JP5878997B2

JP5878997B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP5878997B2
Application number: JP2015044289A
Authority: JP
Inventors: 黒川　義元; 義元黒川; 池田　隆之; 隆之池田; 輝田村; 山崎　舜平; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: TW201205379A; US9261998B2; KR101791253B1; JP5711714B2; US20110216023A1; JP2015144003A; JP5106647B2; JP2013020640A; TWI659338B; WO2011111504A1; JP2011210241A; KR20130005278A

Description

トランジスタで構成された回路を有する電子機器および電子システムに関する。例えば
、液晶表示パネルに代表される電気光学装置を部品として搭載した電子機器に関する。

近年、電子書籍等の表示装置の開発が活発に進められている。特に、メモリ性を有する
表示素子を用いて、画像を表示する技術は、消費電力の削減に大きく貢献するため、活発
に開発が進められている（特許文献１）。

また、タッチセンサを搭載した表示装置が注目されている。タッチセンサを搭載した表示
装置は、タッチパネル又はタッチスクリーンなどと呼ばれている（以下、これを単に「タ
ッチパネル」とも呼ぶ）。また、光方式のタッチセンサを搭載した表示装置が、特許文献
２に開示されている。

特開２００６−２６７９８２号公報特開２００１−２９２２７６号公報

ガラス基板などの硬質な基板に代えて、フレキシブルフィルムを基体に用いることによっ
て、耐衝撃性を向上し、軽量化、フレキシブル化した電子機器を提供することを課題の一
つとする。

また、電力の限られた携帯情報端末などの電子機器の省エネルギー化に有利なドライバ回
路を構成することも課題の一つとする。

また、使用者が、場所を選ばず情報を閲覧、さらには画面に表示されたキーボードに直接
触れる、またはスタイラスペンなどを用いて間接的に触れることにより情報を入力でき、
その入力情報を利用することができる新規の電子機器を提供することも課題の一とする。
使用者が、情報を閲覧、さらには画面に表示されたキーボードに触れることにより情報を
入力できる電子機器を実現するため、単位面積当たりのフォトセンサの受光面積と画素電
極面積を共に広くする画素構成とすることも課題の一つとする。

また、キーボード表示などの静止画モードと、動画モードの両方を１つの画面で実現する
新規の電子機器を提供することも課題の一とする。

また、静止画モードにおいて、ある表示領域の一部に静止画を表示した後は、その表示領
域の表示素子への電力の供給を停止し、その後もその静止画を視認可能な状態を長時間維
持することで消費電力を抑えることも課題の一つとする。

外光を利用して画像表示を行う表示部を有する電子機器において、表示部にはフォトセン
サを用いるタッチ入力機能を有し、表示部の少なくとも一部にキーボードのボタンを表示
し、使用者が所望のキーをタッチすることにより情報を入力して表示部に所望のキーに対
応した表示を行う。

フォトセンサは、表示部に入射する外光を検出するとともに、使用者が指先で表示部の所
望位置を指し示した時に生じる外光の局所的陰影を検出する。入力処理部は、外光の局所
的陰影を検出したフォトセンサの表示部における位置をタッチ入力座標位置として処理す
る。タッチ入力座標位置に対応するデータ、即ちキー情報を映像信号処理部により表示部
に画像データとして出力する。

また、使用者が表示部に表示されたキーボードを用いて入力をしている期間において、キ
ーボードを表示している第１の表示領域は、静止画を表示しており、入力時においてタッ
チされたキーに対応する文字や数字などが次々に書き込まれている期間、または文字変換
されている期間の第２の表示領域は動画を表示している。

本明細書で開示する本発明の一態様は、表示部の第１画面領域をタッチ入力する画面領域
、或いは出力表示する画面領域に切り換える映像信号処理部を有する電子機器である。ま
た、この電子機器は、表示部に表示される画像が静止画である場合と、動画である場合と
で異なる信号供給を表示部の表示素子に行う映像信号処理部を有し、静止画を書き込んだ
後に表示素子制御回路を非動作とすることで、消費電力の節約ができる。特に走査線駆動
回路としてデコーダ回路を用いることが好ましい。

また、従来のアクティブマトリクス型の表示装置が有するスイッチングトランジスタはオ
フ電流が大きく、オフ状態であっても画素に書き込んだ信号がトランジスタを介して漏れ
て消失してしまうという問題があった。本発明の一態様は、スイッチングトランジスタに
酸化物半導体層を有するトランジスタを用いることにより、極めて低いオフ電流、具体的
にはチャネル幅１μｍあたりのオフ電流密度を室温下において１０ａＡ（１×１０^−１７
Ａ／μｍ）以下にすること、さらには、１ａＡ（１×１０^−１８Ａ／μｍ）以下、さらに
は１０ｚＡ（１×１０^−２０Ａ／μｍ）以下を実現し、画素においては画像信号等の電気
信号の保持時間を長くすることができ、書き込み間隔も長く設定できる。従って、酸化物
半導体層を有するトランジスタを用いることにより、静止画を書き込んだ後に表示素子制
御回路を非動作とする期間を長くすることで、さらに消費電力の節約ができる。

また、上記電気機器を実現するデバイスに関する他の発明の態様は、タッチ入力機能を有
する表示部を備えた電子機器であり、フレキシブル基板上に画素電極である反射電極と電
気的に接続する第１のトランジスタと、フォトセンサとを有し、フォトセンサは、フォト
ダイオードと、該フォトダイオードと電気的に接続するゲート信号線を有する第２のトラ
ンジスタと、第３のトランジスタとを有し、第２のトランジスタのソース又はドレインの
一方がフォトセンサ基準信号線に電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が第３の
トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続され、第３のトランジスタのソ
ース又はドレインの他方がフォトセンサ出力信号線に電気的に接続される。

上記構成は、上記課題の少なくとも一つを解決する。

また、上記構成において、第２のトランジスタの酸化物半導体層は、読み出し信号線とゲ
ート絶縁層を介して重なり、読み出し信号線は、画素電極である反射電極と重なる。反射
電極の下方に、読み出し信号線や、第３のトランジスタを配置する画素構成とすることで
、単位面積当たりのフォトセンサの受光面積と画素電極面積（以下、反射電極面積と呼ぶ
）とを効率よく利用することができる。

また、他の発明の態様は、タッチ入力機能を有する表示部を備えた電子機器であり、フレ
キシブル基板上に第１の反射電極と電気的に接続する第１のトランジスタと、第２の反射
電極と電気的に接続する第２のトランジスタとフォトセンサとを有し、フォトセンサは、
フォトダイオードと、該フォトダイオードと電気的に接続するゲート信号線を有する第３
のトランジスタと、第４のトランジスタとを有し、第３のトランジスタのソース又はドレ
インの一方がフォトセンサ基準信号線に電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が
第４のトランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続され、第４のトランジス
タのソース又はドレインの他方がフォトセンサ出力信号線に電気的に接続され、第４のト
ランジスタの酸化物半導体層は、第１の反射電極と重なり、フォトセンサ基準信号線は、
第２の反射電極と重なることを特徴とする電子機器である。

上記構成において、画素構造を上方から見た場合に、２つの反射電極の間に１つのフォト
センサの受光領域が配置されるように設計し、単位面積当たりのフォトセンサの受光面積
と反射電極面積とを効率よく利用することができる。

また、上記構成において、第３のトランジスタの酸化物半導体層は、読み出し信号線とゲ
ート絶縁層を介して重なり、読み出し信号線は、第１の反射電極と重なる。第１の反射電
極の下方に、読み出し信号線や、第４のトランジスタを配置する画素構成とすることで、
単位面積当たりのフォトセンサの受光面積と反射電極面積とを効率よく利用することがで
きる。

また、上記構成において、第４のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第１の反
射電極と重なり、第４のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第２の反射電極と
重なる。このような画素構成とすることで、単位面積当たりのフォトセンサの受光面積と
反射電極面積とを効率よく利用することができる。

また、上記構成において、第１の反射電極または第２の反射電極と重なる位置にカラーフ
ィルタを有し、フルカラーの表示を行うこともできる。

また、反射型の液晶表示装置とすることで、バックライトがなくても太陽光などの外光や
照明光があれば表示内容を視認することができ、省エネルギー化に有利である。

１画面内に動画と静止画を表示する携帯情報端末を実現でき、動画表示の画面領域と静止
画表示の画面領域とで異なる駆動、及び異なる信号供給を行い、動画表示よりも静止画表
示の消費電力を低減する。また、反射型の液晶表示装置であるため、電気泳動型の表示装
置よりも広範囲の中間調表示ができる。

また、使用者は、フレキシブル基板を用いることによって軽量化された携帯情報端末を用
い、場所を選ばず情報を閲覧、さらには画面に表示されたキーボードにタッチ入力でき、
キーボードを表示している同一画面内にその入力結果を表示することができる。

本発明の一態様を示す外観図である。本発明の一態様を示すブロック図である。本発明の一態様を示す画素の等価回路図である。本発明の一態様を示すフォトセンサの駆動回路の概略図である。本発明の一態様を示すタイミングチャートである。本発明の一態様を示す画素平面図の一例である。本発明の一態様を示す反射電極とブラックマトリクスの位置関係を示す平面図の一例である。本発明の一態様を示す画素断面図の一例である。本発明の一態様を示す液晶表示モジュールの模式図である。本発明の一形態である表示装置の外観及びブロック図を示す図。フォトダイオードの一部の断面写真及びその模式図である。表示パネルに表示された表示映像の様子を示す写真である。本発明の一態様を示す画素断面図の一例である。本発明の一態様を示す電子書籍の模式図である。本発明の一態様を示すドライバ回路のブロック図である。各データ線の信号の時間関係を示す図である。ブロックの内部を構成する回路図である。時刻と各ノードの電位を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態およ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。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、外光を利用して画像表示を行う表示部を有する電子機器の一例を図１
（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す。

電子機器１０３０の表示部１０３２はフォトセンサを用いるタッチ入力機能を有し、図１
（Ａ）に示すように表示部の領域１０３３にキーボードのボタン１０３１が複数表示され
る。表示部１０３２は表示領域全体を指しており、表示部の領域１０３３を含む。そして
、使用者が所望のキーボードのボタンをタッチ入力し、表示部１０３２に入力結果の表示
を行う。

表示部の領域１０３３は静止画を表示しているため、書き込み時以外の期間では表示素子
制御回路を非動作とすることで消費電力の節約ができる。

電子機器１０３０を使用している様子の一例を示す。例えば、表示部の領域１０３３に表
示されているキーボードボタンを使用者の指を用いて順次触れる、または非接触で文字入
力を行い、その結果表示される文章を表示部の領域１０３３以外の領域に表示する。使用
者が画面のキーボードから指をはずし、フォトセンサの出力信号の検出されない期間が一
定時間経つと自動的に表示部の領域１０３３に表示されていたキーボード表示が消され、
表示部の領域１０３３にも入力された文章の表示が行われ、画面一杯に入力された文章を
使用者は確認することができる。再度入力する場合には、表示部１０３２に使用者の指を
用いて触れる、または非接触でフォトセンサの出力信号を検出させることで再び表示部の
領域１０３３にキーボードボタンを表示し、文字入力を行うことができる。

また、自動的ではなく、使用者が切り換えスイッチ１０３４を押すことによって、キーボ
ード表示をなくし、図１（Ｂ）に示すように表示部１０３２の全体を静止画とすることも
できる。また、電源スイッチ１０３５を押して電源を切っても、静止画を長時間維持する
ことができる。また、キーボード表示スイッチ１０３６を押すことによってキーボードを
表示し、タッチ入力可能な状態とすることができる。

また、切り換えスイッチ１０３４、電源スイッチ１０３５、及びキーボード表示スイッチ
１０３６は、表示部１０３２にそれぞれスイッチボタンとして表示し、表示されたスイッ
チボタンに触れることで、各操作を行ってもよい。

また、表示部の領域１０３３は静止画を表示することに限定されず、一時的、または部分
的に動画表示してもよい。例えば、キーボードボタンの表示位置を使用者の好みに合わせ
て一時的に変更する、または非接触で入力した場合に入力されたかどうかが分かるように
対応するキーボードボタンのみに部分的に表示の変化を与えてもよい。

また、電子機器１０３０は少なくともバッテリーを有し、データ情報を保存するためのメ
モリ（ＦｌａｓｈＭｅｍｏｒｙ回路、ＳＲＡＭ回路、ＤＲＡＭ回路など）、ＣＰＵ（
中央演算処理回路）やＬｏｇｉｃ回路を備えた構成とすることが好ましい。ＣＰＵやメモ
リを備えることにより、様々なソフトウェアのインストールが行え、パーソナルコンピュ
ータの機能の一部または全部の機能を持たせることができる。

また、電子機器１０３０に対して、ジャイロスコープ、または３軸加速度センサなどの傾
き検出部を設け、傾き検出部からの信号に応じて、電子機器１０３０で使用する機能、特
に表示部での表示及び入力に係る機能を、演算回路により切り替えることができる。その
ため、備え付けの操作キーのように入力キーの種類、大きさ、または配置が予め定まった
ものとは異なり、使用者の利便性を向上させることができる。

次に表示部１０３２を構成する表示パネルの一例について、図２を参照して説明する。表
示パネル１００は、画素回路１０１、表示素子制御回路、及びフォトセンサ制御回路を有
する。画素回路１０１は、行列方向にマトリクス状に配置された複数の画素１０３、１０
４及びフォトセンサ１０６を有する。画素１０４、１０３は、１つの表示素子をそれぞれ
有する。本実施の形態では、画素１０３と画素１０４の間に、１つのフォトセンサ１０６
を配置し、フォトセンサの数が画素数の半分とする例を示したが特に限定されず、フォト
センサの数が画素数と同じになるように、画素毎にそれぞれ１つのフォトセンサを有する
構成としてもよく、フォトセンサの数が画素数の３分の一となる構成としてもよい。

表示素子１０５は、トランジスタ、保持容量、及び液晶層を有する液晶素子などを有する
。トランジスタは、保持容量への電荷の注入もしくは保持容量からの電荷の排出を制御す
る機能を有する。保持容量は、液晶層に印加する電圧に相当する電荷を保持する機能を有
する。液晶層に電圧を印加することで偏光方向が変化することを利用して、液晶層を透過
する光の明暗（階調）を作ることで、画像表示が実現される。液晶層を透過する光には、
外光（太陽光または照明光）を利用して液晶表示装置の表面から照射される光を用いる。
液晶層としては、特に限定されず、公知の液晶材料（代表的には、ネマチック液晶材料や
コレステリック液晶材料）を用いれば良い。例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ（Ｐｏ
ｌｙｍｅｒＤｉｓｐｅｒｓｅｄＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）、高分子分散液晶、
ポリマー分散型液晶ともいう）又は高分子ネットワーク型液晶（ＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅ
ｒＮｅｔｗｏｒｋＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ））を液晶層に用いて、液晶による
光の散乱光を利用して白表示（明表示）を行ってもよい。ＰＤＬＣやＰＮＬＣを液晶層に
用いると、偏光板を必要とせず、紙面に近い表示が実現でき、使用者の目に優しく、疲労
感を低減させることができる。

また、表示素子制御回路は、表示素子１０５を制御するための回路であり、ビデオデータ
信号線などの信号線（「ソース信号線」ともいう。）を介して表示素子１０５に信号を入
力する表示素子駆動回路１０７と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して表示
素子１０５に信号を入力する表示素子駆動回路１０８を有する。

例えば、走査線側の表示素子駆動回路１０８は、特定の行に配置された画素が有する表示
素子を選択する機能を有する。また、信号線側の表示素子駆動回路１０７は、選択された
行の画素が有する表示素子に任意の電位を与える機能を有する。なお、走査線側の表示素
子駆動回路１０８により高電位を印加された表示素子では、トランジスタが導通状態とな
り、信号線側の表示素子駆動回路１０７により与えられる電荷が供給される。

また、フォトセンサ１０６は、フォトダイオードなど、受光することで電気信号を発する
機能を有する受光素子と、トランジスタとを有する。

フォトセンサ制御回路は、フォトセンサ１０６を制御するための回路であり、フォトセ
ンサ出力信号線、フォトセンサ基準信号線等の信号線側のフォトセンサ読み出し回路１０
９と、走査線側のフォトセンサ駆動回路１１０を有する。走査線側のフォトセンサ駆動回
路１１０は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ１０６に対して、後述する
リセット動作と選択動作とを行う機能を有する。また、信号線側のフォトセンサ読み出し
回路１０９は、選択された行の画素が有するフォトセンサ１０６の出力信号を取り出す機
能を有する。

本実施の形態では、画素１０３と、フォトセンサ１０６と、画素１０４の回路図について
、図３を用いて説明する。画素１０３は、トランジスタ２０１、保持容量２０２及び液晶
素子２０３を有する表示素子１０５を有する。また、フォトセンサ１０６は、フォトダイ
オード２０４、トランジスタ２０５及びトランジスタ２０６を有する。また、画素１０４
は、トランジスタ２２１、保持容量２２２及び液晶素子２２３を有する表示素子１２５と
を有する。

トランジスタ２０１は、ゲートがゲート信号線２０７に、ソース又はドレインの一方が
ビデオデータ信号線２１０に、ソース又はドレインの他方が保持容量２０２の一方の電極
と液晶素子２０３の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量２０２の他方の電極
は、容量配線２１４に電気的に接続され、一定の電位に保たれている。また、液晶素子２
０３の他方の電極は一定の電位に保たれている。液晶素子２０３は、一対の電極と、該一
対の電極の間の液晶層を含む素子である。

トランジスタ２０１は、ゲート信号線２０７に”Ｈ”（Ｈｉｇｈの電位）が印加される
と、ビデオデータ信号線２１０の電位を保持容量２０２と液晶素子２０３に印加する。保
持容量２０２は、印加された電位を保持する。液晶素子２０３は、印加された電位により
、光の透過率を変更する。

フォトダイオード２０４は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線２０８に、
他方の電極がトランジスタ２０５のゲートに電気的に接続されている。トランジスタ２０
５は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線２１２に、ソース又はドレイ
ンの他方がトランジスタ２０６のソース又はドレインの一方に電気的に接続されている。
トランジスタ２０６は、ゲートが読み出し信号線２０９に、ソース又はドレインの他方が
フォトセンサ出力信号線２１１に電気的に接続されている。

また、トランジスタ２２１は、ゲートがゲート信号線２２７に、ソース又はドレインの一
方がビデオデータ信号線２１０に、ソース又はドレインの他方が保持容量２２２の一方の
電極と液晶素子２２３の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量２２２の他方の
電極は、容量配線２２４に電気的に接続され、一定の電位に保たれている。また、液晶素
子２２３の他方の電極は一定の電位に保たれている。液晶素子２２３は、一対の電極と、
該一対の電極の間の液晶層を含む素子である。

次に、フォトセンサ読み出し回路１０９の構成の一例について、図３及び図４を用いて
説明する。一例として、表示部は、１０２４行７６８列の画素で構成され、表示素子は各
行各列の画素に１個、フォトセンサは２行各列の画素間に１個、を有する構成とする。す
なわち、表示素子は１０２４行７６８列、フォトセンサは５１２行７６８列で構成される
。また、フォトセンサ出力信号線は２列を１組として表示装置外部に出力する例を示す。
すなわち、２行２列の画素４個に挟まれるフォトセンサ計２個から出力を１個取得する。

図３は、画素の回路構成で、２行１列分の２つの画素と、１つのフォトセンサを示してい
る。表示素子を１画素に１個、フォトセンサを２画素間に１個、有する。図４は、フォト
センサ読み出し回路１０９の回路構成で、説明のため、一部のフォトセンサも示している
。

図４に示すように、フォトセンサの走査線駆動回路は、同時に画素４行分（すなわちフォ
トセンサ２行分）を駆動し、選択行を画素２行分に相当するフォトセンサ１行分ずつシフ
トさせていく駆動方法を行う例を考える。ここで、各行のフォトセンサは、走査線駆動回
路が選択行のシフトを２回行う期間、連続して選択されることになる。このような駆動方
法を用いることで、フォトセンサによる撮像のフレーム周波数を向上させることが容易に
なる。特に、大型の表示装置の場合に有利である。なお、フォトセンサの出力信号線２１
１には、同時に２行分のフォトセンサの出力が重畳されることになる。また、選択行のシ
フトを５１２回繰り返すことで、全フォトセンサを駆動することができる。

フォトセンサ読み出し回路１０９は、図４に示すように、画素２４列に１個ずつセレクタ
を有する。セレクタは、表示部におけるフォトセンサの出力信号線２１１について２列分
を１組とする１２組から１組を選択して出力を取得する。すなわち、フォトセンサ読み出
し回路１０９全体で、セレクタを３２個有し、同時に３２個の出力を取得する。各々のセ
レクタによる選択を１２組全てに対して行うことで、フォトセンサ１行分に相当する合計
３８４個の出力を取得することができる。セレクタによる１２組の選択を、フォトセンサ
の走査線駆動回路が選択行をシフトさせる都度行うことで、全フォトセンサの出力を得る
ことができる。

本実施の形態では、図４に示すように、信号線側のフォトセンサ読み出し回路１０９は、
アナログ信号であるフォトセンサの出力を表示装置外部に取り出し、表示装置外部に設け
たアンプを用いて増幅した後にＡＤ変換器を用いてデジタル信号に変換する構成を考える
。勿論、表示装置と同一基板上にＡＤ変換器を搭載し、フォトセンサの出力をデジタル信
号に変換した後、表示装置外部に取り出す構成とすることも可能である。

また、個々のフォトセンサの動作は、リセット動作、累積動作、及び選択動作を繰り返す
ことで実現される。リセット動作とは、フォトダイオードリセット信号線２０８の電位を
”Ｈ”とする動作である。リセット動作を行うと、フォトダイオード２０４が導通し、ト
ランジスタ２０５のゲートが接続されたゲート信号線２１３の電位が”Ｈ”となる。

また、累積動作とは、リセット動作の後にフォトダイオードリセット信号線２０８の電位
を”Ｌ”（Ｌｏｗの電位）にする動作である。また、選択動作とは、累積動作の後に読み
出し信号線２０９の電位を”Ｈ”にする動作である。

累積動作時に、フォトダイオード２０４に照射する光が強いほど、トランジスタ２０５の
ゲートが接続されたゲート信号線２１３の電位が下がり、トランジスタ２０５のチャネル
抵抗が増大する。そのため、選択動作時に、トランジスタ２０６を介してフォトセンサ出
力信号線２１１に流れる電流は小さくなる。一方、累積動作時に、フォトダイオード２０
４に照射する光が弱いほど、選択動作時に、トランジスタ２０６を介してフォトセンサ出
力信号線２１１に流れる電流は大きくなる。

本実施の形態においては、全フォトセンサのリセット動作、累積動作、及び選択動作を実
行することで、外光の局所的陰影を検出することができる。また、検出した陰影について
適宜画像処理など行うことにより、指やスタイラスペンなどが表示装置に接触した位置を
知ることができる。あらかじめ、接触した位置に対応する操作、例えば文字入力であれば
文字の種類を規定しておくことで、所望の文字の入力を行うことができる。

なお、本実施の形態における表示装置では、フォトセンサにより外光の局所的陰影を検出
する。そのため、指やスタイラスペンなどが表示装置に物理的に接触しなくても、非接触
で近接することにより陰影が形成されれば検出が可能である。以下、指やスタイラスペン
などが表示装置に接触するとは、非接触で近接することも含むものとする。

上記構成により、表示部１０３２にタッチ入力機能を持たせることができる。

タッチ入力を行う際には、キーボードのような静止画を一部に含む画像を表示し、表示さ
れたキーボードの所望の文字の位置に指やスタイラスペンを接触することで、入力を行う
構成の表示装置とすると操作性が向上する。このような表示装置を実現する場合には、次
のようにして、表示装置における消費電力を著しく低減することが可能である。すなわち
、表示部の静止画を表示する第１画面領域については、静止画を表示した後は、当該領域
の表示素子への電力の供給を停止し、その後もその静止画を視認可能な状態を長時間維持
することが有効である。そして、表示部の残りの第２画面領域については、例えば、タッ
チ入力による入力結果を表示する。第２画面領域の表示画像の更新を行う時以外の期間で
は表示素子制御回路を非動作とすることで、電力の節約ができる。このような制御を可能
にする駆動方法について、以下説明する。

例えば、表示素子が１０２４行７６８列で配置された表示部を有する表示装置における、
走査線駆動回路のシフトレジスタのタイミングチャートについて図５に示す。図５中の期
間６１はクロック信号の１周期期間（６４．８μｓｅｃ）であり、期間６２は第２画面領
域に相当する表示素子の第１行から第５１２行まで書き込むまでに要する期間（８．３６
ｍｓｅｃ）であり、期間６３は１フレーム期間（１６．７ｍｓｅｃ）にそれぞれ相当する
。

ここで、走査線駆動回路のシフトレジスタは、第１のクロック信号ＣＫ１〜第４のクロッ
ク信号ＣＫ４で動作する４相クロック形式のシフトレジスタとする。また、第１のクロッ
ク信号ＣＫ１〜第４のクロック信号ＣＫ４は、互いに４分の１周期期間ずつずれた信号と
する。スタートパルス信号ＧＳＰを”Ｈ”とすると、第１行目のゲート信号線Ｇ１〜第５
１２行目のゲート信号線Ｇ５１２は、４分の１周期期間ずつ遅れながら順に”Ｈ”となる
。また、各ゲート信号線は、２分の１周期期間”Ｈ”となり、連続する行のゲート信号線
は、各々４分の１周期期間同時に”Ｈ”となる。

ここで、各行の表示素子は、走査線駆動回路が選択行のシフトを２回行う期間、連続して
選択されることになる。表示画像のデータを、当該行における表示素子が選択されている
期間の内、後半の期間に入力すれば表示画像を更新できる。

ここで、第２画面領域に相当する表示素子の第１行から第５１２行までの表示画像を更新
する期間を除く期間については、表示素子制御回路を非動作とする。すなわち、第１画面
領域に相当する表示素子の第５１３行から第１０２４行までは表示画像の更新を行わず、
表示素子制御回路を非動作としている。

表示素子制御回路を非動作とするには、図５に示したように、クロック信号を停止（”Ｌ
”のままとする）することで実現できる。また、同時に、電源電圧の供給を停止すること
も有効である。

また、第２画面領域に相当する表示素子が選択されていない期間、すなわち、表示画像の
更新を行わない期間は、ソース側の駆動回路も同様にクロック信号とスタートパルス信号
を停止させてもよい。こうすることでさらなる電力の節約ができる。

また、走査線駆動回路のシフトレジスタに代えてデコーダを用い、電力の節約も可能であ
る。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示した図２及び図３に対応する画素構造に関して、図
６、図７、及び図８を用いて以下に説明する。なお、図２及び図３と同じ箇所には、同じ
符号を用いて図６、図７、及び図８を説明する。

図６は、図３の回路図に対応する画素平面図の一例である。また、図８（Ａ）は、フォト
ダイオードの電極を形成する前の状態を示している。なお、図６中の鎖線Ａ−Ｂで切断し
た断面図、及び鎖線Ｃ−Ｄで切断した断面図が図８（Ａ）にそれぞれ対応している。

まず、基板２３０上に導電膜を形成した後、１枚目の露光マスクを用いる第１のフォトリ
ソグラフィ工程により、ゲート信号線２０７、２１３、２２７、容量配線２２４、フォト
ダイオードリセット信号線２０８、読み出し信号線２０９、フォトセンサ基準信号線２１
２を形成する。本実施の形態では基板２３０としてガラス基板を用いる。

下地膜となる絶縁膜を基板２３０と導電膜との間に設けてもよい。下地膜は、基板２３０
からの不純物元素の拡散を防止する機能があり、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化
酸化シリコン膜、又は酸化窒化シリコン膜から選ばれた一又は複数の膜による積層構造に
より形成することができる。

また、導電膜は、モリブデン、チタン、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネ
オジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で
又は積層して形成することができる。

次いで、これらの配線を覆う絶縁層を形成し、２枚目の露光マスクを用いる第２のフォト
リソグラフィ工程により、後に形成される配線と交差する部分にのみ絶縁層２３１を残し
て選択的にエッチングを行う。本実施の形態では、絶縁層２３１は膜厚６００ｎｍの酸化
窒化珪素膜を用いる。

次いで、ゲート絶縁層２３２及び酸化物半導体膜を形成し、３枚目の露光マスクを用いる
第３のフォトリソグラフィ工程により、ゲート絶縁層２３２を介してゲート信号線２０７
、２１３、２２７及び読み出し信号線２０９とそれぞれ重なる第１の酸化物半導体層２３
３、第２の酸化物半導体層２５３、第３の酸化物半導体層２５５、及び第４の酸化物半導
体層２５６を形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁層２３２として膜厚１００ｎｍの
酸化窒化珪素膜を用い、酸化物半導体膜として膜厚３０ｎｍのＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を
用いる。

また、第１の酸化物半導体層２３３、第２の酸化物半導体層２５３、第３の酸化物半導体
層２５５、及び第４の酸化物半導体層２５６は、化学式ＩｎＭＯ_３（ＺｎＯ）_ｍ（ｍ＞０
）で表記される酸化物薄膜を用いることができる。ここで、Ｍは、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｎおよ
びＣｏから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばＭとして、Ｇａ、Ｇａ及びＡ
ｌ、Ｇａ及びＭｎ、またはＧａ及びＣｏなどがある。また、上記酸化物薄膜にＳｉＯ_２を
含んでもよい。

また、酸化物薄膜をスパッタリング法で作製するためのターゲットとしては、例えば、組
成比として、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：１［ｍｏｌ数比］の酸化物ター
ゲットを用い、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜を成膜する。また、このターゲットの材料及び組
成に限定されず、例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｇａ_２Ｏ_３：ＺｎＯ＝１：１：２［ｍｏｌ数比］
の酸化物ターゲットを用いてもよい。なお、ここで、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ膜と
は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）を有する酸化物膜、という意
味であり、その化学量論比はとくに問わない。

次いで、酸化物半導体層に第１の加熱処理を行う。この第１の加熱処理によって酸化物半
導体層の脱水化または脱水素化を行うことができる。第１の加熱処理の温度は、４００℃
以上７５０℃以下、または４００℃以上基板の歪み点未満とする。本実施の形態では、Ｒ
ＴＡ（ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＡｎｎｅａｌ）装置を用い、窒素雰囲気下で６５０
℃、６分の加熱処理を行った後、大気に触れることなく、加熱処理装置の一つである電気
炉に基板を導入し、酸化物半導体層に対して窒素雰囲気下４５０℃において１時間の加熱
処理を行った後、大気に触れないように酸化物半導体層の成膜室に移動させて酸化物半導
体層への水や水素の再混入を防ぎ、酸化物半導体層を得る。

次いで、４枚目の露光マスクを用いる第４のフォトリソグラフィ工程により、ゲート絶縁
層２３２を選択的に除去して、ゲート信号線２１３に達する開口と、フォトダイオードリ
セット信号線２０８に達する開口を形成する。

次いで、ゲート絶縁層２３２、及び酸化物半導体層上に、導電膜を形成する。導電膜とし
ては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗから選ばれた元素を成分とする
金属膜、または上述した元素の窒化物を成分とする合金膜か、上述した元素を組み合わせ
た合金膜等を用いることができる。本実施の形態において、導電膜は、膜厚１００ｎｍの
Ｔｉ膜と、膜厚４００ｎｍのＡｌ膜と、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜との三層構造とする。そ
して、５枚目の露光マスクを用いる第５のフォトリソグラフィ工程により導電膜上にレジ
ストマスクを形成し、選択的にエッチングを行って、ビデオデータ信号線２１０、フォト
センサ出力信号線２１１、電極層２３４、２３５、２５４、２５７、２５８、２５９を形
成する。

なお、図３におけるトランジスタ２２１は、図６に示すように、第１の酸化物半導体層２
３３を有し、電極層２３４をソース電極層またはドレイン電極層とするトランジスタであ
る。また、図６及び図８（Ａ）に示すように、電極層２３４は、ゲート絶縁層２３２を誘
電体とし、容量配線２２４と保持容量２２２を形成する。また、図６に示すように、トラ
ンジスタ２０１は、第２の酸化物半導体層２５３を有し、電極層２５４をソース電極層ま
たはドレイン電極層とするトランジスタである。

また、図３において、フォトセンサ１０６を構成する一要素であるトランジスタ２０６は
、図６に示すように、第３の酸化物半導体層２５５を有し、電極層２５７をソース電極層
またはドレイン電極層とするトランジスタである。また、トランジスタ２０５は、図６に
示すように、第４の酸化物半導体層２５６を有し、電極層２５７または電極層２５８をソ
ース電極層またはドレイン電極層とするトランジスタである。また、図８（Ａ）に示すよ
うに、ゲート絶縁層２３２の開口を介してトランジスタ２０５のゲート信号線２１３は、
電極層２３６と電気的に接続している。

次いで、不活性ガス雰囲気下、または酸素ガス雰囲気下で第２の加熱処理（好ましくは２
００℃以上４００℃以下、例えば２５０℃以上３５０℃以下）を行う。本実施の形態では
、窒素雰囲気下で３００℃、１時間の第２の加熱処理を行う。第２の加熱処理を行うと、
酸化物半導体層の一部（チャネル形成領域）が絶縁層と接した状態で加熱される。

次いで保護絶縁層となる絶縁層２３７を形成し、６枚目の露光マスクを用いる第６のフォ
トリソグラフィ工程により、電極層２３５に達する開口、電極層２３４に達する開口、電
極層２３６に達する開口を形成する。本実施の形態において、絶縁層２３７は、スパッタ
法により得られる膜厚３００ｎｍの酸化シリコン膜を用いる。

次いで、プラズマＣＶＤ法により、ｐ層２３８、ｉ層２３９、及びｎ層２４０を積層成膜
する。本実施の形態では、ｐ層２３８として膜厚６０ｎｍのボロンを含む微結晶シリコン
膜を用い、ｉ層２３９として膜厚４００ｎｍのアモルファスシリコン膜を用い、ｎ層２４
０として膜厚８０ｎｍのリンを含む微結晶シリコン膜を用いる。そして、７枚目の露光マ
スクを用いる第７のフォトリソグラフィ工程により、ｐ層２３８、ｉ層２３９、及びｎ層
２４０を選択的にエッチングした後、さらに図８（Ａ）に示すようにｎ層２４０の周縁部
及びｉ層２３９の一部を選択的に除去する。この段階までの断面図が図８（Ａ）であり、
その平面図が図６に相当する。

次いで感光性有機樹脂層を形成し、８枚目の露光マスクで開口となる領域を露光し、９枚
目の露光マスクで凹凸となる領域を露光し、現像して部分的に凹凸を有する絶縁層２４１
を形成する第８のフォトリソグラフィ工程を行う。本実施の形態では、感光性有機樹脂層
として、アクリル樹脂を用い、膜厚を１．５μｍとする。

次いで、反射性を有する導電膜を成膜し、１０枚目の露光マスクを用いる第９のフォトリ
ソグラフィ工程により反射電極層２４２、接続電極層２４３を形成する。なお、反射電極
層２４２、接続電極層２４３を図８（Ｂ）に示す。反射性を有する導電膜としてはＡｌ、
Ａｇ、またはこれらの合金、例えばＮｄを含むアルミニウム、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金等を
用いる。本実施の形態において、反射性を有する導電膜は、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜とそ
の上に設けた膜厚３００ｎｍのＡｌ膜の積層を用いる。そして、第９のフォトリソグラフ
ィ工程後に第３の加熱処理、本実施の形態では、窒素雰囲気下２５０℃、１時間を行う。

以上の工程により、同一基板上に反射電極層２４２と電気的に接続するトランジスタと、
ゲート信号線２１３と接続電極層２４３を介して電気的に接続するフォトダイオードとを
合計１０枚の露光マスクを用い、９回のフォトリソグラフィ工程によって作製することが
できる。

なお、フォトダイオードの周縁部の断面写真を図１１（Ａ）に示す。図１１（Ａ）には、
フォトダイオード２０４の断面を示しており、その断面模式図を図１１（Ｂ）に示す。

そして、反射電極層２４２を覆う配向膜２４４を形成する。この段階での断面図が図８（
Ｂ）に相当する。なお、図８（Ｂ）と図１１（Ｂ）の共通部分には同じ符号を用いている
。こうしてアクティブマトリクス基板が作製できる。

そして、このアクティブマトリクス基板と貼り合わせる対向基板を用意する。対向基板に
は、遮光層（ブラックマトリクスとも呼ぶ）と、透光性を有する導電膜を形成し、さらに
有機樹脂を用いた柱状スペーサを形成する。そして、最後に配向膜で覆う。

この対向基板をシール材を用いてアクティブマトリクス基板と貼り合わせ、一対の基板間
に液晶層を挟持する。対向基板の遮光層は、反射電極層２４２の表示領域及びフォトダイ
オードのセンシング領域に重ならないように設ける。また、対向基板に設けられた柱状ス
ペーサは、電極層２５１、２５２と重なるように位置合わせを行う。柱状スペーサは、電
極層２５１、２５２と重ねることで一対の基板の間隔を一定に保持する。なお、電極層２
５１、２５２は、電極層２３４と同一工程で形成することができるため、マスク数を増や
すことなく設けることができる。電極層２５１、２５２は、どことも電気的に接続してお
らず、フローティング状態である。

こうして貼り合わせた一対の基板における画素の平面図が図７に相当する。図７において
、ブラックマトリクスと重なっていない領域が、フォトセンサの受光領域と、反射電極領
域となる。図７に示す１つの単位面積（１２０μｍ×２４０μｍ）のうち、反射電極の面
積が占める割合は７７．８％であり、フォトセンサの受光面積は約１１４０μｍ^２である
。また、反射電極層２４２は、凹凸を有する感光性有機樹脂層上に設けられているため、
図７に示すようなランダムな平面模様を有する。感光性有機樹脂層の表面形状を反映させ
て反射電極層２４２の表面にも凹凸を設け、鏡面反射となることを防いでいる。なお、図
７において反射電極層２４２の凹部２４５も示しており、凹部２４５の周縁は、反射電極
層の周縁よりも内側に位置し、凹部２４５の下方の感光性有機樹脂層は他の領域よりも薄
い膜厚となっている。

また、必要があれば、対向基板の外光が入射する面に、位相差を調節するための位相差フ
ィルムや、偏光機能を有するフィルムや、反射防止板や、カラーフィルタなどの光学フィ
ルムを設けてもよい。

また、図１２には、実際に作製したパネルに、ＦＰＣを介して映像信号を入力して表示を
撮影した写真図を示す。パネルの画面半分を静止画とし、もう半分を動画として表示した
。パネルの画面半分を静止画とし、もう半分を動画として表示し、消費電力の低減を図る
ことができる。また、画面に指を触れることによって、図１（Ａ）に示すようにキーボー
ドボタンを表示させ、表示されたキーボードボタンの箇所を指でふれることによって情報
を入力し、表示領域にキーボードボタンに対応した文字を表示することができる。また、
フォトセンサを用いており、指先を画面に近づけた状態で指が画面に触れない非接触状態
としても十分に外光があり、指の影をセンシングできるのであれば、非接触の画面操作を
行うこともできる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、カラーフィルタを設け、フルカラー表示が可能な液晶表示モジュール
とする一例を示す。

図９に液晶表示モジュール１９０の構成を示す。液晶表示モジュール１９０は液晶素子が
マトリクス状に設けられた表示パネル１２０と、表示パネル１２０と重なる偏光板及びカ
ラーフィルタ１１５を有する。また、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリント
サーキット）１１６ａ、１１６ｂは表示パネル１２０に設けた端子部と電気的に接続され
ている。表示パネル１２０は、実施の形態１の表示パネル１００と同様の構成を有する。
ただし、フルカラー表示とする場合であるため、赤色表示素子、緑色表示素子、青色表示
素子の３つの表示素子を用い、それぞれに異なる映像信号を供給する回路構成とする。

また、図９には、外光１３９が表示パネル１２０上の液晶素子を透過して反射電極で反射
される様子を模式的に示してある。例えば、カラーフィルタの赤色領域と重なる画素にお
いては、外光１３９がカラーフィルタ１１５を通過した後、液晶層を通過し、反射電極で
反射され、再びカラーフィルタ１１５を通過して赤色光として取り出される。図９には、
３色の光１３５が矢印（Ｒ、Ｇ、及びＢ）で模式的に示してある。液晶素子を透過する光
の強度は、画像信号により変調されるため、観察者は外光１３９の反射光によって、映像
を捉えることができる。

また、表示パネル１２０はフォトセンサを有しており、タッチ入力機能を備えている。フ
ォトセンサの受光領域にもカラーフィルタを重ねることにより可視光センサとして機能さ
せることもできる。また、フォトセンサの光の感度を向上させるためには、入射光を多く
取り入れるため、フォトセンサの受光領域と重なる領域にはカラーフィルタに開口を設け
、フォトセンサの受光領域とカラーフィルタが重ならない構成としてもよい。

本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態においては、上記実施の形態で説明した液晶表示装置を具備する電子機器の
例について説明する。

図１０（Ａ）は電子書籍（Ｅ−ｂｏｏｋともいう）であり、筐体９６３０、表示部９６３
１、操作キー９６３２、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有することができ
る。太陽電池９６３３と、表示パネルとを開閉自在に装着しており、太陽電池からの電力
を表示パネル、または映像信号処理部に供給する電子書籍である。図１０（Ａ）に示した
電子書籍は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダ
ー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作
又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御す
る機能、等を有することができる。なお、図１０（Ａ）では充放電制御回路９６３４の一
例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ（以下、コンバータ９６３６と略記）
を有する構成について示している。

表示部９６３１はフォトセンサを利用したタッチ入力機能を備えた反射型の液晶表示装置
であり、比較的明るい状況下で使用するため、太陽電池９６３３による発電、及びバッテ
リー９６３５での充電を効率よく行うことができ、好適である。なお太陽電池９６３３は
、筐体９６３０の表面及び裏面に効率的なバッテリー９６３５の充電を行う構成とするこ
とができるため好適である。なおバッテリー９６３５としては、リチウムイオン電池を用
いると、小型化を図れる等の利点がある。

また図１０（Ａ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１０（Ｂ）
にブロック図を示し説明する。図１０（Ｂ）には、太陽電池９６３３、バッテリー９６３
５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６
３１について示しており、バッテリー９６３５、コンバータ９６３６、コンバータ９６３
７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー９６３５を充電するための電圧となるようコンバ
ータ９６３６で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９
６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で
表示部９６３１に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部９６３１
での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー９６３５
の充電を行う構成とすればよい。

なお太陽電池９６３３については、充電手段の一例として示したが、他の手段によるバッ
テリー９６３５の充電を行う構成であってもよい。また他の充電手段を組み合わせて行う
構成としてもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能
である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、ガラス基板上にトランジスタ及びフォトセンサを形成した後、フレキ
シブルな基板上にそのトランジスタ及びフォトセンサを転移して搭載する例を示す。なお
、ここではトランジスタの断面工程図を図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、及び図１３（Ｃ）
に示し、実施の形態２と共通する工程およびフォトダイオードなどの構造の詳細な説明は
省略し、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）と同じ箇所には同じ符号を用いて説明する。

まず、基板２３０上に剥離層２６０をスパッタ法により成膜し、その上に下地膜として機
能する酸化物絶縁膜２６１を形成する。なお、基板２３０は、ガラス基板、石英基板など
を用いる。また、酸化物絶縁膜２６１は、ＰＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて、酸
化シリコン、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ＞０）、窒化酸化シリコン（Ｓ
ｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ＞０）等の材料を用いて形成する。

また、剥離層２６０は、金属膜や金属膜と金属酸化膜の積層構造等を用いることができ
る。金属膜としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タン
タル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（
Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、
オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選択された元素または当該元素を主成分と
する合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層または積層して形成する。例えば、金
属膜としてスパッタ法やＣＶＤ法等によりタングステン膜を設けた場合、タングステン膜
にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる
金属酸化膜を形成することができる。他にも、例えば、金属膜（例えば、タングステン）
を形成した後に、当該金属膜上にスパッタ法で酸化珪素等の絶縁膜を設けると共に、金属
膜上に金属酸化物（例えば、タングステン上にタングステン酸化物）を形成してもよい。
また、プラズマ処理として、例えば高密度プラズマ装置を用いた高密度プラズマ処理を行
ってもよい。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物膜や金属酸化窒化物膜を用いてもよ
い。この場合、金属膜に窒素雰囲気下または窒素と酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処
理を行えばよい。

次いで、酸化物絶縁膜２６１上に導電膜を形成した後、実施の形態２と同様に、１枚目の
露光マスクを用いる第１のフォトリソグラフィ工程により、ゲート信号線２２７、容量配
線２２４、フォトダイオードリセット信号線、読み出し信号線、フォトセンサ基準信号線
を形成する。

以降の工程は、実施の形態２に従って、トランジスタ及び反射電極層２４２を形成する。
そして、反射電極層２４２を水溶性の樹脂層２６２で覆う。この段階での断面図を図１３
（Ａ）に示す。なお、図１３（Ａ）では簡略化のため、反射電極層２４２の周辺の断面構
造を示し、同一基板上に形成されているフォトダイオードは図示しない。

次いで、水溶性の樹脂層２６２を支持基板などに固定した後、剥離層へのレーザ光の照射
などにより開口を形成し、基板２３０からトランジスタを含む層を剥離する。この段階で
の断面図を図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ｂ）に示すように、基板２３０に形成された剥
離層２６０と酸化物絶縁膜２６１の界面で分離する。

次いで、図１３（Ｃ）に示すように、トランジスタを含む層の面（剥離により露出した面
）に、フレキシブルな基板２６４を接着層２６３で貼り合わせる。フレキシブルな基板２
６４としては、プラスチックフィルムや薄いステンレス基板を用いることができる。

次いで、水溶性の樹脂層２６２を除去した後、配向膜２４４を形成する。そして、対向電
極２６７を有する対向基板２６８とフレキシブルな基板２６４とをシール材を用いて貼り
合わせる。なお、貼り合わせる前に、対向基板２６８にも対向電極２６７を覆う配向膜２
６６を形成する。液晶滴下法を用いる場合には、閉ループのシール材に囲まれた領域に液
晶を滴下し、減圧下で一対の基板の貼り合わせを行う。こうして一対の基板とシール材で
囲まれた領域に液晶層２６５を充填する。対向基板２６８は、透光性が高く、リタデーシ
ョンの少ないプラスチックフィルムを用いることで、フレキシブルな液晶パネルを作製す
ることができる。

また、上述したフレキシブルな液晶パネルの作製例は一例にすぎず、例えば、基板２３０
及び対向基板２６８として用いるガラス基板をトランジスタ作製後に研磨などにより薄く
加工することでフレキシブルな液晶パネルを作製してもよい。研磨により薄くする場合は
、液晶層を充填した後で、基板２３０及び対向基板２６８の両方を研磨して薄くする。

図１４にフレキシブルな液晶パネルを用いた電子書籍の一例を示す。

図１４は、電子書籍の一例として、液晶パネル４３１１の一端部に支持部４３０８を設け
る場合を示している。以下に図１４を参照して、電子書籍の具体的な構成について説明す
る。なお、図１４（Ａ）は電子書籍を横にした状態を示し、図１４（Ｂ）は電子書籍を立
てた状態を示している。

図１４に示す電子書籍は、表示部４３０１を有するフレキシブルな液晶パネル４３１１と
、液晶パネル４３１１の一端部に設けられた支持部４３０８と、表示部４３０１の表示制
御を行う走査線駆動回路４３２１ａと、表示部４３０１に設けられたフォトダイオードの
制御を行うフォトセンサ駆動回路４３２１ｂと、表示部４３０１の表示制御を行う信号線
駆動回路４３２３とを有している。

走査線駆動回路４３２１ａ、及びフォトセンサ駆動回路４３２１ｂは液晶パネル４３１１
の可撓面に設けられ、信号線駆動回路４３２３は支持部４３０８の内部に設けられている
。

支持部４３０８は、少なくとも液晶パネル４３１１より曲がりにくい（剛性が高い）構成
とすることが好ましい。一例として、支持部４３０８を構成する筐体を、液晶パネル４３
１１より厚いプラスチックや金属等で形成することができる。この場合、電子書籍は、支
持部４３０８以外の部分で曲がる（湾曲する）構成とすることができる。

また、支持部４３０８を設ける場所は特に限定されないが、一例として、液晶パネル４３
１１の一端部に沿って支持部４３０８を設けることができる。例えば、図１４に示すよう
に、液晶パネル４３１１を矩形状とする場合には、所定の一辺に沿って（一辺を固定する
ように）支持部４３０８を設けることができる。なお、ここでいう矩形状とは、角部が丸
まっている場合も含むものとする。

また、走査線駆動回路４３２１ａと、フォトセンサ駆動回路４３２１ｂと、表示部４３０
１を構成する画素回路を同じプロセスで可撓性を有する基板上に形成することにより、走
査線駆動回路４３２１ａ、及びフォトセンサ駆動回路４３２１ｂの湾曲を可能とすると共
に、低コスト化を図ることができる。

表示部４３０１を構成する画素回路及び走査線駆動回路４３２１ａ、フォトセンサ駆動回
路４３２１ｂを構成する素子としては、薄膜トランジスタ等で形成することができる。一
方で、信号線駆動回路４３２３等の高速動作する回路は、シリコン等の半導体基板やＳＯ
Ｉ基板を用いて形成されたＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）を用いて形成
し、当該ＩＣを支持部４３０８の内部に設けることができる。

液晶パネル４３１１は、フレキシブル基板を用い、画面が曲がった状態であってもフォト
ダイオードを用いたタッチ入力であるため問題なく情報入力が行え、他のタッチ入力方式
に比べて操作性がよい。

なお、本実施の形態では、剥離層として金属層を用いる例を示したが、特に限定されず、
レーザ照射によるアブレーションを用いる剥離方法や、有機樹脂を用いた剥離方法などを
用いることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、液晶パネルの走査線駆動回路の構成の一例に関して図面を参照して
説明する。

図１５は本実施の形態で説明するドライバ回路のブロック図である。ドライバ回路をＶ
ＧＡのゲートドライバ（走査線駆動回路）として用いる場合は４８０本のゲート線を駆動
する必要があるので９ビット分のデータ線が必要である。実施の形態では３ビットの例で
説明する。

ブロック７０１は１段目のゲート信号を生成する回路、ブロック７０２は２段目のゲート
信号を生成する回路、ブロック７０３は、３段目のゲート信号を生成する回路、ブロック
７０４は４段目のゲート信号を生成する回路、ブロック７０５は５段目のゲート信号を生
成する回路を示す。ＶＧＡの場合、４８０段目まで続く。

Ｄａｔａ０ａ〜Ｄａｔａ２ｂはデータ線を示す。信号名の末尾から２つ目の文字０〜２は
データが３ビットであることに対応する。信号名の末尾のａとｂは、ｂがａの反転信号に
相当するが、完全な反転信号ではなく、データの入力が無い期間は共に０（ロー、ＧＮＤ
ともいう）にする。データ線と各段のブロックを接続する方法は、１段目を２進数で００
１と表現したとき、Ｄａｔａ０ａまたはＤａｔａ０ｂが最下位ビットに相当するとして、
１段目の最下位ビットは１なので末尾の文字がｂの方、すなわちＤａｔａ０ｂに接続する
。同様に最下位ビットの次のビットは０なので末尾の文字がａのＤａｔａ１ａに接続する
。

図１６は各データ線の信号の時間関係を示す。１段目のブロック７０１を選択する期間１
は１を２進数にした００１に対応させてＤａｔａ２ａを０（ロー）、Ｄａｔａ１ａを０（
ロー）、Ｄａｔａ０ａを１（ハイ）にする。２段目のブロック７０２を選択する期間２は
２を２進数にした０１０に対応させてＤａｔａ２ａを０（ロー）、Ｄａｔａ１ａを１（ハ
イ）、Ｄａｔａ０ａを０（ロー）にする。３段目以降も同様にデータを決める。

またＤａｔａ０ａが０（ロー）のとき対応するＤａｔａ０ｂは逆論理の１（ハイ）にし、
Ｄａｔａ０ａが１（ハイ）のときＤａｔａ０ｂは０（ロー）にする。Ｄａｔａ１ｂとＤａ
ｔａ２ｂも同様にそれぞれＤａｔａ１ａとＤａｔａ２ａの逆論理とする。但し１段目のブ
ロック７０１を選択する期間１と２段目のブロック７０２を選択する期間２の間にＤａｔ
ａ０ａとＤａｔａ０ｂがともに０（ロー）の期間を挿入し、データの入力が無い期間とす
る。

図１７はブロック７０１の内部を構成する回路図である。ブロック７０２、７０３、７
０４、７０５の内部を構成する回路も同じである。図１７においても３ビットの例で説明
する。図１７において図示するＮ型のトランジスタ群８０２、トランジスタ８０３、トラ
ンジスタ８０４、トランジスタ群８０６は、表示部のトランジスタと同一基板上に形成さ
れ、チャネルとして酸化物半導体層を用いる。

図１５におけるＤａｔａ０と図１７におけるＤａｔａ０は対応しており、図１５のＤａｔ
ａ０ａまたはＤａｔａ０ｂに電気的に接続する。ノード８０１はデータを保持する機能を
持つ。容量素子によって保持しても良いが、寄生容量でも構わないので、本実施の形態で
は保持のための容量素子を省略している。データ線Ｄａｔａ０からＤａｔａ２のいずれか
が１（ハイ）になると、Ｎ型のトランジスタ群８０２のいずれかがオン状態になりノード
８０１は０（ロー）になる。データ線Ｄａｔａ０からＤａｔａ２がすべて０（ロー）のと
きノード８０１は１（ハイ）を保持し、このブロックは選択されたとみなす。またデータ
の入力が無い期間はデータ線Ｄａｔａ０からＤａｔａ２がすべて０（ロー）にして、トラ
ンジスタ群８０２はすべてオフ状態とする。

ノード８０１を１（ハイ）にするにはｒｅｓｅｔ信号を１（ハイ）にしてＮ型トランジス
タであるトランジスタ８０３をオンの状態にする。なおトランジスタ８０３がオンになっ
てもトランジスタ８０３のしきい値のためノード８０１はＶＤＤと全く同じ電位になると
は限らないが構わない。ｒｅｓｅｔ信号が１（ハイ）の期間とデータ線Ｄａｔａ０からＤ
ａｔａ２のいずれかが１（ハイ）になる期間を重ねないことにより電源ＶＤＤからＧＮＤ
までの電流が大きくなることを防ぐことができる。

データ入力の期間にデータ線が全て０（ロー）のとき、すなわちブロックが選択されたと
き、ノード８０１は１（ハイ）を保持し、Ｎ型トランジスタであるトランジスタ８０４は
オン状態になる。更にこのブロックが選択されたとき、ノード８０１は電源ＶＤＤやＧＮ
Ｄに電気的に接続されていない状態であり、ｗｒｉｔｅ信号を０（ロー）から１（ハイ）
に変化させると容量８０５の容量結合によりノード８０１の電位は上昇する。容量８０５
の回路をブートストラップ回路という。

ノード８０１の上昇後の電位はｗｒｉｔｅ信号の最大の電位にトランジスタ８０４のしき
い値を加えた電位より高いことが望ましい。ノード８０１の上昇後の電位がｗｒｉｔｅ信
号の最大の電位にトランジスタ８０４のしきい値を加えた電位より高くなるならば容量８
０５は不要、または寄生容量で十分な場合もある。

ノード８０１の上昇後の電位がｗｒｉｔｅ信号の最大の電位にトランジスタ８０４のしき
い値を加えた電位より低い場合、ノードＯｕｔの電位はｗｒｉｔｅ信号の最大の電位まで
上がらず、画素への書き込みが間に合わなくなる可能性がある。ノード８０１がｗｒｉｔ
ｅ信号の最大の電位にトランジスタ８０４のしきい値を加えた電位より高くなることによ
り、ｗｒｉｔｅ信号を０（ロー）から１（ハイ）に変化させるとノードＯｕｔも０（ロー
）から１（ハイ）に変化する。ノードＯｕｔは画素のゲート線に接続する。次にｗｒｉｔ
ｅ信号を１（ハイ）から０（ロー）に変化させると容量８０５の容量結合によりノード８
０１の電位は下がるが、ｒｅｓｅｔ信号によって与えられたＶＤＤの電位程度であり、ト
ランジスタ８０４はオフ状態にならない。すなわちｗｒｉｔｅ信号の０（ロー）のレベル
にトランジスタ８０４のしきい値を加えた電位よりノード８０１の電位が高いのでノード
Ｏｕｔも０（ロー）になる。

データ入力の期間にデータ線のいずれかが１（ハイ）のとき、すなわちブロックが選択
されていないとき、ノード８０１は０（ロー）であり、トランジスタ８０４はオフ状態に
なる。

ｗｒｉｔｅ信号を０（ロー）から１（ハイ）に変化させても、トランジスタ群８０２がオ
ンの状態のため、ノード８０１の電位は０（ロー）であり、トランジスタ８０４はオフ状
態である。トランジスタ群８０２の電流を流せる能力が低いと容量８０５の容量結合によ
りノード８０１の電位が上昇するのでノードＯｕｔの変化が少なくなるようにトランジス
タ群８０２の電流を流せる能力を決める必要がある。

次にｗｒｉｔｅ信号を１（ハイ）から０（ロー）に変化させても、トランジスタ群８０２
がオンの状態のため、ノード８０１の電位は０（ロー）であり、トランジスタ８０４はオ
フ状態である。トランジスタ群８０２の電流を流せる能力が低いと容量８０５の容量結合
によりノード８０１の電位が下降するのでノードＯｕｔの変化が少なくなるようにトラン
ジスタ群８０２の電流を流せる能力を決める必要がある。

トランジスタ群８０６が無い場合、データ入力の期間にデータ線のいずれかが１（ハイ）
のとき、すなわちこのブロックが選択されていないとき、ノードＯｕｔは電源に電気的に
接続していない状態となり、ビデオ信号の影響などを受ける可能性がある。トランジスタ
８０４のソース電極とドレイン電極間の容量結合によってもノードＯｕｔの電位は変化す
る。したがってトランジスタ８０４がオフ状態の期間にノードＯｕｔは０（ロー）に固定
しておくことがのぞましい。

図１８は時刻と各ノードの電位を示す図である。図１８を用いて再び図１７の回路図の
動作を説明する。

期間９０１ではｒｅｓｅｔ信号によってノード８０１が１（ハイ）になる。期間９０１で
トランジスタ８０４はオン状態になっているが、ｗｒｉｔｅ信号が０（ロー）なのでＯｕ
ｔの電位も０（ロー）である。次の期間９０２はｒｅｓｅｔ信号を０（ロー）にして、デ
ータ入力を開始するまでの期間である。期間９０２を設けることによって電源ＶＤＤから
ＧＮＤまでの電流が大きくなることを防ぐことが望ましい。

次の期間９０３はデータを入力してノード８０１の電位を確定させるのに必要な期間であ
るが、ここではＤａｔａ０からＤａｔａ２がすべて０（ロー）の場合を示す。次の期間９
０４の初めにｗｒｉｔｅ信号が１（ハイ）になり、ノード８０１の電位も上昇する。期間
９０４にノードＯｕｔの電位も１（ハイ）になる。

次の期間９０５でｗｒｉｔｅ信号を０（ロー）にする。ノード８０１の電位も下降するが
、トランジスタ８０４はオン状態になっているためノードＯｕｔの電位は０（ロー）にな
る。次の期間９０６でデータ入力の期間を終了し、次の期間９０７で再びｒｅｓｅｔ信号
を１（ハイ）にしてノード８０１の電位を１（ハイ）にする。以上が１水平期間であり、
以後繰り返す。期間９０３の代わりにデータ線Ｄａｔａ０からＤａｔａ２のいずれかを１
（ハイ）になる場合を期間９０８で示す。期間９０８にデータ線Ｄａｔａ０からＤａｔａ
２のいずれかを１（ハイ）にするとノード８０１の電位は０（ロー）になる。もし期間９
０８が短く、トランジスタ８０４をオフ状態にするほどノード８０１の電位が十分低くな
らないうちに次の期間９０９でｗｒｉｔｅ信号が１（ハイ）になると、トランジスタ群８
０６だけではノードＯｕｔの電位を固定出来ずにノードＯｕｔの電位が一時的に高くなる
問題が起こる可能性がある。期間９０８でトランジスタ８０４がオフ状態になれば次の期
間９０９でｗｒｉｔｅ信号を１（ハイ）にしてもノードＯｕｔは０（ロー）のままである
。なおトランジスタ８０４のソース電極とドレイン電極間の寄生容量のためトランジスタ
８０４がオフ状態であってもノードＯｕｔの電位が一時的に上昇しようとする。画素トラ
ンジスタがオン状態にならないようトランジスタ群８０６で調整する必要がある。ゲート
線は負荷が大きいためソース電極とドレイン電極間の寄生容量は大きな問題にはならない
。

本実施の形態では１（ハイ）をＶＤＤの電位、０（ロー）をＧＮＤの電位として説明し
た。ｗｒｉｔｅ信号の最大の電位をＶＤＤより低い値にするとブートストラップ回路は不
要になるが、外部に２種類の電源を用意することはコストを上げるので望ましくない。本
実施の形態は１種類の電源で動作させることが可能である。

本実施の形態で示した表示装置のドライバ回路の構成は、本明細書の他の実施の形態に
示した構成と自由に組み合わせて実施することができる。

本実施の形態で示した表示装置のドライバ回路の構成は、ｗｒｉｔｅ信号と各データ信号
線を０（ロー）、ｒｅｓｅｔ信号を１（ハイ）の状態とすると全ての画素のゲート線は０
（ロー）になる。またシフトレジスタ回路を表示装置のドライバ回路に用いる場合と異な
り、任意の順番に任意の行の画素のゲート線を１（ハイ）にすることが出来る。

本実施の形態はドライバ回路の構成するデコーダ回路の一例であって、本実施の形態で示
した表示装置のドライバ回路の構成に限定するものではない。

１００：表示パネル
１０１：画素回路
１０３：画素
１０４：画素
１０５：表示素子
１０６：フォトセンサ
１０７：信号線側の表示素子駆動回路
１０８：走査線側の表示素子駆動回路
１０９：フォトセンサ読み出し回路
１１０：フォトセンサ駆動回路
１１５：カラーフィルタ
１１６ａ、１１６ｂ：ＦＰＣ
１２０：表示パネル
１２５：表示素子
１３５光
１３９：外光
１９０液晶表示モジュール
２０１トランジスタ
２０２保持容量
２０３液晶素子
２０４フォトダイオード
２０５トランジスタ
２０６トランジスタ
２０７ゲート信号線
２０８フォトダイオードリセット信号線
２０９信号線
２１０ビデオデータ信号線
２１１フォトセンサ出力信号線
２１２フォトセンサ基準信号線
２１３ゲート信号線
２１４容量配線
２２１トランジスタ
２２２保持容量
２２３液晶素子
２２４容量配線
２２７ゲート信号線
２３０基板
２３１絶縁層
２３２ゲート絶縁層
２３３酸化物半導体層
２３４電極層
２３５電極層
２３６電極層
２３７絶縁層
２３８ｐ層
２３９ｉ層
２４０ｎ層
２４１絶縁層
２４２反射電極層
２４３接続電極層
２４４配向膜
２４５凹部
２５１電極層
２５３酸化物半導体層
２５４電極層
２５５酸化物半導体層
２５６酸化物半導体層
２５７電極層
２５８電極層
２６０剥離層
２６１酸化物絶縁膜
２６２樹脂層
２６３接着層
２６４基板
２６５液晶層
２６６配向膜
２６７対向電極
２６８対向基板
７０１ブロック
７０２ブロック
７０３ブロック
７０４ブロック
７０５ブロック
８０１ノード
８０２トランジスタ群
８０３トランジスタ
８０４トランジスタ
８０５容量
８０６トランジスタ群
９０１期間
９０２期間
９０３期間
９０４期間
９０５期間
９０６期間
９０７期間
９０８期間
９０９期間
１０３０電子機器
１０３１ボタン
１０３２表示部
１０３３領域
１０３４スイッチ
１０３５電源スイッチ
１０３６キーボード表示スイッチ
４３０１表示部
４３０８支持部
４３１１液晶パネル
４３２１ａ走査線駆動回路
４３２１ｂフォトセンサ駆動回路
４３２３信号線駆動回路
９６３０筐体
９６３１表示部
９６３２操作キー
９６３３太陽電池
９６３４充放電制御回路
９６３５バッテリー
９６３６コンバータ
９６３７コンバータ

Claims

タッチ入力機能を有する表示部を備えた電子機器であって、
第１のトランジスタと、フォトセンサと、を有し、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインは、光を反射する機能を有する電極と電気的に接続され、
前記フォトセンサは、フォトダイオードと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、を有し、
前記第２のトランジスタのゲートは、前記フォトダイオードと電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、第１の配線と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第３のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方は、第２の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタのゲートは、第３の配線と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタは、チャネルが酸化物半導体層に形成され、
前記酸化物半導体層は、前記第３の配線と重なる領域を有し、
前記第３の配線は、前記第３のトランジスタのゲートとして機能する領域を有し、
前記第３の配線は、前記電極と重なる領域を有することを特徴とする電子機器。