JP2012083728A - Driving method for input/output device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve contrast of a display image.SOLUTION: Each of a plurality of photodetection circuits generates first optical data. An image processing circuit generates image data using the first optical data, and stores the image data in a memory circuit. A CPU reads out the image data from the memory circuit, and inputs the image data into an input output section as image signal. The input output section generates a display data signal from the image signal. The generated display data signal is inputted into a display circuit. While the display circuit is in a displaying state based on the image data, each of the plurality of photodetection circuits generates second optical data.

Description

本発明の一態様は、入出力装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to an input / output device.

近年、情報を出力する機能を有し、且つ光の入射により情報を入力する機能を有する装置(入出力装置ともいう)の技術開発が進められている。 In recent years, technological development of an apparatus (also referred to as an input / output apparatus) having a function of outputting information and a function of inputting information by incidence of light has been advanced.

入出力装置としては、行列方向に配置された複数の表示回路及び複数の光検出回路(光センサともいう)を画素部に備え、光センサに入射する光の照度を検出することにより、画素部に重畳する被読み取り物の座標を検出する機能(座標検出機能ともいう)及び被読み取り物の画像データを生成する機能(読み取り機能)を有する入出力装置が挙げられる(例えば特許文献1)。例えば座標検出機能により、上記入出力装置にタッチパネルとしての機能を付加させることができる。また、読み取り機能により、入出力装置にスキャナーとしての機能を付加させることができ、画素部において読み取り機能により生成した画像データに基づく画像を表示させることもできる。 The input / output device includes a plurality of display circuits arranged in a matrix direction and a plurality of photodetection circuits (also referred to as photosensors) in the pixel unit, and detects the illuminance of light incident on the photosensor to thereby detect the pixel unit An input / output device having a function (also referred to as a coordinate detection function) for detecting the coordinates of an object to be read superimposed on the image and a function (reading function) for generating image data of the object to be read (for example, Patent Document 1). For example, a function as a touch panel can be added to the input / output device by a coordinate detection function. The reading function can add a function as a scanner to the input / output device, and an image based on image data generated by the reading function can be displayed in the pixel portion.

特開2010−109467号公報JP 2010-109467 A

従来の入出力装置では、読み取り機能により読み取った画像のコントラストが低いといった問題があった。 The conventional input / output device has a problem that the contrast of the image read by the reading function is low.

例えば、従来の入出力装置では、表示回路における光の透過率を最大にして被読み取り物の読み取り動作を行っていた。この場合、被読み取り物により反射した光がそのまま光検出回路に入射されやすくなるが、例えば黒の画像部分におけるコントラストが低くなる。 For example, in a conventional input / output device, an object to be read is read with a maximum light transmittance in the display circuit. In this case, the light reflected by the object to be read is easily incident on the light detection circuit as it is, but the contrast in, for example, a black image portion is lowered.

本発明の一態様では、読み取った画像を画素部に表示させる際に、表示画像のコントラストを向上させることを課題の一つとする。 An object of one embodiment of the present invention is to improve the contrast of a display image when a read image is displayed on a pixel portion.

本発明の一態様は、光検出回路により入射する光の照度に応じた第1の光データを生成し、第1の光データを用いて画像データを生成し、表示回路により生成した画像データに基づく画像を画素部に表示させている間に、光検出回路により入射する光の照度に応じた第2の光データを生成するものである。これにより、光検出回路に入射する光の照度を画像に応じた値に制御しながら被読み取り物の読み取り動作を行い、読み取り画像のコントラストの向上を図る。 According to one embodiment of the present invention, first light data corresponding to the illuminance of incident light is generated by a light detection circuit, image data is generated using the first light data, and the image data generated by the display circuit is generated. The second optical data corresponding to the illuminance of the incident light is generated by the light detection circuit while displaying the image based on the pixel portion. Thereby, the reading operation of the reading object is performed while controlling the illuminance of the light incident on the light detection circuit to a value corresponding to the image, and the contrast of the read image is improved.

本発明の一態様は、画素部を含む入出力部と、画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、画素部は、表示選択信号が入力され、表示選択信号に従って表示データ信号が入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、画素部に被読み取り物が重畳するとき、複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、第1の光データを用いて画像処理回路により画像データを生成して記憶回路に保持し、CPUにより、記憶回路から画像データを読み出し、画像データを画像信号として入出力部に入力し、入出力部により、画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した複数の表示データ信号を複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、複数の表示回路により、画素部に複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、被読み取り物と重畳する画素部の領域に被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成する入出力装置の駆動方法である。 One embodiment of the present invention includes an input / output unit including a pixel portion, an image processing circuit, a storage circuit storing a plurality of programs, and a data processing unit including a CPU. The pixel portion has a display selection signal A display data signal is input in accordance with a display selection signal, and a plurality of display circuits that are in a display state corresponding to the data of the input display data signal, and optical data that is data corresponding to the illuminance of incident light, respectively. A plurality of photodetector circuits, and a first optical data is generated by each of the plurality of photodetector circuits when an object to be read is superimposed on the pixel portion. Image data is generated by the image processing circuit using the optical data of 1 and stored in the storage circuit. The image data is read from the storage circuit by the CPU and input to the input / output unit as image signals. The input / output unit generates a plurality of display data signals from the image signal, sequentially inputs the generated plurality of display data signals to each of the plurality of display circuits, and the plurality of display circuits provide a plurality of display data to the pixel unit. By displaying an image in accordance with the signal data, an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed in the region of the pixel portion that overlaps the object to be read, and includes an image having a mirror image relationship with the object to be read. This is a driving method of an input / output device that generates second optical data by each of a plurality of photodetector circuits while an image is displayed.

また、本発明の一態様は、画素部を含む入出力部と、画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、画素部は、表示選択信号が入力され、表示選択信号に従って表示データ信号が入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、画素部にボタン画像を表示し、画素部に第1の被読み取り物が重畳するとき、複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、第1の光データを用いて画像処理回路により画像データを生成して記憶回路に保持し、CPUにより、記憶回路から画像データを読み出し、画像データを画像信号として入出力部に入力し、入出力部により、画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した複数の表示データ信号を複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、複数の表示回路により、画素部に複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、被読み取り物と重畳しない画素部の領域に被読み取り物を鏡像反転させた画像を表示し、その後、ボタン画像が表示されている画素部の領域に第2の被読み取り物が重畳するときに、被読み取り物と重畳する画素部の領域に被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成することを特徴とする入出力装置の駆動方法である。 Another embodiment of the present invention includes an input / output unit including a pixel portion, an image processing circuit, a memory circuit in which a plurality of programs are stored, and a data processing unit including a CPU. The display data signal is input in accordance with the display selection signal, the display circuit is in a display state corresponding to the input display data signal data, and the light is data corresponding to the illuminance of the incident light. A method of driving an input / output device comprising a plurality of light detection circuits for generating data, wherein a button image is displayed on a pixel portion, and a plurality of light detections are performed when a first object to be read is superimposed on the pixel portion. First optical data is generated by each of the circuits, image data is generated by the image processing circuit using the first optical data and held in the storage circuit, and the image data is read from the storage circuit by the CPU, Image data is input to the input / output unit as an image signal, and the input / output unit generates a plurality of display data signals from the image signal, and sequentially inputs the generated plurality of display data signals to each of the plurality of display circuits. By displaying an image corresponding to the data of the plurality of display data signals on the pixel portion, the display circuit displays an image obtained by mirror-inversion of the read object in the region of the pixel portion that does not overlap with the read object. When the second object to be read is superimposed on the area of the pixel portion where the button image is displayed, an image having a relationship between the object to be read and a mirror image is displayed on the area of the pixel portion to be overlapped with the object to be read. A driving method of an input / output device, characterized in that second optical data is generated by each of a plurality of photodetection circuits while an image including an image having a mirror image relationship with an object to be read is displayed. .

本発明の一態様により、読み取り画像のコントラストを向上させることができる。 According to one embodiment of the present invention, the contrast of a read image can be improved.

実施の形態1における入出力装置を説明するための図。FIG. 3 illustrates an input / output device in Embodiment 1; 実施の形態2における入出力装置の機能例を説明するための図。FIG. 6 illustrates a function example of an input / output device in Embodiment 2. 実施の形態3における入出力装置の機能例を説明するための図。FIG. 9 illustrates a function example of an input / output device in Embodiment 3. 実施の形態4における光検出回路を説明するための図。FIG. 5 illustrates a light detection circuit in Embodiment 4; 実施の形態5における表示回路を説明するための図。6A and 6B illustrate a display circuit in Embodiment 5. 実施の形態6に示すトランジスタの構造例を説明するための断面模式図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor described in Embodiment 6; 図6(A)に示すトランジスタの作製方法例を説明するための断面模式図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the transistor illustrated in FIG. 実施の形態7における電子機器の例を示す模式図。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of an electronic device in Embodiment 7.

本発明を説明するための実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は、以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定されない。 An example of an embodiment for explaining the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the description of the embodiments described below.

なお、各実施の形態の内容を互いに適宜組み合わせることができる。また、各実施の形態の内容を互いに置き換えることができる。 Note that the contents of the embodiments can be combined with each other as appropriate. Further, the contents of the embodiments can be replaced with each other.

また、第1、第2などの序数を用いた用語は、構成要素の混同を避けるために付しており、各構成要素は、序数に限定されない。 In addition, terms using ordinal numbers such as first and second are given to avoid confusion between components, and each component is not limited to an ordinal number.

(実施の形態1)
本実施の形態では、画像を表示することにより情報の出力が可能であり、且つ入射する光により情報の入力が可能な入出力装置(入出力システムともいう)の例について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of an input / output device (also referred to as an input / output system) that can output information by displaying an image and can input information by incident light is described.

本実施の形態における入出力装置の例について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態における入出力装置の例を説明するための図である。 An example of the input / output device in this embodiment is described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for describing an example of an input / output device according to this embodiment.

まず、本実施の形態における入出力装置の構成例について、図1(A)を用いて説明する。図1(A)は、本実施の形態における入出力装置の構成例を示す模式図である。 First, a structure example of the input / output device in this embodiment is described with reference to FIG. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration example of an input / output device in this embodiment.

図1(A)に示す入出力装置は、入出力部(I/Oともいう)101と、入出力制御部(I/OCTLともいう)102と、データ処理部(DataPともいう)103と、を含む。 An input / output device illustrated in FIG. 1A includes an input / output unit (also referred to as I / O) 101, an input / output control unit (also referred to as I / OCTL) 102, a data processing unit (also referred to as DataP) 103, including.

入出力部101は、データの入出力を行う。 The input / output unit 101 inputs and outputs data.

入出力制御部102は、入出力部101における入力動作及び出力動作を制御する。例えば、入力動作は、入射する光の照度に応じたデータの生成であり、出力動作は、画像の表示である。なお、入出力制御部102は、必ずしも設けなくてもよく、外部から入出力部101における動作を制御してもよい。 The input / output control unit 102 controls input operations and output operations in the input / output unit 101. For example, the input operation is generation of data according to the illuminance of incident light, and the output operation is display of an image. Note that the input / output control unit 102 is not necessarily provided, and the operation of the input / output unit 101 may be controlled from the outside.

データ処理部103は、入力されるデータ信号に応じた処理を行う。また、データ処理部103は、必要に応じて、入力されるデータ信号のデータに応じて選択されたプログラムを実行する機能を有する。例えば、データ処理部103は、入出力部101から入力されるデータにより、被読み取り物の座標の検出又は画像データの生成などを行う。 The data processing unit 103 performs processing according to the input data signal. Further, the data processing unit 103 has a function of executing a program selected according to data of an input data signal as necessary. For example, the data processing unit 103 detects the coordinates of an object to be read or generates image data based on data input from the input / output unit 101.

さらに、入出力部101、入出力制御部102、及びデータ処理部103について以下に説明する。 Further, the input / output unit 101, the input / output control unit 102, and the data processing unit 103 will be described below.

入出力部101は、表示回路制御部101aと、光検出回路制御部101bと、光源部101cと、画素部101dと、を含む。 The input / output unit 101 includes a display circuit control unit 101a, a light detection circuit control unit 101b, a light source unit 101c, and a pixel unit 101d.

表示回路制御部101aは、表示駆動回路(DISPDRVともいう)111と、表示データ信号出力回路(DDOUTともいう)112と、を含む。 The display circuit control unit 101a includes a display drive circuit (also referred to as DISPDRV) 111 and a display data signal output circuit (also referred to as DDOUT) 112.

光検出回路制御部101bは、光検出駆動回路(PSDRVともいう)113と、読み出し回路116と、を含む。 The photodetection circuit control unit 101b includes a photodetection drive circuit (also referred to as PSDRV) 113 and a readout circuit 116.

光源部101cは、ライトユニット(LIGHTともいう)114を含む。 The light source unit 101 c includes a light unit (also referred to as LIGHT) 114.

画素部101dは、複数の表示回路(DISPともいう)115dと、複数の光検出回路(PSともいう)115pと、を含む。画素部101dは、表示回路115dを備える画素を備える。なお、1個以上の表示回路115dにより1つの画素が構成される。また、画素に1個以上の光検出回路115pが含まれてもよい。また、複数の表示回路115dは、画素部101dにおいて、行列方向に配置される。また、複数の光検出回路115pは、画素部101dにおいて、行列方向に配置される。 The pixel portion 101d includes a plurality of display circuits (also referred to as DISP) 115d and a plurality of photodetector circuits (also referred to as PS) 115p. The pixel portion 101d includes a pixel including the display circuit 115d. Note that one pixel is constituted by one or more display circuits 115d. One or more light detection circuits 115p may be included in the pixel. The plurality of display circuits 115d are arranged in the matrix direction in the pixel portion 101d. The plurality of light detection circuits 115p are arranged in the matrix direction in the pixel portion 101d.

表示駆動回路111は、パルス信号である複数の表示選択信号(信号DSELともいう)を出力する機能を有する。 The display driver circuit 111 has a function of outputting a plurality of display selection signals (also referred to as a signal DSEL) that are pulse signals.

表示駆動回路111は、例えばシフトレジスタを備える。表示駆動回路111は、シフトレジスタからパルス信号を出力させることにより、表示選択信号を出力することができる。 The display drive circuit 111 includes a shift register, for example. The display driving circuit 111 can output a display selection signal by outputting a pulse signal from the shift register.

表示データ信号出力回路112には、画像を電気信号で表した画像信号が入力される。表示データ信号出力回路112は、入力された画像信号を元に電圧信号である表示データ信号(信号DDともいう)を生成し、生成した表示データ信号を出力する機能を有する。 The display data signal output circuit 112 receives an image signal representing an image as an electrical signal. The display data signal output circuit 112 has a function of generating a display data signal (also referred to as a signal DD) that is a voltage signal based on the input image signal and outputting the generated display data signal.

表示データ信号出力回路112は、例えばスイッチングトランジスタを備える。 The display data signal output circuit 112 includes a switching transistor, for example.

なお、入出力装置において、トランジスタは、2つの端子と、印加される電圧により該2つの端子の間に流れる電流を制御する電流制御端子と、を有する。なお、トランジスタに限らず、素子において、互いの間に流れる電流が制御される端子を電流端子ともいい、2つの電流端子のそれぞれを第1の電流端子及び第2の電流端子ともいう。 Note that in the input / output device, the transistor includes two terminals and a current control terminal that controls a current flowing between the two terminals by an applied voltage. Note that not only a transistor but also a terminal in which current flowing between elements is controlled is referred to as a current terminal, and each of the two current terminals is also referred to as a first current terminal and a second current terminal.

また、入出力装置において、トランジスタとしては、例えば電界効果トランジスタを用いることができる。電界効果トランジスタの場合、第1の電流端子は、ソース及びドレインの一方であり、第2の電流端子は、ソース及びドレインの他方であり、電流制御端子は、ゲートである。 In the input / output device, for example, a field effect transistor can be used as the transistor. In the case of a field effect transistor, the first current terminal is one of a source and a drain, the second current terminal is the other of the source and the drain, and the current control terminal is a gate.

また、一般的に電圧とは、ある二点間における電位の差(電位差ともいう)のことをいう。しかし、電圧及び電位の値は、回路図などにおいていずれもボルト(V)で表されることがあるため、区別が困難である。そこで、本明細書では、特に指定する場合を除き、ある一点の電位と基準となる電位(基準電位ともいう)との電位差を、該一点の電圧として用いる場合がある。 In general, a voltage refers to a difference in potential between two points (also referred to as a potential difference). However, the values of voltage and potential are both expressed in volts (V) in circuit diagrams and the like, and thus are difficult to distinguish. Therefore, in this specification, a potential difference between a potential at one point and a reference potential (also referred to as a reference potential) may be used as the voltage at the one point unless otherwise specified.

表示データ信号出力回路112は、スイッチングトランジスタがオン状態のときに画像信号のデータを表示データ信号として出力することができる。スイッチングトランジスタは、電流制御端子にパルス信号である制御信号を入力することにより制御することができる。なお、表示回路115dの数が複数である場合には、複数のスイッチングトランジスタを選択的にオン状態又はオフ状態にすることにより、画像信号のデータを複数の表示データ信号として出力してもよい。 The display data signal output circuit 112 can output image signal data as a display data signal when the switching transistor is on. The switching transistor can be controlled by inputting a control signal which is a pulse signal to the current control terminal. Note that when there are a plurality of display circuits 115d, image signal data may be output as a plurality of display data signals by selectively turning on or off a plurality of switching transistors.

光検出駆動回路113は、パルス信号である光検出リセット信号(信号PRSTともいう)を出力する機能を有する。なお、必要に応じて光検出駆動回路113がパルス信号である電荷蓄積制御信号(信号TXともいう)、又は電荷蓄積制御信号及びパルス信号である出力選択信号(信号OSELともいう)を出力する機能を有する構成にしてもよい。 The light detection driver circuit 113 has a function of outputting a light detection reset signal (also referred to as a signal PRST) that is a pulse signal. Note that the light detection drive circuit 113 outputs a charge accumulation control signal (also referred to as a signal TX) that is a pulse signal, or an output selection signal (also referred to as a signal OSEL) that is a pulse accumulation signal and a pulse signal, as necessary. You may make it the structure which has.

光検出駆動回路113は、例えばシフトレジスタを備える。このとき、光検出駆動回路113は、シフトレジスタからパルス信号を出力させることにより、光リセット信号、光検出リセット信号及び電荷蓄積制御信号、又は光検出リセット信号、電荷蓄積制御信号、及び出力選択信号を出力することができる。 The photodetection drive circuit 113 includes a shift register, for example. At this time, the photodetection drive circuit 113 outputs a pulse signal from the shift register, thereby causing a photoreset signal, a photodetection reset signal and a charge accumulation control signal, or a photodetection reset signal, a charge accumulation control signal, and an output selection signal. Can be output.

ライトユニット114は、光源を備える発光ユニットである。 The light unit 114 is a light emitting unit including a light source.

光源としては、例えば冷陰極管又は発光ダイオードを用いることができる。発光ダイオードは、可視光領域(例えば光の波長が360nm乃至830nmである領域)の波長を有する光を発する発光ダイオードである。発光ダイオードとしては、例えば白色発光ダイオードを用いることができる。なお、それぞれの色の発光ダイオードの数は、複数でもよい。また、発光ダイオードとして、例えば赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードを用いてもよい。赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードを用いることにより、例えば1つのフレーム期間中に表示選択信号に従って、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、及び青色発光ダイオードの一つ又は複数を順次切り替えて発光させることにより、フルカラーの画像を表示する駆動方式(フィールドシーケンシャル駆動方式)を用いることができ、且つフルカラーでの被読み取り物の読み取りを行うことができる。 As the light source, for example, a cold cathode tube or a light emitting diode can be used. The light-emitting diode is a light-emitting diode that emits light having a wavelength in the visible light region (for example, a region where the wavelength of light is 360 nm to 830 nm). As the light emitting diode, for example, a white light emitting diode can be used. The number of light emitting diodes of each color may be plural. As the light emitting diode, for example, a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode may be used. By using the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode, for example, one or more of the red light emitting diode, the green light emitting diode, and the blue light emitting diode are sequentially switched according to the display selection signal during one frame period. By emitting light, a driving method (field sequential driving method) for displaying a full-color image can be used, and reading of an object to be read in full color can be performed.

なお、例えば発光ダイオードの点灯を制御する制御回路を設け、パルス信号であり、該制御回路に入力される制御信号に従って、発光ダイオードの点灯を制御することもできる。 Note that, for example, a control circuit that controls lighting of the light-emitting diode is provided, which is a pulse signal, and lighting of the light-emitting diode can be controlled in accordance with a control signal input to the control circuit.

表示回路115dは、ライトユニット114に重畳する。例えばライトユニット114からの光が被読み取り物により反射し、反射した光が表示回路115dに入射する。また、表示回路115dには、パルス信号である表示選択信号が入力され、且つ入力された表示選択信号に従って表示データ信号が入力される。表示回路115dは、入力された表示データ信号のデータに応じた表示状態になる機能を有する。 The display circuit 115 d is superimposed on the light unit 114. For example, light from the light unit 114 is reflected by an object to be read, and the reflected light enters the display circuit 115d. In addition, a display selection signal that is a pulse signal is input to the display circuit 115d, and a display data signal is input in accordance with the input display selection signal. The display circuit 115d has a function of entering a display state according to the data of the input display data signal.

表示回路115dは、例えば表示選択トランジスタ及び表示素子を備える。 The display circuit 115d includes a display selection transistor and a display element, for example.

表示選択トランジスタは、表示素子に表示データ信号のデータを入力させるか否かを選択する機能を有する。 The display selection transistor has a function of selecting whether or not to input display data signal data to the display element.

表示素子は、表示選択トランジスタに従って表示データ信号のデータが入力されることにより、表示データ信号のデータに応じた表示状態になる機能を有する。 The display element has a function of entering a display state corresponding to the data of the display data signal when the data of the display data signal is input according to the display selection transistor.

表示素子としては、例えば液晶素子などを用いることができる。 As the display element, for example, a liquid crystal element or the like can be used.

また、液晶素子を備える入出力装置の表示方式としては、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In Plane Switching)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、MVA(Multi−Domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)モード、ASV(Advanced Super View)モード、又はFFS(Fringe Field Switching)モードなどを用いてもよい。 In addition, as a display method of an input / output device including a liquid crystal element, a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In Plane Switching) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, a VA (Vertical Alignment Alignment) mode, and an ASM (Axially Aligned Alignment) mode are used. Micro-cell) mode, OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (Anti-Ferroelectric Liquid Crystal) mode, MVA (Multi-Antual Liquid Crystal mode) PVA (Patterned Vertical Alignment) mode, ASV (Advanced Super View) mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, or the like may be used.

光検出回路115pは、ライトユニット114に重畳する。例えば、画素部101dに被読み取り物がある場合、ライトユニット114から照射された光が被読み取り物により反射し、該反射した光が光検出回路115pに入射する。光検出回路115pには、光検出リセット信号及び電荷蓄積制御信号が入力される。また、赤色用、緑色用、及び青色用の光検出回路115pを設けることもできる。例えば、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを設け、赤色、緑色、及び青色のカラーフィルタを介してそれぞれの色用の光検出回路115pにより光データを生成し、生成した複数の光データを合成して画像データを生成することにより、フルカラーの画像データを生成することもできる。 The light detection circuit 115 p is superimposed on the light unit 114. For example, when there is an object to be read in the pixel portion 101d, the light irradiated from the light unit 114 is reflected by the object to be read, and the reflected light enters the light detection circuit 115p. A light detection reset signal and a charge accumulation control signal are input to the light detection circuit 115p. In addition, a light detection circuit 115p for red, green, and blue can be provided. For example, red, green, and blue color filters are provided, and light data is generated by the light detection circuit 115p for each color via the red, green, and blue color filters, and the plurality of generated light data are combined. Then, full-color image data can be generated by generating image data.

光検出回路115pは、光検出回路制御部に従って入射する光の照度に応じた電圧データ(光データ又はPDATAともいう)を生成する機能を有する。 The photodetection circuit 115p has a function of generating voltage data (also referred to as optical data or PDATA) according to the illuminance of incident light according to the photodetection circuit control unit.

光検出回路115pは、光検出リセット信号に従ってリセット状態になる機能を有する。 The photodetection circuit 115p has a function of entering a reset state in accordance with a photodetection reset signal.

また、光検出回路115pは、電荷蓄積制御信号に従って、光データを生成する機能を有する。 The photodetection circuit 115p has a function of generating optical data in accordance with the charge accumulation control signal.

また、光検出回路115pは、出力選択信号に従って、生成した光データを光データ信号として出力する機能を有する。 The photodetection circuit 115p has a function of outputting the generated optical data as an optical data signal in accordance with the output selection signal.

光検出回路115pは、例えば光電変換素子、増幅トランジスタ、及び出力選択トランジスタを備える。 The photodetection circuit 115p includes, for example, a photoelectric conversion element, an amplification transistor, and an output selection transistor.

光電変換素子は、光が入射することにより、入射した光の照度に応じて電流(光電流ともいう)が流れる機能を有する。 The photoelectric conversion element has a function of causing a current (also referred to as a photocurrent) to flow according to the illuminance of incident light when light enters the photoelectric conversion element.

出力選択トランジスタの電流制御端子には、出力選択信号が入力される。出力選択トランジスタは、光データ信号として光データを光検出回路115pから出力するか否かを選択する機能を有する。 An output selection signal is input to the current control terminal of the output selection transistor. The output selection transistor has a function of selecting whether or not to output optical data from the light detection circuit 115p as an optical data signal.

なお、光検出回路115pは、増幅トランジスタの第1の電流端子又は第2の電流端子を介して光データを光データ信号として出力する。 Note that the photodetection circuit 115p outputs optical data as an optical data signal via the first current terminal or the second current terminal of the amplification transistor.

読み出し回路116は、光データを読み出す光検出回路115pを選択し、選択した光検出回路115pから光データを読み出す機能を有する。 The readout circuit 116 has a function of selecting the photodetection circuit 115p that reads out optical data and reading out the optical data from the selected photodetection circuit 115p.

読み出し回路116は、例えば選択回路を用いて構成される。例えば、選択回路は、スイッチングトランジスタを備え、該スイッチングトランジスタに従って光検出回路115pから光データ信号が入力されることにより光データを読み出すことができる。 The read circuit 116 is configured using, for example, a selection circuit. For example, the selection circuit includes a switching transistor, and optical data can be read by inputting an optical data signal from the photodetection circuit 115p according to the switching transistor.

また、入出力制御部102は、表示回路制御部(DCTLともいう)121と、光検出回路制御部(PDCTLともいう)122と、を含む。 The input / output control unit 102 includes a display circuit control unit (also referred to as DCTL) 121 and a light detection circuit control unit (also referred to as PDCTL) 122.

表示回路制御部121は、表示回路115dにおける表示動作を制御する。表示回路制御部121は、入出力部101及びデータ処理部103における各回路とデータのやりとりを行う。 The display circuit control unit 121 controls the display operation in the display circuit 115d. The display circuit control unit 121 exchanges data with each circuit in the input / output unit 101 and the data processing unit 103.

光検出回路制御部122は、光検出回路115pにおける光データ生成動作及び読み出し動作を制御する。光検出回路制御部122は、入出力部101及びデータ処理部103における各回路とデータのやりとりを行う。 The photodetection circuit controller 122 controls the optical data generation operation and the read operation in the photodetection circuit 115p. The photodetection circuit control unit 122 exchanges data with each circuit in the input / output unit 101 and the data processing unit 103.

また、データ処理部103は、画像処理回路(IMGPともいう)131と、記憶回路(MEMORYともいう)132と、CPU(Central Processing Unit)133と、を含む。 The data processing unit 103 includes an image processing circuit (also referred to as IMGP) 131, a storage circuit (also referred to as MEMORY) 132, and a CPU (Central Processing Unit) 133.

画像処理回路131は、入力された光データを用いて画像データを生成する。 The image processing circuit 131 generates image data using the input light data.

記憶回路132は、RAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)を含む。なお、RAMは、複数でもよい。また、ROMには、所定の動作を行うためのプログラムのデータなどが記憶されている。なお、プログラムの数は、適宜設定することができる。 The memory circuit 132 includes a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). A plurality of RAMs may be used. The ROM stores program data for performing a predetermined operation. The number of programs can be set as appropriate.

CPU133は、命令信号が入力され、入力された命令信号に応じたプログラムを実行する。 The CPU 133 receives the command signal and executes a program corresponding to the input command signal.

次に、本実施の形態における入出力装置の駆動方法例として、図1(A)に示す入出力装置の駆動方法例について、図1(B)を用いて説明する。図1(B)は、図1(A)に示す入出力装置の駆動方法例を説明するためのフローチャートである。 Next, as an example of a method for driving the input / output device in this embodiment, an example of a method for driving the input / output device illustrated in FIG. 1A will be described with reference to FIG. FIG. 1B is a flowchart for describing an example of a method for driving the input / output device illustrated in FIG.

図1(A)に示す入出力装置の駆動方法例では、表示選択信号のパルスに従って表示回路115dに表示データ信号が入力され、表示回路115dは、入力された表示データ信号のデータに応じた表示状態になり、画素部101dは、画像を表示する。 In the example of the driving method of the input / output device shown in FIG. 1A, a display data signal is input to the display circuit 115d in accordance with the pulse of the display selection signal, and the display circuit 115d displays data corresponding to the input display data signal data. In this state, the pixel unit 101d displays an image.

また、図1(A)に示す入出力装置の駆動方法例では、図1(B)に示すステップS11乃至ステップS14における動作を行う。各動作について以下に説明する。 In the example of the driving method of the input / output device illustrated in FIG. 1A, the operations in Steps S11 to S14 illustrated in FIG. Each operation will be described below.

まず、ステップS11として、第1の光データの生成(第1の光データ生成ともいう)を行う。 First, as step S11, first optical data generation (also referred to as first optical data generation) is performed.

第1の光データの生成における動作としては、複数の光検出回路115pのそれぞれに入射する光の照度に応じた複数の第1の光データを生成する。なお、複数の第1の光データを生成する前に、光検出リセット信号に従って複数の光検出回路115pのそれぞれをリセット状態にする。また、第1の光データを生成する際に、表示回路115dにおける光の透過率を最大にしておいてもよい。 As an operation in generating the first optical data, a plurality of first optical data corresponding to the illuminance of light incident on each of the plurality of light detection circuits 115p is generated. Note that before generating the plurality of first optical data, each of the plurality of photodetection circuits 115p is reset according to the photodetection reset signal. Further, when the first optical data is generated, the light transmittance in the display circuit 115d may be maximized.

さらに、出力選択信号に従って、複数の光検出回路115pにより生成した第1の光データを光データ信号として順次出力する。さらに、読み出し回路116により複数の光検出回路115pから出力された第1の光データを順次読み出して出力することにより、順次光データ信号をデータ処理部103に出力する。 Further, in accordance with the output selection signal, the first optical data generated by the plurality of photodetector circuits 115p is sequentially output as an optical data signal. Further, the optical data signals are sequentially output to the data processing unit 103 by sequentially reading out and outputting the first optical data output from the plurality of photodetector circuits 115p by the readout circuit 116.

データ処理部103に光データ信号が入力されると、光データ信号のデータ(第1の光データ)は、記憶回路132におけるRAMの指定されたメモリアドレスに順次記憶される。また、各第1の光データの座標情報も座標データとしてRAMに記憶してもよい。また、光データ信号がアナログ信号の場合には光データ信号をデジタル信号に変換してもよい。 When the optical data signal is input to the data processing unit 103, the data of the optical data signal (first optical data) is sequentially stored in the designated memory address of the RAM in the storage circuit 132. Further, the coordinate information of each first optical data may be stored in the RAM as coordinate data. Further, when the optical data signal is an analog signal, the optical data signal may be converted into a digital signal.

次に、ステップS12として、画像データの生成(画像データ生成ともいう)を行う。 Next, as step S12, image data generation (also referred to as image data generation) is performed.

画像データ生成の動作としては、画像処理回路131により、第1の光データを用いて画像データを生成し、生成した画像データを適宜記憶回路132に記憶する。 As the image data generation operation, the image processing circuit 131 generates image data using the first light data, and stores the generated image data in the storage circuit 132 as appropriate.

次に、ステップS13として、画像の表示(画像表示ともいう)を行う。 Next, as step S13, an image is displayed (also referred to as image display).

画像表示の動作としては、CPU133により、記憶回路132から第1の光データに基づいて生成された画像データを読み出し、該画像データを画像信号として入出力部101に入力する。さらに、第1の光データに基づいて生成された画像データを含む画像信号から、表示データ信号出力回路112により表示データ信号を生成する。さらに、生成した表示データ信号を複数の表示回路115dのそれぞれに順次入力していき、画素部101dにおいて第1の光データを用いて生成した画像データに基づく画像を表示する。なお、画像を表示する前に、生成した画像データに対して、画像処理回路131により画像処理を行ってもよい。画像処理としては、例えばノイズ除去処理、又は色補正処理などが挙げられる。 As an image display operation, the CPU 133 reads out image data generated based on the first optical data from the storage circuit 132 and inputs the image data to the input / output unit 101 as an image signal. Further, a display data signal output circuit 112 generates a display data signal from an image signal including image data generated based on the first light data. Further, the generated display data signal is sequentially input to each of the plurality of display circuits 115d, and an image based on the image data generated using the first light data is displayed in the pixel portion 101d. Note that the image processing circuit 131 may perform image processing on the generated image data before displaying the image. Examples of the image processing include noise removal processing or color correction processing.

次に、ステップS14として、第2の光データの生成(第2の光データ生成ともいう)を行う。 Next, as step S14, second optical data generation (also referred to as second optical data generation) is performed.

第2の光データ生成の動作としては、画素部101dに第1の光データを用いて生成した画像データに基づく画像が表示されている間に、複数の光検出回路115pのそれぞれに入射する光の照度に応じた複数の第2の光データを生成する。なお、複数の第2の光データを生成する前に、光検出リセット信号に従って光検出回路115pをリセット状態にする。第1の光データを用いて生成した画像データに基づく画像により、生成される第2の光データの値は、第1の光データを用いて生成した画像データに基づいて設定される。すなわち、第2の光データの値は、第1の光データの値に応じて調整される。 As an operation for generating the second optical data, light incident on each of the plurality of photodetector circuits 115p while an image based on the image data generated using the first optical data is displayed on the pixel unit 101d. A plurality of second optical data corresponding to the illuminance of the light is generated. Note that before generating the plurality of second optical data, the photodetection circuit 115p is reset according to the photodetection reset signal. The value of the second light data generated by the image based on the image data generated using the first light data is set based on the image data generated using the first light data. That is, the value of the second optical data is adjusted according to the value of the first optical data.

例えば、被読み取り物が画素部101dに重畳するときに、第1の光データを生成し、第1の光データに基づく画像を表示することにより、被読み取り物が重畳する画素部101dに領域に被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示する。さらに、被読み取り物と鏡像の関係になる画像が表示されている間に、第2の光データを生成する。これにより、被読み取り物と鏡像の関係になる画像の階調値の低い部分の光検出回路115pには、光が入射しにくくなり、第2の光データの値が低くなる。 For example, when the object to be read is superimposed on the pixel portion 101d, the first optical data is generated, and an image based on the first optical data is displayed, so that the pixel portion 101d on which the object to be read overlaps the region 101d. An image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed. Further, the second optical data is generated while an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed. As a result, it becomes difficult for light to enter the light detection circuit 115p in the portion where the gradation value of the image that has a relationship between the object to be read and the mirror image is low, and the value of the second optical data becomes low.

さらに、出力選択信号に従って、複数の光検出回路115pにより生成した複数の第2の光データを光データ信号として順次出力する。さらに、読み出し回路116により、複数の光検出回路115pから出力された複数の第2の光データを順次読み出して出力することにより、光データ信号をデータ処理部103に出力する。 Further, in accordance with the output selection signal, the plurality of second optical data generated by the plurality of photodetection circuits 115p are sequentially output as optical data signals. Further, the readout circuit 116 sequentially reads out and outputs a plurality of second optical data output from the plurality of photodetector circuits 115 p, thereby outputting an optical data signal to the data processing unit 103.

さらに、その後、データ処理部103に入力された光データ信号のデータを用いて画像処理回路131により、第2の光データに基づく画像データを生成し、第2の光データに基づいて生成された画像データを含む画像信号から表示データ信号を生成し、生成した表示データ信号を表示回路115dに順次入力していき、画素部101dにおいて第2の光データを用いて生成した画像データに基づく画像を表示してもよい。このとき、第2の光データを用いて生成した画像データに基づく画像は、第1の光データを用いて生成した画像データに基づく画像に応じて光データの値が調整されているため、第1の光データを用いて生成した画像データに基づく画像よりコントラストが高い。 Further, after that, the image processing circuit 131 generates image data based on the second optical data using the data of the optical data signal input to the data processing unit 103, and is generated based on the second optical data. A display data signal is generated from an image signal including image data, the generated display data signal is sequentially input to the display circuit 115d, and an image based on the image data generated using the second light data in the pixel unit 101d is generated. It may be displayed. At this time, the value of the optical data of the image based on the image data generated using the second optical data is adjusted according to the image based on the image data generated using the first optical data. The contrast is higher than that of an image based on image data generated using one optical data.

図1を用いて説明したように、本実施の形態における入出力装置の一例は、第1の光データを生成し、該第1の光データを用いて画像を生成して表示し、該第1の光データに基づく画像が表示されている間に、第2の光データを生成する構成である。上記構成の場合、第2の光データを生成する際に、光検出回路に入射する光の照度は、隣接する表示回路の表示画像に応じた値、すなわち第1の光データに応じた値になる。よって、第1の光データに応じて光検出回路に入射する光の照度を制御しながら第2の光データを生成することができる。よって、例えば第2の光データを用いて画像を生成して表示する際に、該画像のコントラストを向上させることができる。 As described with reference to FIG. 1, an example of the input / output device according to the present embodiment generates first optical data, generates and displays an image using the first optical data, and The second optical data is generated while an image based on the first optical data is displayed. In the case of the above configuration, when generating the second optical data, the illuminance of the light incident on the photodetection circuit is a value corresponding to the display image of the adjacent display circuit, that is, a value corresponding to the first optical data. Become. Therefore, it is possible to generate the second optical data while controlling the illuminance of the light incident on the light detection circuit according to the first optical data. Therefore, for example, when an image is generated and displayed using the second optical data, the contrast of the image can be improved.

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態1に示す入出力装置の機能例について説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, an example of functions of the input / output device described in Embodiment 1 is described.

本実施の形態における入出力装置の機能例について、図2を用いて説明する。図2は、本実施の形態における入出力装置の機能例を説明するための模式図である。 An example of functions of the input / output device in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an example of functions of the input / output device according to the present embodiment.

まず、図2(A)に示すように、画素部101dに被読み取り物142aを重畳させる。被読み取り物142aには、一例として文字が記載されている。なお、図2では、一例として被読み取り物142aと画素部101dの間に間隔を有しているが、これに限定されず、被読み取り物142aが画素部101dに接してもよい。また、このとき、画素部101dにおける光検出回路115pにより第1の光データを生成する。 First, as shown in FIG. 2A, the read object 142a is superimposed on the pixel portion 101d. As an example, characters are described in the read object 142a. In FIG. 2, as an example, there is a gap between the read object 142a and the pixel portion 101d. However, the present invention is not limited to this, and the read object 142a may be in contact with the pixel portion 101d. At this time, the first optical data is generated by the photodetection circuit 115p in the pixel portion 101d.

さらに、画像処理回路131により、生成した第1の光データから画像データを生成する。さらに、上記画像データを画像信号とし、該画像信号から表示データ信号を生成し、生成した表示データ信号を表示回路115dに順次入力していき、図2(B)に示すように、該画像データに基づいて、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域に被読み取り物画像144aを表示させる。被読み取り物画像144aは、被読み取り物142aと鏡像の関係になる。また、被読み取り物画像144aの大きさは、被読み取り物142aの大きさと同じであることが好ましい。また、画像処理回路131により第1の光データに基づく画像データの画像処理を行うことにより、被読み取り物画像144aの大きさを、被読み取り物142aの大きさと同じにしてもよい。 Further, the image processing circuit 131 generates image data from the generated first optical data. Further, the image data is used as an image signal, a display data signal is generated from the image signal, and the generated display data signal is sequentially input to the display circuit 115d. As shown in FIG. Based on the above, the object image 144a to be read is displayed in the area of the pixel portion 101d that overlaps the object 142a to be read. The read object image 144a has a mirror image relationship with the read object 142a. The size of the read object image 144a is preferably the same as the size of the read object 142a. Further, the image processing circuit 131 may perform the image processing of the image data based on the first optical data, so that the size of the read object image 144a may be the same as the size of the read object 142a.

なお、このとき図2(B)に示すように、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域とは別の領域に被読み取り物画像144bを表示させてもよい。このとき、被読み取り物画像144bを、被読み取り物142aを鏡像反転させた画像にしてもよい。被読み取り物画像144bは、プレビュー画像としての機能を有する。なお、被読み取り物画像144bの大きさは、適宜設定される。 At this time, as shown in FIG. 2B, the read object image 144b may be displayed in a different area from the area of the pixel portion 101d that overlaps the read object 142a. At this time, the read object image 144b may be an image obtained by inverting the read object 142a. The read object image 144b has a function as a preview image. Note that the size of the read object image 144b is set as appropriate.

さらに、被読み取り物142aが画素部101dに重畳し、被読み取り物画像144aを表示している間に、画素部101dにおける光検出回路115pにより第2の光データを生成する。このとき、光検出回路115pに入射する光は、表示回路115dにおける光の透過率に応じた照度になる。 Further, while the object to be read 142a is superimposed on the pixel portion 101d and the object image 144a to be read is displayed, second light data is generated by the light detection circuit 115p in the pixel portion 101d. At this time, the light incident on the light detection circuit 115p has an illuminance corresponding to the light transmittance of the display circuit 115d.

例えば、表示回路115dの表示状態が黒に近いほど、該表示回路115dにおいて光が透過しにくく、該表示回路115dに隣接する光検出回路115pに入射する光の照度は低くなる。例えば、被読み取り物画像144aにおける文字の部分は、該表示回路115dにおいて光が透過しにくい。 For example, the closer the display state of the display circuit 115d is to black, the less light is transmitted through the display circuit 115d, and the lower the illuminance of light incident on the light detection circuit 115p adjacent to the display circuit 115d. For example, light is hardly transmitted through the display circuit 115d in a character portion in the read object image 144a.

さらに、生成した第2の光データから画像データを生成し、図2(C)に示すように、該画像データに基づいて、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域に被読み取り物画像144dを表示させる。被読み取り物画像144dは、被読み取り物142aと鏡像の関係になる。なお、被読み取り物画像144dのコントラストは、被読み取り物画像144bのコントラストより高い。 Further, image data is generated from the generated second light data, and as shown in FIG. 2C, the object image is read in the region of the pixel portion 101d that is superimposed on the object 142a based on the image data. 144d is displayed. The read object image 144d has a mirror image relationship with the read object 142a. Note that the contrast of the read object image 144d is higher than the contrast of the read object image 144b.

また、このとき被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域に被読み取り物画像144cを表示させてもよい。このとき、被読み取り物画像144cは、被読み取り物142aと鏡像の関係になり、被読み取り物画像144cの大きさは、被読み取り物142aの大きさと同じであることが好ましい。また、被読み取り物画像144dのコントラストは、被読み取り物画像144bのコントラストより高い。 At this time, the read object image 144c may be displayed in the region of the pixel portion 101d that overlaps the read object 142a. At this time, the read object image 144c has a mirror image relationship with the read object 142a, and the size of the read object image 144c is preferably the same as the size of the read object 142a. The contrast of the read object image 144d is higher than the contrast of the read object image 144b.

また、被読み取り物画像144cを表示させた後に、光データを生成し、該光データに応じた画像データに基づく画像を表示させる動作を複数回行ってもよい。 Further, after displaying the read object image 144c, the operation of generating the optical data and displaying the image based on the image data corresponding to the optical data may be performed a plurality of times.

このとき、データを生成し、該光データに基づく画像を表示させる動作の回数を、生成した画像データの階調値に応じて設定することができる。 At this time, the number of operations for generating data and displaying an image based on the optical data can be set according to the gradation value of the generated image data.

例えば、生成した光データに基づく画像データのそれぞれにおける座標データ及び階調データを記憶回路132に記憶しておく。さらに、CPU133により該画像データを順次読み出す。このとき、一番暗い階調を表す画像データの階調が0である場合には、該画像データを記憶回路132に書き込む。また、一番暗い階調を表す画像データの階調が0でない場合、再度光データの生成及び画像データに基づく画像の表示動作を繰り返し行い、一番暗い階調を表す画像データの階調が0又は初期値より基準値以上変化したら該画像データを記憶回路132に書き込む。なお、例えば比較回路などにより複数の画像データを順次比較することにより、一番暗い階調を表す画像データを選択することができる。 For example, coordinate data and gradation data in each of the image data based on the generated light data are stored in the storage circuit 132. Further, the CPU 133 sequentially reads out the image data. At this time, when the gradation of the image data representing the darkest gradation is 0, the image data is written in the storage circuit 132. If the gradation of the image data representing the darkest gradation is not 0, the generation of light data and the image display operation based on the image data are repeated again, and the gradation of the image data representing the darkest gradation is determined. When it changes to 0 or more than the reference value from the initial value, the image data is written into the storage circuit 132. For example, image data representing the darkest gradation can be selected by sequentially comparing a plurality of image data using a comparison circuit or the like.

図2を用いて説明したように、実施の形態1に示す入出力装置は、被読み取り物が重畳しているときに第1の光データを生成し、第1の光データに基づいて被読み取り物が重畳する画素部の領域に、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示させ、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示させている間に第2の光データを生成する構成である。上記構成にすることにより、第2の光データを生成する際に、光検出回路に入射する光の照度を表示画像に応じた値にすることができるため、被読み取り物の画像のコントラストを向上させることができる。 As described with reference to FIG. 2, the input / output device described in Embodiment 1 generates first optical data when an object to be read is superimposed, and is read based on the first optical data. A configuration in which an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed in the pixel part region where the object is superimposed, and the second optical data is generated while an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed It is. With the above configuration, when generating the second optical data, the illuminance of light incident on the light detection circuit can be set to a value corresponding to the display image, so that the contrast of the image of the object to be read is improved. Can be made.

(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態1に示す入出力装置の機能例について説明する。本実施の形態における入出力装置の機能例において、実施の形態2に示す入出力装置の機能例の説明と同じ部分については、実施の形態2に示す入出力装置の機能例の説明を適宜援用する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example of functions of the input / output device described in Embodiment 1 is described. In the function examples of the input / output device in this embodiment, the description of the function example of the input / output device in Embodiment 2 is used as appropriate for the same portions as those in the description of the function example of the input / output device in Embodiment 2. To do.

本実施の形態における入出力装置の機能例について図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態における入出力装置の機能例を説明するための模式図である。 An example of functions of the input / output device in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of functions of the input / output device according to the present embodiment.

まず、図3(A)に示すように、ボタン画像143が表示された画素部101dに被読み取り物142aを重畳させる。被読み取り物142aには、一例として文字が記載されている。なお、図3では、一例として被読み取り物142aと画素部101dの間に間隔を有しているが、これに限定されず、被読み取り物142aが画素部101dに接してもよい。また、このとき、画素部101dにおける光検出回路115pにより第1の光データを生成する。 First, as shown in FIG. 3A, the read object 142a is superimposed on the pixel portion 101d on which the button image 143 is displayed. As an example, characters are described in the read object 142a. In FIG. 3, as an example, there is a gap between the read object 142a and the pixel portion 101d, but the present invention is not limited to this, and the read object 142a may be in contact with the pixel portion 101d. At this time, the first optical data is generated by the photodetection circuit 115p in the pixel portion 101d.

さらに、画像処理回路131により、生成した第1の光データから画像データを生成する。さらに、上記画像データを画像信号とし、該画像信号から表示データ信号を生成し、生成した表示データ信号を表示回路115dに順次入力していき、図3(B)に示すように、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域とは別の領域に被読み取り物画像144bを表示させる。このとき、被読み取り物画像144bは、被読み取り物142aを鏡像反転させた画像である。被読み取り物画像144bは、プレビュー画像としての機能を有する。なお、被読み取り物画像144bの大きさは、適宜設定される。 Further, the image processing circuit 131 generates image data from the generated first optical data. Further, the image data is used as an image signal, a display data signal is generated from the image signal, and the generated display data signal is sequentially input to the display circuit 115d. As shown in FIG. The read object image 144b is displayed in a region different from the region of the pixel portion 101d superimposed on 142a. At this time, the read object image 144b is an image obtained by inverting the mirror image of the read object 142a. The read object image 144b has a function as a preview image. Note that the size of the read object image 144b is set as appropriate.

次に、図3(C)に示すように、必要に応じてボタン画像143に被読み取り物142bを重畳させる。すると、画像処理回路131により、生成した第1の光データから画像データを生成し、図3(C)に示すように、該画像データに基づいて、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域に被読み取り物画像144aを表示させる。なお、被読み取り物142bとしては、例えば指やペンなどが挙げられる。 Next, as shown in FIG. 3C, the read object 142b is superimposed on the button image 143 as necessary. Then, the image processing circuit 131 generates image data from the generated first light data, and as shown in FIG. 3C, based on the image data, the pixel unit 101d to be superimposed on the read object 142a. The read object image 144a is displayed in the area. Note that examples of the read object 142b include a finger and a pen.

さらに、被読み取り物142aが画素部101dに重畳し、被読み取り物画像144aを表示している間に、画素部101dにおける光検出回路115pにより第2の光データを生成する。このとき、光検出回路115pに入射する光は、表示回路115dにおける光の透過率に応じた照度になる。 Further, while the object to be read 142a is superimposed on the pixel portion 101d and the object image 144a to be read is displayed, second light data is generated by the light detection circuit 115p in the pixel portion 101d. At this time, the light incident on the light detection circuit 115p has an illuminance corresponding to the light transmittance of the display circuit 115d.

例えば、表示回路115dの表示状態が黒に近いほど、該表示回路115dにおいて光が透過しにくく、該表示回路115dに隣接する光検出回路115pに入射する光の照度は低くなる。例えば、被読み取り物画像144aにおける文字の部分は、該表示回路115dにおいて光が透過しにくい。 For example, the closer the display state of the display circuit 115d is to black, the less light is transmitted through the display circuit 115d, and the lower the illuminance of light incident on the light detection circuit 115p adjacent to the display circuit 115d. For example, light is hardly transmitted through the display circuit 115d in a character portion in the read object image 144a.

さらに、生成した第2の光データから画像データを生成し、図3(D)に示すように、該画像データに基づいて、被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域とは別の領域に被読み取り物画像144dを表示させる。被読み取り物画像144dは、被読み取り物142aと鏡像の関係になる。なお、被読み取り物画像144dのコントラストは、被読み取り物画像144bのコントラストより高い。 Further, image data is generated from the generated second light data, and as shown in FIG. 3D, based on the image data, an area different from the area of the pixel portion 101d superimposed on the read object 142a. The read object image 144d is displayed on the screen. The read object image 144d has a mirror image relationship with the read object 142a. Note that the contrast of the read object image 144d is higher than the contrast of the read object image 144b.

また、このとき被読み取り物142aに重畳する画素部101dの領域に被読み取り物画像144cを表示させてもよい。このとき、被読み取り物画像144cは、被読み取り物142aと鏡像の関係になり、被読み取り物画像144cの大きさは、被読み取り物142aの大きさと同じであることが好ましい。また、被読み取り物画像144dのコントラストは、被読み取り物画像144bのコントラストより高い。 At this time, the read object image 144c may be displayed in the region of the pixel portion 101d that overlaps the read object 142a. At this time, the read object image 144c has a mirror image relationship with the read object 142a, and the size of the read object image 144c is preferably the same as the size of the read object 142a. The contrast of the read object image 144d is higher than the contrast of the read object image 144b.

また、被読み取り物画像144cを表示させた後に、光データを生成し、該光データに応じた画像データに基づく画像を表示させる動作を複数回行ってもよい。 Further, after displaying the read object image 144c, the operation of generating the optical data and displaying the image based on the image data corresponding to the optical data may be performed a plurality of times.

このとき、光データを生成し、該光データに基づく画像を表示させる動作の回数を、生成した画像データの階調値に応じて設定することができる。 At this time, the number of operations for generating optical data and displaying an image based on the optical data can be set according to the gradation value of the generated image data.

例えば、生成した光データに基づく画像データのそれぞれにおける座標データ及び階調データを記憶回路132に記憶しておく。さらに、CPU133により上記画像データを順次読み出す。このとき、一番暗い階調を表す画像データの階調が0である場合には、該画像データを記憶回路132に書き込む。また、一番暗い階調を表す画像データの階調が0でない場合、再度光データの生成及び画像データに基づく画像の表示動作を繰り返し行い、一番暗い階調を表す画像データの階調が0又は初期値より基準値以上変化したら該画像データを記憶回路132に書き込む。なお、例えば比較回路などにより複数の画像データを順次比較することにより、一番暗い階調を表す画像データを選択することができる。 For example, coordinate data and gradation data in each of the image data based on the generated light data are stored in the storage circuit 132. Further, the CPU 133 sequentially reads the image data. At this time, when the gradation of the image data representing the darkest gradation is 0, the image data is written in the storage circuit 132. If the gradation of the image data representing the darkest gradation is not 0, the generation of light data and the image display operation based on the image data are repeated again, and the gradation of the image data representing the darkest gradation is determined. When it changes to 0 or more than the reference value from the initial value, the image data is written into the storage circuit 132. For example, image data representing the darkest gradation can be selected by sequentially comparing a plurality of image data using a comparison circuit or the like.

図3を用いて説明したように、実施の形態1に示す入出力装置は、被読み取り物が重畳しているときに第1の光データを生成し、第1の光データに基づいて被読み取り物が重畳する画素部の領域に、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示させ、被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示させている間に第2の光データを生成する構成である。上記構成にすることにより、第2の光データを生成する際に、光検出回路に入射する光の照度を表示画像に応じた値にすることができるため、被読み取り物の画像のコントラストを向上させることができる。 As described with reference to FIG. 3, the input / output device described in Embodiment 1 generates first optical data when an object to be read is superimposed, and is read based on the first optical data. A configuration in which an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed in the pixel part region where the object is superimposed, and the second optical data is generated while an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed It is. With the above configuration, when generating the second optical data, the illuminance of light incident on the light detection circuit can be set to a value corresponding to the display image, so that the contrast of the image of the object to be read is improved. Can be made.

また、実施の形態1に示す入出力装置は、表示させた被読み取り物画像を確認しながら、再度光データを生成するか否かを選択することができる構成である。上記構成にすることにより、視認者により、最適な被読み取り物の画像のコントラストを設定することができる。 Further, the input / output device described in Embodiment 1 is configured to be able to select whether or not to generate optical data again while confirming the displayed object image to be read. With the above configuration, the viewer can set an optimal image contrast of the object to be read.

(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態の入出力装置における光検出回路の例について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example of a photodetector circuit in the input / output device of the above embodiment will be described.

本実施の形態における光検出回路の例について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態における光検出回路の例を説明するための図である。 An example of the photodetector circuit in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram for describing an example of the photodetector circuit in this embodiment.

まず、本実施の形態の光検出回路の構成例について、図4(A)乃至図4(C)を用いて説明する。図4(A)乃至図4(C)は、本実施の形態における光検出回路の構成例を示す図である。 First, structural examples of the photodetector circuit of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4A to 4C are diagrams each illustrating an example of a structure of the photodetector circuit in this embodiment.

図4(A)に示す光検出回路は、光電変換素子(PCEともいう)151aと、トランジスタ152aと、トランジスタ153cと、を備える。 The photodetector circuit illustrated in FIG. 4A includes a photoelectric conversion element (also referred to as PCE) 151a, a transistor 152a, and a transistor 153c.

なお、図4(A)に示す光検出回路において、トランジスタ152a及びトランジスタ153aは、電界効果トランジスタである。 Note that in the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A, the transistor 152a and the transistor 153a are field-effect transistors.

光電変換素子151aは、第1の電流端子及び第2の電流端子を有し、光電変換素子151aの第1の電流端子には、信号PRSTが入力される。 The photoelectric conversion element 151a has a first current terminal and a second current terminal, and a signal PRST is input to the first current terminal of the photoelectric conversion element 151a.

トランジスタ152aのゲートは、光電変換素子151aの第2の電流端子に電気的に接続される。 The gate of the transistor 152a is electrically connected to the second current terminal of the photoelectric conversion element 151a.

トランジスタ153aのソース及びドレインの一方は、トランジスタ152aのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、トランジスタ153aのゲートには、信号OSELが入力される。 One of a source and a drain of the transistor 153a is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 152a, and a signal OSEL is input to a gate of the transistor 153a.

なお、トランジスタ152aのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153aのソース及びドレインの他方のうちの一方には、電圧Vaが入力される。 Note that the voltage Va is input to the other of the source and the drain of the transistor 152a and the other of the source and the drain of the transistor 153a.

さらに、図4(A)に示す光検出回路は、トランジスタ152aのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153aのソース及びドレインの他方のうちの他方から光データを光データ信号として出力する。 Further, the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A outputs optical data as an optical data signal from the other of the source and the drain of the transistor 152a and the other of the source and the drain of the transistor 153a.

図4(B)に示す光検出回路は、光電変換素子151bと、トランジスタ152bと、トランジスタ153bと、トランジスタ154と、トランジスタ155と、を備える。 The light detection circuit illustrated in FIG. 4B includes a photoelectric conversion element 151b, a transistor 152b, a transistor 153b, a transistor 154, and a transistor 155.

なお、図4(B)に示す光検出回路において、トランジスタ152b、トランジスタ153b、トランジスタ154、及びトランジスタ155は、電界効果トランジスタである。 Note that in the photodetector circuit illustrated in FIG. 4B, the transistor 152b, the transistor 153b, the transistor 154, and the transistor 155 are field-effect transistors.

光電変換素子151bは、第1の電流端子及び第2の電流端子を有し、光電変換素子151bの第1の電流端子には、電圧Vbが入力される。 The photoelectric conversion element 151b has a first current terminal and a second current terminal, and the voltage Vb is input to the first current terminal of the photoelectric conversion element 151b.

トランジスタ154のソース及びドレインの一方は、光電変換素子151bの第2の電流端子に電気的に接続され、トランジスタ154のゲートには、電荷蓄積制御信号が入力される。電荷蓄積制御信号は、パルス信号である。 One of a source and a drain of the transistor 154 is electrically connected to a second current terminal of the photoelectric conversion element 151b, and a charge accumulation control signal is input to a gate of the transistor 154. The charge accumulation control signal is a pulse signal.

トランジスタ152bのゲートは、トランジスタ154のソース及びドレインの他方に電気的に接続される。 The gate of the transistor 152b is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 154.

トランジスタ155のソース及びドレインの一方には、電圧Vaが入力され、トランジスタ155のソース及びドレインの他方は、トランジスタ154のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、トランジスタ155のゲートには、信号PRSTが入力される。 A voltage Va is input to one of a source and a drain of the transistor 155, the other of the source and the drain of the transistor 155 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 154, and a signal is supplied to the gate of the transistor 155. PRST is input.

トランジスタ153bのソース及びドレインの一方は、トランジスタ152bのソース及びドレインの一方に電気的に接続され、トランジスタ153bのゲートには、信号OSELが入力される。 One of a source and a drain of the transistor 153b is electrically connected to one of a source and a drain of the transistor 152b, and a signal OSEL is input to a gate of the transistor 153b.

なお、トランジスタ152bのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153bのソース及びドレインの他方のうちの一方には、電圧Vaが入力される。 Note that the voltage Va is input to the other of the source and the drain of the transistor 152b and the other of the source and the drain of the transistor 153b.

また、図4(B)に示す光検出回路は、トランジスタ152bのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153bのソース及びドレインの他方のうちの他方から光データを光データ信号として出力する。 In addition, the photodetector circuit illustrated in FIG. 4B outputs optical data as an optical data signal from the other of the source and the drain of the transistor 152b and the other of the source and the drain of the transistor 153b.

なお、図4(B)に示す光検出回路を複数具備する場合、全ての光検出回路に同じ電荷蓄積制御信号を入力することもできる。全ての光検出回路に同じ電荷蓄積制御信号を入力して光データを生成する駆動方式をグローバルシャッター方式ともいう。 Note that in the case where a plurality of photodetector circuits illustrated in FIG. 4B are provided, the same charge accumulation control signal can be input to all the photodetector circuits. A driving method in which the same charge accumulation control signal is input to all the light detection circuits to generate optical data is also referred to as a global shutter method.

図4(C)に示す光検出回路は、光電変換素子151cと、トランジスタ152cと、容量素子156と、を備える。 The light detection circuit illustrated in FIG. 4C includes a photoelectric conversion element 151c, a transistor 152c, and a capacitor 156.

光電変換素子151cは、第1の電流端子及び第2の電流端子を有し、光電変換素子151cの第1の電流端子には、信号PRSTが入力される。 The photoelectric conversion element 151c has a first current terminal and a second current terminal, and a signal PRST is input to the first current terminal of the photoelectric conversion element 151c.

容量素子156は、第1の容量電極及び第2の容量電極を有し、容量素子156の第1の容量電極には、信号OSELが入力され、容量素子156の第2の容量電極は、光電変換素子151cの第2の電流端子に電気的に接続される。 The capacitor 156 includes a first capacitor electrode and a second capacitor electrode. A signal OSEL is input to the first capacitor electrode of the capacitor 156, and the second capacitor electrode of the capacitor 156 has a photoelectric capacity. It is electrically connected to the second current terminal of the conversion element 151c.

トランジスタ152cのソース及びドレインの一方には、電圧Vaが入力され、トランジスタ152cのゲートは、光電変換素子151cの第2の電流端子に電気的に接続される。 The voltage Va is input to one of a source and a drain of the transistor 152c, and a gate of the transistor 152c is electrically connected to a second current terminal of the photoelectric conversion element 151c.

なお、図4(C)に示す光検出回路は、トランジスタ152cのソース及びドレインの他方から光データを光データ信号として出力する。 Note that the photodetector circuit illustrated in FIG. 4C outputs optical data as an optical data signal from the other of the source and the drain of the transistor 152c.

さらに、図4(A)乃至図4(C)に示す光検出回路の各構成要素について説明する。 Further, each component of the photodetector circuit illustrated in FIGS. 4A to 4C will be described.

光電変換素子151a乃至光電変換素子151cとしては、例えばフォトダイオード又はフォトトランジスタなどを用いることができる。フォトダイオードの場合、フォトダイオードのアノード及びカソードの一方が光電変換素子の第1の電流端子に相当し、フォトダイオードのアノード及びカソードの他方が光電変換素子の第2の電流端子に相当し、フォトトランジスタの場合、フォトトランジスタのソース及びドレインの一方が光電変換素子の第1の電流端子に相当し、フォトトランジスタのソース及びドレインの他方が光電変換素子の第2の電流端子に相当する。 As the photoelectric conversion elements 151a to 151c, for example, photodiodes or phototransistors can be used. In the case of a photodiode, one of the anode and the cathode of the photodiode corresponds to the first current terminal of the photoelectric conversion element, the other of the anode and the cathode of the photodiode corresponds to the second current terminal of the photoelectric conversion element, In the case of a transistor, one of the source and the drain of the phototransistor corresponds to the first current terminal of the photoelectric conversion element, and the other of the source and the drain of the phototransistor corresponds to the second current terminal of the photoelectric conversion element.

トランジスタ152a乃至トランジスタ152cは、増幅トランジスタとしての機能を有する。 The transistors 152a to 152c function as amplification transistors.

トランジスタ154は、電荷蓄積制御トランジスタとしての機能を有する。電荷蓄積制御トランジスタは、増幅トランジスタのゲートの電圧を、光電変換素子に流れる光電流に応じた値に設定するか否かを制御する機能を有する。なお、本実施の形態の光検出回路では、トランジスタ154を必ずしも設けなくてもよいが、トランジスタ154を設けることにより、トランジスタ152bのゲートが浮遊状態のときに、一定期間トランジスタ152bのゲートの電圧の値を維持することができる。 The transistor 154 functions as a charge accumulation control transistor. The charge accumulation control transistor has a function of controlling whether or not the voltage of the gate of the amplification transistor is set to a value corresponding to the photocurrent flowing through the photoelectric conversion element. Note that in the photodetector circuit of this embodiment, the transistor 154 is not necessarily provided; however, by providing the transistor 154, when the gate of the transistor 152b is in a floating state, the voltage of the gate of the transistor 152b is fixed for a certain period. The value can be maintained.

トランジスタ155は、光検出リセットトランジスタとしての機能を有する。光検出リセットトランジスタは、増幅トランジスタのゲートの電圧を、基準値に設定するか否かを選択する機能を有する。 The transistor 155 functions as a light detection reset transistor. The photodetection reset transistor has a function of selecting whether or not the gate voltage of the amplification transistor is set to a reference value.

トランジスタ153a及びトランジスタ153bは、出力選択トランジスタとしての機能を有する。 The transistors 153a and 153b function as output selection transistors.

なお、トランジスタ152a、トランジスタ152b、トランジスタ153a、トランジスタ153b、トランジスタ154、及びトランジスタ155としては、例えばチャネルが形成され、元素周期表における第14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導体層又は酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。例えば、上記酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることにより、トランジスタ152a、トランジスタ152b、トランジスタ153a、トランジスタ153b、トランジスタ154、及びトランジスタ155のリーク電流によるゲートの電圧の変動を抑制することができる。 Note that as the transistor 152a, the transistor 152b, the transistor 153a, the transistor 153b, the transistor 154, and the transistor 155, for example, a semiconductor layer or oxide in which a channel is formed and a Group 14 semiconductor (such as silicon) in the periodic table is included. A transistor including a semiconductor layer can be used. For example, with the use of the transistor including the oxide semiconductor layer, variation in gate voltage due to leakage current of the transistors 152a, 152b, 153a, 153b, 154, and 155 can be suppressed.

次に、図4(A)乃至図4(C)に示す光検出回路の駆動方法例について説明する。 Next, an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIGS. 4A to 4C is described.

まず、図4(A)に示す光検出回路の駆動方法例について、図4(D)を用いて説明する。図4(D)は、図4(A)に示す光検出回路の駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャートであり、信号PRST、信号OSEL、及びトランジスタ153aのそれぞれの状態を示す。なお、ここでは、一例として光電変換素子151aがフォトダイオードである場合について説明する。 First, an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A will be described with reference to FIG. FIG. 4D is a timing chart for explaining an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A, and shows states of the signal PRST, the signal OSEL, and the transistor 153 a. Here, as an example, a case where the photoelectric conversion element 151a is a photodiode will be described.

図4(A)に示す光検出回路の駆動方法の一例では、まず期間T31において、信号PRSTのパルス(plsともいう)が入力される。また、期間T31から期間T32にかけて信号PCTLのパルスが入力される。なお、期間T31において、信号PRSTのパルスの入力開始のタイミングは、信号PCTLのパルスの入力開始のタイミングより早くてもよい。 In the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A, first, a pulse of a signal PRST (also referred to as pls) is input in a period T31. Further, a pulse of the signal PCTL is input from the period T31 to the period T32. Note that in the period T <b> 31, the input start timing of the signal PRST may be earlier than the input start timing of the signal PCTL pulse.

このとき、光電変換素子151aは、順方向に電流が流れる状態になり、トランジスタ153aがオフ状態(OFFともいう)になる。 At this time, the photoelectric conversion element 151a enters a state where current flows in the forward direction, and the transistor 153a is turned off (also referred to as OFF).

このとき、トランジスタ152aのゲートの電圧は、一定の値にリセットされる。 At this time, the voltage of the gate of the transistor 152a is reset to a constant value.

次に、信号PRSTのパルスが入力された後の期間T32において、光電変換素子151aは、順方向とは逆方向に電圧が印加された状態になり、トランジスタ153aはオフ状態のままである。 Next, in a period T32 after the pulse of the signal PRST is input, the photoelectric conversion element 151a is in a state where a voltage is applied in a direction opposite to the forward direction, and the transistor 153a remains in an off state.

このとき、光電変換素子151aに入射した光の照度に応じて、光電変換素子151aの第1の電流端子及び第2の電流端子の間に光電流が流れる。さらに光電流に応じてトランジスタ152aのゲートの電圧の値が変化する。このとき、トランジスタ152aのソース及びドレインの間のチャネル抵抗の値が変化する。 At this time, a photocurrent flows between the first current terminal and the second current terminal of the photoelectric conversion element 151a in accordance with the illuminance of light incident on the photoelectric conversion element 151a. Further, the voltage value of the gate of the transistor 152a changes in accordance with the photocurrent. At this time, the value of the channel resistance between the source and drain of the transistor 152a changes.

次に、期間T33において、信号OSELのパルスが入力される。 Next, in a period T33, a pulse of the signal OSEL is input.

このとき、光電変換素子151aは、順方向とは逆方向に電圧が印加された状態のままであり、トランジスタ153aがオン状態(ONともいう)になり、トランジスタ152aのソース及びドレイン、並びにトランジスタ153aのソース及びドレインを介して電流が流れる。トランジスタ152aのソース及びドレイン、並びにトランジスタ153aのソース及びドレインを介して流れる電流は、トランジスタ152aのゲート電圧の値に依存する。よって、光データは、光電変換素子151aに入射する光の照度に応じた値となる。さらに、図4(A)に示す光検出回路は、トランジスタ152aのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153aのソース及びドレインの他方のいずれか他方から光データ信号として出力する。以上が図4(A)に示す光検出回路の駆動方法例である。 At this time, the photoelectric conversion element 151a remains in a state where a voltage is applied in a direction opposite to the forward direction, the transistor 153a is turned on (also referred to as ON), the source and drain of the transistor 152a, and the transistor 153a Current flows through the source and drain. The current flowing through the source and drain of the transistor 152a and the source and drain of the transistor 153a depends on the value of the gate voltage of the transistor 152a. Therefore, the optical data has a value corresponding to the illuminance of light incident on the photoelectric conversion element 151a. Further, the photodetector circuit illustrated in FIG. 4A outputs an optical data signal from the other of the source and the drain of the transistor 152a and the other of the source and the drain of the transistor 153a. The above is the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG.

次に、図4(B)に示す光検出回路の駆動方法例について、図4(E)を用いて説明する。図4(E)は、図4(B)に示す光検出回路の駆動方法例を説明するためのタイミングチャートである。 Next, an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4B will be described with reference to FIG. FIG. 4E is a timing chart illustrating an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG.

図4(B)に示す光検出回路の駆動方法例では、まず期間T41において、信号PRSTのパルスが入力され、また、期間T41から期間T42にかけて信号PCTLのパルスが入力される。なお、期間T41において、信号PRSTのパルスの入力開始のタイミングは、信号PCTLのパルスの入力開始のタイミングより早くてもよい。 In the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4B, first, a pulse of the signal PRST is input in the period T41, and a pulse of the signal PCTL is input from the period T41 to the period T42. Note that in the period T41, the input start timing of the pulse of the signal PRST may be earlier than the input start timing of the pulse of the signal PCTL.

このとき、期間T41において、光電変換素子151bが順方向に電流が流れる状態になり、トランジスタ154がオン状態になることにより、トランジスタ152bのゲートの電圧は、電圧Vaと同等の値にリセットされる。 At this time, in the period T41, the photoelectric conversion element 151b enters a state in which a current flows in the forward direction, and the transistor 154 is turned on, whereby the gate voltage of the transistor 152b is reset to a value equivalent to the voltage Va. .

さらに、信号PRSTのパルスが入力された後の期間T42において、光電変換素子151bが順方向とは逆方向に電圧が印加された状態になり、トランジスタ154がオン状態のままであり、トランジスタ155がオフ状態になる。 Further, in a period T42 after the pulse of the signal PRST is input, a voltage is applied to the photoelectric conversion element 151b in a direction opposite to the forward direction, the transistor 154 is kept on, and the transistor 155 is turned on. Turns off.

このとき、光電変換素子151bに入射した光の照度に応じて、光電変換素子151bの第1の電流端子及び第2の電流端子の間に光電流が流れる。さらに、光電流に応じてトランジスタ152bのゲートの電圧の値が変化する。このとき、トランジスタ152bのソース及びドレインの間のチャネル抵抗の値が変化する。 At this time, a photocurrent flows between the first current terminal and the second current terminal of the photoelectric conversion element 151b in accordance with the illuminance of light incident on the photoelectric conversion element 151b. Further, the voltage value of the gate of the transistor 152b changes in accordance with the photocurrent. At this time, the value of the channel resistance between the source and drain of the transistor 152b changes.

さらに、信号PCTLのパルスが入力された後の期間T43において、トランジスタ154がオフ状態になる。 Further, in the period T43 after the pulse of the signal PCTL is input, the transistor 154 is turned off.

このとき、トランジスタ152bのゲートの電圧は、期間T42における光電変換素子151bの光電流に応じた値に保持される。なお、期間T43を必ずしも設けなくてもよいが、期間T43を設けることにより、光検出回路において、データ信号を出力するタイミングを適宜設定することができ、例えば複数の光検出回路において、それぞれデータ信号を出力するタイミングを適宜設定することができる。 At this time, the voltage of the gate of the transistor 152b is held at a value corresponding to the photocurrent of the photoelectric conversion element 151b in the period T42. Note that the period T43 is not necessarily provided, but by providing the period T43, the timing at which the data signal is output can be set as appropriate in the photodetector circuit. Can be set as appropriate.

さらに、期間T44において、信号OSELのパルスが入力される。 Further, in a period T44, a pulse of the signal OSEL is input.

このとき、光電変換素子151bが順方向とは逆方向に電圧が印加された状態のままであり、トランジスタ153bがオン状態になる。 At this time, a voltage is applied to the photoelectric conversion element 151b in a direction opposite to the forward direction, and the transistor 153b is turned on.

さらに、このとき、トランジスタ152bのソース及びドレイン、並びにトランジスタ153bのソース及びドレインを介して電流が流れ、図4(B)に示す光検出回路は、トランジスタ152bのソース及びドレインの他方、並びにトランジスタ153bのソース及びドレインの他方のうちの他方から光データをデータ信号として出力する。以上が図4(B)に示す光検出回路の駆動方法例である。 Further, at this time, current flows through the source and drain of the transistor 152b and the source and drain of the transistor 153b, and the photodetector circuit illustrated in FIG. 4B operates in the other of the source and drain of the transistor 152b and the transistor 153b. The optical data is output as a data signal from the other of the other of the source and the drain. The above is the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG.

次に、図4(C)に示す光検出回路の駆動方法例について、図4(F)を用いて説明する。図4(F)は、図4(C)に示す光検出回路の駆動方法例を説明するためのタイミングチャートである。 Next, an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4C will be described with reference to FIG. FIG. 4F is a timing chart for describing an example of a method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG.

図4(C)に示す光検出回路の駆動方法例では、まず、期間T51において、信号PRSTのパルスが入力される。 In the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG. 4C, first, a pulse of the signal PRST is input in a period T51.

このとき、光電変換素子151cが順方向に電流が流れる状態になり、トランジスタ152cのゲートの電圧は、一定の値にリセットされる。 At this time, a current flows in the photoelectric conversion element 151c in the forward direction, and the voltage of the gate of the transistor 152c is reset to a constant value.

次に、信号PRSTのパルスが入力された後の期間T52において、光電変換素子151cが順方向とは逆方向に電圧が印加された状態になる。 Next, in a period T52 after the pulse of the signal PRST is input, the photoelectric conversion element 151c is in a state where a voltage is applied in a direction opposite to the forward direction.

このとき、光電変換素子151cに入射した光の照度に応じて、光電変換素子151cの第1の電流端子及び第2の電流端子の間に光電流が流れる。さらに、光電流に応じてトランジスタ152cのゲートの電圧が変化する。 At this time, a photocurrent flows between the first current terminal and the second current terminal of the photoelectric conversion element 151c in accordance with the illuminance of light incident on the photoelectric conversion element 151c. Further, the voltage of the gate of the transistor 152c changes according to the photocurrent.

次に、期間T53において、信号OSELのパルスが入力される。 Next, in a period T53, a pulse of the signal OSEL is input.

このとき、光電変換素子151cは、順方向とは逆方向に電圧が印加された状態のままであり、トランジスタ152cのソース及びドレインの間に電流が流れ、図4(C)に示す光検出回路は、トランジスタ152cのソース及びドレインの他方から光データをデータ信号として出力する。以上が図4(C)に示す光検出回路の駆動方法例である。 At this time, the photoelectric conversion element 151c remains in a state where a voltage is applied in a direction opposite to the forward direction, and a current flows between the source and the drain of the transistor 152c, and the photodetector circuit illustrated in FIG. Outputs optical data as a data signal from the other of the source and the drain of the transistor 152c. The above is the example of the method for driving the photodetector circuit illustrated in FIG.

図4(A)乃至図4(F)を用いて説明したように、本実施の形態の光検出回路の一例は、光電変換素子及び増幅トランジスタを備え、光データを生成し、出力選択信号に従って光データをデータ信号として出力する構成である。上記構成にすることにより、光検出回路により光データを生成して出力することができる。 As described with reference to FIGS. 4A to 4F, an example of the photodetector circuit in this embodiment includes a photoelectric conversion element and an amplifying transistor, generates optical data, and operates according to an output selection signal. In this configuration, optical data is output as a data signal. With the above configuration, optical data can be generated and output by the photodetection circuit.

(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態の入出力装置における表示回路の例について説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example of a display circuit in the input / output device of the above embodiment is described.

本実施の形態における表示回路の例について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態における表示回路の例を説明するための図である。 Examples of the display circuit in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram for describing an example of the display circuit in this embodiment.

まず、本実施の形態の表示回路の構成例について、図5(A)及び図5(B)を用いて説明する。図5(A)及び図5(B)は、本実施の形態における表示回路の構成例を示す図である。 First, structural examples of the display circuit of this embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B are diagrams each illustrating an example of a structure of the display circuit in this embodiment.

図5(A)に示す表示回路は、トランジスタ161aと、液晶素子162aと、容量素子163aと、を備える。 The display circuit illustrated in FIG. 5A includes a transistor 161a, a liquid crystal element 162a, and a capacitor 163a.

なお、図5(A)に示す表示回路において、トランジスタ161aは、電界効果トランジスタである。 Note that in the display circuit illustrated in FIG. 5A, the transistor 161a is a field-effect transistor.

また、入出力装置において、液晶素子は、第1の表示電極、第2の表示電極、及び液晶層により構成される。液晶層は、第1の表示電極及び第2の表示電極の間に印加される電圧に応じて光の透過率が変化する。 In the input / output device, the liquid crystal element includes a first display electrode, a second display electrode, and a liquid crystal layer. The light transmittance of the liquid crystal layer changes according to the voltage applied between the first display electrode and the second display electrode.

また、入出力装置において、容量素子は、第1の容量電極、第2の容量電極、並びに第1の容量電極及び第2の容量電極に重畳する誘電体層を含む。容量素子は、第1の容量電極及び第2の容量電極の間に印加される電圧に応じて電荷が蓄積される。 In the input / output device, the capacitor includes a first capacitor electrode, a second capacitor electrode, and a dielectric layer overlapping with the first capacitor electrode and the second capacitor electrode. The capacitor accumulates electric charge according to a voltage applied between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode.

トランジスタ161aのソース及びドレインの一方には、信号DDが入力され、トランジスタ161aのゲートには、信号DSELが入力される。 A signal DD is input to one of a source and a drain of the transistor 161a, and a signal DSEL is input to the gate of the transistor 161a.

液晶素子162aの第1の表示電極は、トランジスタ161aのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、液晶素子162aの第2の表示電極には、電圧Vcが入力される。電圧Vcの値は、適宜設定することができる。 The first display electrode of the liquid crystal element 162a is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 161a, and the voltage Vc is input to the second display electrode of the liquid crystal element 162a. The value of the voltage Vc can be set as appropriate.

容量素子163aの第1の容量電極は、トランジスタ161aのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、容量素子163aの第2の容量電極には、電圧Vcが入力される。 The first capacitor electrode of the capacitor 163a is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 161a, and the voltage Vc is input to the second capacitor electrode of the capacitor 163a.

図5(B)に示す表示回路は、トランジスタ161bと、液晶素子162bと、容量素子163bと、容量素子164と、トランジスタ165と、トランジスタ166と、を備える。 The display circuit illustrated in FIG. 5B includes a transistor 161b, a liquid crystal element 162b, a capacitor 163b, a capacitor 164, a transistor 165, and a transistor 166.

なお、図5(B)に示す表示回路において、トランジスタ161b、トランジスタ165、及びトランジスタ166は、電界効果トランジスタである。 Note that in the display circuit illustrated in FIG. 5B, the transistor 161b, the transistor 165, and the transistor 166 are field-effect transistors.

トランジスタ165のソース及びドレインの一方には、信号DDが入力され、トランジスタ165のゲートには、パルス信号である書き込み選択信号(信号WSELともいう)が入力される。 A signal DD is input to one of a source and a drain of the transistor 165, and a write selection signal (also referred to as a signal WSEL) which is a pulse signal is input to the gate of the transistor 165.

容量素子164の第1の容量電極は、トランジスタ165のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、容量素子164の第2の容量電極には、電圧Vcが入力される。 The first capacitor electrode of the capacitor 164 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 165, and the voltage Vc is input to the second capacitor electrode of the capacitor 164.

トランジスタ161bのソース及びドレインの一方は、トランジスタ165のソース及びドレインの他方に電気的に接続され、トランジスタ161bのゲートには、信号DSELが入力される。 One of a source and a drain of the transistor 161b is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 165, and a signal DSEL is input to a gate of the transistor 161b.

液晶素子162bの第1の表示電極は、トランジスタ161bのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、液晶素子162bの第2の表示電極には、電圧Vcが入力される。 The first display electrode of the liquid crystal element 162b is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 161b, and the voltage Vc is input to the second display electrode of the liquid crystal element 162b.

容量素子163bの第1の容量電極は、トランジスタ161bのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、容量素子163bの第2の容量電極には、電圧Vcが入力される。電圧Vcの値は、表示回路の仕様に応じて適宜設定される。 The first capacitor electrode of the capacitor 163b is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 161b, and the voltage Vc is input to the second capacitor electrode of the capacitor 163b. The value of the voltage Vc is appropriately set according to the specifications of the display circuit.

トランジスタ166のソース及びドレインの一方には、基準となる電圧が入力され、トランジスタ166のソース及びドレインの他方は、トランジスタ161bのソース及びドレインの他方に電気的に接続され、トランジスタ166のゲートには、パルス信号である表示リセット信号(信号DRSTともいう)が入力される。 A reference voltage is input to one of the source and the drain of the transistor 166, the other of the source and the drain of the transistor 166 is electrically connected to the other of the source and the drain of the transistor 161b, and the gate of the transistor 166 is connected to the gate of the transistor 166. A display reset signal (also referred to as a signal DRST) which is a pulse signal is input.

さらに、図5(A)及び図5(B)に示す表示回路の各構成要素について説明する。 Further, each component of the display circuit illustrated in FIGS. 5A and 5B will be described.

トランジスタ161a及びトランジスタ161bは、表示選択トランジスタとしての機能を有する。 The transistors 161a and 161b function as display selection transistors.

液晶素子162a及び液晶素子162bにおける液晶層としては、第1の表示電極及び第2の表示電極に印加される電圧が0Vのときに光を透過する液晶層を用いることができ、例えば電気制御複屈折型液晶(ECB型液晶ともいう)、二色性色素を添加した液晶(GH液晶ともいう)、高分子分散型液晶、又はディスコチック液晶を含む液晶層などを用いることができる。また、液晶層としては、ブルー相を示す液晶層を用いてもよい。ブルー相を示す液晶層は、例えばブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物により構成される。ブルー相を示す液晶は、応答速度が1msec以下と短く、光学的等方性であるため、配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。よって、ブルー相を示す液晶を用いることにより、動作速度を向上させることができる。 As the liquid crystal layer in the liquid crystal element 162a and the liquid crystal element 162b, a liquid crystal layer that transmits light when a voltage applied to the first display electrode and the second display electrode is 0 V can be used. A refractive liquid crystal (also referred to as an ECB liquid crystal), a liquid crystal to which a dichroic dye is added (also referred to as a GH liquid crystal), a polymer dispersed liquid crystal, a liquid crystal layer including a discotic liquid crystal, or the like can be used. A liquid crystal layer exhibiting a blue phase may be used as the liquid crystal layer. The liquid crystal layer exhibiting a blue phase is composed of, for example, a liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent. A liquid crystal exhibiting a blue phase has a response speed as short as 1 msec or less and is optically isotropic. Therefore, alignment treatment is unnecessary and viewing angle dependency is small. Therefore, the operation speed can be improved by using a liquid crystal exhibiting a blue phase.

容量素子163aは、トランジスタ161aに従い、容量素子163bは、トランジスタ161bに従って第1の容量電極及び第2の容量電極の間に信号DDに応じた値の電圧が印加される保持容量としての機能を有する。容量素子163a及び容量素子163bを必ずしも設けなくてもよいが、容量素子163a及び容量素子163bを設けることにより、表示選択トランジスタのリーク電流に起因する液晶素子に印加された電圧の変動を抑制することができる。 The capacitor 163a functions as a storage capacitor in which a voltage according to the signal DD is applied between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode according to the transistor 161a. . Although the capacitor 163a and the capacitor 163b are not necessarily provided, the provision of the capacitor 163a and the capacitor 163b suppresses fluctuations in the voltage applied to the liquid crystal element due to the leakage current of the display selection transistor. Can do.

容量素子164は、トランジスタ165に従って第1の容量電極及び第2の容量電極の間に信号DDに応じた値の電圧が印加される保持容量としての機能を有する。 The capacitor 164 functions as a storage capacitor in which a voltage corresponding to the signal DD is applied between the first capacitor electrode and the second capacitor electrode in accordance with the transistor 165.

トランジスタ165は、容量素子164に信号DDを入力させるか否かを選択する書き込み選択トランジスタとしての機能を有する。 The transistor 165 functions as a write selection transistor that selects whether the signal DD is input to the capacitor 164.

トランジスタ166は、液晶素子162bに印加される電圧をリセットさせるか否かを選択する表示リセット選択トランジスタとしての機能を有する。 The transistor 166 functions as a display reset selection transistor that selects whether to reset the voltage applied to the liquid crystal element 162b.

なお、トランジスタ161a、トランジスタ161b、トランジスタ165、及びトランジスタ166としては、例えばチャネルが形成され、元素周期表における第14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導体層又は酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。 Note that as the transistor 161a, the transistor 161b, the transistor 165, and the transistor 166, for example, a transistor in which a channel is formed and a semiconductor layer or an oxide semiconductor layer containing a Group 14 semiconductor (such as silicon) in the periodic table is included. Can be used.

次に、図5(A)及び図5(B)に示す表示回路の駆動方法例について説明する。 Next, an example of a method for driving the display circuit illustrated in FIGS. 5A and 5B is described.

まず、図5(A)に示す表示回路の駆動方法例について、図5(C)を用いて説明する。図5(C)は、図5(A)に示す表示回路の駆動方法例を説明するためのタイミングチャートであり、信号DD及び信号DSELのそれぞれの状態を示す。 First, an example of a method for driving the display circuit illustrated in FIG. 5A will be described with reference to FIG. FIG. 5C is a timing chart for explaining an example of a method for driving the display circuit illustrated in FIG. 5A, and shows states of the signal DD and the signal DSEL.

図5(A)に示す表示回路の駆動方法例では、信号DSELのパルスが入力されると、トランジスタ161aがオン状態になる。 In the example of the method for driving the display circuit illustrated in FIG. 5A, when the pulse of the signal DSEL is input, the transistor 161a is turned on.

トランジスタ161aがオン状態になると、表示回路に信号DDが入力され、液晶素子162aの第1の表示電極及び容量素子163aの第1の容量電極の電圧が信号DDの電圧と同等の値になる。 When the transistor 161a is turned on, the signal DD is input to the display circuit, and the voltage of the first display electrode of the liquid crystal element 162a and the first capacitor electrode of the capacitor 163a becomes equal to the voltage of the signal DD.

このとき、液晶素子162aは、書き込み状態(状態wtともいう)になり、信号DDに応じた光の透過率になる。これにより、表示回路は、信号DDのデータ(データD1乃至データDQ(Qは2以上の自然数)のそれぞれ)に応じた表示状態になる。 At this time, the liquid crystal element 162a is in a writing state (also referred to as a state wt) and has a light transmittance according to the signal DD. As a result, the display circuit enters a display state corresponding to the data of the signal DD (data D1 to data DQ (Q is a natural number of 2 or more)).

その後、トランジスタ161aがオフ状態になり、液晶素子162aは、保持状態(状態hldともいう)になり、第1の表示電極及び第2の表示電極の間に印加される電圧を、次に信号DSELのパルスが入力されるまで、初期値からの変動量が基準値より大きくならないように保持する。また、液晶素子162aが保持状態のとき、上記実施の形態の入出力装置におけるライトユニットは、点灯状態になる。 After that, the transistor 161a is turned off, the liquid crystal element 162a is in a holding state (also referred to as a state hld), and a voltage applied between the first display electrode and the second display electrode is then applied to the signal DSEL. Until the first pulse is input, the fluctuation amount from the initial value is held so as not to be larger than the reference value. When the liquid crystal element 162a is in the holding state, the light unit in the input / output device of the above embodiment is in a lighting state.

次に、図5(B)に示す表示回路の駆動方法例について、図5(D)を用いて説明する。図5(D)は、図5(B)に示す表示回路の駆動方法例を説明するためのタイミングチャートである。 Next, an example of a method for driving the display circuit illustrated in FIG. 5B will be described with reference to FIG. FIG. 5D is a timing chart for explaining an example of a method for driving the display circuit illustrated in FIG.

図5(B)に示す表示回路の駆動方法例では、信号DRSTのパルスが入力されると、トランジスタ166がオン状態になり、液晶素子162bの第1の表示電極及び容量素子163bの第1の容量電極の電圧が基準となる電圧にリセットされる。 In the example of the method for driving the display circuit illustrated in FIG. 5B, when the pulse of the signal DRST is input, the transistor 166 is turned on, and the first display electrode of the liquid crystal element 162b and the first of the capacitor 163b are turned on. The voltage of the capacitor electrode is reset to a reference voltage.

また、信号WSELのパルスが入力されると、トランジスタ165がオン状態になり、信号DDが表示回路に入力され、容量素子164の第1の容量電極が信号DDの電圧と同等の値になる。 When the pulse of the signal WSEL is input, the transistor 165 is turned on, the signal DD is input to the display circuit, and the first capacitor electrode of the capacitor 164 has a value equivalent to the voltage of the signal DD.

その後、信号DSELのパルスが入力されると、トランジスタ161bがオン状態になり、液晶素子162bの第1の表示電極及び容量素子163bの第1の容量電極の電圧が容量素子164の第1の容量電極の電圧と同等の値になる。 After that, when a pulse of the signal DSEL is input, the transistor 161b is turned on, and the voltage of the first display electrode of the liquid crystal element 162b and the first capacitor electrode of the capacitor 163b is changed to the first capacitor of the capacitor 164. The value is equivalent to the voltage of the electrode.

このとき、液晶素子162bは、書き込み状態になり、信号DDに応じた光の透過率になる。これにより、表示回路は、信号DDのデータ(データD1乃至データDQのそれぞれ)に応じた表示状態になる。 At this time, the liquid crystal element 162b is in a writing state and has a light transmittance according to the signal DD. As a result, the display circuit enters a display state corresponding to the data of the signal DD (data D1 to data DQ, respectively).

その後、トランジスタ161bがオフ状態になり、液晶素子162bは、保持状態になり、第1の表示電極及び第2の表示電極の間に印加される電圧を、次に信号DSELのパルスが入力されるまで、初期値からの変動量が基準値より大きくならないように保持する。また、液晶素子162bが保持状態のとき、上記実施の形態の入出力装置におけるライトユニットは、点灯状態になる。 After that, the transistor 161b is turned off, the liquid crystal element 162b is in a holding state, a voltage applied between the first display electrode and the second display electrode, and then a pulse of the signal DSEL are input. Until the fluctuation amount from the initial value does not become larger than the reference value. When the liquid crystal element 162b is in the holding state, the light unit in the input / output device of the above embodiment is in a lighting state.

図5(A)及び図5(B)を用いて説明したように、本実施の形態の表示回路の一例は、表示選択トランジスタ及び液晶素子を備える構成である。上記構成にすることにより、表示回路を表示データ信号に応じた表示状態にすることができる。 As described with reference to FIGS. 5A and 5B, an example of the display circuit of this embodiment includes a display selection transistor and a liquid crystal element. With the above structure, the display circuit can be brought into a display state corresponding to the display data signal.

また、図5(B)を用いて説明したように、本実施の形態の表示回路の一例は、表示選択トランジスタ及び液晶素子に加え、書き込み選択トランジスタ及び容量素子を備える構成である。上記構成にすることにより、液晶素子をある表示データ信号のデータに応じた表示状態に設定している間に、容量素子に次の表示データ信号のデータを書き込むことができる。よって、表示回路の動作速度を向上させることができる。 As described with reference to FIG. 5B, an example of the display circuit of this embodiment includes a write selection transistor and a capacitor in addition to the display selection transistor and the liquid crystal element. With the above structure, while the liquid crystal element is set to a display state corresponding to the data of a certain display data signal, data of the next display data signal can be written to the capacitor element. Therefore, the operation speed of the display circuit can be improved.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態を用いて説明した入出力装置におけるトランジスタに適用可能なトランジスタについて説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a transistor that can be used as a transistor in the input / output device described in the above embodiment is described.

上記実施の形態を用いて説明した入出力装置において、トランジスタとしては、例えばチャネルが形成され、元素周期表における第14族の半導体(シリコンなど)を含有する半導体層又は酸化物半導体層を含むトランジスタを用いることができる。なお、チャネルが形成される層をチャネル形成層ともいう。 In the input / output device described using the above embodiment, a transistor includes, for example, a channel formed and a semiconductor layer or an oxide semiconductor layer containing a Group 14 semiconductor (such as silicon) in the periodic table Can be used. Note that a layer in which a channel is formed is also referred to as a channel formation layer.

なお、上記半導体層は、単結晶半導体層、多結晶半導体層、微結晶半導体層、又は非晶質半導体層でもよい。 Note that the semiconductor layer may be a single crystal semiconductor layer, a polycrystalline semiconductor layer, a microcrystalline semiconductor layer, or an amorphous semiconductor layer.

さらに、上記実施の形態を用いて説明した入出力装置において、トランジスタとして適用可能な酸化物半導体層を含むトランジスタとしては、例えば高純度化することにより、真性(I型ともいう)、又は実質的に真性にさせた酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることができる。 Further, in the input / output device described using the above embodiment, a transistor including an oxide semiconductor layer that can be used as a transistor can be intrinsic (also referred to as an I-type) or substantially, for example, by being highly purified. A transistor having an intrinsic oxide semiconductor layer can be used.

上記酸化物半導体層を含むトランジスタの構造例について、図6を用いて説明する。図6は、本実施の形態におけるトランジスタの構造例を示す断面模式図である。 An example of a structure of the transistor including the oxide semiconductor layer will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a structural example of a transistor in this embodiment.

図6(A)に示すトランジスタは、ボトムゲート構造のトランジスタの一つであり、逆スタガ型トランジスタともいう。 The transistor illustrated in FIG. 6A is one of bottom-gate transistors and is also referred to as an inverted staggered transistor.

図6(A)に示すトランジスタは、導電層401aと、絶縁層402aと、酸化物半導体層403aと、導電層405aと、導電層406aと、を含む。 The transistor illustrated in FIG. 6A includes a conductive layer 401a, an insulating layer 402a, an oxide semiconductor layer 403a, a conductive layer 405a, and a conductive layer 406a.

導電層401aは、基板400aの上に設けられる。 The conductive layer 401a is provided over the substrate 400a.

絶縁層402aは、導電層401aの上に設けられる。 The insulating layer 402a is provided over the conductive layer 401a.

酸化物半導体層403aは、絶縁層402aを介して導電層401aに重畳する。 The oxide semiconductor layer 403a overlaps with the conductive layer 401a with the insulating layer 402a interposed therebetween.

導電層405a及び導電層406aのそれぞれは、酸化物半導体層403aの一部の上に設けられる。 Each of the conductive layers 405a and 406a is provided over part of the oxide semiconductor layer 403a.

さらに、図6(A)において、トランジスタの酸化物半導体層403aの上面の一部(上面に導電層405a及び導電層406aが設けられていない部分)は、絶縁層407aに接する。 Further, in FIG. 6A, part of the top surface of the oxide semiconductor layer 403a of the transistor (a portion where the conductive layer 405a and the conductive layer 406a are not provided on the top surface) is in contact with the insulating layer 407a.

また、絶縁層407aは、導電層405a、導電層406a、及び酸化物半導体層403aを介して絶縁層402aに接する。 The insulating layer 407a is in contact with the insulating layer 402a through the conductive layer 405a, the conductive layer 406a, and the oxide semiconductor layer 403a.

図6(B)に示すトランジスタは、図6(A)に示す構造に加え、導電層408aを含む。 The transistor illustrated in FIG. 6B includes a conductive layer 408a in addition to the structure illustrated in FIG.

導電層408aは、絶縁層407aを介して酸化物半導体層403aに重畳する。 The conductive layer 408a overlaps with the oxide semiconductor layer 403a with the insulating layer 407a interposed therebetween.

図6(C)に示すトランジスタは、ボトムゲート構造のトランジスタの一つである。 The transistor illustrated in FIG. 6C is one of bottom-gate transistors.

図6(C)に示すトランジスタは、導電層401bと、絶縁層402bと、酸化物半導体層403bと、導電層405bと、導電層406bと、を含む。 The transistor illustrated in FIG. 6C includes a conductive layer 401b, an insulating layer 402b, an oxide semiconductor layer 403b, a conductive layer 405b, and a conductive layer 406b.

導電層401bは、基板400bの上に設けられる。 The conductive layer 401b is provided over the substrate 400b.

絶縁層402bは、導電層401bの上に設けられる。 The insulating layer 402b is provided over the conductive layer 401b.

導電層405b及び導電層406bは、絶縁層402bの一部の上に設けられる。 The conductive layer 405b and the conductive layer 406b are provided over part of the insulating layer 402b.

酸化物半導体層403bは、絶縁層402bを介して導電層401bに重畳する。 The oxide semiconductor layer 403b overlaps with the conductive layer 401b with the insulating layer 402b interposed therebetween.

さらに、図6(C)において、トランジスタにおける酸化物半導体層403bの上面及び側面は、絶縁層407bに接する。 Further, in FIG. 6C, an upper surface and a side surface of the oxide semiconductor layer 403b in the transistor are in contact with the insulating layer 407b.

また、絶縁層407bは、導電層405b、導電層406b、及び酸化物半導体層403bを介して絶縁層402bに接する。 The insulating layer 407b is in contact with the insulating layer 402b through the conductive layer 405b, the conductive layer 406b, and the oxide semiconductor layer 403b.

なお、図6(A)及び図6(C)において、絶縁層の上に保護絶縁層を設けてもよい。 Note that in FIGS. 6A and 6C, a protective insulating layer may be provided over the insulating layer.

図6(D)に示すトランジスタは、図6(C)に示す構造に加え、導電層408bを含む。 The transistor illustrated in FIG. 6D includes a conductive layer 408b in addition to the structure illustrated in FIG.

導電層408bは、絶縁層407bを介して酸化物半導体層403bに重畳する。 The conductive layer 408b overlaps with the oxide semiconductor layer 403b with the insulating layer 407b interposed therebetween.

図6(E)に示すトランジスタは、トップゲート構造のトランジスタの一つである。 A transistor illustrated in FIG. 6E is one of top-gate transistors.

図6(E)に示すトランジスタは、導電層401cと、絶縁層402cと、酸化物半導体層403cと、導電層405c及び導電層406cと、を含む。 The transistor illustrated in FIG. 6E includes a conductive layer 401c, an insulating layer 402c, an oxide semiconductor layer 403c, a conductive layer 405c, and a conductive layer 406c.

酸化物半導体層403cは、絶縁層447を介して基板400cの上に設けられる。 The oxide semiconductor layer 403c is provided over the substrate 400c with the insulating layer 447 provided therebetween.

導電層405c及び導電層406cは、それぞれ酸化物半導体層403cの上に設けられる。 The conductive layer 405c and the conductive layer 406c are provided over the oxide semiconductor layer 403c, respectively.

絶縁層402cは、酸化物半導体層403c、導電層405c、及び導電層406cの上に設けられる。 The insulating layer 402c is provided over the oxide semiconductor layer 403c, the conductive layer 405c, and the conductive layer 406c.

導電層401cは、絶縁層402cを介して酸化物半導体層403cに重畳する。 The conductive layer 401c overlaps with the oxide semiconductor layer 403c with the insulating layer 402c interposed therebetween.

さらに、図6(A)乃至図6(E)に示す各構成要素について説明する。 Further, each component illustrated in FIGS. 6A to 6E will be described.

基板400a乃至基板400cとしては、例えば透光性を有する基板を用いることができ、透光性を有する基板としては、例えばガラス基板又はプラスチック基板を用いることができる。 As the substrates 400a to 400c, for example, a light-transmitting substrate can be used, and as the light-transmitting substrate, for example, a glass substrate or a plastic substrate can be used.

導電層401a乃至導電層401cのそれぞれは、トランジスタのゲートとしての機能を有する。なお、トランジスタのゲートとしての機能を有する層をゲート電極又はゲート配線ともいう。 Each of the conductive layers 401a to 401c functions as a gate of the transistor. Note that a layer functioning as a gate of a transistor is also referred to as a gate electrode or a gate wiring.

導電層401a乃至導電層401cとしては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、若しくはスカンジウムなどの金属材料、又はこれらを主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層401a乃至導電層401cの形成に適用可能な材料の層の積層により、導電層401a乃至導電層401cを構成することもできる。 As the conductive layers 401a to 401c, for example, a layer of a metal material such as molybdenum, titanium, chromium, tantalum, tungsten, aluminum, copper, neodymium, or scandium, or an alloy material containing any of these materials as its main component can be used. . Alternatively, the conductive layers 401a to 401c can be formed by stacking layers of materials that can be used for forming the conductive layers 401a to 401c.

絶縁層402a乃至絶縁層402cのそれぞれは、トランジスタのゲート絶縁層としての機能を有する。 Each of the insulating layers 402a to 402c functions as a gate insulating layer of the transistor.

絶縁層402a乃至絶縁層402cとしては、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、又は酸化ハフニウム層を用いることができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成することもできる。 As the insulating layers 402a to 402c, for example, a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a silicon oxynitride layer, a silicon nitride oxide layer, an aluminum oxide layer, an aluminum nitride layer, an aluminum oxynitride layer, an aluminum nitride oxide layer, or hafnium oxide Layers can be used. Alternatively, the insulating layers 402a to 402c can be formed by stacking layers of materials that can be used for the insulating layers 402a to 402c.

また、絶縁層402a乃至絶縁層402cとしては、例えば元素周期表における第13族元素及び酸素元素を含む材料の絶縁層を用いることもできる。酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cが第13族元素を含む場合に、酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cに接する絶縁層として第13族元素を含む絶縁層を用いることにより、該絶縁層と酸化物半導体層との界面の状態を良好にすることができる。 As the insulating layers 402a to 402c, for example, an insulating layer formed using a material containing a Group 13 element and an oxygen element in the periodic table can be used. In the case where the oxide semiconductor layers 403a to 403c contain a Group 13 element, an insulating layer containing a Group 13 element is used as an insulating layer in contact with the oxide semiconductor layers 403a to 403c. The state of the interface between the insulating layer and the oxide semiconductor layer can be improved.

第13族元素を含む材料としては、例えば酸化ガリウム、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムガリウム、酸化ガリウムアルミニウムなどが挙げられる。なお、酸化アルミニウムガリウムとは、ガリウムの含有量(原子%)よりアルミニウムの含有量(原子%)が多い物質のことをいい、酸化ガリウムアルミニウムとは、ガリウムの含有量(原子%)がアルミニウムの含有量(原子%)以上の物質のことをいう。 Examples of the material containing a Group 13 element include gallium oxide, aluminum oxide, aluminum gallium oxide, and gallium aluminum oxide. Aluminum gallium oxide refers to a substance having an aluminum content (atomic%) higher than the gallium content (atomic%), and gallium aluminum oxide refers to an aluminum gallium oxide (atomic%) containing aluminum. A substance with a content (atomic%) or more.

例えば、絶縁層402a乃至絶縁層402cとして、酸化ガリウムを含む絶縁層を用いることにより、絶縁層402a乃至絶縁層402cと、酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cとの界面における水素又は水素イオンの蓄積を低減することができる。 For example, by using an insulating layer containing gallium oxide as the insulating layers 402a to 402c, hydrogen or hydrogen ions at the interface between the insulating layers 402a to 402c and the oxide semiconductor layers 403a to 403c can be used. Can be reduced.

また、例えば、絶縁層402a乃至絶縁層402cとして、酸化アルミニウムを含む絶縁層を用いることにより、絶縁層402a乃至絶縁層402cと、酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cとの界面における水素又は水素イオンの蓄積を低減することができる。また、酸化アルミニウムを含む絶縁層は、水が通りにくいため、酸化アルミニウムを含む絶縁層を用いることにより、該絶縁層を介して酸化物半導体層への水の侵入を抑制することができる。 Further, for example, by using an insulating layer containing aluminum oxide as the insulating layers 402a to 402c, hydrogen at the interface between the insulating layers 402a to 402c and the oxide semiconductor layers 403a to 403c or Accumulation of hydrogen ions can be reduced. In addition, since the insulating layer containing aluminum oxide is less likely to pass water, the use of the insulating layer containing aluminum oxide can suppress entry of water into the oxide semiconductor layer through the insulating layer.

また、絶縁層402a乃至絶縁層402cとして、例えば、Al(x=3+α、αは0より大きく1より小さい値)、Ga(x=3+α、αは0より大きく1より小さい値)、又はGaAl2−x3+α(xは0より大きく2より小さい値、αは0より大きく1より小さい値)で表記される材料を用いることもできる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成することもできる。例えば、複数のGaで表記される酸化ガリウムを含む層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成してもよい。また、Gaで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層及びAlで表記される酸化アルミニウムを含む絶縁層の積層により絶縁層402a乃至絶縁層402cを構成してもよい。 As the insulating layers 402a to 402c, for example, Al 2 O x (x = 3 + α, α is a value larger than 0 and smaller than 1), Ga 2 O x (x = 3 + α, α is larger than 0 and smaller than 1). Value), or Ga x Al 2−x O 3 + α (where x is a value greater than 0 and less than 2, and α is a value greater than 0 and less than 1). Alternatively, the insulating layers 402a to 402c can be formed by stacking layers of materials that can be used for the insulating layers 402a to 402c. For example, the insulating layers 402a to 402c may be formed by stacking a plurality of layers containing gallium oxide represented by Ga 2 O x . Alternatively, the insulating layers 402a to 402c may be formed by stacking an insulating layer containing gallium oxide represented by Ga 2 O x and an insulating layer containing aluminum oxide represented by Al 2 O x .

絶縁層447は、基板400cからの不純物元素の拡散を防止する下地層としての機能を有する。なお、絶縁層447を図6(A)乃至図6(D)に示す構造のトランジスタに設けてもよい。 The insulating layer 447 functions as a base layer for preventing diffusion of an impurity element from the substrate 400c. Note that the insulating layer 447 may be provided in the transistor having the structure illustrated in FIGS.

絶縁層447としては、例えば絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層を用いることができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層により絶縁層447を構成してもよい。 As the insulating layer 447, for example, a layer of a material that can be used for the insulating layers 402a to 402c can be used. Alternatively, the insulating layer 447 may be a stack of layers formed using materials that can be used for the insulating layers 402a to 402c.

酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cのそれぞれは、トランジスタのチャネルが形成される層としての機能を有する。なお、トランジスタのチャネルが形成される層としての機能を有する層をチャネル形成層ともいう。酸化物半導体層403a乃至酸化物半導体層403cに適用可能な酸化物半導体としては、例えばIn系酸化物、Sn系酸化物、又はZn系酸化物などを用いることができる。上記金属酸化物としては、例えば四元系金属酸化物、三元系金属酸化物、又は二元系金属酸化物などを用いることができる。なお、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとしてガリウムを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとしてスズを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとしてハフニウムを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとしてアルミニウムを含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、上記スタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムの一つ又は複数を含んでいてもよい。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、酸化シリコンを含んでいてもよい。例えば、四元系金属酸化物としては、例えばIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Hf−Zn系酸化物、又はIn−Hf−Al−Zn系酸化物などを用いることができる。三元系金属酸化物としては、例えばIn−Ga−Zn系酸化物(IGZOともいう)、In−Sn−Zn系酸化物(ITZOともいう)、In−Al−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、又はIn−Hf−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、又はIn−Lu−Zn系酸化物などを用いることができる。二元系金属酸化物としては、In−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Sn系酸化物、又はIn−Ga系酸化物などを用いることができる。また、上記酸化物半導体として適用可能な金属酸化物は、酸化シリコンを含んでいてもよい。 Each of the oxide semiconductor layers 403a to 403c functions as a layer in which a channel of the transistor is formed. Note that a layer functioning as a layer in which a channel of the transistor is formed is also referred to as a channel formation layer. As an oxide semiconductor that can be used for the oxide semiconductor layers 403a to 403c, for example, an In-based oxide, a Sn-based oxide, a Zn-based oxide, or the like can be used. As the metal oxide, for example, a quaternary metal oxide, a ternary metal oxide, or a binary metal oxide can be used. Note that the metal oxide that can be used as the oxide semiconductor may contain gallium as a stabilizer for reducing variation in characteristics. Further, the metal oxide applicable as the oxide semiconductor may contain tin as the stabilizer. The metal oxide applicable as the oxide semiconductor may include hafnium as the stabilizer. In addition, the metal oxide that can be used as the oxide semiconductor may contain aluminum as the stabilizer. Further, the metal oxide applicable as the oxide semiconductor is, as the stabilizer, lanthanoid, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and One or more of lutetium may be included. The metal oxide that can be used as the oxide semiconductor may contain silicon oxide. For example, as a quaternary metal oxide, for example, an In—Sn—Ga—Zn oxide, an In—Hf—Ga—Zn oxide, an In—Al—Ga—Zn oxide, an In—Sn—Al A —Zn-based oxide, an In—Sn—Hf—Zn-based oxide, an In—Hf—Al—Zn-based oxide, or the like can be used. Examples of the ternary metal oxide include In—Ga—Zn-based oxide (also referred to as IGZO), In—Sn—Zn-based oxide (also referred to as ITZO), In—Al—Zn-based oxide, and Sn—Ga. -Zn oxide, Al-Ga-Zn oxide, Sn-Al-Zn oxide, In-Hf-Zn oxide, In-La-Zn oxide, In-Ce-Zn oxide In-Pr-Zn-based oxide, In-Nd-Zn-based oxide, In-Sm-Zn-based oxide, In-Eu-Zn-based oxide, In-Gd-Zn-based oxide, In-Tb -Zn oxide, In-Dy-Zn oxide, In-Ho-Zn oxide, In-Er-Zn oxide, In-Tm-Zn oxide, In-Yb-Zn oxide Alternatively, an In—Lu—Zn-based oxide or the like can be used. Examples of binary metal oxides include In-Zn oxides, Sn-Zn oxides, Al-Zn oxides, Zn-Mg oxides, Sn-Mg oxides, and In-Mg oxides. In-Sn oxide, In-Ga oxide, or the like can be used. The metal oxide that can be used as the oxide semiconductor may contain silicon oxide.

In−Zn系酸化物を用いる場合、例えば、In:Zn=50:1乃至In:Zn=1:2(モル数比に換算するとIn:ZnO=25:1乃至In:ZnO=1:4)、好ましくはIn:Zn=20:1乃至In:Zn=1:1(モル数比に換算するとIn:ZnO=10:1乃至In:ZnO=1:2)、さらに好ましくはIn:Zn=15:1乃至In:Zn=1.5:1(モル数比に換算するとIn:ZnO=15:2乃至In:ZnO=3:4)の組成比である酸化物ターゲットを用いてIn−Zn系酸化物の半導体層を形成することができる。例えば、In−Zn系酸化物半導体の形成に用いるターゲットは、原子数比がIn:Zn:O=P:U:Rのとき、R>1.5P+Uとする。Inの量を多くすることにより、トランジスタの移動度を向上させることができる。 In the case of using an In—Zn-based oxide, for example, In: Zn = 50: 1 to In: Zn = 1: 2 (in terms of molar ratio, In 2 O 3 : ZnO = 25: 1 to In 2 O 3 : ZnO = 1: 4), preferably In: Zn = 20: 1 to In: Zn = 1: 1 (in terms of molar ratio, In 2 O 3 : ZnO = 10: 1 to In 2 O 3 : ZnO = 1 : 2), more preferably In: Zn = 15: 1 to In: Zn = 1.5: 1 (in terms of molar ratio, In 2 O 3 : ZnO = 15: 2 to In 2 O 3 : ZnO = 3 An In—Zn-based oxide semiconductor layer can be formed using an oxide target having a composition ratio of 4). For example, a target used for forming an In—Zn-based oxide semiconductor has R> 1.5P + U when the atomic ratio is In: Zn: O = P: U: R. By increasing the amount of In, the mobility of the transistor can be improved.

また、酸化物半導体としては、InMO(ZnO)(mは0より大きい数)で表記される材料を用いることもできる。InMO(ZnO)のMは、Ga、Al、Mn、及びCoから選ばれた一つ又は複数の金属元素を示す。 For the oxide semiconductor, a material represented by InMO 3 (ZnO) m (m is larger than 0) can also be used. M in InMO 3 (ZnO) m represents one or more metal elements selected from Ga, Al, Mn, and Co.

導電層405a乃至導電層405c及び導電層406a乃至導電層406cのそれぞれは、トランジスタのソース又はドレインとしての機能を有する。なお、トランジスタのソースとしての機能を有する層をソース電極又はソース配線ともいい、トランジスタのドレインとしての機能を有する層をドレイン電極又はドレイン配線ともいう。 Each of the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c functions as a source or a drain of the transistor. Note that a layer functioning as the source of the transistor is also referred to as a source electrode or a source wiring, and a layer functioning as the drain of the transistor is also referred to as a drain electrode or a drain wiring.

導電層405a乃至導電層405c及び導電層406a乃至導電層406cとしては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層405a乃至導電層405c、及び導電層406a乃至導電層406cに適用可能な材料の層の積層により、導電層405a乃至導電層405c、及び導電層406a乃至導電層406cを構成することもできる。 As the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c, for example, a metal material such as aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, or tungsten, or an alloy material containing any of these metal materials as a main component Layers can be used. Alternatively, the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c can be formed by stacking layers of materials that can be used for the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c. it can.

また、導電層405a乃至導電層405c及び導電層406a乃至導電層406cとしては、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム酸化スズ合金、又は酸化インジウム酸化亜鉛合金を用いることができる。なお、導電層405a乃至導電層405c及び導電層406a乃至導電層406cに適用可能な導電性の金属酸化物は、酸化シリコンを含んでいてもよい。 Alternatively, the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c can be formed using a layer containing a conductive metal oxide. As the conductive metal oxide, for example, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, an indium tin oxide alloy, or an indium zinc oxide alloy can be used. Note that the conductive metal oxide which can be used for the conductive layers 405a to 405c and the conductive layers 406a to 406c may contain silicon oxide.

絶縁層407a及び絶縁層407bとしては、絶縁層402a乃至絶縁層402cと同様に、例えば元素周期表における第13族元素及び酸素元素を含む材料の絶縁層を用いることができる。また、絶縁層407a及び絶縁層407bとしては、例えば、Al、Ga、又はGaAl2−x3+αで表記される材料を用いることもできる。 As the insulating layers 407a and 407b, for example, an insulating layer formed using a material containing a Group 13 element and an oxygen element in the periodic table can be used as in the insulating layers 402a to 402c. For the insulating layer 407a and the insulating layer 407b, for example, a material represented by Al 2 O x , Ga 2 O x , or Ga x Al 2−x O 3 + α can be used.

例えば、絶縁層402a乃至絶縁層402c並びに絶縁層407a及び絶縁層407bを、Gaで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層により構成してもよい。また、絶縁層402a乃至絶縁層402c、並びに絶縁層407a及び絶縁層407bの一方を、Gaで表記される酸化ガリウムを含む絶縁層により構成し、絶縁層402a乃至絶縁層402c、並びに絶縁層407a及び絶縁層407bの他方を、Alで表記される酸化アルミニウムを含む絶縁層により構成してもよい。 For example, the insulating layers 402a to 402c and the insulating layers 407a and 407b may be formed using an insulating layer containing gallium oxide represented by Ga 2 O x . One of the insulating layers 402a to 402c and the insulating layers 407a and 407b is formed using an insulating layer containing gallium oxide represented by Ga 2 O x , and the insulating layers 402a to 402c and the insulating layers The other of the layer 407a and the insulating layer 407b may be formed using an insulating layer containing aluminum oxide represented by Al 2 O x .

導電層408a及び導電層408bのそれぞれは、トランジスタのゲートとしての機能を有する。なお、トランジスタが導電層408a及び導電層408bを有する構造である場合、導電層401a及び導電層408aの一方、又は導電層401b及び導電層408bの一方を、バックゲート、バックゲート電極、又はバックゲート配線ともいう。ゲートとしての機能を有する層を、チャネル形成層を介して複数設けることにより、トランジスタの閾値電圧を制御することができる。 Each of the conductive layers 408a and 408b functions as a gate of the transistor. Note that in the case where the transistor has a structure including the conductive layer 408a and the conductive layer 408b, one of the conductive layer 401a and the conductive layer 408a or one of the conductive layer 401b and the conductive layer 408b is formed as a back gate, a back gate electrode, or a back gate. Also called wiring. By providing a plurality of layers having a function as a gate through a channel formation layer, the threshold voltage of the transistor can be controlled.

導電層408a及び導電層408bとしては、例えばアルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、若しくはタングステンなどの金属材料、又はこれらの金属材料を主成分とする合金材料の層を用いることができる。また、導電層408a及び導電層408bに適用可能な材料の層の積層により導電層408a及び導電層408bのそれぞれを構成することもできる。 As the conductive layer 408a and the conductive layer 408b, for example, a metal material such as aluminum, chromium, copper, tantalum, titanium, molybdenum, or tungsten, or an alloy material layer containing these metal materials as a main component can be used. Alternatively, each of the conductive layers 408a and 408b can be a stack of layers formed using materials that can be used for the conductive layers 408a and 408b.

また、導電層408a及び導電層408bとしては、導電性の金属酸化物を含む層を用いることもできる。導電性の金属酸化物としては、例えば酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウム酸化スズ合金、又は酸化インジウム酸化亜鉛合金を用いることができる。なお、導電層408a及び導電層408bに適用可能な導電性の金属酸化物は、酸化シリコンを含んでいてもよい。 Alternatively, the conductive layer 408a and the conductive layer 408b can be a layer containing a conductive metal oxide. As the conductive metal oxide, for example, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, an indium tin oxide alloy, or an indium zinc oxide alloy can be used. Note that the conductive metal oxide which can be used for the conductive layers 408a and 408b may contain silicon oxide.

なお、本実施の形態のトランジスタを、チャネル形成層としての機能を有する酸化物半導体層の一部の上に絶縁層を含み、該絶縁層を介して酸化物半導体層に重畳するように、ソース又はドレインとしての機能を有する導電層を含む構造としてもよい。上記構造である場合、絶縁層は、トランジスタのチャネル形成層を保護する層(チャネル保護層ともいう)としての機能を有する。チャネル保護層としての機能を有する絶縁層としては、例えば絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層を用いることができる。また、絶縁層402a乃至絶縁層402cに適用可能な材料の層の積層によりチャネル保護層としての機能を有する絶縁層を構成してもよい。 Note that the transistor in this embodiment includes an insulating layer over part of the oxide semiconductor layer functioning as a channel formation layer, and overlaps with the oxide semiconductor layer with the insulating layer interposed therebetween. Alternatively, a structure including a conductive layer functioning as a drain may be employed. In the case of the above structure, the insulating layer functions as a layer for protecting a channel formation layer of the transistor (also referred to as a channel protective layer). As the insulating layer functioning as a channel protective layer, a layer of a material that can be used for the insulating layers 402a to 402c can be used, for example. Alternatively, an insulating layer functioning as a channel protective layer may be formed by stacking layers of materials that can be used for the insulating layers 402a to 402c.

なお、図6(A)乃至図6(E)に示すように、本実施の形態のトランジスタを、必ずしも酸化物半導体層の全てがゲート電極としての機能を有する導電層に重畳する構造にしなくてもよいが、酸化物半導体層の全てがゲート電極としての機能を有する導電層に重畳する構造にすることにより、酸化物半導体層への光の入射を抑制することができる。 Note that as illustrated in FIGS. 6A to 6E, the transistor of this embodiment is not necessarily provided with a structure in which the entire oxide semiconductor layer overlaps with a conductive layer functioning as a gate electrode. However, by using a structure in which the entire oxide semiconductor layer overlaps with the conductive layer functioning as the gate electrode, incidence of light on the oxide semiconductor layer can be suppressed.

さらに、本実施の形態のトランジスタの作製方法例として、図6(A)に示すトランジスタの作製方法例について、図7(A)乃至図7(E)を用いて説明する。図7(A)乃至図7(E)は、図6(A)に示すトランジスタの作製方法例を説明するための断面模式図である。 Further, as an example of a method for manufacturing the transistor of this embodiment, an example of a method for manufacturing the transistor illustrated in FIG. 6A will be described with reference to FIGS. 7A to 7E are schematic cross-sectional views for describing an example of a method for manufacturing the transistor illustrated in FIG.

まず、図7(A)に示すように、基板400aを準備し、基板400aの上に第1の導電膜を形成し、第1の導電膜の一部をエッチングすることにより導電層401aを形成する。 First, as shown in FIG. 7A, a substrate 400a is prepared, a first conductive film is formed over the substrate 400a, and a part of the first conductive film is etched to form a conductive layer 401a. To do.

例えば、スパッタリング法を用いて導電層401aに適用可能な材料の膜を形成することにより第1の導電膜を形成することができる。また、導電層401aに適用可能な材料の膜を積層させ、第1の導電膜を形成することもできる。 For example, the first conductive film can be formed by forming a film of a material that can be used for the conductive layer 401a by a sputtering method. Alternatively, the first conductive film can be formed by stacking films of materials applicable to the conductive layer 401a.

なお、スパッタリングガスとして、例えば水素、水、水酸基、又は水素化物などの不純物が除去された高純度ガスを用いることにより、形成される膜の上記不純物濃度を低減することができる。 Note that by using a high-purity gas from which impurities such as hydrogen, water, a hydroxyl group, or hydride are removed as the sputtering gas, the impurity concentration of the formed film can be reduced.

なお、スパッタリング法を用いて膜を形成する前に、スパッタリング装置の予備加熱室にて予備加熱処理を行ってもよい。上記予備加熱処理を行うことにより、水素、水分などの不純物を脱離することができる。 Note that before the film is formed by a sputtering method, preheating treatment may be performed in a preheating chamber of a sputtering apparatus. By performing the preheating treatment, impurities such as hydrogen and moisture can be eliminated.

また、スパッタリング法を用いて膜を形成する前に、例えばアルゴン、窒素、ヘリウム、又は酸素雰囲気下で、ターゲット側に電圧を印加せずに、基板側にRF電源を用いて電圧を印加し、プラズマを形成して被形成面を改質する処理(逆スパッタともいう)を行ってもよい。逆スパッタを行うことにより、被形成面に付着している粉状物質(パーティクル、ごみともいう)を除去することができる。 Further, before forming a film using a sputtering method, for example, in an argon, nitrogen, helium, or oxygen atmosphere, a voltage is applied to the substrate side using an RF power source without applying a voltage to the target side, You may perform the process (it is also called reverse sputtering) which forms a plasma and modify | reforms a to-be-formed surface. By performing reverse sputtering, powdery substances (also referred to as particles or dust) attached to the formation surface can be removed.

また、スパッタリング法を用いて膜を形成する場合、吸着型の真空ポンプなどを用いて、膜を形成する成膜室内の残留水分を除去することができる。吸着型の真空ポンプとしては、例えばクライオポンプ、イオンポンプ、又はチタンサブリメーションポンプなどを用いることができる。また、コールドトラップを設けたターボ分子ポンプを用いて成膜室内の残留水分を除去することもできる。 In the case where a film is formed by a sputtering method, residual moisture in the deposition chamber in which the film is formed can be removed using an adsorption-type vacuum pump or the like. As an adsorption-type vacuum pump, for example, a cryopump, an ion pump, a titanium sublimation pump, or the like can be used. Further, residual moisture in the deposition chamber can be removed using a turbo molecular pump provided with a cold trap.

また、上記導電層401aの形成方法のように、本実施の形態のトランジスタの作製方法例において、膜の一部をエッチングして層を形成する場合、例えば、フォトリソグラフィ工程により膜の一部の上にレジストマスクを形成し、レジストマスクを用いて膜をエッチングすることにより、層を形成することができる。なお、この場合、層の形成後にレジストマスクを除去する。 In addition, in the example of the method for manufacturing the transistor of this embodiment, as in the method for forming the conductive layer 401a, when a layer is formed by etching part of the film, for example, part of the film is formed by a photolithography process. A layer can be formed by forming a resist mask thereon and etching the film using the resist mask. In this case, the resist mask is removed after the formation of the layer.

また、インクジェット法を用いてレジストマスクを形成してもよい。インクジェット法を用いることにより、フォトマスクが不要になるため、製造コストを低減することができる。また、透過率の異なる複数の領域を有する露光マスク(多階調マスクともいう)を用いてレジストマスクを形成してもよい。多階調マスクを用いることにより、異なる厚さの領域を有するレジストマスクを形成することができ、トランジスタの作製に使用するレジストマスクの数を低減することができる。 Further, a resist mask may be formed using an inkjet method. By using the ink jet method, a photomask is not necessary, so that manufacturing cost can be reduced. Alternatively, a resist mask may be formed using an exposure mask having a plurality of regions with different transmittances (also referred to as a multi-tone mask). By using a multi-tone mask, a resist mask having regions with different thicknesses can be formed, so that the number of resist masks used for manufacturing a transistor can be reduced.

次に、図7(B)に示すように、導電層401aの上に第1の絶縁膜を形成することにより絶縁層402aを形成する。 Next, as illustrated in FIG. 7B, the insulating layer 402a is formed by forming a first insulating film over the conductive layer 401a.

例えば、スパッタリング法やプラズマCVD法などを用いて絶縁層402aに適用可能な材料の膜を形成することにより第1の絶縁膜を形成することができる。また、絶縁層402aに適用可能な材料の膜を積層させることにより第1の絶縁膜を形成することもできる。また、高密度プラズマCVD法(例えばμ波(例えば、周波数2.45GHzのμ波)を用いた高密度プラズマCVD法)を用いて絶縁層402aに適用可能な材料の膜を形成することにより、絶縁層402aを緻密にすることができ、絶縁層402aの絶縁耐圧を向上させることができる。 For example, the first insulating film can be formed by forming a film of a material that can be used for the insulating layer 402a by a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. Alternatively, the first insulating film can be formed by stacking films of materials that can be used for the insulating layer 402a. Further, by forming a film of a material that can be used for the insulating layer 402a by using a high-density plasma CVD method (for example, a high-density plasma CVD method using μ waves (for example, μ waves having a frequency of 2.45 GHz)), The insulating layer 402a can be made dense and the withstand voltage of the insulating layer 402a can be improved.

次に、図7(C)に示すように、絶縁層402aの上に酸化物半導体膜を形成し、その後酸化物半導体膜の一部をエッチングすることにより酸化物半導体層403aを形成する。 Next, as illustrated in FIG. 7C, an oxide semiconductor film is formed over the insulating layer 402a, and then part of the oxide semiconductor film is etched, whereby the oxide semiconductor layer 403a is formed.

例えば、スパッタリング法を用いて酸化物半導体層403aに適用可能な酸化物半導体材料の膜を形成することにより酸化物半導体膜を形成することができる。なお、希ガス雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下で酸化物半導体膜を形成してもよい。 For example, the oxide semiconductor film can be formed by forming a film of an oxide semiconductor material that can be used for the oxide semiconductor layer 403a by a sputtering method. Note that the oxide semiconductor film may be formed in a rare gas atmosphere, an oxygen atmosphere, or a mixed atmosphere of a rare gas and oxygen.

また、スパッタリングターゲットとして、In:Ga:ZnO=1:1:1[mol数比]の組成比である酸化物ターゲットを用いて酸化物半導体膜を形成することができる。また、例えば、In:Ga:ZnO=1:1:2[mol数比]の組成比である酸化物ターゲットを用いて酸化物半導体膜を形成してもよい。 An oxide semiconductor film can be formed using an oxide target having a composition ratio of In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 1 [molar ratio] as a sputtering target. For example, the oxide semiconductor film may be formed using an oxide target having a composition ratio of In 2 O 3 : Ga 2 O 3 : ZnO = 1: 1: 2 [molar ratio].

また、スパッタリング法を用いて酸化物半導体膜を形成する際に、基板400aを減圧状態にし、基板400aを100℃以上600℃以下、好ましくは200℃以上400℃以下に加熱してもよい。基板400aを加熱することにより、酸化物半導体膜の上記不純物濃度を低減することができ、また、スパッタリング法による酸化物半導体膜の損傷を軽減することができる。 Further, when the oxide semiconductor film is formed by a sputtering method, the substrate 400a may be in a reduced pressure state, and the substrate 400a may be heated to 100 ° C to 600 ° C, preferably 200 ° C to 400 ° C. By heating the substrate 400a, the impurity concentration of the oxide semiconductor film can be reduced, and damage to the oxide semiconductor film due to a sputtering method can be reduced.

次に、図7(D)に示すように、絶縁層402a及び酸化物半導体層403aの上に第2の導電膜を形成し、第2の導電膜の一部をエッチングすることにより導電層405a及び導電層406aを形成する。 Next, as illustrated in FIG. 7D, a second conductive film is formed over the insulating layer 402a and the oxide semiconductor layer 403a, and part of the second conductive film is etched, whereby the conductive layer 405a is formed. Then, a conductive layer 406a is formed.

例えば、スパッタリング法などを用いて導電層405a及び導電層406aに適用可能な材料の膜を形成することにより第2の導電膜を形成することができる。また、導電層405a及び導電層406aに適用可能な材料の膜を積層させることにより第2の導電膜を形成することもできる。 For example, the second conductive film can be formed by forming a film of a material that can be used for the conductive layers 405a and 406a by a sputtering method or the like. Alternatively, the second conductive film can be formed by stacking films of materials applicable to the conductive layers 405a and 406a.

次に、図7(E)に示すように、酸化物半導体層403aに接するように絶縁層407aを形成する。 Next, as illustrated in FIG. 7E, an insulating layer 407a is formed so as to be in contact with the oxide semiconductor layer 403a.

例えば、希ガス(代表的にはアルゴン)雰囲気下、酸素雰囲気下、又は希ガスと酸素の混合雰囲気下で、スパッタリング法を用いて絶縁層407aに適用可能な膜を形成することにより、絶縁層407aを形成することができる。スパッタリング法を用いて絶縁層407aを形成することにより、トランジスタのバックチャネルとしての機能を有する酸化物半導体層403aの部分の抵抗の低下を抑制することができる。また、絶縁層407aを形成する際の基板温度は、室温以上300℃以下であることが好ましい。 For example, by forming a film applicable to the insulating layer 407a using a sputtering method in a rare gas (typically argon) atmosphere, an oxygen atmosphere, or a mixed atmosphere of a rare gas and oxygen, the insulating layer 407a can be formed. By forming the insulating layer 407a by a sputtering method, reduction in resistance of the oxide semiconductor layer 403a functioning as a back channel of the transistor can be suppressed. The substrate temperature at the time of forming the insulating layer 407a is preferably room temperature or higher and 300 ° C. or lower.

また、絶縁層407aを形成する前にNO、N、又はArなどのガスを用いたプラズマ処理を行い、露出している酸化物半導体層403aの表面に付着した吸着水などを除去してもよい。プラズマ処理を行った場合、その後、大気に触れることなく、絶縁層407aを形成することが好ましい。 Further, before the insulating layer 407a is formed, plasma treatment using a gas such as N 2 O, N 2 , or Ar is performed to remove adsorbed water or the like attached to the exposed surface of the oxide semiconductor layer 403a. May be. In the case where plasma treatment is performed, the insulating layer 407a is preferably formed without being exposed to the air thereafter.

さらに、図6(A)に示すトランジスタの作製方法の一例では、例えば400℃以上750℃以下、又は400℃以上基板の歪み点未満の温度で加熱処理を行う。例えば、酸化物半導体膜を形成した後、酸化物半導体膜の一部をエッチングした後、第2の導電膜を形成した後、第2の導電膜の一部をエッチングした後、又は絶縁層407aを形成した後に上記加熱処理を行う。 Further, in the example of the method for manufacturing the transistor illustrated in FIG. 6A, heat treatment is performed at a temperature of, for example, 400 ° C. to 750 ° C., or 400 ° C. to less than the strain point of the substrate. For example, after an oxide semiconductor film is formed, a part of the oxide semiconductor film is etched, a second conductive film is formed, a part of the second conductive film is etched, or the insulating layer 407a After the formation, the above heat treatment is performed.

なお、上記加熱処理を行う加熱処理装置としては、電気炉、又は抵抗発熱体などの発熱体からの熱伝導又は熱輻射により被処理物を加熱する装置を用いることができ、例えばGRTA(Gas Rapid Thermal Annealing)装置又はLRTA(Lamp Rapid Thermal Annealing)装置などのRTA(Rapid Thermal Annealing)装置を用いることができる。LRTA装置は、例えばハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、又は高圧水銀ランプなどのランプから発する光(電磁波)の輻射により、被処理物を加熱する装置である。また、GRTA装置は、高温のガスを用いて加熱処理を行う装置である。高温のガスとしては、例えば希ガス、又は加熱処理によって被処理物と反応しない不活性気体(例えば窒素)を用いることができる。 Note that as the heat treatment apparatus for performing the above heat treatment, an apparatus for heating an object to be processed by heat conduction or heat radiation from a heating element such as an electric furnace or a resistance heating element can be used, for example, GRTA (Gas Rapid) An RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus such as a Thermal Annealing (RTA) apparatus or an LRTA (Lamp Rapid Thermal Annealing) apparatus can be used. The LRTA apparatus is an apparatus that heats an object to be processed by radiation of light (electromagnetic waves) emitted from a lamp such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, a high pressure sodium lamp, or a high pressure mercury lamp. A GRTA apparatus is an apparatus that performs heat treatment using a high-temperature gas. As the high-temperature gas, for example, a rare gas or an inert gas (for example, nitrogen) that does not react with an object to be processed by heat treatment can be used.

また、上記加熱処理を行った後、その加熱温度を維持しながら又はその加熱温度から降温する過程で該加熱処理を行った炉と同じ炉に高純度の酸素ガス、高純度のNOガス、又は超乾燥エア(露点が−40℃以下、好ましくは−60℃以下の雰囲気)を導入してもよい。このとき、酸素ガス又はNOガスは、水、水素などを含まないことが好ましい。また、加熱処理装置に導入する酸素ガス又はNOガスの純度を、6N以上、好ましくは7N以上、すなわち、酸素ガス又はNOガス中の不純物濃度を1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下とすることが好ましい。酸素ガス又はNOガスの作用により、酸化物半導体層403aに酸素が供給され、酸化物半導体層403a中の酸素欠乏に起因する欠陥を低減することができる。 In addition, after performing the above heat treatment, a high purity oxygen gas or a high purity N 2 O gas is supplied to the same furnace as that in which the heat treatment is performed while maintaining the heating temperature or in the process of lowering the temperature from the heating temperature. Alternatively, ultra-dry air (an atmosphere having a dew point of −40 ° C. or lower, preferably −60 ° C. or lower) may be introduced. At this time, the oxygen gas or the N 2 O gas, water, preferably contains no hydrogen, and the like. Further, the purity of the oxygen gas or N 2 O gas introduced into the heat treatment apparatus is 6 N or more, preferably 7 N or more, that is, the impurity concentration in the oxygen gas or N 2 O gas is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. It is preferable that Oxygen is supplied to the oxide semiconductor layer 403a by the action of oxygen gas or N 2 O gas, so that defects due to oxygen deficiency in the oxide semiconductor layer 403a can be reduced.

さらに、上記加熱処理とは別に、絶縁層407aを形成した後に、不活性ガス雰囲気下、又は酸素ガス雰囲気下で加熱処理(好ましくは200℃以上400℃以下、例えば250℃以上350℃以下)を行ってもよい。 Further, separately from the heat treatment, after the insulating layer 407a is formed, heat treatment (preferably 200 ° C. to 400 ° C., for example, 250 ° C. to 350 ° C.) is performed in an inert gas atmosphere or an oxygen gas atmosphere. You may go.

また、絶縁層402a形成後、酸化物半導体膜形成後、ソース電極又はドレイン電極となる導電層形成後、絶縁層形成後、又は加熱処理後に酸素プラズマによる酸素ドーピング処理を行ってもよい。例えば2.45GHzの高密度プラズマにより酸素ドーピング処理を行ってもよい。また、イオン注入法又はイオンドーピングを用いて酸素ドーピング処理を行ってもよい。酸素ドーピング処理を行うことにより、作製されるトランジスタの電気特性のばらつきを低減することができる。例えば、酸素ドーピング処理を行い、絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は両方を、化学量論的組成比より酸素が多い状態にする。これにより、絶縁層中の過剰な酸素が酸化物半導体層403aに供給されやすくなる。よって、酸化物半導体層403a中、又は絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は両方と、酸化物半導体層403aとの界面における酸素欠陥を低減することができるため、酸化物半導体層403aのキャリア濃度をより低減することができる。 Alternatively, oxygen doping treatment with oxygen plasma may be performed after the insulating layer 402a is formed, the oxide semiconductor film is formed, the conductive layer to be the source or drain electrode is formed, the insulating layer is formed, or after the heat treatment. For example, the oxygen doping process may be performed with a high-density plasma of 2.45 GHz. Alternatively, oxygen doping treatment may be performed using an ion implantation method or ion doping. By performing the oxygen doping treatment, variation in electric characteristics of the manufactured transistor can be reduced. For example, oxygen doping treatment is performed so that one or both of the insulating layer 402a and the insulating layer 407a has a higher oxygen content than the stoichiometric composition ratio. Accordingly, excess oxygen in the insulating layer is easily supplied to the oxide semiconductor layer 403a. Accordingly, oxygen defects in the oxide semiconductor layer 403a, or one or both of the insulating layer 402a and the insulating layer 407a, and the interface between the oxide semiconductor layer 403a can be reduced; therefore, the carrier concentration of the oxide semiconductor layer 403a Can be further reduced.

例えば、絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は両方として、酸化ガリウムを含む絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給し、酸化ガリウムの組成をGaにすることができる。 For example, in the case where an insulating layer containing gallium oxide is formed as one or both of the insulating layer 402a and the insulating layer 407a, oxygen can be supplied to the insulating layer and the composition of gallium oxide can be changed to Ga 2 O x .

また、絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は両方として、酸化アルミニウムを含む絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給し、酸化アルミニウムの組成をAlにすることができる。 In the case where an insulating layer containing aluminum oxide is formed as one or both of the insulating layer 402a and the insulating layer 407a, oxygen can be supplied to the insulating layer so that the composition of the aluminum oxide can be Al 2 O x .

また、絶縁層402a及び絶縁層407aの一方又は両方として、酸化ガリウムアルミニウム又は酸化アルミニウムガリウムを含む絶縁層を形成する場合、該絶縁層に酸素を供給し、酸化ガリウムアルミニウム又は酸化アルミニウムガリウムの組成をGaAl2−x3+αとすることができる。 In the case where an insulating layer containing gallium aluminum oxide or aluminum gallium oxide is formed as one or both of the insulating layer 402a and the insulating layer 407a, oxygen is supplied to the insulating layer, and the composition of gallium aluminum oxide or aluminum gallium oxide is changed. it can be a Ga x Al 2-x O 3 + α.

以上の工程により、酸化物半導体層403aから、水素、水、水酸基、又は水素化物(水素化合物ともいう)などの不純物を排除し、且つ酸化物半導体層403aに酸素を供給することにより、酸化物半導体層を高純度化させることができる。 Through the above steps, impurities such as hydrogen, water, a hydroxyl group, or a hydride (also referred to as a hydrogen compound) are excluded from the oxide semiconductor layer 403a and oxygen is supplied to the oxide semiconductor layer 403a, whereby the oxide semiconductor layer 403a The semiconductor layer can be highly purified.

なお、図6(A)に示すトランジスタの作製方法例を示したが、これに限定されず、例えば図6(B)乃至図6(E)に示す各構成要素において、名称が図6(A)に示す各構成要素と同じであり且つ機能の少なくとも一部が図6(A)に示す各構成要素と同じであれば、図6(A)に示すトランジスタの作製方法例の説明を適宜援用することができる。 Note that although an example of a method for manufacturing the transistor illustrated in FIG. 6A is described, the present invention is not limited to this, and for example, each component illustrated in FIGS. 6B to 6E has a name illustrated in FIG. ) And at least part of the functions are the same as those of each component illustrated in FIG. 6A, the description of the example of the method for manufacturing the transistor illustrated in FIG. can do.

図6及び図7を用いて説明したように、本実施の形態におけるトランジスタの一例は、ゲートとしての機能を有する導電層と、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層と、ゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層を介してゲートとしての機能を有する導電層に重畳し、チャネルが形成される酸化物半導体層と、酸化物半導体層に電気的に接続され、ソース及びドレインの一方としての機能を有する導電層と、酸化物半導体層に電気的に接続され、ソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層と、を含む構造である。 As described with reference to FIGS. 6 and 7, an example of the transistor in this embodiment includes a conductive layer having a function as a gate, an insulating layer having a function as a gate insulating layer, and a gate insulating layer. An oxide semiconductor layer which overlaps with a conductive layer having a function as a gate through a functional insulating layer and is electrically connected to the oxide semiconductor layer and functions as one of a source and a drain And a conductive layer that is electrically connected to the oxide semiconductor layer and functions as the other of the source and the drain.

また、本実施の形態におけるトランジスタの一例は、酸化物半導体層、ソース及びドレインの一方としての機能を有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層を介して酸化物半導体層に接する絶縁層がゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層に接する構造である。上記構造にすることにより、酸化物半導体層、ソース及びドレインの一方としての機能を有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層が酸化物半導体層に接する絶縁層及びゲート絶縁層としての機能を有する絶縁層に囲まれるため、酸化物半導体層、ソース及びドレインの一方としての機能を有する導電層、並びにソース及びドレインの他方としての機能を有する導電層への不純物の侵入を抑制することができる。 An example of the transistor in this embodiment is an oxide semiconductor layer through an oxide semiconductor layer, a conductive layer that functions as one of a source and a drain, and a conductive layer that functions as the other of a source and a drain. The insulating layer in contact with the insulating layer is in contact with the insulating layer functioning as a gate insulating layer. With the above structure, the oxide semiconductor layer, the conductive layer functioning as one of the source and the drain, and the insulating layer and gate insulating in which the conductive layer functioning as the other of the source and the drain is in contact with the oxide semiconductor layer Since the oxide semiconductor layer, the conductive layer functioning as one of the source and the drain, and the conductive layer functioning as the other of the source and the drain, impurities are intruded because the insulating layer functions as a layer. Can be suppressed.

また、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるアルカリ金属の濃度は低いことが好ましい。例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にナトリウムが含まれる場合、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるナトリウムの濃度は、5×1016/cm以下、さらには、1×1016/cm以下、さらには1×1015/cm以下であることが好ましい。また、例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にリチウムが含まれる場合、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるリチウムの濃度は、5×1015/cm以下、さらには、1×1015/cm以下であることが好ましい。また、例えばチャネルが形成される酸化物半導体層にカリウムが含まれる場合、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるカリウムの濃度は、5×1015/cm以下、さらには、1×1015/cm以下であることが好ましい。例えば、ナトリウムは、酸化物半導体層に接する絶縁層が酸化物である場合、酸化物絶縁層内に入り、トランジスタの特性の劣化(例えば閾値電圧のシフト、移動度の低下など)が起こる。さらに、複数のトランジスタ間における特性のばらつきの原因にもなる。よって、チャネルが形成される酸化物半導体層に含まれるアルカリ金属の濃度の少なくすることにより、アルカリ金属に起因するトランジスタの特性の劣化を抑制することができる。 In addition, the concentration of alkali metal contained in the oxide semiconductor layer in which a channel is formed is preferably low. For example, in the case where an oxide semiconductor layer in which a channel is formed contains sodium, the concentration of sodium contained in the oxide semiconductor layer in which a channel is formed is 5 × 10 16 / cm 3 or less, and further, 1 × 10 16 / Cm 3 or less, more preferably 1 × 10 15 / cm 3 or less. For example, in the case where an oxide semiconductor layer in which a channel is formed contains lithium, the concentration of lithium contained in the oxide semiconductor layer in which a channel is formed is 5 × 10 15 / cm 3 or less, and further 1 × It is preferable that it is 10 15 / cm 3 or less. For example, in the case where the oxide semiconductor layer in which a channel is formed contains potassium, the concentration of potassium contained in the oxide semiconductor layer in which a channel is formed is 5 × 10 15 / cm 3 or less, and further 1 × It is preferable that it is 10 15 / cm 3 or less. For example, when an insulating layer in contact with the oxide semiconductor layer is an oxide, sodium enters the oxide insulating layer, and deterioration of transistor characteristics (for example, shift in threshold voltage, decrease in mobility, or the like) occurs. Further, it causes variation in characteristics among a plurality of transistors. Therefore, by reducing the concentration of alkali metal contained in the oxide semiconductor layer in which a channel is formed, deterioration in characteristics of the transistor due to alkali metal can be suppressed.

以上のように、チャネルが形成される酸化物半導体層は、高純度化させることによりI型又は実質的にI型となった酸化物半導体層である。酸化物半導体層を高純度化させることにより、酸化物半導体層のキャリア濃度を1×1014/cm未満、好ましくは1×1012/cm未満、さらに好ましくは1×1011/cm未満にすることができ、温度変化による特性変化を抑制することができる。また、上記構造にすることにより、チャネル幅1μmあたりのオフ電流を10aA(1×10−17A)以下にすること、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1aA(1×10−18A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を10zA(1×10−20A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を1zA(1×10−21A)以下、さらにはチャネル幅1μmあたりのオフ電流を100yA(1×10−22A)以下にすることができる。トランジスタのオフ電流は、低ければ低いほどよいが、本実施の形態のトランジスタのオフ電流の下限値は、約10−30A/μmであると見積もられる。 As described above, an oxide semiconductor layer in which a channel is formed is an oxide semiconductor layer that is i-type or substantially i-type by being highly purified. By highly purifying the oxide semiconductor layer, the carrier concentration of the oxide semiconductor layer is less than 1 × 10 14 / cm 3 , preferably less than 1 × 10 12 / cm 3 , and more preferably 1 × 10 11 / cm 3. It is possible to suppress the change in characteristics due to a temperature change. Further, with the above structure, the off current per channel width of 1 μm is set to 10 aA (1 × 10 −17 A) or less, and further the off current per channel width of 1 μm is 1 aA (1 × 10 −18 A). Hereinafter, the off current per channel width of 1 μm is 10 zA (1 × 10 −20 A) or less, further the off current per channel width of 1 μm is 1 zA (1 × 10 −21 A) or less, and further per 1 μm of channel width. The off current can be made 100yA (1 × 10 −22 A) or less. The lower the off-state current of the transistor, the better. However, the lower limit value of the off-state current of the transistor of this embodiment is estimated to be about 10 −30 A / μm.

本実施の形態の酸化物半導体層を含むトランジスタを、例えば上記実施の形態の入出力装置の表示回路、表示駆動回路、表示データ信号出力回路、光検出回路、及び光検出駆動回路の一つ又は複数におけるトランジスタに用いることにより、入出力装置の信頼性を向上させることができる。 The transistor including the oxide semiconductor layer of this embodiment is, for example, one of the display circuit, the display driver circuit, the display data signal output circuit, the photodetector circuit, and the photodetector circuit of the input / output device of the above embodiment. By using it for a plurality of transistors, the reliability of the input / output device can be improved.

(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態における入出力装置を備えた電子機器の例について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, examples of electronic devices each including the input / output device in the above embodiment are described.

本実施の形態の電子機器の構成例について、図8(A)乃至図8(D)を用いて説明する。図8(A)乃至図8(D)は、本実施の形態の電子機器の構成例を説明するための模式図である。 Configuration examples of the electronic device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8A to FIG. 8D are schematic views for describing structural examples of the electronic device of this embodiment.

図8(A)に示す電子機器は、携帯型情報端末の例である。図8(A)に示す情報端末は、筐体1001aと、筐体1001aに設けられた表示部1002aと、を具備する。 The electronic device illustrated in FIG. 8A is an example of a portable information terminal. An information terminal illustrated in FIG. 8A includes a housing 1001a and a display portion 1002a provided in the housing 1001a.

なお、筐体1001aの側面1003aに外部機器に接続させるための接続端子、及び図8(A)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。 Note that one or more of a connection terminal for connecting to an external device and a button for operating the portable information terminal illustrated in FIG. 8A may be provided on the side surface 1003a of the housing 1001a.

図8(A)に示す携帯型情報端末は、筐体1001aの中に、上記実施の形態の入出力装置におけるCPUと、記憶回路と、画像処理回路と、外部機器とCPU、記憶回路、及び画像処理回路との信号の送受信を行うインターフェースと、外部機器との信号の送受信を行うアンテナと、を備える。なお、筐体1001aの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。 A portable information terminal illustrated in FIG. 8A includes, in a housing 1001a, a CPU, a storage circuit, an image processing circuit, an external device, a CPU, a storage circuit, and the like in the input / output device of the above embodiment. An interface for transmitting / receiving a signal to / from an image processing circuit and an antenna for transmitting / receiving a signal to / from an external device are provided. Note that one or more integrated circuits having a specific function may be provided in the housing 1001a.

図8(A)に示す携帯型情報端末は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。 The portable information terminal illustrated in FIG. 8A has functions as one or more of a telephone set, an e-book reader, a personal computer, and a game machine, for example.

図8(B)に示す電子機器は、折り畳み式の携帯型情報端末の例である。図8(B)に示す携帯型情報端末は、筐体1001bと、筐体1001bに設けられた表示部1002bと、筐体1004と、筐体1004に設けられた表示部1005と、筐体1001b及び筐体1004を接続する軸部1006と、を具備する。 The electronic device illustrated in FIG. 8B is an example of a foldable portable information terminal. A portable information terminal illustrated in FIG. 8B includes a housing 1001b, a display portion 1002b provided in the housing 1001b, a housing 1004, a display portion 1005 provided in the housing 1004, and a housing 1001b. And a shaft portion 1006 for connecting the housing 1004.

また、図8(B)に示す携帯型情報端末では、軸部1006により筐体1001b又は筐体1004を動かすことにより、筐体1001bを筐体1004に重畳させることができる。 In the portable information terminal illustrated in FIG. 8B, the housing 1001 b can be overlapped with the housing 1004 by moving the housing 1001 b or the housing 1004 with the shaft portion 1006.

なお、筐体1001bの側面1003b又は筐体1004の側面1007に外部機器に接続させるための接続端子、及び図8(B)に示す携帯型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。 Note that one or a plurality of connection terminals for connecting to an external device on the side surface 1003b of the housing 1001b or the side surface 1007 of the housing 1004 and buttons for operating the portable information terminal illustrated in FIG. It may be provided.

また、表示部1002b及び表示部1005に、互いに異なる画像又は一続きの画像を表示させてもよい。なお、表示部1005を必ずしも設けなくてもよく、表示部1005の代わりに、入力装置であるキーボードを設けてもよい。 Further, different images or a series of images may be displayed on the display portion 1002b and the display portion 1005. Note that the display portion 1005 is not necessarily provided, and a keyboard which is an input device may be provided instead of the display portion 1005.

図8(B)に示す携帯型情報端末は、筐体1001b又は筐体1004の中に、上記実施の形態の入出力装置におけるCPUと、記憶回路と、画像処理回路と、外部機器とCPU、記憶回路、及び画像処理回路との信号の送受信を行うインターフェースと、を備える。また、筐体1001b又は筐体1004の中に、特定の機能を有する集積回路を1つ又は複数設けてもよい。また、図8(B)に示す携帯型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。 A portable information terminal illustrated in FIG. 8B includes a CPU, a storage circuit, an image processing circuit, an external device, a CPU in the input / output device of the above embodiment, in the housing 1001b or the housing 1004. And an interface for transmitting and receiving signals to and from the storage circuit and the image processing circuit. One or more integrated circuits having a specific function may be provided in the housing 1001b or the housing 1004. Alternatively, the portable information terminal illustrated in FIG. 8B may be provided with an antenna that transmits and receives signals to and from the outside.

図8(B)に示す携帯型情報端末は、例えば電話機、電子書籍、パーソナルコンピュータ、及び遊技機の一つ又は複数としての機能を有する。 The portable information terminal illustrated in FIG. 8B functions as one or more of a telephone set, an e-book reader, a personal computer, and a game machine, for example.

図8(C)に示す電子機器は、設置型情報端末の例である。図8(C)に示す設置型情報端末は、筐体1001cと、筐体1001cに設けられた表示部1002cと、を具備する。 The electronic device illustrated in FIG. 8C is an example of a stationary information terminal. A stationary information terminal illustrated in FIG. 8C includes a housing 1001c and a display portion 1002c provided in the housing 1001c.

なお、表示部1002cを、筐体1001cにおける甲板部1008に設けることもできる。 Note that the display portion 1002c can be provided on the deck portion 1008 of the housing 1001c.

また、図8(C)に示す設置型情報端末は、筐体1001cの中に、上記実施の形態の入出力装置におけるCPUと、記憶回路と、画像処理回路と、外部機器とCPU、記憶回路、及び画像処理回路との信号の送受信を行うインターフェースと、を備える。なお、筐体1001cの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。また、図8(C)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。 8C includes a CPU, a storage circuit, an image processing circuit, an external device, a CPU, and a storage circuit in the input / output device of the above embodiment in a housing 1001c. And an interface for transmitting and receiving signals to and from the image processing circuit. Note that one or more integrated circuits having a specific function may be provided in the housing 1001c. Alternatively, the stationary information terminal illustrated in FIG. 8C may be provided with an antenna that transmits and receives signals to and from the outside.

さらに、図8(C)に示す設置型情報端末における筐体1001cの側面1003cに券などを出力する券出力部、硬貨投入部、及び紙幣挿入部の一つ又は複数を設けてもよい。 Furthermore, you may provide one or more of the ticket output part which outputs a ticket etc. to the side surface 1003c of the housing | casing 1001c in the installation type information terminal shown in FIG.8 (C), a coin insertion part, and a banknote insertion part.

図8(C)に示す設置型情報端末は、例えば現金自動預け払い機、券などの注文をするための情報通信端末(マルチメディアステーションともいう)、又は遊技機としての機能を有する。 The installed information terminal illustrated in FIG. 8C has a function as, for example, an automatic teller machine, an information communication terminal (also referred to as a multimedia station) for ordering a ticket, or a gaming machine.

図8(D)は、設置型情報端末の例である。図8(D)に示す設置型情報端末は、筐体1001dと、筐体1001dに設けられた表示部1002dと、を具備する。なお、筐体1001dを支持する支持台を設けてもよい。 FIG. 8D illustrates an example of a stationary information terminal. A stationary information terminal illustrated in FIG. 8D includes a housing 1001d and a display portion 1002d provided in the housing 1001d. Note that a support base for supporting the housing 1001d may be provided.

なお、筐体1001dの側面1003dに外部機器に接続させるための接続端子、及び図8(D)に示す設置型情報端末を操作するためのボタンの一つ又は複数を設けてもよい。 Note that one or a plurality of connection terminals for connecting to an external device and buttons for operating the stationary information terminal illustrated in FIG. 8D may be provided on the side surface 1003d of the housing 1001d.

また、図8(D)に示す設置型情報端末は、筐体1001dの中に、上記実施の形態の入出力装置におけるCPUと、記憶回路と、画像処理回路と、外部機器とCPU、記憶回路、及び画像処理回路との信号の送受信を行うインターフェースと、を備えてもよい。また、筐体1001dの中に、特定の機能を有する集積回路を一つ又は複数設けてもよい。また、図8(D)に示す設置型情報端末に、外部との信号の送受信を行うアンテナを設けてもよい。 8D includes a CPU, a storage circuit, an image processing circuit, an external device, a CPU, and a storage circuit in the input / output device of the above embodiment in a housing 1001d. And an interface for transmitting and receiving signals to and from the image processing circuit. One or more integrated circuits having a specific function may be provided in the housing 1001d. Alternatively, the stationary information terminal illustrated in FIG. 8D may be provided with an antenna that transmits and receives signals to and from the outside.

図8(D)に示す設置型情報端末は、例えばデジタルフォトフレーム、入出力モニタ、又はテレビジョン装置としての機能を有する。 The stationary information terminal illustrated in FIG. 8D functions as a digital photo frame, an input / output monitor, or a television device, for example.

上記実施の形態の入出力装置における入出力部及び入出力制御部は、例えば電子機器の表示部として用いられ、例えば図8(A)乃至図8(D)に示す表示部1002a乃至表示部1002dとして用いられる。また、図8(B)に示す表示部1005として上記実施の形態の入出力装置における入出力部を用いてもよい。 The input / output unit and the input / output control unit in the input / output device of the above embodiment are used, for example, as a display unit of an electronic device. For example, the display units 1002a to 1002d illustrated in FIGS. Used as Alternatively, the input / output portion in the input / output device of the above embodiment may be used as the display portion 1005 illustrated in FIG.

図8を用いて説明したように、本実施の形態の電子機器の一例は、上記実施の形態における入出力装置が用いられた表示部を具備する構成である。上記構成にすることにより、例えば指又はペンを用いて電子機器の操作又は電子機器への情報の入力を行うことができる。 As described with reference to FIG. 8, an example of the electronic device of this embodiment has a structure including a display portion in which the input / output device of the above embodiment is used. With the above configuration, the electronic device can be operated or information can be input to the electronic device using, for example, a finger or a pen.

また、本実施の形態の電子機器の一例では、筐体に、入射する照度に応じて電源電圧を生成する光電変換部、及び入出力装置を操作する操作部のいずれか一つ又は複数を設けてもよい。例えば光電変換部を設けることにより、外部電源が不要となるため、外部電源が無い場所であっても、上記電子機器を長時間使用することができる。 In an example of the electronic device of this embodiment, the housing includes one or more of a photoelectric conversion unit that generates a power supply voltage according to incident illuminance and an operation unit that operates the input / output device. May be. For example, the provision of the photoelectric conversion unit eliminates the need for an external power supply, and thus the electronic device can be used for a long time even in a place where there is no external power supply.

101 入出力部
101a 表示回路制御部
101b 光検出回路制御部
101c 光源部
101d 画素部
102 入出力制御部
103 データ処理部
111 表示駆動回路
112 表示データ信号出力回路
113 光検出駆動回路
114 ライトユニット
115d 表示回路
115p 光検出回路
116 回路
121 表示回路制御部
122 光検出回路制御部
131 画像処理回路
132 記憶回路
133 CPU
142a 被読み取り物
142b 被読み取り物
143 ボタン画像
144a 被読み取り物画像
144b 被読み取り物画像
144c 被読み取り物画像
144d 被読み取り物画像
151a 光電変換素子
151b 光電変換素子
151c 光電変換素子
152a トランジスタ
152b トランジスタ
152c トランジスタ
153a トランジスタ
153b トランジスタ
153c トランジスタ
154 トランジスタ
155 トランジスタ
156 容量素子
161a トランジスタ
161b トランジスタ
162a 液晶素子
162b 液晶素子
163a 容量素子
163b 容量素子
164 容量素子
165 トランジスタ
166 トランジスタ
400a 基板
400b 基板
400c 基板
401a 導電層
401b 導電層
401c 導電層
402a 絶縁層
402b 絶縁層
402c 絶縁層
403a 酸化物半導体層
403b 酸化物半導体層
403c 酸化物半導体層
405a 導電層
405b 導電層
405c 導電層
406a 導電層
406b 導電層
406c 導電層
407a 絶縁層
407b 絶縁層
408a 導電層
408b 導電層
447 絶縁層
1001a 筐体
1001b 筐体
1001c 筐体
1001d 筐体
1002a 表示部
1002b 表示部
1002c 表示部
1002d 表示部
1003a 側面
1003b 側面
1003c 側面
1003d 側面
1004 筐体
1005 表示部
1006 軸部
1007 側面
1008 甲板部
101 Input / Output Unit 101a Display Circuit Control Unit 101b Light Detection Circuit Control Unit 101c Light Source Unit 101d Pixel Unit 102 Input / Output Control Unit 103 Data Processing Unit 111 Display Drive Circuit 112 Display Data Signal Output Circuit 113 Photodetection Drive Circuit 114 Light Unit 115d Display Circuit 115p Photodetection circuit 116 Circuit 121 Display circuit control unit 122 Photodetection circuit control unit 131 Image processing circuit 132 Memory circuit 133 CPU
142a Read object 142b Read object 143 Button image 144a Read object image 144b Read object image 144c Read object image 144d Read object image 151a Photoelectric conversion element 151b Photoelectric conversion element 151c Photoelectric conversion element 152a transistor 152b transistor 152c transistor 153a Transistor 153b Transistor 153c Transistor 154 Transistor 155 Transistor 156 Capacitor 161a Transistor 161b Transistor 162a Liquid crystal element 162b Liquid crystal element 163a Capacitor 163b Capacitor 164 Capacitor 165 Transistor 166 Transistor 400a Substrate 400b Substrate 400c Substrate 401a Conductive layer 401c Conductive layer 401c 402a Insulating layer 402b Insulating layer 02c insulating layer 403a oxide semiconductor layer 403b oxide semiconductor layer 403c oxide semiconductor layer 405a conductive layer 405b conductive layer 405c conductive layer 406a conductive layer 406b conductive layer 406c conductive layer 407a insulating layer 407b insulating layer 408a conductive layer 408b conductive layer 447 insulating Layer 1001a Case 1001b Case 1001c Case 1001d Case 1002a Display unit 1002b Display unit 1002c Display unit 1002d Display unit 1003a Side surface 1003b Side surface 1003c Side surface 1003d Side surface 1004 Case 1005 Display unit 1006 Shaft unit 1007 Side surface 1008 Deck unit

Claims (5)

画素部を含む入出力部と、
画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、
前記画素部は、
表示選択信号が入力され、前記表示選択信号に従って表示データ信号が入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、
それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、
前記画素部に被読み取り物が重畳するとき、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、前記第1の光データを用いて前記画像処理回路により画像データを生成して前記記憶回路に保持し、前記CPUにより、前記記憶回路から前記画像データを読み出し、前記画像データを画像信号として前記入出力部に入力し、前記入出力部により、前記画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した前記複数の表示データ信号を前記複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、前記複数の表示回路により、前記画素部に前記複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、前記被読み取り物と重畳する前記画素部の領域に前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成することを特徴とする入出力装置の駆動方法。
An input / output unit including a pixel unit;
An image processing circuit, a storage circuit storing a plurality of programs, and a data processing unit including a CPU,
The pixel portion is
A plurality of display circuits that receive a display selection signal, receive a display data signal according to the display selection signal, and enter a display state according to the data of the input display data signal;
A driving method of an input / output device comprising a plurality of light detection circuits that generate optical data that is data corresponding to the illuminance of each incident light,
When an object to be read is superimposed on the pixel portion, first light data is generated by each of the plurality of light detection circuits, and image data is generated by the image processing circuit using the first light data. The image data is held in the storage circuit, read out from the storage circuit by the CPU, the image data is input to the input / output unit as an image signal, and a plurality of display data is output from the image signal by the input / output unit. A signal is generated, and the generated plurality of display data signals are sequentially input to each of the plurality of display circuits, and an image corresponding to the data of the plurality of display data signals is displayed on the pixel portion by the plurality of display circuits. By displaying, an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed in an area of the pixel portion that overlaps the object to be read, and the relationship between the object to be read and the mirror image is displayed. The driving method of the input and output device between, and generates a second optical data by each of the plurality of light detection circuit that displays an image including an image to be.
表示回路制御部、光検出回路制御部、及び画素部を含む入出力部と、
画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、
前記表示回路制御部は、
表示選択信号を出力する表示駆動回路と、
画像信号が入力され、入力された画像信号から複数の表示データ信号を出力する表示データ信号出力回路と、を含み、
前記光検出回路駆動部は、
前記光検出駆動回路を含み、
前記画素部は、
前記表示選択信号が入力され、前記表示選択信号に従って前記複数の表示データ信号のいずれか一つが入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、
前記光検出駆動回路に従って、それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、
前記画素部に被読み取り物が重畳するとき、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、前記第1の光データを用いて前記画像処理回路により画像データを生成して前記記憶回路に保持し、前記CPUにより、前記記憶回路から前記画像データを読み出し、前記画像データを画像信号として前記表示データ信号出力回路に入力し、前記表示データ信号出力回路により、前記画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した前記複数の表示データ信号を前記複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、前記複数の表示回路により、前記画素部に前記複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、前記被読み取り物と重畳する前記画素部の領域に前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成することを特徴とする入出力装置の駆動方法。
An input / output unit including a display circuit control unit, a photodetection circuit control unit, and a pixel unit;
An image processing circuit, a storage circuit storing a plurality of programs, and a data processing unit including a CPU,
The display circuit controller is
A display driving circuit for outputting a display selection signal;
A display data signal output circuit that receives an image signal and outputs a plurality of display data signals from the input image signal;
The photodetection circuit driver is
Including the photodetection drive circuit;
The pixel portion is
A plurality of display circuits that are inputted with the display selection signal, and in which one of the plurality of display data signals is inputted in accordance with the display selection signal, and in a display state according to the data of the inputted display data signal;
According to the photodetection drive circuit, a plurality of photodetection circuits that generate optical data that is data corresponding to the illuminance of each incident light, and a driving method for an input / output device comprising:
When an object to be read is superimposed on the pixel portion, first light data is generated by each of the plurality of light detection circuits, and image data is generated by the image processing circuit using the first light data. The image data is held in the storage circuit, read out from the storage circuit by the CPU, the image data is input to the display data signal output circuit as an image signal, and from the image signal by the display data signal output circuit. A plurality of display data signals are generated, and the generated plurality of display data signals are sequentially input to each of the plurality of display circuits, and the plurality of display circuits convert the data of the plurality of display data signals into the pixel portion. By displaying a corresponding image, an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed in an area of the pixel portion that overlaps the object to be read. The second optical data is generated by each of the plurality of light detection circuits while an image including an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed. .
請求項1又は請求項2において、
前記複数の表示回路により、前記画素部に前記複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、前記被読み取り物と重畳しない前記画素部の領域に前記被読み取り物を鏡像反転させた画像を表示することを特徴とする入出力装置の駆動方法。
In claim 1 or claim 2,
The plurality of display circuits display an image corresponding to the data of the plurality of display data signals on the pixel unit, so that the object to be read is mirror-inverted in an area of the pixel unit that does not overlap with the object to be read. A method for driving an input / output device, characterized in that a displayed image is displayed.
画素部を含む入出力部と、
画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、
前記画素部は、
表示選択信号が入力され、前記表示選択信号に従って表示データ信号が入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、
それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、
前記画素部にボタン画像を表示し、
前記画素部に第1の被読み取り物が重畳するとき、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、前記第1の光データを用いて前記画像処理回路により画像データを生成して前記記憶回路に保持し、前記CPUにより、前記記憶回路から前記画像データを読み出し、前記画像データを画像信号として前記入出力部に入力し、前記入出力部により、前記画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した前記複数の表示データ信号を前記複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、前記複数の表示回路により、前記画素部に前記複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、前記被読み取り物と重畳しない前記画素部の領域に前記被読み取り物を鏡像反転させた画像を表示し、
その後、前記ボタン画像が表示されている前記画素部の領域に第2の被読み取り物が重畳するときに、前記被読み取り物と重畳する前記画素部の領域に前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成することを特徴とする入出力装置の駆動方法。
An input / output unit including a pixel unit;
An image processing circuit, a storage circuit storing a plurality of programs, and a data processing unit including a CPU,
The pixel portion is
A plurality of display circuits that receive a display selection signal, receive a display data signal according to the display selection signal, and enter a display state according to the data of the input display data signal;
A driving method of an input / output device comprising a plurality of light detection circuits that generate optical data that is data corresponding to the illuminance of each incident light,
A button image is displayed on the pixel portion;
When a first object to be read is superimposed on the pixel portion, first light data is generated by each of the plurality of light detection circuits, and image data is generated by the image processing circuit using the first light data. Generated and held in the storage circuit, the CPU reads the image data from the storage circuit, inputs the image data as an image signal to the input / output unit, and the input / output unit outputs a plurality of images from the image signal. The plurality of display data signals are sequentially input to each of the plurality of display circuits, and the plurality of display circuits respond to data of the plurality of display data signals to the pixel portion. Displaying an image obtained by mirror-inversion of the read object in a region of the pixel portion that does not overlap with the read object,
After that, when a second object to be read is superimposed on the area of the pixel portion where the button image is displayed, a relationship between the object to be read and a mirror image is formed on the area of the pixel portion to be overlapped with the object to be read. And the second optical data is generated by each of the plurality of photodetection circuits while displaying an image including an image having a mirror image relationship with the object to be read. Driving method of input / output device.
表示回路制御部、光検出回路制御部、及び画素部を含む入出力部と、
画像処理回路、複数のプログラムが記憶された記憶回路、及びCPUを備えるデータ処理部と、を含み、
前記表示回路制御部は、
表示選択信号を出力する表示駆動回路と、
画像信号が入力され、入力された画像信号から複数の表示データ信号を出力する表示データ信号出力回路と、を含み、
前記光検出回路駆動部は、
前記光検出駆動回路を含み、
前記画素部は、
前記表示選択信号が入力され、前記表示選択信号に従って前記複数の表示データ信号のいずれか一つが入力され、入力される表示データ信号のデータに応じた表示状態になる複数の表示回路と、
前記光検出駆動回路に従って、それぞれ入射する光の照度に応じたデータである光データを生成する複数の光検出回路と、を備える入出力装置の駆動方法であって、
前記画素部にボタン画像を表示し、
前記画素部に第1の被読み取り物が重畳するとき、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第1の光データを生成し、前記第1の光データを用いて前記画像処理回路により画像データを生成して前記記憶回路に保持し、前記CPUにより、前記記憶回路から前記画像データを読み出し、前記画像データを画像信号として前記入出力部に入力し、前記入出力部により、前記画像信号から複数の表示データ信号を生成し、生成した前記複数の表示データ信号を前記複数の表示回路のそれぞれに順次入力し、前記複数の表示回路により、前記画素部に前記複数の表示データ信号のデータに応じた画像を表示することにより、前記被読み取り物と重畳しない前記画素部の領域に前記被読み取り物を鏡像反転させた画像を表示し、
その後、前記ボタン画像が表示されている画素部の領域に第2の被読み取り物が重畳するときに、前記被読み取り物と重畳する前記画素部の領域に前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を表示し、前記被読み取り物と鏡像の関係になる画像を含む画像を表示している間に、前記複数の光検出回路のそれぞれにより第2の光データを生成することを特徴とする入出力装置の駆動方法。
An input / output unit including a display circuit control unit, a photodetection circuit control unit, and a pixel unit;
An image processing circuit, a storage circuit storing a plurality of programs, and a data processing unit including a CPU,
The display circuit controller is
A display driving circuit for outputting a display selection signal;
A display data signal output circuit that receives an image signal and outputs a plurality of display data signals from the input image signal;
The photodetection circuit driver is
Including the photodetection drive circuit;
The pixel portion is
A plurality of display circuits that are inputted with the display selection signal, and in which one of the plurality of display data signals is inputted in accordance with the display selection signal, and in a display state according to the data of the inputted display data signal;
According to the photodetection drive circuit, a plurality of photodetection circuits that generate optical data that is data corresponding to the illuminance of each incident light, and a driving method for an input / output device comprising:
A button image is displayed on the pixel portion;
When a first object to be read is superimposed on the pixel portion, first light data is generated by each of the plurality of light detection circuits, and image data is generated by the image processing circuit using the first light data. Generated and held in the storage circuit, the CPU reads the image data from the storage circuit, inputs the image data as an image signal to the input / output unit, and the input / output unit outputs a plurality of images from the image signal. The plurality of display data signals are sequentially input to each of the plurality of display circuits, and the plurality of display circuits respond to data of the plurality of display data signals to the pixel portion. Displaying an image obtained by mirror-inversion of the read object in a region of the pixel portion that does not overlap with the read object,
After that, when a second object to be read is superimposed on the area of the pixel portion where the button image is displayed, a relationship between the object to be read and a mirror image is formed on the area of the pixel portion overlapping the object to be read. The second optical data is generated by each of the plurality of photodetector circuits while an image is displayed and an image including an image having a mirror image relationship with the object to be read is displayed. Driving method of output device.
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