0064]图3是示出像素31的结构例子的平面图。图4是示出像素31的结构的一个例子的截面图，是沿着图3的切断线A1-A2的截面图。图5是示出像素31的结构的一个例子的截面图，是沿着图3的切断线A3-A4的截面图。这里，对液晶面板10应用FFS模式的像素31，但也可以应用IPS模式的像素31。
[0065]在显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43中分别利用使用氧化物半导体的晶体管。图2示出数据线驱动电路43的晶体管45，图4示出像素31的晶体管35。在显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43中，形成有相同结构的晶体管。这里，作为显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43的晶体管，使用底栅型且半导体层由氧化物半导体膜构成的晶体管。
[0066]在扫描线驱动电路41和扫描线驱动电路42中的一方连接于奇数行的扫描线110,另一方连接于偶数行的扫描线110。数据线驱动电路43连接于数据线111。像素31的晶体管35连接于扫描线110及数据线111。
[0067]在液晶面板10中，在衬底100与衬底200之间存在有由密封构件215密封的液晶层140。液晶面板10的单元间隙由形成在衬底200上的间隔物141维持(参照图5)。如图3及图5所示，间隔物141形成在扫描线110与数据线111重叠的区域。这样的区域是液晶材料的取向无序的区域而无助于显示。通过在该区域形成间隔物141，可以提高像素31的开口率，且可以将该开口率设定为50%以上。
[0068]在衬底100中在密封构件215的外侧形成有连接于FPC61的端子部60。在端子部60的上层形成有使用与公共电极115相同的透明导电膜形成的电极162，通过各向异性导电膜电连接FPC61与电极162。电极162与显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43电连接，由构成数据线111的导电膜形成。此外，连接电极162与显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43的布线161可以使用与扫描线110相同的导电膜形成。
[0069]衬底100及衬底200具有柔性，可以使用如塑料等的树脂的衬底。作为塑料衬底，可以举出以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为代表的聚酯、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺类合成纤维、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亚胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树月旨、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醋酸乙烯、丙烯酸树脂等。
[0070]此外，在衬底100或衬底200中，一对平面的一方或双方具有绝缘性，且也可以由对可见光具有透光性的陶瓷层覆盖。使用树脂而形成的衬底与玻璃衬底等相比有对产生损伤的物力冲击的耐性低的倾向，但是由具有上述特性的陶瓷层覆盖的衬底100或衬底200不但保持对可见光具有透光性而且表面不容易被损伤。陶瓷层优选使用如下材料:金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属砷化物、金属硫化物、硅氧化物或硅碳化物，对可见光具有透光性，并具有绝缘性。具体而言，陶瓷层可以使用氧化钛、氧化铝、氧化铬、氧化镁、氧化镍、氧化锆、氮化硅、氮化铝、氧氮化钛、碳化硅、氧氮化硅等。
[0071]陶瓷层可以通过使用溶胶-凝胶法、蒸镀法、CVD法、溅射法等形成。此外，也可以在耐热性高的衬底上使用上述中的任一个方法形成陶瓷层之后，从耐热性高的衬底剥离陶瓷层，将其转置到衬底100或衬底200，而在衬底上形成陶瓷层。或者，也可以通过将陶瓷的粒子与气体一起高速地喷出到衬底，而在衬底上形成陶瓷层。
[0072]<关于像素>
[0073]在像素31中，在有机树脂膜135上公共电极115与像素电极116夹着绝缘膜136对置。公共电极115在显示部30中构成为一个电极，在各像素31中，在像素电极116与晶体管35的连接部形成有开口。像素电极116分别形成在每个像素31中，各像素31所具有的像素电极116具有条纹状的区域。图3示出在像素电极116中设置有狭缝状的开口部的情况。像素31的液晶元件36 (参照图14)由公共电极115、像素电极116及液晶层140构成。因公共电极115与像素电极116形成的电场的作用而改变液晶层140的液晶材料的取向。
[0074]此外，在公共电极115中，也可以在与像素电极116重叠的部分形成狭缝状的开□。
[0075]此外，像素电极116与公共电极115隔着绝缘膜136重叠的区域构成电容器Cl (参照图14)。由此，不需要由在像素31中另行形成被称为辅助电容线的布线来形成的电容器C2。换言之，作为液晶元件36的存储电容器，其中设置有由像素电极116、公共电极115及绝缘膜136构成的电容器Cl (>0fF)，不设置以辅助电容线为电极的电容器C2。换言之，电容器Cl的电容值超过O [fF]，可以将电容值设定为几百[fF]左右。另一方面，电容器C2的电容值为0[fF]。
[0076]因此，由于不在像素31中形成降低开口率的辅助电容线，以与液晶元件36并联的方式附加电容器Cl，所以可以提高开口率。因此，可以实现50%以上的开口率，甚至可以实现60%以上的开口率。
[0077]在衬底200上形成有黑矩阵210、滤色片211、保护层212、取向膜213。滤色片211形成在重叠于像素电极116的区域，黑矩阵210以覆盖形成有扫描线110及数据线111等的无助于显示的区域。
[0078]如图6所示，公共电极115电连接于绝缘膜131上的布线117。布线117形成在显示部30的外侧，布线117与图2的布线161同样地电连接于端子部60的电极162。通过采用这种结构，可以对公共电极115从液晶面板10的外部施加电位。
[0079]FFS模式的液晶面板与IPS模式的液晶面板相比可以获得广视角、高对比度，此夕卜，与IPS模式相比可以实现低电压驱动，由此对携带式电子设备的高清晰显示装置来说，应用由氧化物半导体形成的晶体管是极合适的。此外，FFS模式的液晶面板由于通过使像素电极与公共电极重叠，可以在像素中附加存储电容器而无需设置存储电容布线，所以可以提闻开口率。
[0080]<晶体管的制造方法>
[0081]以下示出图1所示的液晶面板10的电路衬底的制造方法。
[0082]首先，参照图8A至图9C说明显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43的晶体管的制造方法。图8A至图9C是示出显示部30的晶体管35的制造方法的一个例子的截面图，扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43的晶体管都具有相同的结构并同时制造在衬底180上。
[0083]如图8A所示，在衬底180上形成剥离层174、剥离层174上的绝缘膜175、绝缘膜175上的构成第一层的布线及电极的导电膜301。
[0084]作为衬底180,优选使用具有能够耐受:后面的制造工序的闻耐热性的衬底,例如，使用玻璃衬底、陶瓷衬底、石英衬底、蓝宝石衬底等。
[0085]剥离层174可以使用金属膜、金属氧化膜或层叠金属膜和金属氧化膜而形成的膜。金属膜和金属氧化膜既可以是单层，又可以是多个层的叠层结构。此外，除了金属膜或金属氧化膜以外，还可以使用金属氮化物或金属氧氮化物。剥离层174可以通过溅射法或等离子体CVD法等各种CVD法等来形成。
[0086]作为用于剥离层174的金属可以举出钨(W)、钥(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、镍(Ni)、钴(Co)、错(Z r)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)等。作为剥离层174，除了由上述金属形成的膜以外，还可以使用由以上述金属为主要成分的合金形成的膜、或使用包含上述金属的化合物来形成的膜。
[0087]层叠了金属膜和金属氧化膜的剥离层174可以通过在形成基体金属膜之后使该金属膜的表面氧化或氮化来形成。具体而言，在氧气氛中或N2O气氛中对基体金属膜进行等离子体处理或者在氧气氛中或N2O气氛中对基体金属膜进行加热处理即可。另外，也可以通过在基体金属膜上接触地形成氧化硅膜或氧氮化硅膜来进行金属膜的氧化。另外，可以通过在基体金属膜上接触地形成氮氧化硅膜或氮化硅膜来进行氮化。
[0088]作为进行金属膜的氧化或氮化的等离子体处理，也可以进行如下高密度等离子体处理，即等离子体密度为IXlO11cnT3以上，优选为1父1011(^_3至9\1015(^_3，并且使用微波(例如，频率为2.45GHz)等的高频。
[0089]另外，可以通过使基体金属膜的表面氧化来形成层叠有金属膜和金属氧化膜的剥离层174，但是也可以在形成金属膜之后另行形成金属氧化膜。例如，在作为金属使用钨的情况下，在通过溅射法或CVD法等形成钨膜作为基体金属膜之后，对该钨膜进行等离子体处理。通过该工序，可以形成相当于金属膜的钨膜、以及与该金属膜接触且由钨的氧化物形成的金属氧化膜。
[0090]绝缘膜175通过CVD法或溅射法等使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅或氮氧化硅等绝缘材料形成。
[0091]设置绝缘膜175是为了防止包含在衬底180中的Na等碱金属或碱土金属扩散到后面形成的半导体层120中而对晶体管等半导体元件的特性造成不良影响。另外，绝缘膜175还具有以下作用:防止包含在剥离层174中的杂质元素扩散到半导体层120中，并且在后面的剥离元件层170的工序中保护元件层170。再者，通过设置绝缘膜175，容易进行剥离层174中的剥离，或者可以在后面的剥离工序中防止半导体元件或布线破裂或损坏。
[0092]绝缘膜175既可以是单个绝缘膜，又可以是多个绝缘膜的叠层。在本实施方式中，按顺序层叠IOOnm厚的氧氮化娃膜、50nm厚的氮氧化娃膜、IOOnm厚的氧氮化娃膜来形成绝缘膜175，但是各膜的材质、膜厚度、叠层个数不局限于此。
[0093]此外，在本实施方式中示出在衬底180上直接形成剥离层174的例子，但是为了提高衬底180与剥离层174之间的密接性，也可以在衬底180与剥离层174之间形成含有氧
化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等的绝缘膜。
[0094]导电膜301使用包含铝、钛、铬、钴、镍、铜、钇、锆、钥、钌、银、钽以及钨中的一种以上的导电材料的膜以单层或两层以上形成即可。例如，作为导电膜301可以使用在氮化钨膜上层叠铜膜的膜或钨单层膜。
[0095]接着，通过光刻工序及蚀刻工序形成也用作晶体管的栅电极的扫描线110。通过使用第一光掩模在导电膜301上形成由抗蚀剂构成的掩模(以下称为抗蚀剂掩模)。对导电膜301进行蚀刻形成扫描线110。然后，去除抗蚀剂掩模(图SB)。
[0096]此外，如图7所示，电极171也与扫描线110同时形成。图7是示出形成在显示部30的外部的布线(电极)的连接结构的一个例子的截面图，第一层的电极171与第二层的电极172通过电极173连接。这种连接结构适用于扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43、引导布线等。
[0097]以覆盖扫描线110 (第一层的布线、电极)的方式形成绝缘膜131，在绝缘膜131上形成三层结构的氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313 (图SC)。
[0098]绝缘膜131构成晶体管35的栅极绝缘膜。绝缘膜131使用含有氧化铝、氧化镁、氧化娃、氧氮化娃、氮氧化娃、氮化娃、氧化镓、氧化锗、氧化钇、氧化错、氧化镧、氧化钕、氧化铪及氧化钽中的一种以上的绝缘膜以单层或叠层形成，即可。
[0099]例如，当采用两层结构的绝缘膜131时，采用第一层为氮化硅膜，第二层为氧化硅膜的多层膜即可。第二层的氧化硅膜可以是氧氮化硅膜。此外，第一层的氮化硅膜也可以是氮氧化硅膜。
[0100]氧化硅膜优选使用缺陷密度小的氧化硅膜。具体而言,使用如下氧化硅膜:利用电子自旋共振法(ESR:Electron Spin Resonance)测量的信号中来源于g值为2.001的信号的自旋的自旋密度为3X 1017spins/cm3以下,优选为5X 1016spins/cm3以下。氧化娃膜优选使用具有过剩氧的氧化硅膜。氮化硅膜使用氢及氨的释放量少的氮化硅膜。氢及氨的释放量通过TDS (Thermal Desorption Spectroscopy:热脱附谱分析法)分析进行测量即可。[0101 ] 此外，氮氧化硅是指氮含量比氧多的绝缘材料，而氧氮化硅是指氧含量比氮多的绝缘材料。
[0102]三层结构的氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313是构成晶体管的半导体层120的膜。这里，形成三层结构的氧化物半导体膜(311至313)，但是既可以采用单层结构，又可以采用其他结构(图SC)。
[0103]接着，通过光刻工序及蚀刻工序形成晶体管的半导体层120。使用第二光掩模将抗蚀剂掩模形成在氧化物半导体膜311上，对氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313进行蚀刻，来形成半导体层120。然后，去除抗蚀剂掩模(图8D)。[0104]作为用于晶体管的半导体层120的氧化物半导体，例如有氧化铟、氧化锡、氧化锌、In-Zn类氧化物、Sn-Zn类氧化物、Al-Zn类氧化物、Zn-Mg类氧化物、Sn-Mg类氧化物、In-Mg类氧化物、In-Ga类氧化物、In-Ga-Zn类氧化物(也称为IGZ0)、In-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Zn类氧化物、Sn-Ga-Zn类氧化物、Al-Ga-Zn类氧化物、Sn-Al-Zn类氧化物、In-Hf-Zn类氧化物、In-Zr-Zn类氧化物、In-T1-Zn类氧化物、In-Sc-Zn类氧化物、In-Y-Zn类氧化物、In-La-Zn类氧化物、In-Ce-Zn类氧化物、In-Pr-Zn类氧化物、In-Nd-Zn类氧化物、In-Sm-Zn类氧化物、In-Eu-Zn类氧化物、In-Gd-Zn类氧化物、In-Tb-Zn类氧化物、In-Dy-Zn类氧化物、In-Ho-Zn类氧化物、In-Er-Zn类氧化物、In-Tm-Zn类氧化物、In-Yb-Zn类氧化物、In-Lu-Zn类氧化物、In-Sn-Ga-Zn类氧化物、In-Hf-Ga-Zn类氧化物、In-Al-Ga-Zn类氧化物、In-Sn-Al-Zn类氧化物、In-Sn-Hf-Zn类氧化物、In-Hf-Al-Zn类氧化物等。
[0105]例如，可以使用其原子数比为In:Ga:Zn=l:1:1> In:Ga:Zn=3:1:2 或 In:Ga:Zn=2:1:3的In-Ga-Zn类氧化物或其组成附近的氧化物。
[0106]当构成半导体层120的氧化物半导体膜包含多量的氢时，由于氢与氧化物半导体键合而氢的一部分成为供体，并产生作为载流子的电子。由此，晶体管的阈值电压向负方向漂移。因此，在形成氧化物半导体膜之后进行脱水化处理(脱氢化处理)，从氧化物半导体膜去除氢或水分来使氧化物半导体膜中尽量不包含杂质，由此实现高纯度化。
[0107]此外，有时因对氧化物半导体膜进行脱水化处理(脱氢化处理)而使氧化物半导体膜的氧减少。因此，优选的是，为了填补因对氧化物半导体膜进行脱水化处理(脱氢化处理)而增加的氧缺陷，进行对氧化物半导体膜添加氧的处理。在本说明书等中，有时将对氧化物半导体膜供应氧的处理称为加氧化处理，或者，有时将使氧化物半导体膜所包含的氧多于化学计量组成的处理称为过氧化处理。
[0108]像这样，通过进行脱水化处理(脱氢化处理)以从氧化物半导体膜去除氢或水分，并进行加氧化处理以填补氧化物半导体膜的氧缺陷，可以得到i型(本征)的氧化物半导体膜或无限趋近于i型的实质上呈i型(本征)的氧化物半导体膜。此外，实质上呈本征是指氧化物半导体膜中的来源于供体的载流子极少(近于零)，载流子密度为IXlO1Vcm3以下、I X 1016/cm3 以下、I X IO1Vcm3 以下、I X IO1Vcm3 以下、I X 1013/cm3 以下。
[0109]此外，如此，具备i型或实质上呈i型的氧化物半导体膜的晶体管可以实现极为优良的关态电流特性。例如，可以使使用氧化物半导体膜的晶体管的处于关闭状态时的漏电流在室温(25°C左右)下为I X 10_18A以下，优选为I X 10_21A以下，更优选为I X 10_24A以下，或者，在85°C下为IXlO-15A以下，优选为IXlO-18A以下，更优选为IXKT21A以下。注意，“晶体管处于关闭状态”是指:在采用η沟道型晶体管的情况下，栅电压充分低于阈值电压的状态。具体而言，在栅电压比阈值电压低IV以上、2V以上或3V以上时，晶体管成为关闭状态。
[0110]此外，在FFS模式的液晶显示装置的情况下，图14所示的电容器Cl形成在像素电极116与共同电极115隔着绝缘膜136重叠的区域。由此，当绝缘膜136的厚度及相对介电常数不变时，在电容器Cl中，上述区域的面积越大其电容值越大，而上述区域的面积越小其电容值越小。而且，在根据本发明的一个方式的液晶显示装置中，由于可以使晶体管35的关态电流显著小，所以与将使用硅的晶体管应用于像素的开关元件的液晶显示装置相t匕，可以抑制从电容器Cl泄露的电荷量。由此，在根据本发明的一个方式的液晶显示装置中，与将使用硅的晶体管应用于像素的开关元件的液晶显示装置的情况相比，可以抑制电容器Cl的电容值，也可以抑制像素电极116与公共电极115隔着绝缘膜136重叠的区域的面积。因此，在根据本发明的一个方式的液晶显示装置中，可以提高像素31的透过率，抑制液晶面板内部的光损失，从而可以减少液晶显示装置的耗电量。
[0111]这里，以使晶体管的沟道主要形成在半导体层120中的氧化物半导体膜312中的方式设置有氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313。后面说明氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313的详细的制造方法。
[0112]如图9A所示，在衬底180整体形成构成第二层的布线及电极的导电膜302。导电膜302可以与导电膜301同样地形成。这里，导电膜302为三层结构。第一层、第三层使用钛膜形成，第二层使用铝膜形成。钛膜、铝膜利用溅射法形成。
[0113]接着，使用第三光掩模将抗蚀剂掩模形成于导电膜302及绝缘膜131上。使用该抗蚀剂掩模，对导电膜302进行蚀刻，形成连接于半导体层120的数据线111及电极112 (图9B)。数据线111、电极112用作晶体管的源电极、漏电极。
[0114]此外，使用导电膜302形成第二层的图2所示的布线161、图6所示的布线117及图7所示的电极172等。图6的布线117是用来使公共电极115连接于端子部60的引导布线。
[0115]接着，覆盖衬底180整体地形成无机绝缘膜。这里，形成由三层的无机材料构成的绝缘膜132至绝缘膜134 (图9C)。尤其优选的是绝缘膜132及绝缘膜133是氧化物膜，绝缘膜134是氮化物绝缘膜。通过作为绝缘膜134使用氮化物绝缘膜，可以抑制来自外部的氢或水等杂质进入到晶体管的半导体层。此外，也可以不设置绝缘膜132。
[0116]此外，当绝缘膜132和绝缘膜133中的一方或双方是氧化物膜时，优选含有比化学计量组成多的氧。由此，在防止从氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313脱离氧的同时使包含在氧过剩区域中的该氧移动到氧化物半导体膜，从而可以填补氧缺陷。
[0117]例如，通过使用利用热脱附谱分析法(以下称为TDS (Thermal DesorptionSpectroscopy)分析)测量的氧分子的释放量为1.0 X IO18分子/cm3以上的氧化绝缘膜，可以减少该氧化物半导体膜所包含的氧缺陷。此外，在绝缘膜132及绝缘膜133中的一方或双方中，也可以部分地存在有含有超过化学计量组成的氧的区域(氧过剩区域)，通过至少使与由氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313构成的半导体层120重叠的区域存在有氧过剩区域，在防止从氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313脱离氧的同时，将包含在氧过剩区域的氧移动到氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313，从而可以填补氧缺陷。
[0118]当绝缘膜133是包含比化学计量组成多的氧的氧化物膜时，绝缘膜132优选是使氧透过的氧化物膜。此外，在绝缘膜132中，从外部进入到绝缘膜132的氧的一部分残留在膜中。另外，有时包含在绝缘膜132中的氧预先扩散到外部。由此，绝缘膜132优选是氧的扩散系数较大的氧化绝缘膜。
[0119]可以将绝缘膜132的厚度设定为5nm以上且150nm以下，优选为5nm以上且50nm以下，更优选为IOnm以上且30nm以下。可以将绝缘膜131的厚度设定为30nm以上且500nm以下，优选为150nm以上且400nm以下。
[0120]当绝缘膜134为氮化物绝缘膜时，绝缘膜132和绝缘膜133中的一方或双方优选为对氮具有阻挡性的绝缘膜。例如，通过形成为致密的氧化物绝缘膜可以使其对氮具有阻挡性，具体地说，在以25°C使用0.5被％的氢氟酸时的蚀刻速度优选为IOnm/分以下。
[0121]另外，当绝缘膜132及绝缘膜133中的一方或双方是氧氮化硅或氮氧化硅等含有氮的氧化绝缘膜时，通过SIMS (Secondary 1n Mass Spectrometry:二次离子质谱分析法)测量出的氮浓度为SMS检测下限以上且小于3X102°atomS/Cm3，优选为I X 1018atomS/cm3以上且IX 102°atomS/Cm3以下。由此，可以减少向晶体管35所包括的由氧化物半导体构成的半导体层120的氮的移动量。另外，这样可以减少含有氮的氧化绝缘膜本身的缺陷量。
[0122]绝缘膜132可以以如下条件下形成:将安置在PE-CVD装置的进行了真空排气的处理室内的衬底的温度保持为180°C以上且400°C以下，优选为200°C以上且370°C以下，将原料气体的含有硅的沉积气体及氧化气体导入处理室并将处理室内的压力设定为20Pa以上且250Pa以下，优选设定为40Pa以上且200Pa以下，并对设置在处理室内的电极供应高频功率。
[0123]作为包含硅的沉积气体的典型例子，可以举出硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。
作为氧化气体，可以举出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
[0124]作为绝缘膜134，也可以设置氢含量少的氮化物绝缘膜。该氮化物绝缘膜例如是利用TDS分析测量出的氢分子的释放量小于5.0X 1021molecules/cm3,优选小于3.0 X 1021molecules/cm3,更优选小于 L O X 1021molecules/cm3 的氮化物绝缘膜。
[0125]绝缘膜134的厚度为具有抑制来自外部的氢或水等杂质侵入到晶体管的功能的厚度。例如，将绝缘膜134的厚度设定为50nm以上且200nm以下即可。此外，该厚度优选为50nm以上且150nm以下，更优选为50nm以上且IOOnm以下。
[0126]绝缘膜132至绝缘膜134可以利用PE — CVD法或溅射法等各种成膜方法形成。此夕卜，绝缘膜132至绝缘膜134优选在真空中连续地形成。由此，可以抑制杂质混入到绝缘膜132、绝缘膜133及绝缘膜134的每一个的界面。当用于绝缘膜132及绝缘膜133的材料为同种组成时，有时绝缘膜132与绝缘膜133的界面不明确。
[0127]例如，当作为绝缘膜132利用PE-CVD法形成氧化硅膜或氧氮化硅膜时，可以以下述成膜条件形成:将衬底的温度保持为180°C以上且400°C以下，优选为200°C以上且370°C以下，将原料气体的含有硅的沉积气体及氧化气体导入处理室并将处理室内的压力设定为20Pa以上且250Pa以下，优选设定为40Pa以上且200Pa以下，并对设置在处理室内的电极
供应高频功率。
[0128]作为包含硅的沉积气体的典型例子，可以举出硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。
作为氧化气体，可以举出氧、臭氧、一氧化二氮、二氧化氮等。
[0129]另外，通过将氧化气体量设定为含有硅的沉积气体的100倍以上，可以减少包含在绝缘膜132中的氢含量，并可以减少包含在绝缘膜132中的悬空键。由于有时从绝缘膜133移动出来的氧被绝缘膜132中的悬空键俘获，当绝缘膜132中的悬空键减少时，可以使包含于绝缘膜133中的氧效率好地移动至半导体层120中，从而可以填补半导体层120中的氧缺陷。其结果是，可以减少混入半导体层120的氢量，并可以减少包含在氧化物半导体膜中的氧缺陷。
[0130]当作为绝缘膜133利用PE-CVD装置形成氧化硅膜或氧氮化硅膜时，通过采用如下条件，可以提高绝缘膜133的氧浓度。绝缘膜133及绝缘膜131的原料气体与绝缘膜132相同。[0131]该形成条件是如下条件:将衬底的温度保持为180°C以上且260°C以下，优选为180°C以上且230°C以下，将原料气体导入处理室并将处理室内的压力设定为IOOPa以上且250Pa以下，优选为IOOPa以上且200Pa以下，并对设置在处理室内的电极供应0.17ff/cm2以上且0.5ff/cm2以下，优选为0.25ff/cm2以上且0.35ff/cm2以下的高频功率。
[0132]由于当形成绝缘膜133时，供应具有上述功率密度的高频功率，因此等离子体中的原料气体的分解效率提高，氧自由基增加，且原料气体的氧化进展，所以绝缘膜133中的氧含量多于化学计量组成。然而，在衬底温度是上述温度的情况下，由于硅与氧的键合力低，因此因加热而氧的一部分发生脱离。其结果是，可以形成包含比满足化学计量组成的氧多的氧且通过加热氧的一部分发生脱离的氧化绝缘膜。此外，在半导体层120上设置有绝缘膜132。由此，在形成绝缘膜133的工序中，绝缘膜132用作半导体层120的保护膜。其结果是，即使使用功率密度高的高频功率形成绝缘膜133，也可以抑制对半导体层120的损伤。
[0133]此外，由于通过使绝缘膜133的厚度厚可以利用加热增加脱离的氧的量，所以绝缘膜133的厚度优选比绝缘膜132的厚度厚。通过设置绝缘膜132即使使绝缘膜133的厚度厚也可以获得良好的覆盖性。
[0134]例如，当作为绝缘膜134利用PE—CVD装置形成含氢量少的氮化硅膜时，可以采用如下条件形成绝缘膜134:将衬底的温度保持为80°C以上且400°C以下，优选为200°C以上且370°C以下，将原料气体导入处理室并将处理室内的压力设定为IOOPa以上且250Pa以下，优选设定为IOOPa以上且200Pa以下，并对设置在处理室内的电极供应高频功率。
[0135]作为绝缘膜134的原料气体，优选使用含有硅的沉积气体、氮及氨。作为包含硅的沉积气体的典型例子，可以举出硅烷、乙硅烷、丙硅烷、氟化硅烷等。此外，氮的流量为氨的流量的5倍以上且50倍以下，优选为10倍以上且50倍以下。此外，通过作为原料气体使用氨，可以促进含有硅的沉积气体及氮的分解。这是因为如下缘故:氨因等离子体能或热能而离解，离解时产生的能量有助于含有硅的沉积气体分子的键合及氮分子的键合的分解。由此，可以形成含氢量少且能够抑制来自外部的氢或水等杂质的侵入的氮化硅膜。
[0136]优选至少在形成绝缘膜133之后进行加热处理，将包含在绝缘膜132或绝缘膜133中的过剩氧移动到半导体层120，由此填补半导体层120的氧缺陷。此外，该加热处理兼用作半导体层120的脱水化或脱氢化的加热处理。
[0137]通过上述工序，可以制造液晶面板的像素31及扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43的晶体管。
[0138]〈像素电极、公共电极的制造〉
[0139]接着，参照图3至图6的元件层170说明在像素31中制造像素电极116及公共电极115的工序。
[0140]以覆盖晶体管的方式形成有机树脂膜135。有机树脂膜135是公共电极115及像素电极116的基底膜，形成为用来减少因晶体管、布线等而产生的凹凸的平坦化膜。作为有机树脂膜135可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂等。
[0141]使用第四光掩模在有机树脂膜135上形成抗蚀剂掩模。通过使用该抗蚀剂掩模的蚀刻工序，形成穿过由无机材料形成的绝缘膜131至134及有机树脂膜135的接触孔。这里所形成的接触孔用来连接绝缘膜131上的第二层的布线或电极与形成在有机树脂膜135上的电极。例如，也形成用来连接公共电极115与绝缘膜131上的布线117的接触孔等(参照图6) ο
[0142]此外，虽然需要增加一个光掩模，但也可以分别准备用来在有机树脂膜135中形成接触孔的光掩模及用来在绝缘膜131至134中形成接触孔的光掩模。
[0143]接着，在有机树脂膜135上形成透明导电膜。使用第五光掩模在该透明导电膜上形成抗蚀剂掩模。使用该抗蚀剂掩模对透明导电膜进行蚀刻，来形成公共电极115。再者，使用透明导电膜形成图2所示的端子部60的电极162、图7的电极173等。
[0144]如图7所示，通过第三层的电极173连接第一层的电极171与第二层的电极172。
[0145]通过如图7所示那样由第三层的电极173连接电极171与电极172，与制造直接接触电极171与电极172的连接部的情况相比，可以减少一个光掩模。这是因为如下缘故:为了制造直接接触电极171与电极172的连接部，在形成导电膜302之前，需要用于在绝缘膜131中形成接触孔时使用的光掩模，但在图7的连接部的制造中，不需要该光掩模。
[0146]覆盖公共电极115在衬底180整体形成绝缘膜136。该绝缘膜136作为防止来自外部的水等杂质的侵入的钝化膜形成。此外，绝缘膜136构成形成在公共电极115与像素电极116重叠的区域的电容器的电介质。绝缘膜136与绝缘膜134同样地优选为氮化物或氮氧化物绝缘膜，例如，形成氮化硅膜、氮氧化硅膜即可。
[0147]使用第六光掩模在绝缘膜136上形成抗蚀剂掩模。通过使用该抗蚀剂掩模的蚀亥|J，对绝缘膜136进行蚀刻，至少形成到达电极112的接触孔。
[0148]在绝缘膜136上形成透明导电膜。使用第七光掩模在透明导电膜上形成抗蚀剂掩模。使用该抗蚀剂掩模对透明导电膜进行蚀刻，来形成像素电极116。像素电极116连接于电极112。
[0149]此外，作为构成公共电极115及像素电极116的透明导电膜，可以使用包括如下氧化物的膜:包含氧化鹤的铟氧化物、包含氧化鹤的铟锌氧化物、包含氧化钛的铟氧化物、包含氧化钛的铟锡氧化物、铟锡氧化物、铟锌氧化物、添加有氧化硅的铟锡氧化物等。
[0150]<滤色片、黑矩阵的制造>
[0151]这里，在衬底200上制造黑矩阵210、滤色片211、保护层212、间隔物141。也可以将黑矩阵210、滤色片211形成在衬底180上。作为间隔物141，例如在保护层212上涂敷感光固化树脂剂，经过第八光掩模曝光树脂剂，进行显影处理来形成。此外，间隔物141也可以设置在衬底180 —侧。
[0152]〈单元工序〉
[0153]以下说明单元工序。将形成有显示部30、扫描线驱动电路41、扫描线驱动电路42、数据线驱动电路43及端子部60的元件层170转置到衬底100 (以下称为电路衬底100)，在封入液晶材料的状态下将电路衬底100与形成有滤色片211等的衬底200 (以下称为滤色片衬底200贴合，来制造液晶面板10。
[0154]因水的侵入而使使用氧化物半导体的晶体管的例如阈值电压变动等的可靠性降低。于是，如上所述，在电路衬底100的制造工序中，优选进行连续成膜或进行用来实现脱氢化的加热处理等氧化物半导体的杂质的去除(高纯度化处理)。由此，在单元工序中，优选不使杂质尤其是水分进入液晶面板内部。液晶面板由于液晶材料的存在，要如有机EL面板那样将干燥剂等配置在其内部是很困难的，由此优选在单元工序中不使水分进入液晶面板内部。此外，有机树脂膜由于与无机绝缘膜相比吸湿性更高，所以在有机树脂膜135的形成至单元工序之间，水的浓度容易上升。若在电路衬底100或滤色片衬底200包含很多水分的状态下进行单元工序，则导致液晶面板的可靠性降低。
[0155]于是，在单元工序中，进行从形成有元件层170的衬底180或滤色片衬底200去除水分的干燥处理，以在水分不再附着的环境下制造液晶面板。例如，单元工序在气密性高的处理室中进行。此外，进行从电路衬底100及滤色片衬底200去除水分的100°C以上的加热处理。以下说明单元工序的详细内容。
[0156]〈取向膜的形成〉
[0157]在衬底180及滤色片衬底200上分别制造取向膜137及取向膜213。在对衬底180进行洗涤之后，通过印刷法等将用于形成取向膜137的聚酰亚胺树脂涂敷在衬底180表面上，并进行焙烧来形成取向膜137。通过摩擦或光照射对取向膜137进行取向处理。在滤色片衬底200上也同样地形成取向膜213。上述工序可以在大气气氛下进行，但是此后的工序在气密性高的处理室内不暴露于大气地进行。将各处理室的露点温度设定为_60°C以下，优选为-75 °C以下。例如，设定为-60 V至-80 V左右。
[0158]就是说，在衬底180及衬底200的内侧形成所有构件之后，直到单元工序结束，衬底180及滤色片衬底200始终置于露点温度为_60°C的水分极少的气氛下。此外，当衬底的传送时等不使处理室内处于减压状态时，使气氛为氮或氩等惰性气氛。
[0159]〈干燥处理〉
[0160]对衬底180及滤色片衬底200进行干燥处理。作为干燥处理在减压下进行热处理。将加热温度设定为100°c以上，优选为150°C以上。此外，减压状态优选为IPa以下，更优选为10_4Pa以下。例如，将处理室的压力设定为lX10_5Pa。
[0161]此外，在上述干燥处理的加热处理中，实施者可以考虑用于衬底180的材料的耐热性及减压状压下的气压适当地决定加热温度的上限。例如，当作为衬底180使用丙烯酸类有机树脂时，优选将加热温度的上限设定为180°C至250°C左右。此外，例如，当作为衬底180使用聚酰亚胺类有机树脂时，优选将加热温度的上限设定为250°C至300°C左右。
[0162]〈元件层的转置〉
[0163]接着，参照图21A至图21C及图22说明将形成在衬底180上的元件层170转置到具有柔性的衬底100上的工序。此外，在本实施方式中说明作为元件层170的转置采用如下方法:在具有耐热性的衬底180与元件层170之间设置包括金属氧化膜的剥离层174，使该金属氧化膜晶化来进行脆弱化，从而剥离元件层170。注意，除了上述方法以外，作为元件层170的转置也可以采用各种方法，例如:在衬底180与元件层170之间设置含有氢的非晶硅膜，通过激光的照射或蚀刻去除该非晶硅膜来剥离元件层170的方法；通过机械性地去除衬底180，从衬底180分开元件层170的方法。
[0164]首先，如图21A所示，在元件层170的与衬底180相反一侧使用粘合剂185粘合支撑衬底181。作为支撑衬底181可以使用玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底、金属衬底等。此外，作为粘合剂185使用在后面的工序中能够从元件层170剥离的材料。例如，作为粘合剂185使用通过紫外线等的照射能够剥离的粘合剂即可。
[0165]接着，如图21B所示，将元件层170及支撑衬底181从衬底180剥离。在本实施方式中，使用物理力量从衬底180剥离元件层170及支撑衬底181。不去除所有剥离层174，而也可以使其一部分残留在元件层170—侧。作为上述剥离处理，例如可以采用使用人的手或钳子来剥离的处理或使滚子转动来进行分离的处理。
[0166]接着，如图21C所示，在元件层170的因上述剥离而露出的表面一侧使用粘合剂183粘合衬底100。
[0167]衬底100如上所述那样具有柔性，可以将塑料等树脂的衬底用作衬底100。
[0168]作为粘合剂183使用能够贴合衬底100与元件层170的材料。作为粘合剂183，例如可以使用反应性固化粘合剂、热固化粘合剂、紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂以及厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。
[0169]接着，去除支撑衬底181及粘合剂185 (图22)。
[0170]<密封剂涂敷、液晶滴落>
[0171]接着，对用来密封液晶材料的滤色片衬底200涂敷密封剂。这里，涂敷用于液晶滴落法(ODF)的紫外线固化密封剂。接着，在由滤色片衬底200的密封剂围绕的区域滴落液晶材料。该工序在氮气氛下进行。
[0172]〈贴合工序〉
[0173]接着，在用于贴合的处理室中传送电路衬底100及滤色片衬底200。处理室内的气氛为0.1Pa以上且20kPa以下，优选为IPa以上且IOOPa以下的减压状态，将电路衬底100与滤色片衬底200贴合。然后，将彼此贴合的电路衬底100与滤色片衬底200移动到其他处理室，在此照射紫外线使密封剂固化，来完成密封构件215。该工序在氮气氛下进行。
[0174]通过上述单元工序，可以制造在电路衬底100与滤色片衬底200之间密封有液晶层140的液晶面板。像这样，在单元工序中，通过进行电路衬底100及滤色片衬底200的干燥处理(加热处理)以及用来维持这些衬底的干燥状态的气氛控制，可以抑制因水分发生的液晶面板的劣化。在实施例1中说明该部分。
[0175]因此，根据本实施方式，可以降低对底板(电路衬底100)使用氧化物半导体的液晶显示装置的因水分发生的劣化。由此，可以提供高可靠性的使用氧化物半导体的液晶显示装置。
[0176]此外，通过组合FFS模式的像素结构与由结晶氧化物半导体膜形成的晶体管，可以实现高可靠性、高清晰、低耗电量的液晶显示装置。
[0177]因此，可以提供像素的开口率为50%以上(优选为60%以上)、分辨率为300dpi以上的FFS模式的液晶显示装置。例如，图29示出使用氧化物半导体晶体管制造的液晶面板的规格的一个例子。
[0178]本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
[0179]实施方式2
[0180]接着，详细说明构成半导体层120的氧化物半导体膜。
[0181]构成半导体层120的氧化物半导体膜大致分为单晶氧化物半导体膜和非单晶氧化物半导体膜。非单晶氧化物半导体膜包括非晶氧化物半导体膜、微晶氧化物半导体膜、多晶氧化物半导体膜及CAAC-OS(C—Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor:c轴取向结晶氧化物半导体)膜等。
[0182]非晶氧化物半导体膜具有无序的原子排列并不具有结晶成分。其典型例子是在微小区域中也不具有结晶部而膜整体具有完全的非晶结构的氧化物半导体膜。[0183]微晶氧化物半导体膜例如包括Inm以上且小于IOnm的尺寸的微晶(也称为纳米晶体)。因此，微晶氧化物半导体膜的原子排列的有序度比非晶氧化物半导体膜高。因此，微晶氧化物半导体膜的缺陷态密度低于非晶氧化物半导体膜。
[0184]CAAC-OS膜是包含多个结晶部的氧化物半导体膜之一，大部分的结晶部的尺寸为能够容纳在一边短于IOOnm的立方体内的尺寸。因此，有时包括在CAAC-OS膜中的结晶部的尺寸为能够容纳在一边短于10nm、短于5nm或短于3nm的立方体内的尺寸。CAAC-0S膜的缺陷态密度低于微晶氧化物半导体膜。下面对CAAC-OS膜进行详细的说明。
[0185]在CAAC-0S 膜的透射电子显微镜(TEM !Transmission Flectron Microscope)图像中，观察不到结晶部与结晶部之间的明确的边界，即晶界(grain boundary)。因此,在CAAC-OS膜中，不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。
[0186]根据从大致平行于样品面的方向观察的CAAC-OS膜的TEM图像(截面TEM图像)可知在结晶部中金属原子排列为层状。各金属原子层具有反映形成CAAC-OS膜的面(也称为被形成面)或CAAC-OS膜的顶面的凸凹的形状并以平行于CAAC-OS膜的被形成面或顶面的方式排列。
[0187]在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下，因此也包括角度为-5°以上且5°以下的情况。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下，因此也包括角度为85°以上且95°以下的情况。
[0188]另一方面，根据从大致垂直于样品面的方向观察的CAAC-OS膜的TEM图像(平面TEM图像)可知在结晶部中金属原子排列为三角形状或六角形状。但是，在不同的结晶部之间金属原子的排列没有规 律性。
[0189]由截面TEM图像及平面TEM图像可知，CAAC-OS膜的结晶部具有取向性。
[0190]使用X射线衍射(XRD =X-Ray Diffraction)装置对CAAC-0S膜进行结构分析。例如，当利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4的结晶的CAAC-OS膜时，在衍射角(2 Θ )为31°附近时常出现峰值。由于该峰值来源于InGaZnO4结晶的(009)面，由此可知CAAC-OS膜中的结晶具有c轴取向性，并且c轴朝向大致垂直于CAAC-OS膜的被形成面或顶面的方向。
[0191]另一方面，当利用从大致垂直于c轴的方向使X线入射到样品的in-plane法分析CAAC-OS膜时，在2 Θ为56°附近时常出现峰值。该峰值来源于InGaZnO4结晶的(110)面。在此，将2Θ固定为56°附近并在以样品面的法线向量为轴(f轴)旋转样品的条件下进行分析(f扫描)。当该样品是InGaZnO4的单晶氧化物半导体膜时，出现六个峰值。该六个峰值来源于相等于(110)面的结晶面。另一方面，当该样品是CAAC-OS膜时，即使在将2 Θ固定为56°附近的状态下进行φ扫描也不能观察到明确的峰值。
[0192]由上述结果可知，在具有c轴取向的CAAC-OS膜中，虽然a轴及b轴的方向在结晶部之间不同，但是c轴都朝向平行于被形成面或顶面的法线向量的方向。因此，在上述截面TEM图像中观察到的排列为层状的各金属原子层相当于与结晶的ab面平行的面。
[0193]注意，结晶部在形成CAAC-OS膜或进行加热处理等品化处理时形成。如上所述，结晶的c轴朝向平行于CAAC-OS膜的被形成面或顶面的法线向量的方向。由此，例如，当CAAC-OS膜的形状因蚀刻等而发生改变时，结晶的c轴不一定平行于CAAC-OS膜的被形成面或顶面的法线向量。[0194]此外，CAAC-OS膜中的晶化度不一定均匀。例如，当CAAC-OS膜的结晶部是由CAAC-OS膜的顶面附近的结晶成长而形成时，有时顶面附近的晶化度高于被形成面附近的晶化度。另外，当对CAAC-OS膜添加杂质时，被添加了杂质的区域的晶化度改变，所以有时CAAC-OS膜中的晶化度根据区域而不同。
[0195]注意,在通过out-of-plane法分析包括InGaZnO4结晶的CAAC-OS膜的情况下，除了 2Θ为31°附近的峰值之外，有时还在2 Θ为36°附近观察到峰值。2Θ为36°附近的峰值意味着不具有c轴取向的结晶包含在CAAC-OS膜的一部分中。优选的是，在CAAC-OS膜中，在2Θ为31。附近出现峰值并在2 Θ为36°附近不出现峰值。
[0196]在使用CAAC-OS膜的晶体管中，起因于可见光或紫外光的照射的电特性的变动小。因此，该晶体管具有高可靠性。
[0197]注意，氧化物半导体膜例如可以是包括非晶氧化物半导体膜、微晶氧化物半导体膜和CAAC-OS膜中的两种以上的叠层膜。
[0198]另外，为了形成CAAC-OS膜，优选采用如下条件。
[0199]通过增高成膜时的衬底温度，当发生到达衬底的平板状的溅射粒子的迁移时，使溅射粒子的平坦的面附着到衬底。此时，通过使溅射粒子带正电，使溅射粒子互相排斥地附着到衬底，由此可以形成厚度均匀的CAAC-OS膜，而不使溅射粒子不均匀地重叠。具体而言，优选在将衬底温度设定为100°C以上且740°C以下，优选为200°C以上且500°C以下的状态下进行成膜。
[0200]此外，通过减少成膜时的杂质的混入，可以抑制杂质所导致的结晶态的损坏。例如，降低存在于成膜室内的杂质(氢、水、二氧化碳及氮等)的浓度即可。另外，可以降低成膜气体中的杂质浓度。具体而言，使用露点为_80°C以下，优选为-100°C以下的成膜气体。
[0201]另外，优选的是，通过增高成膜气体中的氧比例并对电力进行最优化，以减轻成膜时的等离子体损伤。将成膜气体中的氧比例设定为30vol.%以上，优选为100vol.%。
[0202]也可以在形成CAAC-OS膜之后进行加热处理。将加热处理的温度设定为100°C以上且740°C以下，优选为200°C以上且500°C以下。另外，将加热处理的时间设定为I分钟以上且24小时以下，优选为6分钟以上且4小时以下。加热处理可以在惰性气氛或氧化性气氛中进行。优选的是，先在惰性气氛中进行加热处理，然后在氧化性气氛中进行加热处理。通过在惰性气氛中进行加热处理，可以在短时间内降低CAAC-OS膜的杂质浓度。另一方面，由于在惰性气氛中进行加热处理，有可能导致在CAAC-OS膜中形成氧缺陷。在此情况下，通过在氧化性气氛中进行加热处理，可以减少该氧缺陷。另外，通过进行加热处理，可以进一步提高CAAC-OS膜的结晶性。另外，也可以在IOOOPa以下、IOOPa以下、IOPa以下或IPa以下的减压下进行加热处理。通过在减压下进行加热处理，可以在更短时间内降低CAAC-OS膜的杂质浓度。
[0203]此外，氧化物半导体膜311由构成氧化物半导体膜312的元素中的一种以上构成，并是传导带下端的能量为比氧化物半导体膜312近于真空能级0.05eV以上、0.07eV以上、0.1eV以上或0.15eV以上且2eV以下、IeV以下、0.5eV以下或0.4eV以下的氧化物膜。此夕卜，当氧化物半导体膜312至少包含铟时载流子迁移率变高，所以是优选的。此时，当对晶体管的栅电极(扫描线110)施加电场时，在半导体层120中的传导带下端的能量小的氧化物半导体膜312中形成沟道。即，通过在氧化物半导体膜312与栅极绝缘膜(绝缘膜131)之间具有氧化物半导体膜311，可以将晶体管的沟道形成在不接触于绝缘膜131的氧化物半导体膜312。此外，由于由构成氧化物半导体膜312的元素中的一种以上构成氧化物半导体膜311，在氧化物半导体膜312与氧化物半导体膜311之间的界面不容易发生界面散射。因此，由于在该界面不阻碍载流子的移动，所以晶体管的场效应迁移率提高。
[0204]氧化物半导体膜311例如使用与氧化物半导体膜312相比以高原子数比包含铝、硅、钛、镓、锗、钇、锆、锡、镧、铈或铪的氧化物膜即可。具体而言，作为氧化物半导体膜311，使用与氧化物半导体膜312相比包含1.5倍以上，优选为2倍以上，更优选为3倍以上的高原子数比的所述元素的氧化物膜。由于所述元素与氧强固地键合，所以具有抑制氧缺陷产生在氧化物膜中的功能。即，氧化物半导体膜311是与氧化物半导体膜312相比不容易产生氧缺陷的氧化物膜。
[0205]或者，当氧化物半导体膜312是In — M— Zn氧化物，氧化物半导体膜311也是In-M-Zn氧化物时，氧化物半导体膜311为In:M =Zn=X1:Υι =Z1 [原子数比]，氧化物半导体膜312为In:Μ:Zn=X2:y2:z2[原子数比],选择Y1A1比y2/x2大的氧化物半导体膜311及氧化物半导体膜312。此外，元素M是与In相比与氧的键合力强的金属元素，例如可以举出Al、T1、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、Nd或Hf等。优选选择Y1Zx1比y2/x2大1.5倍以上的氧化物半导体膜311及氧化物半导体膜312。更优选选择yi/Xl比y2/x2大2倍以上的氧化物半导体膜311及氧化物半导体膜312。进一步优选选择y/xi比y2/x2大3倍以上的氧化物半导体膜311及氧化物半导体膜312。
[0206]将氧化物半导体膜311的厚度设定为3nm以上且IOOnm以下,优选为3nm以上且50nm以下。此外，将氧化物半导体膜312的厚度设定为3nm以上且200nm以下,优选为3nm以上且IOOnm以下，更优选为3nm以上且50nm以下。
[0207]此外，氧化物半导体膜313由构成氧化物半导体膜312的元素中的一种以上构成，并是传导带下端的能量为比氧化物半导体膜312近于真空能级0.05eV以上、0.07eV以上、
0.1eV以上或0.15eV以上且2eV以下、IeV以下、0.5eV以下或0.4eV以下的氧化物膜。由于由构成氧化物半导体膜312的元素中的一种以上构成氧化物半导体膜313，所以不容易在氧化物半导体膜312与氧化物半导体膜313之间的界面形成界面能级。当该界面具有界面能级时，有时形成以该界面为沟道的阈值电压不同的第二晶体管，晶体管的外观上的阈值电压变动。因此，通过设置氧化物半导体膜313，可以降低晶体管的阈值电压等电特性的不均匀。
[0208]氧化物半导体膜313例如使用与氧化物半导体膜312相比以高原子数比包含铝、硅、钛、镓、锗、钇、锆、锡、镧、铈或铪的氧化物膜即可。具体而言，作为氧化物半导体膜313，使用与氧化物半导体膜312相比包含1.5倍以上，优选为2倍以上，更优选为3倍以上的高原子数比的所述元素的氧化物膜。由于所述元素与氧强固地键合，所以具有抑制氧缺陷产生在氧化物膜中的功能。即，氧化物半导体膜313是与氧化物半导体膜312相比不容易产生氧缺陷的氧化物膜。
[0209]或者，当氧化物半导体膜312是In-M-Zn氧化物，氧化物半导体膜313也是In-M-Zn氧化物时，氧化物半导体膜312为In:M:Zn=X2:y2:z2 [原子数比]，氧化物半导体膜313为In:M:Zn=X3:y3:z3[原子数比],选择y3/x3比y2/x2大的氧化物半导体膜312及氧化物半导体膜313。此外，元素M是与In相比与氧的键合力强的金属元素，例如，可以举出Al、T1、Ga、Y、Zr、Sn、La、Ce、Nd或Hf等。优选选择y3/x3比y2/x2大1.5倍以上的氧化物半导体膜312及氧化物半导体膜313。更优选选择y3/x3比y2/x2大2倍以上的氧化物半导体膜312及氧化物半导体膜313。进一步优选选择y3/x3比y2/x2大3倍以上的氧化物半导体膜312及氧化物半导体膜313。此外，在氧化物半导体膜312中，当y2为X2以上时可以对晶体管赋予稳定的电特性，所以是优选的。注意，当y2为X2的3倍以上时，晶体管的场效应迁移率下降，所以优选的是y2为X2以上且小于X2的3倍。
[0210]将氧化物半导体膜313的厚度设定为3nm以上且IOOnm以下,优选为3nm以上且50nm以下。
[0211]在三层结构的半导体层120中，氧化物半导体膜311、氧化物半导体膜312及氧化物半导体膜313为利用TEM确认不到明确的结晶部的结构或晶体。优选的是，氧化物半导体膜311为利用TEM确认不到明确的结晶部的结构，氧化物半导体膜312为晶体，氧化物半导体膜313为利用TEM确认不到明确的结晶部的结构或晶体。由于形成沟道的氧化物半导体膜312为晶体，所以可以对晶体管赋予稳定的电特性。
[0212]此外，沟道形成区域是指在晶体管的半导体层中与栅电极重叠且夹在源电极与漏电极之间的区域。此外，沟道是指在沟道形成区域中电流主要流过的区域。
[0213]这里，作为氧化物半导体膜311至氧化物半导体膜313通过溅射法形成In-Ga-Zn氧化物膜。
[0214]在氧化物半导体膜311及氧化物半导体膜313的成膜中可以使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga =Zn=I:3:2[原子数比])的溅射用靶材。成膜条件例如采用如下条件即可:作为成膜气体使用30SCCm的氩气、15sCCm的氧气；压力为0.4Pa ;衬底温度为200°C ；Dc功率为
0.5kW。
[0215]此外，作为氧化物半导体膜312使用CAAC-OS膜。由此，在成膜中，优选使用In-Ga-Zn氧化物(In:Ga:Zn=l:1:1 [原子数比]),包含多晶In-Ga-Zn氧化物的派射用革巴材。成膜条件例如可以采用如下条件:作为成膜气体使用30sccm的気气、15sccm的氧气；压力为0.4Pa ;衬底温度为3000C ；DC功率为0.5kW。
[0216]本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
[0217]实施方式3
[0218]通过在图1的液晶面板10中设置触摸传感器(接触检测装置)，可以将该面板用作触摸屏。
[0219]在本实施方式中参照图10至图12B说明触摸屏。
[0220]图10是示出使用液晶面板10的触摸屏400的结构例子的截面图。触摸屏400作为触摸传感器具备静电电容方式的传感器。在衬底100的外侧设置有偏振片411,在衬底200的内侧设置有偏振片412。此外，偏振片412也可以设置在衬底200的外侧。
[0221]衬底100的公共电极421构成像素的公共电极及触摸传感器的电容元件的电极。电极422设置在衬底200的外侧。当偏振片412设置在衬底200的外侧时，在衬底200与偏振片412之间设置电极422即可。电极422构成触摸传感器的电容元件的电极。此外，液晶面板10为FFS模式的像素结构，所以不在衬底200 —侧形成导电膜，由此电极422用作衬底200的防带电用导电体。
[0222]参照图11及图12A和图12B说明触摸屏400的触摸传感器。图11是示出触摸屏400的公共电极421及电极422的结构例子的平面图，图12A是沿着图11的切断线C1-C2的截面图，图12B是沿着图11的区域240的平面图。
[0223]公共电极421及电极422具有条纹状的形状，在平面上公共电极421与电极422正交地配置。而且，在公共电极421与电极422交叉的区域240设置有多个像素31。像素电极116设置在公共电极421与电极422之间，但也可以在像素电极116与电极422之间设置有公共电极421。各公共电极421通过引导布线431连接于FPC461，各电极422通过引导布线432连接于安装在衬底200上的FPC462。
[0224]在公共电极421与电极422交叉的区域形成触摸传感器的静电电容。在以公共电极421及电极422为一对电极的电容元件中，公共电极421是用来对该电容元件供应电位的电极。另一方面，电极422是用来取出在电容元件中流过的电流的电极。
[0225]触摸屏400的工作大致分为对像素31输入图像信号的显示工作以及检测触摸动作的检测工作。在显示工作中，公共电极421的电位固定为低电平。在检测期间，脉冲信号依次供应到各公共电极421，该电位为高电平。此时，如果用指头触摸触摸屏400，由指头引起的电容施加到触摸传感器的电容元件，由此在电容元件中流过的电流发生变化而改变电极422的电位。通过依次扫描电极422并检测出电极422的电位变化，能够检测出指头的触摸位置。
[0226]如上所述，通过使用液晶面板10构成触摸屏，作为构成触摸屏400的静电电容的电极中的一个可以使用本来设置在FFS模式的液晶面板10中的像素的公共电极，因此可以提供轻量、薄型且高显示质量的触摸屏。
[0227]此外，在图10至图12B中示出液晶面板10的公共电极421用作触摸传感器的电极的一个的所谓In-Cell方式的触摸屏400，将公共电极421与触摸传感器的电极单另设置的On-Cell方式的触摸屏也包括在本发明的一个方式的范畴内。
[0228]图24及图25示出包括在On-Cell方式的触摸屏中的触摸传感器的结构。图24相当于多个电极451及多个电极452的透视图，图25相当于多个电极451及多个电极452的平面图。图24及图25所示的触摸传感器包括配置在X轴方向上的多个电极451、配置在与X轴方向交叉的Y轴方向上的多个电极452。
[0229]多个电极451及多个电极452具有连接有多个矩形状的导电膜的形状。而且，在触摸传感器450中，多个电极451及多个电极452以导电膜的具有矩形状的部分的位置彼此不一致的方式配置。在电极451与电极452交叉的部分在电极451与电极452之间设置有绝缘膜以不使电极451与电极452接触。
[0230]图26不出电极451与电极452交叉的部分的触摸传感器450的截面图的一个例子。在图26中，电极451包括导电膜451a至导电膜45Id。此外，导电膜451a、导电膜451c、导电膜451d及电极452形成在同一绝缘表面上，在导电膜451a、导电膜451c、导电膜451d及电极452上设置有绝缘膜453。导电膜451b以跨越电极452的方式设置在绝缘膜453上，并且，导电膜451b在设置在绝缘膜453中的开口部连接于导电膜451a及导电膜451c。通过上述结构，可以以不接触于电极452的方式使包括导电膜451a至导电膜451d的电极451与电极452交叉。
[0231]电极451及电极452可以使用对可见光具有透光性的导电材料,例如，使用含有氧化娃的氧化铟锡(ITSO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌或添加有镓的氧化锌(6Z0)等形成。注意，当导电膜451d是用来引导的布线时，导电膜451d并不需要使用对可见光具有透光性的导电材料形成。
[0232]图27示出电极451与电极452交叉的部分的电路图。如图27所示，在电极451与电极452交叉的部分形成有电容元件454。
[0233]图28示出实际设计的触摸传感器的掩模图。
[0234]通过将具有如上所述那样的结构的触摸传感器450附加在液晶面板中，可以形成触摸屏。
[0235]实施方式4
[0236]在本实施方式中，对降低液晶显示装置的耗电量的驱动方法进行说明。通过采用本实施方式的驱动方法，可以进一步降低在像素中使用氧化物半导体晶体管的液晶显示装置的耗电量。下面，参照图13至图15对液晶显示装置的低耗电量化进行说明。
[0237]图13是示出本实施方式的液晶显示装置的结构例子的框图。如图13所示，液晶显示装置500包括液晶面板501及控制电路510。液晶面板501对应于图1的液晶面板10。
[0238]液晶显示装置500被输入作为数字数据的图像信号(Video)及用来控制液晶面板501的屏面的改写的同步信号(SYNC)。同步信号例如包括水平同步信号(Hsync)、垂直同步信号(Vsync)及参考时钟信号(CLK)等。
[0239]液晶面板501包括显示部530、扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550。显示部530包括多个像素531。相同行中的像素531都通过共同的扫描线541连接到扫描线驱动电路540，相同列中的像素531都通过共同的数据线551连接到数据线驱动电路550。
[0240]液晶面板501被供应公共电压(Vcom)、作为电源电压的高电源电压(VDD)及低电源电压(VSS)。公共电压(以下称为Vcom)被供应到显示部530中的每个像素531。
[0241]数据线驱动电路550对被输入的图像信号进行处理，生成数据信号，并对数据线551输出数据信号。扫描线驱动电路540对扫描线541输出扫描信号,该扫描信号选择被写入数据信号的像素531。
[0242]像素531包括开关元件，该开关元件与数据线551之间的电连接被扫描信号控制。当开关元件处于导通状态时，数据信号从数据线551被写入到像素531。
[0243]控制电路510为控制液晶显示装置500整体的电路，并生成构成液晶显示装置500的电路的控制信号的电路。
[0244]控制电路510包括控制信号生成电路，该控制信号生成电路由同步信号(SYNC)生成扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550的控制信号。扫描线驱动电路540的控制信号包括起始脉冲信号(GSP)、时钟信号(GCLK)等，数据线驱动电路550的控制信号包括起始脉冲信号(SSP)、时钟信号(SCLK)等。例如，控制电路510生成周期相同但相位偏移的多个时钟信号作为时钟信号(GCLK、SCLK)。
[0245]另外，控制电路510控制对数据线驱动电路550输出从液晶显示装置500的外部输入的图像信号(Video)。
[0246]数据线驱动电路550包括数字-模拟转换电路552(以下称为D-A转换电路552)。D-A转换电路552将图像信号转换为模拟信号而生成数据信号。
[0247]另外，在输入到液晶显示装置500的图像信号为模拟信号的情况下，在控制电路510中将其转换为数字信号而输出到液晶面板501。[0248]图像信号由每个帧的图像数据构成。控制电路510具有如下功能:对图像信号进行图像处理，并根据通过该处理得到的数据来控制对数据线驱动电路550输出图像信号的功能。因此，控制电路510包括运动检测部511，该运动检测部511通过对图像信号进行图像处理，来检测出每个帧的图像数据的运动。在运动检测部511中，在检测不到运动的情况下，控制电路510停止对数据线驱动电路550输出图像信号，而在检测出运动的情况下，再次开始输出图像信号。
[0249]对由运动检测部511进行的用来检测运动的图像处理没有特别的限制。检测运动的方法例如有得到连续的两个帧的图像数据之间的差分数据的方法。根据所得到的差分数据可以判断运动的有无。另外，还有检测运动矢量的方法等。
[0250]另外，液晶显示装置500可以设置有校正输入的图像信号的图像信号校正电路。例如，通过校正图像信号来将比对应于图像信号的灰度的电压高的电压施加到像素531。通过进行这样的校正，可以缩短液晶元件536的响应时间。这种通过对图像信号进行校正处理来驱动控制电路510的方法被称为过驱动。另外，在进行以图像信号的帧频率的整数倍驱动液晶显示装置500的倍速驱动的情况下，由控制电路510生成补偿两个帧之间的图像数据，或者生成用来在两个帧之间进行黑色显示的图像数据，即可。
[0251]下面，参照图15所示的时序图说明用来显示如动态图像那样有运动的图像及如静态图像那样没有运动的图像的液晶显示装置500的工作。图15示出垂直同步信号(Vsync)及从数据线驱动电路550输出到数据线551的数据信号(Vdata)的信号波形。
[0252]图15为3m巾贞期间的液晶显不装置500的时序图。在此，最初的k巾贞期间及最后的j帧期间的图像数据有运动，而其他的帧期间的图像数据没有运动。注意，k和j都是I以上且m-2以下的整数。
[0253]在最初的k帧期间中，运动检测部511检测出各帧的图像数据的运动。控制电路510根据运动检测部511的检测结果而将数据信号(Vdata)输出到数据线551。
[0254]另外，在运动检测部511中，进行用来检测运动的图像处理，在检测出第k+Ι帧的图像数据没有运动的情况下，在控制电路510中，根据运动检测部511的检测结果而在第k+Ι帧期间中停止对数据线驱动电路550输出图像信号(Video)。因此，从数据线驱动电路550向数据线551的数据信号(Vdata)的输出停止。另外，为了停止显示部530的改写，停止对扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550输出控制信号(起始脉冲信号、时钟信号等)。另外，控制电路510直到由运动检测部511检测出图像数据的动作为止，停止对数据线驱动电路550输出图像信号，并停止对扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550输出控制信号，来停止显示部530的改写。
[0255]另外，在本说明书中，“停止信号的输出”是指对供应该信号的布线施加与用来驱动电路的指定的电压不同的电压，或者使该布线在电性上处于浮动状态。
[0256]当停止对显示部530进行改写时，相同方向的电场持续施加到液晶元件536，因此有可能导致液晶元件536的液晶的劣化。为了避免上述问题，无论运动检测部511的检测结果如何，在指定的时机从控制电路510对扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550供应信号来对数据线551写入使极性反转的数据信号，由此使施加到液晶元件536的电场的方向反转，即可。
[0257]另外，输入到数据线551的数据信号的极性以Vcom为标准而决定。在数据信号的电压高于Vcom的情况下,数据信号的极性为正极性,在数据信号的电压低于Vcom的情况下，数据信号的极性为负极性。
[0258]具体而言，如图15所示，在第m+1帧期间，控制电路510对扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550输出控制信号，对数据线驱动电路550输出图像信号(Video)。数据线驱动电路550对数据线551输出其极性与在第k帧期间输出到数据线551的数据信号(Vdata)反转的数据信号(Vdata)。因此，在检测不到图像数据的运动的期间的第m+1帧期间及第2m+l帧期间，极性反转的数据信号(Vdata)被写入到数据线551。在图像数据没有变化的期间，显示部530的改写间歇地进行，因此可以在降低改写所需的耗电量的同时，可以防止液晶元件536的劣化。
[0259]另外，在运动检测部511中，当检测出第2m+l帧以后的图像数据的运动时，控制电路510控制扫描线驱动电路540及数据线驱动电路550来进行显示部530的改写。
[0260]如上所述，当采用图15所示的驱动方法时，不管图像数据(Video)有没有运动，数据信号(Vdata)的极性在每个m帧期间反转。另一方面，在显示动态图像的期间，在每个帧进行显示部530的改写，在显示静态图像的期间，在每m帧进行显示部530的改写。因此，可以降低显示部530的改写所需的耗电量，从而，可以抑制由驱动频率及像素数目的增加引起的耗电量的增加。
[0261]如上所述，在液晶显示装置500中，根据显示动态图像还是静态图像而切换液晶显示装置的驱动方法，由此能够提供在抑制液晶劣化且维持显示质量的同时，使耗电量低的液晶显示装置。
[0262]另外，为了防止液晶劣化，数据信号的极性反转的间隔(在此，m帧期间)为2秒以下，优选为I秒以下。
[0263]另外，图像数据的运动的检测由控制电路510的运动检测部511进行，但是不局限于此。也可以从液晶显示装置500的外部对控制电路510输入有无运动的数据。
[0264]另外，图像数据没有运动的判断不局限于连续的两个帧的图像数据，而也可以根据液晶显示装置500的使用方式适当地决定该判断时所需要的帧的个数。例如，当检测到连续的m帧图像数据没有运动时，可以停止显示部530的改写。
[0265]此外，当多次重写同一图像来进行静态图像的显示时，当图像的转换能够被观察得到时，人的眼睛有可能感到疲劳。由于本实施方式的液晶显示装置降低了图像数据的重写频度，所以具有减少眼睛疲劳的效果。
[0266]实施方式5
[0267]根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以抑制耗电量。因此，在难以不断地被供应电力的携带便携式设备诸如便携式信息终端或便携式游戏机中，通过使用根据本发明的一个方式的液晶显示装置，可以使连续使用时间变长，所以是优选的。
[0268]根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于显示设备、个人计算机、具备记录媒体的图像再现装置(典型地是，能够再现如DVD (Digital Versatile Disc:数字通用磁盘)等记录媒体并具有能够显示其图像的显示器的装置)。除此之外，作为可以使用根据本发明的一个方式的液晶显示装置的电子设备，可以举出移动电话、包括便携式的游戏机、便携式信息终端、电子书阅读器、数码相机及数码摄像机等影像拍摄装置、护目镜型显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(车载音响、数字音频播放器等)、复印机、传真机、打印机、复合式打印机、自动存取款机(ATM)、自动售货机等。图16A至图16E示出这些电子设备的具体例子。
[0269]图16A是便携式游戏机，其包括框体5001、框体5002、显示部5003、显示部5004、麦克风5005、扬声器5006、操作键5007、触屏笔5008等。根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于显示部5003或显示部5004。另外，图16A所示的便携式游戏机具有显示部5003及显示部5004两个显示部，但是便携式游戏机所具有的显示部的数目不局限于此。
[0270]图16B是显示设备，其包括框体5201、显示部5202、支架5203等。根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于显示部5202。另外，显示设备包括用于个人计算机、TV播放接收、广告显示等的所有信息显示用显示设备。
[0271]图16C是笔记本式个人计算机，其包括框体5401、显示部5402、键盘5403及指向装置5404等。根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于显示部5402。
[0272]图16D是便携式信息终端，其包括第一框体5601、第二框体5602、第一显不部5603、第二显示部5604、连接部5605以及操作键5606等。第一显示部5603设置在第一框体5601中，第二显不部5604设置在第二框体5602中。而且,第一框体5601与第二框体5602由连接部5605连接，由连接部5605可以改变第一框体5601和第二框体5602之间的角度。第一显示部5603中的图像也可以根据连接部5605所形成的第一框体5601与第二框体5602之间的角度进行切换。另外，也可以对第一显示部5603和第二显示部5604中的至少一个使用附加有位置输入装置的功能的液晶显示装置。另外，可以通过在液晶显示装置中设置触摸屏来附加位置输入装置的功能。或者，还可以通过将被称为光传感器的光电转换元件设置在液晶显示装置的像素部中附加作为位置输入装置的功能。根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于第一显示部5603或第二显示部5604。
[0273]图16E是摄像机，其包括第一框体5801、第二框体5802、显示部5803、操作键5804、透镜5805、连接部5806等。操作键5804及透镜5805设置在第一框体5801中，显示部5803设置在第二框体5802中。并且，第一框体5801与第二框体5802由连接部5806连接，由连接部5806可以改变第一框体5801与第二框体5802之间的角度。显示部5803中的图像也可以根据连接部5806所形成的第一框体5801与第二框体5802之间的角度进行切换。根据本发明的一个方式的液晶显示装置可以用于显示部5803。
[0274]图30是移动电话，在框体6501中设置有显示部6502、麦克风6503、扬声器6506、摄影机6507、外部连接部6504、操作用按钮6505a及按钮6505b。根据本发明的一个方式的液晶显示装置或触摸屏可以用于显示部6502。根据本发明的一个方式的液晶显示装置或触摸屏由于设置在具有柔性的衬底上，所以也可以应用于如图30所示的具有曲面的显示部6502。
[0275]图31是移动电话，在框体6001中设置有显示部6002、麦克风6007、扬声器6004、摄影机6003、外部连接部6006、操作用按钮6005。根据本发明的一个方式的液晶显示装置或触摸屏可以用于显示部6002。根据本发明的一个方式的液晶显示装置或触摸屏由于设置在具有柔性的衬底上，所以也可以应用于如图31所示的具有曲面的显示部6002。
[0276]本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
[0277]实施例1
[0278]以下说明如实施方式I所述那样的单元工序中的干燥处理及控制气氛的效果。为了确认该效果，利用热脱附谱分析法(TDS:Thermal Desorption Spectroscopy)测量用于液晶面板的电路衬底的水分的释放量，以下说明其结果。
[0279]首先，说明用于TDS的七个电路衬底A至G。
[0280]电路衬底A至D是直到形成取向膜全都以相同工序制造的电路衬底。而且，在电路衬底A至D中在晶体管与像素电极之间形成有包含丙烯酸树脂的厚度为3 μ m的有机树脂膜。并且，对电路衬底A在形成取向膜之后不进行加热处理。对电路衬底B在形成取向膜之后，在大约10_4pa的真空气氛下以160°C进行1小时的加热处理。对电路衬底C在形成取向膜之后在大气气氛下以150°C进行6小时的加热处理。对电路衬底D在形成取向膜之后在大约10_4pa的真空气氛下以160°C进行1小时的加热处理，接着将其暴露于大气气氛下10分钟。
[0281]此外，电路衬底E至G是直到形成取向膜全都以相同工序制造的电路衬底。而且，在电路衬底E至G中在晶体管与像素电极之间不设置包括丙烯酸树脂的有机树脂膜，在覆盖晶体管的无机绝缘膜上设置有像素电极。并且，对电路衬底E在形成取向膜之后不进行加热处理。对电路衬底F在形成取向膜之后在大约10_4pa的真空气氛下以160°C进行I小时的加热处理。对电路衬底G在形成取向膜之后在大气气氛下以150°C进行6小时的加热处理。
[0282]在TDS中，从60°C上升至230°C，以每分钟20°C的速率使衬底温度上升，对质量电荷比(m/z)为18的气体分子的脱离量进行测量。此外，可估计质量电荷比(m/z)为18的气体分子的大部分由水构成。另外，在安装有电路衬底的测量室中测量开始时的气压为
1.2 X 1O^7Pa0
[0283]图17示出通过TDS获得的从电路衬底A至D分离的质量电荷比(m/z)为18的气体分子的强度。
[0284]在不进行加热处理的电路衬底A中观察到在衬底温度为90°C附近示出水的分离的较大的峰值。另一方面，在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B与电路衬底A不同，在衬底温度为90°C附近观察不到显示水的分离的峰值。
[0285]此外，将在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B与在大气气氛下进行加热处理的电路衬底C进行比较，在衬底温度为160°C以下的范围内，电路衬底B的示出水的分离的强度比电路衬底C高。因此，可推测在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B与在大气气氛下进行加热处理的电路衬底C相比电路衬底所具有的各膜所含有的水量更少。
[0286]此外，在真空气氛下进行加热处理之后暴露于大气气氛下的电路衬底D中观察到在衬底温度为80°C附近示出水的分离的峰值。因此，当将在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B与在真空气氛下进行加热处理之后暴露于大气气氛下的电路衬底D进行比较时，可推测电路衬底D的电路衬底所具有的各膜所含有的水量比电路衬底B多。
[0287]此外，图18示出通过TDS获得的从电路衬底E至G分离的质量电荷比(m/z)为18的气体分子的强度。
[0288]当将图17所示的具有有机树脂膜的电路衬底A的强度与图18所示的没有有机树脂膜的电路衬底E的强度进行比较时，可知在所有温度范围内电路衬底A的强度比电路衬底E高。因此，可认为在形成取向膜之后在不进行加热处理的电路衬底A及电路衬底E中，具有有机树脂膜的电路衬底A的水脱离量比电路衬底E多，该水脱离量的差异是有机树脂膜所含有的水所引起的。
[0289]此外，当将图17所示的具有有机树脂膜的电路衬底C的强度与图18所示的没有有机树脂膜的电路衬底G的强度进行比较时，可知在所有温度范围内电路衬底C的强度比电路衬底G高。因此，可认为在形成取向膜之后在大气气氛下进行加热处理的电路衬底C及电路衬底G中，具有有机树脂膜的电路衬底C的水脱离量比电路衬底G多，该水脱离量的差异是有机树脂膜所含有的水所引起的。
[0290]此外，当将图17所示的具有有机树脂膜的电路衬底B的强度与图18所示的没有有机树脂膜的电路衬底F的强度进行比较时，可知在100°C以下的温度范围内强度没有显著差异，当超过100°C时电路衬底B的强度变高。因此，可认为在形成取向膜之后，在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B及电路衬底F中，具有有机树脂膜的电路衬底B的水脱离量比电路衬底F多，该水脱离量的差异是有机树脂膜所含有的水所引起的。注意，在真空气氛下进行加热处理的电路衬底B及电路衬底F中，其水脱离量的差异与电路衬底A及电路衬底E的情况以及电路衬底C及电路衬底G的情况相比较小。因此，可认为有机树脂膜所含有的水与不进行加热处理的情况以及在大气气氛下进行加热处理的情况相比，通过进行真空气氛下的加热处理，可以效率更好地进行脱离。
[0291]从上述TDS结果可知，根据本发明的一个方式的液晶面板中的有机树脂膜所含有的水量较少，该液晶面板是在真空气氛下以160°C进行加热处理之后，以不暴露于大气(例如，气氛为氮气氛)的方式将液晶层密封在衬底间而得到的。
[0292]接着，说明液晶面板所具有的扫描线驱动电路的工作裕度的时间变化。被测量工作裕度的时间变化的液晶面板H及I与通过TDS测量的电路衬底A至D同样，都是直到形成取向膜以相同工序制造的液晶面板。而且，在液晶面板H及I中，将扫描线驱动电路与像素形成于同一衬底上，在扫描线驱动电路所具有的晶体管上形成有包含丙烯酸树脂的厚度为3 μ m的有机树脂膜。
[0293]对液晶面板H在形成取向膜之后，在大约10_4Pa的真空气氛下以160°C进行I小时的加热处理。然后，在氮气氛下将密封剂描画于衬底上，将液晶材料滴落在由密封剂围绕的区域，接着，在真空气氛下使衬底彼此贴合，来制造液晶层密封在衬底间的液晶面板H。
[0294]此外，对液晶面板I在形成取向膜之后，在大气气氛下以150°C进行6小时的加热处理。然后，在大气气氛下将密封剂描画于衬底上，将液晶材料滴落在由密封剂围绕的区域，接着在真空气氛下使衬底彼此贴合，来制造液晶层密封在衬底间的液晶面板I。
[0295]上述液晶面板H及I分别所具有的扫描线驱动电路的工作裕度(V)的测量通过用示波器观察如下信号波形来进行，也就是对扫描线驱动电路的移位寄存器所具有的959级的顺序电路输入起始脉冲信号及时钟信号，由此从最后级的顺序电路输出的信号波形。
[0296]作为起始脉冲信号使用以60Hz的频率连续出现68.3 μ sec宽度的脉冲的信号。此夕卜，时钟信号及起始脉冲信号的低电压GVSS为-14V。而且，将最高电压GVDD的+14V与发生工作故障的电压(工作故障电压)之间的差定义为工作裕度，工作故障电压是当时钟信号及起始脉冲信号的高电压GVDD从+14V渐渐降低时，从最后级的顺序电路输出的信号的波形发生畸变的高电压GVDD值。
[0297]图19示出液晶面板H所具有的扫描线驱动电路的相对于工作时间(hour)的工作裕度(V)的变化。此外，图20示出液晶面板I所具有的扫描线驱动电路的相对于工作时间(hour)的工作裕度(V)的变化。
[0298] 从图19及图20可知工作开始时液晶面板H及I的工作裕度都大约为22V，但是220时间后液晶面板H的工作裕大约为17V，液晶面板I的工作裕度大约为7V。因此，液晶面板I的工作裕度与液晶面板H相比在短时间内变小，由此，可推测液晶面板H的扫描线驱动电路所具有的晶体管的阈值电压的漂移量比液晶面板I小。
【权利要求】
1.一种液晶显示装置，包括: 具有柔性的第一衬底， 所述第一衬底上的层，该层包括: 晶体管； 所述晶体管上的有机树脂膜； 所述有机树脂膜上的像素电极、公共电极以及该像素电极与该公共电极之间的第一绝缘膜；以及 所述像素电极及所述公共电极上的取向膜； 所述层上的具有柔性的第二衬底；以及 被密封构件密封在所述第一衬底与所述第二衬底之间的液晶层， 其中，所述晶体管的沟道包括具有结晶部的氧化物半导体膜。
2.一种触摸屏，包括: 根据权利要求1所述的液晶显示装置；以及 所述第二衬底上的条纹状的多个电极， 其中，所述公共电极包括条纹状的区域并与所述多个电极交叉地配置，且在所述多个电极与所述公共电极之间形成有电容， 并且,根据所述多个电极的电位的变化可以检测出接触。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述氧化物半导体膜包含In、Ga及Zn。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括所述第一衬底与所述层之间的粘合剂。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中所述层还包括第二绝缘膜，其中所述晶体管设置在该第二绝缘膜上。
6.—种液晶显示装置,包括: 具有柔性的第一衬底， 所述第一衬底上的层，该层包括: 晶体管； 所述晶体管上的有机树脂膜； 所述有机树脂膜上的像素电极、公共电极以及该像素电极与该公共电极之间的第一绝缘膜；以及 所述像素电极及所述公共电极上的取向膜； 所述层上的具有柔性的第二衬底；以及 被密封构件密封在所述第一衬底与所述第二衬底之间的液晶层， 其中，所述晶体管的沟道包括具有结晶部的氧化物半导体膜， 并且，在将所述液晶层密封在所述第一衬底与所述第二衬底之间之前对所述层进行干燥处理，从该干燥处理至密封所述液晶层的工序以不暴露于大气的方式进行。
7.一种触摸屏，包括: 根据权利要求6所述的液晶显示装置；以及 所述第二衬底上的条纹状的多个电极， 其中，所述公共电极包括条纹状的区域并与所述多个电极交叉地配置，且在所述多个电极与所述公共电极之间形成有电容， 并且,根据所述多个电极的电位的变化可以检测出接触。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述氧化物半导体膜包含In、Ga及Zn。
9.根据权利要求6所述的液晶显示装置，还包括所述第一衬底与所述层之间的粘合剂。
10.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中所述层还包括第二绝缘膜，其中所述晶体管设置在该第二绝缘膜上。
11.一种液晶显示装置,包括: 具有柔性的第一衬底， 所述第一衬底上的层 ，该层包括: 晶体管； 所述晶体管上的有机树脂膜； 所述有机树脂膜上的像素电极、公共电极以及该像素电极与该公共电极之间的第一绝缘膜；以及 所述像素电极及所述公共电极上的取向膜； 所述层上的具有柔性的第二衬底；以及 被密封构件密封在所述第一衬底与所述第二衬底之间的液晶层， 其中，所述晶体管的沟道包括具有结晶部的氧化物半导体膜， 并且，在将所述液晶层密封在所述第一衬底与所述第二衬底之间之前对所述层进行干燥处理，从该干燥处理至密封所述液晶层的工序在露点温度为-60°C以下进行。
12.—种触摸屏,包括: 根据权利要求11所述的液晶显示装置；以及 所述第二衬底上的条纹状的多个电极， 其中，所述公共电极包括条纹状的区域并与所述多个电极交叉地配置，且在所述多个电极与所述公共电极之间形成有电容， 并且,根据所述多个电极的电位的变化可以检测出接触。
13.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述氧化物半导体膜包含In、Ga及Zn。
14.根据权利要求11所述的液晶显示装置，还包括所述第一衬底与所述层之间的粘合剂。
15.根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中所述层还包括第二绝缘膜，其中所述晶体管设置在该第二绝缘膜上。
【文档编号】G06F3/041GK103728757SQ201310471426
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】山崎舜平, 平形吉晴, 久保田大介, 山下晃央 申请人:株式会社半导体能源研究所