TW201604558A - 顯示裝置及輸入／輸出裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的一個方式提供一種檢測來自像素的輸出電流及來自輸入裝置的輸出電流，並將其轉換為資料的電路。本發明的一個方式提供一種電流檢測電路，包括：積分電路；比較器；計數器；以及閂鎖器。積分電路能夠在第二信號所決定的期間內將第一信號電位積分，並將其作為第三信號輸出。比較器能夠對第三信號的電位和第一電位進行比較，並輸出第四信號。計數器能夠在第四信號所決定的期間內將第五信號所包含的脈衝數作為第六信號輸出。閂鎖器能夠保持第六信號。其中，積分電路較佳為包括運算放大器以及一個或多個電容元件。第一信號從顯示裝置所包括的像素或輸入裝置所包括的輸入部供應。

Description

顯示裝置及輸入/輸出裝置
本發明涉及一種物體、方法或製造方法。或者，本發明係關於一種製程(process)、機器(machine)、產品(manufacture)或組合物(composition of matter)。尤其是，本發明的一個方式係關於一種半導體裝置、發光裝置、顯示裝置、記憶體裝置、它們的驅動方法或製造方法。尤其是，本發明的一個方式係關於一種半導體裝置、發光裝置、顯示裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、它們的驅動方法或製造方法。例如，本發明係關於一種半導體裝置，尤其是在各像素中設置有電晶體的顯示裝置。
注意，在本說明書等中，半導體裝置是指能夠利用半導體特性而工作的所有裝置。顯示裝置、電光裝置、半導體電路以及電子裝置有時包括半導體裝置。
近年來，智慧手機或平板終端等可攜式資訊終端已廣泛普及。上述可攜式資訊終端在大多情況下具備 主動矩陣型顯示裝置或觸控面板等輸入裝置。
在使用有機EL(OLED：Organic light-emitting diode)等發光元件的主動矩陣型顯示裝置中，根據影像信號控制供應到發光元件的電流值的電晶體(驅動用電晶體)的臨界電壓的偏差容易影響到發光元件的亮度。為了防止上述臨界電壓的偏差影響到發光元件的亮度，下面的專利文獻1公開了如下一種顯示裝置，在該顯示裝置中，從驅動用電晶體的源極電壓檢測出臨界電壓及移動率，根據該檢測出了的臨界電壓及移動率設定對應於顯示影像的程式資料信號。
另外，用於可攜式資訊終端的觸控面板普遍採用靜電電容式。靜電電容式的觸控面板將使用者的手指觸摸到觸控面板時產生的靜電電容的變化作為電流值輸出。作為檢測該電流值的方法，已有採用使用運算放大器的檢測電路的提議(參照非專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利申請公開第2009-265459號公報
[非專利文獻1]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。
在使用有機EL等發光元件的主動矩陣型顯示裝置中，來自用來檢測驅動用電晶體的電特性的像素的輸出電流具有幾十nA至幾百nA左右的非常小的值。另外，在觸控面板等輸入裝置中，用來檢測輸入位置的輸出電流的值比來自像素的輸出電流大。為了檢測大小不同的兩個輸出電流，顯示裝置和輸入裝置在大多情況下都具備專用的檢測電路。
鑒於上述技術背景，本發明的一個方式的目的之一是提供一種檢測來自像素的輸出電流的電路以及包括該檢測電路的顯示裝置。
另外，本發明的一個方式的目的之一是提供一種檢測來自像素的輸出電流及來自輸入裝置的輸出電流的電路以及包括該檢測電路的輸入/輸出裝置。
另外，本發明的一個方式的目的之一是提供一種新穎的顯示裝置。本發明的一個方式的目的之一是提供一種新穎的輸入/輸出裝置。本發明的一個方式的目的之一是提供一種新穎的半導體裝置。
注意，這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。此外，本發明的一個方式並不需要達到所有上述目的。另外，說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中顯然存在上述目的以外的目的，並且可以從說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中獲得上述目的以外的目的。
本發明的一個方式提供一種電流檢測電路，包括：積分電路；比較器；計數器；以及閂鎖器。積分電路能夠在第二信號所決定的期間內將第一信號電位積分，並將其作為第三信號輸出。比較器能夠對第三信號的電位和第一電位進行比較，並輸出第四信號。計數器能夠在第四信號所決定的期間內將第五信號所包含的脈衝數作為第六信號輸出。閂鎖器能夠保持第六信號。
在上述方式中，積分電路較佳為包括運算放大器以及一個或多個電容元件。
在上述方式中，第一信號從顯示裝置所包括的像素或輸入裝置所包括的輸入部供應。
本發明的一個方式提供一種輸入/輸出裝置，其中上述電流檢測電路及顯示裝置的驅動電路包括在同一個IC中。
本發明的一個方式提供一種輸入/輸出裝置，其中上述電流檢測電路及輸入裝置的驅動電路包括在同一個IC中。
在本說明書等中，電晶體是指至少包括閘極、汲極以及源極這三個端子的元件。電晶體在汲極(汲極端子、汲極區或汲極電極)與源極(源極端子、源極區或源極電極)之間具有通道區，並且電流能夠流過汲極、通道區以及源極。在此，因為源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等而調換，因此很難限定哪個是源極哪個是汲極。因此，有時將用作源極的部分或用作汲極的部分不 稱為源極或汲極，而將源極和汲極中的一個稱為第一電極並將源極和汲極中的另一個稱為第二電極。
在本說明書中，節點是指用來將元件間電連接的佈線上的任一個位置。
注意，本說明書所使用的“第一”、“第二”、“第三”等序數詞是為了避免結構要素的混同而附上的，而不是為了在數目方面上進行限定而附的。
在本說明書中，“A與B連接”的描述除了包括A與B直接連接的情況以外，還包括A與B電連接的情況。在此，“A與B電連接”的描述是指當在A與B之間存在具有某種電作用的物體時，能夠進行A和B的電信號的授受。
在圖式中，各電路方塊的位置關係是為了便於說明而特定的，雖然在圖式中示出不同的電路方塊具有不同的功能，但是有時在實際的電路或區域中，在一個電路方塊中可以實現不同的功能。此外，在圖式中，各電路方塊的功能是為了便於說明而特定的，即使示出一個電路方塊，有時在實際的電路或區域中也由多個電路方塊進行一個電路方塊所進行的處理。
根據本發明的一個方式，可以提供一種檢測來自像素的輸出電流的電路以及包括該檢測電路的顯示裝置。
根據本發明的一個方式，可以提供一種檢測來自像素的輸出電流及來自輸入裝置的輸出電流的電路以 及包括該檢測電路的輸入/輸出裝置。
根據本發明的一個方式，可以提供一種新穎的顯示裝置。另外，根據本發明的一個方式，可以提供一種新穎的輸入/輸出裝置。根據本發明的一個方式，可以提供一種新穎的半導體裝置。
注意，這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。此外，本發明的一個方式並不需要具有所有上述效果。另外，說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中顯然存在上述效果以外的效果，並且可以從說明書、圖式以及申請專利範圍等的記載中獲得上述效果以外的效果。
C1‧‧‧檢測元件
CLK0‧‧‧信號
CLK1‧‧‧信號
CLK2‧‧‧信號
G1‧‧‧佈線
M1‧‧‧電晶體
M2‧‧‧電晶體
M3‧‧‧電晶體
M4‧‧‧電晶體
M5‧‧‧電晶體
P1‧‧‧期間
P2‧‧‧期間
P3‧‧‧期間
S0‧‧‧開關
S1‧‧‧開關
S2‧‧‧開關
T1‧‧‧時刻
T2‧‧‧時刻
T3‧‧‧時刻
T4‧‧‧時刻
T5‧‧‧時刻
Tr1‧‧‧電晶體
Tr3‧‧‧電晶體
Tr4‧‧‧電晶體
Tr5‧‧‧電晶體
V0‧‧‧電源線
V1‧‧‧電位
VREF1‧‧‧電位
VREF2‧‧‧電位
19‧‧‧檢測電路
102‧‧‧基板
104a‧‧‧閘極電極
106‧‧‧絕緣膜
107‧‧‧絕緣膜
108‧‧‧絕緣膜
110‧‧‧氧化物半導體膜
112‧‧‧導電膜
112a‧‧‧電極
112b‧‧‧電極
114‧‧‧絕緣膜
116‧‧‧絕緣膜
118‧‧‧絕緣膜
120‧‧‧絕緣膜
122a‧‧‧導電膜
122b‧‧‧導電膜
122c‧‧‧閘極電極
142a‧‧‧開口
142e‧‧‧開口
151‧‧‧電晶體
205‧‧‧時脈發生器
206‧‧‧時序發生器
207‧‧‧閂鎖器
208‧‧‧計數器
209‧‧‧比較器
210‧‧‧運算放大器
211‧‧‧電容元件
212‧‧‧開關
213‧‧‧積分電路
216‧‧‧積分電路
217‧‧‧電容元件
218‧‧‧開關
219‧‧‧開關
220‧‧‧開關
221‧‧‧開關
231‧‧‧AND閘
232‧‧‧反相器
233‧‧‧反相器
234‧‧‧電容元件
235‧‧‧電容元件
236‧‧‧開關
237‧‧‧開關
238‧‧‧開關
239‧‧‧開關
240‧‧‧開關
241‧‧‧開關
242‧‧‧開關
243‧‧‧開關
244‧‧‧開關
245‧‧‧開關
246‧‧‧開關
247‧‧‧開關
248‧‧‧開關
300‧‧‧顯示裝置
301‧‧‧顯示裝置
302‧‧‧顯示部
305‧‧‧驅動電路
312‧‧‧電流檢測電路
313‧‧‧記憶體
314‧‧‧影像處理電路
315‧‧‧CPU
322‧‧‧電流檢測電路
323‧‧‧記憶體
324‧‧‧影像處理電路
325‧‧‧CPU
331‧‧‧輸入裝置
332‧‧‧輸入部
333‧‧‧驅動電路
333d‧‧‧驅動電路
333g‧‧‧驅動電路
340‧‧‧虛線
341‧‧‧虛線
342‧‧‧虛線
343‧‧‧虛線
350‧‧‧電流檢測電路
351‧‧‧電流檢測電路
400‧‧‧顯示裝置
401‧‧‧撓性基板
402‧‧‧鈍化層
403‧‧‧電晶體層
404‧‧‧有機EL層
405‧‧‧濾色片層
406‧‧‧鈍化層
407‧‧‧撓性基板
410‧‧‧像素
420‧‧‧外部校正電路
421‧‧‧積分電路
422‧‧‧比較器
423‧‧‧計數器
424‧‧‧影像處理電路
430‧‧‧電流檢測電路
500‧‧‧輸入/輸出裝置
502‧‧‧像素
502B‧‧‧子像素
502G‧‧‧子像素
502R‧‧‧子像素
502t‧‧‧電晶體
503c‧‧‧電容器
503g‧‧‧掃描線驅動電路
503t‧‧‧電晶體
510‧‧‧基材
510a‧‧‧障壁膜
510b‧‧‧基材
510c‧‧‧樹脂層
511‧‧‧佈線
519‧‧‧端子
521‧‧‧絕緣膜
528‧‧‧分隔壁
550R‧‧‧發光元件
560‧‧‧密封材料
580R‧‧‧發光模組
602‧‧‧檢測單元
610‧‧‧基材
610a‧‧‧障壁膜
610b‧‧‧基材
610c‧‧‧樹脂層
650‧‧‧電容元件
651‧‧‧電極
652‧‧‧電極
653‧‧‧絕緣層
667‧‧‧窗部
670‧‧‧保護層
670p‧‧‧防反射層
810‧‧‧可攜式資訊終端
815‧‧‧外殼
816‧‧‧顯示面板
818‧‧‧鉸鏈
820‧‧‧可攜式資訊終端
822‧‧‧顯示部
825‧‧‧非顯示部
840‧‧‧可攜式資訊終端
845‧‧‧可攜式資訊終端
854‧‧‧外殼
855‧‧‧資訊
856‧‧‧資訊
857‧‧‧資訊
858‧‧‧顯示部
880‧‧‧可攜式資訊終端
885‧‧‧外殼
886‧‧‧外殼
887‧‧‧資訊
888‧‧‧顯示部
889‧‧‧操作按鈕
7000‧‧‧顯示裝置
7001‧‧‧外殼
7002‧‧‧顯示部
7003‧‧‧支架
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7101‧‧‧外殼
7102‧‧‧顯示部
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7105‧‧‧操作按鈕
7106‧‧‧輸入/輸出端子
7107‧‧‧圖示
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7301‧‧‧外殼
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7303‧‧‧操作按鈕
7304‧‧‧構件
7305‧‧‧控制部
7400‧‧‧行動電話機
7401‧‧‧外殼
7402‧‧‧顯示部
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外部連接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧麥克風
在圖式中：圖1是示出顯示裝置的結構的圖；圖2是示出電流檢測電路的結構的圖；圖3是示出電流檢測電路的工作的時序圖；圖4是示出輸入/輸出裝置的結構的圖；圖5是示出輸入/輸出裝置的結構的圖；圖6是示出輸入/輸出裝置的結構的圖；圖7是示出輸入/輸出裝置的結構的圖；圖8是示出電流檢測電路的結構的圖；圖9是示出電流檢測電路的結構的圖；圖10是示出電流檢測電路的結構的圖；圖11A及圖11B是示出電流檢測電路的結構的圖； 圖12A至圖12C是示出電流檢測電路的結構的圖；圖13是示出電流檢測電路的工作的時序圖；圖14是說明根據實施方式的輸入/輸出裝置的結構的投影圖；圖15A至圖15C是說明根據實施方式的輸入/輸出裝置的結構的剖面圖；圖16A至圖16C及圖16D1、圖16D2是說明根據實施方式的檢測電路及轉換器的結構及驅動方法的圖；圖17是說明根據實施方式的轉換器的結構的圖；圖18A至圖18D是說明根據實施方式的檢測電路及轉換器的結構及驅動方法的圖；圖19A至圖19F是示出電子裝置及照明設備的一個例子的圖；圖20A至圖20I是示出照明設備的一個例子的圖；圖21A至圖21C是示出電晶體的俯視圖及剖面圖的一個例子的圖；圖22是示出所試製的顯示裝置的結構的圖；圖23是所試製的顯示裝置的頂面示意圖；圖24是所試製的顯示裝置的像素電路圖；圖25是所試製的電晶體的VG-ID特性圖；圖26是示出所試製的顯示裝置與外部校正電路的介面部的電路圖；圖27是說明所試製的電流檢測電路的工作的時序圖； 圖28A及圖28B是所試製的顯示裝置的外觀照片。
下面，參照圖式對本發明的實施方式進行詳細說明。但是，本發明不侷限於以下說明，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是其方式及詳細內容在不脫離本發明的精神及其範圍的情況下可以被變換為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在下面的實施方式和實施例所記載的內容中。在下面所說明的實施方式和實施例中，在不同的圖式中對於相同部分或具有相同功能的部分使用相同的元件符號表示，而省略反復的說明。
另外，在圖式中，為便於清楚地說明，有時誇大表示大小、層的厚度或區域。因此，本發明並不一定侷限於該比例。此外，在圖式中，示意性地示出理想的例子，而不侷限於圖式所示的形狀或數值等。例如，可以包括因雜訊或定時偏差等所引起的信號、電壓或電流的偏差等。
實施方式1
在本實施方式中，參照圖1至圖9對本發明的一個方式的顯示裝置及輸入/輸出裝置的結構進行說明。
〈顯示裝置的結構例子〉
對本發明的一個方式的顯示裝置的結構的一個例子進行說明。圖1示出本發明的一個方式的顯示裝置300的結構的一個例子的方塊圖。注意，雖然在方塊圖中根據其功能分類構成要素而示出彼此獨立的方塊，但是，實際上的構成要素有時難以根據其功能完全劃分，而一個構成要素可能會涉及多個功能。
圖1所示的顯示裝置300包括：具有多個像素502的顯示部302；驅動電路305；掃描線驅動電路503g；CPU315；影像處理電路314；記憶體313；以及電流檢測電路312。
CPU315具有如下功能：對從外部輸入的指令或儲存在CPU315內的記憶體中的指令進行解碼，並對顯示裝置300所包括的各種電路的工作進行總括控制，由此執行上述指令。
從像素502供應到電流檢測電路312的信號MCH含有從像素502輸出的電流值。電流檢測電路312能夠將信號MCH所包含的電流值轉換為資料。
記憶體313能夠儲存在電流檢測電路312中生成的資料。作為記憶體313，例如可以使用DRAM(Dynamic Random Access Memory：動態隨機存取記憶體)、SRAM(Static Random Access Memory：靜態隨機存取記憶體)等的記憶體電路。另外，記憶體313既可以包括在電流檢測電路312中，又可以包括在影像處理電路314中。
影像處理電路314能夠按照來自CPU315的指令生成影像信號Sig。另外，影像處理電路314能夠按照來自CPU315的指令讀出儲存在記憶體313中的資料，並利用該資料進行影像信號Sig的校正。另外，影像處理電路314能夠根據顯示裝置300的規格對影像信號Sig進行信號處理，並將其供應到驅動電路305。
掃描線驅動電路503g能夠按行選擇顯示部302所包括的多個像素502。另外，驅動電路305能夠將從影像處理電路314接收的影像信號Sig供應到掃描線驅動電路503g所選擇的行的像素502。
影像處理電路314能夠將用來驅動驅動電路305或掃描線驅動電路503g等的各種驅動信號供應到驅動電路305及掃描線驅動電路503g。作為用來控制驅動電路305的驅動信號，可以舉出起動脈衝信號SSP、時脈信號SCK、閂鎖器信號LP等。同樣地，作為用來控制掃描線驅動電路503g的工作的驅動信號，可以舉出起動脈衝信號GSP、時脈信號GCK等。
驅動電路305既可以與顯示部302及掃描線驅動電路503g設置在同一個基板上，又可以設置在不同的基板上。驅動電路305既可以使用TFT(Thin Film Transistor：薄膜電晶體)形成，又可以以COG(Chip On Glass：晶粒玻璃接合)形成。
也可以將電流檢測電路312、記憶體313、影像處理電路314及CPU315包括在一個IC(Integrated Circuit：積體電路)中。另外，可以將驅動電路305也包括在上述IC中。如此，藉由在一個IC中設置多個電路，可以縮小電路整體所占的面積，從而使顯示裝置300小型化。
作為顯示部302可以使用各種顯示元件。例如，可以舉出有機電致發光元件、利用電泳方式或電潤濕方式等進行顯示的顯示元件(也稱為電子墨水)、快門方式的MEMS顯示元件、光干涉方式的MEMS顯示元件、液晶元件等。
另外，顯示裝置300也可以包括能夠對CPU315供應資料或指令的輸入裝置。作為輸入裝置可以使用鍵盤、指向裝置、觸控面板、感測器等。
〈電流檢測電路的結構例子〉
接著，對圖1所示的顯示裝置300所包括的電流檢測電路312的具體結構例子進行說明。
在本實施方式中，在對端子、節點、佈線或電極施加高電位和低電位的二值的情況下，有時將高電位稱為H位準，將低電位稱為L位準。
圖2示出電流檢測電路312的電路圖的一個例子。電流檢測電路312包括閂鎖器207、計數器208、比較器209、積分電路213。另外，積分電路213包括運算放大器210、電容元件211、開關212。
電流檢測電路312與時序發生器206電連 接，時序發生器206與時脈發生器205電連接。
時脈發生器205能夠生成具有特定頻率的信號CLK0。時脈發生器205例如可以利用石英晶體振盪器或陶瓷振盪器等來生成信號CLK0。
時序發生器206能夠根據信號CLK0生成信號CLK1和信號CLK2。信號CLK1與信號CLK2具有不同的頻率，並且信號CLK1的頻率較佳為高於信號CLK2。
時序發生器206所生成的信號CLK1被輸入到計數器208。另外，時序發生器206所生成的信號CLK2被輸入到開關212、計數器208及閂鎖器207。
電容元件211的第一端子與運算放大器210的反相輸入端子(-)電連接，電容元件211的第二端子與運算放大器210的輸出端子電連接。
開關212能夠控制電容元件211的第一端子與電容元件211的第二端子之間的導通。開關212能夠根據信號CLK2切換導通和關閉。可以由電晶體製造開關212。
對運算放大器210的反相輸入端子輸入信號MCH，對運算放大器210的非反相輸入端子(+)輸入電位VREF1，運算放大器210的輸出端子輸出信號OUT_OP。
運算放大器210是放大電路，其能夠放大且輸出反相輸入端子與非反相輸入端子的電位差。
比較器209的反相輸入端子與運算放大器210的輸出端子電連接。對比較器209的反相輸入端子輸入信號OUT_OP，對比較器209的非反相輸入端子輸入電位VREF2，比較器209的輸出端子輸出信號OUT_COMP。
比較器209能夠對施加到非反相輸入端子的第一電位與施加到反相輸入端子的第二電位進行比較，並且當第一電位高於第二電位時輸出H位準的電位，當第一電位低於第二電位時輸出L位準的電位。
計數器208能夠計算信號CLK1的電位從H位準切換到L位準的次數(或者從L位準切換到H位準的次數)，並且將該次數(計數)作為信號OUT_COUNT輸出。另外，計數器208內部包括閂鎖電路，該計數器208能夠在信號OUT_COMP的電位從L位準變為H位準時保持之前的計數。還能夠在信號CLK2供應到計數器208時將信號OUT_COUNT的計數初始化為0。注意，有時將信號CLK1的電位從H位準切換到L位準的次數(或者從L位準切換到H位準的次數)稱為信號CLK1的脈衝數。
閂鎖器207能夠在信號CLK2的電位從L位準變為H位準時儲存之前的信號OUT_COUNT，並將其作為信號OUT_CODE輸出。
注意，本實施方式示出的是信號OUT_COUNT及信號OUT_CODE由8位元的資料表示的情況。
〈電流檢測電路的工作例子〉
接著，參照圖3所示的時序圖對電流檢測電路312的工作的一個例子進行說明。
圖3所示的時序圖示出信號CLK1、信號CLK2、信號OUT_OP、信號OUT_COMP、信號OUT_COUNT及信號OUT_CODE的電位變化。圖3所示的時刻T1至時刻T5是用來說明工作的時序而附加的。
如上所述，作為信號OUT_COUNT及信號OUT_CODE獲得信號CLK1的計數，而圖3示出以8位的16進制表示這些計數的例子。
首先，在時刻T1，信號CLK2從L位準變為H位準。此時，開關212導通，電容元件211開始放電。然後，信號OUT_OP被初始化為電位VREF1。
另外，在時刻T1，計數器208重設，作為信號OUT_COUNT供應00。與此同時，閂鎖器207儲存時刻T1之前的信號OUT_COUNT，並將其作為信號OUT_CODE輸出。由圖3可知，在時刻T1前作為信號OUT_COUNT被供應的資料(5E)在時刻T1後則作為信號OUT_CODE被供應。
接著，在時刻T2，信號CLK2從H位準變為L位準。此時，開關212關閉，電容元件211開始充電，積分電路213開始積分。作為信號OUT_OP施加用時間對信號MCH進行積分而得來的電位，由此信號OUT_OP的電位逐漸下降。
另外，計數器208從時刻T2開始計算信號CLK1的電位從H位準變為L位準的次數(或者從L位準變為H位準的次數)，並且作為信號OUT_COUNT輸出計數。
接著，在時刻T3，信號OUT_OP的電位與電位VREF2變得相等，信號OUT_COMP的電位從L位準變為H位準。此時，計數器208所包括的閂鎖電路發揮作用，作為信號OUT_COUNT保持時刻T3中的計數(在圖3中為5B)。
然後，信號OUT_OP的電位繼續下降而到達電位GND。
接著，在時刻T4，與時刻T1同樣地，信號CLK2的電位從L位準變為H位準，電容元件211開始放電。然後，信號OUT_OP被初始化為電位VREF1。
另外，在時刻T4，信號OUT_COMP的電位從H位準變為L位準，計數器208的鎖存被解除。與此同時，由於信號CLK2而信號OUT_COUNT被初始化為00，作為信號OUT_CODE保持之前的計數(在圖3中為5B)。該計數對應於信號MCH的電流值，藉由讀出該計數，可以監視信號MCH的電流。
下面，藉由反復上述的工作，可以隨時監視信號MCH的電流值。
如上所述，藉由上述結構，電流檢測電路312能夠檢測來自像素502的輸出電流。另外，藉由監視來自 像素502的電流值，顯示裝置300能夠校正顯示在顯示部302的影像。
〈輸入/輸出裝置的結構例子〉
圖4示出本發明的一個方式的輸入/輸出裝置500的結構的一個例子的方塊圖。圖4所示的輸入/輸出裝置500包括顯示裝置301、輸入裝置331、CPU325、影像處理電路324、記憶體323、電流檢測電路322。
關於圖4中的像素502、顯示部302、掃描線驅動電路503g及驅動電路305的詳細內容，可以參照關於圖1的記載。
輸入裝置331包括輸入部332和驅動電路333。
輸入裝置331可以為觸控面板、指向裝置、鍵盤、感測器等各種方式。例如，當輸入裝置331為觸控面板時，輸入部332包括佈線或電容元件等將手指的接觸轉換為電信號的電子電路。當輸入裝置331為觸控面板時，驅動電路333能夠對設置在輸入部332中的佈線供應信號。
輸入裝置331對電流檢測電路322供應信號ICH。信號ICH所包含的電流值含有關於輸入位置(輸入部中的座標)的資訊。
如圖4所示，電流檢測電路322可以分別檢測從顯示裝置301供應的信號MCH的電流值和從輸入裝 置331供應的信號ICH的電流值，並將它們轉換為資料。
記憶體323能夠儲存電流檢測電路322所生成的資料。作為記憶體323，例如可以使用DRAM、SRAM等記憶體電路。另外，記憶體323既可以包括在電流檢測電路322中，又可以包括在影像處理電路324中。
CPU325具有如下功能：對從外部輸入的指令或儲存在CPU325內的記憶體中的指令進行解碼，並對輸入/輸出裝置500所包括的各種電路的工作進行總括控制，由此執行該指令。
影像處理電路324除了圖1中的影像處理電路314所具有的功能以外，還具有能夠根據來自CPU325的指令生成影像信號Sig的功能。影像處理電路324還具有能夠將用來驅動驅動電路333的各種驅動信號供應到驅動電路333的功能。
驅動電路305可以與顯示部302、掃描線驅動電路503g形成在相同的基板上。此時，既可以使用TFT形成驅動電路305，又可以以COG形成驅動電路305。
也可以將驅動電路305、電流檢測電路322、記憶體323、影像處理電路324、CPU325及驅動電路333包括在一個IC中(參照圖4中的虛線340)。如此，藉由在一個IC中設置多個電路，可以縮小電路整體所占的面積，從而使輸入/輸出裝置500小型化。還可以減少輸入/輸出裝置500的製造成本。
另外，如圖5所示的輸入/輸出裝置500那 樣，也可以將驅動電路305、電流檢測電路322、記憶體323、影像處理電路324及CPU325包括在一個IC中(參照圖5中的虛線341)。當輸入裝置331為觸控面板時，也可以將驅動電路333與輸入部332形成在相同的基板上。此時，既可以使用TFT形成驅動電路333，又可以使用COG形成驅動電路333。
另外，如圖6所示的輸入/輸出裝置500那樣，也可以將驅動電路333、電流檢測電路322、記憶體323、影像處理電路324及CPU325包括在一個IC中(參照圖6中的虛線342)。
另外，如圖7所示的輸入/輸出裝置500那樣，也可以將電流檢測電路322、記憶體323、影像處理電路324及CPU325包括在一個IC中(參照圖7中的虛線343)。
如圖4中的電流檢測電路322那樣，藉由由同一個電路檢測兩個以上的信號，與分別設置用來檢測每個信號的電路的情況相比，可以減少製造成本。並且，可以縮小電路整體所占的面積，從而使輸入/輸出裝置500小型化。
〈電流檢測電路的結構例子〉
接著，對圖4所示的輸入/輸出裝置500所包括的電流檢測電路322的具體結構例子進行說明。
圖8示出電流檢測電路322的電路圖的一個 例子。電流檢測電路322包括閂鎖器207、計數器208、比較器209、積分電路216、開關220、開關221。另外，積分電路216包括運算放大器210、電容元件211、開關212、電容元件217、開關218、開關219。
圖8所示的電流檢測電路322具有在圖2所示的電流檢測電路312中另外設置了電容元件217、開關218、開關219、開關220及開關221的結構。另外，對電流檢測電路322輸入用來控制開關218、開關219、開關220及開關221的信號Φ。
開關220能夠控制被輸入信號MCH的端子與運算放大器210的反相輸入端子之間的導通。開關221能夠控制被輸入信號ICH的端子與運算放大器210的反相輸入端子之間的導通。開關218能夠控制電容元件217的第一端子與運算放大器210的反相輸入端子之間的導通。開關219能夠控制電容元件217的第二端子與運算放大器210的輸出端子之間的導通。可以由電晶體製造開關220、221、218、219。
根據信號Φ對圖8中的運算放大器210的反相輸入端子輸入從顯示裝置301供應的信號MCH或從輸入裝置331供應的信號ICH。
當信號MCH被輸入時，信號Φ具有使開關218、開關219及開關221關閉，並使開關220導通的功能。此時，電容元件217與積分電路216電隔離，因此可以將電流檢測電路322看作是與圖2中的電流檢測電路 312相同的結構。
當信號ICH被輸入時，信號Φ具有使開關218、開關219及開關221導通，並使開關220關閉的功能。此時，電容元件217與電容元件211並聯連接。當信號ICH的電流值大於信號MCH的電流值時，單憑電容元件211是不能夠滿足積分電路216所需要的電容值的。因此，在檢測信號ICH時，需要在積分電路216中另外設置電容元件217。
另外，還可以設想到信號MCH的電流值大於信號ICH的電流值的情況。此時，在圖8中，調換信號MCH和信號ICH的輸入端子即可。
開關220及開關221既可以與電流檢測電路322形成在相同的IC中，又可以與電流檢測電路322形成在不同的地方。例如，也可以使用COG將開關220形成在顯示裝置301中。例如，當輸入裝置331為觸控面板時，可以使用COG將開關221形成在輸入裝置331中。
至於電流檢測電路322的其他構成要素的詳細內容，參照關於圖2中的電流檢測電路312的記載即可。另外，關於電流檢測電路322的工作，參照圖3所示的電流檢測電路312的工作即可。
如上所述，藉由使用圖8中的電流檢測電路322，可以由同一個電路檢測電流值不同的兩個信號。由此，與分別設置用來檢測每個信號的電路的情況相比，可以減少製造成本。並且，可以縮小電路整體所占的面積， 從而使輸入/輸出裝置500小型化。
如上所述，藉由上述結構，電流檢測電路322能夠檢測來自像素502的輸出電流及來自輸入裝置331的輸出電流。另外，藉由監視來自像素502的電流值，輸入/輸出裝置500能夠校正顯示在顯示部302的影像。另外，輸入/輸出裝置500能夠檢測輸入到輸入部332的信號，並對顯示部302輸出影像。
圖9所示的電流檢測電路350是使圖8所示的電流檢測電路322能夠檢測n種(n是2以上的自然數)信號的電流值的結構例子。電流檢測電路350包括開關S0[1]至S0[n]、開關S1[1]至S1[n]、開關S2[1]至S2[n]、電容元件C[1]至C[n]。上述以外的結構與電流檢測電路322相同。
例如，當檢測信號CH[n]的電流值時，信號Φ[n]具有使開關S0[n]、開關S1[n]及開關S2[n]導通的功能，信號Φ[1]至Φ[n-1]具有使開關S0[1]至S0[n-1]、開關S1[1]至S1[n-1]、開關S2[1]至S2[n-1]關閉的功能。電容元件C[n]與運算放大器210電連接，電容元件C[1]至C[n-1]與運算放大器210電隔離。
例如，當檢測信號CH[k](k是滿足1kn的自然數)的電流值時，信號Φ[k]具有使開關S0[k]、開關S1[k]、開關S2[k]導通的功能，信號Φ[m](m滿足1mn且為k以外的自然數)具有使開關S0[m]、開關S1[m]、開關S2[m]關閉的功能。電容元件C[k]與運算放大器210 電連接，電容元件C[m]與運算放大器210電隔離。
同時電連接於運算放大器210的電容元件可以不侷限於一個。例如，也可以為了檢測信號CH[3]的電流值而使電容元件C[1]至電容元件C[3]與運算放大器210電連接。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合。
實施方式2
在本實施方式中，參照圖10至圖13對圖1所示的電流檢測電路312或圖4所示的電流檢測電路322的其他結構例子進行說明。
圖10示出電流檢測電路351的結構例子。圖10中的電流檢測電路351包括運算放大器210、比較器209、AND閘231、反相器232、反相器233、電容元件234、電容元件235、開關236、開關237、開關238、開關239、開關240、開關241、開關242、開關243、開關244、開關245、開關246、開關247、開關248、計數器208、閂鎖器207。
對電流檢測電路351輸入信號CH、信號POL、信號IM、信號Φ1、信號Φ2、電位VREF1及電位VREF2。信號CH包括從圖4所示的像素502輸出的信號MCH或從輸入部332輸出的信號ICH等。
信號POL能夠控制開關236至開關239，每 個開關都在輸入H位準的信號時導通，並且在輸入L位準的信號時關閉。
信號IM能夠控制開關240至開關244，每個開關都在輸入H位準的信號時導通，並且在輸入L位準的信號時關閉。
信號Φ1能夠控制開關245及開關246，每個開關都在輸入H位準的信號時導通，並且在輸入L位準的信號時關閉。
信號Φ2能夠控制開關247及開關248，每個開關都在輸入H位準的信號時導通，並且在輸入L位準的信號時關閉。
可以將電晶體用作開關236至開關248。
至於圖10的其他結構，參照關於圖2的說明即可。
電流檢測電路351可以以如下兩種方式檢測電流：檢測從外部流入電流檢測電路351的電流的灌電流方式(current sinking mode)、檢測從電流檢測電路351流到外部的電流的拉電流方式(current source mode)。另外，電流檢測電路351也可以是檢測電壓(或電位)的電壓檢測電路。藉由控制信號Φ1、信號Φ2、信號POL及信號IM，可以進行每個方式的切換(參照表1)。
表1示出採用各檢測方式的情況下的信號Φ1、信號Φ2、信號POL及信號IM的供應方式的一個例子。注意，將作為每個信號施加H位準的電位的情況記載為H，將對每個信號施加L位準的電位的情況記載為L。
在表1中，灌電流型(A)是指檢測從顯示裝置的像素流入的電流時的電路結構(圖11A示出等效電路)。當選擇灌電流型(A)時，對運算放大器210的反相輸入端子輸入信號CH，對運算放大器210的非反相輸入端子輸入電位VREF1。另外，電容元件234與運算放大器210電連接，由此構成包括電容元件234和運算放大器210的積分電路。
在表1中，灌電流型(B)是指檢測從輸入裝置的輸入部流入的電流時的電路結構(圖11B示出等效電路)。當選擇灌電流型(B)時，對運算放大器210的反相輸入端子輸入信號CH，對運算放大器210的非反相輸入端子輸入電位VREF1。另外，電容元件235與運算放大器210電連接，由此構成包括電容元件235和運算放大器210的積分電路。
在表1中，拉電流型(A)是指檢測向顯示裝置的像素流入的電流時的電路結構(圖12A示出等效電路)。當選擇拉電流型(A)時，對運算放大器210的反相輸入端子輸入電位VREF1，對運算放大器210的非反相輸入端子輸入信號CH。另外，電容元件234與運算放大器210電連接，由此構成包括電容元件234和運算放大器210的積分電路。
在表1中，拉電流型(B)是指檢測向輸入裝置的輸入部流入的電流時的電路結構(圖12B示出等效電路)。當選擇拉電流型(B)時，對運算放大器210的反相輸入端子輸入電位VREF1，對運算放大器210的非反相輸入端子輸入信號CH。另外，電容元件235與運算放大器210電連接，由此構成包括電容元件235和運算放大器210的積分電路。
在表1中，電壓跟隨器型是指檢測信號CH的電壓(或電位)時的電路結構(圖12C示出等效電路)。 當選擇電壓跟隨器型時，運算放大器210的反相輸入端子與運算放大器210的輸出端子電連接，對運算放大器210的非反相輸入端子輸入信號CH。此時，運算放大器210用作將與信號CH相同的電位作為信號OUT_OP輸出的電壓跟隨器。
圖13所示的時序圖示出圖12C所示的電壓跟隨器電路的工作的一個例子。圖13的時序圖示出信號CLK1、信號CLK2、電位VREF2、信號OUT_OP、信號 OUT_COMP、信號OUT_COUNT及信號OUT_CODE的電位變化。在圖3的時序圖中電位VREF2一直保持固定，而在圖13的時序圖中，電位VREF2則跟著時間變動。另外，時刻T1至時刻T5是用來說明工作的時序而附加的。
首先，在時刻T1，信號CLK2從L位準變為H位準。此時，計數器208重設，作為信號OUT_COUNT供應00。與此同時，閂鎖器207儲存之前的信號OUT_COUNT，並將其作為信號OUT_CODE輸出。
另外，在時刻T1，信號CH的電位作為信號OUT_OP被輸出。與此同時，電位VREF2變為電位V1。電位V1較佳為高於信號OUT_OP所能夠具有的電位(信號CH所能夠具有的電位)的最大值。
接著，在時刻T2，信號CLK2從H位準變為L位準。電位VREF2從此時開始下降。
另外，計數器208從時刻T2開始計算信號CLK1的電位從H位準變為L位準的次數(或者從L位準變為H位準的次數)，並且作為信號OUT_COUNT輸出計數。
接著，在時刻T3，電位VREF2與信號OUT_OP的電位變得相等，信號OUT_COMP的電位從L位準變為H位準。此時，計數器208所包括的閂鎖電路發揮作用，作為信號OUT_COUNT保持時刻T3中的計數。
接著，在時刻T4，與時刻T1同樣地，信號CLK2的電位從L位準變為H位準，電位VREF2變為電 位V1。此時，計數器208的鎖存被解除。與此同時，由於信號CLK2而信號OUT_COUNT被初始化為00，作為信號OUT_CODE保持之前的計數(在圖13中為5B)。該計數對應於信號CH的電位，藉由讀出該計數，可以檢測信號CH的電位。
下面，藉由反復上述的工作，可以隨時檢測信號CH的電位。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式3
在本實施方式中，參照圖14至圖15C對能夠用於本發明的一個方式的輸入/輸出裝置的結構進行說明。
圖14是說明本發明的一個方式的輸入/輸出裝置500的結構的投影圖。注意，為便於說明擴大地圖示檢測單元602的一部分及像素502的一部分。
圖15A是剖面圖，該剖面圖示出沿著圖14所示的本發明的一個方式的輸入/輸出裝置500的線Z1-Z2切斷的剖面結構。圖15B及15C是將圖15A所示的結構的一部分置換時的剖面圖。
〈輸入/輸出裝置的結構例子〉
在本實施方式中說明的輸入/輸出裝置500包括顯示裝置301及與顯示裝置301重疊的輸入裝置331(參照圖 14)。
輸入裝置331包括配置為矩陣狀的多個檢測單元602。
並且，輸入裝置331包括與在行方向(在圖式中使用箭頭R示出)上配置的多個檢測單元602電連接的佈線G1或佈線RES等。
並且，輸入裝置331包括與在列方向(在圖式中使用箭頭C示出)上配置的多個檢測單元602電連接的佈線DL等。
檢測單元602具備檢測電路。檢測電路與佈線G1、佈線RES或佈線DL等電連接。
也可以將電晶體或/及檢測元件等用於檢測電路。例如，作為檢測元件例如可以使用導電膜及電連接於該導電膜的電容元件。另外，也可以使用電容元件及電連接於該電容元件的電晶體。
也可以使用包括絕緣層653、夾有絕緣層653的第一電極651及第二電極652的電容元件650(參照圖15A)。
此外，檢測單元602包括配置為矩陣狀的多個窗部667。窗部667也可以使可見光透過且在多個窗部667之間配置遮光性的層BM。
在與窗部667重疊的位置設置彩色層。彩色層使指定顏色的光透過。將彩色層也可以稱為濾色片。例如，也可以使用使藍光透過的彩色層CFB、使綠光透過的 彩色層CFG或使紅光透過的彩色層CFR。此外，也可以使用使黃光透過的彩色層及使白光透過的彩色層。
顯示裝置301包括配置為矩陣狀的多個像素502。像素502以與輸入裝置331的窗部667重疊的方式配置。
像素502也可以比檢測單元602高密度地配置。
在本實施方式中說明的輸入/輸出裝置500包括：使可見光透過的窗部667；包括配置為矩陣狀的多個檢測單元602的輸入裝置331；以及包括多個與窗部667重疊的像素502的顯示裝置301，並且在窗部667與像素502之間包括彩色層。另外，每一個檢測單元具備可以減少對於其它檢測單元的干涉的開關。
由此，可以一併地供應各檢測單元所檢測的檢測資訊及檢測單元的位置資訊。另外，也可以使顯示影像的像素的位置資訊相關聯地供應檢測資訊。此外，藉由使不供應檢測資訊的檢測單元與信號線非導通，可以減少對於供應檢測信號的檢測單元的干涉。其結果，可以提供方便性或可靠性良好的新穎的輸入/輸出裝置500。
例如，輸入/輸出裝置500的輸入裝置331可以檢測檢測資訊且一併地供應該檢測資訊及位置資訊。明確而言，輸入/輸出裝置500的使用者可以將接觸於輸入裝置331的手指等用作指示器來進行各種各樣的動作(輕按、拖移、推送或捏合(pinch in)等)。
輸入裝置331可以檢測出與輸入裝置331靠近或接觸的手指等且供應包括檢測出的位置或軌跡等的檢測資訊。
算術裝置根據程式等判斷被供應的資訊是否滿足指定條件且執行與指定動作相關聯的指令。此外，算術裝置具有將指令的執行結果作為顯示資訊並供應給顯示裝置301的功能。
由此，輸入裝置331的使用者可以使用手指等進行指定動作並使算術裝置執行與指定動作相關聯的指令。
例如，輸入/輸出裝置500的輸入裝置331可以在能夠對一個信號線供應檢測資訊的多個檢測單元中選擇一個檢測單元，來使除了被選擇的檢測單元以外的檢測單元與該一個信號線非導通。由此，可以減少沒有被選擇的檢測單元引起的對於被選擇的檢測單元的干涉。
明確而言，可以抑制沒有被選擇的檢測單元的檢測元件干涉被選擇的檢測單元的檢測元件。
例如，在將電容元件及電連接於該電容元件中的一個電極的導電膜用於檢測元件的情況下，可以抑制沒有被選擇的檢測單元的導電膜的電位干涉被選擇的檢測單元的導電膜的電位。
由此，輸入/輸出裝置500能夠與其尺寸無關地使檢測單元驅動而使它供應檢測資訊。例如，可以提供從可以用於手持設備到可以用於電子黑板的各種尺寸的輸 入/輸出裝置500。
此外，輸入/輸出裝置500能夠與其狀態無關地使檢測單元驅動而使它供應檢測資訊。明確而言，可以提供處於折疊狀態或展開狀態等各種形狀的輸入/輸出裝置500。
除了上述結構之外，輸入/輸出裝置500也可以具備下面結構。
輸入/輸出裝置500的輸入裝置331也可以具備驅動電路333g及驅動電路333d。此外，也可以電連接於撓性印刷電路板FPC1。
輸入/輸出裝置500的顯示裝置301也可以具備掃描線驅動電路503g、佈線511及端子519。此外，也可以電連接於撓性印刷電路板FPC2。
另外，也可以具備防止受損來保護輸入/輸出裝置500的保護層670。例如，可以將陶瓷塗層或硬塗層用作保護層670。明確而言，可以使用包含氧化鋁的層或UV固化樹脂。此外，可以使用使輸入/輸出裝置500所反射的外光強度減弱的防反射層670p。明確而言，可以使用圓偏光板等。
下面說明構成輸入/輸出裝置500的各構成要素。注意，無法明確地使上述構成要素分離，有時一個構成要素兼作其他構成要素或包含其他構成要素的一部分。
例如，在與多個窗部667重疊的位置上具備彩色層的輸入裝置331既是輸入裝置331又是濾色片。
另外，例如輸入裝置331與顯示裝置301重疊的輸入/輸出裝置500既是輸入裝置331又是顯示裝置301。將顯示裝置301與輸入裝置331重疊的輸入/輸出裝置500也稱為觸控面板。
〈〈整體結構〉〉
本實施方式所說明的輸入/輸出裝置500包括輸入裝置331或顯示裝置301。
〈〈輸入部〉〉
輸入裝置331具備檢測單元602、佈線G1、佈線DL及基材610。
另外，也可以在基材610上形成用來形成輸入裝置331的膜且對該膜進行加工，來形成輸入裝置331。
另外，也可以在其它基材上形成輸入裝置331的一部分且將該一部分轉置到基材610，來形成輸入裝置331。
〈〈檢測單元〉〉
檢測單元602檢測靠近或接觸的物體並供應檢測信號。例如檢測靜電容量、照度、磁力、電波或壓力等，供應根據所檢測的物理量的資訊。明確而言，也可以將電容元件、光電轉換元件、磁力檢測元件、壓電元件或諧振器 等用於檢測元件。
例如，檢測單元602檢測和靠近或接觸的物體之間的靜電容量的變化。明確而言，也可以使用導電膜及電連接於導電膜的檢測電路。
此外，當在大氣下，手指等的具有大於大氣的介電常數的物體靠近導電膜時，手指和導電膜之間的靜電容量變化。可以檢測該靜電容量的變化且供應檢測資訊。明確而言，作為檢測單元602，可以使用包括導電膜及其一個電極連接於該導電膜的電容元件的檢測電路。
例如，靜電容量的變化引起導電膜和電容元件之間的電荷分配，而電容元件雙端的電極的電壓變化。可以將該電壓的變化用於檢測信號。明確而言，當物體靠近與電容元件650的一個電極電連接的導電膜時，電容元件650的電極之間的電壓變化(參照圖15A)。
〈〈開關、電晶體〉〉
檢測單元602具備可以根據控制信號處於導通狀態或非導通狀態的開關。例如可以將電晶體M4用於開關。
另外，可以將放大檢測信號的電晶體用於檢測單元602。
可以將藉由同一個製程製造的電晶體用於放大檢測信號的電晶體及開關。由此，可以提供製程簡化的輸入裝置331。
電晶體具備半導體層。例如，可以將第4族 的元素、化合物半導體或氧化物半導體用於半導體層。明確而言，可以將包含矽的半導體、包含鎵砷的半導體或包含銦的氧化物半導體等用於半導體層。
可以將具有各種結晶性的半導體層用於電晶體。例如，包含非晶的半導體層、包含微晶的半導體層、包含多晶的半導體層或包含單晶的半導體層等。明確而言，可以使用非晶矽、利用雷射退火等處理晶化的多晶矽或利用SOI(Silicon On Insulator；絕緣層上覆矽)技術形成的半導體層等。
用於半導體層的氧化物半導體較佳為包括例如以In-M-Zn氧化物表示的膜，該In-M-Zn氧化物至少包含銦(In)、鋅(Zn)及M(Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金屬)。或者，較佳為包含In和Zn的兩者。
作為穩定劑，可以舉出鎵(Ga)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鋁(Al)或鋯(Zr)等。另外，作為其他穩定劑，可以舉出鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)等。
作為構成氧化物半導體膜的氧化物半導體，例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類 氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物、In-Ga類氧化物。
注意，在此，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分具有In、Ga和Zn的氧化物，對In、Ga、Zn的比率沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
〈〈佈線〉〉
輸入裝置331具備佈線G1、佈線RES或佈線DL等。
也可以將具有導電性的材料用於佈線G1、佈線RES或佈線DL等。
例如，可以將無機導電性材料、有機導電性材料、金屬或導電性陶瓷等用於佈線。
具體地，使用選自鋁、金、鉑、銀、鉻、鉭、鈦、鉬、鎢、鎳、鐵、鈷、釔、鋯、鈀和錳中的金屬元素、包含上述金屬元素的合金或組合上述金屬元素的合金等來形成佈線。尤其是，較佳為包含選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬及鎢中的一個以上的元素。尤其是，銅和錳的 合金適用於利用濕蝕刻的微細加工。
具體地，可以舉出在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的雙層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的雙層結構以及依次層疊鈦膜、鋁膜和鈦膜的三層結構等。
具體地，可以採用在鋁膜上層疊有選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種元素或多種元素的合金膜或氮化膜的疊層結構。
或者，可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、添加有鎵的氧化鋅等導電性氧化物。
或者，可以使用石墨烯或石墨。包含石墨烯的膜例如可以使形成為膜狀的氧化石墨烯還原而形成。作為還原方法，可以採用進行加熱的方法或使用還原劑的方法等。
或者，可以使用導電高分子。
〈〈驅動電路〉〉
驅動電路333g例如可以以指定的時序供應選擇信號。具體地，按指定的順序對每個佈線G1供應選擇信號。此外，可以將各種電路用於驅動電路333g。例如，也可以採用移位暫存器、正反器電路等的組合電路等。
驅動電路333d根據檢測單元所供應的檢測信號供應檢測資訊。此外，可以將各種電路用於驅動電路 333d。例如，可以將如下電路用於驅動電路333d，即該電路藉由與設置在檢測單元中的檢測電路電連接，可以構成源極隨耦器電路或鏡電流鏡電路。此外，驅動電路333d也可以具備將檢測信號轉換成數位信號的數位類比轉換電路。
〈〈基材〉〉
基材610只要是具備耐受製程的耐熱性及可以適用於製造裝置的厚度及尺寸，就沒有特別的限定。尤其是，當將具有撓性的材料用於基材610時，可以使輸入裝置331處於折疊狀態或展開狀態。注意，在顯示裝置301進行顯示的一側配置輸入裝置331的情況下，將具有透光性的材料用於基材610。
可以將有機材料、無機材料或有機材料與無機材料等的複合材料等用於基材610。
例如可以將玻璃、陶瓷或金屬等無機材料用於基材610。
明確而言，可以將無鹼玻璃、鈉鈣玻璃、鉀鈣玻璃或水晶玻璃等用於基材610。
明確而言，可以將金屬氧化物膜、金屬氮化物膜或金屬氧氮化物膜等用於基材610。例如，可以將氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化鋁膜等用於基材610。
例如，可以將樹脂、樹脂薄膜或塑膠等有機材料用於基材610。
具體地，可以將聚酯、聚烯烴、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碳酸酯或丙烯酸樹脂等的樹脂薄膜或樹脂板用於基材610。
例如，作為基材610可以使用將薄板狀的玻璃板或無機材料等的膜貼合於樹脂薄膜的複合材料。
例如，作為基材610可以使用將纖維狀或粒子狀的金屬、玻璃或無機材料等分散到樹脂薄膜的複合材料。
例如，作為基材610可以使用將纖維狀或粒子狀的樹脂或有機材料等分散到無機材料的複合材料。
另外，可以將單層材料或層疊有多個層的疊層材料用於基材610。例如，也可以將層疊有基材及用來防止包含在基材中的雜質擴散的絕緣層等的疊層材料用於基材610。
明確而言，可以將層疊有玻璃與選自防止包含在玻璃中的雜質擴散的氧化矽膜、氮化矽膜和氧氮化矽膜等中的一種或多種的膜的疊層材料用於基材610。
或者，可以將層疊有樹脂與防止透過樹脂的雜質的擴散的氧化矽膜、氮化矽膜或氧氮化矽膜等的疊層材料用於基材610。
具體地，可以使用層疊有具有撓性的基材610b、防止雜質擴散的障壁膜610a及貼合基材610b與障壁膜610a的樹脂層610c的疊層體(參照圖15A)。
〈〈撓性印刷電路板〉〉
撓性印刷電路板FPC1供應時序信號及電源電位等且被供應檢測信號(圖14)。
〈〈顯示部〉〉
顯示裝置301具備像素502、掃描線、信號線或基材510(參照圖14)。
另外，也可以在基材510上形成用來形成顯示裝置301的膜且對該膜進行加工來形成顯示裝置301。
另外，也可以在其它基材上形成顯示裝置301的一部分且將該一部分轉置到基材510，來形成顯示裝置301。
〈〈像素〉〉
例如，像素502包括子像素502B、子像素502G及子像素502R，並且各子像素具備顯示元件及驅動顯示元件的像素電路。
〈〈像素電路〉〉
此外，在顯示部中可以採用在像素中具有主動元件的主動矩陣方式或在像素中沒有主動元件的被動矩陣方式。
在主動矩陣方式中，作為主動元件(非線性元件)除電晶體外還可以使用各種主動元件。例如，也可以使用MIM(Metal Insulator Metal；金屬-絕緣體-金屬) 或TFD(Thin Film Diode；薄膜二極體)等。由於這些元件的製程數少，因此能夠降低製造成本或者提高良率。另外，由於這些元件的尺寸小，所以可以提高開口率，從而實現低功耗或高亮度化。
另外，除了主動矩陣方式以外，也可以採用不使用主動元件的被動矩陣方式。由於不使用主動元件，所以製程數少，從而可以降低製造成本或者提高良率。另外，由於不使用主動元件，所以可以提高開口率，從而實現低功耗或高亮度化等。
像素電路例如包括電晶體502t。
顯示裝置301具備覆蓋電晶體502t的絕緣膜521。絕緣膜521也可以被用作使像素電路所引起的凹凸平坦化的層。另外，可以將包含能夠抑制雜質擴散的層的疊層膜用於絕緣膜521。由此，能夠抑制因雜質擴散而導致的電晶體502t等的可靠性下降。
〈〈顯示元件〉〉
可以將各種顯示元件用於顯示裝置301。例如，可以利用電泳方式或電潤濕方式等進行顯示的顯示元件(也稱為電子墨水)、快門方式的MEMS顯示元件、光干涉方式的MEMS顯示元件、以及液晶元件等。
另外，也可以使用用於透射式液晶顯示器、半透射式液晶顯示器、反射式液晶顯示器、直視型液晶顯示器等的顯示元件。
例如，也可以將發光顏色不同的有機電致發光元件用於各子像素。
例如，也可以適用發射白光的有機電致發光元件。
例如，發光元件550R包括下部電極、上部電極、以及下部電極與上部電極之間的包含發光有機化合物的層。
子像素502R具備發光模組580R。子像素502R具備發光元件550R以及包含能夠對發光元件550R供應電力的電晶體502t的像素電路。另外，發光模組580R具備發光元件550R以及光學元件(例如為彩色層CFR)。
注意，為了高效地提出特定波長的光，可以在發光模組580R中設置微諧振器結構。具體地，也可以在為了高效地提出特定光設置的反射可見光的膜與半反射．半透射膜之間設置包含發光有機化合物的層。
發光模組580R在提取光的方向上包括彩色層CFR。彩色層只要使具有特定波長的光透過就可，例如可以使用選擇性地使紅光、綠光或藍光等透過的彩色層。另外，也可以以與沒有設置彩色層的窗部重疊的方式配置其他子像素，從而使來自發光元件的光以不透過彩色層的方式射出。
彩色層CFR位於與發光元件550R重疊的位置。由此，發光元件550R所發射的光的一部分透過彩色 層CFR，而向圖15A中的箭頭所示的方向發射到發光模組580R的外部。
設置有包圍彩色層(例如彩色層CFR)的遮光性的層BM。
此外，當在提出光的一側設置有密封材料560時，密封材料560也可以與發光元件550R及彩色層CFR接觸。
下部電極設置在絕緣膜521上。並且設置有形成有重疊於下部電極的開口部的分隔壁528。另外，分隔壁528的一部分重疊於下部電極的端部。
下部電極與上部電極之間夾著包含發光有機化合物的層，由此構成發光元件(例如發光元件550R)。像素電路對發光元件供應電力。
另外，在分隔壁528上具有控制基材610與基材510的間隔的間隔物。
注意，當實現半透射式液晶顯示器或反射式液晶顯示器時，使像素電極的一部分或全部具有反射電極的功能，即可。例如，像素電極的一部分或全部也可以包含鋁、銀等。
此外，也可以將SRAM等記憶體電路設置在反射電極下。因而，進一步降低功耗。另外，適用於所採用的顯示元件的結構可以從各種像素電路選擇而使用。
〈〈基材〉〉
可以將具有撓性的材料用於基材510。例如，也可以將與可以用於基材610的材料相同的材料應用於基材510。
另外，在基材510不需要具有透光性的情況下，例如可以使用不具有透光性的材料，明確而言SUS或鋁等。
例如，基材510可以較佳為使用層疊有具有撓性的基材510b、防止雜質擴散的障壁膜510a、貼合基材510b與障壁膜510a的樹脂層510c的疊層體(參照圖15A)。
〈〈封止材〉〉
密封材料560貼合基材610與基材510。密封材料560具有高於大氣的折射率。
像素電路或發光元件(例如發光元件550R)設置在基材510與基材610之間。
〈〈掃描線驅動電路結構〉〉
掃描線驅動電路503g供應選擇信號。掃描線驅動電路503g包括電晶體503t及容量503c。另外，可以將能夠與像素電路經同一製程形成在同一基板上的電晶體用於驅動電路。
〈〈佈線〉〉
顯示裝置301具備掃描線、信號線以及電源線等的佈線。可以使用各種導電膜。例如，也可以使用與可以用於輸入裝置331的導電膜相同的材料。
顯示裝置301具備能夠供應信號的佈線511，端子519設置在佈線511上。另外，能夠供應影像信號及同步信號等信號的撓性印刷電路板FPC2與端子519電連接。
此外，撓性印刷電路板FPC2也可以安裝有印刷線路板(PWB)。
〈〈其他結構〉〉
在輸入/輸出裝置500中，將防反射層670p設置在與像素重疊的位置。作為防反射層670p，例如可以使用圓偏光板。
〈輸入/輸出裝置的變形例子〉
也可以將各種電晶體適用於輸入裝置331或/及顯示裝置301。
圖15A示出將底閘極型電晶體用於輸入裝置331的情況的結構。
圖15A及圖15B示出將底閘極型電晶體用於顯示裝置301的情況的結構。
例如，可以將包含氧化物半導體或非晶矽等的半導體層適用於圖15A所示的電晶體502t及電晶體 503t。
例如，可以將包含利用雷射退火等處理晶化的多晶矽的半導體層適用於圖15B所示的電晶體502t及電晶體503t。
圖15C示出將頂閘極型電晶體用於顯示裝置301的情況的結構。
例如，可以將包含多晶矽或從單晶矽基板等轉置的單晶矽膜等的半導體層適用於圖15C所示的電晶體502t及電晶體503t。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖16A至圖17對能夠用於本發明的一個方式的輸入/輸出裝置的輸入裝置的結構及驅動方法進行說明。
圖16A至圖16C及圖16D1、圖16D2是說明本發明的一個方式的輸入裝置331的結構的圖。
圖16A是說明本發明的一個方式的輸入裝置331的結構的方塊圖。圖16B是說明轉換器CONV的結構的電路圖，圖16C是說明檢測單元602的結構的電路圖。圖16D1及圖16D2是說明檢測單元602的驅動方法的時序圖。
〈輸入裝置的結構例子〉
本實施方式所說明的輸入裝置331包括檢測單元602、檢測單元602被配置為矩陣狀的輸入部332、在行方向上配置的佈線G1、在列方向上配置的佈線DL、與佈線G1電連接的驅動電路333g、與佈線DL電連接的驅動電路333d(參照圖16A)。例如，也可以將多個檢測單元602配置為n行×m列(n及m是1以上的自然數)的矩陣狀。
〈〈檢測電路19〉〉
檢測單元602包括檢測電路19。檢測電路19包括電晶體M1、電晶體M2、電晶體M3、檢測元件C1、節點A(參照圖16C)。另外，檢測電路19與佈線VRES、佈線RES、佈線G1、佈線DL、佈線CS、佈線VPI電連接。
檢測元件C1的第一電極與節點A電連接，檢測元件C1的第二電極與佈線CS電連接。電晶體M1的閘極與節點A電連接，電晶體M1的源極和汲極中的一個與佈線VPI電連接，電晶體M1的源極和汲極中的另一個經過電晶體M2與佈線DL電連接。另外，節點A經過電晶體M3與佈線VRES電連接。電晶體M2的閘極與佈線G1電連接。電晶體M3的閘極與佈線RES電連接。
檢測元件C1的電容例如在如下情況下發生變化：有物體靠近檢測元件C1的第一電極或檢測元件C1的第二電極，或者檢測元件C1的第一電極與檢測元件C1 的第二電極的間隔發生變化。由此，檢測電路19能夠供應基於檢測元件C1的電容的變化的檢測信號DATA。
佈線CS能夠供應控制檢測元件C1的第二電極的電位的信號。
佈線VPI能夠供應指定的電位。例如，佈線VPI能夠供應接地電位、低電源電位或高電源電位。
佈線VRES例如能夠供應可以使電晶體M1成為導通狀態的電位。
佈線RES能夠供應重設信號。
佈線G1能夠供應選擇信號。
佈線DL能夠對轉換器CONV供應檢測信號DATA。
驅動電路333g能夠按指定的順序對每個佈線G1供應選擇信號。驅動電路333d包括轉換電路。該轉換電路能夠將流過佈線DL的電流的變化轉換為電壓的變化。
〈〈轉換器CONV〉〉
驅動電路333d包括多個轉換器CONV。較佳的是每個轉換器CONV都能夠轉換從佈線DL供應的檢測信號DATA，並將其供應到端子OUT。例如，可以使轉換器CONV與檢測電路19電連接，而構成源極隨耦器電路或電流鏡電路。
明確而言，可以採用使用電晶體M4的轉換器 CONV來構成源極隨耦器電路(參照圖16B)。佈線VPO及佈線BR較佳為例如供應足以使轉換電路及檢測電路中的電晶體驅動的高電位。
另外，如圖17所示，轉換器CONV也可以包括電晶體M4、電晶體M5。電晶體M4可以與電晶體M1至電晶體M3經同一製程製造。
電晶體M1至電晶體M3包含半導體層。例如，較佳為將第4族的元素、化合物半導體或氧化物半導體用於半導體層。明確而言，較佳為使用包含矽的半導體、包含鎵砷的半導體或包含銦的氧化物半導體等。
〈檢測電路19的驅動方法〉
接著，說明檢測電路19的驅動方法。
〈〈第一步驟〉〉
在第一步驟中，對電晶體M3的閘極供應在使電晶體M3成為導通狀態後使電晶體M3成為非導通狀態的重設信號，而使節點A的電位成為指定的電位。明確而言，對佈線RES供應重設信號，使節點A的電位成為例如能夠使電晶體M1成為導通狀態的電位(參照圖16D1中的期間P1)。
〈〈第二步驟〉〉
在第二步驟中，對電晶體M2的閘極供應使電晶體 M2成為導通狀態的選擇信號，使電晶體M1的源極和汲極中的另一個與佈線DL電連接。明確而言，對佈線G1供應選擇信號(參照圖16D1中的期間P2)。
〈〈第三步驟〉〉
在第三步驟中，對檢測元件C1的第二電極供應控制信號，對節點A供應根據控制信號及檢測元件C1的電容而變化的電位。明確而言，對佈線CS供應矩形的控制信號。檢測元件C1根據檢測元件C1的電容使節點A的電位上升(參照圖16D1中的期間P2的後半期)。
例如，在檢測元件C1被放置在大氣中的情況下，當介電常數高於大氣的物體靠近檢測元件C1的第二電極時，檢測元件C1的電容在外觀上變大。明確而言，當手指等物體靠近檢測元件C1時，檢測元件C1的電容在外觀上變大。其結果，與介電常數高於大氣的物體沒有靠近的情況相比，節點A的電位的變化較小(參照圖16D2中的實線)。
〈〈第四步驟〉〉
在第四步驟中，對佈線DL供應節點A的電位的變化所帶來的信號。例如，對佈線DL供應節點A的電位的變化所引起的電流的變化。
轉換器CONV將流過佈線DL的電流的變化轉換為電壓的變化並將其供應。
〈〈第五步驟〉〉
在第五步驟中，對佈線G1供應使電晶體M2成為非導通狀態的選擇信號。
下面，依次對佈線G1(1)至G1(n)反復進行第一步驟至第五步驟。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式5
在本實施方式中，參照圖18A至圖18D對可以用於輸入裝置331的光學式觸控感測器的一個例子進行說明。
圖18A至圖18D示出本發明的一個方式的輸入裝置331的結構。
圖18A是說明本發明的一個方式的輸入裝置331的結構的方塊圖，圖18B是說明可以用於輸入裝置331的轉換器CONV的結構的電路圖，圖18C是說明可以用於輸入裝置331的檢測電路19的結構的電路圖。圖18D是說明檢測電路19的驅動方法的時序圖。
〈輸入裝置的結構例子〉
本實施方式所說明的輸入裝置331包括檢測單元602、檢測單元602被配置為矩陣狀的輸入部332、在行方向上配置的佈線G1、在列方向上配置的佈線DL、與佈 線G1電連接的驅動電路333g、與佈線DL電連接的驅動電路333d(參照圖18A)。例如，也可以將多個檢測單元602配置為n行×m列(n及m是1以上的自然數)的矩陣狀。
〈〈檢測電路19〉〉
檢測單元602包括檢測電路19。檢測電路19包括電晶體M1、電晶體M2、電晶體M3、電晶體M4、檢測元件PD、節點A、節點B。另外，檢測電路19與佈線DL、佈線VPI、佈線G1、佈線RES、佈線VRES、佈線EX電連接。
檢測元件PD的第一電極與節點B電連接，檢測元件PD的第二電極與佈線VPI電連接。節點B經過電晶體M4與節點A電連接。電晶體M4的閘極與佈線EX電連接。節點A經過電晶體M3與佈線VRES電連接。電晶體M3的閘極與佈線RES電連接。電晶體M1的閘極與節點A電連接，電晶體M1的源極和汲極中的一個與佈線VPI電連接，電晶體M1的源極和汲極中的另一個經過電晶體M2與佈線DL電連接。電晶體M2的閘極與佈線G1電連接。
檢測元件PD包括光電轉換元件。例如，可以將光電二極體用於檢測元件PD。明確而言，可以將矽用於半導體層。尤其較佳為使用層疊有p型、i型、n型的非晶矽的光電二極體。
佈線G1能夠供應選擇信號。
佈線DL能夠供應檢測信號。
佈線VRES能夠供應指定的電位。例如，佈線VRES能夠對節點A供應使電晶體M1成為導通狀態的電位。
佈線RES能夠供應重設信號。
佈線VPI能夠供應指定的電位。例如，佈線VPI能夠供應接地電位、低電源電位或高電源電位。
佈線EX能夠供應曝光控制信號。
驅動電路333g能夠按指定的順序對每個佈線G1供應選擇信號。驅動電路333d包括轉換電路。該轉換電路能夠將流過佈線DL的電流的變化轉換為電壓的變化。
〈〈轉換器CONV〉〉
驅動電路333d包括多個轉換器CONV。較佳的是每個轉換器CONV都能夠轉換從佈線DL供應的檢測信號DATA，並將其供應到端子OUT。例如，可以使轉換器CONV與檢測電路19電連接，而構成源極隨耦器電路或電流鏡電路。
明確而言，可以採用使用電晶體M5的轉換器CONV來構成源極隨耦器電路(參照圖18B)。佈線VPO及佈線BR較佳為例如供應足以使轉換電路及檢測電路中的電晶體驅動的高電位。另外，佈線VPO所供應的電位 較佳為低於佈線VPI所供應的電位。電晶體M5可以與電晶體M1至電晶體M4經同一製程製造。
另外，電晶體M1至電晶體M5包含半導體層。例如，可以將第4族的元素、化合物半導體或氧化物半導體用於半導體層。明確而言，可以使用包含矽的半導體、包含鎵砷的半導體或包含銦的氧化物半導體等。
〈檢測電路19的驅動方法〉
接著，說明能夠供應基於檢測元件PD的電動勢變化的檢測信號DATA的檢測電路19的驅動方法。
〈〈第一步驟〉〉
在第一步驟中，供應在使電晶體M3成為導通狀態後使電晶體M3成為非導通狀態的重設信號，而使節點A的電位成為指定的電位(參照圖18D中的期間P1)。
明確而言，對佈線RES供應重設信號。供應有重設信號的電晶體M3將節點A的電位變為例如能夠使電晶體M1成為導通狀態的電位。
另外，也可以與重設信號同步地對佈線EX供應使電晶體M4成為導通狀態的曝光控制信號，而使節點B的電位成為指定的電位。明確而言，也可以對佈線EX供應矩形的曝光控制信號，以使電晶體M4的閘極的電位在指定的期間內充分地高於電晶體M4的臨界電壓。
可以在所有檢測單元602中同時進行第一步 驟。
〈〈第二步驟〉〉
在第二步驟中，對佈線EX供應使電晶體M4成為非導通狀態的曝光控制信號。例如，可以對佈線EX施加接地電位。
〈〈第三步驟〉〉
在第三步驟中，對佈線G1供應使電晶體M2成為導通狀態的選擇信號，並使電晶體M1的源極和汲極中的另一個與佈線DL電連接(參照圖18D中的期間P2)。
〈〈第四步驟〉〉
在第四步驟中，對佈線EX供應使電晶體M4在指定的期間內成為導通狀態的曝光控制信號。
檢測元件PD的電動勢根據照射到檢測元件PD的光的強度而變化。另外，流過檢測元件PD的電流根據檢測元件PD的電動勢而變化。
例如，當檢測元件PD被放置在明亮的環境時，在檢測元件PD中產生電動勢，並且電流流過檢測元件PD。其結果，節點A及節點B的電位降低(參照圖18D中的期間P2、P3中的實線)。
例如，當遮擋照射到檢測元件PD的光的物體靠近檢測元件PD時，所照射的光的強度降低，檢測元件 PD的電動勢也降低。明確而言，由於手指等物體靠近檢測元件PD，檢測元件PD的電動勢降低。其結果，與檢測元件PD被放置在明亮的環境的情況相比，節點A及節點B的電位的降低幅度較小(參照圖18D中的期間P2、P3中的虛線)。
另外，在第四步驟中，對佈線DL供應節點A的電位的變化所帶來的檢測信號DATA。明確而言，對佈線G1供應使電晶體M2成為導通狀態的選擇信號(參照圖18D中的期間P2)。
轉換器CONV將流過佈線DL的電流的變化轉換為電壓的變化來供應到端子OUT。
〈〈第五步驟〉〉
在第五步驟中，對佈線G1供應使電晶體M2成為非導通狀態的選擇信號。明確而言，對佈線G1施加接地電位(參照圖18D中的期間P3)。
下面，依次選擇佈線G1(1)至佈線G1(n)。當選擇佈線G1(1)時，執行上述第一步驟至第五步驟，當選擇佈線G1(2)至佈線G1(n)時，執行第二步驟至第五步驟。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施方式6
在本實施方式中，參照圖19A至圖20I說明能夠應用本發明的一個方式的電子裝置以及照明設備。
本發明的一個方式的輸入/輸出裝置(觸控面板)具有撓性。因此，可以適當地應用於具有撓性的電子裝置及照明設備。此外，藉由使用本發明的一個方式，可以製造可靠性高且能夠承受反復彎曲的電子裝置及照明設備。
作為電子裝置，例如可以舉出電視機(也稱為電視或電視接收機)、用於電腦等的顯示器、數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機(也稱為行動電話、行動電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音訊播放裝置、彈珠機等大型遊戲機等。
此外，由於本發明的一個方式的輸入/輸出裝置具有撓性，因此也可以將該裝置沿著房屋及高樓的內壁或外壁、汽車的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝。
圖19A示出行動電話機的一個例子。行動電話機7400除了組裝在外殼7401的顯示部7402之外還具備操作按鈕7403、外部連接埠7404、揚聲器7405、麥克風7406等。另外，將本發明的一個方式的輸入/輸出裝置用於顯示部7402來製造行動電話機7400。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種具備彎曲的顯示部且可靠性高的行動電話機。
在圖19A所示的行動電話機7400中，藉由用手指等觸摸顯示部7402可以輸入資訊。此外，藉由用手 指等觸摸顯示部7402可以進行打電話或輸入文字等所有操作。
此外，藉由操作按鈕7403的操作，可以進行電源的ON、OFF工作或切換顯示在顯示部7402的影像的種類。例如，可以將電子郵件的編寫畫面切換為主功能表畫面。
圖19B是手錶型可攜式資訊終端的一個例子。可攜式資訊終端7100包括外殼7101、顯示部7102、腕帶7103、表扣7104、操作按鈕7105、輸入/輸出端子7106等。
可攜式資訊終端7100可以執行行動電話、電子郵件、文章的閱讀及編輯、音樂播放、網路通信、電腦遊戲等各種應用程式。
顯示部7102的顯示面是彎曲的，能夠沿著彎曲的顯示面進行顯示。另外，顯示部7102具備觸控感測器，可以用手指或觸控筆等觸摸畫面來進行操作。例如，藉由觸摸顯示於顯示部7102的圖示7107，可以啟動應用程式。
操作按鈕7105除了時間設定之外還可以具有電源開關、無線通訊的開關、靜音模式的開啟及關閉、省電模式的開啟及關閉等各種功能。例如，藉由利用組裝在可攜式資訊終端7100中的作業系統，還可以自由地設定操作按鈕7105的功能。
另外，可攜式資訊終端7100可以進行被通信 標準化的近距離無線通訊。例如，藉由與可進行無線通訊的耳麥相互通信，可以進行免提通話。
另外，可攜式資訊終端7100具備輸入/輸出端子7106，可以藉由連接器直接與其他資訊終端進行資料的交換。另外，也可以藉由輸入/輸出端子7106進行充電。另外，充電工作也可以利用無線供電進行，而不藉由輸入/輸出端子7106。
可攜式資訊終端7100的顯示部7102組裝有本發明的一個方式的輸入/輸出裝置。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種具備彎曲的顯示部且可靠性高的可攜式資訊終端。
圖19C示出照明設備的一個例子。照明設備7210包括具備操作開關7203的底座7201以及由底座7201支撐的發光部。
此外，因為照明設備7210所具備的各發光部具有撓性，所以也可以採用使用可塑性構件或可動框架等構件固定發光部並按照用途能夠隨意使發光部的發光面彎曲的結構。
雖然在此例示了由底座支撐發光部的照明設備，但是也可以以將具備發光部的外殼固定或吊在天花板上的方式使用照明設備。由於能夠在使發光面彎曲的狀態下使用照明設備，因此能夠使發光面以凹狀彎曲而照亮特定區域或者使發光面以凸狀彎曲而照亮整個房間。
在此，在各發光部中組裝有本發明的一個方 式的輸入/輸出裝置。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種具備彎曲的顯示部且可靠性高的照明設備。
使用本發明的一個方式的電子裝置及照明設備不侷限於具有撓性的產品。圖19D示出顯示裝置的一個例子。顯示裝置7000包括外殼7001、顯示部7002、支架7003等。本發明的一個方式的輸入/輸出裝置可以組裝於顯示部7002。另外，顯示裝置7000包括用於個人電腦、TV播放接收、廣告顯示等的所有資訊顯示用顯示裝置。
圖19E示出可攜式觸控面板的一個例子。觸控面板7300具備外殼7301、顯示部7302、操作按鈕7303、顯示部取出構件7304以及控制部7305。
觸控面板7300在筒狀的外殼7301內具備有捲成捲筒狀的撓性顯示部7302。
此外，觸控面板7300能夠由控制部7305接收影像信號，且能夠將所接收的影像顯示於顯示部7302。此外，控制部7305具備電池。此外，也可以採用控制部7305具備連接連接器的端子部而以有線的方式從外部直接供應影像信號或電力的結構。
此外，可以由操作按鈕7303進行電源的ON、OFF工作或顯示的影像的切換等。
圖19F示出使用顯示部取出構件7304取出顯示部7302的狀態的觸控面板7300。在此狀態下，可以在顯示部7302上顯示影像。另外，藉由使用配置於外殼7301的表面的操作按鈕7303，容易以單手操作。此外， 如圖19E所示那樣，藉由將操作按鈕7303配置在外殼7301的一側而不是中央，容易以單手操作。
另外，可以在顯示部7302的側部設置用來加固的框，以便在取出顯示部7302時該顯示部7302的顯示面被固定為平面狀。
此外，除了該結構以外，也可以採用在外殼中設置揚聲器並使用與影像信號同時接收的音訊信號輸出聲音的結構。
顯示部7302組裝有本發明的一個方式的輸入/輸出裝置。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種輕量且可靠性高的輸入/輸出裝置。
圖20A至圖20C示出能夠折疊的可攜式資訊終端810。圖20A示出展開狀態的可攜式資訊終端810。圖20B示出從展開狀態和折疊狀態中的一個狀態變為另一個狀態的中途狀態的可攜式資訊終端810。圖20C示出折疊狀態的可攜式資訊終端810。可攜式資訊終端810在折疊狀態下可攜性好，在展開狀態下因為具有無縫拼接的較大的顯示區域所以顯示一覽性強。
顯示面板816由鉸鏈部818所連接的八個外殼815來支撐。藉由鉸鏈部818使兩個外殼815之間彎折，可以從可攜式資訊終端810的展開狀態可逆性地變為折疊狀態。可以將本發明的一個方式的輸入/輸出裝置用於顯示面板816。例如，可以使用能夠以1mm以上且150mm以下的曲率半徑彎曲的觸控面板。
在本發明的一個方式中，也可以具備檢測觸控面板的折疊狀態或展開狀態且供應檢測資訊的感測器。觸控面板的控制裝置也可以取得示出觸控面板處於折疊狀態的資訊，停止折疊部分(或者折疊後使用者不能看到的部分)的工作。明確而言，也可以停止顯示工作。此外，也可以停止用觸控感測器的檢測。
同樣地，檢測面板的控制裝置也可以取得示出觸控面板處於展開狀態的資訊且重新開始顯示或用檢測感測器的檢測。
圖20D和圖20E示出能夠折疊的可攜式資訊終端820。圖20D示出以使顯示部822位於外側的方式折疊的狀態的可攜式資訊終端820。圖20E示出以使顯示部822位於內側的方式折疊的狀態的可攜式資訊終端820。在不使用可攜式資訊終端820時，藉由將非顯示部825向外側折疊，能夠抑制顯示部822被弄髒或受損傷。可以將本發明的一個方式的輸入/輸出裝置用於顯示部822。
圖20F是說明可攜式資訊終端880的外形的透視圖。圖20G是可攜式資訊終端880的俯視圖。圖20H是說明可攜式資訊終端840的外形的透視圖。
可攜式資訊終端880、840例如具有選自電話機、電子筆記本和資訊閱讀裝置等中的一種或多種的功能。明確而言，可以將該可攜式資訊終端880、840用作智慧手機。
可攜式資訊終端880、840可以將文字或影像 資訊顯示在其多個面上。例如，可以將八個操作按鈕889顯示在一個面上(圖20F及圖20H)。另外，可以將由虛線矩形表示的資訊887顯示在另一個面上(圖20G及圖20H)。此外，作為資訊887的例子，可以舉出提示收到來自SNS(Social Networking Services：社交網路服務)的資訊、電子郵件或電話等的顯示；電子郵件等的標題或發送者姓名；日期；時間；電池餘量；以及天線接收強度等。或者，也可以在顯示有資訊887的位置顯示操作按鈕889或圖示等代替資訊887。注意，雖然圖20F和圖20G示出在上側顯示有資訊887的例子，但是本發明的一個方式不侷限於此。例如，如圖20H所示的可攜式資訊終端840那樣，也可以將資訊887顯示在橫向側面。
例如，可攜式資訊終端880的使用者能夠在將可攜式資訊終端880放在上衣口袋裡的狀態下確認其顯示(這裡是資訊887)。
明確而言，將打來電話的人的電話號碼或姓名等顯示在能夠從可攜式資訊終端880的上方觀看到這些資訊的位置。使用者可以確認到該顯示，由此判斷是否接電話，而無需從口袋裡拿出可攜式資訊終端880。
可以將本發明的一個方式的輸入/輸出裝置用於可攜式資訊終端880的外殼885及可攜式資訊終端840的外殼886所具有的顯示部888。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種具備彎曲的顯示部且可靠性高的觸控面板。
另外，如圖20I所示的可攜式資訊終端845那樣，可以在八個以上的面顯示資訊。在此，示出資訊855、資訊856以及資訊857分別顯示於不同的面上的例子。
可以將本發明的一個方式的輸入/輸出裝置用於可攜式資訊終端845的外殼854所具有的顯示部858。藉由本發明的一個方式，能夠以高良率提供一種具備彎曲的顯示部且可靠性高的觸控面板。
本實施方式所示的結構可以與其他實施方式所示的結構適當地組合而使用。
實施方式7
在本實施方式中，參照圖21A至圖21C說明能夠用於本發明的一個方式的檢測電路等的電晶體的結構。
圖21A至圖21C示出電晶體151的俯視圖及剖面圖。圖21A是電晶體151的俯視圖，圖21B是相當於沿著圖21A的點劃線A-B切斷的剖面圖，圖21C是相當於沿著圖21A的點劃線C-D切斷的剖面圖。此外，在圖21A中，為了簡化起見，省略構成要素的一部分。
此外，在本實施方式中，第一電極是指電晶體的源極電極和汲極電極中的一個，而第二電極是指另一個。
電晶體151包括設置在基板102上的閘極電極104a、形成在基板102及閘極電極104a上的包括絕緣 膜106及絕緣膜107的第一絕緣膜108、隔著第一絕緣膜108與閘極電極104a重疊的氧化物半導體膜110、與氧化物半導體膜110接觸的第一電極112a及第二電極112b。
此外，在第一絕緣膜108、氧化物半導體膜110、第一電極112a及第二電極112b上包括具有絕緣膜114、116、118的第二絕緣膜120、形成在第二絕緣膜120上的閘極電極122c。
閘極電極122c在設置在第一絕緣膜108及第二絕緣膜120中的開口142e中與閘極電極104a連接。此外，在絕緣膜118上形成用作像素電極的導電膜122a，導電膜122a在設置在第二絕緣膜120中的開口142a中與第二電極112b連接。
注意，在本說明書中，有時將閘極電極122c稱為第二閘極電極或背閘極。
此外，將第一絕緣膜108用作電晶體151的第一閘極絕緣膜，將第二絕緣膜120用作電晶體151的第二閘極絕緣膜。另外，將導電膜122a用作像素電極。
在本實施方式所示的電晶體151中的通道寬度方向上，在閘極電極104a與閘極電極122c之間設置有位於第一絕緣膜108與第二絕緣膜120之間的氧化物半導體膜110。此外，閘極電極104a如圖21A所示在俯視時隔著第一絕緣膜108與氧化物半導體膜110的側面重疊。
在第一絕緣膜108及第二絕緣膜120中具有多個開口。典型的是，如圖21B所示，具有第二電極 112b的一部分露出的開口142a。此外，如圖21C所示，具有開口142e。
在開口142a中第二電極112b與導電膜122a連接。
在開口142e中閘極電極104a與閘極電極122c連接。
藉由具有閘極電極104a及閘極電極122c且使閘極電極104a與閘極電極122c的電位相同，載子在氧化物半導體膜110的大範圍中流過。由此，在電晶體151中移動的載子量增加。
其結果是，電晶體151的通態電流(on-state current)增大且場效移動率增高，典型的是，場效移動率為10cm2/V．s以上，甚至為20cm2/V．s以上。注意，在此的場效移動率是電晶體的飽和區域中的電流驅動力的指標，即外觀上的場效移動率，而不是作為氧化物半導體膜的物性值的移動率的近似值。
另外，藉由將電晶體的通道長度(也稱為L長)設定為0.5μm以上且6.5μm以下，較佳為大於1μm且小於6μm，更佳為大於1μm且4μm以下，更佳為大於1μm且3.5μm以下，進一步較佳為大於1μm且2.5μm以下，顯著地增加場效移動率。此外，藉由將通道長度設定得短，即0.5μm以上且6.5μm以下，可以減小通道寬度。
此外，因為閘極電極104a及閘極電極122c可以遮蔽來自外部的電場，所以形成在基板102與閘極電 極104a之間、閘極電極122c上的固定電荷不會影響到氧化物半導體膜110。其結果是，可以抑制應力測試(例如，對閘極電極施加負電位的-GBT(Gate Bias-Temperature：閘極偏壓-溫度)應力測試)所導致的劣化，且還可以抑制汲極電壓不同時的通態電流的上升電壓的變動。
注意，BT應力測試是一種加速試驗，它可以在短時間內評估由於長時間使用而發生的電晶體的特性變化(即，隨時間變化)。尤其是，BT應力測試前後的電晶體的臨界電壓的變動量是檢查可靠性時的重要指標。可以說，BT應力測試前後的臨界電壓的變動量越少，電晶體的可靠性越高。
下面說明基板102以及構成電晶體151的各個要素。
〈〈基板102〉〉
作為基板102，使用鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃、鋇硼矽酸鹽玻璃等玻璃材料。從量產的觀點來看，作為基板102較佳為使用第八代(2160mm×2460mm)、第九代(2400mm×2800mm或2450mm×3050mm)或第十代(2950mm×3400mm)等的母玻璃。因為在處理溫度高且處理時間長的情況下母玻璃大幅度收縮，所以當使用母玻璃進行量產時，較佳為在600℃以下，更佳為在450℃以下，進一步較佳為在350℃以下的溫度下進行製程中的加 熱處理。
〈〈閘極電極104a〉〉
閘極電極104a可以使用選自鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、鎢中的金屬元素、或者以上述金屬元素為成分的合金或組合上述金屬元素的合金等而形成。此外，用於閘極電極104a的材料也可以具有單層結構或者雙層以上的疊層結構。例如，可以舉出在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鈦膜的雙層結構、在氮化鈦膜上層疊鎢膜的雙層結構、在氮化鉭膜或氮化鎢膜上層疊鎢膜的雙層結構以及依次層疊鈦膜、該鈦膜上的鋁膜和其上的鈦膜的三層結構等。另外，也可以使用：組合鋁與選自鈦、鉭、鎢、鉬、鉻、釹、鈧中的一種或多種元素的合金膜或氮化膜。另外，用於閘極電極104a的材料例如可以利用濺射法形成。
〈〈第一絕緣膜108〉〉
第一絕緣膜108具有絕緣膜106及絕緣膜107的雙層的疊層結構。注意，第一絕緣膜108的結構不侷限於此，例如也可以具有單層結構或三層以上的疊層結構。
作為絕緣膜106，例如使用氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜等即可，利用PE-CVD設備以疊層或單層設置。在作為絕緣膜106採用疊層結構的情況下，較佳的是，使用缺陷少的氮化矽膜作為第一氮化矽膜，在第一氮 化矽膜上設置氫釋放量及氨釋放量少的氮化矽膜作為第二氮化矽膜。其結果是，可以抑制包含在絕緣膜106中的氫及氮移動或擴散到後面形成的氧化物半導體膜110。
絕緣膜107例如可以使用氧化矽膜、氧氮化矽膜等，並且利用PE-CVD設備以疊層或單層設置。
作為第一絕緣膜108，可以採用如下疊層結構：作為絕緣膜106例如形成厚度為400nm的氮化矽膜，然後作為絕緣膜107形成厚度為50nm的氧氮化矽膜。當在真空中連續地形成該氮化矽膜和該氧氮化矽膜時，可以抑制雜質的混入，所以是較佳的。此外，與閘極電極104a重疊的位置上的第一絕緣膜108被用作電晶體151的閘極絕緣膜。注意，氮氧化矽是指氮含量比氧含量多的絕緣材料，而氧氮化矽是指氧含量比氮含量多的絕緣材料。
〈〈氧化物半導體膜110〉〉
氧化物半導體膜110較佳為使用氧化物半導體，該氧化物半導體包括至少含有銦(In)、鋅(Zn)和M(Al、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、Ce或Hf等金屬)的以In-M-Zn氧化物表示的膜。或者，較佳為包含In及Zn的兩者。為了減小使用該氧化物半導體的電晶體的電特性的偏差，氧化物半導體較佳為除了In和Zn之外還含有穩定劑(stabilizer)。
作為穩定劑，可以使用鎵(Ga)、錫 (Sn)、鉿(Hf)、鋁(Al)或鋯(Zr)等。另外，作為其他穩定劑，可以舉出鑭系元素的鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)等。
作為構成氧化物半導體膜110的氧化物半導體，例如可以使用In-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Zn類氧化物、In-Hf-Zn類氧化物、In-La-Zn類氧化物、In-Ce-Zn類氧化物、In-Pr-Zn類氧化物、In-Nd-Zn類氧化物、In-Sm-Zn類氧化物、In-Eu-Zn類氧化物、In-Gd-Zn類氧化物、In-Tb-Zn類氧化物、In-Dy-Zn類氧化物、In-Ho-Zn類氧化物、In-Er-Zn類氧化物、In-Tm-Zn類氧化物、In-Yb-Zn類氧化物、In-Lu-Zn類氧化物、In-Sn-Ga-Zn類氧化物、In-Hf-Ga-Zn類氧化物、In-Al-Ga-Zn類氧化物、In-Sn-Al-Zn類氧化物、In-Sn-Hf-Zn類氧化物、In-Hf-Al-Zn類氧化物。
注意，In-Ga-Zn類氧化物是指作為主要成分包含In、Ga和Zn的氧化物，對In、Ga、Zn的比率沒有限制。此外，也可以包含In、Ga、Zn以外的金屬元素。
作為氧化物半導體膜110的形成方法，可以適當地利用濺射法、MBE(Molecular Beam Epitaxy：分子束磊晶)法、CVD法、脈衝雷射沉積法、ALD(AtomicLayer Deposition：原子層沉積)法等。尤其是，藉由當形成氧化物半導體膜110時利用濺射法，可以形成緻密的 膜，所以是較佳的。
當作為氧化物半導體膜110形成氧化物半導體膜時，較佳的是儘可能地降低膜中的氫濃度。為了降低氫濃度，例如在利用濺射法形成膜的情況下，不僅對成膜室進行高真空排氣而且還需要進行濺射氣體的高度純化。作為用於濺射氣體的氧氣體或氬氣體，使用露點為-40℃以下，較佳為-80℃以下，更佳為-100℃以下，進一步較佳為-120℃以下的高純度氣體，由此能夠儘可能地防止水分等混入氧化物半導體膜。
例如，在氧化物半導體膜110的某個深度上或者氧化物半導體膜110的某個區域中，利用二次離子質譜分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)測定的氫濃度為1×1016atoms/cm3以上且2×1020atoms/cm3以下，較佳為1×1016atoms/cm3以上且5×1019atoms/cm3以下，更佳為1×1016atoms/cm3以上且1×1019atoms/cm3以下，進一步較佳為1×1016atoms/cm3以上且5×1018atoms/cm3以下。
為了去除殘留在成膜室內的水分，較佳為使用吸附型真空泵，例如低溫泵、離子泵、鈦昇華泵。此外，也可以使用具備冷阱的渦輪分子泵。由於低溫泵對如水(H2O)等包含氫原子的化合物等進行排出的能力較高(較佳的是對包含碳原子的化合物的排出能力也高)，所以可以降低在利用低溫泵進行了排氣的成膜室中形成的氧化物半導體膜所包含的雜質濃度。
另外，在作為氧化物半導體膜110利用濺射法形成氧化物半導體膜的情況下，使用於成膜的金屬氧化物靶材的相對密度(填充率)為90%以上且100%以下，較佳為95%以上且100%以下。藉由使用相對密度高的金屬氧化物靶材，可以形成緻密的氧化物半導體膜。
另外，為了降低有可能包含在氧化物半導體膜中的雜質的濃度，在將基板102保持為高溫的狀態下形成氧化物半導體膜作為氧化物半導體膜110也是有效的。將加熱基板102的溫度設定為150℃以上且450℃以下，較佳的是將基板溫度設定為200℃以上且350℃以下即可。
接著，較佳為進行第一加熱處理。在250℃以上且650℃以下，較佳為300℃以上且500℃以下的溫度下，在惰性氣體氛圍下、包含10ppm以上的氧化氣體的氛圍下或者減壓狀態下進行第一加熱處理，即可。第一加熱處理可以以如下方法進行：在惰性氣體氛圍中進行加熱處理，然後在含有10ppm以上的氧化氣體的氛圍中進行另一個加熱處理以便填補脫離了的氧。藉由第一加熱處理，可以提高用於氧化物半導體膜110的氧化物半導體的結晶性，並且可以去除第一絕緣膜108及氧化物半導體膜110中的氫或水等雜質。另外，也可以在將氧化物半導體膜110加工為島狀之前進行第一加熱處理。
作為氧化物半導體膜110，較佳為使用載子密度低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜110的載 子密度為1×1017個/cm3以下，較佳為1×1015個/cm3以下，更佳為1×1013個/cm3以下，更佳為8×1011個/cm3以下，更佳為1×1011個/cm3以下，進一步較佳為1×1010個/cm3以下，並且為1×10-9個/cm3以上。
另外，作為氧化物半導體膜110，較佳為使用後面說明的CAAC-OS。
〈〈第一電極、第二電極〉〉
作為能夠用於第一電極112a及第二電極112b的導電膜112的材料，可以使用如下材料並以單層或疊層形成：鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等的金屬或以上述金屬為主要成分的合金。尤其是，較佳為包含選擇鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬和鎢中的一個以上的元素。例如，可以舉出如下結構：在鋁膜上層疊鈦膜的雙層結構；在鎢膜上層疊鈦膜的雙層結構；在銅-鎂-鋁合金膜上層疊銅膜的雙層結構；在鈦膜或氮化鈦膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鈦膜或氮化鈦膜的三層結構；以及在鉬膜或氮化鉬膜上層疊鋁膜或銅膜，在其上還形成鉬膜或氮化鉬膜的三層結構等。此外，也可以使用包含氧化銦、氧化錫或氧化鋅的透明導電材料。導電膜例如可以利用濺射法形成。
〈〈絕緣膜120〉〉
第二絕緣膜120具有絕緣膜114、116、118的三層的 疊層結構。注意，第二絕緣膜120的結構不侷限於此，也可以具有單層結構、雙層的疊層結構或四層以上的疊層結構。
絕緣膜114、116可以使用含有氧的無機絕緣材料形成，以便提高與用作氧化物半導體膜110的氧化物半導體之間的介面的特性。作為含氧的無機絕緣材料，例如可以舉出氧化矽膜或氧氮化矽膜等。絕緣膜114、116例如可以利用PE-CVD法形成。
可以將絕緣膜114的厚度設定為5nm以上且150nm以下，較佳為5nm以上且50nm以下，更佳為10nm以上且30nm以下。可以將絕緣膜116的厚度設定為30nm以上且500nm以下，較佳為150nm以上且400nm以下。
另外，因為絕緣膜114、116可以使用同種材料的絕緣膜，所以有時無法明確地確認到絕緣膜114與絕緣膜116之間的介面。因此，在本實施方式中，以虛線圖示出絕緣膜114與絕緣膜116之間的介面。注意，在本實施方式中，雖然說明了絕緣膜114與絕緣膜116的雙層結構，但是不侷限於此，例如，也可以採用絕緣膜114的單層結構、絕緣膜116的單層結構或三層以上的疊層結構。
絕緣膜118是由防止來自外部的雜質諸如水、鹼金屬、鹼土金屬等擴散到氧化物半導體膜110中的材料形成的膜，該材料還包含氫。
作為絕緣膜118的一個例子，可以使用厚度 為150nm以上且400nm以下的氮化矽膜、氮氧化矽膜等。在本實施方式中，作為絕緣膜118，使用厚度為150nm的氮化矽膜。
另外，為了提高抗雜質等的阻擋性，較佳為在高溫下形成上述氮化矽膜，例如較佳的是在基板溫度為100℃以上且基板的應變點的溫度以下，更佳的是在300℃以上且400℃以下的溫度下進行加熱來形成。另外，因為當在高溫下進行成膜時，可能氧從用作氧化物半導體膜110的氧化物半導體脫離，因此載子濃度上升，所以採用不發生這種現象的溫度。
〈〈導電膜122a、閘極電極122c〉〉
作為可以用於導電膜122a、閘極電極122c的導電膜，可以使用含銦的氧化物。例如，可以使用含有氧化鎢的銦氧化物、含有氧化鎢的銦鋅氧化物、含有氧化鈦的銦氧化物、含有氧化鈦的銦錫氧化物、銦錫氧化物(下面，表示為ITO)、銦鋅氧化物、添加有氧化矽的銦錫氧化物等的透光導電材料。此外，可以用於導電膜122a、122b的導電膜例如利用濺射法形成。
注意，本實施方式所示的結構、方法等可以與其他的實施方式所示的結構、方法等適當地組合而實施。
實施方式8
在本實施方式中，對能夠適用於實施方式7所示的氧化物半導體電晶體(OS電晶體)的氧化物半導體膜的結構進行說明。
在本說明書中，“平行”是指兩條直線形成的角度為-10°以上且10°以下的狀態。因此也包括該角度為-5°以上且5°以下的狀態。另外，“大致平行”是指兩條直線形成的角度為-30°以上且30°以下的狀態。另外，“垂直”是指兩條直線形成的角度為80°以上且100°以下的狀態。因此也包括該角度為85°以上且95°以下的狀態。“大致垂直”是指兩條直線形成的角度為60°以上且120°以下的狀態。
在本說明書中，六方晶系包括三方晶系和菱方晶系。
氧化物半導體膜可以分為非單晶氧化物半導體膜和單晶氧化物半導體膜。或者，氧化物半導體例如可以分為結晶氧化物半導體和非晶氧化物半導體。
作為非單晶氧化物半導體，可以舉出CAAC-OS(C-Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor：c軸配向結晶氧化物半導體)、多晶氧化物半導體、微晶氧化物半導體以及非晶氧化物半導體等。作為結晶氧化物半導體，可以舉出單晶氧化物半導體、CAAC-OS、多晶氧化物半導體以及微晶氧化物半導體等。
首先，說明CAAC-OS膜。
CAAC-OS膜是包含呈c軸配向的多個結晶部 的氧化物半導體膜之一。
根據利用穿透式電子顯微鏡(TEM：Transmission Electron Microscope)觀察CAAC-OS膜的明視野影像及繞射圖案的複合分析影像(也稱為高解析度TEM影像)，可以觀察到多個結晶部。但是，在高解析度TEM影像中觀察不到結晶部與結晶部之間的明確的邊界，即晶界(grain boundary)。因此，在CAAC-OS膜中，不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。
根據從大致平行於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的高解析度剖面TEM影像可知在結晶部中金屬原子排列為層狀。各金屬原子層具有反映了被形成CAAC-OS膜的面(也稱為被形成面)或CAAC-OS膜的頂面的凸凹的形狀並以平行於CAAC-OS膜的被形成面或CAAC-OS膜的頂面的方式排列。
另一方面，根據從大致垂直於樣本面的方向觀察的CAAC-OS膜的高解析度平面TEM影像可知在結晶部中金屬原子排列為三角形狀或六角形狀。但是，在不同的結晶部之間金屬原子的排列沒有規律性。
使用X射線繞射(XRD：X-Ray Diffraction)裝置對CAAC-OS膜進行結構分析。例如，當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時，在繞射角(2θ)為31°附近時會出現峰值。由於該峰值來源於InGaZnO4結晶的(009)面，由此可知CAAC-OS膜中的結晶具有c軸配向性，並且c軸朝向大致垂直於CAAC- OS膜的被形成面或頂面的方向。
注意，當利用out-of-plane法分析包括InGaZnO4結晶的CAAC-OS膜時，除了在2θ為31°附近的峰值之外，有時還在2θ為36°附近觀察到峰值。2θ為36°附近的峰值意味著CAAC-OS膜的一部分中含有不呈c軸配向的結晶。較佳的是，在CAAC-OS膜中在2θ為31°附近時出現峰值而在2θ為36°附近時不出現峰值。
CAAC-OS膜是雜質濃度低的氧化物半導體膜。雜質是指氫、碳、矽、過渡金屬元素等氧化物半導體膜的主要成分以外的元素。尤其是，矽等元素因為其與氧的鍵合力比構成氧化物半導體膜的金屬元素與氧的鍵合力更強而成為因從氧化物半導體膜奪取氧而打亂氧化物半導體膜的原子排列使得結晶性降低的主要因素。此外，鐵或鎳等重金屬、氬、二氧化碳等因為其原子半徑(分子半徑)大而在包含在氧化物半導體膜內部時成為打亂氧化物半導體膜的原子排列使得結晶性降低的主要因素。注意，包含在氧化物半導體膜中的雜質有時成為載子陷阱或載子發生源。
此外，CAAC-OS膜是缺陷態密度低的氧化物半導體膜。例如，氧化物半導體膜中的氧缺損有時成為載子陷阱或者藉由俘獲氫而成為載子發生源。
將雜質濃度低且缺陷態密度低(氧缺損的個數少)的狀態稱為“高純度本質”或“實質上高純度本質”。高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較 少的載子發生源，因此可以具有較低的載子密度。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體很少具有負臨界電壓的電特性(也稱為常導通特性)。此外，高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較少的載子陷阱。因此，使用該氧化物半導體膜的電晶體的電特性變動小，而成為高可靠性的電晶體。此外，被氧化物半導體膜的載子陷阱俘獲的電荷到被釋放需要長時間，有時像固定電荷那樣動作。因此，使用雜質濃度高且缺陷態密度高的氧化物半導體膜的電晶體的電特性有時不穩定。
此外，在使用CAAC-OS膜的電晶體中，起因於可見光或紫外光的照射的電特性的變動小。
接下來，說明微晶氧化物半導體膜。
在微晶氧化物半導體膜的高解析度TEM影像中有觀察到結晶部的區域及觀察不到明確的結晶部的區域。包含在微晶氧化物半導體膜中的結晶部的尺寸大多為1nm以上且100nm以下，或1nm以上且10nm以下。尤其是，將具有尺寸為1nm以上且10nm以下或1nm以上且3nm以下的微晶的奈米晶(nc：nanocrystal)的氧化物半導體膜稱為nc-OS(nanocrystalline Oxide Semiconductor：奈米晶氧化物半導體)膜。另外，例如在nc-OS膜的高解析度TEM影像中，有時觀察不到明確的晶界。
nc-OS膜在微小區域(例如1nm以上且10nm以下的區域，特別是1nm以上且3nm以下的區域)中其 原子排列具有週期性。另外，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。因此，在膜整體上觀察不到配向性。所以，有時nc-OS膜在某些分析方法中與非晶氧化物半導體膜沒有差別。例如，在藉由利用使用其束徑比結晶部大的X射線的XRD裝置的out-of-plane法對nc-OS膜進行結構分析時，檢測不出表示結晶面的峰值。此外，在對nc-OS膜進行使用其束徑比結晶部大(例如，50nm以上)的電子射線的電子繞射(選區電子繞射)時，觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另一方面，在對nc-OS膜進行使用其束徑近於結晶部或者比結晶部小的電子射線的奈米束電子繞射時，觀察到斑點。另外，在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中，有時觀察到如圓圈那樣的(環狀的)亮度高的區域。而且，在nc-OS膜的奈米束電子繞射圖案中，有時還觀察到環狀的區域內的多個斑點。
nc-OS膜是其規律性比非晶氧化物半導體膜高的氧化物半導體膜。因此，nc-OS膜的缺陷態密度比非晶氧化物半導體膜低。但是，nc-OS膜在不同的結晶部之間觀察不到晶體配向的規律性。所以，nc-OS膜的缺陷態密度比CAAC-OS膜高。
接著，對非晶氧化物半導體膜進行說明。
非晶氧化物半導體膜是具有無序的原子排列並不具有結晶部的氧化物半導體膜。其一個例子為具有如石英那樣的無定形態的氧化物半導體膜。
在非晶氧化物半導體膜的高解析度TEM影像中，觀察不到結晶部。
使用XRD裝置對非晶氧化物半導體膜進行結構分析。當利用out-of-plane法分析時，檢測不到表示結晶面的峰值。另外，在非晶氧化物半導體膜的電子繞射圖案中，觀察到光暈圖案。另外，在非晶氧化物半導體膜的奈米束電子繞射圖案中，觀察不到斑點，而觀察到光暈圖案。
此外，氧化物半導體膜有時具有呈現nc-OS膜與非晶氧化物半導體膜之間的物性的結構。將具有這種結構的氧化物半導體膜特別稱為amorphous-like氧化物半導體(a-like OS：amorphous-like Oxide Semiconductor)膜。
在a-like OS膜的高解析度TEM影像中，有時觀察到空洞(也稱為空隙)。此外，在a-like OS膜的高解析度TEM影像中，有明確地確認到結晶部的區域及確認不到結晶部的區域。a-like OS膜有時因TEM觀察時的微量的電子照射而產生晶化，由此觀察到結晶部的生長。另一方面，在良好的nc-OS膜中，幾乎觀察不到因TEM觀察時的微量的電子照射而產生晶化。
此外，a-like OS膜及nc-OS膜的結晶部的尺寸的測量可以使用高解析度TEM影像進行。例如，InGaZnO4結晶具有層狀結構，在In-O層之間具有兩個Ga-Zn-O層。InGaZnO4結晶的單位晶格具有三個In-O層 和六個Ga-Zn-O層的一共九個層在c軸方向上重疊為層狀的結構。因此，這些彼此相鄰的層之間的間隔與(009)面的晶格表面間隔(也稱為d值)大致相等，從結晶結構分析求出其值，即0.29nm。因此，著眼於高解析度TEM影像的晶格條紋，在晶格條紋的間隔為0.28nm以上且0.30nm以下的區域中，每個晶格條紋都對應於InGaZnO4結晶的a-b面。
另外，有時氧化物半導體膜的密度因結構而不同。例如，當已知某個氧化物半導體膜的組成時，藉由以具有與該組成相同的組成的單晶的密度與其進行比較，可以估計該氧化物半導體膜的結構。例如，相對於單晶的密度，a-like OS膜的密度為78.6%以上且小於92.3%。例如，相對於單晶的密度，nc-OS膜的密度和CAAC-OS膜的密度為92.3%以上且小於100%。注意，形成其密度相對於單晶的密度小於78%的氧化物半導體膜是很困難的。
使用具體例子對上述內容進行說明。例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體膜中，具有菱方晶系結構的單晶InGaZnO4的密度為6.357g/cm3。因此，例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體膜中，a-like OS膜的密度為5.0g/cm3以上且小於5.9g/cm3。另外，例如，在原子個數比滿足In：Ga：Zn=1：1：1的氧化物半導體膜中，nc-OS膜的密度和CAAC-OS膜的密度為5.9g/cm3以上且小於6.3g/cm3。
注意，有時不存在相同組成的單晶。此時，藉由以任意比例組合組成不同的單晶，可以算出相當於所希望的組成的單晶的密度。根據組成不同的單晶的組合比例使用加權平均計算所希望的組成的單晶的密度即可。注意，較佳的是儘可能地減少所組合的單晶的種類來計算密度。
注意，氧化物半導體膜例如可以是包括非晶氧化物半導體膜、a-like OS膜、微晶氧化物半導體膜和CAAC-OS膜中的兩種以上的疊層膜。
注意，本實施方式可以與本說明書所示的其他實施方式適當地組合。
實施例
在本實施例中，使用上述實施方式所示的電晶體及電流檢測電路試製了可彎折的有機EL顯示器(Foldable OLED Display)。
圖22示出在本實施例中試製的顯示裝置400的結構。顯示裝置400由撓性基板401、鈍化層402、電晶體層403、有機EL層404、濾色片層405、鈍化層406、撓性基板407的疊層構成。作為有機EL層404採用白色有機EL。白色EL的元件採用雙層串聯結構，其中由藍色螢光材料形成的發光單元與由綠色和紅色磷光材料形成的發光單元串聯連接。
在玻璃基板上形成電晶體層403及有機EL層 404後，將電晶體層403及有機EL層404從玻璃基板剝離，並轉置到撓性基板401，由此製造顯示裝置400。
圖23示出顯示裝置400的頂面示意圖。圖23的示意圖示出顯示裝置400是可彎折的。
若FPC或IC位於顯示裝置的彎折處，會出現FPC或IC損壞而從顯示裝置剝落等問題。如圖23所示，藉由將閘極驅動器配置在顯示裝置400的兩個長邊一側，並將FPC或IC只配置在顯示裝置400的一個短邊一側，顯示裝置400能夠與短邊平行地彎折。另外，也能夠使機器的設計變得容易，並提高機器的可攜性和方便性。
在有機EL顯示器中，若電晶體特性有偏差，則會影響到顯示。作為校正像素的驅動電晶體特性的偏差的方式，有內部校正方式和外部校正方式。由於外部校正方式與內部校正方式相比像素內的電晶體較少，所以外部校正方式比內部校正方式更容易實現高清晰化。因此，在顯示裝置400中採用外部校正方式。
圖24示出顯示裝置400的像素電路。圖24所示的像素410包括電晶體Tr1至電晶體Tr3、電容器Cs、資料線SL、監視線ML、電源線ANODE、掃描線GL、OLED。
在像素410中，當掃描線GL為H位準時，對像素410寫入資料，電晶體Tr3的電流流過監視線ML。然後，藉由使掃描線GL為L位準，電容器Cs保持資料，Tr3的電流流過OLED。
像素410及閘極驅動器使用圖21A至圖21C所示的包括背閘極的氧化物半導體電晶體製造。將In-Ga-Zn類氧化物用於上述氧化物半導體電晶體。另外，將實施方式8所示的CAAC-OS用於上述氧化物半導體。
包括背閘極的電晶體具有電晶體的飽和特性好的優點。尤其是，包括背閘極的電晶體的DIBL(Drain Induced Barrier Lowering：汲極感應能障降低)小。例如，不包括背閘極的電晶體的通道長度調變係數大約為0.05V-1，相比之下，包括背閘極的電晶體的通道長度調變係數大約為0.009V-1。
作為例子，圖25示出在電晶體Tr3中使用的氧化物半導體電晶體的電特性(VG(閘極電壓)-ID(汲極電流)特性)。
圖25示出通道寬度為3.0μm且通道長度為3.0μm的電晶體的特性。在汲極電壓為0.1V和20V，並且背閘極與源極之間的電位為0V的狀態下進行測定。圖25示出9個電晶體的特性。這些電晶體配置在3.5代(60cm×72cm)的母玻璃上。由圖25可知這些電晶體具有30cm2/Vs以上的高移動率，並且是常關閉的，而且偏差也少。
圖26是示出在本實施例中試製的外部校正電路420與顯示裝置400的介面部分的電路圖。外部校正電路420包括電流檢測電路430及影像處理電路424。電流檢測電路430包括積分電路421、比較器422、計數器 423。
像素410的監視線ML經過電晶體Tr4與外部校正電路420電連接。另外，監視線ML經過電晶體Tr5與電源線V0電連接。
對電晶體Tr4的閘極供應信號MSEL。對電晶體Tr5的閘極供應信號V0_SW。積分電路421輸出信號OUT_OP，比較器422輸出信號OUT_COMP，計數器423輸出信號OUT。另外，對計數器423供應信號CLK、信號SET及信號LATCH。在本實施例中，計數器423能夠處理12位元的信號。
電流檢測電路430相當於圖2所示的電流檢測電路312。關於積分電路421的詳細內容，參照關於圖2中的積分電路213的記載即可。關於比較器422的詳細內容，參照關於圖2中的比較器209的記載即可。另外，計數器423是將圖2中的計數器208和閂鎖器207組合為一的計數器。
圖27是電流檢測電路430測量流過Tr3的電流時的時序圖。圖27的時序圖從上依次表示信號LATCH、信號SET、信號OUT_OP、信號OUT_COMP的電位。另外，圖27示出計數器423的計數值及信號OUT所具有的資料。
在圖27中，對掃描線GL一直施加H位準的電位，作為信號V0_SW一直施加L位準的電位，作為信號MSEL一直施加H位準的電位。其結果，流過電晶體 Tr3的電流經過監視線ML流入外部校正電路420。
首先，當信號SET變為H位準時，信號OUT_OP及計數器423重設。然後，計數器423開始信號CLK的計數。
接著，當信號SET變為L位準時，積分電路421開始對Tr3的電流進行積分，信號OUT_OP的電壓下降。
當信號OUT_OP低於電位VREF2時，信號OUT_COMP變為H位準，計數器423的計數停止。
然後，由於信號LATCH而計數值(在圖27中為218)被輸出到影像處理電路，影像處理電路根據該計數值校正資料。
表2示出試製的顯示裝置400的規格。製造13.3英寸的8k4k Foldable OLED顯示器。清晰度為664ppi，像素的開口率為40.1%。
圖28A及圖28B示出顯示裝置400的外觀照片。圖28A示出彎折前的顯示裝置400的外觀照片。圖28B示出彎折時的顯示裝置400的外觀照片。由圖28B可知，顯示裝置400即使被彎折也能夠顯示影像。
由此可知，藉由使用本發明的一個方式的電流檢測電路，可以製造高清晰的顯示裝置。
CLK0‧‧‧信號
CLK1‧‧‧信號
CLK2‧‧‧信號
ICH‧‧‧信號
MCH‧‧‧信號
OUT_OP‧‧‧信號
OUT_COMP‧‧‧信號
OUT_CODE‧‧‧信號
OUT_COUNT‧‧‧信號
Φ‧‧‧信號
VREF1‧‧‧電位
VREF2‧‧‧電位
205‧‧‧時脈發生器
206‧‧‧時序發生器
207‧‧‧閂鎖器
208‧‧‧計數器
209‧‧‧比較器
210‧‧‧運算放大器
211‧‧‧電容元件
212‧‧‧開關
216‧‧‧積分電路
217‧‧‧電容元件
218‧‧‧開關
219‧‧‧開關
220‧‧‧開關
221‧‧‧開關
322‧‧‧電流檢測電路

Claims (12)

  1. 一種電流檢測電路，包括：積分電路；比較器；計數器；以及閂鎖器，其中，該積分電路在第二信號所決定的期間內將第一信號的電位積分，並將該被積分的電位作為第三信號輸出，該比較器對該第三信號的電位和第一電位進行比較，並輸出第四信號，該計數器在該第四信號所決定的期間內將第五信號所包含的脈衝數作為第六信號輸出，並且，該閂鎖器保持該第六信號。
  2. 根據申請專利範圍第1項之電流檢測電路，其中該積分電路包括運算放大器和第一電容元件。
  3. 根據申請專利範圍第2項之電流檢測電路，其中該積分電路還包括第二電容元件。
  4. 根據申請專利範圍第1項之電流檢測電路，其中該第一信號從像素供應，並且該像素包含在顯示裝置或輸入裝置中。
  5. 一種輸入/輸出裝置，包括：IC，包括：電流檢測電路，包括： 積分電路；比較器；計數器；以及閂鎖器，以及包括驅動電路和像素的顯示裝置，其中，該積分電路在第二信號所決定的期間內將第一信號的電位積分，並將該被積分的電位作為第三信號輸出，該比較器對該第三信號的電位和第一電位進行比較，並輸出第四信號，該計數器在該第四信號所決定的期間內將第五信號所包含的脈衝數作為第六信號輸出，並且，該閂鎖器保持該第六信號。
  6. 根據申請專利範圍第5項之輸入/輸出裝置，其中該第一信號從該像素供應。
  7. 根據申請專利範圍第5項之輸入/輸出裝置，其中該積分電路包括運算放大器和第一電容元件。
  8. 根據申請專利範圍第7項之輸入/輸出裝置，其中該積分電路還包括第二電容元件。
  9. 一種輸入/輸出裝置，包括：IC，包括：電流檢測電路，包括：積分電路；比較器； 計數器；以及閂鎖器，以及包括輸入部和像素的輸入裝置，其中，該積分電路在第二信號所決定的期間內將第一信號的電位積分，並將該被積分的電位作為第三信號輸出，該比較器對該第三信號的電位和第一電位進行比較，並輸出第四信號，該計數器在該第四信號所決定的期間內將第五信號所包含的脈衝數作為第六信號輸出，並且，該閂鎖器保持該第六信號。
  10. 根據申請專利範圍第9項之輸入/輸出裝置，其中該第一信號從該像素供應。
  11. 根據申請專利範圍第9項之輸入/輸出裝置，其中該積分電路包括運算放大器和第一電容元件。
  12. 根據申請專利範圍第11項之輸入/輸出裝置，其中該積分電路還包括第二電容元件。
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