CN101083067A - 液晶显示装置及其驱动方法以及使用该装置的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种可通过场序驱动法来显示正确的灰度的显示模块以及包括该显示模块的电子装置。将一个帧周期分为多个发光周期，且在多个发光周期的每一个中，将信号多次提供给一个像素，由此液晶面板的透射率随时间改变。因此，即使利用具有低响应速度的液晶元件作为显示元件，也可表达正确的灰度。此外，在转换背光的发光或转换发光周期时将液晶元件的透射率设为0％或控制背光不发光，由此可表达更正确的灰度。

Description

液晶显示装置及其驱动方法以及使用该装置的电子设备
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及一种液晶显示装置的驱动方法。此外，本发明还涉及使用该驱动方法的液晶显示装置以及包括该液晶显示装置的电子设备。
背景技术
近年来，已积极地开发了诸如液晶显示装置和发光显示装置等显示装置以用于个人计算机、移动设备和液晶电视机。特别地，要求这些显示装置具有高分辨率。然而，在现有的显示装置中，像素部分是使用红(其后简称为R)、绿(其后简称为G)和蓝(其后简称为B)的三种像素来形成的；这样就存在对液晶显示装置分辨率增加的限制。
为了解决上述问题，已经研究出一种被称为场序列驱动法的驱动方法。在场序列驱动法中，背光被顺序地开关，并把R、G和B光提供给显示面板；因此就能够以一个像素表达R、G和B。然而，在场序列驱动法中，视频信号写入像素内的速度是常规液晶显示装置的速度的三倍。因此，液晶元件无法及时响应，并存在无法表示正确灰度的问题。
因此，在由专利文献1(日本专利第3338438号)所公开的场序列驱动法中，为了解决液晶元件的低响应速度的问题，液晶元件的透射率随时间变化以便能够表示正确的灰度。
发明内容
在专利文献1中，并未公开用于随时间改变液晶元件的透射率的特定驱动方法。此外，在场序列驱动法中，控制背光很重要。这是因为在某些情况下是无法根据视频信号的写入定时以及背光的R、G和B的开关定时来表示正确的灰度的。然而，如果从专利文献1的背光中提供给显示面板的R、G和B光的开关定时被应用于一显示装置，则需要为每个像素单独控制背光。因此，由于显示装置一般包括多个像素，所以对背光的控制变得相当困难。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于随时间改变液晶元件的透射率并控制背光定时的特定驱动方法、一种使用这一场序列驱动法的液晶显示装置的驱动方法、一种使用该驱动方法的液晶显示装置以及包括该液晶显示装置的电子设备。
本发明的一个方面是一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光单元的显示装置的方法，该方法包括将一个帧周期分成多个发光周期的步骤，其中在多个发光周期的每一周期中，源极驱动器将数字信号多次提供给该像素；栅极驱动器多次扫描该像素；并且背光单元改变光的波长。
本发明的另一方面是一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光单元的显示装置的方法，该方法包括将一个帧周期分成多个发光周期的步骤，其中在多个发光周期的每一周期中，源极驱动器将数字信号多次提供给该像素；栅极驱动器多次扫描该像素；并且背光单元改变光的波长以使其在栅极驱动器扫描该像素时不发光并在栅极驱动器不扫描该像素时发光。
本发明的另一方面是一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光单元的显示装置的方法，该方法包括将一个帧周期分成多个发光周期的步骤，其中在多个发光周期的每一周期中，源极驱动器将数字信号多次提供给该像素；在发光周期末提供给该像素的数字信号具有使该像素进入发光状态的值；栅极驱动器多次扫描该像素；并且背光单元改变光的波长。
本发明的另一方面是一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光单元的显示装置的方法，该方法包括将一个帧周期分成多个发光周期的步骤，其中在多个发光周期的每一周期中，源极驱动器将数字信号多次提供给该像素；栅极驱动器多次扫描该像素；并且背光单元改变光的波长以使得在发光周期开始处没有光进入从源极驱动器向其提供数字信号的像素中。
注意，该数字信号可以是三进制信号。
注意，在本发明中示出的开关能够具有各种模式，并且可以给出电气开关、机械开关等作为示例。即，可以使用任何元件，只要它能够控制电流；于是，开关不限于某一特定元件，而是能够使用各种元件。例如，开关可以是晶体管、二极管(例如，PN二极管、PIN二极管、肖特基二极管、二极管连接的晶体管等等)、晶闸管或者组合了这些元件的逻辑电路。因此，在使用晶体管作为开关的情况下，晶体管的极性(传导类型)由于其仅用作开关而不限于某一特定类型。然而，当截止态电流优选为低时，则优选地使用带有低截止态电流的极性的晶体管。给出带有LDD区的晶体管、带有多栅结构的晶体管等作为带低截止态电流的晶体管的示例。此外，当用作开关的晶体管的源极端的电位更接近低电位侧电源(诸如，Vss、GND或0V)时优选地使用n沟道晶体管，而当源极端的电位更接近高电位侧电源(诸如，Vdd)时则优选地使用p沟道晶体管。这是因为栅-源电压的绝对值能够被增加，并且该晶体管能够容易地起到开关的作用。
注意，通过同时使用n沟道和p沟道晶体管，还能够利用CMOS开关。因为电流在p沟道或n沟道晶体管中的任一晶体管导通时都能够流动，所以CMOS开关能够容易地起到开关的作用。例如，在输入到开关的信号的高电压或低电压的情况下，都可以适当地输出电压。此外，因为用于导通或截止该开关的信号的电压幅值能够被降低，所以功耗也能被降低。
当将晶体管用作开关时，该晶体管包括输入端(源极端和漏极端中的一端)、输出端(源极端和漏极端中的另一端)以及控制导通的端子(栅极端)。而当将二极管用作开关时，该二极管在某些情况下不包括控制导通的端子。因此可以减少用于控制某一端的配线。
注意，在本发明中，描述“被连接”包括其中元件被电气连接的情况、其中元件被功能性连接的情况以及其中元件被直接连接的情况。因此，在本发明公开的结构中，除了预定的已连接元件之外还可以提供其他元件。例如，可以在一个部分与另一部分之间提供允许电气连接的一个或多个元件(例如，开关、晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管等等)。另外，还可以在一个部分与另一部分之间提供允许功能性连接的一个或多个电路(诸如逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等等)、信号转换器电路(DA转换器电路、AD转换器电路、γ校正电路等等)、电位-电平转换器电路(诸如升压电路或降压电路等电源电路、改变诸如H信号或L信号等电位电平的电平移动器电路等等)、功率源、电流源、开关电路、放大器电路(诸如运放之类的能够增大信号幅度、电流流量等的电路、差分放大电路、源极跟随器电路或者缓冲器电路)、信号生成电路、存储器电路、控制电路等)。或者，可以直接连接上述电路或元件而无需在它们之间插入另外的元件或电路。
在连接各元件而没有在它们之间插入另外的元件或电路的情况下，可利用描述“被直接连接”。注意，描述“被电气连接”包括其中元件被电气连接的情况(即，连接各元件且在它们之间插入了另一元件的情况)、其中元件被功能性连接的情况(即，连接各元件且它们之间插入了另一的情况)、以及其中元件被直接连接的情况(即，连接各元件而没有在它们之间插入另一元件或电路的情况)。
注意，显示元件、显示装置、发光元件或发光装置能够利用各种模式或者能够包括各种元件。例如，作为显示元件、显示装置、发光元件或发光装置，可以使用其对比度通过电磁作用而变化的显示介质，诸如EL元件(有机EL元件、无机EL元件或者含有有机和无机物质的EL元件)、电子发射元件、液晶元件、电子墨水、光栅阀(GLV)、等离子显示面板(PDP)、数字微镜装置(DMD)、压电陶瓷显示器或碳纳米管。注意，使用EL元件的显示装置包括EL显示器；使用电子发射元件的显示装置包括场致发射显示器(FED)、SED平面板显示器(SED：表面传导电子发射显示器)等等；使用液晶元件的显示装置包括液晶显示器、透射型液晶显示器、半透射型液晶显示器以及反射型液晶显示器；而使用电子墨水的显示装置包括电子纸张。
注意，各种类型的晶体管可以应用于本发明，并且晶体管的可用类型不受限制。因此，例如，本发明可以利用使用以非晶硅或多晶硅为代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)。这一晶体管可以在不太高的制造温度下、以较低的成本在较大或透明的基板上制造，或者该晶体管能够透光。此外，还可以利用由半导体基板或SOI基板构成的晶体管、MOS晶体管、结型晶体管、双极型晶体管等。利用这些晶体管，可制造出具有较小变化的晶体管、能够高效地提供电流的晶体管以及尺寸更小的晶体管，并且还能形成具有较小功耗的电路。此外，还可以利用使用诸如ZnO、a-InGaZnO、SiGe或GaAs等化合物半导体的晶体管，或者通过薄化该化合物半导体而获得的薄膜晶体管等。这些晶体管可以在不太高的制造温度或者室温下制造，或者可以直接在具有低热阻的基板(诸如，塑料基板或薄膜基板)上制造。此外，还可以利用经由喷墨法、印刷法等形成的晶体管。这些晶体管可以在室温、低真空态或在大基板上制造。另外，因为可以在不使用掩模(光罩)的情况下制造晶体管，所以能够容易地改变晶体管的布局。此外，还可以利用使用有机半导体或碳纳米管的晶体管或其他晶体管。这些晶体管能够在可弯曲基板上形成。注意，非单晶半导体膜可以包含氢或卤素。此外，其上设有晶体管的基板可以是各种类型的，并且不具体受限。因此，例如可以使用单晶基板、SOI基板、玻璃基板、石英基板、塑料基板、纸基板、玻璃纸基板、石基板、不锈钢基板、包含不锈钢箔的基板等来形成晶体管。此外，当在一基板上形成晶体管之后，该晶体管还可以被转移至位于其上的另一基板上。借助这些晶体管，能够形成带有良好特性或低功耗的晶体管，或者能够获得不会轻易出现瑕疵或具有高热阻的器件。
晶体管能够具有各种结构而不受某一特定结构的限制。例如，可以使用具有两个或更多栅电极的多栅结构。通过多栅结构，各沟道区串联连接；因此多个晶体管串联连接。通过多栅结构，能够降低截止态电流并增加晶体管的耐受电压，由此改善可靠性。此外，即使当晶体管工作在饱和区内时漏-源电压波动，漏-源电流也不会剧烈波动，并可提供平坦特性。此外，还可以使用其中栅电极形成在沟道上下的结构。通过使用其中栅电极形成在沟道上下的结构，能扩大沟道区从而增加流经其的电流量，或者能够容易地形成耗尽层从而降低S值。此外，当栅电极被设置在沟道上下时，多个晶体管并联连接。
此外，还可以使用其中栅电极形成于沟道之上的结构、其中栅电极形成于沟道之下的结构、交错结构、反向交错结构、其中沟道区被分成多个区域并且所划分的区域并联或串联连接的结构。源电极或漏电极可以与一沟道(或其一部分)重叠。采用其中源电极或漏电极与沟道(或其一部分)重叠的结构，能够防止电荷在沟道的一部分内累积，并能防止不稳定工作。此外，还可以设置LDD区。有了该LDD区，能够降低截止态电流并增加晶体管的耐受电压，由此改善可靠性。此外，即使当晶体管工作在饱和区内时漏-源电压波动，漏-源电流也不会剧烈波动，从而提供平坦特性。
注意，在本发明中，可以使用各种类型的晶体管并且这些晶体管能在任何基板上形成。因此，所有的电路都可以使用玻璃基板、塑料基板、单晶基板、SOI基板或任何其他基板来形成。当所有的电路都在同一基板上形成时，成本会因为部件数量的减少而降低，而可靠性则会因为连接至电路内各部件的零件数下降而改善。或者，也可以是部分电路在一个基板上形成而其他电路在另一基板上形成的情况。即，所有的电路都不必在同一基板上形成。例如，部分电路通过使用晶体管而在玻璃基板上形成，而其他电路则在单晶基板上形成，并且可以通过COG(玻璃上芯片)法在玻璃基板上设置IC芯片。或者，可以经由TAB(载带自动接合)法或通过使用印刷板将IC芯片连接至玻璃基板。以此方式，当部分电路在同一基板上形成时，成本会因为部件数量的减少而降低，而可靠性则会因为连接至电路内各部件的零件数下降而改善。此外，当带有高驱动电压或高驱动频率并由此消耗更多功率的部分并未与上述电路在同一基板上形成时，能够避免功耗的增加。
晶体管是包括至少三个端子，即栅极、漏极和源极的元件。沟道区被设置在漏极区和源极区之间，并且电流可以流经漏极区、沟道区以及源极区。在此难以确定两个端子中的哪一端子是源极或漏极，因为源极和漏极取决于晶体管的结构、工作条件等转换。因此在本发明中，起到源极和漏极作用的区域在某些情况下并不被称为源极和漏极，而被称为第一端和第二端。
注意，晶体管也可以是包括至少三个端子，即基极、发射极和集电极的元件。同样在此情况下，发射极和集电极也被称为第一端和第二端。
注意，栅极包括栅电极和栅极配线(也被称为栅极线、栅极信号线等)或其一部分。栅电极对应于导电膜与形成沟道区、LDD(轻掺杂漏极)区等的半导体重叠的那一部分，并有栅绝缘层插入于两者之间。栅极配线对应于用于连接每个像素的栅电极并将栅电极与其他配线连接的配线。
注意，还存在既起栅电极作用又起栅极配线作用的部分。这一区域被称为栅电极或栅极配线。即，存在一个无法清楚区分为栅电极还是栅极配线的区域。例如，在沟道区与延长的栅极配线重叠的情况下，该重叠区既起栅极配线的作用又起栅电极的作用。因此，这一区域被称为栅电极或栅极配线。
此外，由与栅电极的材料相同的材料形成并与栅电极相连接的区域也可被称为栅电极。类似地，由与栅极配线的材料相同的材料形成并与栅极配线相连接的区域也可被称为栅极配线。在严格意义上，这一区域不与沟道区重叠，或者在某些情况下不具有连接至另一栅电极的功能。尽管如此，仍存在由与栅电极或栅极配线的材料相同的材料形成并与栅电极或栅极配线相连接的区域。因此，这一区域也被称为栅电极或栅极配线。
例如，在多栅晶体管中，一个晶体管的栅电极与另一个晶体管的栅电极通常通过由与栅电极的材料相同的材料形成的导电膜来连接。这一区域是用于连接栅电极的区域并可被称为栅极配线，但因为多栅晶体管可被认为是一个晶体管，所以这一区域也可被称为栅电极。即，由与栅电极或栅极配线的材料相同的材料形成并连接至该栅电极或栅极配线的部件可以被称为栅电极或栅极配线。
此外，例如，在将栅电极与栅极配线连接的部分内的导电膜也可被称为栅电极或栅极配线。
注意，栅极端对应于栅电极的区域或电连接至该栅电极的区域的一部分。
注意，源极包括源极区、源电极以及源极配线(也被称为源极线、源极信号线等)或其一部分。源极区对应于含有大量p型杂质(硼、镓等)或n型杂质(磷、砷等)的半导体区。因此，含有少量p型杂质或n型杂质的区域，即所谓的LDD(轻掺杂漏极)区不包括在源极区内。源电极对应于由与源极区的材料不同的材料形成并与该源极区电连接的部分中的导电层。注意，包括源极区的源电极可被称为源电极。源极配线对应于用于连接每个像素的源电极或将源电极与另一配线连接的配线。
尽管如此，还存在既起源电极作用又起源极配线作用的部分。这一区域被称为源电极或源极配线。即，存在一个无法清楚区分为源电极还是源极配线的区域。例如，在沟道区与延长的源极配线相重叠的情况下，该重叠区既起源极配线的作用又起源电极的作用。因此，这一区域可被称为源电极或源极配线。
此外，由与源电极的材料相同的材料形成并与源电极相连接的区域；或者将一个源电极与另一个源电极连接的部分也可被称为源电极。此外，与源极区重叠的部分可被称为源电极。类似地，由与源极配线的材料相同的材料形成并与源极配线相连接的区域也可被称为源极配线。在严格意义上，存在这一区域不具有将一个源电极连接至另一源电极的功能的情况。尽管如此，仍存在由与源电极或源极配线的材料相同的材料形成并与源电极或源极配线相连接的区域。因此，这一区域也可被称为源电极或源极配线。
例如，在将源电极与源极配线连接的部分内的导电层也可被称为源电极或源极配线。
注意，源极端对应于源电极区、源电极或电连接至该源电极的区域的部分。
注意，适用于源极的也适用于漏极。
注意，在本发明中，半导体装置对应于包括具有半导体元件(晶体管、二极管等)的电路的装置。此外，半导体装置通常对应于通过利用半导体特性来起作用的装置。
显示装置对应于包括显示元件(诸如液晶元件)的装置。注意，显示装置可以对应于其中包括诸如液晶元件等显示元件的多个像素以及用于驱动这些像素的外围驱动电路在同一基板上形成的显示面板本身。此外，显示装置可以包括通过导线接合或突起设置在基板上的外围驱动电路，即所谓的COG(玻璃上芯片)，并且还包括设有柔性印刷电路(FPC)或印刷配线板(PWB)的装置(诸如IC、电阻器、电容器、电感器或晶体管)。此外，显示装置还包括光学片，诸如偏振片或延迟板(retardation plate)。此外，显示装置还可以包括背光单元(可以包括光导板、棱镜片、漫射片、反射片及光源(例如，LED或冷阴极管))。
此外，液晶显示装置是包括液晶元件的显示装置。
在本发明中，关于“一个对象在一不同对象上或之上形成”的表述不一定意味着该对象直接与该不同对象接触。该表述可以包括其中两对象不彼此直接接触的情况，即其中有另一对象插入在两者之间的情况。因此，例如当描述层B在层A上(之上)形成时，它意味着层B在层A上形成并与其直接接触的情况，或者有另一层(例如，层C或层D)在层A上形成并与其直接接触而层B在层C或D上形成并与其直接接触的情况。另外，当描述一对象在一不同对象之上形成时，它不一定意味着该对象直接与该不同对象接触，并且可以有另一对象插入在两者之间。因此，当描述层B在层A之上形成时，它意味着层B在层A上形成并与其直接接触的情况，或者有另一层(例如，层C或层D)在层A上形成并与其直接接触而层B在层C或D上形成并与其直接接触的情况。类似地，当描述一对象在一不同对象下或之下形成时，它意味着各对象彼此直接接触的情况，或者彼此不接触的情况。
根据本发明，当液晶元件的透射率在通过划分一个帧周期而获得的多个发光周期内随时间改变时，显示装置即使在液晶元件的响应速度较低的情况下仍然能够表示正确的灰度。此外，在每个发光周期中，背光单元提供各种颜色的光，由此能够在一个像素内执行全色显示。
附图说明
在附图中：
图1是示出了本发明的显示装置的系统框图的图示；
图2A和2B是各自示出了图1所示的控制器的系统框图的图示；
图3A和3B是各自示出了图2A和2B所示的模式表的图示；
图4A和4B是各自示出了图2A和2B所示的模式表的图示；
图5是示出了图1所示的显示部分和控制器的图示；
图6A和6B是示出了本发明的像素的构造和时序图的图示；
图7是示出了本发明的像素的时序图的图示；
图8是示出了本发明的像素的时序图的图示；
图9是示出了本发明的像素的时序图的图示；
图10是示出了本发明的背光的时序图的图示；
图11是示出了本发明的背光的时序图的图示；
图12是示出了本发明的背光的时序图的图示；
图13是示出了本发明的背光的时序图的图示；
图14A和14B是各自示出了本发明的像素构造的图示；
图15是示出了本发明的源极驱动器的构造的图示；
图16是示出了本发明的源极驱动器的构造的图示；
图17是示出了图16所示的反相驱动部分的图示；
图18是示出了本发明的栅极驱动器的构造的图示；
图19是示出了本发明的栅极驱动器的构造的图示；
图20是示出了本发明的背光单元的结构的示意图；
图21A至21C是各自示出了本发明的背光单元的结构的示意图；
图22A和22B是各自示出了本发明的背光单元的结构的示意图；
图23A和23B是各自示出了本发明的背光单元的结构的示意图；
图24A是示出了本发明的像素的结构的俯视图，而图24B是横截面图；
图25A和25B是各自示出了本发明的像素结构的示意图；
图26A1至26C2是各自示出了本发明的像素的液晶模式的示意图；
图27A1至27B2是各自示出了本发明的像素的液晶模式的示意图；
图28A1至28B2是各自示出了本发明的像素的液晶模式的示意图；
图29A和29B是各自示出了本发明的像素电极的结构的示意图；
图30A至30D是各自示出了本发明的像素电极的结构的示意图；
图31A至31D是各自示出了本发明的像素电极的结构的示意图；
图32A是示出了本发明的显示装置的俯视图，而图32B是横截面图；
图33A和33B是各自示出了本发明的显示装置的俯视图；
图34是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图35是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图36是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图37是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图38是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图39是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图40是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图41是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图42是示出了本发明的像素的横截面结构的示意图；
图43是示出了本发明的液晶模块的示意图；
图44是示出了本发明的液晶模块的示意图；
图45是示出了本发明的液晶模块的示意图；
图46A至46D是各自示出了本发明的电子设备的示意图；
图47A和47B是各自示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图48是示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图49A和49B是各自示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图50是示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图51是示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图52是示出了本发明的电子设备的使用模式的示意图；
图53是用于解释本发明的图示；
图54是用于解释本发明的图示；
图55是用于解释本发明的图示；
图56是用于解释本发明的图示；
图57是用于解释本发明的图示；
图58是用于解释本发明的图示；
图59A和59B是用于解释本发明的示意图；
图60A和60B是用于解释本发明的示意图；
图61A和61B是用于解释本发明的示意图；
图62A和62B是用于解释本发明的示意图；
图63A和63B是用于解释本发明的示意图；
图64A和64B是用于解释本发明的图示；
图65A至65C是用于解释本发明的示意图；
图66A至66C是用于解释本发明的示意图；
图67是用于解释本发明的图示；以及
图68A至68C是用于解释本发明的图示。
具体实施方式
以下将参考各附图来解释本发明的实施方式。注意，本发明可由各种方式实现，并且本领域普通技术人员可以容易地理解，可以用各种方法对其方式和细节做出各种修改而不背离本发明的精神和范围。因此，不应该将本发明解释为受到以下实施方式描述的限制。在该说明书的附图中，相同的部分或者具有相似功能的部分由相同的标号来表示，并且将省略其解释。
(实施方式1)
(在本发明中使用的显示装置的构造)
首先，将参考图1解释在本发明中使用的显示装置的构造。
图1示出了在本发明中使用的显示装置的系统框图的构造示例。在本发明中使用的显示装置包括转换器101、驱动部分102、显示部分103、背光控制器104和背光单元105。
在图1中，将灰度信号106和控制信号109输入到转换器101。转换器101将驱动部分控制信号107输出至驱动部分102。注意，灰度信号106是将要在显示部分103上显示的图像数据(诸如，运动图像或静止图像)，而控制信号109是用作诸如时钟脉冲等用于驱动转换器101的基准的信号。驱动部分控制信号107是与通过由转换器101转换灰度信号106而获得的信号相等的二进制数字信号。更具体地，驱动部分控制信号107含有经转换的图像数据以及用于驱动部分102的驱动的信号。
在图1中，驱动部分控制信号107和控制信号110被输入到驱动部分102。驱动部分102将显示部分控制信号108输出至显示部分103。控制信号110是用作诸如时钟脉冲等用于驱动驱动部分102的基准的信号。显示部分控制信号108是用于将经转换的图像数据输入至包括在显示部分103内的像素的数字信号。
在图1中，显示部分控制信号108被输入到显示部分103。显示部分103包括各自具有液晶元件的多个像素。经转换的图像数据被提供给多个像素中的每一个像素内的液晶元件，并且根据经转换的图像数据来确定液晶元件的透射率。
如下将解释在多个像素中的每一个像素内的液晶元件的工作。液晶元件包括两个电极，并且当两个电极之间的电位差为0V(其后还可被称为“未施加电压时间”或“未施加电压状态”)时，该元件的透射率为0％(其后还可被称为标准黑)。液晶元件不限于上述元件，并且可以是其透射率在未施加电压时间是100％(其后还可被称为标准白)的元件。此外，当液晶元件的两个电极之间产生一电位差(其后还可被称为“施加电压时间”或“施加电压状态”)时，该液晶元件的透射率改变。注意，当液晶元件的状态从未施加电压状态变为施加电压状态时，该液晶元件无法立刻具有100％的透射率，而是需要一段时间。注意，该液晶元件的透射率从10％增加到90％所需的时间是Ton。类似地，当液晶元件的状态从施加电压状态变为未施加电压状态时，该液晶元件也无法立刻具有0％的透射率，而是需要一段时间。注意，该液晶元件的透射率从90％下降到10％所需的时间是Toff。Ton要短于Toff。
此外，在一般的显示装置中，对液晶元件的第一电极施加恒定电位，且在一个帧周期内仅对第二电极施加一次模拟电压，从而控制液晶元件的透射率。在本发明中使用的显示装置中，对液晶元件的第一电极施加恒定电位，并在一个帧周期内对第二电极施加多次数字电压(数字信号)，从而控制液晶元件的透射率。更具体地，在本发明中使用的显示装置中，一个帧周期被分为多个子发光周期。每个子发光周期都被控制在处于未施加电压状态或施加电压状态。因此，控制了一个帧周期内透过的光量(液晶元件的总透射率)。
如上所述，在本发明中使用的显示装置利用了当液晶元件的状态从未施加电压状态变为施加电压状态时或从施加电压状态变为未施加电压状态时该液晶元件的透射率不立刻改变(响应时间较慢)的特性，并且控制了一个帧周期内透过的光量，从而能够更为正确地表示期望的灰度。
此外，在本发明中使用的显示装置利用了液晶元件响应速度较低的特性，并高速地将数字电压连续施加给该液晶元件，从而控制一个帧周期内透过的光量(液晶元件的总透射率)。即，本发明的显示装置适用于高速工作。因此，本发明的显示装置适用于要求液晶元件在高速下工作的驱动方法，诸如场序列驱动法、脉冲驱动法或插黑驱动法。更具体地，在场序列驱动法中，一个帧周期被分为R发光周期、G发光周期和B发光周期，并且在每一周期内显示每种颜色的灰度。因此，本发明能够解决场序列驱动法中必须以三倍速度驱动液晶元件并且因为液晶元件的低响应速度而无法在每个周期内正确表示每种颜色的灰度的问题。于是，本发明更适用于场序列驱动法。当然，如上所述，本发明的显示装置也适用于脉冲驱动法、插黑驱动法等等。
在图1中，背光控制器控制信号111被输入到背光控制器104。背光控制器104将背光单元控制信号112输出至背光单元105。注意，背光控制器控制信号111可以是重复的预定信号，或者可以根据灰度信号102而变化。背光单元控制信号112是确定背光单元105是否发光的信号。此外，背光单元控制信号112是选择要从背光单元105提供给显示部分的光的色彩分量的信号。
在图1中，背光单元控制信号112被输入到背光单元105。背光单元105由背光单元控制信号112控制发光或不发光。此外，背光单元控制信号112可控制背光单元105的哪一部分发光。另外，背光单元控制信号112可控制在场序列驱动中背光单元105要发出什么颜色。
(在本发明中使用的转换器的构造)
接下来，将参考图2A和2B解释图1所示的转换器101的详细构造和工作。
图2A示出了包括在本发明中使用的显示装置内的转换器101的系统框图。转换器101包括灰度数据转换器201和存储器部分202。
模式表存储在存储器部分202内。该模式表是示出了灰度信号106和模式数据之间的关系的表。更具体地，该模式表如图3A所示存储了与灰度数据相对应的模式数据。
图4A示出了模式数据的一个示例。例如，当灰度信号106是6位信号时，可显示0至63灰度。图4A示出了灰度级0的模式数据x0、灰度级1的模式数据x1、灰度级62的模式数据x62、灰度级63的模式数据x63。此外，一个帧周期被分为至少两个周期，并且在每个周期内每一模式数据都被确定为位于H电平或L电平。因此，每个模式数据在经由划分一个帧周期而获得的多个周期中的每一周期内都示出H电平或L电平。
注意，每个模式数据可以具有三个电平，诸如H电平、L电平和M(中间)电平，或者可具有四个电平。当每个模式数据具有三个或四个电平时，本发明的显示装置可以显示更多的灰度级。图4B示出了在其中每个模式数据都具有三个电平的模式数据的示例。
注意，每个模式数据优选地具有四个或更少的电平，因为存储器部分202的构造在五个或更多电平的情况下会具有大尺度。这是因为，例如在每个模式数据为2电平的情况下存储一灰度信号106的模式数据所需的存储器部分202的容量是1位，在每个模式数据为3或4电平的情况下是2位，而在每个模式数据为3或4电平的情况下是3位。因此，当每个模式数据具有5个电平时，存储器部分202的容量与每个模式数据具有2电平的情况相比要大三倍或三倍以上。
当一个帧周期被分为多个发光周期并且多个发光周期中的每一个周期又被分为多个子发光周期时，可以确定每个发光周期内的模式数据。
作为存储器部分202，可以使用RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等。作为RAM，可以使用SRAM(静态RAM)、DRAM(动态RAM)、VRAM(视频RAM)、DPRAM(双端口RAM)、NOVRAM(非易失性RAM)、PRAM(伪RAM)等。作为ROM，可以使用EPROM、一次可编程ROM、EEPROM、闪存、掩模ROM等。
在图2A中，灰度数据转换器201将灰度信号106与模式表203进行比较，并输出驱动部分控制信号107。驱动部分控制信号107包含与灰度信号106相对应的模式表203的模式数据以及用于驱动该驱动部分102的信号。
随后将参考图2B解释与图2A所示的不同的转换器101的详细构造和操作。
图2B示出了包括在本发明中使用的显示装置内的转换器101的系统框图。转换器101包括灰度数据转换器201、存储器部分204和选择部分205。
模式表被存储在存储器部分204内。该模式表是示出了灰度信号106和模式数据之间的关系的表。更具体地，该模式表如图3B所示存储了与灰度数据相对应的模式数据。
注意，图3B中的模式表包括一个灰度数据和多个模式数据。例如，如图3B所示，该模式表包括与一个灰度数据相关的多个模式数据。
作为存储器部分204，可以使用RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等。作为RAM，可以使用SRAM(静态RAM)、DRAM(动态RAM)、VRAM(视频RAM)、DPRAM(双端口RAM)、NOVRAM(非易失性RAM)、PRAM(伪RAM)等。作为ROM，可以使用EPROM、一次可编程ROM、EEPROM、闪存、掩模ROM等。
在图2B中，环境信号206和模式表208被输入到选择部分205。环境信号206指示显示装置的环境，诸如显示装置的周围温度、面板温度以及显示装置的周围亮度等。基于环境信号206，选择部分205选择合适的模式数据并且将所选的模式表207输出至灰度数据转换器201。注意，所选的模式表207含有灰度数据以及存储在存储器部分204中的模式表的一个合适的模式数据。
在图2B中，灰度数据转换器201将灰度信号106与由选择部分205选出的所选模式表207进行比较，并输出驱动部分控制信号107。驱动部分控制信号107包含与灰度信号106相对应的选出模式表207的模式数据以及用于驱动该驱动部分102的信号。
如下将参考图3B解释存在与一个灰度数据有关的多个模式数据的情况。然而本发明不限于此。模式数据的位数可以关于灰度数据的位数而增加，并且可以使灰度数据和模式数据基于环境信号206而彼此相对应。例如，当灰度数据的位数为6位而模式数据的位数为8位时，灰度数据是带有64个灰度级的数据，而模式数据是带有256个灰度级的数据。即，灰度数据的灰度级32无需对应于模式数据的灰度级32，而是可以取决于环境信号对应于灰度级256、灰度级230或灰度级260。
(在本发明中使用的显示部分的构造)
如下将参考图5解释图1所示的显示部分103的详细构造和工作。将简要解释驱动部分102的构造和工作。
图5示出了包括在本发明中使用的显示装置内的驱动部分102和显示部分103的构造。驱动部分102包括源极驱动器501、栅极驱动器502等等。在显示部分103中，多个像素505以矩阵排列。
栅极驱动器502将扫描信号提供给多条配线504中的每一条配线。借助该扫描信号，在逐行的基础上确定像素505是处于选中状态还是未选中状态。此外，栅极驱动器502将扫描信号提供给多条配线504中的每一条配线，使得在一行中的像素505从第一行开始顺序地处于选中状态。即，栅极驱动器502从第一行开始扫描配线504。
在图5中，源极驱动器501将视频信号提供给每条配线503。该视频信号被提供给选中的像素505而不提供给未选中像素505。另外，该视频信号是二进制数字信号。然而，当本发明的显示装置由其中反向了视频信号的驱动方法所驱动时，视频信号也可以是具有基准电位(与反电极的电位相等的电位)、正电极侧上的电位和负电极侧上的电位的三进制信号。优选情况下正电极侧上的电位的绝对值与负电极侧上的电位的绝对值大致相同。
在图5中，如上所述，多个像素505以矩阵排列在显示部分103中。然而，像素505不必以矩阵排列，而是可以按品字形图案或Bayer图案排列。此外，配线503和配线504与多个像素505中的每一个像素相连。
接着，将参考图6A和6B描述设置在图5的显示部分103中的像素505的详细构造和工作。
图6A示出了像素505的构造。像素505包括开关601、具有两个电极的电容器元件602以及具有两个电极的液晶元件603。开关601的第一端与配线503相连接。电容器元件602的第一电极连接至配线605，而其第二电极则连接至开关601的第二端。液晶元件603的第一电极连接至反电极604，而其第二电极则连接至开关601的第二端。注意，开关601的第二端、电容器元件602的第二电极和液晶元件603的第二电极的一个节点是节点7361。开关601由配线504来控制闭合或断开。
作为液晶元件603，可以使用铁电液晶或者可以使用反铁电液晶。作为液晶的驱动方式，可以任意地使用TN(扭转向列)方式、IPS(面内开关)方式、FFS(边缘场开关)方式、MVA(多域垂直取向)方式、PVA(图案化垂直取向)方式、ASM(轴向对称取向微单元)方式、OCB(光学补偿双折射)方式、FLC(铁电液晶)方式、AFLC(反铁电液晶)方式等等。
作为开关601，可以使用n沟道晶体管或p沟道晶体管。当使用n沟道晶体管或p沟道晶体管作为开关601时，该晶体管的栅极连接至配线504、其第一端连接至配线503、而其第二端则连接至节点7361。
随后，将解释图6A中的像素505的基本工作。当像素505被选中时，开关601闭合，并且视频信号经由配线503提供给节点7361。与此同时，电容器元件602保持配线605的电位与视频信号的电位之差。
当像素505未被选中时，开关601断开，并且视频信号未被提供给像素505。此外，节点7361处于浮置状态。此处，电容器元件602保持配线605的电位与视频信号的电位之差。因此，当配线605的电位恒定时，节点7361保持视频信号的电位。
在使用n沟道晶体管作为开关601的情况下，扫描信号在像素505被选中时处于H电平，而在像素505未被选中时处于L电平。此外，在使用p沟道晶体管作为开关601的情况下，扫描信号在像素505被选中时处于L电平，而在像素505未被选中时处于H电平。
当使用n沟道晶体管或p沟道晶体管作为开关601时，扫描信号的H电平要高于视频信号的最大电压。此外，扫描信号的L电平要低于视频信号的最小电压。
此处，将参考图14A解释不同于图6A中的像素的像素505的详细构造和工作。
图14A示出了像素505的构造。像素505包括开关601、具有两个电极的电容器元件602、具有两个电极的液晶元件603以及开关1401。开关601的第一端与配线503相连接。电容器元件602的第一电极连接至配线605，而其第二电极连接至开关601的第二端。液晶元件603的第一电极连接至反电极604，而其第二电极连接至开关601的第二端。开关1401的第一端连接至配线1402，而其第二端与开关601的第二端相连。注意，开关601的第二端、电容器元件602的第二电极、液晶元件603的第二电极以及开关1401的第一端的节点是节点74141。开关601由配线504的电位(信号)控制闭合或断开，而开关1401由配线1401的电位(信号)控制闭合或断开。
作为开关1401，可以使用n沟道晶体管或p沟道晶体管。当使用n沟道晶体管或p沟道晶体管作为开关1401时，该晶体管的栅极连接至配线1403、其第一端连接至配线1402、而其第二端连接至节点74141。
随后，将解释图14A中的像素505的基本工作。当像素505被选中时，开关601闭合，并且视频信号经由配线503提供给节点74141。与此同时，电容器元件602保持配线605的电位与视频信号的电位之差。注意，此时开关1401断开。
当像素505未被选中时，开关601断开，并且视频信号未被提供给像素505。此外，节点74141处于浮置状态。此处，电容器元件602保持配线605的电位与视频信号的电位之差。因此，当配线605的电位恒定时，节点74141保持视频信号的电位。
此外，在图14A中，可以通过控制开关1401的接通和断开来执行擦除操作。例如，当开关1401闭合时，节点74141的电位与配线1402的电位相等。当配线1402的电位被设置为与反电极604的电位相等时，该液晶元件的透射率为0％；因此可以在图14A的像素505中执行擦除操作。
当液晶元件603是标准白液晶元件时，配线1402的电位可以被设置成充分高于或低于反电极604的电位。
此外，在图14A的像素505中，通过向配线1402提供视频信号不仅可以执行上述擦除操作，而且还可以执行写入操作。此外，通过向配线1402和配线503提供带有不同幅度的视频信号，能够更好地控制灰度并能够实现更高级的灰度显示。
与配线504相类似，可以将扫描信号提供给配线1403。然而，需要以不同的定时来将扫描信号提供给配线1403和配线504。
在使用n沟道晶体管作为开关1401的情况下，配线1403的扫描信号在擦除操作周期内处于H电平，而在其他周期内处于L电平。此外，在使用p沟道晶体管作为开关1401的情况下，配线1403的扫描信号在擦除操作周期内处于L电平，而在其他周期内处于H电平。
此外，如图14B所示，开关1401的第一端可以连接至配线605而非与配线1402连接。这是因为配线605只需具有恒定电位，并且当配线605的电位被设置为与反电极604的电位相等时，能够在图14B中执行擦除操作。
当液晶元件603是标准白液晶元件时，配线605的电位可以被设置为充分高于或低于反电极604的电位。
接着，将参考图6B解释视频信号与液晶元件603的透射率之间的关系。图6B示出了关注某一像素的情况。
图6B示出了在一个帧周期内视频信号被6次写入时节点7361的电位、反电极604的电位以及液晶元件603的透射率(透过液晶元件603的光量)。此外，为便于解释，一个帧周期被分为周期T1至T6以及T0。
周期T1至T6中的每一周期都含有在其间将视频信号写入像素505的周期以及在其间在节点7361处保持该视频信号的周期。即，在某一像素505中，可以在周期T1至T6中的每一周期内设置选中状态和未选中状态。因此，周期T1至T6中的每一周期都是在某一像素505的选中状态之后且在其下一个选中状态之前的周期。
周期T0是一个帧周期内除了周期T1至T6之外的其他周期。期望节点7361的电位在周期T0内处于L电平。
如上所述，视频信号是二进制数字信号。因此，节点7361的电位也是二进制的。另外，节点7361的L电平与反电极604的L电平的电位相同。注意，当液晶元件603是标准白液晶元件时，节点7361在周期T0内的电位可以被设为充分高于或低于反电极604的电位。
另外，图6B示出了在一个帧周期内视频信号被6次写入的情况，但是本发明不限于此。
注意，视频信号的模式(节点7361处的电位)在周期T1内处于L电平、在周期T2内处于H电平、在周期T3内处于L电平、在周期T4内处于H电平、在周期T5内处于H电平、在周期T6内处于L电平，但是本发明不限于此。视频信号的模式由液晶材料、视频信号的电压等确定。
在图6B的周期T1中，因为节点7361的电位处于L电平，所以液晶元件603处于未施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率保持在0％处。
在图6B的周期T2中，因为节点7361的电位处于H电平，所以液晶元件603处于施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率开始增大。液晶元件603的透射率的增大在透射率变为100％时停止。然而，液晶元件603的透射率不一定要变为100％。
在图6B的周期T3中，因为节点7361的电位处于L电平，所以液晶元件603处于未施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率开始下降。液晶元件603的透射率的下降在透射率变为0％时停止。然而，液晶元件603的透射率不一定要变为0％。
在图6B的周期T4中，因为节点7361的电位处于H电平，所以液晶元件603处于施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率开始增大。液晶元件603的透射率的增大在透射率变为100％时停止。然而，液晶元件603的透射率不一定要变为100％。
在图6B的周期T5中，因为节点7361的电位保持在H电平处，所以液晶元件603保持在施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率开始进一步增大。液晶元件603的透射率的增大在透射率变为100％时停止。然而，液晶元件603的透射率不一定要变为100％。
在图6B的周期T6中，因为节点7361的电位处于L电平，所以液晶元件603处于未施加电压状态。因此，液晶元件603的透射率开始下降。液晶元件603的透射率的下降在透射率变为0％时停止。
如上所述，在本发明中使用的显示装置中，由视频信号确定液晶元件603在周期T1至T6中的哪一周期中被设为施加电压状态或未施加电压状态，由此使得透过液晶元件603的光量随时间改变。因此，灰度由通过关于一个帧周期内在每一点处对通过液晶的光量进行积分所获得的值来确定。因此，在图6B中示出的液晶元件603的灰度由斜纹阴影区指示。
在实际情况下，在本发明中使用的显示装置的灰度并非由通过关于一个帧周期在每一点处对透过液晶的光量进行积分而获得的值来确定，而是由通过关于一个背光发光周期在每一点处对透过液晶的光量进行积分而获得的值来确定。
当视频信号如图58所示具有三个值，即L电平、M电平和H电平时，能够更精确地控制透过液晶元件的光量。因为能够更精确地控制透过液晶元件的光量，所以能够在一段较短的时间内(通过更少的视频信号写入)表达更大数量的灰度级。
接着，将参考图7解释当在本发明中使用的显示装置通过场序列驱动法来驱动时视频信号与液晶元件603的透射率之间的关系。在图7所示的场序列驱动法中，背光在一个帧周期内顺序发出R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)光。此外，图7示出了关注某一像素的情况。
图7示出了节点7361的电位、反电极604的电位以及液晶元件603的透射率(透过液晶元件603的光量)。此外，一个帧周期被分为R发光周期、G发光周期和B发光周期。为便于解释，R发光周期、G发光周期和B发光周期中的每一个类似于图6B被分为周期T1至T6以及T0。图7示出了在每个发光周期内视频信号被6次写入像素505的情况。
R发光周期、G发光周期和B发光周期的不同仅在于透过液晶元件603的光的色彩分量(波长)有所不同。在R发光周期中，R(红色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在G发光周期中，G(绿色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在B发光周期中，B(蓝色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。
周期T1至T6中的每一周期都含有在其间将视频信号写入像素505的周期以及在其间在节点7361处保持该视频信号的周期。即，在某一像素505中，在周期T1至T6中的每一周期内设置选中状态和未选中状态。因此，周期T1至T6中的每一周期都是在某一像素505的选中状态之后且在其下一个选中状态之前的周期。
周期T0是一个帧周期内除了周期T1至T6之外的其他周期。期望节点7361的电位在周期T0内处于L电平。当液晶元件603是标准白液晶元件时，在周期T0内节点7361的电位可以被设置为充分高于或低于反电极604的电位。
如上所述，视频信号是二进制数字信号。因此，节点7361的电位也是二进制的。另外，节点7361的L电平与反电极604的L电平的电位相同。
另外，图7示出了在每一发光周期内视频信号被6次写入的情况，但是本发明不限于此。
在每一发光周期的周期T1至T6的每一周期内，节点7361的电位类似于图6B处于H电平或L电平。因此，使得透过液晶元件603的光量(透射率)根据视频信号随时间改变。于是，液晶元件603的灰度由通过关于每个发光周期在每一点处对透过液晶的光量进行积分所获得的值来确定。因此，每一发光周期内液晶元件603的灰度由每一发光周期的斜纹阴影区指示。
在R发光周期中，R(红色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。因此，透过液晶元件603的R色彩分量的光的灰度由R发光周期内透过液晶元件603的总光量所确定。
在G发光周期中，G(绿色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。因此，透过液晶元件603的G色彩分量的光的灰度由G发光周期内透过液晶元件603的总光量所确定。
在B发光周期中，B(蓝色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。因此，透过液晶元件603的B色彩分量的光的灰度由B发光周期内透过液晶元件603的总光量所确定。
如上所述，本发明的显示装置通过将一个帧周期分为多个发光周期能够在一个帧周期内显示多种色彩分量(波长)的光。这就是所谓的场序列驱动。
通常，在场序列驱动法中，在通过划分一个帧周期而获得的多个周期中的每一周期内，将一模拟电压输入到一像素。然而，因为液晶元件的响应速度较低，所以就存在即使在一个帧周期内多次输入视频信号仍无法表达正确的灰度的问题。
然而，在本发明中使用的显示装置中，即使液晶元件的响应速度较低，也会因为能使该液晶元件的响应速度在每一发光周期内随时间改变而得以表达正确的灰度。
在图7中，一个帧周期被分成在其间R色彩分量的光透过液晶元件603的R发光周期、在其间G色彩分量的光透过液晶元件603的G发光周期、以及在其间B色彩分量的光透过液晶元件603的B发光周期。然而，一个帧周期不限于被分为三个发光周期，而是也可以被分为四个或更多的发光周期。此外，在每个发光周期中，透过液晶元件603的光的色彩分量不限于R、G和B，而是还可以使用除R、G和B以外的其他色彩分量。作为除R、G和B以外的色彩分量，例如可以给出B(黑色)、W(白色)、Y(黄色)、C(青色)、M(品红色)、翡翠绿色和朱红色等色彩分量。
例如，一个帧周期可以被分为R发光周期、G发光周期、B发光周期以及在其间W色彩成分的光透过液晶元件603的W发光周期。通过添加W发光周期，能够实现对本发明的显示装置的功率节省。
当然，一个帧周期也可被分为R发光周期、G发光周期、B发光周期以及在其间另一色彩分量(B、W、Y、C、M、翡翠绿色、朱红色等)的光透过液晶元件603的发光周期。
作为另一示例，一个帧周期可以被分为在其间Y色彩分量的光透过液晶元件603的Y发光周期、在其间C色彩分量的光透过液晶元件603的C发光周期、以及在其间M色彩分量的光透过液晶元件603的M发光周期。
当然，一个帧周期可以被分为Y发光周期、C发光周期、M发光周期以及在其间另一色彩分量(R、G、B、W、翡翠绿色、朱红色等)的光透过液晶元件603的发光周期。
此外，一个帧周期也可被分为R发光周期、G发光周期、B发光周期以及在其间类似于R、G和B中的至少一个的色彩分量的光透过液晶元件603的发光周期。通过使用这一色彩分量，能够进行更接近真实物体的显示，并能降低功耗。
例如，一个帧周期可以被分为在其间R1色彩分量的光透过液晶元件603的R1发光周期、在其间R2色彩分量的光透过液晶元件603的R2发光周期、G发光周期以及B发光周期。注意，R1色彩分量和R2色彩分量都是红色，但其色彩分量(波长和频率)稍有不同。
类似地，一个帧周期可以被分为R发光周期、在其间G1色彩分量的光透过液晶元件603的G1发光周期、在其间G2色彩分量的光透过液晶元件603的G2发光周期以及B发光周期。注意，G1色彩分量和G2色彩分量都是绿色，但其色彩分量(波长和频率)稍有不同。
类似地，一个帧周期可以被分为R发光周期、G发光周期、在其间B1色彩分量的光透过液晶元件603的B1发光周期以及在其间B2色彩分量的光透过液晶元件603的B2发光周期。注意，B1色彩分量和B2色彩分量都是蓝色，但其色彩分量(波长和频率)稍有不同。
当然，一个帧周期可以被分为R1发光周期、R2发光周期、G1发光周期、G2发光周期以及B发光周期。
类似地，一个帧周期可以被分为R1发光周期、R2发光周期、G发光周期、B1发光周期以及B2发光周期。
类似地，一个帧周期可以被分为R发光周期、G1发光周期、G2发光周期、B1发光周期以及B2发光周期。
当然，一个帧周期可以被分为R1发光周期、R2发光周期、G1发光周期、G2发光周期、B1发光周期以及B2发光周期。
接着，参考图8，以下将解释在本发明的显示装置利用帧反转驱动法的情况下视频信号与液晶元件603的透射率之间的关系。在图8所示的帧反转驱动法中，视频信号的极性在每个帧周期内被反转为正或负。图8示出了关注某一像素的情况。
注意，帧反转驱动法是在其中输入至像素的视频信号的极性在每个帧周期内相对于反电极的电位而被反转的驱动方法。本发明的显示装置在一个帧周期内将视频信号多次提供给像素。因此，相比在一个帧周期内仅为像素提供一次视频信号的常规显示装置而言，本发明的显示装置的液晶元件中容易导致老化。因此，在本发明的显示装置中，通过图8所示的帧反转驱动法能够抑制液晶元件的老化。
图8示出了节点7361的电位、反电极604的电位以及液晶元件603的透射率(透过液晶元件603的光量)。此外，图8还示出了偶数帧周期(N)和奇数帧周期(N+1)。帧周期(N)和帧周期(N+1)中的每一周期都被分为类似于图7的R发光周期、G发光周期和B发光周期。每个发光周期都类似于图7而被分为周期T1至T6以及T0，但它们未在图8中示出。
R发光周期、G发光周期和B发光周期的不同仅在于透过液晶元件603的光的色彩分量(波长)有所不同。在R发光周期中，R(红色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在G发光周期中，G(绿色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在B发光周期中，B(蓝色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。
周期T1至T6中的每一周期都含有在其间将视频信号写入像素505的周期以及在其间在节点7361处保持该视频信号的周期。即，在某一像素505中，可以在周期T1至T6中的每一周期内设置选中状态和未选中状态。因此，周期T1至T6中的每一周期都是在某一像素505的选中状态之后且在其下一个选中状态之前的周期。
周期T0是一个帧周期内除了周期T1至T6之外的其他周期。期望节点7361的电位在周期T0内处于L电平。当液晶元件603是标准白液晶元件时，在周期T0内节点7361的电位可以被设为充分高于或低于反电极604的电位。
另外，图8示出了在每一发光周期内视频信号被6次写入的情况，但是本发明不限于此。
注意，视频信号的电压具有三个值，即V0、V1和V2。此外，V0和V1之间的电位差(V1-V0)与V2和V0之间的电位差(V2-V0)相同。
在帧周期(N)的R发光周期、G发光周期和B发光周期中，视频信号的电压为V0或V1。透过液晶元件603的光量根据视频信号随时间改变。
在帧周期(N+1)的R发光周期、G发光周期和B发光周期中，视频信号的电压为V0或V2。透过液晶元件603的光量根据视频信号随时间改变。
除非液晶元件603的第一电极和第二电极之间电位差的绝对值改变，否则液晶元件603具有相同的透射率(透过液晶元件的光量)，而无需考虑施加给第一电极和第二电极的电压的极性。
因此，当仅反转帧周期(N)内的视频信号极性以及帧周期(N+1)内的视频信号极性时，在帧周期(N)内透过液晶元件603的总光量与帧周期(N+1)内的相同。
如上所述，当本发明的显示装置利用帧反转驱动法时，可以有适量的光透过液晶元件603。
此外，当本发明的显示装置利用帧反转驱动法时，就能够有效地解决液晶元件603的老化问题。这是因为液晶元件603的老化容易由在液晶元件603的一个帧周期内重复施加电压状态和未施加电压状态引起，另外液晶元件603的老化还容易由施加电压状态下的视频信号是一般显示装置的视频信号的最大或最小值而引起。
接着，参考图9，以下将解释在本发明的显示装置利用视频信号反转驱动法的情况下视频信号与液晶元件603的透射率之间的关系，其中该视频信号反转驱动法与图8所示帧反转驱动法不同。图9示出了关注某一像素的情况。
在与图8所示的帧反转驱动法不同的视频信号反转驱动法中，输入至像素的视频信号的极性在每个发光周期内相对于反电极的电位被反转。即，视频信号的极性在比在图8所示的帧反转驱动法中的更短的时间段内反转；因此能够更好地抑制液晶元件的老化。
图9示出了节点7361的电位、反电极604的电位以及液晶元件603的透射率(透过液晶元件603的光量)。此外，图9还示出了偶数帧周期(N)和奇数帧周期(N+1)。帧周期(N)和帧周期(N+1)中的每一周期都被分为类似于图7和图8的R发光周期、G发光周期和B发光周期。每个发光周期都类似于图7和图8而被分为周期T1至T6以及T0，但它们未在图9中示出。
R发光周期、G发光周期和B发光周期的不同仅在于透过液晶元件603的光的色彩分量(波长)有所不同。在R发光周期中，R(红色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在G发光周期中，G(绿色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在B发光周期中，B(蓝色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。
周期T1至T6中的每一周期都含有在其间将视频信号写入像素505的周期以及在其将在节点7361处保持该视频信号的周期。即，在某一像素505中，可以在周期T1至T6中的每一周期内设置选中状态和未选中状态。因此，周期T1至T6中的每一周期都是在某一像素505的选中状态之后且在其下一个选中状态之前的周期。
周期T0是一个帧周期内除了周期T1至T6之外的其他周期。期望节点7361的电位在周期T0内处于L电平。当液晶元件603是标准白液晶元件时，在周期T0内节点7361的电位可以被设为充分高于或低于反电极604的电位。
另外，图9示出了在每一发光周期内视频信号被6次写入的情况，但是本发明不限于此。
注意，视频信号的电压具有三个值，即V0、V1和V2。此外，V0和V1之间的电位差(V1-0)与V2和V0之间的电位差(V0-V2)相同。
在帧周期(N)的R发光周期、帧周期(N)的B发光周期、帧周期(N+1)的R发光周期以及帧周期(N+1)的B发光周期中，视频信号的电压为V0或V1。透过液晶元件603的光量根据视频信号随时间改变。
在帧周期(N)的G发光周期和帧周期(N+1)的G发光周期中，视频信号的电压为V0或V2。透过液晶元件603的光量根据视频信号随时间改变。
除非液晶元件603的第一电极和第二电极之间的电位差的绝对值改变，否则液晶元件603具有相同的透射率(透过液晶元件的光量)，而无需考虑施加给液晶元件603的第一电极和第二电极的电压的极性。
因此，当仅反转视频信号的极性时，透过液晶元件603的总光量相同。
如上所述，当在本发明中使用的显示装置利用在其中视频信号的极性在每个发光周期内被反转的驱动方法时，适量的光可以透过液晶元件603。
此外，当在本发明中使用的显示装置利用在其中视频信号的极性在每个发光周期内被反转的驱动方法时，能够有效地解决液晶元件603的老化问题。这是因为液晶元件603的老化容易由在液晶元件603的一个帧周期内重复施加电压状态和未施加电压状态引起，另外液晶元件603的老化还容易由施加电压状态下的视频信号是一般显示装置的视频信号的最大或最小值而引起。
图9示出了一个帧周期被分为三个发光周期的情况，但是一个帧周期也可以被分为三个以上的发光周期。同样，当一个帧周期被分为三个以上的发光周期时，视频信号的极性可以在每一发光周期中被反转。
图57示出了节点7361的电位、反电极604的电位以及液晶元件603的透射率(透过液晶元件603的光量)。此外，图57还示出了偶数帧周期(N)和奇数帧周期(N+1)。帧周期(N)和帧周期(N+1)中的每一周期都被分为类似于图7、图8和图9的R发光周期、G发光周期和B发光周期。每个发光周期都类似于图7、图8和图9而被分为周期T1至T6以及T0，但它们未在图57中示出。
R发光周期、G发光周期和B发光周期的不同仅在于透过液晶元件603的光的色彩分量(波长)有所不同。在R发光周期中，R(红色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在G发光周期中，G(绿色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。在B发光周期中，B(蓝色)色彩分量(波长)的光透过液晶元件603。
周期T1至T6中的每一周期都含有在其间将视频信号写入像素505的周期以及在其将在节点7361处保持该视频信号的周期。即，在某一像素505中，可以在周期T1至T6中的每一周期内设置选中状态和未选中状态。因此，周期T1至T6中的每一周期都是在某一像素505的选中状态之后且在其下一个选中状态之前的周期。
周期T0是一个帧周期内除了周期T1至T6之外的其他周期。期望节点7361的电位在周期T0内处于L电平。当液晶元件603是标准白液晶元件时，在周期T0内节点7361的电位可以被设为充分高于或低于反电极604的电位。
另外，图9示出了在每一发光周期内视频信号被6次写入的情况，但是本发明不限于此。
注意，视频信号的电压具有三个值，即V0、V1和V2。此外，V0和V1之间的电位差(V1-V0)与V2和V0之间的电位差(V0-V2)相同。
在周期T1至T6中，其间视频信号的电压是V0或V1的周期与其间视频信号的电压是V0或V2的周期依次重复。即，图57示出了在每一发光周期内的反转驱动。
如上所述，当本发明的显示装置在每个发光周期内利用反转驱动时，能够表达更高的灰度级。
此外，当本发明的显示装置在一发光周期内利用反转驱动时，能有效地解决液晶元件603的老化问题。这是因为液晶元件603的老化容易由在液晶元件603的一个帧周期内重复施加电压状态和未施加电压状态引起，另外液晶元件603的老化还容易由施加电压状态下的视频信号是一般显示装置的视频信号的最大或最小值所引起。
图57示出了一个帧周期被分为三个发光周期的情况，但是一个帧周期也可以被分为三个以上的发光周期。同样，当一个帧周期被分为三个以上的发光周期时，视频信号的极性可以在每一发光周期中被反转。
接着，将参考图10解释在视频信号被写入多个像素的情况下的时序图。
图10示出了在一个帧周期被分成R发光周期、G发光周期和B发光周期且每个发光周期又被分成三个子发光周期(SL1、SL2和SL3)的情况下的时序图。注意，如上所述，还可以在一个帧周期内设置除R、G和B之外的其他色彩的发光周期，或者可以将一个帧周期分成三个以上的发光周期。此外，每个发光周期也可被分为三个以上的子发光周期。
此外，在图10的时序图中，多个子发光周期中的每一周期又被分为写入周期Ta和显示周期Ts。在写入周期Ta中，扫描栅极信号线(扫描线)并将视频信号写入每一像素。即，执行写入操作。注意，光在写入周期Ta内不透过液晶元件。在显示周期Ts中，每种色彩分量(波长)的光透过所有的液晶元件，并在显示部分上显示图像。
注意，显示周期Ts的长度在每一子发光周期中可以有所不同。当显示周期Ts的长度在每一子发光周期中不相同时，能够表达更高的灰度级。例如，当在各子发光周期中的显示周期Ts的长度的相对比是2的n次幂(诸如1∶2∶4∶8...)时，能够进行带有更高灰度级的显示。此外，带有显示周期Ts的长度的更高相对比的子发光周期还可以被进一步分为多个周期，诸如1∶2∶4∶4(8的拆分)∶4(8的拆分)...。当带有显示周期Ts的长度的更高相对比的子发光周期被分为多个周期时，能够显示波动(诸如，闪烁)更少的图像。
图10的时序图具有将子发光周期分为写入周期Ta和显示周期Ts的这一特征。这是因为当子发光周期被分为写入周期Ta和显示周期Ts时，在写入周期Ta内液晶元件的对齐的无序不影响显示。此外，因为在每一显示周期Ts(灰度显示)内设置了写入周期Ta(黑显示)，所以能够抑制运动图像显示中的图像滞后或模糊，由此能够改善运动图像的显示性能。
随后，以下将参考图11来解释在视频信号被写入多个像素的情况下与图10所示的不同的时序图。
图11示出了在一个帧周期被分成R发光周期、G发光周期和B发光周期且每个发光周期又被分成五个子发光周期(SL1、SL2、SL3、SL4和SL5)的情况下的时序图。注意，如上所述，还可以在一个帧周期内设置除R、G和B之外的其他色彩的发光周期，或者可以将一个帧周期分成三个以上的发光周期。此外，每个发光周期也可被分为五个以上的子发光周期。
在图11的时序图中，在子发光周期SL1至SL4中执行写入操作。在写入操作中，扫描栅极信号线(扫描线)并将视频信号写入每一像素。此外，在图11的时序图中，在子发光周期SL5中执行擦除操作。在擦除操作中，扫描栅极信号线(扫描线)并将用于把液晶元件的透射率设为0％的视频信号或电源电位写入每一像素。
此外，下一发光周期在已在某一发光周期中终止的子发光周期SL5的擦除操作之后开始。例如，写入操作可以在已经对最后一行在R发光周期中的子发光周期SL5内执行了擦除操作之后从G发光周期的子发光周期SL1中开始。
注意，子发光周期SL1至SL4的长度可以不同。当子发光周期SL1至SL4的长度不相同时，能够表达更高的灰度级。例如，当子发光周期SL1至SL4的长度的相对比是2的n次幂(诸如1∶2∶4∶8...)时，能够执行带有更高灰度级的显示。此外，带有显示周期的长度的更高相对比的子发光周期还可以被进一步分为多个周期，诸如1∶2∶4∶4(8的拆分)∶4(8的拆分)...。当带有长度的更高相对比的子发光周期被分为多个周期时，能够显示波动(诸如，闪烁)更少的图像。
注意，可以在子发光周期SL5之后提供一消隐周期。这是因为液晶元件的透射率在子发光周期SL5中终止了擦除操作之后无法立刻变为0％。借助该消隐周期，能够在所有的液晶元件(更具体地，最后一行内的元件)的透射率都肯定变为0％之后执行下一个发光周期内的写入操作。因此，即使液晶元件的响应速度较低，多个像素中的每个像素仍能够表示正确的灰度。
注意，子发光周期SL2内的写入操作是在子发光周期SL1内的写入操作终止之前开始的。这是因为当下一子发光周期内的写入操作在某一子发光周期内的写入操作终止之前开始时，该子发光周期可以很短。因此，在下一子发光周期内的写入操作在某一子发光周期内的写入操作终止之前开始的情况与在下一子发光周期内的写入操作在某一子发光周期内的写入操作已经终止之后才开始的情况相比，能够增加每个发光周期内的子发光周期数。此外，通过增加每个发光周期内的子发光周期数，能表达更高的灰度级。
为了实现图11中的时序图，使用在其中将一个栅极选择周期分成上半和下半子栅极选择周期的驱动方法。例如，在此划分方法中，子发光周期SL1的写入操作是在上半子栅极选择周期内执行的，而子发光周期SL2的写入操作则是在下半子栅极选择周期内执行的。注意，在子发光周期SL5的擦除操作中，通过向像素输入其电位与反电极的电位相同的视频信号，能使液晶元件的透射率为0％。或者，可如图14A和14B所示将电源电位输入至该像素。
注意，一个栅极选择周期可被分为三个子栅极选择周期。当一个栅极选择周期被分为三个子栅极选择周期时，可以同时执行三个子发光周期内的写入操作。因此，能够增加每个发光周期内的子发光周期数；于是能表达更高的灰度级。
在图11的时序图中，在每一发光周期内，分别对应于其各自的发光周期(在图11的情况中为R、G和B)的色彩分量的光总是透过液晶元件。因此，在执行图11的操作的显示装置中，无需以复杂的方式控制透过液晶元件的光(光源)；于是透过液晶元件的光(光源)的控制电路能够相对较小。
如图12所示，在某一子发光周期内的写入操作已经终止之后，在下一子发光周期内的写入操作可以开始。当在下一子发光周期内的写入操作在某一子发光周期内的写入操作已经终止之后才开始时，无需将一个栅极选择周期分成两个子栅极选择周期，从而驱动部分102可以具有相对简单的构造。
此处，参考图53，随后将解释被提供给图11所示的第i行内的栅极信号线、第(i+1)行内的栅极信号线、第m行内的栅极信号线以及第(m+1)行内的栅极信号线的扫描信号以及被提供给第k列内的源极信号线和第1列内的源极信号线的视频信号的时序图。图53所示的时序图是关注图11中的时段1101a和时段1102a的时序图。注意，i、m、k和l各自是大于或等于1的整数。此外，i和m之间的关系为i＜m。
在图11的时序图中，当关注时段1101a时，同时执行在子发光周期SL3内的写入操作与在子发光周期SL4内的写入操作。因此，一个栅极选择周期被分为两个周期。如图53的周期1101b所示，一个栅极选择周期G被分为子栅极选择周期Gs1和子栅极选择周期Gs2。于是，在一个栅极选择周期G(i)中，第i行中的栅极信号线在子栅极选择周期Gs1内被选中，而第m行中的栅极信号线在子栅极选择周期Gs2内被选中。在一个栅极选择周期G(i+1)中，第i+1行中的栅极信号线在子栅极选择周期Gs1内被选中，而第m+1行中的栅极信号线在子栅极选择周期Gs2内被选中。在每一个子栅极选择周期内，都将视频信号提供给源极信号线，由此能够将该视频信号提供给像素。注意，可以通过在周期1102b内将L信号输入到该像素而在子栅极选择周期Gs1内执行擦除操作。
如图12所示，同样在关注某一时段时，还存在写入操作未被同时执行的情况。图56示出了这一情况下关注时段1105a和1105a的时序图。
接着，将参考图13来解释在视频信号被写入多个像素的情况下与图11和图12所示的不同的时序图。
图13示出了在一个帧周期被分成R发光周期、G发光周期和B发光周期且每个发光周期又被分成四个子发光周期(SL1、SL2、SL3和SL4)的情况下的时序图。注意，如上所述，可以在一个帧周期内设置除R、G和B之外的其他色彩的发光周期，或者可以将一个帧周期分成三个以上的发光周期。此外，每个发光周期可被分为四个以上的子发光周期。
在图13的时序图中，在子发光周期SL1至SL4内执行写入操作。在写入操作中，扫描栅极信号线(扫描线)并将视频信号写入每一像素。
此外，图13的时序图具有在子发光周期SL1内执行了写入操作的行中每种色彩分量的光都不透过液晶元件的特征。例如，考虑一种情况，即对其执行了视频数据的写入的区域内的光源被分为四个区域，即光源A、光源B、光源C和光源D，且光源A至D被依次点亮。在此情况下，可以让光源A处于消隐(BL)周期，并且该消隐周期是对来自光源A的光传输被终止的区域内的一像素的写入操作从开始到终止的周期。这是因为当每种色彩分量的光未透过液晶元件时，无需对在子发光周期SL1内执行了写入操作的那一行中的多个像素执行擦除操作。随后，可以让光源B处于消隐(BL)周期，并且该消隐周期是对来自光源B的光传输被终止的区域内的一像素的写入操作从开始到终止的周期。。类似地，可以让光源C和D处于消隐(BL)周期，并且该消隐周期是对来自光源C和D的光传输被终止的区域内的一像素的写入操作从开始到终止的周期。。因此，每一发光周期内用于擦除操作的周期也用于写入操作；这样，每个发光周期内的子发光周期数目能够进一步增加，从而能够执行更高的灰度级显示。
接着，将参考图54来解释在视频信号被写入多个像素的情况下与图11、图12和图13所示的不同的时序图。
图54示出了在一个帧周期被分成R发光周期、G发光周期和B发光周期且每个发光周期又被分成五个子发光周期(SL1、SL2和SL3)的情况下的时序图。注意，如上所述，可以在一个帧周期内设置除R、G和B之外的其他色彩的发光周期，或者可以将一个帧周期分成三个以上的发光周期。此外，每个发光周期可被分为三个以上的子发光周期。
图54中的时序图具有在子发光周期SL1内的写入操作之后执行擦除操作的特征。在使用图54的时序图的显示装置中，写入操作和擦除操作之间的间隔改变；因此可增加要表达的灰度级数。
图55示出了当关注时段1103a和时段1104a时被提供给第(i+1)行内的栅极信号线、第m行内的栅极信号线和第(m+1)行内的栅极信号线的扫描信号以及被提供给第k列内的源极信号线和第1列内的源极信号线的视频信号的时序图。
图55示出了当关注时段1103a和时段1104a时的周期1103b和1104b。与图53的时序图相类似，一个栅极选择周期被分为两个子栅极选择周期。在一个子栅极选择周期中，视频信号处于L电平并执行擦除操作。
(在本发明中使用的驱动部分的构造)
如下将解释图1所示的驱动部分102的详细构造和工作。更具体地，将解释源极驱动器501和栅极驱动器502的详细构造。
将参考图15解释源极驱动器501的详细构造。图15的源极驱动器具有将两个值(H电平和L电平)输出至源极信号线的一构造示例。
图15中的源极驱动器1500包括移位寄存器1501、第一锁存电路1502、第二锁存电路1503、电平移动器1504和缓冲器部分1505。
移位寄存器1501的输出端与多根视频信号线连接至第一锁存电路1502的输入端。第一锁存电路1502的输出端与第二锁存电路1503的输入端相连接。第二锁存电路1503的输出端连接至电平移动器1504的输入端。电平移动器1504的输出端与缓冲器部分1505的输入端相连接。缓冲器部分1505的输出端连接至源极信号线S(1)至S(x)。
源极驱动器起动脉冲(SSP)、源极驱动器时钟信号(SCK)、反相源极驱动器时钟信号(SCKB)等被提供给移位寄存器1501。移位寄存器1501顺序选择第一锁存电路1502。
第一锁存电路1502根据移位寄存器1501的输出信号同时顺序地锁存三个视频信号。注意，虽然使用了三个视频信号线和视频信号，但是本发明不限于此，并且可以使用任何个数的视频信号线和视频信号。当所有列内的视频信号的锁存操作都已终止时，所有列内的第一锁存电路1502同时将视频信号输出给第二锁存电路1503。
第二锁存电路1503在所有列内同时锁存从第一锁存电路1502提供的视频信号。第二锁存电路1503根据锁存脉冲锁存各视频信号。锁存脉冲可以是由移位寄存器1501提供的SSP，或者可以是移位寄存器1501的最末级的输出信号。注意，第二锁存电路1503除了在视频信号被锁存之时外，都将锁存的视频信号输出至电平移动器1504。
电平移动器1504对从第二锁存电路1503提供的视频信号执行电平移动。电平移动器1504将经电平移动的视频信号经缓冲器部分1505输出至源极信号线。
接着，将参考图16解释与图15所示的不同的源极驱动器的详细构造和工作。图16中的源极驱动器具有将三个值输出至源极信号线的一构造示例。图16中的源极驱动器能够执行源极反相驱动、线反相驱动和点反相驱动。
图16中的源极驱动器1600包括移位寄存器1601、第一锁存电路1602、第二锁存电路1603和反相驱动部分1604。
移位寄存器1601的输出端与多根视频信号线连接至第一锁存电路1602的输入端。第一锁存电路1602的输出端与第二锁存电路1603的输入端相连接。第二锁存电路1603的输出端连接至反相驱动部分1604的输入端。反相驱动部分1604的输出端连接至源极信号线S(1)至S(x)。
移位寄存器1601、第一锁存电路1602和第二锁存电路1603可以利用与图15中的移位寄存器1501、第一锁存电路1502和第二锁存电路1503相类似的电路。
反相驱动部分1604根据源极反相驱动、线反相驱动和点反相驱动将从第二锁存电路1603提供的视频信号(二进制值)转换成三进制视频信号。反相驱动部分1604将这些三进制视频信号提供给源极信号线。
如下将参考图17描述反相驱动部分1604的详细构造。图17中的反相驱动部分1604包括电平移动器1701、电平移动器1702、电平移动器1703、晶体管1704、晶体管1705、晶体管1706、晶体管1707、反相器1708、反相器1709和模拟开关1710。
将控制信号提供给配线1711，将电源电位V3提供给配线1712，将电源电位V1提供给配线1713，将电源电位V2提供给配线1713，并将电源电位V0提供给配线1714。在提供给配线1711的控制信号中，H信号电位等于电源电位V1，而L信号电位等于电源电位V2。电源电位V1高于H电平视频信号的电位，电源电位V2低于L电平视频信号的电位，而电源电位V0低于H电平视频信号的电位但高于L电平视频信号的电位。此外，电源电位V0等于反电极604的电位。
电平移动器1701使得H电平视频信号的电位等于电源电位V1，并将视频信号输出至晶体管1705的栅极。电平移动器1702使得L电平视频信号的电位等于电源电位V2，并将视频信号经由反相器1708输出至晶体管1706的栅极。电平移动器1703使得H电平视频信号的电位等于电源电位V1，使得L电平视频信号的电位等于电源电位V2，并将视频信号输出至模拟开关1710。注意，晶体管1705和晶体管1706被同时控制导通或截止。当晶体管1705和晶体管1706导通时，模拟开关1710断开，而当晶体管1705和晶体管1706截止时，模拟开关1710接通。注意，晶体管1704和晶体管1707中的一个导通而另一个截止。
电平移动器1701、电平移动器1702和电平移动器1703可以在反相了它们的H/L电平之后将输出输入视频信号。
当将控制信号提供给在每一行中反相的配线1711时，使用图17中的反相驱动部分1604的显示装置能够容易地执行源极线反相驱动。
因此，由视频信号确定提供给配线1714的电源电位V0是否经由模拟开关1710被提供给配线1716(源极信号线)，或者提供给配线1712的电源电位V3或提供给配线1713的电源电位V2是否被提供给配线1716。此外，由提供给配线1711的控制信号确定提供给配线1712的电源电位V1是否被提供给配线1716，或者提供给配线1713的电源电位V2是否被提供给配线1716。
接着，将参考图18解释栅极驱动器的一个示例。
该栅极驱动器包括第一移位寄存器1801、第二移位寄存器1802、第三移位寄存器1803、AND电路1804、AND电路1805、AND电路1806以及OR电路1807。将GCK、GCKB和G1SP输入到第一移位寄存器1801，将GCK、GCKB和G2SP输入到第二移位寄存器1802，并将GCK、GCKB和G3SP输入到第三移位寄存器1803。第一移位寄存器1801的输出以及G_CP1连接至AND电路1804的输入，第二移位寄存器1802的输出以及G_CP2连接至AND电路1805的输入，第三移位寄存器1803的输出以及G_CP3连接至AND电路1806的输入。AND电路1804、1805和1806的输出与OR电路1807相连接。第一移位寄存器1801、第二移位寄存器1802和第三移位寄存器1803的输出与信号G_CP1、G_CP2和G_CP3的组合决定了在哪一级中向哪一栅极信号线Gy输出信号。借助图18的构造，可以提供三个子栅极选择周期。然而，移位寄存器的数目并未受具体限制，并且子栅极选择周期的数目也未受具体限制。
接着，将参考图19解释与图18所示的不同的栅极驱动器的示例。
该栅极驱动器包括各自具有四个输入端的NAND电路、反相电路、电平移动器1905和缓冲器电路1906。从第一输入端1901的信号、第二输入端1902的信号、第三输入端1903的信号、第四输入端1904的信号、第一输入端1901的反相信号、第二输入端1902的反相信号、第三输入端1903的反相信号和第四输入端1904的反相信号中选出的四个信号被输入到具有四个输入端的每一NAND电路。具有四个输入端的NAND电路的输出连接至反相电路的输入，该反相电路的输出与电平移动器1905的输入相连。电平移动器1905的输出连接至缓冲器电路1906的输入，而缓冲器电路1906的输出作为栅极线连接至像素。
信号的不同组合被输入到各自具有四个输入端的NAND电路，并且借助图19所示的构造，能够控制16种输出。
(在本发明中使用的背光单元的构造)
如下将参考图20解释图1所示的背光单元105和背光控制器104的详细构造和工作。
图20中的背光单元2000包括漫射板2001、光导板2002、反射板2003、灯反射器2004和光源2005。冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL元件、有机EL元件等可用作在需要时起发光作用的光源2005。光源2005能够发出多种色彩分量(波长)的光。灯反射器2004具有将光从光源2005有效引导至光导板2002的功能。光导板2002具有全反射光并将光引导至整个表面的功能。漫射板2001具有减轻亮度变化的功能。反射板2003具有重新利用从光导板2002向下漏出的光的功能。
接下来，将参考图21A至21C解释在图20中示出的灯反射器2004和光源2005的详细构造。
如图21A所示，背光单元2152包括用作光源的R、G和B冷阴极管2161、2162和2163。这些R、G和B冷阴极管2161、2162和2163根据图10至图12中的时序图来控制。此外，可以提供灯反射器2132以便有效地反射来自冷阴极管2161、2162和2163的光。
如上所述，这些冷阴极管的色彩分量可以是除R、G和B以外的其他颜色。此外，冷阴极管的色彩分量的数目也可以是三种以上。
此外，如图21B所示，背光单元2152可以使用R、G和B发光二极管(LED)2103、2104和2105作为光源。这些R、G和B发光二极管(LED)2103、2104和2105根据图10至图12中的时序图来控制。当根据图13中的时序图控制发光二极管时，扫描R、G和B发光二极管(LED)2103、2104和2105中的每一个。这就是所谓的背光扫描。此外，还可以提供灯反射器2132以便有效地反射来自发光二极管的光。
如上所述，这些发光二极管的色彩分量可以是除R、G和B以外的其他颜色。此外，发光二极管的色彩分量的数目也可以是三种以上。
另外，如图21C所示，当使用R、G和B发光二极管(LED)2103、2104和2105作为光源时，发光二极管的数目和排列不必相同。例如，可以排列多个带有较低发射强度(诸如，绿色)的发光二极管。
此外，可以将发白光的发光二极管与R、G和B发光二极管(LED)2103、2104和2105进行组合。
因为发光二极管的亮度较高，所以使用发光二极管的背光单元适用于大型显示装置。此外，因为R、G和B发光二极管的色纯度优良，所以发光二极管在色彩再现特性上要优于冷阴极管，并且其排列面积也较小。因此，当将发光二极管应用于小型显示装置时，能够实现较窄的帧。
光源不必如图21A至21C所示的背光单元那样来设置。例如，当具有发光二极管的背光被安装在大尺寸的显示装置上时，可以在基板背面提供发光二极管。在此情况下，能够以预定的间隔顺序排列R、G和B发光二极管。色彩再现特性能够根据发光二极管的排列而增强。
如下将参考图22A和22B以及图23A来解释位于基板背面的发光二极管的排列。
如图22A所示，R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203排列在基板背面。基板2000设有漫射板、反射板和棱镜板。在图22A中，R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203基于颜色按列排列。因为R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203基于颜色按列排列，所以R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203的排列步骤很简单。
注意，区域2204、2205和2206中的每一个都是执行背光扫描的区域。在图22A中，基板被分为三个区域，但是本发明不限于此。此外，当图22A中的背光执行背光扫描时，R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203根据图13中的时序图来控制发光或不发光。
此外，如图22B所示，可以按一个或两个来放置R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203。当按一个或两个来放置R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203时，能够降低背光的颜色不规则性。
此外，如图23A所示，还可以按品字形图案来排列R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203。当按品字形图案排列R、G和B发光二极管(LED)2201、2202和2203时，能够降低背光的颜色不规则性。
此外，如图23B所示，还可以在基板背面上排列R、G和B冷阴极管2211、2212和2213。
本实施方式可通过与本说明书中对其他实施方式的任何描述进行自由组合来实现。另外，此实施方式中的任何描述都能够被自由组合地实现。
(实施方式2)
在此实施方式中，将参考图24A和图24B来解释在本发明中使用的显示装置用作半透射型显示装置的情况下的像素结构。
在图24A中，一个像素2403被分为反射区2401和透射区2402。反射区2401内设有滤色器，而透射区内不设有滤色器。
图24B是沿图24A中像素2403的线A-B所取的横截面图。其中设有玻璃基板2411、晶体管层2412、绝缘层2413、反射电极层2414、透明电极层2415、液晶层2416、绝缘层2417、滤色器2418和玻璃基板2419。
与透射区2402相比，在反射区2401中设有晶体管层2412、反射电极层2414、绝缘层2417和滤色器2418。晶体管层2412内设有一元件，诸如一晶体管。反射电极层2414使用导电材料形成并且其表面(液晶层2416的那一侧上)不平坦。当反射电极层2414的表面不平坦时，从任意方向入射的光都能被反射到滤色器2418的方向上。绝缘层2417是用于调整液晶层2416的单元间隙的层。绝缘层2417具有使得反射区2401内的单元间隙约是透射区2402内的单元间隙的一半的厚度。于是，因为光通过在反射区2401内的液晶层2416所需的距离(时间)与光通过在透射区2402内的液晶层2416所需的距离(时间)相等，所以在反射区2401内表示的灰度与在透射区2402内表示的灰度相同。
滤色器仅有一种滤色器色彩分量可用作穿过透射区2402的光的色彩分量。此外，本发明的显示装置可以选择反射模式和透射模式。在透射模式中，可以使一个像素2403中的背光的光的色彩分量随时间改变以显示全色。在反射模式中，可以使用三个像素2403中的滤色器来显示全色。
在常规的显示装置中，因为一个帧周期被分为多个发光周期以显示全色，所以不使用滤色器。因此，同样在常规显示装置的像素中设有反射区时，仅能执行单色显示。然而，在该实施方式的显示装置中，不仅在透射区，而且还能在反射区内显示全色。
此外，可以如图25A所示平行于扫描方向排列反射区2401，或如图25B所示垂直于扫描方向排列反射区2401。因为在图25A中滤色器在每一列内排列成一直线，所以滤色器的排列步骤很简单。此外，因为在图25B中滤色器在每一行内排列成一直线，所以滤色器的排列步骤也很简单。
本实施方式可以通过与本说明书中对其他实施方式的任何描述进行自由组合来实现。另外，本实施方式中的任何描述都能够被自由组合地实现。
(实施方式3)
在此实施方式中，将解释能够应用于本发明中使用的显示装置的各种液晶模式。
将解释可应用于本实施方式的液晶显示装置的各种液晶模式。
图26A1和图26A2分别示出了TN模式下液晶显示装置的示意图。
包括显示元件的层2600被插入在设为彼此面对的第一基板2601和第二基板2602之间。第一含偏振器层2603层叠在第一基板2601侧上，而第二含偏振器层2604层叠在第二基板2602侧上。排列第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604以使其处于交叉尼科耳状态。
虽然未在附图中示出，但是可以在第二含偏振器层的外侧上设置背光及类似结构。第一电极2605和第二电极2606分别设置在第一基板2601和第二基板2602上。被设为与背光相对，即在观察侧上的第一电极2605被形成为至少具有透光性质。
在具有这一结构的液晶显示装置具有标准白模式的情况下，当一电压被施加于第一电极2605和第二电极2606时(可被称为垂直电场法)，执行如图26A1所示的黑显示。此时，各液晶分子垂直取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
如图26A2所示，当没有电压被施加在第一电极2605和第二电极2606之间时，执行白显示。此时，各液晶分子水平取向并在一平面内旋转。结果，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。
此时，当反射区内设有滤色器时，能够执行全色显示。可以在第一基板2601侧或第二基板2602侧上设置滤色器。
通过用于驱动本发明的显示装置的方法，即使液晶元件的响应速度较低也能够表示正确的灰度。因此，即使当TN模式用作本发明的显示装置的液晶模式时，也能够在本发明的显示装置中表示正确的灰度。此外，使用TN模式的显示装置的制造步骤较少并且不太昂贵。
已知的液晶材料可用于TN模式。
图26B1和图26B2是各自示出了VA模式下液晶显示装置的示意图。VA模式是其中当未施加电场时液晶分子垂直于基板排列的模式。
与图26A1和图26A2相类似，第一电极2605和第二电极2606分别设置在第一基板2601和第二基板2602上。此外，在与背光相对的一侧上，即观察侧上的第一电极2605被形成为至少具有透光性。第一含偏振器层2603层叠在第一基板2601侧上，而第二含偏振器层2604层叠在第二基板2602侧上。注意，排列第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604以使其处于交叉尼科耳状态。
当在具有这一结构的液晶显示装置中将一电压施加于第一电极2605和第二电极2606时(垂直电场法)，执行如图26B1所示的白显示，这意味着开启状态。此时，各液晶分子水平取向。于是，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。通过在此时设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可以被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
如图26B2所示，当没有电压被施加于第一电极2605和第二电极2606时，执行黑显示，这意味着着关闭状态。此时，各液晶分子垂直取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
如上所述，在关闭状态中，液晶分子垂直于基板；因而执行黑显示。同时，在开启状态中，液晶分子与基板相水平；因而执行白显示。在关闭状态中，液晶分子垂直取向，来自背光的偏振光穿过单元而不受液晶分子的双折射的影响，并且能够被对置基板侧上的含偏振器层完全阻挡。
图26C1和图26C2示出了在其中将层叠的含偏振器层应用于液晶的排列被划分的MVA模式的一个示例。MVA模式是其中每一部分的视角依赖性由其他部分补偿的模式。如图26C1所示，在MVA模式中，分别在第一电极2605和第二电极2606上设置用于控制取向的横截面皆为三角形的突起2607和2608。当一电压被施加于第一电极2605和第二电极2606时(垂直电场法)，执行白显示，这意味着开启状态，如图26C1所示。此时，各液晶分子取向成突起2607和2608倾斜。于是，来自背光的光能够通过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。此时通过设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
如图26C2所示，当没有电压被施加于第一电极2605和第二电极2606时，执行黑显示，这意味着关闭状态。此时，各液晶分子垂直取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
图29A和图29B分别示出了MVA模式的另一示例的俯视图和横截面图。在图29A中，第二电极各自形成为飞旋镖形的弯曲图案的第二电极2606a、2606b和2606c。作为取向膜的绝缘层在第二电极2606a、2606b和2606c上形成。如图29B所示，突起2907在第一电极2605下形成以便具有面对第二电极2606a、2606b和2606c的形状。第二电极2606a、2606b和2606c的开口起到能够移动液晶分子的突起的作用。注意，第一电极2605也可以在突起2607之下形成。
通过使用MVA模式作为本发明的显示装置的液晶模式，本发明的显示装置的视角可以很宽。
图27A1和图27A2是各自示出了OCB模式下液晶显示装置的示意图。在OCB模式中，液晶分子的取向在液晶层中形成被称为弯曲取向的光学补偿状态。
与图26A1至图26C2相类似，第一电极2605和第二电极2606分别被设置在第一基板2601和第二基板2602上。虽然未在附图中示出，但是背光及类似结构可被设置在第二含偏振器层2604的外侧上。此外，在与背光相对的一侧上，即观察侧上的第一电极2605被形成为至少具有透光性质。第一含偏振器层2603层叠在第一基板2601侧上，第二含偏振器层2604层叠在第二基板2602侧上。注意，排列第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604以使其处于交叉尼科耳状态。
当在具有这一结构的液晶显示装置中将一电压应用于第一电极2605和第二电极2606时(垂直电场法)，执行如图27A1所示的黑显示。此时，各液晶分子垂直取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
当某一截止电压被施加在第一电极2605和第二电极2606之间时，执行如图27A2所示的白显示。此时，各液晶分子被取向成处于弯曲取向状态。于是，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。此时通过设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
在这一OCB模式中，在液晶层中能够光学补偿液晶分子的取向；因此视角依赖性较低。此外，借助一对层叠的含偏振器层，能够增强对比度。
通过使用OCB模式作为本发明的显示装置的液晶模式，能够在本发明的显示装置中表示更高的灰度级。这是因为液晶元件在OCB模式下能够高速响应，从而在使用OCB模式作为本发明的显示装置的液晶方式时能够将视频信号高速写入像素。
此外，在本发明的显示装置中，强光透过液晶元件，于是在某些情况下降低了对比度。因此，当使用OCB模式作为本发明的显示装置的液晶方式时，能够改善对比度。
图27B1和图27B2是各自示出了FLC模式和AFLC模式下液晶显示装置的示意图。
与图26A1至图26C2相类似，第一电极2605和第二电极2606分别被设置在第一基板2601和第二基板2602上。此外，在与背光相对的一侧上，即观察侧上的第一电极2605被形成为至少具有透光性质。第一含偏振器层2603层叠在第一基板2601侧上，第二含偏振器层2604层叠在第二基板2602侧上。排列第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604以使其处于交叉尼科耳状态。
当在具有这一结构的液晶显示装置中将一电压施加于第一电极2605和第二电极2606时(被称为垂直电场法)，执行如图27B1所示的白显示。此时，各液晶分子在偏离磨损方向的方向上水平取向。于是，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。
当没有电压施加于第一电极2605和第二电极2606之间时，执行如图27B2所示的黑显示。此时，各液晶分子沿着摩擦方向水平取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
此时通过设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
已知的液晶材料可用于FLC模式和AFLC模式。
图28A1和图28A2是各自示出了IPS模式下的液晶显示装置的示意图。在IPS模式中，液晶分子相对于基板在一平面内持续旋转，并且利用在其中电极仅被设置在一个基板上的水平电场法。
在IPS模式中，液晶由设置在一个基板上的一对电极控制。因此，在第二基板2602上设置一对电极2801和2802。该对电极2801和2802各自优选地具有透光性质。第一含偏振器层2603层叠在第一基板2601侧上，第二含偏振器层2604层叠在第二基板2602侧上。排列第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604以使其处于交叉尼科耳状态。
当在具有这一结构的液晶显示装置中将一电压施加于电极对2801和2802时，液晶分子沿着偏离摩擦方向的电力线取向，以执行如图28A1所示的白显示，这意味着开启状态。于是，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。
此时通过设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
当没有电压施加于电极对2801和2802之间时，执行如图28A2所示的黑显示，这意味着关闭状态。此时，各液晶分子沿着摩擦方向水平取向。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
图30A至30D各自示出了可在IPS模式下使用的电极对2801和2802的示例。如图30A至30D中的俯视图所示，交替地形成电极对2801和2802。在图30A中，电极2801a和2802a各自具有波浪形。在图30B中，电极2801b和2802b各自具有带同心圆开口的形状。在图30C中，电极2801c和2802c各自具有梳形并彼此部分重叠。在图30D中，电极2801d和2802d各自具有其中各电极彼此接合的梳形。
除了IPS模式之外还能够使用FFS模式。FFS模式具有如图28B1和28B2所示的一种结构，在其中一对电极未形成于同一平面内，并且电极2804形成在电极2803上，并有一绝缘层插入在这两个电极之间，而在IPS模式中电极对在同一平面内形成。
当在具有这一结构的液晶显示装置中将一电压施加于电极对2803和2804时，执行如图28B1所示的白显示，这意味着开启状态。于是，来自背光的光能够穿过处于交叉尼科耳状态的一对含偏振器层(第一含偏振器层2603和第二含偏振器层2604)，由此显示预定图像。
此时通过设置滤色器，能够执行全色显示。滤色器可被设置在第一基板2601侧或第二基板2602侧上滤色器。
当没有电压被施加于电极对2803和2804之间时，执行如图28B2所示的黑显示，这意味着关闭状态。此时，各液晶分子水平取向并在一平面内旋转。于是，来自背光的光无法穿过基板，从而导致黑显示。
图31A至31D各自示出了可在FFS模式下使用的电极对2803和2804的示例。如图31A至31D中的俯视图所示，被形成为各种图案的电极2804在电极2803上形成。在图31A中，电极2803a上的电极2804a具有弯曲飞旋镖形。在图31B中，电极2803b上的电极2804b具有同心圆形。在图31C中，电极2803c上的电极2804c具有其中各电极彼此接合的梳形。在图31D中，电极2803d上的电极2804d具有梳形。
通过使用IPS模式和FFS模式作为本发明的显示装置的液晶模式，本发明的显示装置的视角可以很宽。
已知的液晶材料可用于IPS模式和FFS模式。
本实施方式可以通过与本说明书中对其他实施方式的任何描述进行自由组合来实现。另外，本实施方式中的任何描述都能够被自由组合地实现。
(实施方式4)
在本实施方式中，将分别参考图32A和32B解释包含在本发明的显示装置中的液晶面板的结构。具体地，将解释包含TFT基板、对置基板以及插入在对置基板和TFT基板之间的液晶层的液晶面板的结构。图32A是液晶面板的俯视图。图32B是沿图32A的线C-D所取的横截面图。应注意，图32B是其中结晶半导体膜(多晶硅膜)在基板50100上形成为半导体膜的情况下的顶栅晶体管的横截面图。
图32A所示的液晶面板包括基板50100上的像素部分50101、扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b和信号线驱动电路50106。像素部分50101、扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b以及信号线驱动电路50106以密封材料50516密封在基板50100和基板50105之间。此外，FPC 50200和IC芯片50530通过TAB法设置在基板50100上。
类似于实施方式1中所解释的电路可用作扫描线驱动电路(栅极驱动器)50105a、扫描线驱动电路50105b以及信号线驱动电路(源极驱动器)50106。
将参考图32B解释沿图32A的线C-D所取的横截面结构。在基板50100上，形成像素部分50101及其外围驱动电路部分(扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b以及信号线驱动电路50106)。此处，示出了驱动电路部分50525(扫描线驱动电路50105b)和像素区50526(像素部分50101)。
首先，在基板50100上形成绝缘膜50501作为基底膜。作为绝缘膜50501，可采用诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)之类的绝缘膜的单层或包含这些膜中的至少两种的叠层。应注意，氧化硅膜较佳地用于与半导体接触的部分。因此，可抑制基底膜中的电子陷阱或晶体管特性中的滞后现象。此外，较佳地将至少一层含有大量的氮的膜设置为基底膜。通过该膜可减小来自玻璃的杂质。
在绝缘膜50501上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成半导体膜50502。
接着，在半导体膜50502上形成绝缘膜50503作为栅绝缘膜。作为绝缘膜50503，可采用热氧化物膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜等的单层或叠层结构。氧化硅膜较佳地用于与半导体膜50502接触的绝缘膜50503。这是因为利用氧化硅膜可降低栅绝缘膜和半导体膜50502之间的界面处的陷阱能级。此外，当栅电极利用Mo形成时，氮化硅膜较佳地用于与栅电极接触的栅绝缘膜。这是因为Mo不会被氮化硅膜氧化。此处，作为绝缘膜50503，通过等离子体CVD法形成具有115nm的厚度的氧氮化硅膜(成分比：Si＝32％，O＝59％，N＝7％而H＝2％)。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50503上形成导电膜50504作为栅电极。作为导电膜50504，可采用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等以及这些元素的合金等。或者，可采用这些元素或其合金的叠层。此处，栅电极利用Mo来形成。Mo是较佳的，因为它易于蚀刻并耐热。应注意，半导体膜50502利用导电膜50504或抗蚀剂作为掩模以杂质元素掺杂以形成沟道形成区和用作源极区和漏极区的杂质区。应注意，可控制杂质区中的杂质浓度以形成高浓度杂质区和低浓度杂质区。将晶体管50521中的导电膜50504形成为具有双栅结构。当晶体管50521具有双栅结构时，可减小晶体管50521的截止态电流。双栅结构具有两个栅电极。也可将多个栅电极设置在晶体管中的沟道形成区上。或者，晶体管50521中的导电膜50504可具有单栅结构。此外，晶体管50519和晶体管50520以与晶体管50521的工艺相同的工艺来制造。
作为层间膜，在绝缘膜50503和形成于绝缘膜50503上的导电膜50504上形成绝缘膜50505。作为绝缘膜50505，可采用有机材料、无机材料或其叠层结构。例如，绝缘膜50505可利用诸如氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化铝、氧氮化铝、含有多于氧的氮的氮氧化铝、氧化铝、金刚石型碳(DLC)、聚硅氧烷、含氮的碳(CN)、PSG(磷硅酸盐玻璃)、BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)、矾土或含有无机绝缘材料的其它物质等材料来形成。或者，也可采用有机绝缘材料。有机材料可以是光敏或非光敏的，并可采用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂、苯并环丁烯、硅氧烷树脂等。应注意，硅氧烷树脂对应于包括Si-O-Si键的树脂。硅氧烷具有硅(Si)和氧(O)的键的骨架结构。关于取代基，可采用至少含有氢的有机基(诸如烷基或芳香烃)。关于取代基，可采用氟基。此外，关于取代基，可采用至少含有氢的氟基或有机基。此外，在绝缘膜50503和绝缘膜50505中选择性地形成接触孔。例如，在每一个晶体管的杂质区的上表面上形成接触孔。
接着，在绝缘膜50505上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50506作为漏电极、源电极以及配线。作为导电膜50506的材料，可形成Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等、这些元素的合金等。或者可采用这些元素或其合金的叠层结构。此外，在绝缘膜50503和绝缘膜50505中形成接触孔的部分中，将导电膜50506连接到晶体管的半导体膜50502的杂质区中。
在绝缘膜50505以及形成于绝缘膜50505上的导电膜50506上形成绝缘膜50507作为平坦化膜。期望绝缘膜50507对于平坦性和覆盖度是有利的；因此，在很多情况下绝缘膜50507利用有机材料来形成。可采用其中有机材料形成于无机材料(诸如氧化硅、氮化硅或氧氮化硅)上的多层结构。此外，在绝缘膜50507中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50507上形成导电膜50508作为像素电极。作为导电膜50508，可采用透光的透明电极或反射光的反射电极。在透明电极的情况下，例如，可采用其中氧化锡混入氧化铟中的氧化铟锡(ITO)、其中氧化硅混入氧化铟锡(ITO)中的氧化铟锡硅(ITSO)、其中氧化锌混入氧化铟中的氧化铟锌(IZO)、氧化锌膜、氧化锡膜等。应注意，IZO是利用其中2至20wt％的氧化锌混入ITO中的靶(但不限于此)通过溅射法来形成的透明导电材料。在反射电极的情况下，例如，可采用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al、Nd、Cu、Ag、Au、Pt、Nb、Si、Zn、Fe、Ba、Ge等或这些元素的合金等。或者，也可采用其中层叠了Ti、Mo、Ta、Cr或W和Al的两层结构或其中Al插入在诸如Ti、Mo、Ta、Cr和W之类的金属之间的三层结构。
在绝缘膜50507和形成于绝缘膜50507上的导电膜50508上形成绝缘膜50509作为取向膜。
通过喷墨法等在像素部分50101周围或在像素部分50101及其外围驱动电路部分周围形成密封材料505016。
然后，将其上形成了导电膜505012、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100彼此附连，且两基板之间插入隔片50531，并将液晶层50510设置在两基板之间。应注意，基板50515用作对置基板。隔片50531可通过其中分散几μm的微粒的方法或通过在衬底的整个表面上形成树脂膜并蚀刻该膜的方法来形成。导电膜50512用作反电极。作为导电膜50512，可采用类似于导电膜50508的材料的材料。此外，绝缘膜50511用作取向膜。可将已知的液晶自由地用于液晶层50510。例如，可将铁电液晶或反铁电液晶用于液晶层50510。此外，作为液晶的驱动法，可自由地采用TN(扭转向列)模式、MVA(多域垂直取向)模式、ASM(轴向对称取向微单元)模式、OCB(光学补偿弯曲)模式等。
FPC 50200被设置在通过各向异性导体层50517电连接到像素部分50101及其外围驱动电路部分的导电膜50518上。此外，IC芯片通过各向异性导体层50517被设置在FPC 50200上。即，FPC 50200、导电膜50518以及IC芯片50530彼此电连接。
应注意，导电膜50518具有将来自FPC 50200的信号和电位输入传送至像素或外围电路的功能。作为导电膜50518，可采用类似于导电膜50506的材料、类似于导电膜50504的材料、类似于半导体膜50502的杂质区的材料或包含以上的两种或多种的膜。
当在IC芯片50530中形成功能电路(诸如存储器或缓冲器)时，可有效地利用衬底的面积。
尽管在图32A和32B的液晶面板中扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b和信号线驱动电路50106形成于基板50100上，但对应于信号线驱动电路50106的驱动电路可形成于驱动IC 50601中并通过COG法安装在液晶面板中，如图33A中的液晶面板所示。当信号线驱动电路50106形成于驱动IC 50601中时，可实现功率节省。此外，当驱动IC 50601被形成为诸如硅晶片之类的半导体芯片时，可实现图33A中的液晶面板的高速工作和低功耗。
类似地，如图33B中的液晶面板所示，对应于扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b以及信号线驱动电路50106的驱动电路可分别形成于驱动IC50602a、驱动IC 50602b和驱动IC 50601中，并通过COG法安装在液晶面板上。此外，当对应于扫描线驱动电路50105a、扫描线驱动电路50105b以及信号线驱动电路50106的驱动电路分别形成于驱动IC 50602a、驱动IC 50602b和驱动IC 50601中时，可实现更低的成本。
在图32A、32B、33A、33B和36中，解释了其中在基板50100上形成顶栅晶体管的情况的横截面图。然后，参考图34解释其中在基板50100上形成底栅晶体管的情况的横截面图。应注意，图34仅示出了像素区50526。
首先，在基板50100上形成绝缘膜50501作为基底膜。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50501上形成导电膜50504作为栅电极。晶体管50521中的导电膜50504具有双栅结构。这是因为如上所述，当晶体管50521具有双栅结构时，可减小晶体管50521的截止态电流。也可在晶体管中的沟道区上设置多个栅电极。或者，晶体管50521的导电膜50504可被形成为具有单栅结构。
在绝缘膜50501和形成于绝缘膜50501上的导电膜50504上形成绝缘膜50503作为栅绝缘膜。
在绝缘膜50503上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成半导体膜50502。应注意，利用抗蚀剂作为掩模用杂质元素掺杂半导体膜50502，以形成沟道形成区和用作源极区和漏极区的杂质区。应注意，可控制杂质区的杂质浓度，以形成高浓度杂质区和低浓度杂质区。
作为层间膜，在绝缘膜50503和形成于绝缘膜50503上的半导体膜50502上形成绝缘膜50505。应注意，在绝缘膜50505中选择性地形成接触孔。例如，在每一个晶体管的杂质区的上表面上形成接触孔。
接着，在绝缘膜50505上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50506作为漏电极、源电极和配线。此外，在绝缘膜50505中形成接触孔的部分中，将导电膜50506连接到晶体管的半导体膜50502的杂质区。
在绝缘膜50505和形成于绝缘膜50505上的导电膜50506上形成绝缘膜50507作为平坦化膜。应注意，在绝缘膜50507中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50507上形成导电膜50508作为像素电极。
在绝缘膜50507和形成于绝缘膜50507上的导电膜50508上形成绝缘膜50509作为取向膜。
然后，在其上形成了导电膜50512、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100之间的空间中，设置液晶层50510。此外，绝缘膜50511用作取向膜。
参考图32A和32B以及34解释其中在绝缘膜50505和形成于绝缘膜50505上的导电膜50506上形成绝缘膜50507作为平坦化膜的横截面图。然而，如图36所示，绝缘膜50507并不总是必需的。
图36的横截面图示出顶栅晶体管，但也可形成底栅晶体管和双栅晶体管。
参考图32A和32B、34和36解释其中利用结晶半导体膜(多晶硅膜)作为半导体膜在基板50100上形成晶体管的横截面图。接着，参考图35解释其中利用非晶半导体膜(非晶硅膜)作为半导体膜在基板50100上形成晶体管的横截面图。
图35的横截面图示出反向交错沟道蚀刻晶体管。
首先，在衬底50100上形成绝缘膜50501作为基底膜。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50501上形成导电膜50504作为栅电极。
在绝缘膜50501和形成于绝缘膜50501上的导电膜50504上形成绝缘膜50503作为绝缘膜。
在绝缘膜50503上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成半导体膜50502。应注意，用杂质元素掺杂半导体膜50502以在半导体膜50502的整个表面上形成杂质区。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50503和形成于绝缘膜50503上的半导体膜50502上形成导电膜50506。利用导电膜50506作为掩模蚀刻半导体膜50502以形成沟道形成区和用作源极区和漏极区的杂质区。
在绝缘膜50503、形成于绝缘膜50503上的半导体膜50502以及形成于绝缘膜50503和半导体膜50502上的导电膜50506上形成绝缘膜50507作为平坦化膜。此外，在绝缘膜50507中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50507上形成导电膜50508作为像素电极。
在绝缘膜50507和形成于绝缘膜50507上的导电膜50508上形成绝缘膜50509作为取向膜。
然后，在其上形成了导电膜50512、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100之间的空间中，设置液晶层50510。此外，绝缘膜50511用作取向膜。
本文描述了沟道蚀刻晶体管，但也可采用沟道保护晶体管。
参考图35，解释了在基板50100上形成反向交错晶体管的横截面图。接着，参考图37，将解释在基板50100上形成交错晶体管的横截面图。
首先，在基板50100上形成绝缘膜50501作为基底膜。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50501上形成导电膜50506。
在导电膜50506上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成半导体膜50502a。作为半导体膜50502a，可采用类似于半导体膜50502的材料和结构。此外，用杂质元素掺杂半导体膜50502a以形成用作源极区和漏极区的杂质区。
在绝缘膜50501和半导体膜50502a上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成半导体膜50502b。作为半导体膜50502b，可采用类似于半导体膜50502的材料和结构。此外，不用杂质元素掺杂半导体膜50502b，并形成沟道形成区。
在绝缘膜50501、半导体膜50502b和导电膜50506上形成绝缘膜50503作为栅绝缘膜。
接着，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50503上形成导电膜50504作为栅电极。
作为平坦化膜，在绝缘膜50503和形成于绝缘膜50503上的导电膜50504上形成绝缘膜50507。应注意，在绝缘膜50507中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
接着，在绝缘膜50507上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50508作为像素电极。
在绝缘膜50507和形成于绝缘膜50507上的导电膜50508上形成绝缘膜50509作为取向膜。
然后，在其上形成了导电膜50512、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100之间的空间中，设置液晶层50510。此外，绝缘膜50511用作取向膜。
参考图35和37，解释了其中在绝缘膜50505和形成于绝缘膜50505上的导电膜50506上形成绝缘膜50507作为平坦化膜的横截面图。然而，如图38所示，绝缘膜50507并不总是必需的。
尽管在图38的横截面图中示出了反向交错沟道蚀刻晶体管，但也可采用反向交错沟道保护晶体管。
在图32A和32B、34、35、36和37中，解释了反射或透射型液晶面板的横截面图。然而，本实施方式的液晶面板也可以是如上所述的半透射型。将参考图39解释半透射型液晶面板的横截面图。
图39的横截面图示出其中多晶半导体用作晶体管的半导体膜的情况下的液晶面板。晶体管可以是底栅晶体管或双栅晶体管。此外，晶体管的栅电极可具有单栅结构或双栅结构。
应注意，直到形成导电膜50506的步骤类似于图36。因此，将解释在形成导电膜50506后的步骤和结构。
首先，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在绝缘膜50505和形成于绝缘膜50505上的导电膜50506上形成绝缘膜51801，作为使得液晶层50510的厚度(所谓的单元间隙)很薄的膜。期望绝缘膜51801对于平坦性和覆盖度是有利的，并且绝缘膜51801在很多情况下利用有机材料来形成。可采用其中有机材料形成于无机材料(诸如氧化硅、氮化硅或氧氮化硅)上的多层结构。此外，在绝缘膜51801中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
接着，在绝缘膜50505和绝缘膜51801上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50508a作为第一像素电极。作为导电膜50508a，可采用类似于导电膜50508的透光的透明电极。
然后，在导电膜50508a上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50508b作为第二像素电极。作为导电膜50508b，可采用类似于导电膜50508的反射光的反射电极。应注意，其中形成导电膜50508b的区域称为反射区，而其中在形成导电膜50508a的区域中在导电膜50508a上未形成导电膜50508b的区域称为透射区。
在绝缘膜51801、导电膜50508a和导电膜50508b上形成绝缘膜50509作为取向膜。
然后，在其上形成了绝缘膜50514、绝缘膜50513、导电膜50512、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100之间的空间中，设置液晶层50510。此外，绝缘膜50511用作取向膜。此外，绝缘膜50513形成于反射区上(导电膜50508b上)。
在图39中，尽管在形成导电膜50508a之后形成导电膜50508b，但可在形成导电膜50508b之后形成导电膜50508a。
在图39中，在导电膜50508a和导电膜50508b之下形成用于调节液晶层50510的厚度(单元间隙)的绝缘膜。然而，如图40所示，绝缘膜52001也可形成于基板50515侧上。绝缘膜52001是类似于绝缘膜51801的用于调节液晶层50510的厚度(单元间隙)的绝缘膜。
在图40中，解释了将绝缘膜50507形成为平坦化膜的情况，但不一定要形成绝缘膜50507。
在图39和40中，解释了将多晶半导体用作晶体管的半导体膜的情况。然后，图41示出了其中将非晶半导体用作晶体管的半导体膜的液晶面板的横截面图。
图41是包括反向交错沟道蚀刻晶体管的液晶面板的横截面图。应注意，也可采用交错或反向交错沟道保护晶体管。
应注意，在图41中，直到形成导电膜50506的步骤类似于图35。因此，将解释形成导电膜50506后的步骤和结构。
首先，通过光刻法、喷墨法、印刷法等在半导体膜50502、绝缘膜50503和导电膜50506上形成绝缘膜52201，作为使得液晶层50501的厚度(所谓的单元间隙)很薄的膜。期望绝缘膜52201对于平坦性和覆盖度是有利的，并且绝缘膜52201在很多情况下利用有机材料来形成。也可采用其中有机材料形成于无机材料(诸如氧化硅、氮化硅或氧氮化硅)上的多层结构。应注意，在绝缘膜52201中选择性地形成接触孔。例如，在晶体管50521的漏电极的上表面上形成接触孔。
接着，在绝缘膜50503和绝缘膜52201上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50508a作为第一像素电极。
然后，在导电膜50508a上，通过光刻法、喷墨法、印刷法等形成导电膜50508b作为第二像素电极。应注意，其中形成导电膜50508b的区域称为反射区，而其中在形成导电膜50508a的区域中在导电膜50508a上未形成导电膜50508b的区域称为透射区。
在绝缘膜52201、导电膜50508a和导电膜50508b上形成绝缘膜50509作为取向膜。
然后，在其上形成了绝缘膜50514、绝缘膜50513、导电膜50512、绝缘膜50511等的基板50515和基板50100之间的空间中，设置液晶层50510。此外，绝缘膜50511用作取向膜。此外，绝缘膜50513形成于反射区上(导电膜50508b上)。
在图41中，尽管在形成导电膜50508a之后形成导电膜50508b，但可在形成导电膜50508b之后形成导电膜50508a。
在图41中，在导电膜50508a和导电膜50508b之下形成用于调节液晶层50510的厚度(单元间隙)的绝缘膜。然而，如图42所示，绝缘膜52001也可形成于基板50515侧上。绝缘膜52001是类似于绝缘膜52001的用于调节液晶层50510的厚度(单元间隙)的绝缘膜。
在图42中，解释了将绝缘膜50507形成为平坦化膜的情况，但不一定要形成绝缘膜50507。
图32A和32B以及34至42各自示出其中将电压施加于液晶层50510的一对电极(导电膜50508和导电膜50512)形成于不同的基板上的示例。然而，导电膜50512也可被设置在基板50100上。如此，IPS(平面内转换)模式可用作液晶的驱动方法。取决于液晶层50510，不需要设置两取向膜(绝缘膜50509和绝缘膜50511)中的一个或两者。
在图39至42中，形成导电膜作为反射像素电极，且导电膜50508b较佳地是不平坦的。这是因为反射像素电极通过反射外部光来进行显示，且以不平坦的形状，可有效地利用并漫反射入射到反射电极的外部光，从而增强了显示亮度。当使导电膜50508a下的膜(绝缘膜50505、绝缘膜50507、绝缘膜51801、绝缘膜52201等)不平坦时，导电膜50508b变得不平坦。
如上部分所述，配线和电极利用铝(Al)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)、钕(Nd)、铬(Cr)、镍(Ni)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镁(Mg)、钪(Sc)、钴(Co)、锌(Zn)、铌(Nb)、硅(Si)、磷(P)、硼(B)、砷(As)、镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)和氧(O)中的一种或多种元素；含有上述元素中的一种或多种的化合物或合金材料(诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、用氧化硅掺杂的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO)、铝钕(Al-Nd)或镁银(Mg-Ag))；通过组合这些化合物获得的物质等来形成。或者，可采用硅和上述材料的化合物(硅化物)(诸如铝硅、钼硅或镍硅)或氮和上述材料的化合物(诸如氮化钛、氮化钽或氮化钼)。应注意，硅(Si)可包含大量的n型杂质(磷等)或p型杂质(硼等)。当包含这一杂质时，提高了硅的导电率且硅可类似于一般的导体起作用；因此，利用硅作为配线或电极变得较容易。硅可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅。当采用单晶硅或多晶硅时，可减小电阻。当采用非晶硅时，可简化制造过程。铝和银具有高导电率；因此，可减小信号延迟，且因为它们易于蚀刻和图案化，所以细微处理是可行的。因为铜具有高导电率，所以可减小信号延迟。钼是理想的，因为即使钼与诸如ITO或IZO之类的氧化物半导体或硅接触，它也可在没有诸如材料缺陷之类的问题的情况下制造，因为它易于图案化和蚀刻；并且因为它具有高热阻。钛是理想的，因为即使钛与诸如ITO或IZO之类的氧化物半导体或硅接触，它也可在没有诸如材料缺陷之类的问题的情况下制造；并且因为它具有高热阻。钨是理想的，因为它具有高热阻。钕是理想的，因为它具有高热阻。特别地，钕和铝的合金是理想的，因为提高了热阻并且很难产生铝的小丘。硅是理想的，因为它可与晶体管中的半导体层同时制造并具有高热阻。氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、用氧化硅掺杂的氧化铟锡(ITSO)、氧化锌(ZnO)和硅(Si)是理想的，因为它们具有透光特性并可用于诸如像素电极或公共电极之类的透光部分。
应注意，配线和电极可具有这些材料的单层或多层结构。如果采用单层结构，则可简化制造过程并可减少步骤数；这导致成本的降低。如果采用多层结构，则可得到材料的优点并减小材料的缺点，以形成具有有利特性的配线和电极。例如，当具有低电阻的材料(诸如铝)被包含在多层结构中时，可减小配线的电阻。此外，例如，如果采用具有高热阻的材料，使得在叠层结构中具有低热阻和其它优点的材料插入在具有高热阻的材料之间，则可整体提高配线和电极之间的热阻。例如，其中含有铝的层插入在含有钼或钛的层之间的叠层结构是理想的。此外，存在其中一材料直接与另一种材料的配线或电极接触，并且材料互相不利地影响的情况。例如，一种材料可进入另一种材料并改变其特性；因此，材料不能用于其原来的目的，或者在制造中发生问题且材料不能正常地制造。在这一情况下，当将一层插入在其它层之间或用另一层覆盖一层时，可解决该问题。例如，如果期望氧化铟锡(ITO)和铝互相接触，则理想的是将钛或钼插入于两者之间。同样，如果期望硅和铝互相接触，则理想的是将钛或钼插入于两者之间。
本实施方式可通过与本说明书中的其它实施方式自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式5)
在本实施方式中，将连同液晶模式一起解释本发明中使用的显示装置的像素结构。
图59A和59B分别是像素的横截面图和俯视图，其中作为液晶显示装置的像素结构中的一种的TN模式与薄膜晶体管(TFT)结合。图59A是像素的横截面图，而图59B是像素的俯视图。此外，图59A所示的像素的横截面图对应于图59B所示的像素的俯视图中的线a-a。当将本发明应用于具有图59A和59B所示的像素结构的液晶显示装置时，能以低成本来制造液晶显示装置。
将参考图59A来解释TN模式液晶显示装置的像素结构。该液晶显示装置包括称为液晶面板的显示图像的基本部分。液晶面板如下制造：将两个经处理的基板以其间几μm的间隙彼此附连，并将液晶材料诸注入到两基板之间的空间中。在图59A中，两基板对应于第一基板5901和第二基板5916。TFT和像素电极可在第一基板上形成；而光屏蔽膜5914、滤色器5915、第四导电层5913、隔片5917以及第二取向膜5912可形成于第二基板上。
应注意，也可在不在第一基板5901上形成TFT的情况下实现本发明。当在不形成TFT的情况下实现本发明时，减少了步骤数，并且降低了制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成TFT来实现本发明时，可获得大尺寸的显示装置。
图59A和59B所示的TFT是利用非晶半导体的底栅TFT，它具有可利用大面积基板以低成本来制造的优点。然而，本发明不限于此。作为可采用的TFT的结构，存在关于底栅TFT的沟道蚀刻型、沟道保护型等。或者，可采用顶栅型。此外，不仅可采用非晶半导体，也可采用多晶半导体。
应注意，也可在不在第二基板5916上形成光屏蔽膜5914的情况下实现本发明。当在不形成光屏蔽膜5914的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成光屏蔽膜5914来实现本发明时，可获得在黑色显示时几乎没有漏光的显示装置。
应注意，也可在不在第二基板5916上形成滤色器5915的情况下实现本发明。当在不形成滤色器5915的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成滤色器5915来实现本发明时，可获得能够进行彩色显示的显示装置。
应注意，也可通过分散球形隔片代替设置用于第二基板5916的隔片5917来实现本发明。当通过分散球形隔片来实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成隔片5917来实现本发明时，隔片的位置没有变化；因此，两基板之间的距离是一致的，并可获得具有极少的显示不均匀性的显示装置。
接着，将解释对第一基板5901进行的处理。具有透光性质的基板较佳地用作第一基板5901。例如，可采用石英基板、玻璃基板或塑料基板。或者，第一基板5901可以是诸如半导体基板或SOI(绝缘体上硅)基板之类的光屏蔽基板。
首先，可在第一基板5901上形成第一绝缘膜5902。第一绝缘膜5902可以是诸如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)之类的绝缘膜。或者，可采用具有其中组合了这些膜中的至少两种的叠层结构的绝缘膜。当通过形成第一绝缘膜5902来实现本发明时，可防止由于来自基板的影响半导体层的杂质引起的TFT特性的改变；因此，可获得具有高可靠性的显示装置。另一方面，当在不形成第一绝缘膜5902的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。
接着，在第一基板5901或第一绝缘膜5902上形成第一导电层5903。第一导电层5903可被形成为具有经处理的形状。处理形状的步骤如下。首先，在整个表面上形成第一导电层。此时，可采用诸如溅射设备或CVD设备之类的膜形成设备。接着，在形成于整个表面上的第一导电层的整个表面上形成光敏抗蚀剂材料。然后，根据期望的形状通过光刻法、激光绘图法等将抗蚀剂材料曝光。之后，通过蚀刻去除曝光的抗蚀剂材料或未曝光的抗蚀剂材料，由此获得用于处理第一导电层5903的形状的掩模。此后，根据形成的掩模图案通过蚀刻去除第一导电层5903，由此可将第一导电层5903处理成期望的图案。关于蚀刻第一导电层5903的方法，有化学方法(湿法蚀刻)和物理方法(干法蚀刻)，且鉴于第一导电层5903的材料和用于第一导电层5903之下的部分的材料的特性适当地选择方法。作为用于第一导电层5903的材料，Mo、Ti、Al、Nd、Cr等是较佳的。或者，可采用包含这些材料的叠层结构。再或者，可将第一导电层形成为其合金的单层或叠层结构。
接着，形成第二绝缘膜5904。此时，可采用诸如溅射设备或CVD设备之类的膜形成设备。作为用于第二绝缘膜5904的材料，热氧化物膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜等是较佳的。或者，可采用包含这些膜的叠层结构。与第一半导体层5905接触的第二绝缘膜5904的部分是氧化硅膜尤其是优选的。这是因为当采用氧化硅膜时，减小了与半导体膜5905的界面处的陷阱能级。当第一导电层5903由Mo形成时，较佳的是与第一导电层5903接触的第二绝缘膜5904是氮化硅膜。这是因为氮化硅膜不氧化Mo。
接着，形成第一半导体层5905。较佳的是之后顺序地形成第二半导体层5906。第一半导体层5905和第二半导体层5906各自可被形成为具有经处理的形状。处理形状的步骤较佳的是诸如如上所述的光刻法之类的方法。作为用于第一半导体层5905的材料，硅、硅锗(SiGe)等较佳。此外，作为用于第二半导体层5906的材料，含有磷的硅等较佳。
接着，形成第二导电层5907。此时较佳的是采用溅射法或印刷法。用于第二导电层5907的材料可具有透明性或反射性。当第二导电层5907具有透明性时，例如，可采用通过将氧化锡混入氧化铟中形成的氧化铟锡(ITO)、通过将氧化硅混入氧化铟锡(ITO)中形成的氧化铟锡硅(ITSO)、通过将氧化锌混入氧化铟中形成的氧化铟锌(IZO)、氧化锌膜或氧化锡膜等。应注意，IZO是利用其中2至20wt％的氧化锌(ZnO)混入ITO中的靶通过溅射形成的透明导电材料。另一方面，当第二导电层5907具有反射性时，可采用Ti、Mo、Ta、Cr、W、Al等。此外，也可采用其中Al和Ti、Mo、Ta、Cr或W重叠的两层结构或其中将Al插入在诸如Ti、Mo、Ta、Cr和W之类的金属之间的三层结构。第二导电层5907可被形成为具有经处理的形状。处理形状的步骤较佳的是诸如如上所述的光刻法之类的方法。此外，蚀刻较佳地通过干法蚀刻来进行。干法蚀刻可利用诸如ECR(电子回旋共振)或ICP(感应耦合等离子体)等高密度等离子体源由干法蚀刻设备来进行。
接着，形成TFT的沟道区。此时，第二半导体层5906的蚀刻可利用第二导电层5907作为掩模来进行。因此，可减少掩模的数量，并可降低制造成本。当进行具有导电性的第二半导体层5906的蚀刻时，去除第二半导体层5906的部分变为TFT的沟道区。或者，在不顺序地形成第一半导体层5905和第二半导体层5906的情况下，在形成第一半导体层5905后可在将成为TFT沟道区的部分中形成并图案化将成为停止层的膜，然后，可形成第二半导体层5906。因此，可在不利用第二导电层5907作为掩模的情况下形成TFT的沟道区；因此，增加了布局图案的自由度，这是一个优点。此外，因为当蚀刻第二半导体层5906时不蚀刻第一半导体层5905；因此，在不导致蚀刻缺陷的情况下可确定地形成TFT的沟道区，这也是一个优点。
接着，形成第三绝缘膜5908。较佳的是第三绝缘膜5908具有透光性质。作为用于第三绝缘膜5908的材料，无机材料(诸如氧化硅、氮化硅或氧氮化硅)、具有低介电常数的有机化合物材料(光敏或非光敏有机树脂材料)等是较佳的。或者，可采用含有硅氧烷的材料。硅氧烷是具有含有硅(Si)和氧(O)的键的骨架结构材料。作为取代基，可采用至少含有氢的有机基(例如，诸如烷基或芳香烃)。作为取代基，也可采用氟基。或者，作为取代基，可采用至少含有氢的氟基或有机基。应注意，第三绝缘膜5908可被形成为具有经处理的形状。处理形状的步骤较佳的是诸如如上所述的光刻法之类的方法。此时，通过同时蚀刻第二绝缘膜5904，可形成不仅达到第二导电层5907而且达到第一导电层5903的接触孔。较佳的是第三绝缘膜5908的表面尽可能地平坦。这是因为当将与液晶接触的表面不平坦时，液晶分子的取向受到影响。
接着，形成第三导电层5909。此时较佳的是采用溅射法或印刷法。用于第三导电层5909的材料类似于第二导电层5907可具有透明性和反射性。可用于第三导电层5909的材料可类似于第二导电层5907的材料。此外，第三导电层5909可被形成为具有经处理的形状。用于处理形状的方法可类似于第二导电层5907的方法。
接着，形成第一取向膜5910。作为第一取向膜5910，可采用诸如聚酰亚胺之类的高分子化合物的膜。在形成第一取向膜5910后，可进行摩擦以便控制液晶分子的取向。摩擦是用于通过用布摩擦取向膜来在取向膜上形成条纹的步骤。通过进行摩擦，可将取向膜设置成具有取向性质。
将如上所述制造的第一基板用密封材料以其间几μm的间隙附连到设置有光屏蔽膜5914、滤色器5915、第四导电层5913、隔片5917以及第二取向膜5912的第二基板5916上，然后，将液晶材料注入到两基板之间的空间中，由此可制造液晶面板。应注意，在如图59A和59B所示的TN模式液晶面板中，第四导电层5913可在第二基板5916的整个表面上形成。
接着，将解释图59A和59B所示的TN模式液晶面板的像素结构的特征。图59A所示的液晶分子5918是具有长轴和短轴的长且窄的分子。在图59A中，每一个液晶分子5918由其长度表示以示出液晶分子的方向。即，表示为长分子的液晶分子5918的长轴的方向平行于页面；且当液晶分子5918被表示得较短时，长轴的方向变得更接近页面的法线方向。即，在图59A所示的液晶分子5918中，接近第一基板5901的液晶分子的长轴的方向与接近第二基板5916的液晶分子的长轴方向彼此相差90度，且其间的液晶分子5918的长轴的方向被安排成平滑地连接以上两个方向。换言之，图59A所示的液晶分子5918被取向为在第一基板5901和第二基板5916之间扭转90度。
接着，将参考59B解释应用本发明的TN模式液晶显示装置的像素布局的示例。应用本发明的TN模式液晶显示装置的像素可包括扫描线5921、视频信号线5922、电容器线5923、TFT 5924、像素电极5925以及像素电容器5926。
扫描线5921电连接到TFT 5924的栅电极；因此，较佳的是扫描线5921由第一导电层5903形成。
视频信号线5922电连接到TFT 5924的源电极和漏电极；因此，较佳的是视频信号线5922由第二导电层5907形成。此外，因为扫描线5921和视频信号线5922被排列成矩阵，所以较佳的是扫描线5921和视频信号线5922至少由不同层中的导电层来形成。
电容器线5923是被设置成平行于像素电极5925的配线，用于形成像素电容器5926，且较佳的是电容器线5923由第一导电层5903形成。电容器线5923可沿视频信号线5922延伸以围绕视频信号线5922，如图59B所示。因此，可减小其中电极的电位(它应该被保持)根据视频信号线5922的电位改变而改变的现象的串扰。为了减小与视频信号线5922的交叉电容，第一半导体层5905可如图59B所示被设置在电容线5923和视频信号线5922的交叉区域中。
TFT 5924用作用于电连接视频信号线5922和像素电极5925的开关。如图59B所示，可将TFT 5924的源极区和漏极区中的一个设置成围绕源极区和漏极区中的另一个。因此，即使在小面积的情况下也可获得较宽的沟道宽度，并可提高开关能力。可将TFT 5924的栅电极设置成围绕第一半导体层5905，如图59B所示。
将像素电极5925电连接到TFT 5924的源电极和漏电极中的一个。像素电极5925是用于给出通过视频信号线5922传送到液晶元件的信号电压的电极。此外，像素电极5925和电容器线5923可形成像素电容器5926。因此，像素电极5925也可具有保持通过视频信号线5922传送的信号电压的功能。像素电极5925可以是如图59B所示的矩形。采用此形状，可增大像素的孔径比并可提高液晶显示装置的效率。此外，当像素电极5925利用具有透明性的材料形成时，可获得透射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置可显示具有高颜色再现性和高图像质量的图像。或者，当像素电极5925利用具有反射性的材料来形成时，可获得反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置在诸如室外等明亮环境中具有高可见度。此外，因为不需要背光，所以可显著降低功耗。应注意，当像素电极5925同时利用具有透明性的材料和具有反射性的材料两者来形成时，可获得具有以上两种优点的半透射型液晶显示装置。当像素电极5925利用具有反射性的材料形成时，像素电极5925的表面可以不平坦。当表面不平坦时，光漫反射，并可获得反射光的亮度分布的角度依赖性减小的优点。换言之，可获得在任何角度上亮度均匀的反射型液晶显示装置。
接着，将参考图60A和60B解释应用本发明的VA(垂直取向)模式液晶显示装置。图60A和60B分别是其中将本发明应用于作为VA模式液晶显示装置的像素结构中的一种的所谓的MVA(多域垂直取向)模式的像素的横截面图和俯视图，其中采用取向控制突起以控制液晶分子具有各种方向，且加宽了视角。图60A是像素的横截面图，而图60B是像素的俯视图。此外，图60A所示的像素的横截面图对应于图60B所示的像素的俯视图中的线a-a′。当将本发明应用于具有图60A和60B所示的像素结构的液晶显示装置时，可获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。
将参考图60A解释MVA模式液晶显示装置的像素结构。该液晶显示装置包括称为液晶面板的显示图像的基本部分。液晶面板如下制造：将两个经处理的基板以其间几μm的间隙彼此附连，并将液晶材料注入到两基板之间的空间中。在图60A中，两基板对应于第一基板6001和第二基板6016。TFT和像素电极可在第一基板上形成；而光屏蔽膜6014、滤色器6015、第四导电层6013、隔片6017、第二取向膜6012以及取向控制突起6019可形成于第二基板上。
应注意，也可在不在第一基板6001上形成TFT的情况下实现本发明。当在不形成TFT的情况下实现本发明时，减少了步骤数，并且降低了制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成TFT来实现本发明时，可获得大尺寸的显示装置。
图60A和60B所示的TFT是利用非晶半导体的底栅TFT，它具有可利用大面积基板以低成本来制造的优点。然而，本发明不限于此。作为可采用的TFT的结构，有关于底栅TFT的沟道蚀刻型、沟道保护型等。或者，可采用顶栅型。此外，不仅可采用非晶半导体，也可采用多晶半导体。
应注意，也可在不在第二基板6016上形成光屏蔽膜6014的情况下实现本发明。当在不形成光屏蔽膜6014的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成光屏蔽膜6014来实现本发明时，可获得在黑色显示时几乎没有漏光的显示装置。
应注意，也可在不在第二基板6016上形成滤色器6015的情况下实现本发明。当在不形成滤色器6015的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成滤色器6015来实现本发明时，可获得能够进行彩色显示的显示装置。
应注意，也可通过分散球形隔片代替设置用于第二基板6016的隔片6017来实现本发明。当通过分散球形隔片来实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成隔片6017来实现本发明时，隔片的位置没有变化；因此，两基板之间的距离是一致的，并可获得具有极少的显示不均匀性的显示装置。
接着，关于要对第一基板6001进行的处理，可采用参考图59A和59B解释的方法；因此，省略了该解释。此处，第一基板6001、第一绝缘膜6002、第一导电层6003、第二绝缘膜6004、第一半导体层6005、第二半导体层6006、第二导电层6007、第三绝缘膜6008、第三导电层6009以及第一取向膜6010分别对应于图59A中的第一基板5901、第一绝缘膜5902、第一导电层5903、第二绝缘膜5904、第一半导体层5905、第二半导体层5906、第二导电层5907、第三绝缘膜5908、第三导电层5909以及第一取向膜5910。尽管图中未示出，但也可将取向控制突起设置在第一基板侧。因此，可更确定地控制液晶分子的取向。此外，第一取向膜6010和第二取向膜6012可以是垂直取向膜。因此，可垂直地取向液晶分子。
将如上所述制造的第一基板6001用密封材料以其间几μm的间隙附连到设有光屏蔽膜6014、滤色器6015、第四导电层6013、隔片6017以及第二取向膜6012的第二基板6016上，然后，将液晶材料注入到两基板之间的空间中；由此可制造液晶面板。应注意，在如图60A和60B所示的MVA模式液晶面板中，第四导电层6013可在第二基板6016的整个表面上形成。此外，取向控制突起6019可被形成为与第四导电层6013接触。取向控制突起6019的形状没有限制，但具有光滑曲线的形状是较佳的。当取向控制突起6019以该方式成形时，邻近的液晶分子6018的取向十分类似，并可减小取向缺陷。此外，可减小其中第二取向膜6012被取向控制突起6019断开的取向膜的缺陷。
接着，将解释图60A和60B所示的MVA模式液晶面板的像素结构的特征。图60A所示的液晶分子6018是具有长轴和短轴的长且窄的分子。在图60A中，每一个液晶分子6018由其长度表示以示出液晶分子的方向。即，表示为长分子的液晶分子6018的长轴的方向平行于页面；且当液晶分子6018被表示得较短时，长轴的方向变得更接近页面的法线方向。即，图60A所示的液晶分子6018被取向为使得长轴的方向垂直于取向膜。因此，放置了取向控制突起6019的部分中的液晶分子6018以取向控制突起6019作为中心放射性地取向。以此状态，可获得具有宽视角的液晶显示装置。
接着，将参考图60B解释应用本发明的MVA模式液晶显示装置的像素布局的示例。应用本发明的MVA模式液晶显示装置的像素可包括扫描线6021、视频信号线6022、电容器线6023、TFT 6024、像素电极6025、像素电容器6026以及取向控制突起6019。
扫描线6021电连接到TFT 6024的栅电极；因此，较佳的是扫描线6021由第一导电层6003形成。
视频信号线6022电连接到TFT 6024的源电极和漏电极；因此，较佳的是视频信号线6022由第二导电层6007形成。此外，因为扫描线6021和视频信号线6022被排列成矩阵，所以较佳的是扫描线6021和视频信号线6022至少由不同层中的导电层来形成。
电容器线6023是被设置成平行于像素电极6025的配线，用于形成像素电容器6026，且较佳的是电容器线6023由第一导电层6003形成。电容器线6023可以沿视频信号线6022延伸，以围绕视频信号线6022，如图60B所示。因此，可减小其中电极的电位(它应该被保持)根据视频信号线6022的电位改变而改变的现象的串扰。为了减小与视频信号线6022的交叉电容，第一半导体层6005可如图60B所示被设置在电容线6023和视频信号线6022的交叉区域中。
TFT 6024用作用于电连接视频信号线6022和像素电极6025的开关。如图60B所示，可将TFT 6024的源极区和漏极区中的一个设置成围绕源极区和漏极区中的另一个。因此，即使在小面积的情况下也可获得较宽的沟道宽度，并可提高开关能力。可将TFT 6024的栅电极设置成围绕第一半导体层6005，如图60B所示。
像素电极6025电连接到TFT 6024的源电极或漏电极。像素电极6025是用于给出通过视频信号线6022传送到液晶元件的信号电压的电极。此外，像素电极6025和电容器线6023可形成像素电容器6026。因此，像素电极6025也可具有保持通过视频信号线6022传送的信号电压的功能。像素电极6025可以是如图60B所示的矩形。采用此形状，可增大像素的孔径比并可提高液晶显示器的效率。此外，当像素电极6025利用具有透明性的材料形成时，可获得透射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置可显示具有高颜色再现性和高图像质量的图像。或者，当像素电极6025利用具有反射性的材料来形成时，可获得反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置在诸如室外等明亮环境中具有高可见度。此外，因为不需要背光，所以可显著降低功耗。应注意，当像素电极6025同时利用具有透明性的材料和具有反射性的材料两者来形成时，可获得具有以上两种优点的半透射型液晶显示装置。当像素电极6025利用具有反射性的材料形成时，像素电极6025的表面可以不平坦。当表面不平坦时，光漫反射，并可获得反射光的亮度分布的角度依赖性减小的优点。换言之，可获得在任何角度上亮度均匀的反射型液晶显示装置。
接着，将参考图61A和61B解释应用本发明的VA(垂直取向)模式液晶显示装置的另一个示例。图61A和61B分别是其中将本发明应用于作为VA模式液晶显示装置的像素结构中的一种的所谓的PVA(图案化垂直取向)模式的像素的横截面图和俯视图，其中使第四导电层6113图案化，以控制液晶分子具有各种方向且加宽了视角。图61A是像素的横截面图，而图61B是像素的俯视图。此外，图61A所示的像素的横截面图对应于图61B所示的像素的俯视图中的线a-a′。当将本发明应用于具有图61A和61B所示的像素结构的液晶显示装置时，可获得具有宽视角、高响应速度和高对比度的液晶显示装置。
将参考图61A解释PVA模式液晶显示装置的像素结构。该液晶显示装置包括称为液晶面板的显示图像的基本部分。液晶面板如下制造：将两个经处理的基板以其间几μm的间隙彼此附连，并将液晶材料注入到两基板之间的空间中。在图61A中，两基板对应于第一基板6101和第二基板6116。TFT和像素电极可在第一基板上形成；而光屏蔽膜6114、滤色器6115、第四导电层6113、隔片6117以及第二取向膜6112可形成于第二基板上。
应注意，也可在不在第一基板6101上形成TFT的情况下实现本发明。当在不形成TFT的情况下实现本发明时，减少了步骤数，并且降低了制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成TFT来实现本发明时，可获得大尺寸的显示装置。
图61A和61B所示的TFT是利用非晶半导体的底栅TFT，它具有可利用大面积基板以低成本来制造的优点。然而，本发明不限于此。作为可用于本发明的TFT的结构，有关于底栅TFT的沟道蚀刻型、沟道保护型等。或者，可采用顶栅型。此外，不仅可采用非晶半导体，也可采用多晶半导体。
应注意，也可在不在第二基板6116上形成光屏蔽膜6114的情况下实现本发明。当在不形成光屏蔽膜6114的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成光屏蔽膜6114来实现本发明时，可获得在黑色显示时几乎没有漏光的显示装置。
应注意，也可在不在第二基板6116上形成滤色器6115的情况下实现本发明。当在不形成滤色器6115的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成滤色器6115来实现本发明时，可获得能够进行彩色显示的显示装置。
应注意，也可通过分散球形隔片代替设置用于第二基板6116的隔片6117来实现本发明。当通过分散球形隔片来实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成隔片6117来实现本发明时，隔片的位置没有变化；因此，两基板之间的距离是一致的，并可获得具有极少的显示不均匀性的显示装置。
接着，关于要对第一基板6101进行的处理，可采用参考图59A和59B解释的方法；因此，省略了该解释。此处，第一基板6101、第一绝缘膜6102、第一导电层6103、第二绝缘膜6104、第一半导体层6105、第二半导体层6106、第二导电层6107、第三绝缘膜6108、第三导电层6109以及第一取向膜6110分别对应于图59A中的第一基板5901、第一绝缘膜5902、第一导电层5903、第二绝缘膜5904、第一半导体层5905、第二半导体层5906、第二导电层5907、第三绝缘膜5908、第三导电层5909以及第一取向膜5910。应注意，可将电极凹槽部分设置在第一基板6101侧上的第三导电层6109中。因此，可更确定地控制液晶分子的取向。此外，第一取向膜6110和第二取向膜6112可以是垂直取向膜。因此，可垂直地取向液晶分子6118。
将如上所述制造的第一基板6101用密封材料以其间几μm的间隙附连到设有光屏蔽膜6114、滤色器6115、第四导电层6113、隔片6117以及第二取向膜6112的第二基板6116上，然后，将液晶材料注入到两基板之间的空间中；由此可制造液晶面板。应注意，在如图61A和61B所示的PVA模式液晶面板中，可图案化第四导电层6113以具有电极凹槽部分6119。尽管电极凹槽部分6119的形状不是受限制的，但通过组合具有不同方向的多个矩形来形成的形状是较佳的。因此，形成具有不同取向的多个区域，由此可获得具有宽视角的液晶显示装置。此外，较佳的是第四导电层6113在电极凹槽部分6119和第四导电层6113之间的边界处的形状是平滑曲线。因此，相邻的液晶分子6118的取向十分简单，并可减少取向缺陷。此外，可减小其中第二取向膜6112被电极凹槽部分6119断开的取向膜的缺陷。
接着，将解释图61A和61B所示的PVA模式液晶面板的像素结构的特征。图61A所示的液晶分子6118是具有长轴和短轴的长且窄的分子。在图61A中，每一个液晶分子6118由其长度表示以示出液晶分子的方向。即，表示为长分子的液晶分子6118的长轴的方向平行于页面；且当液晶分子6118被表示得较短时，长轴的方向变得更接近页面的法线方向。即，图61A所示的液晶分子6118被取向为使得长轴的方向垂直于取向膜。因此，放置了电极凹槽部分6119的部分中的液晶分子6118以电极凹槽部分6119和第四导电层6113之间的边界作为中心放射性地取向。以此状态，可获得具有宽视角的液晶显示装置。
接着，将参考61B解释应用本发明的PVA模式液晶显示装置的像素布局的示例。应用本发明的PVA模式液晶显示装置的像素可包括扫描线6121、视频信号线6122、电容器线6123、TFT 6124、像素电极6125、像素电容器6126以及电极凹槽部分6119。
扫描线6121电连接到TFT 6124的栅电极；因此，较佳的是扫描线6121由第一导电层6103形成。
视频信号线6122电连接到TFT 6124的源电极和漏电极；因此，较佳的是视频信号线6122由第二导电层6107形成。此外，因为扫描线6121和视频信号线6122被排列成矩阵，所以较佳的是扫描线6121和视频信号线6122至少由不同层中的导电层形成。
电容器线6123是被设置成平行于像素电极6125的配线，用于形成像素电容器6126，且较佳的是电容器线6123由第一导电层6103形成。电容器线6123可沿视频信号线6122延伸，以围绕视频信号线6122，如图61B所示。因此，可减小其中电极的电位(它应该被保持)根据视频信号线6122的电位改变而改变的现象的串扰。为了减小与视频信号线6122的交叉电容，第一半导体层6105可如图61B所示被设置在电容线6123和视频信号线6122的交叉区域中。
TFT 6124用作用于电连接视频信号线6122和像素电极6125的开关。如图61B所示，可将TFT 6124的源极区和漏极区中的一个设置成围绕源极区和漏极区中的另一个。因此，即使在小面积的情况下也可获得较宽的沟道宽度，并可提高开关能力。可将TFT 6124的栅电极设置成围绕第一半导体层6105，如图61B所示。
像素电极6125电连接到TFT 6124的源电极或漏电极中的一个。像素电极6125是用于给出通过视频信号线6122传送到液晶元件的信号电压的电极。此外，像素电极6125和电容器线6123可形成像素电容器6126。因此，像素电极6125也可具有保持通过视频信号线6122传送的信号电压的功能。较佳的是，根据如图61B所示设置在第四导电层6113中的电极凹槽部分6119的形状，像素电极6125在不存在像素凹槽部分6119的部分中具有凹槽部分。因此，可形成具有液晶分子6118的不同取向的多个区域；由此，可获得具有宽视角的液晶显示装置。此外，当像素电极6125利用具有透明性的材料形成时，可获得透射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置可显示具有高颜色再现性和高图像质量的图像。或者，当像素电极6125利用具有反射性的材料来形成时，可获得反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置在诸如室外之类的明亮环境中具有高可见度。此外，因为不需要背光，所以可显著降低功耗。应注意，当像素电极6125同时利用具有透明性的材料和具有反射性的材料来形成时，可获得具有以上两种优点的半透型射液晶显示装置。当像素电极6125利用具有反射性的材料形成时，像素电极6125的表面可以不平坦。当表面不平坦时，光漫反射，并可获得反射光的亮度分布的角度依赖性减小的优点。换言之，可获得在任何角度上亮度均匀的反射型液晶显示装置。
接着，将参考图62A和62B解释应用本发明的水平电场液晶显示装置。图62A和62B分别是其中将本发明应用于作为液晶显示装置的像素结构中的一种的所谓的IPS(平面内转换)模式的像素的横截面图和俯视图，其中水平地施加电场以进行开关，使得液晶分子的取向总是与基板水平。具体地，将像素电极6225和公共电极6223各自图案化成梳形并水平地施加电场。图62A是像素的横截面图，而图62B是像素的俯视图。此外，图62A所示的像素的横截面图对应于图62B所示的像素的俯视图中的线a-a′。当将本发明应用于具有图62A和62B所示的像素结构的液晶显示装置时，可获得其视角理论上较宽且响应速度对灰度的依赖性较小的液晶显示装置。
将参考图62A解释IPS模式液晶显示装置的像素结构。该液晶显示装置包括称为液晶面板的显示图像的基本部分。液晶面板如下制造：将两个经处理的基板以它们之间几μm的间隙彼此附连，并将液晶材料注入到两基板之间的空间中。在图62A中，两基板对应于第一基板6201和第二基板6216。TFT和像素电极可在第一基板上形成；而光屏蔽膜6214、滤色器6215、隔片6217以及第二取向膜6212可形成于第二基板上。
应注意，也可在不在第一基板6201上形成TFT的情况下实现本发明。当在不形成TFT的情况下实现本发明时，减少了步骤数，并且降低了制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成TFT来实现本发明时，可获得大尺寸的显示装置。
图62A和62B所示的TFT是利用非晶半导体的底栅TFT，它具有可利用大面积基板以低成本来制造的优点。然而，本发明不限于此。作为可使用的TFT的结构，有关于底栅TFT的沟道蚀刻型、沟道保护型等。或者，可采用顶栅型。此外，不仅可采用非晶半导体，也可采用多晶半导体。
应注意，也可在不在第二基板6216上形成光屏蔽膜6214的情况下实现本发明。当在不形成光屏蔽膜6214的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成光屏蔽膜6214来实现本发明时，可获得在黑色显示时几乎没有漏光的显示装置。
应注意，也可在不在第二基板6216上形成滤色器6215的情况下实现本发明。当在不形成滤色器6215的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成滤色器6215来实现本发明时，可获得能够进行彩色显示的显示装置。
应注意，也可通过分散球形隔片代替设置用于第二基板6216的隔片6217来实现本发明。当通过分散球形隔片来实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成隔片6217来实现本发明时，隔片的位置没有变化；因此，两基板之间的距离是一致的，并可获得具有极少的显示不均匀性的显示装置。
接着，关于要对第一基板6201进行的处理，可采用参考图59A和59B解释的方法；因此，省略了该解释。此处，第一基板6201、第一绝缘膜6202、第一导电层6203、第二绝缘膜6204、第一半导体层6205、第二半导体层6206、第二导电层6207、第三绝缘膜6208、第三导电层6209以及第一取向膜6210分别对应于图59A中的第一基板5901、第一绝缘膜5902、第一导电层5903、第二绝缘膜5904、第一半导体层5905、第二半导体层5906、第二导电层5907、第三绝缘膜5908、第三导电层5909以及第一取向膜5910。应注意，可将第一基板6201侧上的第三导电层6209图案化以具有其中两个梳形互相啮合的形状。此外，可将梳形电极中的一个电连接到TFT 6224的源电极和漏电极中的一个，且可将另一个梳形电极电连接到公共电极6223上。因此，可将水平电场有效地施加到液晶分子6218上。
将如上所述制造的第一基板6201用密封材料以其间几μm的间隙附连到设有光屏蔽膜6214、滤色器6215、隔片6217以及第二取向膜6212的第二基板6216上，然后，将液晶材料注入到两基板之间的空间中；由此可制造液晶面板。尽管图中未示出，但可在第二电极6216侧上形成导电层。通过在第二基板6216侧上形成导电层，可减小来自外部的电磁波噪声的影响。
接着，将解释图62A和62B所示的ISP模式液晶面板的像素结构的特征。图62A所示的液晶分子6218是具有长轴和短轴的长且窄的分子。在图62A中，每一个液晶分子6218由其长度表示以示出液晶分子的方向。即，表示为长分子的液晶分子6218的长轴的方向平行于页面；且当液晶分子6218被表示得较短时，长轴的方向变得更接近页面的法线方向。即，图62A所示的液晶分子6218被取向为使得长轴的方向总是与基板水平。在图62A中，示出了未施加电场的条件下的取向。当将电场施加于液晶分子6218时，液晶分子在水平面中旋转，同时长轴的方向总是保持与基板水平。以此状态，可获得具有宽视角的液晶显示装置。
接着，将参考62B解释应用本发明的IPS模式液晶显示装置的像素布局的示例。应用本发明的IPS模式液晶显示装置的像素可包括扫描线6221、视频信号线6222、公共电极6223、TFT 6224以及像素电极6225。
扫描线6221电连接到TFT 6224的栅电极；因此，较佳的是扫描线6221由第一导电层6203形成。
视频信号线6222电连接到TFT 6224的源电极和漏电极；因此，较佳的是视频信号线6222由第二导电层6207形成。此外，因为扫描线6221和视频信号线6222被排列成矩阵，所以较佳的是扫描线6221和视频信号线6222至少由不同层中的导电层形成。注意，视频信号线6222可被形成为连通像素中的像素电极6225和公共电极6223的形状一起弯曲，如图62B所示。因此，可增大像素的孔径比，并且可提高液晶显示装置的效率。
公共电极6223是被设置成平行于像素电极6225的电极，用于生成水平电场，且较佳的是公共电极6223由第一导电层6203和第三导电层6209形成。公共电极6223可沿视频信号线6222延伸，以围绕视频信号线6222，如图62B所示。因此，可减小其中电极的电位(它应该被保持)根据视频信号线6222的电位改变而改变的现象的串扰。为了减小与视频信号线6222的交叉电容，第一半导体层6205可如图62B所示被设置在公共电极6223和视频信号线6222的交叉区域中。
TFT 6224用作用于电连接视频信号线6222和像素电极6225的开关。如图62B所示，可将TFT 6224的源极区和漏极区中的一个设置成围绕源极区和漏极区中的另一个。因此，即使在小面积的情况下也可获得较宽的沟道宽度，并可提高开关能力。可将TFT 6224的栅电极设置成围绕第一半导体层6205，如图62B所示。
像素电极6225电连接到TFT 6224的源电极或漏电极中的一个。像素电极6225是用于给出通过视频信号线6222传送到液晶元件的信号电压的电极。此外，像素电极6225和公共电极6223可形成像素电容器。因此，像素电极6225也可具有保持通过视频信号线6222传送的信号电压的功能。较佳的是，梳形像素电极6225和梳形公共电极6223各自被形成为如图62B所示的弯曲梳形。因此，可形成具有液晶分子6218的不同取向的多个区域；由此，可获得具有宽视角的液晶显示装置。此外，当梳形像素电极6225和梳形公共电极6223利用具有透明性的材料形成时，可获得透射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置可显示具有高颜色再现性和高图像质量的图像。或者，当梳形像素电极6225和梳形公共电极6223利用具有反射性的材料来形成时，可获得反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置在诸如室外之类的明亮环境中具有高可见度。此外，因为不需要背光，所以可显著降低功耗。应注意，当梳形像素电极6225和梳形公共电极6223同时利用具有透明性的材料和具有反射性的材料两者来形成时，可获得具有以上两种优点的半透射型液晶显示装置。当梳形像素电极6225和梳形公共电极6223利用具有反射性的材料形成时，梳形像素电极6225和梳形公共电极6223的表面可以不平坦。当表面不平坦时，光漫反射，并可获得反射光的亮度分布的角度依赖性减小的优点。换言之，可获得在任何角度上亮度均匀的反射型液晶显示装置。
尽管解释了梳形像素电极6225和梳形公共电极6223都由第三导电层6209形成，但应用本发明的像素结构不限于此，并可适当地选择该像素结构。例如，梳形像素电极6225和梳形公共电极6223可都由第二导电层6207形成，或者都由第一导电层6203形成。或者，它们中的一个由第三导电层6209形成，而另一个由第二导电层6207形成，或者，它们中的一个由第三导电层6209形成，而另一个由第一导电层6203形成。再或者，它们中的一个由第二导电层6207形成，而另一个由第一导电层6203形成。
接着，将参考图63A和63B解释应用本发明的另一种水平电场液晶显示装置。图63A和63B是液晶显示装置的另一种像素结构的视图，其中水平地施加电场以进行开关，使得液晶分子的取向总是与基板水平。更具体地，图63A和63B分别是应用本发明的所谓的FFS(边缘场开关)模式的像素的横截面图和俯视图，其中将像素电极6325和公共电极6323中的一个图案化成梳形并将另一个在与该梳形重叠的区域形成为平面形，以水平地施加电场。图63A是像素的横截面图，而图63B是像素的俯视图。此外，图63A所示的像素的横截面图对应于图63B所示的像素的俯视图中的线a-a′。当将本发明应用于具有图63A和63B所示的像素结构的液晶显示装置时，可获得其视角在理论上较宽且响应速度对于灰度的依赖性较小的液晶显示装置。
将参考图63A解释FFS模式液晶显示装置的像素结构。该液晶显示装置包括称为液晶面板的显示图像的基本部分。液晶面板如下制造：将两个经处理的基板以它们之间几μm的间隙彼此附连，并将液晶材料注入到两基板之间的空间中。在图63A中，两基板对应于第一基板6301和第二基板6316。TFT和像素电极可在第一基板上形成；而对于第二基板，可设置光屏蔽膜6314、滤色器6315、隔片6317以及第二取向膜6312。
应注意，也可在不在第一基板6301上形成TFT的情况下实现本发明。当在不形成TFT的情况下实现本发明时，减少了步骤数，并且降低了制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成TFT来实现本发明时，可获得大尺寸的显示装置。
图63A和63B所示的TFT是利用非晶半导体的底栅TFT，它具有可利用大面积基板以低成本来制造的优点。然而，本发明不限于此。作为可使用的TFT的结构，有关于底栅TFT的沟道蚀刻型、沟道保护型等。或者，可采用顶栅型。此外，不仅可采用非晶半导体，也可采用多晶半导体。
应注意，也可在不在第二基板6316上形成光屏蔽膜6314的情况下实现本发明。当在不形成光屏蔽膜6314的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成光屏蔽膜6314来实现本发明时，可获得在黑色显示时几乎没有漏光的显示装置。
应注意，也可在不在第二基板6316上形成滤色器6315的情况下实现本发明。当在不形成滤色器6315的情况下实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成滤色器6315来实现本发明时，可获得能够进行彩色显示的显示装置。
应注意，也可通过分散球形隔片代替设置用于第二基板6316的隔片6317来实现本发明。当通过分散球形隔片来实现本发明时，可减少步骤数，并可降低制造成本。此外，因为结构简单，所以可提高成品率。另一方面，当通过形成隔片6317来实现本发明时，隔片的位置没有变化；因此，两基板之间的距离是一致的，并可获得具有极少的显示不均匀性的显示装置。
接着，关于要对第一基板6301进行的处理，可采用参考图59A和59B解释的方法；因此，省略了该解释。这里，第一基板6301、第一绝缘膜6302、第一导电层6303、第二绝缘膜6304、第一半导体层6305、第二半导体层6306、第二导电层6307、第三绝缘膜6308、第三导电层6309以及第一取向膜6310分别对应于图59A中的第一基板5901、第一绝缘膜5902、第一导电层5903、第二绝缘膜5904、第一半导体层5905、第二半导体层5906、第二导电层5907、第三绝缘膜5908、第三导电层5909以及第一取向膜5910。
然而，与图59A和59B的不同在于第四绝缘膜6319和第四导电膜6313可形成于第一基板6301侧上。更具体地，膜形成可如下进行：在图案化第三导电层6309后，形成第四绝缘膜6319，然后，使其图案化以形成接触孔。此后，类似地形成第四导电层6313并使其图案化，然后，形成第一取向膜6310。作为第四绝缘膜6319和第四导电层6313的材料和处理方法，可采用类似于第三绝缘膜6308和第三导电层6309的材料和处理方法。此外，可将一个梳形电极电连接到TFT 6324的源电极和漏电极中的一个上，而可将另一个平面电极电连接到公共电极6323上。因此，可将水平电场有效地施加于液晶分子6318。
将如上所述制造的第一基板6301用密封材料以在它们之间几μm的间隙附连到设有光屏蔽膜6314、滤色器6315、隔片6317以及第二取向膜6312的第二基板6316上，然后，将液晶材料注入到两基板之间的空间中；由此可制造液晶面板。尽管图中未示出，但可在第二基板6316侧上形成导电层。通过在第二基板6316侧上形成导电层，可减小来自外部的电磁波噪声的影响。
接着，将解释图63A和63B所示的FFS模式液晶面板的像素结构的特征。图63A所示的液晶分子6318是具有长轴和短轴的长且窄的分子。在图63A中，每一个液晶分子6318由其长度表示以示出液晶分子的方向。即，表示为长分子的液晶分子6318的长轴的方向平行于页面；且当液晶分子6318被表示得较短时，长轴的方向变得更接近页面的法线方向。即，图63A所示的液晶分子6318被取向为使得长轴的方向总是与基板水平。在图63A中，示出了未施加电场的条件下的取向。当将电场施加于液晶分子6318时，液晶分子在水平面中旋转，同时长轴的方向总是保持与基板水平。以此状态，可获得具有宽视角的液晶显示装置。
接着，将参考63B解释应用本发明的FFS模式液晶显示装置的像素布局的示例。应用本发明的FFS模式液晶显示装置的像素可包括扫描线6321、视频信号线6322、公共电极6323、TFT 6324以及像素电极6325。
扫描线6321电连接到TFT 6324的栅电极；因此，较佳的是扫描线6321由第一导电层6303形成。
视频信号线6322电连接到TFT 6324的源电极和漏电极；因此，较佳的是视频信号线6322由第二导电层6307形成。此外，因为扫描线6321和视频信号线6322被排列成矩阵，所以较佳的是扫描线6321和视频信号线6322至少由不同层中的导电层形成。应注意，视频信号线6322可被形成为如图63B所示连同像素中的像素电极6325的形状一起弯曲。因此，可增大像素的孔径比并可提高液晶显示装置的效率。
公共电极6323是被设置成平行于像素电极6325的电极，用于生成水平电场，且较佳的是公共电极6323由第一导电层6303和第三导电层6309形成。公共电极6323可如图63B所示沿视频信号线6322成形。因此，可减小其中电极的电位(它应该被保持)根据视频信号线6322的电位改变而改变的现象的串扰。为了减小与视频信号线6322的交叉电容，第一半导体层6305可如图63B所示被设置在公共电极6323和视频信号线6322的交叉区域中。
TFT 6324用作用于电连接视频信号线6322和像素电极6325的开关。如图63B所示，可将TFT 6324的源极区和漏极区中的一个设置成围绕TFT 6324的源极区和漏极区中的另一个。因此，即使在小面积的情况下也可获得较宽的沟道宽度，并可提高开关能力。可将TFT 6324的栅电极设置成围绕第一半导体层6305，如图63B所示。
像素电极6325电连接到TFT 6324的源电极或漏电极中的一个。像素电极6325是用于给出通过视频信号线6322传送到液晶元件的信号电压的电极。此外，像素电极6325和公共电极6323可形成像素电容器。因此，像素电极6325也可具有保持通过视频信号线6322传送的信号电压的功能。较佳的是，像素电极6325如图63B所示地形成为弯曲梳形。因此，可形成具有液晶分子6318的不同取向的多个区域，由此可获得具有宽视角的液晶显示装置。此外，当梳形像素电极6325和公共电极6323利用具有透明性的材料形成时，可获得透射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置可显示具有高颜色再现性和高图像质量的图像。或者，当梳形像素电极6325和公共电极6323利用具有反射性的材料来形成时，可获得反射型液晶显示装置。反射型液晶显示装置在诸如室外之类的明亮环境中具有高可见度。此外，因为不需要背光，所以可显著降低功耗。应注意，当梳形像素电极6325和公共电极6323同时利用具有透明性的材料和具有反射性的材料两者来形成时，可获得具有以上两种优点的半透射型液晶显示装置。当梳形像素电极6325和公共电极6323利用具有反射性的材料形成时，梳形像素电极6325和公共电极6323的表面可以不平坦。当表面不平坦时，光漫反射，并可获得反射光的亮度分布的角度依赖性减小的优点。换言之，可获得在任何角度上亮度均匀的反射型液晶显示装置。
尽管解释了梳形像素电极6325由第四导电层6313形成，而平面公共电极6323由第三导电层6309形成，但应用本发明的像素结构不限于此，并且可适当地选择该像素结构，只要该结构满足某一条件即可。更具体地，当从第一基板看时，梳形电极可比平面电极更接近液晶。这是因为水平电场总是在与平面电极相对的一侧上生成，并以梳形电极作为中心，即，因为梳形电极需要比平面电极更接近液晶，以将水平电场施加于液晶。
为了满足该条件，例如，梳形电极可由第四导电层6313形成，且平面电极可由第三导电层6309形成。或者，梳形电极可由第四导电层6313形成，且平面电极可由第二导电层6307形成。或者，梳形电极可由第四导电层6313形成，而平面电极可由第一导电层6303形成。或者，梳形电极可由第三导电层6309形成，而平面电极可由第二导电层6307形成。或者，梳形电极可由第三导电层6309形成，而平面电极可由第一导电层6303形成。或者，梳形电极可由第二导电层6307形成，而平面电极可由第一导电层6303形成。尽管解释了将梳形电极电连接到TFT 6324的源极区和漏极区中的一个上而将平面电极电连接到公共电极6323上，但连接可以相反。在该情况下，可对每一像素单独形成平面电极
本实施方式可通过与本说明书中的其它实施方式自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式6)
在本实施方式中，将解释用于驱动液晶显示装置的方法，该方法使本发明中使用的显示装置具有高图像质量。
将参考68A到68C解释过驱动(overdriving)法。图68A示出显示元件的输出亮度相对于输入电压随时间的变化。由虚线指示的显示元件的输出亮度相对于输入电压随时间的变化1是同样由虚线指示的输出亮度1。换言之，用于获得期望输出亮度Low的电压是Vi，但当Vi直接作为输入电压输入时，需要对应于元件的响应速度的时间以实现期望的输出亮度Low。
过驱动法是一种增加响应速度的技术。具体地，这是一种其中在通过将高于Vi的电压Vo施加于元件某一段时间以使得元件具有接近期望输出亮度Low的输出亮度来增加元件的响应速度之后将输入电压降为Vi的方法。此时，输入电压由输入电压2指示，且输出亮度由输出亮度2指示。达到输出亮度2的期望亮度Low的时间短于达到输出亮度1的期望亮度的时间。
参考图68A描述了输出亮度相对于输入电压正向改变的情况；然而，本发明还包括输出亮度相对于输入电压负向地改变的情况。
将参考图68B和68C解释用于实现这种驱动的电路。首先，参考图68B，将解释其中输入视频信号Gi是具有模拟值(可以是离散值)的信号，且输出视频信号Go也是具有模拟值的信号的情况。图68B所示的过驱动电路包括编码电路6801、帧存储器6802、校正电路6803以及DA转换器电路6804。
首先将输入视频信号Gi输入到编码电路6801并编码。即，将输入视频信号Gi从模拟信号转换为具有适当的位数的数字信号。之后，将经转换的数字信号输入到帧存储器6802和校正电路6803。同时还将帧存储器6802中保持的前一帧的视频信号输入到校正电路6803。然后，校正电路6803根据事先从该帧的视频信号和前一帧的视频信号准备的数值表来输出经校正的视频信号。此时，可将输出转换信号输入到校正电路6803，使得该帧的视频信号和经校正的视频信号交替并输出。接着，将经校正的视频信号或该帧的视频信号输入到DA转换器电路6804。然后，输出根据经校正的视频信号或该帧的视频信号的作为模拟信号的输出视频信号Go。由此，可实现过驱动。
接着，参考图68C，将解释输入视频信号Gi是具有数字值的信号且输出视频信号Go也是具有数字值的信号的情况。图68C所示的过驱动电路包括帧存储器6812和校正电路6813。
输入视频信号Gi是数字信号并被输入到帧存储器6812和校正电路6813。同时还将保持在帧存储器6812中的前一帧的视频信号输入到校正电路6813。然后，校正电路6813根据事先从该帧的视频信号和前一帧的视频信号准备的数值表输出经校正的视频信号。此时，可将输出转换信号输入到校正电路6813，使得该帧的视频信号和经校正的视频信号交替并输出。由此，可实现过驱动。
应注意，本发明的过驱动电路还包括输入信号Gi是模拟信号而输出视频信号Go是数字信号的情况。此时，可从图68B所示的电路中移除DA转换器电路6804。此外，本发明的过驱动电路还包括输入视频信号Gi是数字信号输出视频信号Go是模拟信号的情况。此时，可从图68B所示的电路中移除编码电路6801。
将参考图64A和64B解释用于控制公共线的电位的驱动。图64A是示出其中在利用具有类似于液晶元件的电容特性的显示元件的显示装置中一条公共线相对于一条扫描线排列的多个像素电路的图。图64A所示的像素电路包括晶体管6401、辅助电容器6402、显示元件6403、视频信号线6404、扫描线6405以及公共线6406。
晶体管6401的栅电极电连接到扫描线6405，晶体管6401的源电极和漏电极中的一个电连接到视频信号线6404，而晶体管6401的源电极和漏电极中的另一个电连接到辅助电容器6402的一个电极以及显示元件6403的一个电极。此外，辅助电容器6402的另一个电极电连接到公共线6406。
首先，在由扫描线6405选中的像素中，因为晶体管6401是导通的，所以将对应于视频信号的电压通过视频信号线6404施加到显示元件6403和辅助电容器6402。此时，当视频信号是使连接到公共线6406的所有像素都显示最低级灰度的信号或当视频信号是使连接到公共线6406的所有像素都显示最高级灰度的信号时，不必将该视频信号通过视频信号线6404写入像素。并非通过视频信号线6404写入视频信号，而是改变公共线6406的电位以使施加到显示元件6403的电压改变。
用于改变公共线6406的电位以使施加到显示元件6403的电位改变的方法通过与图1A和1B所示的用于驱动显示装置的方法相组合而具有极好的效果。即，当整个图像具有较暗的灰度时，连接到公共线6406的所有像素的灰度作为整体也是暗的。此时，在插入暗图像的子帧中，根本不发光的像素的比率显著增加。这是因为当改变公共线6406的电位而不是通过视频信号线6404写入视频信号时，改变施加到显示元件6403的电压的频率显著增加。类似地，同样当整个图像具有较亮的灰度时，当改变公共线6406的电位而不是通过视频信号线6404写入视频信号时，改变施加到显示元件6403的电压的频率显著增加。当整个图像具有较亮的灰度时，连接到公共线6406的所有像素的灰度作为整体也是亮的。这是因为在插入亮图像的子帧中，子帧中以最高亮度发光的像素的比率此时显著增加。
图64B是示出其中在利用具有类似于液晶元件的电容特性的显示元件的显示装置中两条公共线相对于一条扫描线排列的多个像素电路的图。图64B所示的像素电路包括晶体管6411、辅助电容器6412、显示元件6413、视频信号线6414、扫描线6415、第一公共线6416以及第二公共线6417。
晶体管6411的栅电极电连接到扫描线6415，晶体管6411的源电极和漏电极中的一个电连接到视频信号线6414，而晶体管6411的源电极和漏电极中的另一个电连接到辅助电容器6412的一个电极以及显示元件6413的一个电极上。此外，辅助电容器6412的另一电极电连接到第一公共线6416。此外，在与以上像素相邻的像素中，辅助电容器6412的另一电极电连接到第二公共线6417。
在图64B所示的像素电路中，将较少的像素电连接到一条公共线。因此，当改变第一公共线6416或第二公共线6417的电位而不是通过视频信号线6414写入视频信号时，改变施加到显示元件6413的电压的频率显著增加。此外，可执行源反转驱动或点反转驱动。通过源反转驱动或点反转驱动，可提高元件的可靠性同时可抑制闪烁。
将参考图65A至65C解释扫描背光。图65A是示出其中排列了冷阴极管的扫描背光的图。图65A所示的扫描背光包括漫射板6501和N根冷阴极管6502-1至6502-N。N根冷阴极管6502-1至6502-N排列在漫射板6501的背面；因此，可在改变其亮度的同时扫描N根冷阴极管6502-1至6502-N。
将参考图65C解释扫描中每一冷阴极管的亮度的改变。首先，冷阴极管6502-1的亮度在某段时间内改变。之后，与冷阴极管6502-1相邻设置的冷阴极管6502-2的亮度在同一段时间中改变。由此，亮度顺序地从冷阴极管65021-1到冷阴极管6502-N改变。尽管在图65C中，将某段时间中改变的亮度设为低于原来的亮度，但它也可高于原来的亮度。此外，尽管冷阴极管6502-1到6502-N以此顺序扫描，但也可以按相反的顺序扫描冷阴极管6502-1至6502-N。
较佳的是在具有低亮度的周期中背光亮度大致与插入暗图像的子帧的最高亮度相同。具体地，当在1SF中插入暗图像时，背光亮度较佳的是1SF的最高亮度Lmax 1，且当在2SF中插入暗图像时，背光亮度较佳的是2SF的最高亮度Lmax 2。
应注意，LED可用作扫描背光的光源。在该情况下的扫描背光示于图65B。图65B所示的扫描背光包括漫射板6511和光源6512-1至6512-N，在它们的每一个中排列LED。当LED用作扫描背光的光源时，有背光可以薄且轻的优点。此外，还有可加宽颜色再现范围的优点。此外，因为可类似地扫描排列在光源6512-1至6512-N的每一个中的LED，所以也可获得点扫描背光。利用点扫描，可进一步提高运动图像的图像质量。
将参考图66A至66C解释高频驱动法。图66A是其中通过以60Hz的帧频率插入暗图像来驱动的显示元件的图。参考标号6601指示该帧的亮图像；6602指示该帧的暗图像；6603指示下一帧的亮图像；而6604指示下一帧的暗图像。以60Hz驱动具有可容易地获得与视频信号的帧速率的协调以及不使图像处理电路复杂化的优点。
图66B是其中通过以90Hz的帧频率插入暗图像来驱动的显示元件的图。参考标号6611指示该帧的亮图像；6612指示该帧的暗图像；6613指示由该帧、下一帧以及再下一帧形成的第一图像的亮图像；6614指示由该帧、下一帧以及再下一帧形成的第一图像的暗图像；6615指示由该帧、下一帧以及再下一帧形成的第二图像的亮图像；以及6616指示由该帧、下一帧以及再下一帧形成的第二图像的暗图像。以90Hz驱动具有不使外围驱动电路的工作频率太高以及可有效提高运动图像的图像质量的优点。
图66C是其中通过以120Hz的帧频率插入暗图像来驱动的显示元件的图。参考标号6621指示该帧的亮图像；6622指示该帧的暗图像；6623指示由该帧和下一帧形成的图像的亮图像；6624指示由该帧和下一帧形成的图像的暗图像；6625指示下一帧的亮图像；6626指示下一帧的暗图像；6627指示由下一帧和再下一帧形成的图像的亮图像；以及6628指示由下一帧和再下一帧形成的图像的暗图像。以120Hz驱动具有提高运动图像的图像质量的效果较理想且很少观察到图像滞后的优点。
本实施方式可通过与本说明书中的任何其它实施方式的描述自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式7)
在本实施方式中，将参考图43解释其上安装了向与本发明有关的面板输入信号的电路的显示模块。
图43示出其中面板4300和电路基板4304被组合在一起的显示模块。像素部分4301形成于面板4300中。此外，在面板4300中，源极驱动器4302和栅极驱动器4303形成于与像素部分4301相同的基板上。在电路基板4304上，设置了控制器4305、信号划分电路4306等。电路基板4304以及面板4300通过FPC 4307互相连接。
此外，在面板4300中，电源电路、信号生成电路等可形成于与像素部分4301相同的衬底上。此外，如上所述，可将IC芯片等设置在面板4300上。
在电路基板4304上，除控制器4305和信号划分电路4306外可设置CPU或电源电路。
在FPC 4307上，也可设置IC芯片、电阻器和电容器。
本实施方式可通过与本说明书中的任何其它实施方式的描述自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式8)
在本实施方式中，将参考图44解释可在低温下操作本发明的显示装置的结构。
图44示出其中面板(玻璃基板4404、液晶层4403以及对置基板4402)、电路基板4411、背光单元4405以及外壳4401被组合在一起的显示模块。玻璃基板4404通过FPC 4406连接到电路基板4411。应注意，FPC通过导电构件4407电连接到玻璃基板4404以及电路基板4411。此外，面板和背光单元4405包含在外壳4401中。
在玻璃基板4404上，形成像素部分、源极驱动器、栅极驱动器、电源电路、信号电路等。如上所述，可将IC芯片等设置在玻璃基板4404上。
配线4408形成于电路基板4411上。此外，配线4408和IC芯片4410通过导电构件4409互相电连接。
此处，显示模块具有IC芯片4410被设置成与外壳4401的与面板相对的一个表面接触的特征。原因如下。液晶层4403中的液晶元件在低温下不能表达正确的灰度或者其响应速度变慢。因此，从IC芯片4410排出的热能被提供给外壳4401。然后，包含在外壳4401中的显示模块被加热，且液晶层的温度升高。因此，本实施方式显示装置在低温环境中也可表达正确的灰度。
以上的特征在于显示模块通过外壳4401由IC芯片4410的热能加热。例如，当IC芯片4410的热能被提供给玻璃基板4404时，在玻璃基板4404中产生温度变化；因此，产生显示变化。此外，同样当IC芯片4410的热能被提供给背光单元4405时，产生背光单元的光量的变化，或者光的波长偏离；因此，产生显示变化。因此，图44的显示装置可通过将IC芯片4410的热能提供给外壳4401来抑制显示变化的产生。即使当IC芯片4410的热能通过散热片、金属、具有高热导率的材料等被提供给玻璃基板4404时，本实施方式的显示装置也可获得类似的效果。
图44示出IC芯片4410被设置在外壳4401的外侧的情况下的结构。然而，IC芯片4410也可如图45所示被设置在外壳4401的内侧。这是因为当IC芯片4410被设置在外壳4401的内侧时，热能被有效地提供给显示模块。
应注意，IC芯片4410也可如图67所示通过具有高热导率的粘性材料4412设置在外壳4401的下面。这是因为可将IC芯片4410粘附到外壳4401，并且可将IC芯片4410的热能有效地传送到外壳4401。
本实施方式可通过与本说明书中的任何其它实施方式的描述自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式9)
本发明可应用于诸如照相机(诸如视频照相机或数码照相机)、投影仪、头戴式显示器(护目镜型显示器)、导航系统、汽车立体声音响、个人计算机、游戏机、便携式信息终端(诸如移动计算机、移动电话或电子书)以及设有存储介质的图像再现装置等各种电子装置。具体地，作为设有存储介质的图像再现装置，可给出再现诸如数字通用盘(DVD)之类的存储介质并具有用于显示所再现的图像的显示器等的装置。这种电子装置的示例示于图46A至46D中。
图46A示出膝上型个人计算机，它包括主体311、外壳312、显示部分313、键盘314、外部连接端口315、定点装置316等。本发明可应用于显示部分313。利用本发明，可降低显示部分的功耗。
图46B示出设有存储介质的图像再现装置(具体地，为DVD播放器)，它包括主体321、外壳322、第一显示部分323、第二显示部分324、存储介质(诸如DVD)读取部分325、操作键326、扬声器部分327等。第一显示部分323主要显示图像数据，而第二显示部分324主要显示文本数据。本发明可应用于第一显示部分323和第二显示部分324。利用本发明，可降低显示部分的功耗。
图46C示出移动电话，它包括主体331、音频输出部分332、音频输入部分333、显示部分334、操作开关335、天线336等。本发明可应用于显示部分334。利用本发明，可降低显示部分的功耗。
图46D示出照相机，它包括主体341、显示部分342、外壳343、外部连接端口344、遥控接收部分345、图像接收部分346、电池347、音频输入部分348、操作键349等。本发明可应用于显示部分342。利用本发明，可降低显示部分的功耗。
本实施方式可通过与本说明书中的任何其它实施方式的描述自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
(实施方式10)
在本实施方式中，将通过示出应用模式来解释利用在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的应用示例。在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板也可被结合在可移动物体、建筑物体等中。
关于在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的示例，结合了显示装置的可移动物体示于图47A和47B中。作为结合了显示装置的可移动物体的示例，图47A示出将显示面板9702用于列车车身9701中的门的玻璃部分的示例。在图47A所示的在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板9702中，可通过来自外部的信号容易地切换显示部分上显示的图像。因此，当列车中的乘客类型改变时显示面板上的图像每隔一段时间切换一次；因此，可期望更有效的广告效果。
应注意，在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板不限于如图47A所示应用于列车车身中的门的玻璃部分，并可通过改变成各种形状来应用于各种位置。将参考图47B解释其一个例子。
在图47B中示出了列车车身内部的条件。在图47B中，除图47A中所示的门的玻璃部分中的显示面板9702外，还示出设置在玻璃窗口中的显示面板9703以及从天花板上悬挂的显示面板9704。此外，通过在薄膜基板上设置诸如有机晶体管之类的开关元件，包括本发明的液晶显示装置的显示面板9704也可在弯曲状态下进行显示。
将参考图48解释作为结合了利用在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的显示装置的可移动物体的应用示例的另一种应用模式。
关于在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的示例，结合了显示装置的可移动物体示于图48中。作为结合了显示装置的可移动物体的示例，图48示出结合在汽车的车身9901中的显示面板9902。图48所示的在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板9902被结合在汽车的车身中，以按序的方式显示车身的工作和来自车身的内部和外部的数据输入，并具有导航汽车到达其目的地的功能。
应注意，在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板不限于如图48所示应用于车身的前部，而是也可通过改变成各种形状来应用于诸如玻璃窗或门之类的任何位置。
关于结合了利用在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的显示装置的可移动物体的应用示例，将参考图49A和49B解释另一种应用模式。
关于在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的示例，结合了显示装置的可移动物体示于图49A和49B中。关于结合了显示装置的可移动物体的示例，图49A示出结合在飞机的机身10101的乘客座位上方的天花板中的显示面板10102。图49A所示的在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板10102通过铰链部分10103被结合在飞机的机身10101中，并且乘客可通过拉伸铰链部分10103来观看显示面板10102。显示面板10102可通过乘客的操作来显示数据并可用作广告或娱乐装置。此外，当如图49B所示将铰链部分弯曲并放入飞机的机身10101中时，可确保起飞和降落时的安全。此外，当在紧急情况下点亮显示面板中的显示元件时，显示面板也可用作飞机的机身10101中的撤离灯。
应注意，在显示部分中包含本发明的液晶显示装置的显示面板不限于应用于如图49A和49B所示的飞机的机身10101的天花板，而是可通过改变成各种形状来应用于诸如座位或门之类的任何位置。例如，可将显示面板设置在座位的背侧并被操作和观看。
在该实施方式中，列车的车身、汽车的车身、飞机的机身被示为可移动物体，但本发明不限于此，且可提供诸如摩托车、自动四轮汽车(包括小汽车、公共汽车等)、列车(包括单轨铁路、有轨电车等)以及船等。通过采用本发明的显示面板，可实现显示面板的尺寸减小和低功耗，此外，可提供包括有利地操作的显示介质的可移动物体。具体地，因为可移动物体中的显示面板上的显示可通过来自外部的信号容易地同时切换，所以显示面板作为用于不确定数量的顾客的广告显示板或在紧急或灾难情况下的信息显示板是十分有效的。
关于利用在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的应用示例，将参考图50解释利用建筑物体的应用模式。
作为在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的应用示例，在图50中，将诸如有机晶体管之类的开关元件设置在薄膜基板上，以获得即使在弯曲时也可进行显示的显示面板。在图50中，将显示面板设置在诸如电杆之类作为建筑物体的设置在室外的圆柱形物体的弯曲表面上。此处，作为圆柱形物体，将解释设有显示面板9802的电杆9801。
图50所示的显示面板9802位于电杆高度的中间附近并被设置在高于眼点的位置处。因此，当从可移动物体9803观看显示面板时，可观看到显示面板9802上的图像。当大量的电杆重复地立在一起，且相同的图像被显示在电杆上的显示面板9802上时，观看者可观看到信息显示和广告显示。因为它易于从设置在电杆9801上的显示面板9802的外部显示相同的图像，所以可期望十分有效的信息显示和广告效果。
关于利用在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的应用示例，将参考图51解释不同于图50的建筑物体的应用模式。
图51示出在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板的应用示例。图51示出作为结合了显示装置的建筑物体的示例的结合在预制浴室10001的侧墙中的显示面板10002。图51所示的在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板10002被结合在预制浴室10001中，且洗澡的人可观看显示面板10002。显示面板10002可显示由洗澡的人操作的显示数据并可用作广告或娱乐装置。
应注意，在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板不限于应用于如图51所示的预制浴室的侧墙，而是可通过改变成各种形状来应用于诸如镜子或浴缸的一部分等任何位置。
此外，图52示出其中具有大显示部分的电视机被设置在建筑物内部的示例。图52所示的电视机包括外壳8010、显示部分8011、作为操作部分的遥控装置8012、扬声器部分8013等。在显示部分中包括本发明的液晶显示装置的显示面板应用于制造显示部分8011。可将图52所示的电视机作为壁挂型结合在建筑物中并可在不需要宽空间的情况下设置。
在本实施方式中，作为建筑物体，示出了作为圆柱体的电杆、预制浴室等作为示例；然而，本实施方式不限于此，并可采用可设有显示面板的任何建筑物体。通过采用本发明的显示装置，可提供包括可显示正确的灰度和高清晰度图像的显示介质的可移动物体。
本实施方式可通过与本说明书中的任何其它实施方式的描述自由地结合来实现。此外，本实施方式中的任何描述可自由地结合实现。
本申请基于2006年6月2日向日本专利局提交的日本专利申请第2006-155468号，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (24)

1.一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光的液晶显示装置的方法，所述方法包括：
在一个帧周期的多个发光周期的每一个中多次扫描所述多个像素，并多次将数字信号提供给所述扫描的多个像素，
其中所述背光的光的波长在所述多个发光周期的每一个中改变。
2.一种利用如权利要求1所述的用于驱动液晶显示装置的方法的液晶显示装置。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，使用多个发红光的二极管、多个发绿光的二极管以及多个发蓝光的二极管作为所述背光。
4.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个像素中的每一个包括反射区和透射区，并且在所述反射区中设有一滤色器。
5.一种使用如权利要求2所述的液晶显示装置的电子装置。
6.如权利要求1所述的用于驱动液晶显示装置的方法，其特征在于，所述数字信号是三进制信号。
7.一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光的液晶显示装置的方法，所述方法包括：
在一个帧周期的多个发光周期的每一个中多次扫描所述多个像素，并多次将数字信号提供给所述扫描的多个像素，
其中所述背光的光的波长在所述多个发光周期的每一个中改变，并且
其中当扫描所述多个像素时所述背光不发光，而当不扫描所述多个像素时所述背光发光。
8.一种利用如权利要求7所述的用于驱动液晶显示装置的方法的液晶显示装置。
9.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，使用多个发红光的二极管、多个发绿光的二极管以及多个发蓝光的二极管作为所述背光。
10.如权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个像素中的每一个包括反射区和透射区，且在所述反射区中设有一滤色器。
11.一种使用如权利要求8所述的液晶显示装置的电子装置。
12.如权利要求7所述的用于驱动液晶显示装置的方法，其特征在于，所述数字信号是三进制信号。
13.一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光的液晶显示装置的方法，所述方法包括：
在一个帧周期的多个发光周期的每一个中多次扫描所述多个像素，并多次将数字信号提供给所述扫描的多个像素，
其中所述背光的光的波长在所述多个发光周期的每一个中改变，并且
其中将具有使所述多个像素转变成不发光状态的值的信号在所述多个发光周期的每一个的扫描结束时提供给所述多个像素。
14.一种利用如权利要求13所述的用于驱动液晶显示装置的方法的液晶显示装置。
15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，使用多个发红光的二极管、多个发绿光的二极管以及多个发蓝光的二极管作为所述背光。
16.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个像素中的每一个包括反射区和透射区，且在所述反射区中设有一滤色器。
17.一种使用如权利要求14所述的液晶显示装置的电子装置。
18.如权利要求13所述的用于驱动液晶显示装置的方法，其特征在于，所述数字信号是三进制信号。
19.一种用于驱动包括排列成矩阵的多个像素、源极驱动器、栅极驱动器和背光的液晶显示装置的方法，所述方法包括：
在一个帧周期的多个发光周期的每一个中多次扫描所述多个像素，并多次将数字信号提供给所述扫描的多个像素，
其中所述背光的光的波长在所述多个发光周期的每一个中改变，并且
其中在所述发光周期的开始处没有光进入从源极驱动器向其提供所述数字信号中的一个的像素。
20.一种利用如权利要求19所述的用于驱动液晶显示装置的方法的液晶显示装置。
21.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于，使用多个发红光的二极管、多个发绿光的二极管以及多个发蓝光的二极管作为所述背光。
22.如权利要求20所述的液晶显示装置，其特征在于，所述多个像素中的每一个包括反射区和透射区，且在所述反射区中设有一滤色器。
23.一种使用如权利要求20所述的液晶显示装置的电子装置。
24.如权利要求19所述的用于驱动液晶显示装置的方法，其特征在于，所述数字信号是三进制信号。
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