半导体显示装置及其驱动方法.pdf

一个目的是提供一种具有触摸面板、能够降低功率消耗的半导体显示装置。半导体显示装置包括：面板，配备有像素部分和控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路；以及触摸面板，设置在像素部分中与面板重叠的位置中。像素部分包括配置成按照待输入的图像信号的电压来执行显示的显示元件以及配置成控制电压的保持的晶体管。晶体管在沟道形成区中包含氧化物半导体。驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数按照来自触摸面板的操作信号来改变。

权利要求书一种半导体显示装置，包括：
面板，所述面板包括像素部分和驱动器电路，所述驱动器电路配置成在提供驱动信号和电源电位时向所述像素部分输入图像信号，并且配置成在停止所述驱动信号和所述电源电位的提供时停止向所述像素部分输入所述图像信号；
触摸面板，所述触摸面板与所述像素部分重叠；
CPU，所述CPU配置成按照来自所述触摸面板的操作信号来选择是否向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位；以及
显示控制电路，配置成按照来自所述CPU的指令来控制向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位，
其中所述像素部分包括配置成按照所述图像信号的电压来执行显示的显示元件和配置成控制所述电压的保持的晶体管，以及
其中所述晶体管包括其带隙比硅的带隙要宽并且其本征载流子密度比沟道形成区中硅的本征载流子密度要低的半导体材料。
如权利要求1所述的半导体显示装置，
其中，所述驱动器电路包括移位寄存器，以及
其中，所述驱动信号是起始信号和时钟信号。
如权利要求1所述的半导体显示装置，其中，所述半导体材料是氧化物半导体。
如权利要求3所述的半导体显示装置，其中，所述氧化物半导体是In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体。
如权利要求3所述的半导体显示装置，其中，所述氧化物半导体中的氢浓度小于或等于5×1019 /cm3。
如权利要求1所述的半导体显示装置，其中，所述晶体管的断态电流密度小于或等于100 zA/μm。
一种半导体显示装置，包括：
面板，所述面板包括像素、包含光电传感器的像素部分和驱动器电路，所述驱动器电路配置成在提供驱动信号和电源电位时向所述像素部分输入图像信号，并且配置成在停止所述驱动信号和所述电源电位的提供时停止向所述像素部分输入所述图像信号；
CPU，所述CPU配置成按照来自所述光电传感器的操作信号来选择是否向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位；以及
显示控制电路，配置成按照来自所述CPU的指令来控制向所述驱动器电路提供所述驱动信号和所述电源电位，
其中，所述像素包括配置成按照所述图像信号的电压来执行显示的显示元件和配置成控制所述电压的保持的晶体管，以及
其中，所述晶体管包括其带隙比硅的带隙要宽并且其本征载流子密度比沟道形成区中硅的本征载流子密度要低的半导体材料。
如权利要求7所述的半导体显示装置，
其中，所述驱动器电路包括移位寄存器，以及
其中，所述驱动信号是起始信号和时钟信号。
如权利要求7所述的半导体显示装置，其中，所述半导体材料是氧化物半导体。
如权利要求9所述的半导体显示装置，其中，所述氧化物半导体是In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体。
如权利要求9所述的半导体显示装置，其中，所述氧化物半导体中的氢浓度小于或等于5×1019/cm3。
如权利要求7所述的半导体显示装置，其中，所述晶体管的断态电流密度小于或等于100 zA/μm。
半导体显示装置的驱动方法，包括下列步骤：
按照来自触摸面板的操作信号来改变某个周期图像信号到像素部分的写操作次数；
当所述图像信号被写到所述像素部分时，由显示元件按照所述图像信号的电压来执行显示；以及
通过由包含其带隙比硅的带隙要宽并且其本征载流子密度比沟道形成区中硅的本征载流子密度要低的半导体材料的晶体管保持所述图像信号的电压，来维持所述显示元件的显示。
如权利要求13所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述半导体材料是氧化物半导体。
如权利要求14所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体是In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体。
如权利要求14所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体中的氢浓度小于或等于5×1019 /cm3。
如权利要求13所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述晶体管的断态电流密度小于或等于100 zA/μm。
半导体显示装置的驱动方法，包括下列步骤：
按照来自光电传感器的操作信号来改变某个周期图像信号到像素部分的写操作次数；
当所述图像信号被写到所述像素部分时，由显示元件按照所述图像信号的电压来执行显示；以及
通过由包含其带隙比硅的带隙要宽并且其本征载流子密度比沟道形成区中硅的本征载流子密度要低的半导体材料的晶体管保持所述图像信号的电压，来维持所述显示元件的显示。
如权利要求18所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述半导体材料是氧化物半导体。
如权利要求19所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体是In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体。
如权利要求19所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述氧化物半导体中的氢浓度小于或等于5×1019 /cm3。
如权利要求18所述的半导体显示装置的驱动方法，其中，所述晶体管的断态电流密度小于或等于100 zA/μm。

说明书半导体显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及使用晶体管的有源矩阵半导体显示装置及其驱动方法。
背景技术
触摸面板是一种位置输入装置，它能够检测采用手指、触针等所指示的位置，并且能够生成包含位置信息的信号。按照使得触摸面板与图像显示区域重叠的方式来得到的显示装置称作触摸屏，该显示装置能够在图像显示区中显示图像，并且作为信息能够得到用户指示图像显示区中的哪一个位置。另外，触摸屏的示例包括一种触摸屏，其中称作光电传感器的光电转换元件设置在图像显示区中，并且用户所指示的位置通过光强度来检测。触摸屏具有作为位置输入装置以及作为显示装置的两种功能；因此，与使用诸如触摸垫或鼠标之类的位置输入装置的情况相比，触摸屏具有高可操作性，并且电子装置的尺寸易于减小。
在专利文献1中描述了具有触摸面板和液晶显示面板的信息显示装置。
[参考文献]
[专利文献1]     日本已公布专利申请No.2001‑022508。
发明内容
如先前所述，触摸屏具有易于减小电子装置的尺寸的优点。将触摸面板或光电传感器加入诸如平板显示器之类的薄半导体显示装置，由此电子装置的尺寸或厚度能够进一步减小。因此，能够预计加入了触摸面板的半导体显示装置不仅适用于固定电子装置，而且还适用于包括便携电子装置在内的各种电子装置。
低功率消耗是评估半导体显示装置的性能方面的重点之一，并且具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置在那方面也不例外。具体来说，当使用诸如蜂窝电话之类的便携电子装置时，具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置的大功率消耗引起短连续操作时间的缺点；因此，要求低功率消耗。
甚至在专利文献1中，一个目的是降低功率消耗。具体来说，专利文献1描述一种结构，其中当不存在触摸面板键操作（touch panel key operation）时停止液晶显示面板的驱动，以使得降低功率消耗。但是，需要限制液晶材料的种类，以便实现专利文献1中的上述结构；因此，通用性较低。另外，与其相应颜色对应的显示层堆叠在上述液晶显示面板中，以便显示全色图像；因此，面板内部的光损耗较大，并且显示较暗。
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置，该半导体显示装置能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗。备选地，本发明的一个目的是提供具有触摸面板或光电传感器的半导体显示装置的驱动方法，其能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗。
本发明人认为，当图像显示区中显示的图像是静止图像而不是运动图像时，用户通常更易于就在位置信息输入到半导体显示装置之前指定输入位置。它们集中于增加在图像显示区中显示静止图像的周期，这是因为来自用户的位置信息的输入的备用周期（standby period）倾向于在位置信息间歇地输入到半导体显示装置时增加。本发明人认为，在显示静止图像的周期中存在降低半导体显示装置的功率消耗的空间。
因此，在按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中，当就在位置信息输入到触摸面板或光电传感器之前显示静止图像时的驱动频率比显示运动图像时的驱动频率要低，由此降低半导体显示装置的功率消耗。备选地，在按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中，在位置信息输入到触摸面板或光电传感器之后显示静止图像时的驱动频率比显示运动图像时的驱动频率要低，由此降低半导体显示装置的功率消耗。通过上述结构，在位置信息输入到触摸面板或光电传感器处于备用周期的周期中能够降低功率消耗。
此外，在本发明的一个实施例中，显示元件以及用于控制施加到显示元件的电压的保持的、具有极低断态电流的绝缘栅场效应晶体管(以下简单地称作晶体管)设置在与半导体显示装置的图像显示区对应的像素部分中，以便实现上述结构。使用具有极低断态电流的晶体管，由此能够增加施加到显示元件的电压得以保持的周期。相应地，例如，在对于一些连续帧周期将各具有相同图像信息的图像信号写到像素部分的情况下，与静止图像相似，图像的显示甚至在驱动频率较低时也能够得以维持，换言之，对于某个周期图像信号的写操作次数减少。
晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体的带隙要宽并且其本征载流子密度比硅的本征载流子密度要低的半导体材料。通过包含具有上述特性的半导体材料的沟道形成区，能够实现具有极低断态电流的晶体管。作为这种半导体材料的示例，能够给出具有硅的大约两倍或以上的带隙的氧化物半导体。具有上述结构的晶体管用作用于保持施加到显示元件的电压的开关元件，由此能够防止从显示元件泄漏电荷。
具体来说，按照本发明的一个实施例的半导体显示装置包括：面板，配备有像素部分和用于控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路；以及触摸面板，设置在像素部分中与面板重叠的位置中。像素部分包括：显示元件，按照待输入的图像信号的电压来执行显示；以及晶体管，用于控制电压的保持。晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体要宽并且其本征载流子密度比硅要低的半导体材料，例如氧化物半导体。除了上述结构之外，驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数根据从按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中的触摸面板所输入的操作信号来改变。
备选地，按照本发明的一个实施例的半导体显示装置包括面板，该面板配备有像素部分以及用于控制向像素部分输入图像信号的驱动器电路。像素部分包括像素，该像素配备有用于按照待输入的图像信号的电压来执行显示的显示元件以及用于控制电压的保持的晶体管。此外，像素部分包括光电传感器，并且光电传感器包括晶体管以及具有在接收光时生成电信号的功能的光接收元件、例如光电二极管。晶体管的沟道形成区包含其带隙比硅半导体要宽并且其本征载流子密度比硅要低的半导体材料，例如氧化物半导体。除了上述结构之外，驱动器电路的驱动频率、即某个周期的图像信号的写操作次数根据从按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中的触摸面板所输入的操作信号来改变。
注意，氧化物半导体是呈现半导体特性的金属氧化物，其中半导体特性包括与微晶硅或多晶硅几乎相同的高迁移率以及作为非晶硅的特性的均匀元件特性。通过用作电子施体(施体)的诸如水分或氢之类的杂质的浓度的降低来高度纯化的氧化物半导体(纯化OS)是i型半导体(本征半导体)或基本上i型半导体。因此，包含上述氧化物半导体的晶体管具有极低断态电流或极低泄漏电流的特性。具体来说，通过二次离子质谱法(SIMS)来测量的高度纯化氧化物半导体中的氢浓度为5×1019 /cm3或以下，优选地为5×1018 /cm3或以下，更优选地为5×1017 /cm3或以下，进一步优选地小于1×1016 /cm3。另外，通过霍耳效应测量来测量的氧化物半导体膜的载流子密度小于1×1014 /cm3，优选地小于1×1012 /cm3，更优选地小于1×1011 /cm3。此外，氧化物半导体的带隙为2 eV或更大，优选地为2.5 eV或更大，更优选地为3 eV或更大。通过使用具有充分降低的诸如水分和氢之类的杂质的浓度的高度纯化氧化物半导体膜，晶体管的断态电流或泄漏电流能够减小。
在这里描述氧化物半导体膜中的氢浓度的分析。氧化物半导体膜和导电膜中的氢浓度通过SIMS来测量。已知的是，原理上难以通过SIMS来得到样本表面附近或者使用不同材料所形成的堆叠膜之间的界面附近的数据。因此，在膜的氢浓度在厚度方向上的分布通过SIMS来分析的情况下，其中设置膜、该值没有极大改变并且能够得到几乎相同的值的区域中的平均值用作氢浓度。此外，在膜的厚度小的情况下，因彼此相邻的膜中的氢浓度的影响，在一些情况下无法找到其中能够得到几乎相同的值的区域。在这种情况下，其中设置膜的区域中的氢浓度的最大值或最小值用作膜中的氢浓度。此外，在设置膜的区域中不存在具有最大值的山形峰值以及具有最小值的谷形峰值的情况下，拐点的值用作氢浓度。
各种实验能够实际上证明包括高度纯化氧化物半导体膜作为有源层的晶体管的低断态电流。例如，甚至当元件具有1×106 μm的沟道宽度以及10 μm的沟道长度时，断态电流也能够小于或等于半导体参数分析器的测量极限，即，在从1 V至10 V的源电极与漏电极之间的电压(漏电压)下小于或等于1×10‑13 A。在这种情况下，能够发现，与通过将断态电流除以晶体管的沟道宽度所得到的值对应的断态电流密度小于或等于100 zA/μm。此外，通过使用其中电容器和晶体管(栅绝缘膜的厚度为100 nm)相互连接并且向电容器提供或者从电容器排放的电荷由晶体管所控制的电路来测量断态电流密度。在测量中，高度纯化氧化物半导体膜用作晶体管中的沟道形成区，并且根据每单位时间的电容器的电荷量的变化来测量晶体管的断态电流密度。因此发现，在晶体管的源电极与漏电极之间的电压为3V的情况下，能够得到从10 zA/μm至100 zA/μm的低许多的断态电流密度。因此，在按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中，包括高度纯化氧化物半导体膜作为有源层的晶体管的断态电流密度能够低于或等于10 zA/μm，优选地低于或等于1 zA/μm，或者更优选地低于或等于1 yA/μm，这取决于源电极与漏电极之间的电压。相应地，包括高度纯化氧化物半导体膜作为有源层的晶体管具有比包括具有结晶度的硅的晶体管要低许多的断态电流。
另外，包含高度纯化氧化物半导体的晶体管几乎没有呈现断态电流的温度相关性。这是因为通过去除氧化物半导体中变为电子施体(施体)的杂质以高度纯化氧化物半导体以使得费米能级定位在禁带中心来使导电类型尽可能接近本征类型。这还产生于如下事实：氧化物半导体具有3 eV或更大的能隙，并且包括极少热激发载流子。另外，源电极和漏电极处于退化状态，这也是没有呈现温度相关性的因素。晶体管主要采用从退化源电极注入氧化物半导体中的载流子来操作，并且断态电流在温度方面的上述无关性能够通过载流子密度在温度方面的无关性来说明。
作为氧化物半导体，能够使用诸如In‑Sn‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体之类的四元金属氧化物、诸如In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体、In‑Sn‑Zn‑O基氧化物半导体、In‑Al‑Zn‑O基氧化物半导体、Sn‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体、Al‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体和Sn‑Al‑Zn‑O基氧化物半导体之类的三元金属氧化物或者诸如In‑Zn‑O基氧化物半导体、Sn‑Zn‑O基氧化物半导体、Al‑Zn‑O基氧化物半导体、Zn‑Mg‑O基氧化物半导体、Sn‑Mg‑O基氧化物半导体、In‑Mg‑O基氧化物半导体、In‑Ga‑O基氧化物半导体之类的二元金属氧化物、In‑O基氧化物半导体、Sn‑O基氧化物半导体和Zn‑O基氧化物半导体。注意，在本说明书中，例如，In‑Sn‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体表示包含铟(In)、锡(Sn)、镓(Ga)和锌(Zn)的金属氧化物，而对组成比没有具体限制。上述氧化物半导体可包括硅。
此外，氧化物半导体能够由化学式InMO3(ZnO)m(m>0)来表示。在这里，M表示从Ga、Al、Mn和Co中所选的一种或多种金属元素。
在本发明的一个实施例中，在位置信息输入到半导体显示装置时，显示静止图像时的驱动频率能够比显示运动图像时的驱动频率要低。因此，能够实现能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗、具有触摸面板的半导体显示装置。此外，能够实现能够防止图像的质量损失并且能够降低功率消耗的半导体显示装置的驱动方法。
附图说明
图1是半导体显示装置的结构的框图。
图2是半导体显示装置的操作的流程图。
图3是半导体显示装置的操作的时序图。
图4是驱动信号和电源电位的时序图。
图5A和图5B各示出移位寄存器的结构。
图6A和图6B是移位寄存器的操作的时序图。
图7是像素部分的结构的电路图。
图8是半导体显示装置的结构的框图。
图9A至图9D示出用于制造晶体管的方法。
图10A至图10C各示出晶体管的结构。
图11示出触摸面板的结构。
图12A和图12B各示出触摸面板的结构。
图13是像素的截面图。
图14A和图14B各示出面板的结构。
图15是半导体显示装置的结构的透视图。
图16A至图16F各示出电子装置。
图17A和图17B各示出包括光电传感器的像素部分的结构。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例和示例。但是，本发明并不局限于以下描述，本领域的技术人员易于理解，模式和细节能够按照各种方式来改变，而没有背离本发明的精神和范围。相应地，本发明不应当被理解为局限于以下实施例和示例的描述。
注意，本发明的半导体显示装置在其范畴内包括下列项：液晶显示装置、其中为各像素设置以有机发光元件(OLED)为代表的发光元件的发光装置、电子纸、数字微镜装置(DMD)、等离子体显示面板(PDP)、场致发射显示器(FED)以及其中晶体管包含在像素部分的其它半导体显示装置。
(实施例1)
图1是示出按照本发明的一个实施例的半导体显示装置的结构的框图。注意，在本说明书的框图中，电路按照其功能来分类，并且示出单独的块。但是，难以完全按照其功能来对实际电路分类，并且一个电路有可能具有多个功能。
图1所示的半导体显示装置包括面板100、显示控制电路101、CPU 102和触摸面板104。此外，按照本发明的一个实施例的半导体显示装置可包括触摸面板控制电路。
面板100包括：像素部分107，配备有各包括晶体管105和显示元件106的像素110；以及控制像素部分107的操作的驱动器电路111，例如信号线驱动器电路108、扫描线驱动器电路109等。扫描线驱动器电路109通过控制晶体管105的开关来选择像素部分107中包含的像素110。信号线驱动器电路108控制向所选像素110的显示元件106输入图像信号。
显示控制电路101控制向面板100中包含的信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109提供图像信号、驱动信号和电源电位。注意，虽然驱动信号是用于借助于脉冲来控制驱动器电路111的操作的信号，但是操作所需的驱动信号的种类根据驱动器电路111的结构而改变。驱动信号的示例包括用于控制移位寄存器的操作的起始信号和时钟信号以及用于控制存储器电路中的数据保持的定时的锁存信号。信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109能够通过提供驱动信号和电源电位来执行上述操作。
触摸面板104设置成使得与面板100的像素部分107重叠。当用户使触针、用户的手指等与触摸面板104接触或靠近触摸面板104附近时，生成包括位置信息的操作信号。触摸面板控制电路对于从触摸面板104所输入的操作信号执行各种信号处理、例如AD转换或幅度处理，并且将经处理的操作信号发送给CPU 102。
操作信号包括用于识别像素部分107的哪一个位置被用户选择的位置信息。CPU 102使用操作信号中包含的上述位置信息，并且选择是否在像素部分107中重写图像。然后，按照选择结果，控制显示控制电路101的操作。具体来说，选择是否向驱动器电路111提供驱动信号和电源电位。另外，例如，在执行重写的情况下，从存储器电路中读取与上述位置信息对应的图像信号，并且将其传送给显示控制电路101。注意，上述存储器电路可设置在CPU 102内部，或者可设置在CPU 102外部。备选地，上述存储器电路可设置在半导体显示装置外部。
注意，触摸面板104中所示的位置与重叠触摸面板104中所示的位置的像素部分107的位置之间的对应关系通过称作校准的位置校正操作来预先提取或校正。对应关系的数据保存在CPU 102所包含的存储器电路或者触摸面板控制电路所包含的存储器电路中。
注意，虽然图1中示出借助于触摸面板104的半导体显示装置的结构，但是按照本发明的一个实施例，能够代替触摸面板104将光电传感器用于半导体显示装置中。光电传感器连同像素110一起能够设置在像素部分107中。与使用触摸面板104的情况不同，在使用光电传感器的情况下并非始终要求上述位置校正操作。
在本发明的一个实施例中，在通过向触摸面板104或光电传感器输入操作信号来执行重写之后，无论像素部分107中显示的图像是静止图像还是运动图像，均改变驱动器电路111的驱动频率。具体来说，显示静止图像时的信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109的驱动频率比显示运动图像时的上述驱动频率要低。通过上述结构，半导体显示装置的功率消耗能够降低。
此外，在本发明的一个实施例中，具有极低断态电流的晶体管用于像素部分107中，以便控制施加到显示元件106的电压的保持。使用具有极低断态电流的晶体管，由此施加到显示元件106的电压得以保持的周期能够增加。因此，例如，在对于一些连续帧周期将各具有相同图像信息的图像信号写到像素部分107的情况下，与静止图像相似，图像的显示甚至在驱动频率低时也能够维持，换言之，在某个周期向像素部分107的图像信号写操作次数减少。例如，采用其中高度纯化氧化物半导体膜用作有源层的上述晶体管，由此图像信号的写操作之间的间隔能够为10秒或更长，优选地为30秒或更长，更优选地为1分钟或更长。由于使图像信号的写操作之间的间隔更长，所以功率消耗能够进一步降低。
除非另加说明，否则在本说明书中，在n沟道(p沟道)晶体管的情况下，断态电流是当漏电极的电位比源电极的电位或栅电极的电位要高(要低)时在源电极与漏电极之间流动的电流，而栅电极的电位在参考电位为源电极的电位时小于(大于)或等于零。另外，除非另加说明，否则泄漏电流表示通过绝缘膜在源电极或漏电极与栅电极之间流动的电流。
按照本发明的一个实施例的半导体显示装置的操作能够使用下列周期来描述：显示运动图像的周期以及显示静止图像的周期。将参照图3来描述显示静止图像时的像素110和驱动器电路111的操作的一个具体示例。图3中示意示出像素110的操作状态的时间变化以及驱动器电路111的操作状态的时间变化。
在显示静止图像的周期中，将图像信号IMG写到像素110的周期A以及显示元件106维持根据图像信号IMG的灰度级的显示的周期B交替出现。图3中，示出周期A1至周期A4的四个周期A和周期B1至周期B4的四个周期B交替出现的情况。具体来说，图3中，周期按如下顺序排列：周期A1、周期B1、周期A2、周期B2、周期A3、周期B3、周期A4和周期B4。
在各周期A，将驱动信号和电源电位提供给驱动器电路111，由此各驱动器电路、例如信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109进行操作。图3中，其中驱动器电路111进行操作的状态由SST表示。
当扫描线驱动器电路109处于操作状态时，扫描信号SCN从扫描线驱动器电路109输入到像素部分107，由此依次选择像素110。具体来说，通过扫描信号SCN而使晶体管105导通，以便像素110被选择。当信号线驱动器电路108处于操作状态时，将图像信号IMG从信号线驱动器电路108输入到扫描线驱动器电路109所选的像素110。具体来说，通过处于导通状态的晶体管105将图像信号IMG输入到显示元件106。
当图像信号IMG输入到所选像素110时，显示元件106按照图像信号IMG来显示灰度级。由显示元件106所显示的灰度级的数量可以是二进制的，或者可以是三个值或更多的多值。将根据图像信号IMG的灰度级的显示状态保持某个周期。
上述向像素110输入图像信号IMG在其它像素110中类似地执行。在所有像素中设置显示状态，并且基于图像信号IMG的数据的图像在整个像素部分107中显示。其中将图像信号IMG的数据写到所有像素110并且设置了显示状态的状态在图3中由W表示。
随后，在各周期B，停止将驱动信号和电源电位提供给驱动器电路111，由此各驱动器电路、例如信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109处于停止状态。图3中，其中驱动器电路111停止操作的状态由SSTP表示。信号线驱动器电路108处于停止状态，由此停止向像素部分107输入图像信号IMG。
另外，扫描线驱动器电路109处于停止状态，由此停止向像素部分107输入扫描信号SCN。因此，停止由扫描线驱动器电路109对像素110的选择，使得像素110中包含的显示元件106就在周期B之前保持在周期A中设置的显示状态。其中保持由显示元件106对灰度级的显示的状态在图3中由H表示。
具体来说，图3中，在周期B1中保持周期A1中设置的显示状态。在周期B2中保持周期A2中设置的显示状态。在周期B3中保持周期A3中设置的显示状态。在周期B4中保持周期A4中设置的显示状态。
在本发明的一个实施例中，如上所述，使用具有极低断态电流的晶体管105；因此，各周期B中的显示状态能够保持10秒或更长，优选地为30秒或更长，进一步优选地为1分钟或更长。
在本发明的一个实施例中，各周期B的长度能够按照输入到触摸面板104或光电传感器的操作信号的脉冲的定时适当地改变。例如，图3中示出其中周期B2的结束的定时通过操作信号的脉冲来设置的情况。图3中，通过操作信号的脉冲的输入强制地终止周期B2；然后，周期A3开始。相应地，在图3的情况下，周期B2比与操作信号的脉冲的输入无关地自动终止的周期B、例如周期B1和周期B3要短。
注意，对于显示元件能够维持显示状态的周期没有限制。相应地，考虑到显示元件能够维持显示状态的周期，其中没有输入操作信号的脉冲的周期中的各周期B的最大长度被预先设置。也就是说，在其中显示静止图像的周期比各周期B的最大长度要长的情况下，甚至当不存在操作信号的脉冲的输入时也自动终止周期B。然后，相同图像信号IMG在下一个周期A中再次输入到像素部分107，并且就在那个周期A之前在周期B中保持的图像在整个像素部分107中再次显示。
在本发明的一个实施例中，在显示静止图像的周期中，向像素部分107的图像信号IMG的写操作次数能够显著减少，同时维持图像的显示。相应地，驱动器电路的驱动频率能够极大地降低，并且半导体显示装置的功率消耗能够降低。
注意，在显示运动图像的周期中，按照与显示静止图像的周期中相似的方式将图像信号IMG写到所选像素110。然后，显示元件106按照图像信号IMG来显示灰度级。但是，与显示静止图像的周期不同，在将图像信号IMG写到所有像素110并且设置显示状态之后，并非始终停止驱动器电路的操作。
接下来描述向触摸面板104输入操作信号以及按照输入所执行的重写像素部分107中的图像的操作的流程。注意，图2中，虽然作为示例给出使用触摸面板104的情况，但是甚至在使用光电传感器代替触摸面板104的情况下也能够执行类似操作。
图2是示出半导体显示装置的操作流程的流程图。图2中，在用户向触摸面板104输入位置信息之前，假定在像素部分107中显示静止图像的情况(A01：静止图像的显示)以及显示运动图像的情况(A02：运动图像的显示)。
在本发明的一个实施例中，首先，将像素部分107中显示的图像重写到静止图像供用于执行对触摸面板104的输入的输入(A03：转移到输入模式)。具体来说，将操作信号输入到触摸面板104(A04：向触摸面板输入操作信号)，由此供输入的静止图像在像素部分107中显示(A05：供输入的静止图像的显示)。在显示运动图像的情况下(A02：运动图像的显示)，将图像重写到供输入的静止图像，由此用户易于指定输入位置。
随后，基于供输入的静止图像，将操作信号输入到触摸面板104(A06：向触摸面板输入操作信号)。将操作信号输入到触摸面板104，由此将图像信号写到像素部分107，并且重写像素部分107中显示的图像。通过这个重写所显示的图像按照操作信号中包含的位置信息来设置。图2中，示出再次显示供输入的静止图像的情况(A07：供输入的静止图像的显示)以及显示呈现通过操作信号的输入所得到的信息的图像的情况(A08：结果的显示)。另外，如图2所示，甚至在对于某个周期显示呈现通过操作信号的输入所得到的信息的图像(A09：结果的显示)之后没有输入操作信号时，也可再次自动显示供输入的静止图像(A10：供输入的静止图像的显示)。
注意，呈现通过操作信号的输入所得到的信息的图像可以是静止图像或运动图像。
在本发明的一个实施例中，在通过向触摸面板104输入操作信号的静止图像的显示周期中采用如图3所示的停止驱动器电路的操作的驱动方法。在图2所示的流程图中，例如，上述驱动方法能够用于(A05：供输入的静止图像的显示)、(A07：供输入的静止图像的显示)或(A10：供输入的静止图像的显示)。
此外，甚至在呈现通过操作信号的输入所得到的信息的图像是静止图像的情况下，也可采用如图3所示的停止驱动器电路的操作的驱动方法。
通过上述结构，当用户间歇地向触摸面板104输入操作信号时，在间隔中执行的显示静止图像时能够停止驱动器电路的操作，并且功率消耗能够降低。
(实施例2)
在这个实施例中，在图1所示的半导体显示装置中，将参照图4来描述在显示静止图像的周期中从显示控制电路101传送给驱动器电路111的驱动信号和电源电位。
将起始信号SP、时钟信号CK和电源电位Vp输入到显示控制电路101。另外，控制信号GDCTL和控制信号SDCTL从CPU 102输入到显示控制电路101。控制信号GDCTL是用于控制扫描线驱动器电路109的驱动的信号，以及控制信号SDCTL是用于控制信号线驱动器电路108的驱动的信号。显示控制电路101按照控制信号GDCTL和控制信号SDCTL向扫描线驱动器电路109或信号线驱动器电路108提供被输入的信号或电位，例如起始信号SP、时钟信号CK或电源电位Vp。
注意，输入到扫描线驱动器电路109的起始信号SP是起始信号GSP，以及输入到信号线驱动器电路108的起始信号SP是起始信号SSP。另外，输入到扫描线驱动器电路109的时钟信号CK是时钟信号GCK，以及输入到信号线驱动器电路108的时钟信号CK是时钟信号SCK。输入到扫描线驱动器电路109的电源电位Vp是电源电位GVp，以及输入到信号线驱动器电路108的电源电位Vp是电源电位SVp。
注意，起始信号GSP是与垂直同步频率对应的脉冲信号，以及起始信号SSP是与一个门选择周期对应的脉冲信号。
此外，时钟信号GCK并不局限于一个时钟信号，而是具有相互不同的相位的多个时钟信号可用作时钟信号GCK。当多个时钟信号用作时钟信号GCK时，扫描线驱动器电路109的操作速率能够得到提高。此外，时钟信号SCK并不局限于一个时钟信号，而是具有相互不同的相位的多个时钟信号可用作时钟信号SCK。当具有相互不同的相位的多个时钟信号用作时钟信号SCK时，信号线驱动器电路108的操作速率能够得到提高。注意，公共时钟信号CK可用作时钟信号GCK和时钟信号SCK。
接下来描述在使用上述驱动信号和电源电位的情况下的按照本发明的一个实施例的半导体显示装置的驱动方法的示例。图4示出控制信号GDCTL、电源电位GVp、时钟信号GCK、起始信号GSP、控制信号SDCTL、电源电位SVp、时钟信号SCK和起始信号SSP的电位的时间变化。注意，在这个实施例中，作为一个示例，电源电位GVp和电源电位SVp是公共电源电位，时钟信号GCK是一个时钟信号，时钟信号SCK是一个时钟信号，以及控制信号GDCTL、控制信号SDCTL、起始信号GSP和起始信号SSP全部是二进制数字信号。
图4中，周期能够分为显示运动图像的帧周期311、显示静止图像的帧周期312以及显示运动图像的帧周期313。
首先，在帧周期311中，显示控制电路101在控制信号GDCTL的脉冲被输入时开始电源电位GVp、起始信号GSP和时钟信号GCK的输出。具体来说，首先开始电源电位GVp的输出。此后，在使电源电位GVp的输出稳定时，开始时钟信号GCK的输出；然后开始起始信号GSP的输出。注意，布线的电位优选地按照如下方式来稳定：使得就在开始时钟信号GCK的输出之前，将高电平的时钟信号GCK的电位施加到对其输入时钟信号GCK的布线。通过上述方法，能够防止开始操作中的扫描线驱动器电路109的故障。
此外，在帧周期311中，显示控制电路101在控制信号SDCTL的脉冲被输入时开始电源电位SVp、起始信号SSP和时钟信号SCK的输出。具体来说，首先开始电源电位SVp的输出。此后，在使电源电位SVp的输出稳定时，开始时钟信号SCK的输出；然后开始起始信号SSP的输出。注意，布线的电位优选地按照如下方式来稳定：使得就在开始时钟信号SCK的输出之前，将高电平的时钟信号SCK的电位施加到对其输入时钟信号SCK的布线。通过上述方法，能够防止开始操作中信号线驱动器电路108出现故障。
当扫描线驱动器电路109开始操作时，将扫描信号SCN从扫描线驱动器电路109输入到扫描线，由此依次选择像素部分107中的像素。然后，当信号线驱动器电路108开始操作时，通过信号线将图像信号IMG从信号线驱动器电路108输入到所选像素。在对其输入图像信号IMG的像素中，显示元件按照图像信号IMG来设置显示状态。
随后，在帧周期312中，显示控制电路101停止电源电位GVp、起始信号GSP和时钟信号GCK的输出。具体来说，首先停止起始信号GSP的输出；然后，停止扫描线驱动器电路109中的扫描信号SCN的输出，使得终止所有扫描线的选择操作。随后，停止电源电位GVp的输出。注意，“停止输出”例如表示使对其输入信号或电位的布线进入浮态，或者将低电平的电位施加到对其输入信号或电位的布线。通过上述方法，能够防止停止操作中扫描线驱动器电路109出现故障。
注意，在帧周期312中，控制信号GDCTL的脉冲没有输入到显示控制电路101的情况如图4所示；但是，本发明的一个实施例并不局限于这种结构。在帧周期312中，控制信号GDCTL的脉冲可输入到显示控制电路101。在这种情况下，显示控制电路101是可接受的，只要它配备有用于甚至在输入控制信号GDCTL的脉冲时也停止电源电位GVp、起始信号GSP和时钟信号GCK的输出的机制。
此外，在帧周期312中，显示控制电路101停止电源电位SVp、起始信号SSP和时钟信号SCK的输出。具体来说，首先停止起始信号SSP的输出；然后，停止信号线驱动器电路108中的图像信号IMG的输出，使得终止向所有信号线的图像信号IMG的输入操作。然后，停止电源电位SVp的输出。通过上述方法，能够防止停止操作中信号线驱动器电路108出现故障。
注意，在帧周期312中，控制信号SDCTL的脉冲没有输入到显示控制电路101的情况如图4所示；但是，本发明的一个实施例并不局限于这种结构。在帧周期312中，控制信号SDCTL的脉冲可输入到显示控制电路101。在这种情况下，显示控制电路101是可接受的，只要它配备有用于甚至在输入控制信号SDCTL的脉冲时也停止电源电位SVp、起始信号SSP和时钟信号SCK的输出的机制。
然后，在帧周期312中，像素中包含的显示元件基于写到帧周期311的图像信号IMG的数据来保持显示状态。例如，在液晶元件用作显示元件的情况下，液晶元件中包含的像素电极处于浮态；因此，在液晶元件中保持基于写到帧周期311的图像信号IMG的数据所设置的透射率。因此，在帧周期312中，像素部分将基于写到帧周期311的图像信号IMG的数据的图像作为静止图像保持某个周期。然后，用于保持基于图像信号IMG的数据的图像的周期的长度能够由例如从CPU 102输出的控制信号GDCTL和控制信号SDCTL的脉冲间隔来控制。
随后，按照与帧周期311中相似的方式，显示控制电路101按照如下方式来开始信号线驱动器电路108和扫描线驱动器电路109的操作：使得上述驱动信号和电源电位的输出在帧周期313中开始。
如上述示例中所述，在这个实施例的按照一个实施例的半导体显示装置中显示静止图像的周期中，能够停止向驱动器电路提供起始信号、时钟信号和电源电位，并且像素部分中的图像的显示能够维持某个周期。通过上述结构，这个实施例的按照一个实施例的半导体显示装置的功率消耗能够降低。
此外，在这个实施例的按照一个实施例的半导体显示装置中，将图像信号IMG写到像素的间隔能够增加；因此，图像的变化所引起的眼睛疲劳能够降低。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例3)
在这个实施例中，将描述能够在以上实施例中所述的半导体显示装置的扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路中使用的移位寄存器的示例。
图5A和图5B各示出这个实施例中的移位寄存器的结构的示例。
图5A所示的移位寄存器使用P单元时序电路10(P是3或更大的自然数)来形成。图5A中，P单元时序电路10示为单元时序电路FF_1至FF_P。
将起始信号ST和复位信号Res输入到单元时序电路FF_1至FF_P的每个。
此外，将时钟信号CK1、时钟信号CK2和时钟信号CK3输入到单元时序电路FF_1至FF_P的每个。作为时钟信号CK1、时钟信号CK2和时钟信号CK3，例如，能够使用第一时钟信号(又称作CLK1)、第二时钟信号(又称作CLK2)、第三时钟信号(又称作CLK3)和第四时钟信号(又称作CLK4)中的任何三个。第一至第四时钟信号是其电位电平在高电平与低电平之间反复切换的数字信号。注意，将时钟信号的不同组合输入到相邻单元时序电路10。图5A所示的移位寄存器采用第一至第四时钟信号来控制单元时序电路10的操作。通过上述结构，操作速度能够得到提高。
此外，图5B中示出图5A所示单元时序电路10的特定电路配置的示例。
图5B所示的单元时序电路包括晶体管31、晶体管32、晶体管33、晶体管34、晶体管35、晶体管36、晶体管37、晶体管38、晶体管39、晶体管40和晶体管41。作为一个示例给出所有上述晶体管均为n沟道晶体管的情况，以及下面描述特定连接关系。
注意，本说明书中的术语“连接”表示电连接，并且对应于能够提供或传送电流、电压或电位的状态。相应地，连接状态不仅表示直接连接的状态，而且还表示通过诸如布线、电阻器、二极管或晶体管之类的电路元件的间接连接状态，以便能够提供或传送电流、电压或电位。
甚至当电路图示出相互连接的独立组件时，也存在一个导电膜具有多个组件的功能的情况，例如布线的一部分还用作电极的情况。本说明书中的术语“连接”在其范畴内包括一个导电膜具有多个组件的功能的这种情况。
晶体管中包含的“源电极”和“漏电极”的名称根据晶体管的极性或者施加到相应电极的电位的电平之间的差彼此互换。一般来说，在n沟道晶体管中，对其施加较低电位的电极称作源电极，而对其施加较高电位的电极称作漏电极。此外，在p沟道晶体管中，对其施加较低电位的电极称作漏电极，而对其施加较高电位的电极称作源电极。在本说明书中，源电极和漏电极其中之一称作第一端子，而另一个称作第二端子，以便描述晶体管的连接关系。
将电源电位Va输入到晶体管31的第一端子，并且将起始信号ST输入到晶体管31的栅电极。
将电源电位Vb输入到晶体管32的第一端子，并且晶体管32的第二端子连接到晶体管31的第二端子。
注意，电源电位Va或者电源电位Vb的任一个是高电平电位Vdd，而另一个是低电平电位Vss。在所有上述晶体管为p沟道晶体管的情况下，电源电位Va和电源电位Vb的值彼此互换。另外，电源电位Va与电源电位Vb之间的电位差对应于电源电压。
晶体管33的第一端子连接到晶体管31的第二端子，并且将电源电位Va输入到晶体管33的栅电极。
将电源电位Va输入到晶体管34的第一端子，并且将时钟信号CK3输入到晶体管34的栅电极。
晶体管35的第一端子连接到晶体管34的第二端子，晶体管35的第二端子连接到晶体管32的栅电极，并且将时钟信号CK2输入到晶体管35的栅电极。
将电源电位Va输入到晶体管36的第一端子，并且将复位信号Res输入到晶体管36的栅电极。
将电源电位Vb输入到晶体管37的第一端子，晶体管37的第二端子连接到晶体管32的栅电极和晶体管36的第二端子，并且将起始信号ST输入到晶体管37的栅电极。
将作为时钟信号CK1的信号输入到晶体管38的第一端子，并且晶体管38的栅电极连接到晶体管33的第二端子。
将电源电位Vb输入到晶体管39的第一端子，晶体管39的第二端子连接到晶体管38的第二端子，并且晶体管39的栅电极连接到晶体管32的栅电极。
将时钟信号CK1输入到晶体管40的第一端子，并且晶体管40的栅电极连接到晶体管33的第二端子。
将电源电位Vb输入到晶体管41的第一端子，晶体管41的第二端子连接到晶体管40的第二端子，并且晶体管41的栅电极连接到晶体管32的栅电极。
注意，图5B中，晶体管33的第二端子、晶体管38的栅电极和晶体管40的栅电极相连接的点是结点NA。晶体管32的栅电极、晶体管35的第二端子、晶体管36的第二端子、晶体管37的第二端子、晶体管39的栅电极和晶体管41的栅电极相连接的点是结点NB。晶体管38的第二端子和晶体管39的第二端子相连接的点是结点NC。晶体管40的第二端子和晶体管41的第二端子相连接的点是结点ND。
图5B所示的单元时序电路输出结点NC的电位作为第一输出信号OUT1，并且输出结点ND的电位作为第二输出信号OUT2。例如，第二输出信号OUT2能够用作用于选择扫描线驱动器电路中的像素的扫描信号SCN，并且能够用作用于向信号线驱动器电路中的所选像素输出图像信号IMG的信号。
注意，作为输入到第一级的单元时序电路FF_1的起始信号ST，例如，使用上述实施例的半导体显示装置中的起始信号GSP、起始信号STP等。此外，在第二级和后续级的单元时序电路FF_2至FF_P的每个中，每个前一级的单元时序电路中的第一输出信号OUT1用作起始信号ST。
在单元时序电路FF_1至FF_P‑2的每个中，当前级之后两级的单元时序电路中的第一输出信号OUT1用作复位信号Res。另外，在单元时序电路FF_P‑1和单元时序电路FF_P的每个中，例如单独生成的信号能够用作复位信号Res。注意，第(P‑1)级的单元时序电路FF_P‑1和第P级的单元时序电路FF_P各用作虚设单元时序电路（dummy unit sequential circuit）。
接下来将参照图6A和图6B来描述图5A所示移位寄存器的操作。
图6A是示出图5B所示单元时序电路的操作的示例的时序图，以及图6B是示出图5A所示移位寄存器的操作的示例的时序图。
注意，图6A示出图5A所示单元时序电路10各具有图5B所示结构的情况的时序图。另外，作为一个示例给出其中当图5B所示单元时序电路10中的所有晶体管31至41为n沟道晶体管时电位Vdd作为电源电位Va被输入并且电位Vss作为电源电位Vb被输入的情况，并且下面提供描述。
如图6A所示，当起始信号ST的脉冲在选择周期61中输入到各单元时序电路10时，晶体管31导通。相应地，结点NA的电位因引导操作而变为大于电位Vdd，由此晶体管38和晶体管40导通。另外，当晶体管37通过起始信号ST的脉冲的输入而导通时，结点NB的电位设置成低电平，由此晶体管39和晶体管41截止。相应地，第一输出信号OUT1的电位设置成高电平，并且第二输出信号OUT2的电位设置成高电平。
此外，当晶体管36在非选择周期62中通过复位信号Res的脉冲的输入而导通时，结点NB的电位设置成高电平，由此晶体管32、晶体管39和晶体管41导通。另外，当晶体管32导通时，结点NA的电位设置成低电平，由此晶体管38和晶体管40截止。相应地，第一输出信号OUT1和第二输出信号OUT2的电位维持在低电平。
上述操作在单元时序电路10中按照第一时钟信号CLK1至第四时钟信号CLK4依次执行，由此其脉冲依次移位的第一输出信号OUT1和第二输出信号OUT2能够从各单元时序电路10输出，如图6B所示。
在这个实施例所述的移位寄存器用于上述实施例的半导体显示装置中包含的扫描线驱动器电路或信号线驱动器电路的情况下，停止输入到各单元时序电路的电源电位、输入到各单元时序电路的诸如时钟信号CLK之类的驱动信号以及输入到第一单元时序电路的诸如起始信号SP之类的驱动信号的提供，由此能够停止扫描线驱动器电路和信号线驱动器电路的操作。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例4)
在这个实施例中，作为一个示例给出作为本发明的半导体显示装置之一的液晶显示装置，并且将描述像素部分的特定结构。
图7中示出配备有多个像素300的像素部分301的结构。图7中，多个像素300的每个包括信号线S1至Sx的至少一个以及扫描线G1至Gy的至少一个。另外，各像素300包括用作开关元件的晶体管305、液晶元件306和电容器307。液晶元件306包括像素电极、对电极以及对其施加像素电极与对电极之间的电压的液晶。
各晶体管305控制是否将信号线的电位、即图像信号IMG的电位施加到液晶元件306的像素电极。预定电源电位施加到液晶元件306的对电极。另外，电容器307包括一对电极；一个电极(第一电极)连接到液晶元件306的像素电极，并且预定电源电位施加到另一个电极(第二电极)。
注意，虽然图7示出一个晶体管305用作各像素300中的开关元件的情况，但是本发明并不局限于这种结构。多个晶体管可用作一个开关元件。
接下来将描述图7所示像素部分301的操作。
首先，当依次选择扫描线G1至Gy时，具有所选扫描线的像素300中的晶体管305导通。然后，当图像信号IMG的电位施加到信号线S1至Sx时，图像信号IMG的电位通过导通的晶体管305施加到液晶元件306的像素电极。
液晶元件306中的液晶分子的对齐按照施加在像素电极与对电极之间的电压的值而改变，并且透射率改变。相应地，液晶元件306的透射率通过图像信号IMG的电位来控制，由此能够显示灰度级。
随后，当终止扫描线的选择时，在包括扫描线的像素300中，晶体管305截止。然后，施加在像素电极与对电极之间的电压保持在液晶元件306中，由此维持灰度级的显示。
注意，对于液晶显示装置，采用在预定定时中使施加到液晶元件306的电压的极性反转的所谓AC驱动，以便防止称作液晶的烧机（burn‑in）的退化。具体来说，AC驱动能够按照如下方式来执行：使得输入到各像素300的图像信号IMG的电位的极性基于作为参考的对电极的电位来反转。当执行AC驱动时，待施加到信号线的电位的变化变大；因此，用作开关元件的晶体管305的源电极与漏电极之间的电位差变大。相应地，晶体管305易于引起诸如阈值电压的漂移之类的特性的退化。另外，为了维持液晶元件306中保持的电压，甚至当源电极与漏电极之间的电位差大时，也要求低断态电流。
在本发明的一个实施例中，其带隙比硅或锗要大并且其本征载流子密度比硅或锗要小的半导体、例如氧化物半导体用于晶体管305；因此，晶体管305的压力电阻能够增加。相应地，晶体管305的压力电阻增加，由此液晶显示装置的可靠性能够得到提高。
通过用作电子施体(施体)的诸如水分或氢之类的杂质的降低来高度纯化的氧化物半导体(纯化OS)是i型半导体(本征半导体)或基本上i型半导体。因此，当上述氧化物半导体用于晶体管305时，晶体管305的断态电流能够极大地减小。
晶体管305的断态电流减小，使得甚至在显示静止图像的周期中减少图像信号IMG的写操作次数时，也能够抑制因断态电流引起的透射率的变化，因此能够维持图像的显示。
注意，在本发明的一个实施例中，液晶元件306的对电极的电位或者电容器307的第二电极的电位可使用具有极低断态电流的另一个晶体管在显示静止图像的周期中保持。通过上述结构，半导体显示装置的功率消耗能够进一步降低。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例5)
在这个实施例中，将描述半导体显示装置中包含的驱动器电路的结构。
图8是示出半导体显示装置中包含的面板100的更详细结构的示例的框图。在图8所示的面板100中，信号线驱动器电路108包括移位寄存器130、第一存储器电路131、第二存储器电路132、电平移位器133、DAC 134和模拟缓冲器135。另外，扫描线驱动器电路109包括移位寄存器136和数字缓冲器137。
接下来将描述图8所示面板100的操作。在信号线驱动器电路108的操作时，将电源电位SVp输入到信号线驱动器电路108中包含的上述电路的每个。另外，在操作扫描线驱动器电路109时，将电源电位GVp输入到扫描线驱动器电路109中包含的上述电路的每个。注意，电源电位SVp和电源电位GVp的每个并非始终表示一种电源电位，而是还表示具有不同电平的多种电源电位。
在将起始信号SSP和时钟信号SCK输入到移位寄存器130时，移位寄存器130生成其脉冲依次移位的定时信号。
将图像信号IMG输入到第一存储器电路131。然后，在将定时信号输入到第一存储器电路131时，按照待依次写到第一存储器电路131中包含的多个存储器元件的定时信号的脉冲来对图像信号IMG进行取样。也就是说，将连续输入到信号线驱动器电路108的图像信号IMG并行地写到第一存储器电路131。保持写到第一存储器电路131的图像信号IMG。
注意，可依次将图像信号IMG写到第一存储器电路131中包含的多个存储器元件；或者可执行所谓的分部（division）驱动，其中将第一存储器电路131中包含的存储器元件分为若干编组，并且并行地将图像信号IMG输入到各编组。注意，这种情况下的编组数量称作分部数量。例如，在存储器电路分为编组以使得各编组具有四个存储器元件的情况下，分部驱动采用四个分部来执行。
将锁存信号LP输入到第二存储器电路132。在向第一存储器电路131写入图像信号IMG完成之后，按照回扫周期中输入到第二存储器电路132的锁存信号LP的脉冲同时将第一存储器电路131中保存的图像信号IMG写到并且保存在第二存储器电路132中。同样，按照来自移位寄存器130的定时信号，依次将后续图像信号IMG写到第一存储器电路131，其中完成向第二存储器电路132传送图像信号IMG。在第二轮的一个行周期，写到并且保存在第二存储器电路132中的图像信号IMG在电平移位器133中调整电压的幅度之后被传送给DAC 134。在DAC 134中，被输入的图像信号IMG从数字信号转换成模拟信号。然后，将转换成模拟信号的图像信号IMG传送给模拟缓冲器135。通过信号线将从DAC 134传送的图像信号IMG从模拟缓冲器135传送给像素部分107。
相比之下，在扫描线驱动器电路109中，在将起始信号GSP和时钟信号GCK输入到移位寄存器136时，生成其脉冲依次移位的扫描信号SCN。从移位寄存器130所输出的扫描信号SCN通过扫描线从数字缓冲器137传送给像素部分107。
通过从扫描线驱动器电路109所输入的扫描信号SCN来选择像素部分107中包含的像素110。将通过信号线从信号线驱动器电路108传送给像素部分107的图像信号IMG输入到上述所选像素。
在图8所示的面板100中，起始信号SSP、时钟信号SCK、锁存信号LP等对应于信号线驱动器电路108的驱动信号。另外，起始信号GSP、时钟信号GCK等对应于扫描线驱动器电路109的驱动信号。在显示静止图像的周期中，停止驱动信号和电源电位的提供，由此向像素部分107的图像信号IMG的写操作次数能够减少，并且半导体显示装置的功率消耗能够降低。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例6)
接下来将描述用于制造晶体管的方法的示例。
首先，如图9A所示，栅电极801和电容器的电极802在具有绝缘表面的衬底800之上形成。
栅电极801和电极802能够通过使用一个或多个导电膜的单层或堆叠层来形成，其中导电膜使用诸如钼、钛、铬、钽、钨、钕或钪之类的金属材料或者包含这些金属材料的任一种作为主要成分的合金材料或者这些金属的氮化物。注意，如果铝或铜能够耐受以后过程中执行的热处理的温度，则铝或铜也能够用作这种金属材料。铝或铜优选地与难熔金属材料相结合，以便防止耐热性问题和腐蚀问题。作为难熔金属材料，能够使用钼、钛、铬、钽、钨、钕、钪等。
例如，作为栅电极801和电极802的二层结构，下列结构是优选的：其中钼膜在铝膜之上形成的二层结构，其中钼膜在铜膜之上形成的二层结构，其中氮化钛膜或氮化钽膜在铜膜之上形成的二层结构，以及其中堆叠氮化钛膜和钼膜的二层结构。作为栅电极801和电极802的三层结构，下列结构是优选的：一种分层结构，其中，铝膜、铝和硅的合金膜、铝和钛的合金膜或者铝和钕的合金膜用作中间层，并且夹合在从钨膜、氮化钨膜、氮化钛膜中选取的两个膜之间，以及钛膜用作顶层和底层。
此外，氧化铟、氧化铟和氧化锡的合金、氧化铟和氧化锌的合金、氧化锌、氧化锌铝、氧氮化锌铝、氧化锌镓等的透光氧化物导电膜能够用作栅电极801和电极802。
栅电极801和电极802的每个的厚度为10 nm至400 nm，优选地为100 nm至200 nm。在这个实施例中，在用于栅电极的导电膜通过使用钨靶的溅射方法来形成为具有150 nm的厚度之后，通过蚀刻来将导电膜处理(图案化)成预期形状，由此形成栅电极801和电极802。注意，当所形成的栅电极的端部逐渐变细时，其上形成的栅绝缘膜的覆盖得到改进，这是优选的。注意，抗蚀剂掩模可通过喷墨方法来形成。通过喷墨方法来形成抗蚀剂掩模不需要光掩模；因此，能够降低制造成本。
随后，如图9B所示，栅绝缘膜803在栅电极801和电极802之上形成。栅绝缘膜803能够通过等离子体增强CVD方法、溅射方法等，形成为具有从氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜、氧氮化铝膜、氮氧化铝膜、氧化铪膜和氧化钽膜中选取的一个或多个膜的单层结构或分层结构。优选的是，栅绝缘膜803尽可能少地包含诸如水分、氢或氧之类的杂质。在通过溅射方法来形成氧化硅膜的情况下，硅靶或石英靶用作靶，并且氧或者氧和氩的混合气体用作溅射气体。
因去除杂质而成为i型或者成为基本上i型的氧化物半导体(高度纯化氧化物半导体)对界面状态或界面电荷极为敏感；因此，高度纯化氧化物半导体与栅绝缘膜803之间的界面是重要的。因此，与高度纯化氧化物半导体相接触的栅绝缘膜(GI)需要具有较高质量。
例如，优选地使用采用微波(频率为2.45 GHz)的高密度等离子体增强CVD方法，在这种情况下，能够形成密集的、具有高击穿电压并且具有高质量的绝缘膜。高度纯化氧化物半导体和高质量栅绝缘膜相互紧密接触，由此界面状态能够降低，并且界面特性能够得到改进。
不用说，能够使用诸如溅射方法或等离子体增强CVD方法之类的不同沉积方法，只要能够形成作为栅绝缘膜的高质量绝缘膜。此外，有可能形成与氧化物半导体的界面的质量和特性通过在形成绝缘膜之后所执行的热处理得到改进的绝缘膜。在任何情况下，形成作为栅绝缘膜、具有有利膜质量并且能够降低栅绝缘膜与氧化物半导体之间的界面状态密度以形成有利界面的绝缘膜。
栅绝缘膜803可具有一种结构，其中堆叠使用具有高势垒性质的材料所形成的绝缘膜以及具有低比例的氮的诸如氧化硅膜、氧氮化硅膜之类的绝缘膜。在这种情况下，诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜之类的绝缘膜在具有高势垒性质的绝缘膜与氧化物半导体膜之间形成。作为具有高势垒性质的绝缘膜，例如能够给出氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氮氧化铝膜等。使用具有高势垒性质的绝缘膜，使得能够防止气氛中诸如水分或氢之类的杂质或者衬底中包含的诸如碱金属或重金属之类的杂质进入氧化物半导体膜、栅绝缘膜803或者氧化物半导体膜与另一个绝缘膜之间的界面及其邻近区域。另外，具有较低比例的氮的诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜之类的绝缘膜形成为使得与氧化物半导体膜相接触，使得能够防止具有高势垒性质的绝缘膜与氧化物半导体膜直接接触。
例如，厚度为100 nm的堆叠层膜可按如下所述作为栅绝缘膜803来形成：厚度大于或等于50 nm但小于或等于200 nm的氮化硅膜(SiNy(y>0))通过溅射方法作为第一栅绝缘膜来形成，并且厚度大于或等于5 nm但小于或等于300 nm的氧化硅膜(SiOx(x>0))作为第二栅绝缘膜堆叠在第一栅绝缘膜之上。栅绝缘膜803的厚度可根据晶体管所需的特性来适当设置，并且可以是大约350 nm至400 nm。
在这个实施例中，栅绝缘膜803形成为具有一种结构，其中通过溅射方法所形成的100 nm厚的氧化硅膜在通过溅射方法所形成的50 nm厚的氮化硅膜之上形成。
注意，为了栅绝缘膜803包含尽可能少的氢、羟基和水分，优选的是，通过在溅射设备的预热室中作为膜形成的预处理对其上形成栅电极801和电极802的衬底800进行预热，来消除和去除吸附在衬底800上的诸如水分或氢之类的杂质。预热的温度高于或等于100℃但低于或等于400℃，优选地高于或等于150℃但低于或等于300℃。作为设置在预热室中的排空单元，低温泵是优选的。注意，能够省略这种预热处理。
随后，在栅绝缘膜803之上，形成厚度大于或等于2 nm但小于或等于200 nm、优选地大于或等于3 nm但小于或等于50 nm、更优选地大于或等于3 nm但小于或等于20 nm的氧化物半导体膜。氧化物半导体膜通过使用氧化物半导体靶的溅射方法来形成。此外，氧化物半导体膜能够通过溅射方法在稀有气体(例如氩)气氛、氧气氛或者稀有气体(例如氩)和氧的混合气氛下形成。
注意，在氧化物半导体膜通过溅射方法来形成之前，附于栅绝缘膜803的表面的灰尘优选地通过其中引入氩气体并且生成等离子体的反向溅射被去除。反向溅射指的是一种方法，其中没有将电压施加到靶侧，而是使用RF电源在氩气氛中将电压施加到衬底侧，以便修正表面。注意，代替氩气氛，可使用氮气氛、氦气氛等。备选地，可使用添加了氧、一氧化二氮等的氩气氛。备选地，可使用添加了氯、四氟化碳等的氩气氛。
如上所述，作为氧化物半导体膜，还能够使用下列氧化物半导体：诸如In‑Sn‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体之类的四元金属氧化物；诸如In‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体、In‑Sn‑Zn‑O基氧化物半导体、In‑Al‑Zn‑O基氧化物半导体、Sn‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体、Al‑Ga‑Zn‑O基氧化物半导体和Sn‑Al‑Zn‑O基氧化物半导体之类的三元金属氧化物；诸如In‑Zn‑O基氧化物半导体、Sn‑Zn‑O基氧化物半导体、Al‑Zn‑O基氧化物半导体、Zn‑Mg‑O基氧化物半导体、Sn‑Mg‑O基氧化物半导体、In‑Mg‑O基氧化物半导体、In‑Ga‑O基氧化物半导体之类的二元金属氧化物；In‑O基氧化物半导体；Sn‑O基氧化物半导体；以及Zn‑O基氧化物半导体。上述氧化物半导体可包括硅。
此外，氧化物半导体能够由化学式InMO3(ZnO)m(m>0)来表示。在这里，M表示从Ga、Al、Mn和Co中所选的一种或多种金属元素。
在这个实施例中，作为氧化物半导体膜，使用通过溅射方法、使用包括铟(In)、镓(Ga)和锌(An)的金属氧化物靶所得到的厚度为30 nm的In‑Ga‑Zn‑O基非单晶膜。作为上述靶，能够使用组成比为In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:1[摩尔比]的靶。备选地，例如能够使用组成比为In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:2[摩尔比]的靶或者组成比为In2O3:Ga2O3:ZnO=1:1:4 [摩尔比]的靶。靶可包含大于或等于2 wt%但小于或等于10 wt%的SiO2。包含In、Ga和Zn的金属氧化物靶的填充因数高于或等于90%但低于或等于100%，并且优选地高于或等于95%但低于或等于99.9%。借助于具有高填充因数的金属氧化物靶，所沉积的氧化物半导体膜具有高密度。
在In‑Zn‑O基材料用作氧化物半导体的情况下，所使用的靶的组成比为In:Zn=50:1与1:2[原子比](In2O3:ZnO=25:1与1:4[摩尔比])、优选地为In:Zn=20:1与1:1[原子比](In2O3:ZnO=10:1与2:1[摩尔比])，更优选地为In:Zn=1.5:1与15:1(In2O3:ZnO=3:4与15:2[摩尔比])。例如，当用于形成In‑Zn‑O基氧化物半导体的靶具有组成比In:Zn:O=X:Y:Z[原子比]时，Z>(1.5X+Y)。
在这个实施例中，氧化物半导体膜按照如下方式在衬底800之上形成：使得衬底保持在控制成降低压力的处理室中，将去除了氢和水分的溅射气体引入处理室中，同时去除其中剩余的水分，以及使用上述靶。在膜形成中，衬底温度可高于或等于100℃但低于或等于600℃，优选地高于或等于200℃但低于或等于400℃。通过在衬底被加热的状态中形成氧化物半导体膜，能够降低所形成的氧化物半导体膜中包含的杂质的浓度。另外，通过溅射引起的损坏能够降低。为了去除处理室中剩余的水分，优选地使用捕集真空泵。例如，优选地使用低温泵、离子泵或钛升华泵。排空单元可以是配备有冷阱的涡轮泵。在采用低温泵排空的沉积室中，例如，去除氢原子、诸如水(H2O)之类的包含氢原子的化合物(更优选地，还有包含碳原子的化合物)等，由此能够降低沉积室中形成的氧化物半导体膜中包含的杂质的浓度。
作为沉积条件的一个示例，衬底与靶之间的距离为100 mm，压力为0.6 Pa，直流(DC)电源为0.5 kW，以及气氛为氧气氛(氧流率的比例为100%)。注意，脉冲直流(DC)电源是优选的，这是因为能够降低膜沉积中生成的灰尘(又称作微粒)，并且膜厚度能够是均匀的。
为了氧化物半导体膜包含尽可能少的氢、羟基和水分，优选的是，通过在溅射设备的预热室中作为膜形成的预处理对其上已经执行一直到并且包括形成栅绝缘膜803的步骤的过程的衬底800进行预热，来消除和去除吸附在衬底800上的诸如水分或氢之类的杂质。预热的温度高于或等于100℃但低于或等于400℃，优选地高于或等于150℃但低于或等于300℃。作为设置在预热室中的排空单元，低温泵是优选的。注意，能够省略这种预热处理。另外，在形成绝缘膜808之前，可类似地对其上已经执行一直到并且包括形成源电极805、漏电极806和电容器的电极807的步骤的过程的衬底800来执行预热。
随后，如图9B所示，通过蚀刻等将氧化物半导体膜处理(图案化)成预期形状，由此岛状氧化物半导体膜804在栅绝缘膜803之上的岛状氧化物半导体膜804与栅电极801重叠的位置中形成。
用于形成岛状氧化物半导体膜804的抗蚀剂掩模可通过喷墨方法来形成。通过喷墨方法来形成抗蚀剂掩模不需要光掩模；因此，能够降低制造成本。
注意，用于形成岛状氧化物半导体膜804的蚀刻可以是湿式蚀刻、干式蚀刻或者干式蚀刻和湿式蚀刻两者。作为用于干式蚀刻的蚀刻气体，优选地使用包含氯的气体(氯基气体，例如氯气(Cl2)、氯化硼(BCl3)、氯化硅(SiCl4)或四氯化碳(CCl4))。备选地，能够使用包含氟的气体(氟基气体，例如四氟化碳(CF4)、六氟化硫(SF6)、三氟化氮(NF3)或者三氟甲烷(CHF3))；溴化氢(HBr)；氧(O2)；对其添加了诸如氦(He)或氩(Ar)之类的稀有气体的这些气体的任一种；等等。
作为干式蚀刻方法，能够使用平行板RIE(活性离子蚀刻)方法或ICP(电感耦合等离子体)蚀刻方法。为了将膜蚀刻成预期形状，蚀刻条件(施加到线圈形状电极的电量、施加到衬底侧的电极的电量和衬底侧的电极的温度等)经过适当调整。
作为用于湿式蚀刻的蚀刻剂，可使用ITO‑07N(由KANTO CHEMICAL CO., INC.生产)。湿式蚀刻之后的蚀刻剂连同被蚀刻材料一起通过清洗被去除。包含蚀刻剂和蚀刻掉的材料的废液可经过纯化，并且材料可被再使用。当氧化物半导体膜中包含的诸如铟之类的材料在蚀刻之后从废液中被收集并且再使用时，能够有效地使用资源，并且能够降低成本。
注意，优选的是，可执行反向溅射，之后在后一步骤中形成导电膜，使得附于岛状氧化物半导体膜804和栅绝缘膜803的表面的抗蚀剂残余等被去除。
然后，在氮气氛、氧气氛、超干空气的气氛或者稀有气体(氩、氦等)气氛中对氧化物半导体膜执行热处理。优选的是，气体中的水含量为20 ppm或以下，优选地为1 ppm或更少，以及更优选地为10 ppb或更少。对氧化物半导体膜804所执行的热处理能够消除氧化物半导体膜804中的水分或氢。具体来说，可在高于或等于300℃但低于或等于850℃(或者玻璃衬底的应变点)、优选地在高于或等于550℃但低于或等于750℃的温度下执行热处理。例如，热处理可在600℃下执行大于或等于3分钟但小于或等于6分钟的时段。通过用于热处理的RTA方法，脱水或脱氢能够在短时间中执行；因此，处理能够甚至在高于玻璃衬底的应变点的温度下执行。备选地，热处理可在衬底温度大约为450℃的状态中执行大约一小时。
在这个实施例中，岛状氧化物半导体膜804在氮气氛中借助于作为热处理设备的一个示例的电炉经过热处理。
注意，热处理设备并不局限于电炉，而是可包括用于通过来自诸如电阻加热元件之类的加热元件的热传导或热辐射来加热待处理对象的设备。例如，能够使用诸如GRTA(气体快速热退火)设备或LRTA(灯快速热退火)设备之类的RTA(快速热退火)设备。LRTA设备是用于通过从诸如卤素灯、金属卤化物灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯或高压水银灯之类的灯泡所发射的光(电磁波)的辐射来加热待处理对象的设备。GRTA设备是用于使用高温气体进行热处理的设备。作为气体，使用诸如氮之类的不会通过热处理来与待处理对象发生反应的惰性气体或者诸如氩之类的稀有气体。
例如，作为热处理，可执行GRTA，其中将衬底移入以650℃至700℃的高温加热的惰性气体，加热数分钟，并且从加热到高温的惰性气体中移出。通过GRTA，能够实现短时间段的高温热处理。
注意，优选的是，在热处理中，水分、氢等没有包含在氮或者诸如氦、氖或氩之类的稀有气体中。优选的是，引入热处理设备中的氮或者诸如氦、氖或氩之类的稀有气体的纯度设置为6N(99.9999%)或更高、优选地为7N(99.99999%)或更高(也就是说，杂质浓度为1 ppm或更低，优选地为0.1 ppm或更低)。
在诸如水分或氢之类的杂质加入氧化物半导体时，在栅偏置‑温度应力测试(BT测试，测试条件为例如在85℃下以2×106 V/cm进行12小时)中，杂质与氧化物半导体的主要成分之间的接合被高电场(B：偏置)和高温度(T：温度)破坏，并且所生成的悬挂键引起阈值电压(Vth)的漂移。但是，如上所述，栅绝缘膜与氧化物半导体膜之间的界面的特性得到改进，并且氧化物半导体膜中的杂质、特别是水分、氢等尽可能多地被去除，使得能够得到耐受BT测试的晶体管。
通过上述步骤，能够降低氧化物半导体膜804中的氢浓度，并且能够高度纯化氧化物半导体膜。因此，能够使氧化物半导体膜稳定。另外，在低于或等于玻璃转变温度的温度下的热处理使得有可能形成其中载流子密度极低的具有宽带隙的氧化物半导体膜。因此，能够使用大尺寸衬底来制造晶体管，使得生产率能够得到提高。另外，通过使用其中降低氢浓度并且提高纯度的氧化物半导体膜，有可能制造具有高击穿电压、降低的短沟道效应和高通‑断比的晶体管。
注意，当加热氧化物半导体膜时，板状晶体在上表面中形成，但是它在一些情况下取决于氧化物半导体膜的材料和加热条件。板状晶体优选地是沿与氧化物半导体膜的表面基本上垂直的方向c轴配向的单晶体。即使板状晶体不是单晶体，各晶体也优选地是沿与氧化物半导体膜的表面基本上垂直的方向c轴配向的多晶体。此外，优选的是，多晶体经过c轴配向，并且晶体的a‑b平面一致，或者晶体的a轴或b轴相互对齐。注意，当氧化物半导体膜的基面不平坦时，板状晶体为多晶体。因此，基面优选地尽可能平坦。
然后，用于源电极或漏电极(包括与源电极或漏电极相同的层中形成的布线)的导电膜通过溅射方法或真空蒸发方法在氧化物半导体膜804之上形成；然后，通过蚀刻等对导电膜图案化，由此，如图9C所示，源电极805和漏电极806在氧化物半导体膜804之上形成，以及电极807与电极802重叠，绝缘膜803插入在其中。
作为将要作为源电极805、漏电极806和电极807(包括在与源电极805、漏电极806和电极807相同的层中形成的布线)的导电膜的材料，存在从Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo和W中选取的元素、包含上述元素的任一种作为成分的合金、组合地包含这些元素的任一种的合金等。另外，可使用一种结构，其中诸如Cr、Ta、Ti、Mo或W之类的难熔金属的膜在Al、Cu等的金属膜的下侧或上侧之上形成。此外，可使用添加了诸如Si、Ti、Ta、W、Mo、Cr、Nd、Sc或Y之类的防止Al膜中生成小丘或触须的元素的Al材料，从而引起耐热性的改进。
此外，导电膜可具有单层结构或者两层或更多层的分层结构。例如，可给出包含硅的铝膜的单层结构、其中钛膜在铝膜之上形成的二层结构、其中钛膜、铝膜和钛膜按照那种顺序堆叠的三层结构等。
备选地，可使用导电金属氧化物来形成将要作为源电极805、漏电极806和电极807(包括与源电极805、漏电极806和电极807相同的层中形成的布线)的导电膜。作为导电金属氧化物，能够使用氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铟和氧化锡的合金(In2O3‑SnO2，缩写成ITO)、氧化铟和氧化锌的合金(In2O3‑ZnO)或者添加了硅或氧化硅的金属氧化物材料。
在形成导电膜之后执行热处理的情况下，导电膜优选地具有耐受热处理的足够耐热性。
注意，各材料和蚀刻条件经过适当调整，使得氧化物半导体膜804尽可能多地没有在蚀刻导电膜时被去除。取决于蚀刻条件，可部分蚀刻岛状氧化物半导体膜804的外露部分，使得在一些情况下形成凹槽(凹陷部分)。
为了减少光刻步骤中的光掩模和步骤的数量，可借助于使用透光的多色调掩模所形成的抗蚀剂掩模来执行蚀刻，以使得具有多个强度。借助于多色调掩模所形成的抗蚀剂掩模具有多个厚度并且还能够通过蚀刻来改变形状，因此，抗蚀剂掩模能够在多个蚀刻步骤中用于处理为不同图案。因此，与至少两种或更多种不同图案对应的抗蚀剂掩模能够通过一个多色调掩模来形成。因此，曝光掩模的数量能够减少，并且对应光刻步骤的数量也能够减少，由此能够实现过程的简化。
随后，使用诸如N2O、N2或Ar之类的气体对其执行等离子体处理。通过等离子体处理，去除附于或者吸附到氧化物半导体膜的外露表面的水等。也可使用氧和氩的混合气体来执行等离子体处理。
在等离子体处理之后，如图9D所示，形成绝缘膜808以便覆盖源电极805、漏电极806、电极807和氧化物半导体膜804。绝缘膜808优选地包含尽可能少的诸如水分或氢之类的杂质，并且可使用单层绝缘膜或堆叠的多个绝缘膜来形成。当氢包含在绝缘膜808中时，发生氢进入氧化物半导体膜或者通过氢抽取氧化物半导体膜中的氧，由此氧化物半导体膜的背沟道部分具有较低电阻(n型导电)；因而可能形成寄生沟道。因此，优选的是，采用其中没有使用氢的形成方法，以便形成包含尽可能少的氢的绝缘膜808。具有高势垒性质的材料优选地用于绝缘膜808。例如，作为具有高势垒性质的绝缘膜，能够使用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氮氧化铝膜等。当使用堆叠的多个绝缘膜时，在比具有高势垒性质的绝缘膜更接近氧化物半导体膜804的一侧形成具有较低比例的氮的绝缘膜、如氧化硅膜或氧氮化硅膜。然后，形成具有高势垒性质的绝缘膜以便与源电极805、漏电极806和氧化物半导体膜804重叠，其中具有较低比例的氮的绝缘膜处于具有势垒性质的绝缘膜与源电极805、漏电极806和氧化物半导体膜804之间。通过使用具有高势垒性质的绝缘膜，能够防止诸如水分或氢之类的杂质进入氧化物半导体膜804、栅绝缘膜803或者氧化物半导体膜804与另一个绝缘膜之间的界面或者其邻近区域。另外，形成具有较低比例的氮的诸如氧化硅膜或氧氮化硅膜之类的绝缘膜以便与氧化物半导体膜804相接触，使得能够防止使用具有高势垒性质的材料所形成的绝缘膜与氧化物半导体膜804直接接触。
在这个实施例中，形成具有一种结构的绝缘膜808，在这种结构中，通过溅射方法所形成的厚度为100 nm的氮化硅膜在通过溅射方法所形成的厚度为200 nm的氧化硅膜之上形成。膜形成中的衬底温度可高于或等于室温但低于或等于300℃，并且在这个实施例中为100℃。
注意，在形成绝缘膜808之后，可执行热处理。在氮、氧、超干空气或稀有气体(氩、氦等)的气氛中，优选地以高于或等于200℃但低于或等于400℃、例如高于或等于250℃但低于或等于350℃的温度，执行热处理。优选的是，气体中的水含量为20 ppm或更少，优选地为1 ppm或更少，以及更优选地为10 ppb或更少。在这个实施例中，例如，热处理在氮气氛中以250℃执行1小时。备选地，在高温下短时间的RTA处理可在形成源电极805、漏电极806和电极807之前按照与对氧化物半导体膜所执行的热处理相似的方式来执行。甚至在氧化物半导体膜804中因对氧化物半导体膜所执行的热处理而发生缺氧时，包含氧的绝缘膜808设置成与设置在源电极805和漏电极806之间的氧化物半导体膜804的外露区域相接触，并且然后执行热处理，由此将氧提供给氧化物半导体膜804。因此，在将氧提供给与绝缘膜808相接触的氧化物半导体膜804的区域时，用作施体的缺氧能够降低，并且能够满足化学计量组成比。因此，能够使氧化物半导体膜804成为i型半导体膜或者基本上i型半导体膜。相应地，晶体管的电特性能够得到改进，并且其电特性的变化能够降低。这种热处理的定时没有具体限制，只要它在形成绝缘膜808之后，并且通过兼任诸如用于形成树脂膜的热处理或者用于降低透明导电膜的电阻的热处理之类的另一个步骤，使得能够使氧化物半导体膜804成为i型半导体膜或者基本上i型半导体膜，能够在无需增加制造步骤的数量的情况下执行这种热处理。
随后，在绝缘膜808之上形成导电膜之后，对导电膜图案化，使得可形成背栅电极，以便与氧化物半导体膜804重叠。当形成背栅电极时，形成绝缘膜以便覆盖背栅电极。能够使用与栅电极801、电极802、源电极805和漏电极806或电极807相似的材料和结构来形成背栅电极。
背栅电极的厚度设置为10 nm至400 nm，优选地为100 nm至200 nm。在这个实施例中，背栅电极可按照如下方式来形成：使得形成其中堆叠钛膜、铝膜和钛膜的导电膜，抗蚀剂掩模通过光刻方法等形成，以及不必要部分通过蚀刻被去除，使得导电膜被处理(图案化)为预期形状。
优选地使用具有高势垒性质的材料来形成绝缘膜，这能够防止气氛中的水分、氢等影响晶体管的特性。例如，通过等离子体增强CVD方法、溅射方法等，绝缘膜能够形成为具有氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化铝膜、氮氧化铝膜等的单层结构或分层结构，作为具有高势垒性质的绝缘膜。为了得到势垒性质的效果，例如，绝缘膜优选地形成为15 nm至400 nm厚。
在这个实施例中，绝缘膜通过等离子体增强CVD方法来形成为300 nm厚。绝缘膜在如下条件下形成：硅烷气体的流率为4 sccm；一氧化二氮(N2O)的流率为800 sccm；以及衬底温度为400℃。
通过上述步骤，形成晶体管809和电容器810。注意，电容器810在电极802与电极807隔着绝缘膜803重叠的区域中形成。
晶体管809包括栅电极801、栅电极801之上的栅绝缘膜803、栅绝缘膜803之上并且与栅电极801重叠的氧化物半导体膜804以及成对的并且在氧化物半导体膜804之上形成的源电极805和漏电极806。晶体管809还可包括设置在氧化物半导体膜804之上作为组成部分的绝缘膜808。图9D所示的晶体管809具有一种沟道蚀刻结构，其中氧化物半导体膜804部分地蚀刻在源电极805与漏电极806之间。
虽然将晶体管809描述为单栅晶体管，但是当根据需要包含电连接的多个栅电极801时，能够制造包括多个沟道形成区的多栅晶体管。
注意，氧化物半导体的带隙为3.0 eV至3.5 eV。碳化硅的带隙和氮化镓的带隙分别为3.26 eV和3.39 eV，它们是硅的大约三倍。因此，诸如碳化硅和氮化镓之类的这些化合物半导体与氧化物半导体相似，因为它们均是宽带隙半导体。宽带隙的特性对于改进信号处理电路的击穿电压、降低电力损耗等是有利的。
但是，要求诸如碳化硅和氮化镓之类的化合物半导体是单晶体，并且难以满足制造条件以得到单晶材料；例如，需要在高出氧化物半导体的加工温度许多的温度下的晶体生长或者需要特殊衬底之上的外延生长。这种条件不允许这些化合物半导体的任一个在能够易于得到的硅晶圆或者其容许温度极限较低的玻璃衬底之上的膜形成。因此，无法使用廉价衬底，此外衬底的尺寸也不能增加，使得使用诸如碳化硅或氮化镓之类的化合物半导体的信号处理电路的生产率较低。相比之下，由于能够甚至在室温下沉积氧化物半导体，所以氧化物半导体能够沉积在玻璃衬底之上，这产生高生产率。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例7)
在这个实施例中，将描述一种晶体管的一种结构，该结构与按照实施例6所形成的晶体管的结构不同。
图10A中，示出晶体管401和电容器402在衬底400之上形成的示例。
晶体管401在具有绝缘表面的衬底400之上包括：栅电极403；栅电极403之上的绝缘膜404；氧化物半导体膜405，隔着绝缘膜404与栅电极403重叠，并且用作有源层；氧化物半导体膜405之上的沟道保护膜406；以及氧化物半导体膜405之上的源电极407和漏电极408。绝缘膜409在氧化物半导体膜405、沟道保护膜406、源电极407和漏电极408之上形成，并且晶体管401可包括绝缘膜409作为组成部分。
另外，电容器402包括电极410、电极410之上的绝缘膜404以及绝缘膜404之上的电极411。
沟道保护膜406能够通过诸如等离子体增强CVD方法或热CVD方法之类的汽相沉积方法或者溅射方法来形成。另外，沟道保护膜406优选地使用包含氧的无机材料(例如氧化硅、氧氮化硅或氮氧化硅)来形成。包含氧的无机材料用于沟道保护膜406，由此能够提供一种结构，其中，将氧提供给至少与沟道保护膜406相接触的氧化物半导体膜405的区域，并且降低用作施体的缺氧，以便甚至在氧化物半导体膜405中通过用于降低水分或氢的热处理而发生缺氧时也满足化学计量组成比。相应地，能够使沟道形成区成为i型沟道形成区或者基本上i型沟道形成区，因缺氧引起的晶体管401的电特性的变化能够降低，并且电特性能够得到改进。
注意，沟道形成区对应于半导体膜的区域，该区域与栅电极重叠，其中栅绝缘膜设置在该半导体膜与栅电极之间。
晶体管401还可包括绝缘膜409之上的背栅电极。背栅电极形成为使得与氧化物半导体膜405中的沟道形成区重叠。背栅电极可以是电绝缘的并且处于浮态，或者可处于其中向背栅电极提供电位的状态。在后者的情况下，可向背栅电极提供与栅电极403相同的电位，或者可向背栅电极提供诸如地电位之类的固定电位。可控制提供给背栅电极的电位的电平，以便控制晶体管401的阈值电压。
另外，图10B中示出与图10A不同的、晶体管421和电容器422在衬底400之上形成的示例。
晶体管421包括：具有绝缘表面的衬底400之上的栅电极423；栅电极423之上的绝缘膜424；绝缘膜424之上的漏电极427和漏电极428；以及氧化物半导体膜425，隔着绝缘膜424与栅电极423重叠，与源电极427和漏电极428相接触，并且用作有源层。绝缘膜429在氧化物半导体膜425、源电极427和漏电极428之上形成，并且晶体管421可包括绝缘膜429作为组成部分。
另外，电容器422包括电极430、电极430之上的绝缘膜424以及绝缘膜424之上的电极431。
晶体管421还可包括绝缘膜429之上的背栅电极。背栅电极形成为使得与氧化物半导体膜425中的沟道形成区重叠。背栅电极可以是电绝缘的并且处于浮态，或者可处于其中向背栅电极提供电位的状态。在后一种情况下，可向背栅电极提供具有与栅电极423相同的电平的电位，或者可向背栅电极提供诸如地电位之类的固定电位。通过控制提供给背栅电极的电位，有可能控制晶体管421的阈值电压。
另外，图10C中示出与图10A中和图10B中不同的、晶体管441和电容器442在衬底400之上形成的示例。
晶体管441包括：具有绝缘表面的衬底400之上的源电极447和漏电极448；源电极447和漏电极448之上用作有源层的氧化物半导体膜445；氧化物半导体膜445之上的绝缘膜444；以及栅电极443，隔着绝缘膜444与氧化物半导体膜445重叠。绝缘膜449在栅电极443之上形成，并且晶体管441可包括绝缘膜449作为组成部分。
另外，电容器442包括电极450、电极450之上的绝缘膜444以及绝缘膜444之上的电极451。
注意，发现通过溅射等所形成的氧化物半导体膜包含诸如水分或氢之类的大量杂质。水分和氢易于形成施体级，并且因而用作氧化物半导体中的杂质。因此，在氮、氧、超干空气或稀有气体(氩、氦等)的气氛中对氧化物半导体膜执行热处理，以便通过降低氧化物半导体膜中诸如水分或氢之类的杂质来高度纯化氧化物半导体膜。期望气体中的水含量为20 ppm或更少，优选地为1 ppm或更少，以及更优选地为10 ppb或更少。优选地在高于或等于500℃但低于或等于850℃(备选地为玻璃衬底的应变点或以下)、更优选地在高于或等于550℃但低于或等于750℃的温度下执行上述热处理。注意，这种热处理在不超过待使用衬底的容许温度极限的温度下执行。通过热处理来消除水分或氢的效果通过热解吸谱(TDS)得到证实。
注意，在按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中，在像素部分中使用其沟道形成区包含氧化物半导体的晶体管，并且可使用上述晶体管来制作驱动器电路。在这种情况下，像素部分和驱动器电路能够在一个衬底之上形成。
备选地，驱动器电路的部分或全部可使用具有比氧化物半导体要高的迁移率的多晶半导体或单晶半导体来形成，并且可安装在像素部分中形成的衬底上。例如，使用其迁移率比氧化物半导体要高的诸如包含硅、锗等的多晶或单晶半导体之类的晶体半导体所形成的晶体管能够使用硅晶圆、SOI(绝缘体上硅)衬底、绝缘表面之上的多晶半导体膜等形成。
能够使用例如以Smart Cut(注册商标)、外延层转移(ELTRAN)(注册商标)、介电分隔方法、等离子体辅助化学蚀刻(PACE)方法、通过注入氧分隔(SIMOX)方法等为代表的UNIBOND(注册商标)来制造SOI衬底。
在具有绝缘表面的衬底之上形成的硅的半导体膜可通过已知技术来晶化。作为晶化的已知技术，给出使用激光束的激光晶化方法以及使用催化元件的晶化方法。备选地，使用催化元件的晶化方法以及激光晶化方法可以相结合。在使用诸如石英之类的具有高耐热性的热稳定衬底的情况下，有可能结合下列晶化方法的任一种：采用电加热炉的热晶化方法、采用红外光的灯退火晶化方法、采用催化元件的晶化方法以及在大约950℃下的高温退火方法。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例8)
按照本发明的一个实施例的半导体显示装置包括称作触摸面板的位置输入装置。
触摸面板能够检测位置检测部分中以手指或触针所指示的位置，并且生成包含位置信息的信号。因此，触摸面板设置成使得位置检测部分与面板的像素部分重叠，由此能够得到由半导体显示装置的用户指示像素部分的哪一个位置作为信息。
位置检测部分中的位置能够由诸如电阻系统、电容系统、超声系统、包括红外线系统的光学系统以及电磁感应系统之类的各种系统的任一种来检测。图11是使用电阻系统的位置检测部分的透视图。作为电阻系统的位置检测部分，多个第一电极1630和多个第二电极1631设置成使得多个第一电极1630以某个间隔与多个第二电极1631相对。当用手指等将按压力施加到多个第一电极1630的任一个时，第一电极1630与多个第二电极1631的任一个相接触。然后，当监测施加到多个第一电极1630的每个的两端的电压的值以及施加到多个第二电极1631的每个的两端的电压的值时，有可能指定相互接触的第一电极1630和第二电极1631，由此能够检测手指触摸的位置。
例如，第一电极1630和第二电极1631能够使用诸如包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)或者掺镓氧化锌(GZO)之类的透明导电材料来形成。
另外，图12中示出使用电容系统之中的投影电容系统的位置检测部分的透视图。作为投影电容系统的位置检测部分，多个第一电极1640和多个第二电极1641设置成使得第一电极1640与第二电极1641重叠。第一电极1640的每个具有其中多个矩形导电膜1642相互连接的结构，并且第二电极1641的每个具有其中多个矩形导电膜1643相互连接的结构。注意，第一电极1640和第二电极1641的形状并不局限于这些结构。
此外，图12A中，用作电介质的绝缘层1644设置在多个第一电极1640和多个第二电极1641之上并且与其重叠。图12B中，图12A所示的多个第一电极1640、多个第二电极1641和绝缘层1644相互重叠。如图12B所示，多个第一电极1640和多个第二电极1641相互重叠，使得矩形导电膜1642和矩形导电膜1643的位置相互不同。
当手指等触摸绝缘层1644时，例如，电容器在多个第一电极1640的任一个与手指之间形成。另外，电容器在多个第二电极1631的任一个与手指之间形成。相应地，当监测静电容量的变化时，有可能指定最接近手指的第一电极1630和第二电极1631；因此能够检测手指触摸的位置。
注意，按照本发明的一个实施例的半导体显示装置中包含的触摸面板可具有一种结构，其中由用户在位置检测部分中指示的位置信息能够作为信号取出，并且能够使用与图11以及图12A和图12B所示结构不同的结构。
另外，按照本发明的一个实施例的液晶显示装置可在像素部分中包括光电传感器来代替触摸面板。图17A中示意示出包括光电传感器的像素部分的结构的示例。
图17A中所示的像素部分1650包括像素1651以及与像素1651对应的光电传感器1652。光电传感器1652包括晶体管以及具有在接收光时生成电信号的功能的光接收元件、例如光电二极管。注意，作为由光电传感器1652来接收的光，能够使用当来自背光的光线照射到物体时所得到的反射光。
图17B中示出光电传感器1652的结构。图17B中所示的光电传感器1652包括光电二极管1653、晶体管1654和晶体管1655。光电二极管1653的一个电极连接到复位信号线1656，并且光电二极管1653的另一个电极连接到晶体管1654的栅电极。晶体管1654的源电极和漏电极其中之一连接到参考信号线1657，并且其中的另一个连接到晶体管1655的源电极和漏电极其中之一。晶体管1655的栅电极连接到栅极信号线1658，并且晶体管1655的源电极和漏电极中的另一个连接到输出信号线1659。
注意，光电传感器1652的电路配置并不局限于上述结构，而是可以是可使用关于光强度的信息能够作为电信号取出的电路配置。另外，非晶硅、微晶硅、多晶硅或单晶硅能够用于光电二极管1653。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
(实施例9)
在按照本发明的一个实施例的液晶显示装置中，在像素部分中使用具有低断态电流的极可靠晶体管；因此能够得到高可见度和高可靠性。
图13示出按照本发明的一个实施例的液晶显示装置中的像素的截面图。图13中所示的晶体管1401包括：栅电极1402，在绝缘表面之上形成；栅电极1402之上的栅绝缘膜1403；栅绝缘膜1403之上的氧化物半导体膜1404，与栅电极1402重叠；以及导电膜1405和导电膜1406，用作源电极和漏电极，并且在氧化物半导体膜1404之上形成。此外，晶体管1401可包括在氧化物半导体膜1404之上作为组成部分形成的绝缘膜1407。绝缘膜1407形成为使得覆盖栅电极1402、栅绝缘膜1403、氧化物半导体膜1404、导电膜1405和导电膜1406。
绝缘膜1408在绝缘膜1407之上形成。开口设置在绝缘膜1407的一部分和绝缘膜1408的一部分中，并且像素电极1410形成为使得在开口中与导电膜1406相接触。
此外，用于控制液晶元件的单元间隙的间隔件1417在绝缘膜1408之上形成。绝缘膜蚀刻成具有预期形状，使得能够形成间隔件1417。还可通过在绝缘膜1408之上散布球形间隔件来控制单元间隙。
配向膜1411在像素电极1410之上形成。此外，对电极1413设置在与像素电极1410相对的位置中，并且配向膜1414在接近像素电极1410的对电极1413的一侧上形成。可使用诸如聚酰亚胺或聚乙烯醇之类的有机树脂来形成配向膜1411和配向膜1414。例如摩擦等配向处理在其表面上执行，以便沿某个方向将液晶分子配向。摩擦能够通过在与配向膜相接触的同时滚动包有尼龙布等的滚筒来执行，并且沿某个方向摩擦配向膜的表面。注意，还有可能通过使用诸如氧化硅之类的无机材料、通过蒸发方法、在没有配向处理的情况下直接形成具有配向特性的配向膜1411和1414。
此外，液晶1415设置在像素电极1410与对电极1413之间由密封剂1416包围的区域中。液晶1415的注入可采用分送器方法（滴物（dipping）方法)或浸渍方法(泵激方法)来执行。注意，在密封剂1416中可混合填充剂。
图13中，能够阻挡光线的挡光膜1421在像素之间形成，使得能够防止看到液晶1415的配向中因像素之间的变化引起的旋向（disclination）。挡光膜能够使用包含诸如碳黑或钛较低氧化物之类的黑色素的有机树脂来形成。备选地，铬膜能够用于挡光膜。
然后，通过其中仅优先透射特定波长区域中的可见光的用作滤色器的着色层1422设置在像素电极1410、对电极1413和液晶1415相互重叠的位置中。当通过其中优先透射与红色、蓝色和绿色对应的波长区域中的光的着色层1422设置在各像素中时，能够显示全色图像。在这种情况下，优选的是使用能够用以得到白光的背光，使得增加图像的色纯度。作为能够用以得到白光的背光，例如，能够采用其中组合红光源、蓝光源和绿光源的结构、其中组合黄或橙光源和蓝光源的结构、其中仅使用白光源的结构、其中组合青光源、品红光源和黄光源的结构等。
备选地，与红色、蓝色和绿色对应的波长区域中的光可从背光依次输出。在这种情况下，甚至在没有使用滤色器时也能够显示全色图像，并且能够增加半导体显示装置的发光效率。但是，当显示静止图像时固定显示元件的显示状态时，在没有使用滤色器的情况下能够得到单色图像而不是全色图像，而在使用滤色器的情况下能够得到全色图像。
除了冷阴极管之外，诸如LED或OLED之类的发光元件也能够用作光源。注意，由于待得到的光线的波长根据光源而有所不同，所以可按照所需颜色来适当选择光源。
注意，图13中，示出挡光膜1421和着色层1422设置在对电极1413侧的情况；但是，挡光膜1421或着色层1422可设置在像素电极1410侧。挡光膜1421和着色层1422的位置能够按照入射到液晶1415上的光线的方向以及通过液晶1415所透射的光线的发射方向来适当设置。
例如，像素电极1410和对电极1413能够使用诸如包含氧化硅的氧化铟锡(ITSO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锌(IZO)或者掺镓氧化锌(GZO)之类的透明导电材料来形成。
虽然在这个实施例中描述TN(扭转向列)模式的液晶显示装置，但是可使用VA(垂直配向)模式、OCB(光学补偿双折射)模式、IPS(共面转换)模式、MVA(多域垂直配向)模式等的另一种液晶显示装置。
备选地，可使用对其不需要配向膜的呈现蓝相的液晶。蓝相是就在胆甾型相在胆甾型液晶的温度增加的同时变成各向同性相之前生成的液晶相位之一。由于蓝相仅在窄温度范围中生成，所以包含5 wt%或以上的手性试剂以便改进温度范围的液晶组成用于液晶1415。包括呈现蓝相的液晶和手性试剂的液晶组成具有大于或等于10微秒但小于或等于100微秒的短响应时间，并且在光学上是各向同性的；因此，配向处理不是必要的，并且视角相关性较小。
注意，虽然在图13中作为一个示例来描述其中液晶1415放于像素电极1409与对电极1413之间的液晶元件，但是按照本发明的一个实施例液晶显示装置并不局限于这种结构。也可采用其中一对电极设置在一个衬底上作为IPS类型液晶元件的液晶元件或者使用蓝相的液晶元件。
接下来，将参照图14A和图14B来描述按照本发明的一个实施例的液晶显示面板的面板的外观。图14A是衬底4001和对衬底4006采用密封剂4005相互附连的面板的顶视图，以及图14B是沿图14A的A‑A’截取的截面图。
密封剂4005设置成使得包围设置在衬底4001之上的像素部分4002和扫描线驱动器电路4004。对衬底4006设置在像素部分4002和扫描线驱动器电路4004之上。相应地，像素部分4002和扫描线驱动器电路4004连同液晶4007一起由衬底4001、密封剂4005和对衬底4006进行密封。
另外，其中形成信号线驱动器电路4003的衬底4021安装在衬底4001上与密封剂4005所包围的区域不同的区域中。图14B示出信号线驱动器电路4003中的晶体管4009。
在衬底4001之上形成的像素部分4002和扫描线驱动器电路4004中包含多个晶体管。图14B示出包含在像素部分4002中的晶体管4010和晶体管4022。晶体管4010和晶体管4022的每个在沟道形成区中包含氧化物半导体。
液晶元件4011中包含的像素电极4030电连接到晶体管4010。液晶元件4011的对电极4031在对衬底4006上形成。其中像素电极4030、对电极4031和液晶4007相互重叠的部分对应于液晶元件4011。
设置间隔件4035，以便控制像素电极4030与对电极4031之间的距离(单元间隙)。注意，图14B示出其中间隔件4035通过对绝缘膜图案化来形成的情况；但是可使用球形间隔件。
施加到信号线驱动器电路4003、扫描线驱动器电路4004和像素部分4002的图像信号、驱动信号和电源电位通过引线布线4014和1015从连接端子4016来提供。连接端子4016通过各向异性导电膜4019电连接到FPC 4018的端子。
接下来，图15是示出按照本发明的一个实施例的液晶显示装置的结构的透视图的示例。图15所示的液晶显示装置包括触摸面板1600、面板1601、第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604、导光板1605、反射板1606、背光1607、电路板1608以及配备有信号线驱动器电路的衬底1611。
依次堆叠触摸面板1600、面板1601、第一扩散板1602、棱镜片1603、第二扩散板1604、导光板1605和反射板1606。背光1607设置在导光板1605的端部。来自背光1607、扩散到导光板1605中的光线借助于第一扩散板1602、棱镜片1603和第二扩散板1604均匀地传递到面板1601。
触摸面板1600包括位置检测部分1620。位置检测部分1620设置成使得与面板1601中包含的像素部分1621重叠。当手指、触针等接触或接近位置检测部分1620时，生成包含位置信息的信号。
注意，在图15所示的半导体显示装置中，触摸面板1600设置在面板1601与用户之间。在这种情况下，当触摸面板1600的位置检测部分1620具有透光性质时，用户能够通过位置检测部分1620看到像素部分1621中的图像。注意，触摸面板1600不一定设置在面板1601与用户之间。例如，在触摸面板1600属于电磁感应系统的情况下，面板1601可设置在用户与触摸面板1600之间。
虽然在这个实施例中使用第一扩散板1602和第二扩散板1604，但是扩散板的数量并不局限于此。扩散板的数量可以是1个，或者可以是3个或更多。扩散板可设置在导光板1605与面板1601之间。因此，扩散板可以仅设置在比棱镜片1603更接近面板1601的一侧上，或者可以仅设置在比棱镜片1603更接近导光板1605的一侧上。
此外，棱镜片1603的截面的形状并不局限于如图15所示的锯齿形状，而可以是能够采集来自面板1601之上的导光板1605的光线的形状。
电路板1608配备有触摸面板的控制电路、CPU、显示控制电路、控制背光1607的驱动的控制电路等。图15中，电路板1608和面板1601经由COF带1609相互连接。另外，配备有信号线驱动器电路的衬底1611通过膜上芯片(COF)方法连接到COF带1609。另外，电路板1608和触摸面板1600经由FPC 1622相互连接。
图15中，示出控制背光1607的驱动的控制电路和背光1607经由FPC 1610相互连接的示例。但是，上述控制电路可在面板1601中形成；在这种情况下，面板1601和背光1607经由FPC等相互连接。
注意，虽然图15示出其中背光1607设置在面板1601的边缘上的边缘光类型背光，但是本发明的液晶显示装置可以是其中背光1607直接设置在面板1601下面的正下方类型（direct‑below type）。
这个实施例能够适当地结合其它实施例的任一个来实现。
[示例1]
通过使用按照本发明的一个实施例的半导体显示装置，能够提供具有低功耗的电子装置。具体来说，在不易对其提供电力的便携电子装置的情况下，通过添加按照本发明的一个实施例的半导体显示装置作为组件，连续使用时间变长，这是一个优点。
按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示装置、膝上型个人计算机或者配备有记录介质的图像再现装置(通常为再现诸如数字多功能光盘(DVD)之类的记录介质的内容并且具有用于显示再现图像的显示器的装置)。此外，其中能够使用按照本发明的一个实施例的半导体显示装置的电子装置如下：移动电话、便携游戏机、便携信息终端、电子书阅读器、摄像机、数码相机、眼镜式显示器(头戴式显示器)、导航系统、音频再现装置(例如车载音频系统或数字音频播放器)、复印机、传真机、打印机、多功能打印机、自动柜员机(ATM)、售货机等。图16A至图16F中示出这些电子装置的具体示例。
图16A示出包括壳体7001、显示部分7002等的电子书阅读器。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7002。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7002，能够提供具有低功耗的电子书阅读器。此外，当借助于柔性衬底来形成面板并且触摸面板具有柔性时，半导体显示装置能够具有柔性。因此，能够提供柔性、轻便和易用电子书阅读器。
图16B示出包括壳体7011、显示部分7012、支承底座7013等的显示装置。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7012。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7012，能够提供具有低功耗的显示装置。注意，显示装置在其范畴内包括用于显示信息的所有显示装置，例如用于个人计算机、用于接收电视广播以及用于广告的显示装置。
图16C示出包括壳体7021、显示部分7022、投币口7023、纸币投币口7024、磁卡插口7025、银行存折插口7026等的自动柜员机。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7022。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7022，能够提供具有低功耗的自动柜员机。
图16D示出包括壳体7031、壳体7032、显示部分7033、显示部分7034、话筒7035、扬声器7036、操作键7037、触针7038等的便携游戏机。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7033和显示部分7034。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7033和显示部分7034，能够提供具有低功耗的便携游戏机。注意，图16D所示的便携游戏机具有两个显示部分7033和7034。但是，便携游戏机中包含的显示部分的数量并不局限于此。
图16E示出包括壳体7041、显示部分7042、音频输入部分7043、音频输出部分7044、操作键7045、光接收部分7046等的移动电话。在光接收部分7046中接收的光线转换为电信号，由此能够加载外部图像。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7042。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7042，能够提供具有低功耗的移动电话。
图16F是包括壳体7051、显示部分7052、操作键7053等的便携信息终端。在图16F所示的便携信息终端中，调制解调器可结合在壳体7051中。按照本发明的一个实施例的半导体显示装置能够用于显示部分7052。通过将按照本发明的一个实施例的半导体显示装置用于显示部分7052，能够提供具有低功耗的便携信息终端。
这个示例能够适当地结合上述实施例的任一个来实现。
本申请基于2010年4月28日向日本专利局提交的日本专利申请序号2010‑102891，通过引用将其完整内容结合于此。