JP6633293B2 - 入出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。例えば、本発明は半導体装置、特に、トランジスタが各画素に設けられた表示装置に関する。

なお、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。表示装置、電気光学装置、半導体回路及び電子機器は、半導体装置を有する場合がある。

近年、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末が広く普及している。上記携帯情報端末は、アクティブマトリクス型の表示装置や、タッチパネルなどの入力装置を備える場合が多い。

有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）などの発光素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置は、画像信号に従って発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ（駆動用トランジスタ）の閾値電圧のばらつきが、発光素子の輝度に反映されやすい。上記閾値電圧のばらつきが発光素子の輝度に与える影響を防ぐために、下記の特許文献１では、駆動用トランジスタのソース電圧から閾値電圧及び移動度を検出し、検出された閾値電圧及び移動度に基づいて、表示画像に応じたプログラムデータ信号を設定する表示装置について記載されている。

また、携帯情報端末に使用されるタッチパネルは、静電容量方式が広く採用されている。静電容量方式のタッチパネルは、使用者の指がタッチパネルに触れた際の静電容量の変化を、電流値として出力する。該電流値を検出する手段として、オペアンプを用いた検出回路が提案されている（非特許文献１）。

特開２００９−２６５４５９号公報

Ｍ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ、Ａ．Ｎａｇａｏ、Ｍ．Ｍｉｙａｍｏｔｏ、"Ａ ２４０Ｈｚ−Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ−Ｒａｔｅ １４３×８１ Ｍｕｔｕａｌ−Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｎｇ Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄ ＩＣ ｗｉｔｈ ３７ｄＢ ＳＮＲ ｆｏｒ １ｎｍ‐Ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｓｔｙｌｕｓ、"ＩＥＥＥ ＩＳＳＣＣ Ｄｉｇ．Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ、ｐｐ．２９３−２９５、Ｆｅｂ．２０１４．

有機ＥＬなどの発光素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置において、駆動用トランジスタの電気的特性を検出するために用いられる画素からの出力電流は、数十ｎＡ乃至数百ｎＡ程度の非常に小さい値を有する。また、タッチパネルなどの入力装置において、入力位置を検出するために用いられる出力電流は、画素からの出力電流よりも大きな値を有する。大きさの異なる二つの出力電流を検出するために、表示装置と入力装置はそれぞれ専用の検出回路を具備する場合が多い。

上述したような技術的背景のもと、本発明の一態様は、画素からの出力電流を検出する回路と、その検出回路を含む表示装置の提供を、課題の一つとする。

また、本発明の一態様は、画素からの出力電流及び入力装置からの出力電流を検出する回路と、その検出回路を含む入出力装置の提供を、課題の一つとする。

また、本発明の一態様は、新規な表示装置の提供を、課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な入出力装置の提供を、課題の一つとする。本発明の一態様は、新規な半導体装置の提供を、課題の一つとする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

積分回路と、コンパレーターと、カウンターと、ラッチと、を有する電流検出回路である。積分回路は、第１の信号の電位を、第２の信号で定められる期間にわたって積分し、第３の信号として出力する機能を有する。コンパレーターは、第３の信号の電位と第１の電位を比較し、第４の信号を出力する機能を有する。カウンターは、第４の信号で定められる期間の間に、第５の信号に含まれるパルスの数を第６の信号として出力する機能を有する。ラッチは、第６の信号を保持する機能を有する。

上記態様において、積分回路は、オペアンプと、１つ又は複数の容量素子と、を有することが好ましい。

上記態様において、第１の信号は、表示装置に含まれる画素、又は入力装置に含まれる入力部から供給される。

本発明の一態様は、上記態様に記載の電流検出回路、及び、表示装置の駆動回路が、一つのＩＣに含まれることを特徴とする入出力装置である。

本発明の一態様は、上記態様に記載の電流検出回路、及び、入力装置の駆動回路が、一つのＩＣに含まれることを特徴とする入出力装置である。

本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン（ドレイン端子、ドレイン領域又はドレイン電極）とソース（ソース端子、ソース領域又はソース電極）の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すことができるものである。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるため、いずれがソース又はドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソースとして機能する部分、およびドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず、ソースとドレインとの一方を第１電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第２電極と表記する場合がある。

また本明細書において、ノードとは、素子間を電気的に接続するために設けられる配線上のいずれかの箇所のことである。

なお本明細書にて用いる「第１」、「第２」、「第３」という序数詞は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。

なお本明細書において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で、何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、ＡとＢとの電気信号の授受を可能とするものをいう。

なお図面における各回路ブロックの配置は、説明のため位置関係を特定するものであり、異なる回路ブロックで別々の機能を実現するよう図面で示していても、実際の回路や領域では、同じ回路ブロックで別々の機能を実現しうるように設けられている場合もある。また図面における各回路ブロックの機能は、説明のため機能を特定するものであり、一つの回路ブロックとして示していても、実際の回路や領域では、一つの回路ブロックで行う処理を複数の回路ブロックで行うよう設けられている場合もある。

本発明の一態様により、画素からの出力電流を検出する回路と、その検出回路を含む表示装置を提供することができる。

また、本発明の一態様により、画素からの出力電流及び入力装置からの出力電流を検出する回路と、その検出回路を含む入出力装置を提供することができる。

また、本発明の一態様により、新規な表示装置の提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な入出力装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な半導体装置を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

表示装置の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の動作を示すタイミングチャート。 入出力装置の構成を示す図。 入出力装置の構成を示す図。 入出力装置の構成を示す図。 入出力装置の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の構成を示す図。 電流検出回路の動作を示すタイミングチャート。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する投影図。 実施の形態に係る入出力装置の構成を説明する断面図。 実施の形態に係る検知回路および変換器の構成および駆動方法を説明する図。 実施の形態に係る変換器の構成を説明する図。 実施の形態に係る検知回路および変換器の構成および駆動方法を説明する図。 電子機器及び照明装置の一例を示す図。 照明装置の一例を示す図。 トランジスタの上面図及び断面図の一例を示す図。 試作した表示装置の構成を示す図。 試作した表示装置の上面模式図。 試作した表示装置の画素回路図。 試作したトランジスタのＶ_Ｇ−Ｉ_Ｄ特性図。 試作した表示装置と外部補正回路のインターフェース部分を示す回路図。 試作した電流検出回路の動作を説明するタイミングチャート。 試作した表示装置の外観写真。

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、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ること、当業者であれば容易に理解される。したがって、本発明は以下に示す実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、以下に説明する実施の形態および実施例において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である表示装置及び入出力装置の構成について図１乃至図９を用いて説明を行う。

〈表示装置の構成例〉
本発明の一態様にかかる表示装置の、構成の一例について説明する。図１に、本発明の一態様に係る表示装置３００の構成を、ブロック図で一例として示す。なお、ブロック図では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。

図１に示す表示装置３００は、画素５０２を複数有する表示部３０２と、駆動回路３０５と、走査線駆動回路５０３ｇと、ＣＰＵ３１５と、画像処理回路３１４と、メモリ３１３と、電流検出回路３１２とを有する。

ＣＰＵ３１５は、外部から入力された命令、またはＣＰＵ３１５内に設けられたメモリに記憶されている命令をデコードし、表示装置３００が有する各種回路の動作を統括的に制御することで、当該命令を実行する機能を有する。

画素５０２から電流検出回路３１２へ供給される信号ＭＣＨは、画素５０２から出力された電流の値を含んでいる。電流検出回路３１２は、信号ＭＣＨに含まれる電流の値をデータに変換する機能を有する。

メモリ３１３は、電流検出回路３１２で生成されたデータを記憶する機能を有する。メモリ３１３には、例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶回路を用いることができる。また、メモリ３１３は、電流検出回路３１２の中に含めてもよいし、画像処理回路３１４の中に含めてもよい。

画像処理回路３１４は、ＣＰＵ３１５からの命令に従い、画像信号Ｓｉｇを生成する機能を有する。また、画像処理回路３１４は、ＣＰＵ３１５からの命令に従い、メモリ３１３に記憶されているデータを読み出し、当該データを用いて、画像信号Ｓｉｇの補正を行う機能を有する。また、画像処理回路３１４は、表示装置３００の仕様に合わせて画像信号Ｓｉｇに信号処理を施し、駆動回路３０５に供給する機能を有する。

走査線駆動回路５０３ｇは、表示部３０２が有する複数の画素５０２を、行ごとに選択する機能を有する。また、駆動回路３０５は、画像処理回路３１４から与えられた画像信号Ｓｉｇを、走査線駆動回路５０３ｇによって選択された行の画素５０２に供給する機能を有する。

なお、画像処理回路３１４は、駆動回路３０５や走査線駆動回路５０３ｇなどの駆動に用いられる各種の駆動信号を、駆動回路３０５及び走査線駆動回路５０３ｇに供給する機能を有する。駆動回路３０５を制御するための駆動信号として、スタートパルス信号ＳＳＰ、クロック信号ＳＣＫ、ラッチ信号ＬＰなどが挙げられる。同様に、走査線駆動回路５０３ｇの動作を制御するための駆動信号として、スタートパルス信号ＧＳＰ、クロック信号ＧＣＫなどが挙げられる。

駆動回路３０５は、表示部３０２及び走査線駆動回路５０３ｇと同じ基板上に設けてもよいし、異なる基板上に設けてもよい。駆動回路３０５は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて形成してもよいし、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で形成してもよい。

電流検出回路３１２、メモリ３１３、画像処理回路３１４及びＣＰＵ３１５を、一つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に含めてもよい。また、駆動回路３０５を、上記ＩＣに含めてもよい。このように、一つのＩＣに複数の回路を作りこむことで、回路全体の占有面積を小さくでき、表示装置３００を小型化することができる。

表示部３０２には、様々な表示素子を用いることができる。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子、電気泳動方式やエレクトロウェッティング方式などにより表示を行う表示素子（電子インクともいう）、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、液晶素子などが挙げられる。

なお、表示装置３００は、ＣＰＵ３１５にデータや命令を与える機能を有する入力装置を、有していても良い。入力装置として、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、センサなどを用いることができる。

〈電流検出回路の構成例〉
次いで、図１に示す表示装置３００が有する電流検出回路３１２の具体的な構成例について、説明する。

なお、本実施の形態では、端子、ノード、配線又は電極に、高電位と低電位の２値が与えられる場合、高電位をＨレベル、低電位をＬレベルと呼ぶ場合がある。

図２に電流検出回路３１２の回路図の一例を示す。電流検出回路３１２は、ラッチ２０７と、カウンター２０８と、コンパレーター２０９と、積分回路２１３を有している。また、積分回路２１３は、オペアンプ２１０と、容量素子２１１と、スイッチ２１２を含む。

電流検出回路３１２には、タイミングジェネレーター２０６が電気的に接続され、タイミングジェネレーター２０６には、クロックジェネレーター２０５が電気的に接続されている。

クロックジェネレーター２０５は、ある特定の周波数をもつ信号ＣＬＫ０を生成する機能を有する。クロックジェネレーター２０５は、例えば、水晶振動子やセラミック発振子などを用いて信号ＣＬＫ０を生成してもよい。

タイミングジェネレーター２０６は、信号ＣＬＫ０から、信号ＣＬＫ１と信号ＣＬＫ２を生成する機能を有する。信号ＣＬＫ１と信号ＣＬＫ２は、異なる周波数を持ち、信号ＣＬＫ１の方が、信号ＣＬＫ２よりも周波数が高いことが好ましい。

タイミングジェネレーター２０６から生成された信号ＣＬＫ１は、カウンター２０８に入力される。また、タイミングジェネレーター２０６から生成された信号ＣＬＫ２は、スイッチ２１２、カウンター２０８及びラッチ２０７に入力される。

容量素子２１１の第１の端子はオペアンプ２１０の反転入力端子（−）に電気的に接続され、容量素子２１１の第２の端子はオペアンプ２１０の出力端子に電気的に接続される。

スイッチ２１２は、容量素子２１１の第１の端子と容量素子２１１の第２の端子との導通を制御する機能を有する。スイッチ２１２は、信号ＣＬＫ２に従って、オンとオフを切り替える機能を有する。スイッチ２１２は、トランジスタで作製してもよい。

オペアンプ２１０の反転入力端子には、信号ＭＣＨが入力され、オペアンプ２１０の非反転入力端子（＋）には、電位ＶＲＥＦ１が入力され、オペアンプ２１０の出力端子は、信号ＯＵＴ＿ＯＰを出力する。

オペアンプ２１０は、増幅回路であり、反転入力端子と非反転入力端子の電位差を増幅し、出力する機能を有する。

コンパレーター２０９の反転入力端子は、オペアンプ２１０の出力端子に電気的に接続される。コンパレーター２０９の反転入力端子には、信号ＯＵＴ＿ＯＰが入力され、コンパレーター２０９の非反転入力端子には、電位ＶＲＥＦ２が入力され、コンパレーター２０９の出力端子は、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰを出力する。

コンパレーター２０９は、非反転入力端子に与えられた第１の電位と、反転入力端子に与えられた第２の電位を比較し、第１の電位が第２の電位よりも高い場合はＨレベルの電位を出力し、第１の電位が第２の電位よりも低い場合はＬレベルの電位を出力する機能を有する。

カウンター２０８は、信号ＣＬＫ１の電位がＨレベルからＬレベルへ切り替わる回数（あるいはＬレベルからＨレベルへ切り替わる回数）を数える機能を有し、その回数（カウント数）を信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして出力する機能を有する。また、カウンター２０８は、内部にラッチ回路を含み、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰの電位がＬレベルからＨレベルに変化した時、直前のカウント数を保持する機能を有する。また、カウンター２０８に信号ＣＬＫ２が与えられると、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴのカウント数は０に初期化される機能を有する。なお、信号ＣＬＫ１の電位がＨレベルからＬレベルへ切り替わる回数（あるいはＬレベルからＨレベルへ切り替わる回数）を、信号ＣＬＫ１のパルスの数と呼ぶ場合がある。

ラッチ２０７は、信号ＣＬＫ２の電位がＬレベルからＨレベルへ変化する時、直前の信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴを記憶し、信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして出力する機能を有する。

なお、本実施の形態では、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴ及び信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥが、８ビットのデータで表される場合を示している。

〈電流検出回路の動作例〉
次に、図３に示すタイミングチャート図を用いて、電流検出回路３１２の動作の一例を説明する。

図３に示すタイミングチャートは、信号ＣＬＫ１、信号ＣＬＫ２、信号ＯＵＴ＿ＯＰ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴ及び信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥの電位変化を表している。図３に示す時刻Ｔ１乃至Ｔ５は、動作のタイミングを説明するために付したものである。

前述したとおり、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴ及び信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして、信号ＣＬＫ１のカウント数が与えられるが、図３は、これらのカウント数を、８ビットの１６進数で表した例を示している。

まず、時刻Ｔ１において、信号ＣＬＫ２がＬレベルからＨレベルへと変化する。このとき、スイッチ２１２がオンになり、容量素子２１１は放電を開始する。その後、信号ＯＵＴ＿ＯＰは、電位ＶＲＥＦ１に初期化される。

また、時刻Ｔ１において、カウンター２０８がリセットされ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして００が与えられる。また同時に、ラッチ２０７は、直前の信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴを記憶し、信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして出力する。図３では、時刻Ｔ１以前に信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして与えられたデータ（５Ｅ）が、時刻Ｔ１以後に信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして与えられるようすがわかる。

次に、時刻Ｔ２において、信号ＣＬＫ２がＨレベルからＬレベルへ変化する。このとき、スイッチ２１２がオフになり、容量素子２１１が充電を開始し、積分回路２１３の積分が始まる。信号ＯＵＴ＿ＯＰとして、信号ＭＣＨを時間で積分した電位が与えられ、信号ＯＵＴ＿ＯＰの電位は徐々に低下する。

また、時刻Ｔ２から、カウンター２０８が、信号ＣＬＫ１の電位がＨレベルからＬレベルへ変化する回数（あるいはＬレベルからＨレベルへ変化する回数）を数え始め、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして、カウント数を出力する。

次に、時刻Ｔ３において、信号ＯＵＴ＿ＯＰの電位が電位ＶＲＥＦ２と等しくなり、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰの電位がＬレベルからＨレベルへ変化する。このとき、カウンター２０８に含まれているラッチ回路が機能し、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして、時刻Ｔ３におけるカウント数（図３の場合は５Ｂ）が保持される。

その後、信号ＯＵＴ＿ＯＰの電位は下がり続け、電位ＧＮＤに到達する。

次に、時刻Ｔ４において、時刻Ｔ１と同様に、信号ＣＬＫ２の電位がＬレベルからＨレベルへ変化し、容量素子２１１の放電が開始される。その後、信号ＯＵＴ＿ＯＰは電位ＶＲＥＦ１に初期化される。

また、時刻Ｔ４において、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰの電位はＨレベルからＬレベルへ変化し、カウンター２０８のラッチが解除される。また同時に、信号ＣＬＫ２によって、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴは００に初期化され、信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして、直前のカウント数（図３では５Ｂ）が保持される。このカウント数は、信号ＭＣＨの電流値に対応したものであり、該カウント数を読み出すことで、信号ＭＣＨの電流をモニターすることができる。

以降、上述の動作を繰り返すことで、その都度、信号ＭＣＨの電流値をモニターすることができる。

以上、上記構成により、電流検出回路３１２は、画素５０２からの出力電流を検出することが可能になる。また、表示装置３００は、画素５０２からの電流値をモニターすることで、表示部３０２に表示される画像を補正することが可能になる。

〈入出力装置の構成例〉
図４に、本発明の一態様に係る入出力装置５００の構成を、ブロック図で一例として示す。図４に示す入出力装置５００は、表示装置３０１と、入力装置３３１と、ＣＰＵ３２５と、画像処理回路３２４と、メモリ３２３と、電流検出回路３２２とを有する。

図４の画素５０２、表示部３０２、走査線駆動回路５０３ｇ及び駆動回路３０５の詳細に関しては、図１の記載を参照する。

入力装置３３１は、入力部３３２と駆動回路３３３を含む。

入力装置３３１は、タッチパネル、ポインティングデバイス、キーボード、センサなど様々な形態をとることができる。例えば、入力装置３３１がタッチパネルの場合、入力部３３２には、配線または容量素子など、指の接触を電気信号に変換する電気回路を有する。また、入力装置３３１がタッチパネルの場合、駆動回路３３３は、入力部３３２に設けられた配線に信号を供給する機能を有する。

入力装置３３１は、信号ＩＣＨを電流検出回路３２２に供給する。信号ＩＣＨに含まれる電流の値は入力位置（入力部における座標）に関する情報を含んでいる。

図４に示すように、電流検出回路３２２は、表示装置３０１から供給される信号ＭＣＨの電流値と、入力装置３３１から供給される信号ＩＣＨの電流値をそれぞれ検出し、データに変換することができる。

メモリ３２３は、電流検出回路３２２で生成されたデータを記憶する機能を有する。メモリ３２３には、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の記憶回路を用いることができる。また、メモリ３２３は、電流検出回路３２２の中に含めてもよいし、画像処理回路３２４の中に含めてもよい。

ＣＰＵ３２５は、外部から入力された命令、またはＣＰＵ３２５内に設けられたメモリに記憶されている命令をデコードし、入出力装置５００が有する各種回路の動作を統括的に制御することで、当該命令を実行する機能を有する。

画像処理回路３２４は、図１の画像処理回路３１４が有する機能の他に、ＣＰＵ３２５からの命令に従い、画像信号Ｓｉｇを生成する機能を有する。また、画像処理回路３２４は、駆動回路３３３の駆動に用いられる各種の駆動信号を、駆動回路３３３に供給する機能を有する。

駆動回路３０５は、表示部３０２及び走査線駆動回路５０３ｇと同じ基板上に作製することができる。その場合、ＴＦＴを用いて、駆動回路３０５を形成してもよいし、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で駆動回路３０５を形成してもよい。

駆動回路３０５、電流検出回路３２２、メモリ３２３、画像処理回路３２４、ＣＰＵ３２５及び駆動回路３３３を、一つのＩＣに含めてもよい（図４破線３４０）。このように、一つのＩＣに、複数の回路を作りこむことで、回路全体の占有面積を小さくでき、入出力装置５００を小型化することができる。また、入出力装置５００の製造コストを低く抑えることができる。

また、図５に示す入出力装置５００のように、駆動回路３０５、電流検出回路３２２、メモリ３２３、画像処理回路３２４及びＣＰＵ３２５を、一つのＩＣに含めてもよい（図５破線３４１）。入力装置３３１がタッチパネルの場合、駆動回路３３３は入力部３３２と同じ基板上に形成してもよい。この場合、ＴＦＴを用いて駆動回路３３３を形成してもよいし、ＣＯＧを用いて駆動回路３３３を形成してもよい。

また、図６に示す入出力装置５００のように、駆動回路３３３、電流検出回路３２２、メモリ３２３、画像処理回路３２４及びＣＰＵ３２５を、一つのＩＣに含めてもよい（図６破線３４２）。

また、図７に示す入出力装置５００のように、電流検出回路３２２、メモリ３２３、画像処理回路３２４及びＣＰＵ３２５を、一つのＩＣに含めてもよい（図７破線３４３）。

図４の電流検出回路３２２のように、二つ以上の信号を同一回路で検出することで、それぞれの信号を検出する回路をそれぞれ設ける場合よりも、製造コストを低く抑えることができる。さらに、回路全体の占有面積を小さくすることができ、入出力装置５００を小型化することができる。

〈電流検出回路の構成例〉
次いで、図４に示す入出力装置５００が有する電流検出回路３２２の具体的な構成例について、説明する。

図８に電流検出回路３２２の回路図の一例を示す。電流検出回路３２２は、ラッチ２０７と、カウンター２０８と、コンパレーター２０９と、積分回路２１６と、スイッチ２２０と、スイッチ２２１を有している。また、積分回路２１６は、オペアンプ２１０と、容量素子２１１と、スイッチ２１２と、容量素子２１７と、スイッチ２１８と、スイッチ２１９を含む。

図８に示す電流検出回路３２２は、図２に示す電流検出回路３１２に、容量素子２１７、スイッチ２１８、スイッチ２１９、スイッチ２２０及びスイッチ２２１を追加している。また、電流検出回路３２２は、スイッチ２１８、スイッチ２１９、スイッチ２２０及びスイッチ２２１を制御するための信号として信号Φが入力される。

スイッチ２２０は、信号ＭＣＨが入力される端子とオペアンプ２１０の反転入力端子との導通を制御する機能を有する。スイッチ２２１は、信号ＩＣＨが入力される端子とオペアンプ２１０の反転入力端子との導通を制御する機能を有する。スイッチ２１８は、容量素子２１７の第１の端子とオペアンプ２１０の反転入力端子との導通を制御する機能を有する。スイッチ２１９は、容量素子２１７の第２の端子とオペアンプ２１０の出力端子との導通を制御する機能を有する。スイッチ２２０、２２１、２１８、２１９はトランジスタで作製してもよい。

図８のオペアンプ２１０の反転入力端子には、信号Φに応じて、表示装置３０１から供給される信号ＭＣＨ、または入力装置３３１から供給される信号ＩＣＨが入力される。

信号ＭＣＨが入力されるときは、信号Φは、スイッチ２１８、スイッチ２１９及びスイッチ２２１をオフにし、スイッチ２２０をオンにするように働く。このとき、容量素子２１７は積分回路２１６から電気的に切り離され、電流検出回路３２２は図２の電流検出回路３１２と同じ構成とみなしてよい。

信号ＩＣＨが入力されるときは、信号Φは、スイッチ２１８、スイッチ２１９及びスイッチ２２１をオンにし、スイッチ２２０をオフにするように働く。このとき、容量素子２１７が容量素子２１１と並列に接続される。信号ＩＣＨの電流値が信号ＭＣＨの電流値より大きな場合、容量素子２１１だけでは、積分回路２１６に必要な容量値を満たすことができない。そのため、信号ＩＣＨを検出するときは、容量素子２１７を積分回路２１６に追加する必要がある。

なお、信号ＭＣＨの電流値が信号ＩＣＨの電流値よりも大きい場合も考えられる。その場合、図８において、信号ＭＣＨと信号ＩＣＨの入力端子を入れ替えればよい。

スイッチ２２０及びスイッチ２２１は、電流検出回路３２２と同じＩＣに形成してもよいし、電流検出回路３２２とは異なる場所に形成してもよい。例えば、ＣＯＧを用いて、スイッチ２２０を、表示装置３０１に形成してもよい。例えば、入力装置３３１がタッチパネルの場合、ＣＯＧを用いて、スイッチ２２１を入力装置３３１に形成してもよい。

電流検出回路３２２のその他の構成要素に関する詳細は、図２の電流検出回路３１２の記載を参照すればよい。また、電流検出回路３２２の動作については、図３に示す電流検出回路３１２の動作を参照すればよい。

以上、図８の電流検出回路３２２を用いることで、電流値が異なる二つの信号を同一回路で検出することがきる。それぞれの信号を検出する回路をそれぞれ設ける場合よりも、製造コストを低く抑えることができる。さらに、回路全体の占有面積を小さくすることができ、入出力装置５００を小型化することができる。

以上、上記構成により、電流検出回路３２２は、画素５０２からの出力電流、及び、入力装置３３１からの出力電流を検出することが可能になる。また、入出力装置５００は、画素５０２からの電流値をモニターすることで、表示部３０２に表示される画像を補正することが可能になる。また、入出力装置５００は、入力部３３２に入力された信号を検出し、表示部３０２に、画像を出力することが可能になる。

図９に示す電流検出回路３５０は、図８に示す電流検出回路３２２を、ｎ通り（ｎは２以上の自然数）の信号の電流値を検出できるようにした構成例である。電流検出回路３５０は、スイッチＳ０［１］乃至Ｓ０［ｎ］と、スイッチＳ１［１］乃至Ｓ１［ｎ］と、スイッチＳ２［１］乃至Ｓ２［ｎ］と、容量素子Ｃ［１］乃至Ｃ［ｎ］と、を有する。上記以外の構成は電流検出回路３２２と同一である。

例えば、信号ＣＨ［ｎ］の電流値を検出する場合、信号Φ［ｎ］が、スイッチＳ０［ｎ］、スイッチＳ１［ｎ］及びスイッチＳ２［ｎ］をオンにするように働き、信号Φ［１］乃至Φ［ｎ−１］が、スイッチＳ０［１］乃至Ｓ０［ｎ−１］、スイッチＳ１［１］乃至Ｓ１［ｎ−１］及びスイッチＳ２［１］乃至Ｓ２［ｎ−１］をオフするように働く。容量素子Ｃ［ｎ］は、オペアンプ２１０と電気的に接続され、容量素子Ｃ［１］乃至Ｃ［ｎ−１］はオペアンプ２１０と電気的に切断される。

例えば、信号ＣＨ［ｋ］（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす自然数）の電流値を検出する場合、信号Φ［ｋ］は、スイッチＳ０［ｋ］、スイッチＳ１［ｋ］及びスイッチＳ２［ｋ］をオンするように働き、信号Φ［ｍ］（ｍは１≦ｍ≦ｎを満たすｋ以外の自然数）は、スイッチＳ０［ｍ］、スイッチＳ１［ｍ］及びスイッチＳ２［ｍ］をオフにするように働く。容量素子Ｃ［ｋ］は、オペアンプ２１０と電気的に接続され、容量素子Ｃ［ｍ］はオペアンプ２１０と電気的に切断される。

オペアンプ２１０に同時に電気的に接続される容量素子は、一つに限定しなくてもよい。例えば、信号ＣＨ［３］の電流値を検出するために、容量素子Ｃ［１］乃至容量素子Ｃ［３］がオペアンプ２１０と電気的に接続されてもよい。

なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図１に示す電流検出回路３１２または図４に示す電流検出回路３２２の別の構成例について、図１０乃至図１３を用いて説明する。

図１０は、電流検出回路３５１の構成例を示している。図１０の電流検出回路３５１は、オペアンプ２１０と、コンパレーター２０９と、ＡＮＤゲート２３１と、インバータ２３２と、インバータ２３３と、容量素子２３４と、容量素子２３５と、スイッチ２３６と、スイッチ２３７と、スイッチ２３８と、スイッチ２３９と、スイッチ２４０と、スイッチ２４１と、スイッチ２４２と、スイッチ２４３と、スイッチ２４４と、スイッチ２４５と、スイッチ２４６と、スイッチ２４７と、スイッチ２４８と、カウンター２０８と、ラッチ２０７を有する。

また、電流検出回路３５１には、信号ＣＨ、信号ＰＯＬ、信号ＩＭ、信号Φ１、信号Φ２、電位ＶＲＥＦ１及び電位ＶＲＥＦ２が入力される。信号ＣＨは、図４に示す画素５０２から出力される信号ＭＣＨまたは入力部３３２から出力される信号ＩＣＨなどを含む。

信号ＰＯＬは、スイッチ２３６乃至２３９を制御する機能を有し、それぞれのスイッチは、Ｈレベルの信号が入力されたときオンになり、Ｌレベルの信号が入力されたときにオフになる。

信号ＩＭは、スイッチ２４０乃至２４４を制御する機能を有し、それぞれのスイッチは、Ｈレベルの信号が入力されたときオンになり、Ｌレベルの信号が入力されたときにオフになる。

信号Φ１は、スイッチ２４５、２４６を制御する機能を有し、それぞれのスイッチは、Ｈレベルの信号が入力されたときオンになり、Ｌレベルの信号が入力されたときにオフになる。

信号Φ２は、スイッチ２４７、２４８を制御する機能を有し、それぞれのスイッチは、Ｈレベルの信号が入力されたときオンになり、Ｌレベルの信号が入力されたときにオフになる。

スイッチ２３６乃至２４８に、トランジスタを用いてもよい。

図１０のその他の構成については、図２の説明に関する記載を参照すればよい。

電流検出回路３５１は、外部から電流検出回路３５１へ流れ込む電流を検出する電流シンク方式と、電流検出回路３５１から外部へ流れ込む電流を検出する電流ソース方式の２通りの方式で電流を検出してもよい。また、電流検出回路３５１は、電圧（または電位）を検出する電圧検出回路にしてもよい。それぞれの方式の切り替えは、信号Φ１、信号Φ２、信号ＰＯＬ及び信号ＩＭを制御することで、行うことができる（表１参照）。

表１は、各検出方式を採用する場合の、信号Φ１、信号Φ２、信号ＰＯＬ及び信号ＩＭの与え方の一例を示している。なお、それぞれの信号としてＨレベルの電位を与える場合をＨと記載し、Ｌレベルの電位を与える場合をＬと記載している。

表１において、電流シンク型（Ａ）とは、表示装置の画素から流れ込む電流を検出する場合の回路構成である（図１１（Ａ）に等価回路を示す）。電流シンク型（Ａ）を選択した場合、オペアンプ２１０の反転入力端子に信号ＣＨが入力され、オペアンプ２１０の非反転入力端子に電位ＶＲＥＦ１が入力される。また、容量素子２３４がオペアンプ２１０に電気的に接続され、オペアンプ２１０と積分回路を構成する。

表１において、電流シンク型（Ｂ）とは、入力装置の入力部から流れ込む電流を検出する場合の回路構成である（図１１（Ｂ）に等価回路を示す）。電流シンク型（Ｂ）を選択した場合、オペアンプ２１０の反転入力端子に信号ＣＨが入力され、オペアンプ２１０の非反転入力端子に電位ＶＲＥＦ１が入力される。また、容量素子２３５がオペアンプ２１０に電気的に接続され、オペアンプ２１０と積分回路を構成する。

表１において、電流ソース型（Ａ）とは、表示装置の画素へ流れ込む電流を検出する場合の回路構成である（図１２（Ａ）に等価回路を示す）。電流ソース型（Ａ）を選択した場合、オペアンプ２１０の反転入力端子に電位ＶＲＥＦ１が入力され、オペアンプ２１０の非反転入力端子に信号ＣＨが入力される。また、容量素子２３４がオペアンプ２１０に電気的に接続され、オペアンプ２１０と積分回路を構成する。

表１において、電流ソース型（Ｂ）とは、入力装置の入力部へ流れ込む電流を検出する場合の回路構成である（図１２（Ｂ）に等価回路を示す）。電流ソース型（Ｂ）を選択した場合、オペアンプ２１０の反転入力端子に電位ＶＲＥＦ１が入力され、オペアンプ２１０の非反転入力端子に信号ＣＨが入力される。また、容量素子２３５がオペアンプ２１０に電気的に接続され、オペアンプ２１０と積分回路を構成する。

表１において、ボルテージフォロワ型とは、信号ＣＨの電圧（または電位）を検出する場合の回路構成である（図１２（Ｃ）に等価回路を示す）。ボルテージフォロワ型を選択した場合、オペアンプ２１０の反転入力端子にオペアンプ２１０の出力端子が電気的に接続され、オペアンプ２１０の非反転入力端子に信号ＣＨが入力される。このとき、オペアンプ２１０は、信号ＣＨの電位を等倍して信号ＯＵＴ＿ＯＰとして出力するボルテージフォロワとして機能する。

図１３に示すタイミングチャートは、図１２（Ｃ）に示すボルテージフォロワ型回路の動作の一例を示している。図１３のタイミングチャートは、信号ＣＬＫ１、信号ＣＬＫ２、電位ＶＲＥＦ２、信号ＯＵＴ＿ＯＰ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴ及び信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥの電位変化を表している。図３のタイミングチャートでは、電位ＶＲＥＦ２は常に一定の電位を保っていたが、図１３のタイミングチャートでは、電位ＶＲＥＦ２は時間とともに変動する。また、時刻Ｔ１乃至Ｔ５は、動作のタイミングを説明するために付したものである。

まず、時刻Ｔ１において、信号ＣＬＫ２がＬレベルからＨレベルへと変化する。このとき、カウンター２０８がリセットされ、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして００が与えられる。また同時に、ラッチ２０７は、直前の信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴを記憶し、信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして出力する。

また、時刻Ｔ１において、信号ＣＨの電位が信号ＯＵＴ＿ＯＰとして出力される。同時に、電位ＶＲＥＦ２が電位Ｖ１に変化する。電位Ｖ１は、信号ＯＵＴ＿ＯＰがとり得る電位（信号ＣＨがとり得る電位）の最大値よりも高いことが好ましい。

次に、時刻Ｔ２において、信号ＣＬＫ２がＨレベルからＬレベルへ変化する。このときから、電位ＶＲＥＦ２が低下を始める。

また、時刻Ｔ２から、カウンター２０８が、信号ＣＬＫ１の電位がＨレベルからＬレベルへ変化する回数（あるいはＬレベルからＨレベルへ変化する回数）を数え始め、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして、カウント数を出力する。

次に、時刻Ｔ３において、電位ＶＲＥＦ２が信号ＯＵＴ＿ＯＰの電位と等しくなり、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰの電位がＬレベルからＨレベルへ変化する。このとき、カウンター２０８に含まれているラッチ回路が機能し、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴとして、時刻Ｔ３におけるカウント数が保持される。

次に、時刻Ｔ４において、時刻Ｔ１と同様に、信号ＣＬＫ２の電位がＬレベルからＨレベルへ変化し、電位ＶＲＥＦ２が電位Ｖ１に変化する。このとき、カウンター２０８のラッチが解除される。また同時に、信号ＣＬＫ２によって、信号ＯＵＴ＿ＣＯＵＮＴは００に初期化され、信号ＯＵＴ＿ＣＯＤＥとして、直前のカウント数（図１３では５Ｂ）が保持される。このカウント数は、信号ＣＨの電位に対応したものであり、該カウント数を読み出すことで、信号ＣＨの電位を検出することができる。

以降、上述の動作を繰り返すことで、その都度、信号ＣＨの電位を検出することができる。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることができる入出力装置の構成について、図１４および図１５を参照しながら説明する。

図１４は本発明の一態様の入出力装置５００の構成を説明する投影図である。なお、説明の便宜のために検知ユニット６０２の一部および画素５０２の一部を拡大して図示している。

図１５（Ａ）は図１４に示す本発明の一態様の入出力装置５００のＺ１−Ｚ２における断面の構造を示す断面図であり、図１５（Ｂ）および図１５（Ｃ）は図１５（Ａ）に示す構造の一部を置換した場合の断面図である。

＜入出力装置の構成例＞
本実施の形態で説明する入出力装置５００は、表示装置３０１および表示装置３０１に重なる入力装置３３１を有する（図１４参照）。

入力装置３３１は、マトリクス状に配設される複数の検知ユニット６０２を有する。

また、行方向（図中に矢印Ｒで示す）に配置される複数の検知ユニット６０２が電気的に接続される配線Ｇ１または配線ＲＥＳなどを有する。

また、列方向（図中に矢印Ｃで示す）に配置される複数の検知ユニット６０２が電気的に接続される配線ＤＬなどを有する。

検知ユニット６０２は検知回路を備える。検知回路は、配線Ｇ１、配線ＲＥＳまたは配線ＤＬなどに電気的に接続される。

トランジスタまたは／および検知素子等を検知回路に用いることができる。例えば、検知素子に導電膜と当該導電膜に電気的に接続される容量素子を用いることができる。また、容量素子と当該容量素子に電気的に接続されるトランジスタを用いることができる。

絶縁層６５３、絶縁層６５３を挟持する第１の電極６５１および第２の電極６５２を備える容量素子６５０を用いることができる（図１５（Ａ）参照）。

また、検知ユニット６０２はマトリクス状に配置された複数の窓部６６７を有する。窓部６６７は可視光を透過し、複数の窓部６６７の間に遮光性の層ＢＭを配設してもよい。

窓部６６７に重なる位置に着色層を備える。着色層は、所定の色の光を透過する。なお、着色層はカラーフィルタということができる。例えば、青色の光を透過する着色層ＣＦＢ、緑色の光を透過する着色層ＣＦＧまたは赤色の光を透過する着色層ＣＦＲを用いることができる。また、黄色の光を透過する着色層や白色の光を透過する着色層を用いてもよい。

表示装置３０１は、マトリクス状に配置された複数の画素５０２を有する。画素５０２は入力装置３３１の窓部６６７と重なるように配置されている。

画素５０２は、検知ユニット６０２に比べてより高密度に配設されてもよい。

本実施の形態で説明する入出力装置５００は、可視光を透過する窓部６６７を具備し、マトリクス状に配設される複数の検知ユニット６０２を備える入力装置３３１と、窓部６６７に重なる画素５０２を複数備える表示装置３０１と、を有し、窓部６６７と画素５０２の間に着色層を含んで構成される。また、それぞれの検知ユニットに他の検知ユニットへの干渉を低減することができるスイッチが配設されている。

これにより、各検知ユニットが検知する検知情報を検知ユニットの位置情報と共に供給することができる。また、画像を表示する画素の位置情報に関連付けて検知情報を供給することができる。また、検知情報を供給させない検知ユニットと信号線を非導通状態にすることで、検知信号を供給させる検知ユニットへの干渉を低減することができる。その結果、利便性または信頼性に優れた新規な入出力装置５００を提供することができる。

例えば、入出力装置５００の入力装置３３１は検知情報を検知して位置情報と共に供給することができる。具体的には、入出力装置５００の使用者は、入力装置３３１に触れた指等をポインタに用いて様々なジェスチャー（タップ、ドラッグ、スワイプまたはピンチイン等）をすることができる。

入力装置３３１は、入力装置３３１に近接または接触する指等を検知して、検知した位置または軌跡等を含む検知情報を供給することができる。

演算装置は供給された情報が所定の条件を満たすか否かをプログラム等に基づいて判断し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を実行する。また、演算装置は、命令の実行結果を、表示情報として表示装置３０１に供給する機能を有する。

これにより、入力装置３３１の使用者は、指等を用いて所定のジェスチャーを供給し、所定のジェスチャーに関連付けられた命令を演算装置に実行させることができる。

例えば、入出力装置５００の入力装置３３１は、一の信号線に検知情報を供給することができる複数の検知ユニットから一の検知ユニットを選択し、選択された検知ユニットを除いた他の検知ユニットと当該一の信号線を非導通状態にすることができる。これにより、選択されていない他の検知ユニットがもたらす選択された検知ユニットへの干渉を低減することができる。

具体的には、選択されていない検知ユニットの検知素子がもたらす選択された検知ユニットの検知素子への干渉を低減できる。

例えば、容量素子および当該容量素子の一の電極が電気的に接続された導電膜を検知素子に用いる場合において、選択されていない検知ユニットの導電膜の電位がもたらす、選択された検知ユニットの導電膜の電位への干渉を低減することができる。

これにより、入出力装置５００はその大きさに依存することなく、検知ユニットを駆動して、検知情報を供給させることができる。例えば、ハンドヘルド型に用いることができる大きさから、電子黒板に用いることができる大きさまで、さまざまな大きさの入出力装置５００を提供することができる。

また、入出力装置５００は、その状態に依存することなく検知ユニットを駆動して、検知情報を供給させることができる。例えば、折り畳まれた状態や展開された状態など、さまざまな形状の入出力装置５００を提供することができる。

以上の構成に加えて、入出力装置５００は以下の構成を備えることもできる。

入出力装置５００の入力装置３３１は、駆動回路３３３ｇまたは駆動回路３３３ｄを備えてもよい。また、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１と電気的に接続されてもよい。

入出力装置５００の表示装置３０１は、走査線駆動回路５０３ｇ、配線５１１または端子５１９を備えてもよい。また、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２と電気的に接続されてもよい。

また、傷の発生を防いで入出力装置５００を保護する保護層６７０を備えてもよい。例えば、セラミックコート層またはハードコート層を保護層６７０に用いることができる。具体的には、酸化アルミニウムを含む層またはＵＶ硬化樹脂を用いることができる。また、入出力装置５００が反射する外光の強度を弱める反射防止層６７０ｐを用いることができる。具体的には、円偏光板等を用いることができる。

以下に、入出力装置５００を構成する個々の要素について説明する。なお、これらの構成は明確に分離できず、一つの構成が他の構成を兼ねる場合や他の構成の一部を含む場合がある。

例えば、複数の窓部６６７に重なる位置に着色層を備える入力装置３３１は、入力装置３３１であるとともにカラーフィルタでもある。

また、例えば入力装置３３１が表示装置３０１に重ねられた入出力装置５００は、入力装置３３１であるとともに表示装置３０１でもある。なお、表示装置３０１に入力装置３３１が重ねられた入出力装置５００をタッチパネルともいう。

《全体の構成》
本実施の形態で説明する入出力装置５００は、入力装置３３１または表示装置３０１を有する。

《入力部》
入力装置３３１は、検知ユニット６０２、配線Ｇ１、配線ＤＬ及び基材６１０を備える。

なお、基材６１０に入力装置３３１を形成するための膜を成膜し、当該膜を加工する方法を用いて、入力装置３３１を形成してもよい。

または、入力装置３３１の一部を他の基材に形成し、当該一部を基材６１０に転置する方法を用いて、入力装置３３１を形成してもよい。

《検知ユニット》
検知ユニット６０２は近接または接触するものを検知して検知信号を供給する。例えば静電容量、照度、磁力、電波または圧力等を検知して、検知した物理量に基づく情報を供給する。具体的には、容量素子、光電変換素子、磁気検知素子、圧電素子または共振器等を検知素子に用いることができる。

検知ユニット６０２は、例えば、近接または接触するものとの間の静電容量の変化を検知する。具体的には、導電膜および導電膜と電気的に接続された検知回路を用いてもよい。

なお、大気中において、指などの大気より大きな誘電率を備えるものが導電膜に近接すると、指と導電膜の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検知して検知情報を供給することができる。具体的には、導電膜および当該導電膜に一方の電極が接続された容量素子を含む検知回路を検知ユニット６０２に用いることができる。

例えば、静電容量の変化に伴い容量素子との間で電荷の分配が引き起こされ、容量素子の両端の電極の電圧が変化する。この電圧の変化を検知信号に用いることができる。具体的には、容量素子６５０の電極間の電圧は一方の電極に電気的に接続された導電膜にものが近接することにより変化する（図１５（Ａ）参照）。

《スイッチ、トランジスタ》
検知ユニット６０２は、制御信号に基づいて導通状態または非導通状態にすることができるスイッチを備える。例えば、トランジスタＭ４をスイッチに用いることができる。

また、検知信号を増幅するトランジスタを検知ユニット６０２に用いることができる。

同一の工程で作製することができるトランジスタを、検知信号を増幅するトランジスタおよびスイッチに用いることができる。これにより、作製工程が簡略化された入力装置３３１を提供できる。

トランジスタは半導体層を備える。例えば、４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることができる。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを半導体層に適用できる。

様々な結晶性を備える半導体層をトランジスタに用いることができる。例えば、非晶質を含む半導体層、微結晶を含む半導体層、多結晶を含む半導体層または単結晶を含む半導体層等を用いることができる。具体的には、アモルファスシリコン、レーザーアニールなどの処理により結晶化したポリシリコンまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）技術を用いて形成された半導体層等を用いることができる。

半導体層に用いる酸化物半導体は、例えば、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。または、ＩｎとＺｎの双方を含むことが好ましい。

スタビライザーとしては、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等がある。

酸化物半導体膜を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、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、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、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、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物を用いることができる。

なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

《配線》
入力装置３３１は、配線Ｇ１、配線ＲＥＳまたは配線ＤＬなどを備える。

導電性を有する材料を、配線Ｇ１、配線ＲＥＳまたは配線ＤＬ等に用いることができる。

例えば、無機導電性材料、有機導電性材料、金属または導電性セラミックスなどを、配線に用いることができる。

具体的には、アルミニウム、金、白金、銀、クロム、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、ニッケル、鉄、コバルト、イットリウム、ジルコニウム、パラジウムまたはマンガンから選ばれた金属元素、上述した金属元素を含む合金または上述した金属元素を組み合わせた合金などを配線等に用いることができる。特に、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。特に、銅とマンガンの合金がウエットエッチング法を用いた微細加工に好適である。

具体的には、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等を用いることができる。

具体的には、アルミニウム膜上にチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を積層する積層構造を用いることができる。

または、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる。

または、グラフェンまたはグラファイトを用いることができる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法としては、熱を加える方法や還元剤を用いる方法等を挙げることができる。

または、導電性高分子を用いることができる。

《駆動回路》
駆動回路３３３ｇは例えば所定のタイミングで選択信号を供給することができる。具体的には、選択信号を配線Ｇ１ごとに所定の順番で供給する。また、さまざまな回路を駆動回路３３３ｇに用いることができる。例えば、シフトレジスタ、フリップフロップ回路などの組み合わせ回路などを用いることができる。

駆動回路３３３ｄは、検知ユニットが供給する検知信号に基づいて検知情報を供給する。また、さまざまな回路を駆動回路３３３ｄに用いることができる。例えば、検知ユニットに配設された検知回路と電気的に接続されることによりソースフォロワ回路やカレントミラー回路を構成することができる回路を、駆動回路３３３ｄに用いることができる。また、検知信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換回路を備えていてもよい。

《基材》
基材６１０は、製造工程に耐えられる程度の耐熱性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備えるものであれば、特に限定されない。特に、可撓性を有する材料を基材６１０に用いると、入力装置３３１を折り畳んだ状態または展開された状態にすることができる。なお、表示装置３０１が表示をする側に入力装置３３１を配置する場合は、透光性を有する材料を基材６１０に用いる。

有機材料、無機材料または有機材料と無機材料等の複合材料等を基材６１０に用いることができる。

例えば、ガラス、セラミックスまたは金属等の無機材料を基材６１０に用いることができる。

具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラスまたはクリスタルガラス等を、基材６１０に用いることができる。

具体的には、金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を、基材６１０に用いることができる。例えば、酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を、基材６１０に用いることができる。

例えば、樹脂、樹脂フィルムまたはプラスチック等の有機材料を基材６１０に用いることができる。

具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート若しくはアクリル樹脂等の樹脂フィルムまたは樹脂板を、基材６１０に用いることができる。

例えば、薄板状のガラス板または無機材料等の膜を樹脂フィルム等に貼り合わせた複合材料を基材６１０に用いることができる。

例えば、繊維状または粒子状の金属、ガラスもしくは無機材料等を樹脂フィルムに分散した複合材料を、基材６１０に用いることができる。

例えば、繊維状または粒子状の樹脂もしくは有機材料等を無機材料に分散した複合材料を基材６１０に用いることができる。

また、単層の材料または複数の層が積層された積層材料を、基材６１０に用いることができる。例えば、基材と基材に含まれる不純物の拡散を防ぐ絶縁層等が積層された積層材料を、基材６１０に用いることができる。

具体的には、ガラスとガラスに含まれる不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等から選ばれた一または複数の膜が積層された積層材料を、基材６１０に適用できる。

または、樹脂と樹脂を透過する不純物の拡散を防ぐ酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜等が積層された積層材料を、基材６１０に適用できる。

具体的には、可撓性を有する基材６１０ｂ、不純物の拡散を防ぐバリア膜６１０ａおよび基材６１０ｂとバリア膜６１０ａを貼り合わせる樹脂層６１０ｃの積層体を用いることができる（図１５（Ａ）参照）。

《フレキシブルプリント基板》
フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１は、タイミング信号、電源電位等を供給し、検知信号が供給される（図１４）。

《表示部》
表示装置３０１は、画素５０２、走査線、信号線または基材５１０を備える（図１４参照）。

なお、基材５１０に表示装置３０１を形成するための膜を成膜し、当該膜を加工して表示装置３０１を形成してもよい。

または、表示装置３０１の一部を他の基材に形成し、当該一部を基材５１０に転置して、表示装置３０１を形成してもよい。

《画素》
画素５０２は副画素５０２Ｂ、副画素５０２Ｇおよび副画素５０２Ｒを含み、それぞれの副画素は表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。

《画素回路》
画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を表示部に用いることが出来る。

アクティブマトリクス方式では、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いることが出来る。例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）、又はＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。

アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。または、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図ることが出来る。

画素回路は、例えば、トランジスタ５０２ｔを含む。

表示装置３０１はトランジスタ５０２ｔを覆う絶縁膜５２１を備える。絶縁膜５２１は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用いることができる。また、絶縁膜５２１に不純物の拡散を抑制できる層を含む積層膜を適用することができる。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ５０２ｔ等の信頼性の低下を抑制できる。

《表示素子》
さまざまな表示素子を表示装置３０１に用いることができる。例えば、電気泳動方式やエレクトロウェッティング方式などにより表示を行う表示素子（電子インクともいう）、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、液晶素子などを用いることができる。

また、透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイなどに用いることができる表示素子を用いることができる。

例えば、射出する光の色が異なる有機エレクトロルミネッセンス素子を副画素毎に適用してもよい。

例えば、白色の光を射出する有機エレクトロルミネッセンス素子を適用できる。

例えば、発光素子５５０Ｒは、下部電極、上部電極、下部電極と上部電極の間に発光性の有機化合物を含む層を有する。

副画素５０２Ｒは発光モジュール５８０Ｒを備える。副画素５０２Ｒは、発光素子５５０Ｒおよび発光素子５５０Ｒに電力を供給することができるトランジスタ５０２ｔを含む画素回路を備える。また、発光モジュール５８０Ｒは発光素子５５０Ｒおよび光学素子（例えば着色層ＣＦＲ）を備える。

なお、特定の波長の光を効率よく取り出せるように、発光モジュール５８０Ｒに微小共振器構造を配設することができる。具体的には、特定の光を効率よく取り出せるように配置された可視光を反射する膜および半反射・半透過する膜の間に発光性の有機化合物を含む層を配置してもよい。

発光モジュール５８０Ｒは、光を取り出す方向に着色層ＣＦＲを有する。着色層は特定の波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色または青色等の光を選択的に透過するものを用いることができる。なお、他の副画素を着色層が設けられていない窓部に重なるように配置して、着色層を透過しないで発光素子の発する光を射出させてもよい。

着色層ＣＦＲは発光素子５５０Ｒと重なる位置にある。これにより、発光素子５５０Ｒが発する光の一部は着色層ＣＦＲを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュール５８０Ｒの外部に射出される。

着色層（例えば着色層ＣＦＲ）を囲むように遮光性の層ＢＭがある。

なお、光を取り出す側に封止材５６０が設けられている場合、封止材５６０は発光素子５５０Ｒと着色層ＣＦＲに接してもよい。

下部電極は絶縁膜５２１の上に配設される。下部電極に重なる開口部が設けられた隔壁５２８を備える。なお、隔壁５２８の一部は下部電極の端部に重なる。

下部電極は、上部電極との間に発光性の有機化合物を含む層を挟持して発光素子（例えば発光素子５５０Ｒ）を構成する。画素回路は発光素子に電力を供給する。

また、隔壁５２８上に、基材６１０と基材５１０の間隔を制御するスペーサを有する。

なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。

また、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。また、適用する表示素子に好適な構成を様々な画素回路から選択して用いることができる。

《基材》
可撓性を有する材料を基材５１０に用いることができる。例えば、基材６１０に用いることができる材料と同様の材料を基材５１０に適用することができる。

なお、基材５１０が透光性を必要としない場合は、例えば透光性を有しない材料、具体的にはＳＵＳまたはアルミニウム等を用いることができる。

例えば、可撓性を有する基材５１０ｂと、不純物の拡散を防ぐバリア膜５１０ａと、基材５１０ｂおよびバリア膜５１０ａを貼り合わせる樹脂層５１０ｃと、が積層された積層体を基材５１０に好適に用いることができる（図１５（Ａ）参照）。

《封止材》
封止材５６０は基材６１０と基材５１０を貼り合わせる。封止材５６０は空気より大きい屈折率を備える。

なお、画素回路または発光素子（例えば発光素子５５０Ｒ）は基材５１０と基材６１０の間にある。

《走査線駆動回路の構成》
走査線駆動回路５０３ｇは選択信号を供給する。走査線駆動回路５０３ｇはトランジスタ５０３ｔおよび容量５０３ｃを含む。なお、画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができるトランジスタを駆動回路に用いることができる。

《配線》
表示装置３０１は、走査線、信号線および電源線等の配線を有する。さまざまな導電膜を用いることができる。例えば、入力装置３３１に用いることができる導電膜と同様の材料を用いることができる。

表示装置３０１は、信号を供給することができる配線５１１を備え、端子５１９が配線５１１に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができるフレキシブルプリント基板ＦＰＣ２が端子５１９に電気的に接続されている。

なお、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。

《他の構成》
入出力装置５００は、反射防止層６７０ｐを画素に重なる位置に備える。反射防止層６７０ｐとして、例えば円偏光板を用いることができる。

＜入出力装置の変形例＞
様々なトランジスタを入力装置３３１または／および表示装置３０１に適用できる。

ボトムゲート型のトランジスタを入力装置３３１に適用する場合の構成を図１５（Ａ）に示す。

ボトムゲート型のトランジスタを表示装置３０１に適用する場合の構成を図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に図示する。

例えば、酸化物半導体、アモルファスシリコン等を含む半導体層を図１５（Ａ）に図示するトランジスタ５０２ｔおよびトランジスタ５０３ｔに適用することができる。

例えば、レーザーアニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層を、図１５（Ｂ）に図示するトランジスタ５０２ｔおよびトランジスタ５０３ｔに適用することができる。

トップゲート型のトランジスタを表示装置３０１に適用する場合の構成を、図１５（Ｃ）に図示する。

例えば、多結晶シリコンまたは単結晶シリコン基板等から転置された単結晶シリコン膜等を含む半導体層を、図１５（Ｃ）に図示するトランジスタ５０２ｔおよびトランジスタ５０３ｔに適用することができる。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の入出力装置に用いることができる入力装置の構成および駆動方法について、図１６および図１７を参照しながら説明する。

図１６は本発明の一態様の入力装置３３１の構成を説明する図である。

図１６（Ａ）は本発明の一態様の入力装置３３１の構成を説明するブロック図である。図１６（Ｂ）は変換器ＣＯＮＶの構成を説明する回路図であり、図１６（Ｃ）は検知ユニット６０２の構成を説明する回路図である。図１６（Ｄ−１）および図１６（Ｄ−２）は検知ユニット６０２の駆動方法を説明するタイミングチャートである。

＜入力装置の構成例＞
本実施の形態で説明する入力装置３３１は、検知ユニット６０２と、検知ユニット６０２がマトリクス状に配置される入力部３３２と、行方向に配置される配線Ｇ１と、列方向に配置される配線ＤＬと、配線Ｇ１が電気的に接続された駆動回路３３３ｇと、配線ＤＬが電気的に接続された駆動回路３３３ｄと、を有する（図１６（Ａ）参照）。例えば、複数の検知ユニット６０２をｎ行ｍ列（ｎおよびｍは１以上の自然数）のマトリクス状に配置してもよい。

《検知回路１９》
検知ユニット６０２は、検知回路１９を有する。検知回路１９は、トランジスタＭ１と、トランジスタＭ２と、トランジスタＭ３と、検知素子Ｃ１と、ノードＡと、を有する（図１６（Ｃ））。また、検知回路１９は、配線ＶＲＥＳと、配線ＲＥＳと、配線Ｇ１と、配線ＤＬと、配線ＣＳと、配線ＶＰＩと、に電気的に接続されている。

検知素子Ｃ１の第１の電極は、ノードＡに電気的に接続され、検知素子Ｃ１の第２の電極は、配線ＣＳに電気的に接続されている。トランジスタＭ１のゲートは、ノードＡに電気的に接続され、トランジスタＭ１のソース及びドレインの一方は、配線ＶＰＩに電気的に接続され、トランジスタＭ１のソース及びドレインの他方は、トランジスタＭ２を介して、配線ＤＬに電気的に接続されている。また、ノードＡは、トランジスタＭ３を介して、配線ＶＲＥＳに電気的に接続されている。トランジスタＭ２のゲートは、配線Ｇ１に電気的に接続されている。トランジスタＭ３のゲートは、配線ＲＥＳに電気的に接続されている。

検知素子Ｃ１の容量は、例えば、検知素子Ｃ１の第１の電極または検知素子Ｃ１の第２の電極にものが近接すること、もしくは検知素子Ｃ１の第１の電極および検知素子Ｃ１の第２の電極の間隔が変化することにより変化する。これにより、検知回路１９は検知素子Ｃ１の容量の変化に基づく検知信号ＤＡＴＡを供給する機能を有する。

配線ＣＳは、検知素子Ｃ１の第２の電極の電位を制御する信号を供給する機能を有する。

配線ＶＰＩは所定の電位を供給する機能を有する。例えば、配線ＶＰＩは、接地電位、低電源電位または高電源電位を供給する機能を有する。

配線ＶＲＥＳは、例えばトランジスタＭ１を導通状態にすることができる程度の電位を供給する機能を有する。

配線ＲＥＳはリセット信号を供給する機能を有する。

配線Ｇ１は選択信号を供給する機能を有する。

配線ＤＬは検知信号ＤＡＴＡを変換器ＣＯＮＶに供給する機能を有する。

駆動回路３３３ｇは選択信号を配線Ｇ１ごとに所定の順番で供給する機能を有する。また駆動回路３３３ｄは、変換回路を有する。該変換回路は、配線ＤＬに流れる電流の変化を、電圧の変化に変換する機能を有する。

《変換器ＣＯＮＶ》
駆動回路３３３ｄは、複数の変換器ＣＯＮＶを有する。それぞれの変換器ＣＯＮＶは、配線ＤＬから供給される検知信号ＤＡＴＡを変換し、端子ＯＵＴに供給する機能を有することが好ましい。例えば、変換器ＣＯＮＶを検知回路１９と電気的に接続し、ソースフォロワ回路またはカレントミラー回路を構成してもよい。

具体的には、トランジスタＭ４を用いた変換器ＣＯＮＶを用いて、ソースフォロワ回路を構成してもよい（図１６（Ｂ）参照）。配線ＶＰＯおよび配線ＢＲは、例えば、変換回路および検知回路が備えるトランジスタを駆動できる程度の十分に高い電位を供給することが好ましい。

また、図１７に示すように、変換器ＣＯＮＶは、トランジスタＭ４、Ｍ５を有していてもよい。なお、トランジスタＭ４は、トランジスタＭ１乃至Ｍ３と同一の工程で作製してもよい。

トランジスタＭ１乃至Ｍ３は半導体層を有する。例えば、４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いることが好ましい。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用することが好ましい。

＜検知回路１９の駆動方法＞
次に、検知回路１９の駆動方法について説明する。
《第１のステップ》
第１のステップにおいて、トランジスタＭ３を導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号をトランジスタＭ３のゲートに供給し、ノードＡの電位を所定の電位にする。具体的には、リセット信号を配線ＲＥＳに供給し、ノードＡの電位を、例えばトランジスタＭ１を導通状態にすることができる電位にする（図１６（Ｄ−１）期間Ｐ１参照）。

《第２のステップ》
第２のステップにおいて、トランジスタＭ２を導通状態にする選択信号をトランジスタＭ２のゲートに供給し、トランジスタＭ１のソース及びドレインの他方を配線ＤＬに電気的に接続する。具体的には、配線Ｇ１に選択信号を供給する（図１６（Ｄ−１）期間Ｐ２参照）。

《第３のステップ》
第３のステップにおいて、制御信号を検知素子Ｃ１の第２の電極に供給し、制御信号および検知素子Ｃ１の容量に基づいて変化する電位をノードＡに供給する。具体的には、配線ＣＳに矩形の制御信号を供給する。検知素子Ｃ１は、検知素子Ｃ１の容量に基づいてノードＡの電位を上昇させる（図１６（Ｄ−１）期間Ｐ２の後半を参照）。

例えば、検知素子Ｃ１が大気中に置かれている場合、大気より誘電率の高いものが、検知素子Ｃ１の第２の電極に近接して配置された場合、検知素子Ｃ１の容量は見かけ上大きくなる。具体的には、指などのものが検知素子Ｃ１に近接することにより、検知素子Ｃ１の容量は見かけ上大きくなる。その結果、ノードＡの電位の変化は、大気より誘電率の高いものが近接して配置されていない場合に比べて小さくなる（図１６（Ｄ−２）実線参照）。

《第４のステップ》
第４のステップにおいて、ノードＡの電位の変化がもたらす信号を配線ＤＬに供給する。例えば、ノードＡの電位の変化がもたらす電流の変化を配線ＤＬに供給する。

変換器ＣＯＮＶは、配線ＤＬを流れる電流の変化を電圧の変化に変換して供給する。

《第５のステップ》
第５のステップにおいて、トランジスタＭ２を非導通状態にする選択信号を配線Ｇ１に供給する。

以後、配線Ｇ１（１）乃至Ｇ１（ｎ）について、走査線ごとに第１のステップから第５のステップを繰り返す。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、入力装置３３１に用いることができる光学式タッチセンサの一例について、図１８を用いて説明する。

図１８は本発明の一態様の入力装置３３１の構成を説明する図である。

図１８（Ａ）は本発明の一態様の入力装置３３１の構成を説明するブロック図であり、図１８（Ｂ）は入力装置３３１に用いることができる変換器ＣＯＮＶの構成を説明する回路図であり、図１８（Ｃ）は入力装置３３１に用いることができる検知回路１９の構成を説明する回路図である。図１８（Ｄ）は検知回路１９の駆動方法を説明するタイミングチャートである。

＜入力装置の構成例＞
本実施の形態で説明する入力装置３３１は、検知ユニット６０２と、検知ユニット６０２がマトリクス状に配置される入力部３３２と、行方向に配置される配線Ｇ１と、列方向に配置される配線ＤＬと、配線Ｇ１が電気的に接続された駆動回路３３３ｇと、配線ＤＬが電気的に接続された駆動回路３３３ｄと、を有する（図１８（Ａ）参照）。例えば、複数の検知ユニット６０２をｎ行ｍ列（ｎおよびｍは１以上の自然数）のマトリクス状に配置してもよい。

《検知回路１９》
検知ユニット６０２は、検知回路１９を備える。検知回路１９は、トランジスタＭ１と、トランジスタＭ２と、トランジスタＭ３と、トランジスタＭ４と、検知素子ＰＤと、ノードＡと、ノードＢと、を有する。また、検知回路１９は、配線ＤＬと、配線ＶＰＩと、配線Ｇ１と、配線ＲＥＳと、配線ＶＲＥＳと、配線ＥＸに電気的に接続されている。

検知素子ＰＤの第１の電極は、ノードＢに電気的に接続され、検知素子ＰＤの第２の電極は、配線ＶＰＩに電気的に接続される。ノードＢは、トランジスタＭ４を介してノードＡに電気的に接続される。トランジスタＭ４のゲートは配線ＥＸに電気的に接続される。ノードＡは、トランジスタＭ３を介して、配線ＶＲＥＳに電気的に接続される。トランジスタＭ３のゲートは、配線ＲＥＳに電気的に接続される。トランジスタＭ１のゲートは、ノードＡに電気的に接続され、トランジスタＭ１のソース及びドレインの一方は、配線ＶＰＩに電気的に接続され、トランジスタＭ１のソース及びドレインの他方は、トランジスタＭ２を介して、配線ＤＬに電気的に接続される。トランジスタＭ２のゲートは、配線Ｇ１に電気的に接続される。

検知素子ＰＤは、光電変換素子を備える。例えばフォトダイオードを検知素子ＰＤに用いてもよい。具体的には、シリコンを半導体層に用いてもよい。特にｐ型、ｉ型、ｎ型のアモルファスシリコンが積層されたフォトダイオードを用いることが好ましい。

配線Ｇ１は、選択信号を供給する機能を有する。

配線ＤＬは、検知信号を供給する機能を有する。

配線ＶＲＥＳは所定の電位を供給する機能を有する。例えば、配線ＶＲＥＳは、トランジスタＭ１を導通状態にする電位を、ノードＡに供給する機能を有する。

配線ＲＥＳはリセット信号を供給する機能を有する。

配線ＶＰＩは所定の電位を供給する機能を有する。例えば、配線ＶＰＩは、接地電位、低電源電位または高電源電位を供給する機能を有する。

配線ＥＸは露光制御信号を供給する機能を有する。

駆動回路３３３ｇは選択信号を配線Ｇ１ごとに所定の順番で供給する機能を有する。また駆動回路３３３ｄは、変換回路を有する。該変換回路は、配線ＤＬに流れる電流の変化を、電圧の変化に変換する機能を有する。

《変換器ＣＯＮＶ》
駆動回路３３３ｄは、複数の変換器ＣＯＮＶを有する。それぞれの変換器ＣＯＮＶは、配線ＤＬから供給される検知信号ＤＡＴＡを変換し、端子ＯＵＴに供給する機能を有することが好ましい。例えば、変換器ＣＯＮＶを検知回路１９と電気的に接続し、ソースフォロワ回路またはカレントミラー回路を構成してもよい。

具体的には、トランジスタＭ５を用いた変換器ＣＯＮＶを用いて、ソースフォロワ回路を構成してもよい（図１８（Ｂ）参照）。配線ＶＰＯおよび配線ＢＲは、例えば、変換回路および検知回路が備えるトランジスタを駆動できる程度の十分に高い電位を供給することが好ましい。また、配線ＶＰＯが供給する電位は、配線ＶＰＩが供給する電位よりも低いことが好ましい。なお、トランジスタＭ５は、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ４と同一の工程で作製してもよい。

また、トランジスタＭ１乃至トランジスタＭ５は半導体層を有する。例えば、４族の元素、化合物半導体または酸化物半導体を半導体層に用いてもよい。具体的には、シリコンを含む半導体、ガリウムヒ素を含む半導体またはインジウムを含む酸化物半導体などを適用してもよい。

＜検知回路１９の駆動方法＞
次に、検知素子ＰＤの起電力の変化に基づく検知信号ＤＡＴＡを供給することができる検知回路１９の駆動方法について説明する。

《第１のステップ》
第１のステップにおいて、トランジスタＭ３を導通状態にした後に非導通状態にするリセット信号を供給し、ノードＡの電位を所定の電位にする（図１８（Ｄ）期間Ｐ１参照）。

具体的には、リセット信号を配線ＲＥＳに供給する。リセット信号が供給されたトランジスタＭ３は、ノードＡの電位を、例えば、トランジスタＭ１を導通状態にできる電位にする。

また、リセット信号と同期して、トランジスタＭ４を導通状態にする露光制御信号を配線ＥＸに供給し、ノードＢの電位を所定の電位にしてもよい。具体的には、トランジスタＭ４のゲートの電位が、所定の期間において、トランジスタＭ４の閾値電圧より十分高い電位になるように、配線ＥＸに矩形の露光制御信号を供給してもよい。

なお、第１のステップは、全ての検知ユニット６０２について、同時に行ってもよい。

《第２のステップ》
第２のステップにおいて、トランジスタＭ４を非導通状態にする露光制御信号を配線ＥＸに供給する。例えば、配線ＥＸに接地電位を与えてもよい。

《第３のステップ》
第３のステップにおいて、トランジスタＭ２を導通状態にする選択信号を配線Ｇ１に供給し、トランジスタＭ１のソース及びドレインの他方を配線ＤＬに電気的に接続する。（図１８（Ｄ）期間Ｐ２参照）。

《第４のステップ》
第４のステップにおいて、トランジスタＭ４を所定の期間導通状態にする露光制御信号を配線ＥＸに供給する。

検知素子ＰＤの起電力は、検知素子ＰＤに照射する光の強度に応じて変化する。また、検知素子ＰＤを流れる電流は、検知素子ＰＤの起電力に基づいて変化する。

例えば、検知素子ＰＤが明るい環境に置かれている場合、検知素子ＰＤに起電力が発生し、検知素子ＰＤに電流が流れる。その結果、ノードＡ及びノードＢの電位は低下する（図１８（Ｄ）期間Ｐ２，Ｐ３実線）。

例えば、検知素子ＰＤに照射する光を遮るものが検知素子ＰＤに近接して配置された場合、照射する光の強度が低下し、検知素子ＰＤの起電力も低下する。具体的には、指などのものが検知素子ＰＤに近接することにより、検知素子ＰＤの起電力は低下する。その結果、ノードＡ及びノードＢの電位の低下は、検知素子ＰＤが明るい環境に置かれた場合と比較して、小さくなる（図１８（Ｄ）期間Ｐ２，Ｐ３点線）。

また、第４のステップにおいて、ノードＡの電位の変化がもたらす検知信号ＤＡＴＡを配線ＤＬに供給する。具体的には、トランジスタＭ２を導通状態にする選択信号を、配線Ｇ１に供給する（図１８（Ｄ）期間Ｐ２参照）。

変換器ＣＯＮＶは、配線ＤＬを流れる電流の変化を電圧の変化に変換して端子ＯＵＴに供給する。

《第５のステップ》
第５のステップにおいて、トランジスタＭ２を非導通状態にする選択信号を配線Ｇ１に供給する。具体的には、配線Ｇ１に接地電位を与える（図１８（Ｄ）期間Ｐ３参照）。

以後、配線Ｇ１（１）乃至配線Ｇ１（ｎ）を順番に選択する。配線Ｇ１（１）を選択する場合は、上記の第１のステップから第５のステップを実行し、配線Ｇ１（２）乃至配線Ｇ１（ｎ）を選択する場合は、第２のステップから第５のステップを実行する。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様が適用可能な電子機器及び照明装置について、図１９及び図２０を用いて説明する。

本発明の一態様の入出力装置（タッチパネル）は可撓性を有する。したがって、可撓性を有する電子機器や照明装置に好適に用いることができる。また、本発明の一態様を適用することで、信頼性が高く、繰り返しの曲げに対して強い電子機器や照明装置を作製できる。

電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニター、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

また、本発明の一態様の入出力装置は可撓性を有するため、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。

図１９（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２のほか、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、本発明の一態様の入出力装置を表示部７４０２に用いることにより作製される。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯電話機を歩留まりよく提供できる。

図１９（Ａ）に示す携帯電話機７４００は、指などで表示部７４０２に触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指などで表示部７４０２に触れることにより行うことができる。

また、操作ボタン７４０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部７４０２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。

図１９（Ｂ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、バンド７１０３、バックル７１０４、操作ボタン７１０５、入出力端子７１０６などを備える。

携帯情報端末７１００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。

表示部７１０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部７１０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部７１０２に表示されたアイコン７１０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。

操作ボタン７１０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７１００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７１０５の機能を自由に設定することもできる。

また、携帯情報端末７１００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。

また、携帯情報端末７１００は入出力端子７１０６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７１０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７１０６を介さずに無線給電により行ってもよい。

携帯情報端末７１００の表示部７１０２には、本発明の一態様の入出力装置が組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い携帯情報端末を歩留まりよく提供できる。

図１９（Ｃ）は、照明装置の一例を示している。照明装置７２１０は、それぞれ、操作スイッチ７２０３を備える台部７２０１と、台部７２０１に支持される発光部を有する。

また、照明装置７２１０の備える各々の発光部はフレキシブル性を有しているため、発光部を可塑性の部材や可動なフレームなどの部材で固定し、用途に合わせて発光部の発光面を自在に湾曲可能な構成としてもよい。

なおここでは、台部によって発光部が支持された照明装置について例示したが、発光部を備える筐体を天井に固定する、又は天井からつり下げるように用いることもできる。発光面を湾曲させて用いることができるため、発光面を凹状に湾曲させて特定の領域を明るく照らす、又は発光面を凸状に湾曲させて部屋全体を明るく照らすこともできる。

ここで、各発光部には、本発明の一態様の入出力装置が組み込まれている。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高い照明装置を歩留まりよく提供できる。

本発明の一態様が用いられる電子機器及び照明装置は、可撓性を有する製品に限定されない。図１９（Ｄ）は表示装置の一例を示す。表示装置７０００は、筐体７００１、表示部７００２、支持台７００３等を有する。本発明の一態様の入出力装置は、表示部７００２に組み込むことができる。なお、表示装置７０００には、パーソナルコンピュータ用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。

図１９（Ｅ）には、携帯型のタッチパネルの一例を示している。タッチパネル７３００は、筐体７３０１、表示部７３０２、操作ボタン７３０３、引き出し部材７３０４、制御部７３０５を備える。

タッチパネル７３００は、筒状の筐体７３０１内にロール状に巻かれたフレキシブルな表示部７３０２を備える。

また、タッチパネル７３００は制御部７３０５によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部７３０２に表示することができる。また、制御部７３０５にはバッテリをそなえる。また、制御部７３０５にコネクターを接続する端子部を備え、映像信号や電力を有線により外部から直接供給する構成としてもよい。

また、操作ボタン７３０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え等を行うことができる。

図１９（Ｆ）には、表示部７３０２を引き出し部材７３０４により引き出した状態のタッチパネル７３００を示す。この状態で表示部７３０２に映像を表示することができる。また、筐体７３０１の表面に配置された操作ボタン７３０３によって、片手で容易に操作することができる。また、図１９（Ｅ）のように操作ボタン７３０３を筐体７３０１の中央でなく片側に寄せて配置することで、片手で容易に操作することができる。

なお、表示部７３０２を引き出した際に表示部７３０２の表示面が平面状となるように固定するため、表示部７３０２の側部に補強のためのフレームを設けていてもよい。

なお、この構成以外に、筐体にスピーカを設け、映像信号と共に受信した音声信号によって音声を出力する構成としてもよい。

表示部７３０２には、本発明の一態様の入出力装置が組み込まれている。本発明の一態様により、軽量で、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。

図２０（Ａ）乃至図２０（Ｃ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末８１０を示す。図２０（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末８１０を示す。図２０（Ｂ）に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末８１０を示す。図２０（Ｃ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末８１０を示す。携帯情報端末８１０は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。

表示パネル８１６はヒンジ８１８によって連結された８つの筐体８１５に支持されている。ヒンジ８１８を介して２つの筐体８１５間を屈曲させることにより、携帯情報端末８１０を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の入出力装置を表示パネル８１６に用いることができる。例えば、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができるタッチパネルを適用できる。

なお、本発明の一態様において、タッチパネルが折りたたまれた状態又は展開された状態であることを検知して、検知情報を供給するセンサを備える構成としてもよい。タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが折りたたまれた状態であることを示す情報を取得して、折りたたまれた部分（又は折りたたまれて使用者から視認できなくなった部分）の動作を停止してもよい。具体的には、表示を停止してもよい。また、タッチセンサによる検知を停止してもよい。

同様に、タッチパネルの制御装置は、タッチパネルが展開された状態であることを示す情報を取得して、表示やタッチセンサによる検知を再開してもよい。

図２０（Ｄ）及び図２０（Ｅ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末８２０を示す。図２０（Ｄ）に表示部８２２が外側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末８２０を示す。図２０（Ｅ）に、表示部８２２が内側になるように折りたたんだ状態の携帯情報端末８２０を示す。携帯情報端末８２０を使用しない際に、非表示部８２５を外側に折りたたむことで、表示部８２２の汚れや傷つきを抑制できる。本発明の一態様の入出力装置を表示部８２２に用いることができる。

図２０（Ｆ）は携帯情報端末８８０の外形を説明する斜視図である。図２０（Ｇ）は、携帯情報端末８８０の上面図である。図２０（Ｈ）は携帯情報端末８４０の外形を説明する斜視図である。

携帯情報端末８８０、８４０は、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとしてそれぞれ用いることができる。

携帯情報端末８８０、８４０は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、８つの操作ボタン８８９を一の面に表示することができる（図２０（Ｆ）及び図２０（Ｈ））。また、破線の矩形で示す情報８８７を他の面に表示することができる（図２０（Ｇ）及び図２０（Ｈ））。なお、情報８８７の例としては、ＳＮＳ（ソーシャル・ネットワーキング・サービス）の通知、電子メールや電話などの着信を知らせる表示、電子メールなどの題名、電子メールなどの送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報８８７が表示されている位置に、情報８８７の代わりに、操作ボタン８８９、アイコンなどを表示してもよい。なお、図２０（Ｆ）及び図２０（Ｇ）では、上側に情報８８７が表示される例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、図２０（Ｈ）に示す携帯情報端末８４０のように、横側に表示されていてもよい。

例えば、携帯情報端末８８０の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末８８０を収納した状態で、その表示（ここでは情報８８７）を確認することができる。

具体的には、着信した電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末８８０の上方から観察できる位置に表示する。使用者は、携帯情報端末８８０をポケットから取り出すことなく、表示を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。

携帯情報端末８８０の筐体８８５、携帯情報端末８４０の筐体８８６がそれぞれ有する表示部８８８には、本発明の一態様の入出力装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。

また、図２０（Ｉ）に示す携帯情報端末８４５のように、８面以上に情報を表示してもよい。ここでは、情報８５５、情報８５６、情報８５７がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。

携帯情報端末８４５の筐体８５４が有する表示部８５８には、本発明の一態様の入出力装置を用いることができる。本発明の一態様により、湾曲した表示部を備え、且つ信頼性の高いタッチパネルを歩留まりよく提供できる。

以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の検知回路等に用いることのできるトランジスタの構成について、図２１を用いて説明する。

図２１（Ａ）乃至図２１（Ｃ）に、トランジスタ１５１の上面図及び断面図を示す。図２１（Ａ）はトランジスタ１５１の上面図であり、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）の一点鎖線Ａ−Ｂ間の切断面の断面図に相当し、図２１（Ｃ）は、図２１（Ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｄ間の切断面の断面図に相当する。なお、図２１（Ａ）では、明瞭化のため、構成要素の一部を省略して図示している。

なお、本実施の形態において、第１の電極はトランジスタのソース電極またはドレイン電極の一方を、第２の電極は他方を指すものとする。

トランジスタ１５１は、基板１０２上に設けられるゲート電極１０４ａと、基板１０２及びゲート電極１０４ａ上に形成される絶縁膜１０６及び絶縁膜１０７を含む第１の絶縁膜１０８と、第１の絶縁膜１０８を介して、ゲート電極１０４ａと重なる酸化物半導体膜１１０と、酸化物半導体膜１１０に接する第１の電極１１２ａ及び第２の電極１１２ｂとを有する。

また、第１の絶縁膜１０８、酸化物半導体膜１１０、第１の電極１１２ａ及び第２の電極１１２ｂ上に、絶縁膜１１４、１１６、１１８を含む第２の絶縁膜１２０と、第２の絶縁膜１２０上に形成されるゲート電極１２２ｃとを有する。

ゲート電極１２２ｃは、第１の絶縁膜１０８及び第２の絶縁膜１２０に設けられる開口１４２ｅにおいて、ゲート電極１０４ａと接続する。また、絶縁膜１１８上に画素電極として機能する導電膜１２２ａが形成され、導電膜１２２ａは、第２の絶縁膜１２０に設けられる開口１４２ａにおいて、第２の電極１１２ｂと接続する。

なお、本明細書中において、ゲート電極１２２ｃを、第２のゲート電極、またはバックゲートと呼称する場合がある。

なお、第１の絶縁膜１０８は、トランジスタ１５１の第１のゲート絶縁膜として機能し、第２の絶縁膜１２０は、トランジスタ１５１の第２のゲート絶縁膜として機能する。また、導電膜１２２ａは、画素電極として機能する。

本実施の形態に示すトランジスタ１５１は、チャネル幅方向において、ゲート電極１０４ａ及びゲート電極１２２ｃの間に、第１の絶縁膜１０８及び第２の絶縁膜１２０を介して酸化物半導体膜１１０が設けられている。また、ゲート電極１０４ａは図２１（Ａ）に示すように、上面形状において、第１の絶縁膜１０８を介して酸化物半導体膜１１０の側面と重なる。

第１の絶縁膜１０８及び第２の絶縁膜１２０には複数の開口を有する。代表的には、図２１（Ｂ）に示すように、第２の電極１１２ｂの一部が露出する開口１４２ａを有する。また、図２１（Ｃ）に示すように、開口１４２ｅを有する。

開口１４２ａにおいて、第２の電極１１２ｂと導電膜１２２ａが接続する。

また、開口１４２ｅにおいて、ゲート電極１０４ａ及びゲート電極１２２ｃが接続する。

ゲート電極１０４ａ及びゲート電極１２２ｃを有し、且つゲート電極１０４ａ及びゲート電極１２２ｃを同電位とすることで、キャリアが酸化物半導体膜１１０の広い範囲を流れる。これにより、トランジスタ１５１を移動するキャリアの量が増加する。

この結果、トランジスタ１５１のオン電流が大きくなる共に、電界効果移動度が高くなり、代表的には電界効果移動度が１０ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上、さらには２０ｃｍ^２／Ｖ・ｓ以上となる。なお、ここでの電界効果移動度は、酸化物半導体膜の物性値としての移動度の近似値ではなく、トランジスタの飽和領域における電流駆動力の指標であり、見かけ上の電界効果移動度である。

なお、トランジスタのチャネル長（Ｌ長ともいう。）を０．５μｍ以上６．５μｍ以下、好ましくは１μｍより大きく６μｍ未満、より好ましくは１μｍより大きく４μｍ以下、より好ましくは１μｍより大きく３．５μｍ以下、より好ましくは１μｍより大きく２．５μｍ以下とすることで、電界効果移動度の増加が顕著である。また、チャネル長が０．５μｍ以上６．５μｍ以下のように小さいことで、チャネル幅も小さくすることが可能である。

また、ゲート電極１０４ａ及びゲート電極１２２ｃを有することで、それぞれが外部からの電界を遮蔽する機能を有するため、基板１０２及びゲート電極１０４ａの間、ゲート電極１２２ｃ上に設けられる固定電荷が、酸化物半導体膜１１０に影響しない。この結果、ストレス試験（例えば、ゲート電極にマイナスの電位を印加する−ＧＢＴ（Ｇａｔｅ Ｂｉａｓ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ストレス試験）の劣化が抑制されると共に、異なるドレイン電圧におけるオン電流の立ち上がり電圧の変動を抑制することができる。

なお、ＢＴストレス試験は加速試験の一種であり、長期間の使用によって起こるトランジスタの特性変化（即ち、経年変化）を、短時間で評価することができる。特に、ＢＴストレス試験前後におけるトランジスタのしきい値電圧の変動量は、信頼性を調べるための重要な指標となる。ＢＴストレス試験前後において、しきい値電圧の変動量が少ないほど、信頼性が高いトランジスタであるといえる。

以下に、基板１０２およびトランジスタ１５１を構成する個々の要素について説明する。

《基板１０２》
基板１０２としては、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料を用いる。量産する上では、基板１０２は、第８世代（２１６０ｍｍ×２４６０ｍｍ）、第９世代（２４００ｍｍ×２８００ｍｍ、または２４５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）、第１０世代（２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）等のマザーガラスを用いることが好ましい。マザーガラスは、処理温度が高く、処理時間が長いと大幅に収縮するため、マザーガラスを使用して量産を行う場合、作製工程の加熱処理は、好ましくは６００℃以下、さらに好ましくは４５０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下とすることが望ましい。

《ゲート電極１０４ａ》
ゲート電極１０４ａに用いる材料としては、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、ゲート電極１０４ａに用いる材料は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。また、ゲート電極１０４ａに用いる材料としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。

《第１の絶縁膜１０８》
第１の絶縁膜１０８は、絶縁膜１０６と絶縁膜１０７の２層の積層構造を例示している。なお、第１の絶縁膜１０８の構造はこれに限定されず、例えば、単層構造または３層以上の積層構造としてもよい。

絶縁膜１０６としては、例えば、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などを用いればよく、ＰＥ−ＣＶＤ装置を用いて積層または単層で設ける。また、絶縁膜１０６を積層構造とした場合、第１の窒化シリコン膜として、欠陥が少ない窒化シリコン膜とし、第１の窒化シリコン膜上に、第２の窒化シリコン膜として、水素放出量及びアンモニア放出量の少ない窒化シリコン膜を設けると好適である。この結果、絶縁膜１０６に含まれる水素及び窒素が、後に形成される酸化物半導体膜１１０へ移動または拡散することを抑制できる。

絶縁膜１０７としては、酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜などを用いればよく、ＰＥ−ＣＶＤ装置を用いて積層または単層で設ける。

また、第１の絶縁膜１０８としては、絶縁膜１０６として、例えば、厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜を形成し、その後、絶縁膜１０７として、厚さ５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成する積層構造を用いることができる。該窒化シリコン膜と、該酸化窒化シリコン膜は、真空中で連続して形成すると不純物の混入が抑制され好ましい。なお、ゲート電極１０４ａと重畳する位置の第１の絶縁膜１０８は、トランジスタ１５１のゲート絶縁膜として機能する。また、窒化酸化シリコンとは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい絶縁材料であり、他方、酸化窒化シリコンとは、酸素の含有量が窒素の含有量より大きな絶縁材料のことをいう。

《酸化物半導体膜１１０》
酸化物半導体膜１１０は、酸化物半導体を用いると好ましく、該酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）及びＭ（Ａｌ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、ＣｅまたはＨｆ等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物で表記される膜を含むことが好ましい。または、ＩｎとＺｎの双方を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため、それらと共に、スタビライザーを含むことが好ましい。

スタビライザーとしては、ガリウム（Ｇａ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、またはジルコニウム（Ｚｒ）等がある。また、他のスタビライザーとしては、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）等がある。

酸化物半導体膜１１０を構成する酸化物半導体として、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、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、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、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、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いることができる。

なお、ここで、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを主成分として有する酸化物という意味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素が入っていてもよい。

酸化物半導体膜１１０の成膜方法は、スパッタリング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。とくに、酸化物半導体膜１１０を成膜する際、スパッタリング法を用いると緻密な膜が形成されるため、好適である。

酸化物半導体膜１１０として、酸化物半導体膜を成膜する際、できる限り膜中に含まれる水素濃度を低減させることが好ましい。水素濃度を低減させるには、例えば、スパッタリング法を用いて成膜を行う場合には、成膜室内を高真空排気するのみならずスパッタガスの高純度化も必要である。スパッタガスとして用いる酸素ガスやアルゴンガスは、露点が−４０℃以下、好ましくは−８０℃以下、より好ましくは−１００℃以下、より好ましくは−１２０℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化物半導体膜に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。

例えば、酸化物半導体膜１１０のある深さにおいて、または、酸化物半導体膜１１０のある領域において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）で測定される水素濃度は、１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、２×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上、５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とする。

また、成膜室内の残留水分を除去するためには、吸着型の真空ポンプ、例えば、クライオポンプ、イオンポンプ、チタンサブリメーションポンプを用いることが好ましい。また、ターボ分子ポンプにコールドトラップを加えたものであってもよい。クライオポンプは、例えば、水（Ｈ２Ｏ）など水素原子を含む化合物（より好ましくは炭素原子を含む化合物も）等の排気能力が高いため、クライオポンプを用いて排気した成膜室で成膜された酸化物半導体膜に含まれる不純物の濃度を低減できる。

また、酸化物半導体膜１１０として、酸化物半導体膜をスパッタリング法で成膜する場合、成膜に用いる金属酸化物ターゲットの相対密度（充填率）は９０％以上１００％以下、好ましくは９５％以上１００％以下とする。相対密度の高い金属酸化物ターゲットを用いることにより、成膜される膜を緻密な膜とすることができる。

なお、基板１０２を高温に保持した状態で酸化物半導体膜１１０として、酸化物半導体膜を形成することも、酸化物半導体膜中に含まれうる不純物濃度を低減するのに有効である。基板１０２を加熱する温度としては、１５０℃以上４５０℃以下とすればよく、好ましくは基板温度が２００℃以上３５０℃以下とすればよい。

次に、第１の加熱処理を行うこがと好ましい。第１の加熱処理は、２５０℃以上６５０℃以下、好ましくは３００℃以上５００℃以下の温度で、不活性ガス雰囲気、酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気、または減圧状態で行えばよい。また、第１の加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気で加熱処理した後に、脱離した酸素を補うために酸化性ガスを１０ｐｐｍ以上含む雰囲気で行ってもよい。第１の加熱処理によって、酸化物半導体膜１１０に用いる酸化物半導体の結晶性を高め、さらに第１の絶縁膜１０８及び酸化物半導体膜１１０から水素や水などの不純物を除去することができる。なお、酸化物半導体膜１１０を島状に加工する前に第１の加熱工程を行ってもよい。

酸化物半導体膜１１０には、キャリア密度の低い酸化物半導体膜を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体膜１１０は、キャリア密度が１×１０^１７個／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１５個／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは１×１０^１３個／ｃｍ^３以下、より好ましくは８×１０^１１個／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１１個／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１０個／ｃｍ^３以下であり、１×１０^−９個／ｃｍ^３以上とする。

また、酸化物半導体膜１１０としては、後述するＣＡＡＣ−ＯＳを用いることが好ましい。

《第１の電極、第２の電極》
第１の電極１１２ａおよび第２の電極１１２ｂに用いることのできる導電膜１１２の材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、またはタングステンなどの金属、またはこれを主成分とする合金を単層構造または積層構造として用いることができる。とくに、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンの中から選択される一以上の元素を含むと好ましい。例えば、アルミニウム膜上にチタン膜を積層する二層構造、タングステン膜上にチタン膜を積層する二層構造、銅−マグネシウム−アルミニウム合金膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜または窒化チタン膜と、そのチタン膜または窒化チタン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にチタン膜または窒化チタン膜を形成する三層構造、モリブデン膜または窒化モリブデン膜と、そのモリブデン膜または窒化モリブデン膜上に重ねてアルミニウム膜または銅膜を積層し、さらにその上にモリブデン膜または窒化モリブデン膜を形成する三層構造等がある。なお、酸化インジウム、酸化錫または酸化亜鉛を含む透明導電材料を用いてもよい。また、導電膜は、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。

《絶縁膜１２０》
第２の絶縁膜１２０は、絶縁膜１１４、１１６、１１８の３層の積層構造を例示している。なお、第２の絶縁膜１２０の構造はこれに限定されず、例えば、単層構造、２層の積層構造、または４層以上の積層構造としてもよい。

絶縁膜１１４、１１６としては、酸化物半導体膜１１０として用いる酸化物半導体との界面特性を向上させるため、酸素を含む無機絶縁材料を用いることができる。酸素を含む無機絶縁材料としては、例えば酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜等が挙げられる。また、絶縁膜１１４、１１６としては、例えば、ＰＥ−ＣＶＤ法を用いて形成することができる。

絶縁膜１１４の厚さは、５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることができる。絶縁膜１１６の厚さは、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。

また、絶縁膜１１４、１１６は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の界面は、破線で図示している。なお、本実施の形態においては、絶縁膜１１４と絶縁膜１１６の２層構造について、説明したが、これに限定されず、例えば、絶縁膜１１４の単層構造、絶縁膜１１６の単層構造、または３層以上の積層構造としてもよい。

絶縁膜１１８は、外部からの不純物、例えば、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が、酸化物半導体膜１１０へ拡散するのを防ぐ材料で形成される膜であり、更には水素を含む。

絶縁膜１１８の一例としては、厚さ１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜等を用いることができる。本実施の形態においては、絶縁膜１１８として、厚さ１５０ｎｍの窒化シリコン膜を用いる。

また、上記窒化シリコン膜は、不純物等からのブロック性を高めるために、高温で成膜されることが好ましく、例えば基板温度１００℃以上基板の歪み点以下、より好ましくは３００℃以上４００℃以下の温度で加熱して成膜することが好ましい。また高温で成膜する場合は、酸化物半導体膜１１０として用いる酸化物半導体から酸素が脱離し、キャリア濃度が上昇する現象が発生することがあるため、このような現象が発生しない温度とする。

《導電膜１２２ａ、ゲート電極１２２ｃ》
導電膜１２２ａ、ゲート電極１２２ｃに用いることのできる導電膜としては、インジウムを含む酸化物を用いればよい。例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物などの透光性を有する導電性材料を用いることができる。また、導電膜１２２ａ、１２２ｂに用いることのできる導電膜としては、例えば、スパッタリング法を用いて形成することができる。

なお、本実施の形態に示す構成及び方法などは、他の実施の形態に示す構成及び方法などと適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態７で示した酸化物半導体トランジスタ（ＯＳトランジスタ）に適用可能な酸化物半導体膜の構造について説明する。

なお、本明細書において、「平行」とは、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「略平行」とは、二つの直線が−３０°以上３０°以下の角度で配置されている状態をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。したがって、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。また、「略垂直」とは、二つの直線が６０°以上１２０°以下の角度で配置されている状態をいう。

また、本明細書において、結晶が三方晶または菱面体晶である場合、六方晶系として表す。

酸化物半導体膜は、非単結晶酸化物半導体膜と単結晶酸化物半導体膜とに分けられる。または、酸化物半導体は、例えば、結晶性酸化物半導体と非晶質酸化物半導体とに分けられる。

なお、非単結晶酸化物半導体としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体、非晶質酸化物半導体などがある。また、結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、ＣＡＡＣ−ＯＳ、多結晶酸化物半導体、微結晶酸化物半導体などがある。

まずは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。

試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。

一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。

なお、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。

次に、微結晶酸化物半導体膜について説明する。

微結晶酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。微結晶酸化物半導体膜に含まれる結晶部は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下、または１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の大きさであることが多い。特に、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、または１ｎｍ以上３ｎｍ以下の微結晶であるナノ結晶（ｎｃ：ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ）を有する酸化物半導体膜を、ｎｃ−ＯＳ（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、例えば、高分解能ＴＥＭ像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。

ｎｃ−ＯＳ膜は、微小な領域（例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の領域、特に１ｎｍ以上３ｎｍ以下の領域）において原子配列に周期性を有する。また、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。したがって、ｎｃ−ＯＳ膜は、分析方法によっては、非晶質酸化物半導体膜と区別が付かない場合がある。例えば、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きい径のＸ線を用いるＸＲＤ装置を用いて構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部よりも大きいプローブ径（例えば５０ｎｍ以上）の電子線を用いる電子回折（制限視野電子回折ともいう。）を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、ｎｃ−ＯＳ膜に対し、結晶部の大きさと近いか結晶部より小さいプローブ径の電子線を用いるナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測される。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を行うと、円を描くように（リング状に）輝度の高い領域が観測される場合がある。また、ｎｃ−ＯＳ膜に対しナノビーム電子回折を行うと、リング状の領域内に複数のスポットが観測される場合がある。

ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも規則性の高い酸化物半導体膜である。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、非晶質酸化物半導体膜よりも欠陥準位密度が低くなる。ただし、ｎｃ−ＯＳ膜は、異なる結晶部間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、ｎｃ−ＯＳ膜は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜と比べて欠陥準位密度が高くなる。

次に、非晶質酸化物半導体膜について説明する。

非晶質酸化物半導体膜は、膜中における原子配列が不規則であり、結晶部を有さない酸化物半導体膜である。石英のような無定形状態を有する酸化物半導体膜が一例である。

非晶質酸化物半導体膜は、高分解能ＴＥＭ像において結晶部を確認することができない。

非晶質酸化物半導体膜に対し、ＸＲＤ装置を用いた構造解析を行うと、ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、結晶面を示すピークが検出されない。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、電子回折を行うと、ハローパターンが観測される。また、非晶質酸化物半導体膜に対し、ナノビーム電子回折を行うと、スポットが観測されず、ハローパターンが観測される。

なお、酸化物半導体膜は、ｎｃ−ＯＳ膜と非晶質酸化物半導体膜との間の物性を示す構造を有する場合がある。そのような構造を有する酸化物半導体膜を、特に非晶質ライク酸化物半導体（ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ：ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｌｉｋｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜と呼ぶ。

ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜は、高分解能ＴＥＭ像において鬆（ボイドともいう。）が観察される場合がある。また、高分解能ＴＥＭ像において、明確に結晶部を確認することのできる領域と、結晶部を確認することのできない領域と、を有する。ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜は、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射によって、結晶化が起こり、結晶部の成長が見られる場合がある。一方、良質なｎｃ−ＯＳ膜であれば、ＴＥＭによる観察程度の微量な電子照射による結晶化はほとんど見られない。

なお、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜およびｎｃ−ＯＳ膜の結晶部の大きさの計測は、高分解能ＴＥＭ像を用いて行うことができる。例えば、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶は層状構造を有し、Ｉｎ−Ｏ層の間に、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ層を２層有する。ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の単位格子は、Ｉｎ−Ｏ層を３層有し、またＧａ−Ｚｎ−Ｏ層を６層有する、計９層がｃ軸方向に層状に重なった構造を有する。よって、これらの近接する層同士の間隔は、（００９）面の格子面間隔（ｄ値ともいう。）と同程度であり、結晶構造解析からその値は０．２９ｎｍと求められている。そのため、高分解能ＴＥＭ像における格子縞に着目し、格子縞の間隔が０．２８ｎｍ以上０．３０ｎｍ以下である箇所においては、それぞれの格子縞がＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶のａ−ｂ面に対応する。

また、酸化物半導体膜は、構造ごとに密度が異なる場合がある。例えば、ある酸化物半導体膜の組成がわかれば、該組成と同じ組成における単結晶の密度と比較することにより、その酸化物半導体膜の構造を推定することができる。例えば、単結晶の密度に対し、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜の密度は７８．６％以上９２．３％未満となる。また、例えば、単結晶の密度に対し、ｎｃ−ＯＳ膜の密度およびＣＡＡＣ−ＯＳ膜の密度は９２．３％以上１００％未満となる。なお、単結晶の密度に対し密度が７８％未満となる酸化物半導体膜は、成膜すること自体が困難である。

上記について、具体例を用いて説明する。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体膜において、菱面体晶構造を有する単結晶ＩｎＧａＺｎＯ_４の密度は６．３５７ｇ／ｃｍ^３となる。よって、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体膜において、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜の密度は５．０ｇ／ｃｍ^３以上５．９ｇ／ｃｍ^３未満となる。また、例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］を満たす酸化物半導体膜において、ｎｃ−ＯＳ膜の密度およびＣＡＡＣ−ＯＳ膜の密度は５．９ｇ／ｃｍ^３以上６．３ｇ／ｃｍ^３未満となる。

なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合がある。その場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合わせることにより、所望の組成の単結晶に相当する密度を算出することができる。所望の組成の単結晶の密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して、加重平均を用いて算出すればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を組み合わせて算出することが好ましい。

なお、酸化物半導体膜は、例えば、非晶質酸化物半導体膜、ａ−ｌｉｋｅ ＯＳ膜、微結晶酸化物半導体膜、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜のうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。

なお、本実施の形態は、本明細書で示す他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。

本実施例では、上記実施の形態で示したトランジスタ及び電流検出回路を用いて、折り曲げ可能な有機ＥＬディスプレイ（Ｆｏｌｄａｂｌｅ ＯＬＥＤ ディスプレイ）を試作した。

本実施例で試作した表示装置４００の構造を図２２に示す。表示装置４００は、可撓性基板４０１、パッシベーション層４０２、トランジスタ層４０３、有機ＥＬ層４０４、カラーフィルタ層４０５、パッシベーション層４０６、可撓性基板４０７の積層で構成されている。有機ＥＬ層４０４には、白色有機ＥＬを採用した。白色ＥＬの素子は、青色の蛍光材料で形成された発光ユニットと、緑色と赤色の燐光材料で形成された発光ユニットを直列に接続した２層タンデム構造を採用した。

表示装置４００は、ガラス基板上にトランジスタ層４０３及び有機ＥＬ層４０４を作製した後、トランジスタ層４０３及び有機ＥＬ層４０４をガラス基板から剥離し、可撓性基板４０１に転載することで作製した。

表示装置４００の上面模式図を図２３に示す。図２３の模式図は、表示装置４００が折り曲げ可能であることを示している。

表示装置を曲げる箇所にＦＰＣやＩＣが存在すると、ＦＰＣやＩＣが破損し、表示装置から剥がれるといった問題が発生する。表示装置４００は、図２３のように、ゲートドライバを長辺の両側に配置し、ＦＰＣやＩＣを短辺の片側のみに配置することですることで、短辺と平行に折り曲げることを可能にした。また、機器の設計を容易にし、機器の携帯性と利便性を良くすることを可能にした。

有機ＥＬディスプレイは、トランジスタの特性にばらつきがみられると表示に影響を及ぼす。画素の駆動トランジスタの特性ばらつきを補正する方式として内部補正方式と外部補正方式がある。外部補正方式は内部補正方式に比べて画素内のトランジスタが少ない特徴を有するため、外部補正方式は内部補正方式よりも高精細化しやすい。そのため、表示装置４００には、外部補正方式を採用した。

図２４に、表示装置４００の画素回路を示す。図２４に示す画素４１０は、トランジスタＴｒ１乃至Ｔｒ３と、容量Ｃｓと、データ線ＳＬと、モニター線ＭＬと、電源線ＡＮＯＤＥと、走査線ＧＬと、ＯＬＥＤと、を有する。

画素４１０において、走査線ＧＬがＨレベルの場合に、画素４１０にデータが書き込まれ、トランジスタＴｒ３の電流がモニター線ＭＬに流れる。その後、走査線ＧＬをＬレベルにすることで、容量Ｃｓにデータが保持され、ＯＬＥＤにＴｒ３の電流が流れる。

画素４１０及びゲートドライバは、図２１に示すバックゲートを有する酸化物半導体トランジスタを用いて作製した。上記酸化物半導体トランジスタには、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を採用した。また、上記酸化物半導体には、実施の形態８に示すＣＡＡＣ−ＯＳを用いた。

バックゲートを有するトランジスタの利点として、トランジスタの飽和特性が向上する点が挙げられる。特に、バックゲートを有するトランジスタは、ＤＩＢＬ（Ｄｒａｉｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌｏｗｅｒｉｎｇ）が小さい。例えば、バックゲートを有さないトランジスタの場合、チャネル長変調係数は約０．０５Ｖ^−１に対し、バックゲートを有するトランジスタの場合、チャネル長変調係数は約０．００９Ｖ^−１である。

例として、トランジスタＴｒ３に採用された酸化物半導体トランジスタの電気特性（Ｖ_Ｇ（ゲート電圧）−Ｉ_Ｄ（ドレイン電流）特性）を図２５に示す。

図２５は、チャネル幅は３．０μｍ、チャネル長は３．０μｍのトランジスタ特性を示している。ドレイン電圧は０．１Ｖと２０Ｖとし、バックゲートとソース間の電位は０Ｖの状態で測定を行った。図２５は、９個のトランジスタの特性を重ね合わせたものである。これらトランジスタは、３．５世代（６０ｃｍ×７２ｃｍ）のマザーガラス内に分布している。図２５より、これらトランジスタは、３０ｃｍ^２／Ｖｓ以上の高い移動度が得られ、ノーマリーオフであり、ばらつきも少ないことが確認された。

図２６に、本実施例で試作した外部補正回路４２０と表示装置４００とのインターフェース部分を表す回路図を示す。外部補正回路４２０は、電流検出回路４３０と、画像処理回路４２４を有する。電流検出回路４３０は、積分回路４２１と、コンパレーター４２２と、カウンター４２３を有する。

画素４１０のモニター線ＭＬは、トランジスタＴｒ４を介して、外部補正回路４２０に電気的に接続されている。また、モニター線ＭＬは、トランジスタＴｒ５を介して、電源線Ｖ０に電気的に接続されている。

トランジスタＴｒ４のゲートには信号ＭＳＥＬが与えられる。トランジスタＴｒ５のゲートには信号Ｖ０＿ＳＷが与えられる。積分回路４２１は信号ＯＵＴ＿ＯＰを出力し、コンパレーター４２２は信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰを出力し、カウンター４２３は信号ＯＵＴを出力する。また、カウンター４２３には、信号ＣＬＫ、信号ＳＥＴ及び信号ＬＡＴＣＨが与えられる。なお、本実施例において、カウンター４２３は１２ビットの信号を処理する機能を有する。

電流検出回路４３０は、図２に示す電流検出回路３１２に相当する。積分回路４２１の詳細は、図２における積分回路２１３の記載を参照すればよい。コンパレーター４２２の詳細は、図２におけるコンパレーター２０９の記載を参照すればよい。また、カウンター４２３は、図２におけるカウンター２０８と、ラッチ２０７を１つにまとめたものである。

図２７に電流検出回路４３０がＴｒ３に流れる電流を計測するときのタイミングチャートを示す。図２７のタイミングチャートは、上から順に、信号ＬＡＴＣＨ，信号ＳＥＴ，信号ＯＵＴ＿ＯＰ，信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰの電位を示している。また、図２７は、カウンター４２３のカウント値、及び、信号ＯＵＴが有するデータを示している。

なお、図２７において、走査線ＧＬは常にＨレベルの電位が与えられ、信号Ｖ０＿ＳＷとして常にＬレベルの電位が与えられ、信号ＭＳＥＬとして常にＨレベルの電位が与えられる。その結果、トランジスタＴｒ３に流れる電流が、モニター線ＭＬを介して、外部補正回路４２０に流れ込む。

まず、信号ＳＥＴがＨレベルになると、信号ＯＵＴ＿ＯＰ及びカウンター４２３はリセットされる。その後、カウンター４２３が信号ＣＬＫのカウントを開始する。

次に、信号ＳＥＴがＬレベルになると、積分回路４２１は、Ｔｒ３の電流の積分を開始し、信号ＯＵＴ＿ＯＰの電圧が下降する。

信号ＯＵＴ＿ＯＰが電位ＶＲＥＦ２を下回ると、信号ＯＵＴ＿ＣＯＭＰがＨレベルになり、カウンター４２３のカウントが停止する。

その後、信号ＬＡＴＣＨによりカウント値（図２７では２１８）が画像処理回路に出力され、画像処理回路はそのカウント値を基にデータの補正を行う。

試作した表示装置４００の仕様を表２に示す。１３．３インチの８ｋ４ｋ Ｆｏｌｄａｂｌｅ ＯＬＥＤディスプレイを作製した。精細度は６６４ｐｐｉで、画素の開口率は４０．１％である。

表示装置４００の外観写真を図２８（Ａ）、（Ｂ）に示す。図２８（Ａ）は折り曲げられる前の表示装置４００の外観写真を示している。図２８（Ｂ）は折り曲げられたときの表示装置４００の外観写真を示している。図２８（Ｂ）より、表示装置４００は、折り曲げられても画像を表示することが可能なことが示された。

以上、本発明の一態様である電流検出回路を用いることで、高精細な表示装置を作製できることが示された。

Ｃ１ 検知素子
ＣＬＫ０ 信号
ＣＬＫ１ 信号
ＣＬＫ２ 信号
Ｇ１ 配線
Ｍ１ トランジスタ
Ｍ２ トランジスタ
Ｍ３ トランジスタ
Ｍ４ トランジスタ
Ｍ５ トランジスタ
Ｐ１ 期間
Ｐ２ 期間
Ｐ３ 期間
Ｓ０ スイッチ
Ｓ１ スイッチ
Ｓ２ スイッチ
Ｔ１ 時刻
Ｔ２ 時刻
Ｔ３ 時刻
Ｔ４ 時刻
Ｔ５ 時刻
Ｔｒ１ トランジスタ
Ｔｒ３ トランジスタ
Ｔｒ４ トランジスタ
Ｔｒ５ トランジスタ
Ｖ０ 電源線
Ｖ１ 電位
ＶＲＥＦ１ 電位
ＶＲＥＦ２ 電位
１９ 検知回路
１０２ 基板
１０４ａ ゲート電極
１０６ 絶縁膜
１０７ 絶縁膜
１０８ 絶縁膜
１１０ 酸化物半導体膜
１１２ 導電膜
１１２ａ 電極
１１２ｂ 電極
１１４ 絶縁膜
１１６ 絶縁膜
１１８ 絶縁膜
１２０ 絶縁膜
１２２ａ 導電膜
１２２ｂ 導電膜
１２２ｃ ゲート電極
１４２ａ 開口
１４２ｅ 開口
１５１ トランジスタ
２０５ クロックジェネレーター
２０６ タイミングジェネレーター
２０７ ラッチ
２０８ カウンター
２０９ コンパレーター
２１０ オペアンプ
２１１ 容量素子
２１２ スイッチ
２１３ 積分回路
２１６ 積分回路
２１７ 容量素子
２１８ スイッチ
２１９ スイッチ
２２０ スイッチ
２２１ スイッチ
２３１ ＡＮＤゲート
２３２ インバータ
２３３ インバータ
２３４ 容量素子
２３５ 容量素子
２３６ スイッチ
２３７ スイッチ
２３８ スイッチ
２３９ スイッチ
２４０ スイッチ
２４１ スイッチ
２４２ スイッチ
２４３ スイッチ
２４４ スイッチ
２４５ スイッチ
２４６ スイッチ
２４７ スイッチ
２４８ スイッチ
３００ 表示装置
３０１ 表示装置
３０２ 表示部
３０５ 駆動回路
３１２ 電流検出回路
３１３ メモリ
３１４ 画像処理回路
３１５ ＣＰＵ
３２２ 電流検出回路
３２３ メモリ
３２４ 画像処理回路
３２５ ＣＰＵ
３３１ 入力装置
３３２ 入力部
３３３ 駆動回路
３３３ｄ 駆動回路
３３３ｇ 駆動回路
３４０ 破線
３４１ 破線
３４２ 破線
３４３ 破線
３５０ 電流検出回路
３５１ 電流検出回路
４００ 表示装置
４０１ 可撓性基板
４０２ パッシベーション層
４０３ トランジスタ層
４０４ 有機ＥＬ層
４０５ カラーフィルタ層
４０６ パッシベーション層
４０７ 可撓性基板
４１０ 画素
４２０ 外部補正回路
４２１ 積分回路
４２２ コンパレーター
４２３ カウンター
４２４ 画像処理回路
４３０ 電流検出回路
５００ 入出力装置
５０２ 画素
５０２Ｂ 副画素
５０２Ｇ 副画素
５０２Ｒ 副画素
５０２ｔ トランジスタ
５０３ｃ 容量
５０３ｇ 走査線駆動回路
５０３ｔ トランジスタ
５１０ 基材
５１０ａ バリア膜
５１０ｂ 基材
５１０ｃ 樹脂層
５１１ 配線
５１９ 端子
５２１ 絶縁膜
５２８ 隔壁
５５０Ｒ 発光素子
５６０ 封止材
５８０Ｒ 発光モジュール
６０２ 検知ユニット
６１０ 基材
６１０ａ バリア膜
６１０ｂ 基材
６１０ｃ 樹脂層
６５０ 容量素子
６５１ 電極
６５２ 電極
６５３ 絶縁層
６６７ 窓部
６７０ 保護層
６７０ｐ 反射防止層
８１０ 携帯情報端末
８１５ 筐体
８１６ 表示パネル
８１８ ヒンジ
８２０ 携帯情報端末
８２２ 表示部
８２５ 非表示部
８４０ 携帯情報端末
８４５ 携帯情報端末
８５４ 筐体
８５５ 情報
８５６ 情報
８５７ 情報
８５８ 表示部
８８０ 携帯情報端末
８８５ 筐体
８８６ 筐体
８８７ 情報
８８８ 表示部
８８９ 操作ボタン
７０００ 表示装置
７００１ 筐体
７００２ 表示部
７００３ 支持台
７１００ 携帯情報端末
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ バンド
７１０４ バックル
７１０５ 操作ボタン
７１０６ 入出力端子
７１０７ アイコン
７２０１ 台部
７２０３ 操作スイッチ
７２１０ 照明装置
７３００ タッチパネル
７３０１ 筐体
７３０２ 表示部
７３０３ 操作ボタン
７３０４ 部材
７３０５ 制御部
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク

Claims (2)

1. 入力装置と、
   表示装置と、
   電流検出回路と、
   前記電流検出回路に電気的に接続されるメモリと、
   前記メモリに電気的に接続される画像処理回路と、を有し、
   前記電流検出回路は、前記入力装置の入力部における座標に関する情報を含む第１の信号が供給される場合と、前記表示装置の画素から出力された電流の値を含む第２の信号が供給される場合とを有し、
   前記画像処理回路は、前記入力装置の駆動回路に駆動信号を供給する機能及び前記表示装置の駆動回路に画像信号を供給する機能を有し、
   前記電流検出回路は、
   積分回路と、
   前記積分回路からの出力が入力端子に入力されるコンパレーターと、
   前記コンパレーターからの出力が入力されるカウンターと、
   前記カウンターからの出力が入力されるラッチと、を有し、
   前記積分回路は、前記第１の信号の電位または前記第２の信号の電位を時間で積分した電位を第３の信号として出力する機能を有し、
   前記コンパレーターは、前記第３の信号の電位と第４の電位を比較し、第５の信号を出力する機能を有し、
   前記カウンターは、前記第５の信号で定められる期間の間に、第１のクロック信号に含まれるパルスの数を第６の信号として出力する機能を有し、
   前記ラッチは、前記第６の信号を保持する機能を有し、
   前記積分回路は、オペアンプと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、第１の容量素子と、第２の容量素子と、を有し、
   前記電流検出回路に前記第１の信号が供給される場合は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとをオフにすることで、前記第２の容量素子を前記積分回路から電気的に切り離し、
   前記電流検出回路に前記第２の信号が供給される場合は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチをオンにすることで、前記第１の容量素子と前記第２の容量素子とが並列に電気的に接続されることを特徴とする入出力装置。
2. 請求項１において、
   前記カウンターには前記第１のクロック信号及び第２のクロック信号が入力され、
   前記積分回路が有するスイッチ及び前記ラッチには前記第１のクロック信号が入力され、
   前記第１のクロック信号は、前記第２のクロック信号よりも、２倍以上周波数が高いことを特徴とする入出力装置。