TWI596598B - 輸入／輸出裝置及其驅動方法 - Google Patents

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TWI596598B
TWI596598B TW105130011A TW105130011A TWI596598B TW I596598 B TWI596598 B TW I596598B TW 105130011 A TW105130011 A TW 105130011A TW 105130011 A TW105130011 A TW 105130011A TW I596598 B TWI596598 B TW I596598B
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田村輝
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Description

輸入/輸出裝置及其驅動方法
本發明的一個實施例係關於輸入/輸出裝置。
近年來，一直發展具有藉由入射光以輸出資料及輸入資料的功能之裝置(此裝置也稱為輸入/輸出裝置)。
關於輸入/輸出裝置，其包含以矩陣方式設於像素部中的多個顯示電路和多個光偵測電路(也稱為光感測器)，以及具有藉由偵測入射於光感測器上的光亮度以偵測與像素部重疊的要被讀取的物體的座標之功能及產生要被讀取的物體之影像資料的功能(請參見專利文獻1)。舉例而言，藉由座標偵測功能，輸入/輸出裝置具有觸控螢幕的功能。此外，藉由讀取功能，輸入/輸出裝置可以具有掃描器的功能。此外，藉由讀取功能，輸入/輸出裝置的像素部可以根據讀取功能產生的影像資料以顯示影像。
[參考文獻]
[專利文獻1]日本公開專利申請案號2010-109467
傳統的輸入/輸出裝置無法被使用於很多應用。
舉例而言，藉由座標偵測功能，傳統的輸入/輸出裝置不僅可以偵測與像素重疊的部份手指等等，也可以偵測大於手指及與像素部重疊的要被讀取的物體之座標。但是，一些應用利用座標偵測功能。
在本發明的一個實施例中，目的在於增加能夠利用輸入/輸出裝置的應用。
根據本發明的一個實施例，根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域的面積，改變要被執行的處理。因此，提出新的應用及能夠利用輸入/輸出裝置的可使用之應用增加。
舉例而言，使用影像處理電路以將標籤印於光資料上，所述光資料具有的值大於參考資料的值，以及計數均被印上相同組的標籤之光資料的數目，而計算與要被讀取的物體重疊之像素部的區域的面積。
此外，由影像處理電路計數的光資料的數目與參考值相比，並且，根據比較結果，改變由CPU執行的處理。
根據本發明的實施例，輸入/輸出裝置包含包括像素部的輸入/輸出部、以及資料處理部。像素部包含多個顯示電路、以及多個光偵測器電路，顯示選取訊號輸入至多個顯示電路，根據顯示選取訊號，顯示資料訊號輸入至多 個顯示電路，並且，多個顯示電路根據輸入的顯示資料訊號的資料而變成顯示狀態，多個光偵測器電路產生對應於入射光的光資料。資料處理部包含影像處理電路、記憶電路、及CPU，在記憶電路中，依序地儲存多個光資料及儲存多個程式，CPU根據比較器的結果，控制多個程式的其中之一或更多者是否要被執行。影像處理電路包含標籤化(labeling)處理電路、計數電路、及比較器，標籤化處理電路將標籤印於具有的值大於參考資料之光資料上，計數電路計數均印有相同組的標籤的光資料的數目，比較器比較印有相同組的標籤的光資料的計數值與第一參考計數值及第二參考計數值。
本發明的實施例是輸入/輸出裝置的驅動方法。輸入/輸出裝置包含：輸入/輸出部，包含像素部；以及，資料處理部，包含影像處理電路、儲存多個程式的記憶電路、及CPU。像素部包含多個顯示電路、以及多個光偵測器電路，顯示選取訊號輸入至多個顯示電路，根據顯示選取訊號，顯示資料訊號輸入至多個顯示電路。多個顯示電路根據輸入的顯示資料訊號的資料而變成顯示狀態。多個光偵測器電路產生對應於入射光的光資料。在輸入/輸出裝置的驅動方法中，多個光資料依序地儲存於記憶電路中，由影像處理電路從記憶電路依序地讀取多個光資料，標籤印於具有的值大於參考資料的光資料上，以及，計數均印有相同組的標籤之光資料的數目。在印有相同組的標籤之光資料的計數值大於或等於第一參考值且小於或等於第二參 考值的情況中，由影像處理電路計數設有光偵測器電路之像素部中的區域中心的座標，印有相同組的標籤之光資料係產生於光偵測器電路中；中心座標的資料輸出至CPU；以及，根據中心座標的資料，由CPU從記憶電路讀出及執行多個程式的其中之一或更多者。在印有相同組的標籤之光資料的計數值大於第二參考值的情況中，在設有產生印有相同組標籤之光資料的光偵測器電路的像素部中的區域中心的座標中，由CPU從記憶電路讀出及執行多個程式的其中之一或更多者。
根據本發明的一個實施例，根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域之面積，以改變處理；因此，藉由使用上述功能，增加可以使用之能夠利用輸入/輸出裝置的應用。
101‧‧‧輸入/輸出部
101a‧‧‧顯示電路驅動器部
101b‧‧‧光偵測器電路驅動器部
101c‧‧‧光源部
101d‧‧‧像素部
102‧‧‧輸入/輸出控制部
103‧‧‧資料處理部
111‧‧‧顯示選取訊號輸出電路
112‧‧‧顯示資料訊號輸出電路
113a‧‧‧光偵測重設訊號輸出電路
113b‧‧‧輸出選取訊號輸出電路
114‧‧‧光單元
115d‧‧‧顯示電路
115p‧‧‧光偵測器電路
116‧‧‧讀取電路
121‧‧‧顯示電路控制部
122‧‧‧光偵測器電路控制部
131‧‧‧影像處理電路
132‧‧‧記憶電路
133‧‧‧中央處理單元
142‧‧‧圓圈
143‧‧‧要被讀取的物體
144‧‧‧要被讀取的物體
145‧‧‧要被讀取的物體
146‧‧‧曲線
147‧‧‧要被讀取的物體
148‧‧‧要被讀取的物體
151a‧‧‧光電轉換器
151b‧‧‧光電轉換器
151c‧‧‧光電轉換器
152a‧‧‧電晶體
152b‧‧‧電晶體
152c‧‧‧電晶體
153a‧‧‧電晶體
153b‧‧‧電晶體
154‧‧‧電晶體
155‧‧‧電晶體
156‧‧‧電容器
161a‧‧‧電晶體
161b‧‧‧電晶體
162a‧‧‧液晶元件
162b‧‧‧液晶元件
163a‧‧‧電容器
163b‧‧‧電容器
164‧‧‧電容器
165‧‧‧電晶體
166‧‧‧電晶體
400a‧‧‧基板
401a‧‧‧導電層
402a‧‧‧絕緣層
403a‧‧‧氧化物半導體層
405a‧‧‧導電層
406a‧‧‧導電層
407a‧‧‧絕緣層
408a‧‧‧導電層
400b‧‧‧基板
401b‧‧‧導電層
402b‧‧‧絕緣層
403b‧‧‧氧化物半導體層
405b‧‧‧導電層
406b‧‧‧導電層
407b‧‧‧絕緣層
408b‧‧‧導電層
400c‧‧‧基板
401c‧‧‧導電層
402c‧‧‧絕緣層
403c‧‧‧氧化物半導體層
405c‧‧‧導電層
406c‧‧‧導電層
447‧‧‧絕緣層
1001a‧‧‧機殼
1001b‧‧‧機殼
1001c‧‧‧機殼
1001d‧‧‧機殼
1002a‧‧‧顯示部
1002b‧‧‧顯示部
1002c‧‧‧顯示部
1002d‧‧‧顯示部
1003a‧‧‧側表面
1003b‧‧‧側表面
1003c‧‧‧側表面
1003d‧‧‧側表面
1004‧‧‧機殼
1005‧‧‧顯示部
1006‧‧‧鉸鏈
1007‧‧‧側表面
1008‧‧‧頂板
圖1A及1B顯示實施例1中的輸入/輸出裝置的實例。
圖2A至2C-3顯示實施例2中的輸入/輸出裝置的功能之實例。
圖3A至3C-2顯示實施例3中的輸入/輸出裝置的功能之實例。
圖4A至4F顯示實施例4中的光偵測器電路。
圖5A至5D顯示實施例5中的顯示電路。
圖6A至6E是剖面視圖，都顯示根據實施例6的電 晶體之結構實例。
圖7A至7E是剖面視圖，均顯示圖6A中所示的電晶體之製程實例。
圖8A至8D是視圖，都顯示根據實施例7的電子裝置之實例。
於下，將參考附圖，詳述本發明的實施例之範例。注意，由於習於此技藝者清楚知道，在不悖離本發明的精神及範圍下，可以以不同方式修改本發明的模式及細節，所以，本發明不限於下述說明。因此，本發明不應被解釋成侷限於下述實施例模式的說明。
注意，不同實施例中的內容可以彼此適當地結合。此外，不同實施例中的內容可以彼此互換。
(實施例1)
在本實施例中，說明輸入/輸出裝置的實施例，所述輸入/輸出裝置能夠藉由顯示影像以輸出資料以及藉由使用入射光(也稱為輸入/輸出裝置)以輸入資料。
將參考圖1A及1B，說明本實施例中的輸入/輸出裝置的實例。圖1A及1B是用於說明本實施例中的輸入/輸出裝置的實例。
首先，將參考圖1A，說明本實施例中的輸入/輸出裝置的結構實例。圖1A顯示本實施例中的輸入/輸出裝置的 結構實例。
圖1A中的輸入/輸出裝置包含輸入/輸出部(也稱為I/O)101、輸入/輸出控制部(也稱為I/OCTL)102、以及資料處理部(也稱為DataP)103。
輸入/輸出部101執行資料的輸入/輸出。
輸入/輸出控制部102控制輸入/輸出部101的輸入操作及輸出操作。舉例而言，輸入操作意指根據入射光的照度以產生資料的操作，並且，輸出操作意指顯示影像的操作。注意，輸入/輸出控制部102不一定要設置。可以從外部來控制輸入/輸出部101的操作。
資料處理部103根據輸入的資料訊號以執行處理。此外，在需要時，資料處理部103具有根據輸入的資料訊號以執行選取的程式之功能。舉例而言，根據自輸入/輸出部101輸入的資料，資料處理部103偵測要被讀取的物體之座標、計算要被讀取的物體之面積、比較計算的面積與參考值、根據比較結果以執行處理、或是產生影像資料。
此外，於下說明輸入/輸出部101、輸入/輸出控制部102、及資料處理部103。
輸入/輸出部101包含顯示選取訊號輸出電路(也稱為DSELOUT)111、顯示資料訊號輸出電路(也稱為DDOUT)112、光偵測重設訊號輸出電路(也稱為PRSTOUT)113a、輸出選取訊號輸出電路(也稱為OSELOUT)113b、光單元(也稱為LIGHT)114、多個顯示電路(也稱為DISP)115d、多個光偵測器電路(也稱 為PS)115P、以及讀取電路(也稱為READ)116。
顯示選取訊號輸出電路111以及顯示資料訊號輸出電路112設於顯示電路驅動器部101a中。顯示驅動器部101a控制顯示電路115d的驅動。
此外，光偵測重設訊號輸出電路113a、輸出選取訊號輸出電路113b、以及讀取電路(也稱為READ)116設於光偵測器電路驅動器部101b中。光偵測器電路驅動器部101b控制光偵測器電路115p的驅動。
光單元114係設於光源部101c中。光源部101c發射光。
顯示電路115d及光偵測器電路115p係設於像素部101d中。像素部101d顯示影像。此外，要成為資料的光進入像素部101d中。注意，一或更多個顯示電路115d形成一個像素。此外，像素可以包含一或更多個光偵測器電路115p。此外，多個顯示電路115d可以以矩陣方式而被配置於像素部101d中。此外，多個光偵測器電路115p可以以矩陣方式而被配置於像素部101d中。
顯示選取訊號輸出電路111具有輸出脈衝訊號之多個顯示選取訊號之功能(訊號DSEL)。
舉例而言，顯示選取訊號輸出電路111包含移位暫存器。顯示選取訊號輸出電路111藉由從移位暫存器輸出脈衝訊號以輸出顯示選取訊號。
代表影像的電訊號之影像訊號輸入至顯示資料訊號輸出電路112。顯示資料訊號輸出電路112具有根據輸入的 影像訊號以產生電壓訊號的顯示資料訊號(訊號DD)以及輸出產生的顯示資料訊號之功能。
舉例而言，資料訊號輸出電路112包含切換電晶體。
注意，在輸入/輸出裝置中，電晶體包含二個端子及電流控制端，電流控制端用於控制因施加的電壓而在二個端子之間流動的電流。注意，不限於電晶體，在元件中，在元件中，有電流在端子之間流動且電流受控制的這些端子也稱為電流端子。二個電流端子也稱為第一電流端子及第二電流端子。
此外，在輸入/輸出裝置中，舉例而言，使用場效電晶體作為電晶體。在場效電晶體中，第一電流端子、第二電流端子、及電流控制端子分別是源極和汲極的其中之一、源極和汲極中之另一者、以及閘極。
「電壓」一詞通常意指二點之間的電位差(電位差)。但是，在電路圖等中，電壓及電位可以都由伏特(V)表示；因此，難以區別它們。基於此理由，在本說明書中，除非另外指明，不然在某些情況中，使用一點的電位與參考點的電位之間的電位差作為該點的電壓。
當切換電晶體開啟時，資料訊號輸出電路112將影像訊號的資料輸出作為顯示資料訊號。將脈衝訊號的控制訊號輸出至電流控制端，以控制切換電晶體。注意，在顯示電路115d的數目大於一的情況中，可以選擇性地開啟或關閉多個切換電晶體，以致於影像訊號的資料作為多個顯示資料訊號輸出。
光偵測重設訊號輸出電路113a具有輸出脈衝訊號的光偵測重設訊號(訊號PRST)的功能。
舉例而言，光偵測重設訊號輸出電路113a包含移位暫存器。光偵測重設訊號輸出電路113a藉由來自移位暫存器的脈衝訊號的輸出以輸出光偵測重設訊號。
輸出選取訊號輸出電路113b具有輸出脈衝訊號的輸出選取訊號(訊號OSEL)。
舉例而言，輸出選取訊號輸出電路113b包含移位暫存器。輸出選取訊號輸出電路113b藉由從移位暫存器輸出脈衝訊號以輸出輸出選取訊號。
光單元114是包含發光二極體用作為光源的光單元。
發光二極體發出波長在可見光區中的光(例如，360至830nm的範圍中)。關於發光二極體，舉例而言，可以使用白光發光二極體。注意，不同色光的發光二極體的數目可以多於一。可以使用紅光發光二極體、綠光發光二極體、及藍光發光二極體用作為發光二極體。當使用紅光發光二極體、綠光發光二極體、及藍光發光二極體時，執行驅動方法(也稱為場序式驅動方法)，在所述驅動方法中，舉例而言，根據顯示選取訊號，在一個框週期中使紅光發光二極體、綠光發光二極體、及藍光發光二極體的其中之一或更多個依序地發光，以顯示彩色影像以及執行要被偵測的物體之色彩偵測。
設置控制發光二極體的發光之控制電路以及根據輸入至控制電路的脈衝訊號型式之控制訊號來控制發光二極 體，也是可以接受的。
顯示電路115d與光單元114重疊。光從光單元114進入顯示電路115d。脈衝訊號型式的顯示選取訊號輸入至顯示電路115d，並且，顯示資料訊號根據輸入的顯示選取訊號而輸入至顯示電路115d。顯示電路115d根據輸入的顯示資料訊號而改變其顯示狀態。
舉例而言，顯示電路115d包含顯示選取電晶體及顯示元件。
顯示選取電晶體具有選擇顯示資料訊號的資料是否被輸入至顯示元件的功能。
當顯示資料訊號的資料輸入至顯示元件以回應顯示選取電晶體的行為時，顯示元件改變其顯示狀態。
關於顯示元件，舉例而言，可以使用液晶元件等等。
關於包含液晶元件之輸入/輸出裝置的顯示模式，可以使用TN(扭轉向列)模式、IPS(平面中切換)模式、STN(超級扭轉向列)模式、VA(垂直對齊)模式、ASM(軸向對稱對齊微胞)模式、OCB(光學補償雙折射)模式、FLC(鐵電液晶)模式、AFLC(抗鐵電液晶)模式、MVA(多域垂直對齊)模式、PVA(圖案化垂直對齊)模式、ASV(軸向對稱對齊微胞)模式、FFS(邊緣場切換)模式、等等。
光偵測器電路115p與光單元114重疊。光從光單元114進入光偵測器電路115p。光偵測重設訊號及輸出選取訊號輸入至光偵測器電路115p。此外，也可以設置用以 偵測紅光、綠光、及藍光的光偵測器電路115p。舉例而言，設置紅光、綠光、及藍光濾光器，以及，藉由使用紅光、綠光、及藍光濾光器，由用以偵測這些顏色的光之光偵測器電路115p產生光資料，並且，藉由結合多件產生的光資料以產生影像資料，而產生彩色影像資料。
光偵測器電路115p根據光偵測重設訊號而處於重設狀態。
此外，光偵測器電路115p具有根據光偵測控制訊號而產生以入射光的照度為基礎的電壓型式的資料(此資料稱為光資料或PDATA)之功能。
又，光偵測器電路115p具有根據輸出選取訊號以將產生的光資料輸出作為光資料訊號。
舉例而言，光偵測器電路115p包含光電(PCE)轉換器、放大器電晶體、及輸出選取電晶體。
根據入射光的照度，藉由光入射至電轉換器上，而供應電流給光電轉換器(也稱為光電流)。
輸出選取訊號輸入至輸出選取電晶體的電流控制端。輸出選取電晶體具有選擇是否從光偵測器電路115p輸出光資料作為光資料訊號的功能。
注意，光偵測器電路115p從放大器電晶體的第一電流端子或第二電流端子輸出光資料作為光資料訊號。
讀取電路116具有選取用以讀取光資料的光偵測器電路115p以及從選取的光偵測器電路115p讀取光資料之功能。
舉例而言，選取電路使用於讀取電路116。選取電路包含切換電晶體，以及，根據切換電晶體而從光偵測器電路115p輸入光資料訊號，以讀取光資料。
此外，輸入/輸出控制部102包含顯示電路控制部(也稱為DCTL)121以及光偵測器電路控制部(也稱為PDCTL)122。
顯示電路控制部121控制顯示電路115d中的顯示操作。顯示電路控制部121與輸入/輸出部101及資料處理部103中的電路交換資料。
光偵測器電路控制部122控制光偵測器電路115p中光資料的產生及讀取。光偵測器電路控制部122與輸入/輸出部101及資料處理部103中的電路交換資料。
此外，資料處理部103包含影像處理電路(也稱為IMGP)131、記憶電路(也稱為MEMORY)132、及CPU(中央處理單元)133。
影像處理電路131對作為影像資料的輸入光資料執行預定的處理。預定處理的實施例是標籤化處理、光資料計數處理、以及座標偵測處理。舉例而言，影像處理電路131包含標籤化處理電路、計數電路、以及比較器，標籤化處理電路將標籤印於光資料上，計數電路計數均印有相同組的標籤之光資料的數目，比較器比較印有相同組的標籤之光資料的計數值與第一參考計數值和第二參考計數值。
記憶電路132包含RAM(隨機存取記憶體)及ROM (唯讀記憶體)。注意，可以包含多個RAM。此外，ROM儲存用以執行預定的操作等等之程式資料。注意，可以適當地設定程式的數目。
命令訊號輸入至CPU 133以及CPU 133根據輸入的命令訊號以執行程式。
接著，關於本實施例中驅動輸入/輸出裝置的方法之實例，參考圖1B，說明用於驅動圖1A中所示的輸入/輸出裝置之方法實例。圖1B是流程圖，用於顯示圖1A中所示的輸入/輸出裝置之方法實例。
在用於圖1A中所示的輸入/輸出裝置之驅動方法實例中，顯示資料訊號根據顯示選取訊號的脈衝而被輸入至顯示電路115d；之後，顯示電路115d根據輸入的顯示資料訊號而前進至顯示狀態；然後，像素部101d顯示影像。
在用於圖1A中所示的輸入/輸出裝置之驅動方法實例中，在步驟S11，產生光資料(也稱為光資料的產生)。
關於產生光資料的操作，每單位週期，為多個光偵測器電路115p產生根據入射光的照度之多個光資料。注意，在產生光資料之前，根據光偵測重設訊號，使光偵測器電路115p處於重設狀態。此外，舉例而言，根據光偵測重設訊號的脈衝及由光偵測器電路控制部122控制的輸出選取訊號，以設定上述單位週期。
此外，根據輸出選取訊號，由多個光偵測器電路115p產生的光資料依序地輸出作為光資料訊號。此外，由讀取電路116自多個光偵測器電路115p輸出的光資料 被依序地讀取及輸出，以致於光資料訊號依序地輸出至資料處理部103。
當光資料訊號輸入至資料處理部103時，光資料訊號的資料(光資料)依序地儲存於記憶電路132的RAM中的指定記憶體位址中的記憶元件中。此外，光資料的座標資訊可以儲存於RAM中作為座標資料。在類比光資料訊號的情況中，光資料訊號可以轉換成數位光資料訊號。
接著，在步驟S12，執行面積計算。
關於計算面積的操作，使用儲存於記憶電路132中的光資料作為影像資料，以及，由影像處理電路131執行標籤化處理。
在標籤化處理中，依序地讀取儲存於記憶電路132中的光資料，然後，在讀取的光資料的值大於參考資料的值之情況中，由標籤化處理電路將標籤印在光資料上。適當地設定參考資料的值。在印標籤之前，光資料可以受到例如過濾等處理，以及，可以去除雜訊等等。
舉例而言，標籤值係儲存於與儲存有被加標籤的光資料之記憶元件的記憶位址相同的位址中，因此，標籤印於光資料上。注意，此處，「相同位址」意指相同RAM的不同層級中的位址相同，並且，不同RAM中的位址相同。
被加標籤的光資料是像素部101d與要被讀取的物體彼此重疊之部份中光偵測器電路115p中產生的光資料。因此，可以偵測要被讀取的物體之位置。
注意，在要被讀取的一個物體與像素部101d重疊的情況中，當標籤印在相鄰的光偵測器電路115p產生的光資料上時，由於相同組的標籤較佳印在要被讀取的物體與像素部101d重疊的部份中的光資料上，所以標籤被設定為變成與印上的標籤相同種類的標籤。
此外，由計數電路計數均印有相同組的標籤之光資料的數目。藉由均印有相同組的標籤之光資料的數目，可以容易地計算要被讀取的物體與像素部101d重疊的區域之面積。
藉由標籤化處理，可以計算要被讀取的物體與像素部101d彼此重疊的區域之位置及面積。
接著，在步驟S13，比較面積。
關於比較面積的操作，在影像處理電路131中的比較器將均印有相同組的標籤之光資料的計數值，亦即，由設在要被讀取的物體與像素部101d重疊的區域中之光偵測器電路產生的光資料的計數值，與第一參考計數值和第二參考計數值作比較；因此，決定要被讀取的物體與像素部101d重疊的區域。
此時，在均印有相同組的標籤之光資料的計數值(也稱為CNT(PD))大於或等於第一參考計數值(也稱為CNT(ref1))且小於或等於第二參考計數值(也稱為CNT(ref2))(CNT(ref1)≦CNT(PD)≦CNT(ref2))的情況中，在步驟S14_1執行第一處理。注意，第一參考計數值是小於第二參考計數值的的自然數， 以及，第二參考計數值是大於第一參考計數值的自然數。此外，使第一參考計數值大於0且小於第二參考計數值，因而可以抑制光資料中的雜訊。
在第一處理中，標示均印有相同組的標籤之光資料的計數值大於或等於第一參考計數值且小於或等於第二參考計數值之訊號輸出至CPU 133作為命令訊號，計算設有產生均印有相同組的標籤之光資料的光偵測器電路之像素部101d的區域的中心的座標，座標資料輸出至CPU 133，以及，CPU 133從記憶電路132讀取一或更多個程式以及根據座標資料來執行程式。
此外，當均印有相同組的標籤之光資料的計數值大於第二參考計數值(CNT(PD)>CNT(ref2))時，在步驟S14_2執行第二處理。
在第二處理中，標示均印有相同組的標籤之光資料的計數值大於第二參考值的訊號輸出至CPU 133作為命令訊號，並且，CPU 133從記憶電路132讀取一或更多個程式及在設有產生均印有相同組的標籤之光資料的光偵測器電路115p之像素部101d的區域中執行程式。
注意，藉由第二處理，使用設有產生均印有相同組的標籤之光資料以產生影像訊號，根據影像訊號以產生顯示資料訊號，以及，產生的顯示資料訊號可以依序地輸出至多個顯示電路115d。CPU 133從記憶電路132中讀取一或更多個程式以及根據顯示的影像來執行程式。
如同參考圖1A及1B所述般，在本實施例中的輸入/ 輸出裝置的實例中，在要被讀取的物件與像素部重疊的情況中，根據與要被讀取的物件重疊的像素部的區域的面積，選取單一或多個用於在要被讀取的物件與像素部重疊的區域中執行處理之座標。因此，由於根據與要被讀取的物件重疊之像素部的區域的面積以選取要被執行的處理，所以，可以提供利用所述功能的新應用。因此，能夠增加利用輸入/輸出裝置的應用。
此外，在本實施中的輸入/輸出裝置的實例中，標籤選擇性地印於光資料上以及計數均印有相同組的標籤之光資料的數目，因而可以容易地計算與要被讀取的物件重疊之像素部的區域的面積。此外，在本實施例中輸入/輸出裝置的實施例比較光資料的計數值與參考計數值，以及，因為與要被讀取的物件重疊之像素部的區域的面積差，藉由比較結果來改變處理。因此，能夠增進輸入/輸出裝置的便利性。
(實施例2)
在本實施例中，將說明實施例1中的輸入/輸出裝置的功能實例。
將參考圖2A至2C-3，說明本實施例中的輸入/輸出裝置的功能實例。圖2A至2C-3用於說明本實施例中輸入/輸出裝置的功能實例。
假定如圖2A所示般包含圓圈142的影像顯示於像素部101d上。舉例而言，圓圈142隨著時間而移至如圖2A 中的箭頭所示之預定方向。此外，此時，由像素部101d中的光偵測器電路115p每單位週期產生光資料。
此外，如圖2B所示般，長方形固體之要被讀取的物體143與像素部101d重疊。此時，與要被讀取的物體143重疊的像素部101d的區域的面積之值大於參考值。
又，執行面積計算的操作。在面積計算的操作中，藉由標籤化處理而將標籤印於值大於參考資料的值之光資料上。因此，相同組的標籤印於設在與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域中的光偵測器電路產生的光資料上。此外，計數均印有相同組的標籤之光資料的數目。
此外，執行面積比較操作。當印有相同組的標籤之光資料的計數值被面積比較操作判定為大於第二參考值時，執行第二處理。藉由第二處理，當標示均印有相同組的標籤之光資料的計數值大於第二參考計數值的訊號輸出至CPU 133時，CPU 133被設定為改變圓圈142的動作向量以及執行用於改變圓圈142的移動方向，以及，圓圈142的影像顯示於與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域的座標中。
舉例而言，如圖2C-1中所示般，當圓圈142接觸與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域時，執行程式，圓圈142的動作向量改變，以及，圓圈142的移動方向改變。因此，呈現給觀視者的是圓圈142彈離要被讀取的物體143。
如圖2C-2所示，關於第二處理，當圓圈142顯示於 與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域的座標時，改變圓圈142的動作向量以及改變圓圈142之方向的程式被設定為執行；使用與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域的光資料，產生影像資料；對應於影像資料的要被讀取的物體144顯示於像素部101d上；以及，去除要被讀取的物體143。在該情況中，當要被讀取的物體144顯示於上的座標接觸圓圈142時，執行程式，改變圓圈142的動作向量，以及，改變圓圈142的移動方向。因此，呈現給觀視者的是圓圈142彈離要被讀取的物體144。
此外，如同圖2C-1與圖2C-2的結合之圖2C-3所示般，關於第二處理，當圓圈142顯示於與要被讀取的物體重疊之像素部101d的區域的座標時，改變圓圈142的動作向量以及改變圓圈142的移動方向之程式被設定為執行；之後，使用與要被讀取的物體重疊之像素部101d的區域的光資料，產生影像資料；根據影像資料，要被讀取的物件144顯示於與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域上。注意，此時，要被讀取的物體144小於要被讀取的物體143。在該情況中，當與要被讀取的物體143重疊之像素部101d的區域接觸圓圈142時，執行程式，改變圓圈142的動作向量，以及，改變圓圈142的移動方向；以及，當要被讀取的物體144顯示於上的座標接觸圓圈142時，執行程式，改變圓圈142的動作向量，以及改變圓圈142的移動方向。因此呈現給使用者的是圓圈 142跳離要被讀取的物體143和144。
如同參考圖2A至2C-3所述般，實施例1中所述的輸入/輸出裝置，執行根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域之面積來控制顯示影像的操作之處理。因此，提供利用功能的應用。因此，增加利用輸入-輸出裝置的應用。
注意，實施例2中所示的輸入/輸出裝置的功能實例不限於本說明書中所示的內容。只要裝置包含根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域之面積來改變處理之功能，即可使用另一功能實例。
(實施例3)
在本實施例中，將說明實施例1中的輸入/輸出裝置的功能實例。
將參考圖3A至3C-2，說明本實施例中的輸入/輸出裝置的功能實例。圖3A至3C-2用於說明本實施例中輸入/輸出裝置的功能實例。
首先，如圖3A所示般，手指是要被讀取的物體145，要被讀取的物體145在像素部101d中以箭頭方向移動。要被讀取的物體145的面積大於或等於第一參考計數值且小於或等於第二參考計數值。此外，此時，每單位週期由像素部101d中的光偵測器電路115p產生光資料。
此外，執行面積計算的操作。在面積計算的操作中，藉由標籤化處理而將標籤印於值大於參考資料的值之光資 料上。因此，相同組的標籤係印於設在與要被讀取的物體145重疊之像素部101d的區域中的光偵測器電路產生的光資料上。此外，計數均印有相同組的標籤之光資料的數目。
此外，執行面積比較操作。當印有相同組的標籤之光資料的計數值被面積比較操作判定為大於或等於第一參考計數值且小於或等於第二參考計數值時，執行第一處理。在第一處理中，標示印有相同組的標籤之光資料的計數值大於或等於第一參考計數值且小於或等於第二參考計數值的結果之訊號輸出至CPU 133，計算與要被讀取的物體145重疊之像素部101d的區域中心的座標，以及，CPU 133執行用於將座標中的區域中的影像改變成色彩改變的影像之程式。藉由此方法，呈現給使用者的是根據要被讀取的物體145的軌道而繪出曲線146。
此外，如圖3B所示般，長方形固體之要被讀取的物體147與像素部101d重疊。此時，與要被讀取的物體147重疊的像素部101d的區域的面積之值大於參考值。注意，要被讀取的物體147的形狀未特別限定。
又，執行面積計算的操作。在面積計算的操作中，藉由標籤化處理而將標籤印於值大於參考資料的值之光資料上。因此，相同組的標籤係印於設在與要被讀取的物體147重疊之像素部101d的區域中的光偵測器電路產生的光資料上。此外，計數均印有相同組的標籤之光資料的數目。
此外，執行面積比較操作。當均印有相同組的標籤之光資料的計數值被面積比較操作判定為大於第二參考計數值時，執行第二處理。在第二處理中，標示均印有相同組的標籤之光資料的計數值大於第二參考計數值的訊號輸出至CPU 133，以及，在與物體147重疊的像素部101d的區域的座標中執行影像變成白色影像的程式。
舉例而言，如圖3C-1中所示般，當要被讀取的物體147在箭頭方向上沿著曲線146移動時，執行程式，以及將要被讀取的物體147碰觸之曲線146的區域中的影像的顏色變成白色。因此，呈現給觀視者的是藉由碰觸要被讀取的物體147以抹除部份曲線146的影像，亦即，要被讀取的物體147抹拭部份曲線146，宛如物體147是橡皮擦一般。
如圖3C-2中所示，關於第二處理，在與要被讀取的物體147重疊之像素部101d的區域之座標中將影像改變成白色影像之程式被設定為執行；使用與要被讀取的物體147重疊之像素部101d的區域的光資料，以產生影像資料；對應於影像資料的要被讀取的物體148顯示於像素部101d上；以及，去除要被讀取的物體147。舉例而言，當要被讀取的物體148藉由手指等而在箭頭方向上沿著曲線146移動時，執行程式，以及將要被讀取的物體148碰觸之曲線146的區域中的影像的顏色變成白色。因此，呈現給觀視者的是藉由碰觸要被讀取的物體148以抹除部份曲線146的影像，亦即，要被讀取的物體148抹拭部份曲線 146，宛如物體147是橡皮擦一般。
如同參考圖3A至3C-2所述般，實施例1中所述的輸入/輸出裝置，執行根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域之面積來控制顯示影像的操作之處理。因此，提供利用功能的應用。因此，增加利用輸入/輸出裝置的應用。
注意，實施例3中所示的輸入/輸出裝置的功能實例不限於本說明書中所示的內容。只要裝置包含根據與要被讀取的物體之面積來改變處理之功能，即可使用另一功能實例。
實施例3中的輸入/輸出裝置的功能實例可以與實施例2的輸入/輸出裝置的功能實例適當地結合。
(實施例4)
在本實施例中，說明上述實施例的輸入/輸出裝置中的光偵測器電路的實例。
將參考圖4A至4F，說明本實施例中的光偵測器電路的實例。圖4A至4F顯示本實施例的光偵測器電路的實例。
首先，將參考圖4A至4C，說明本實施例中的光偵測器電路的實例。圖4A至4C顯示本實施例的光偵測器電路的結構實例。
圖4A中所示的光偵測器電路包含光電轉換器151a、電晶體152a、及電晶體153a。
注意，在圖4A中所示的光偵測器電路中，電晶體152a和電晶體153a是場效電晶體。
光電轉換器151a具有第一電流端子及第二電流端子。訊號PRST輸入至光電轉換器151a的第一電流端子。
電晶體152a的閘極電連接至光電轉換器151a的第二電流端子。
電晶體153a的源極和汲極的其中之一電連接至電晶體152a的源極和汲極的其中之一。訊號OSEL輸入至電晶體153a的閘極。
電壓Va施加至電晶體152a的源極和汲極中之另一者或是電晶體153a的源極和汲極中之另一者。
此外，圖4A中所示的光偵測器電路將光資料從電晶體152a的源極和汲極中之另一者或電晶體153a的源極和汲極中之另一者之中的剩餘者輸出作為光資料訊號。
圖4B中所示的光偵測器電路包含光電轉換器151b、電晶體152b、電晶體153b、電晶體154、及電晶體155。
注意，在圖4B中所示的光偵測器電路中，電晶體152b、電晶體153b、電晶體154、及電晶體155是場效電晶體。
光電轉換器151b具有第一電流端子及第二電流端子。電壓Vb係輸入至光電轉換器151b的第一電流端子。
電晶體154的源極和汲極的其中之一係電連接至光電轉換器151b的第二電流端子。光偵測控制訊號(訊號 PCTL)係輸入至電晶體154的閘極。光偵測控制訊號是脈衝訊號。
電晶體152b的閘極係電連接至電晶體154的源極和汲極中之另一者。
電壓Va被施加至電晶體155的源極和汲極的其中之一。電晶體155的源極和汲極中之另一者係電連接至電晶體154的源極和汲極中之另一者。訊號PRST係輸入至電晶體155的閘極。
電晶體153b的源極和汲極的其中之一係電連接至電晶體152b的源極和汲極的其中之一。訊號OSEL係輸入至電晶體153b的閘極。
電壓Va係施加至電晶體152b的源極和汲極中之另一者或電晶體153b的源極和汲極中之另一者。
此外，圖4B中所示的光偵測器電路將光資料從電晶體152b的源極和汲極中之另一者或電晶體153b的源極和汲極中之另一者之中的剩餘者輸出作為光資料訊號。
注意，當輸入/輸出裝置包含多個圖4B中所示的光偵測器電路時，相同的光偵測控制訊號可以輸入至所有的光偵測器電路。將相同的光偵測控制訊號輸入至所有的光偵測器電路以產生光資料的驅動方法也稱為全區快門法。
圖4C中的光偵測器電路包含光電轉換器151c、電晶體152c、及電容器156。
光電轉換器151c具有第一電流端子及第二電流端子。訊號PRST輸入至光電轉換器151c的第一電流端 子。
電容器156包含第一電容器電極及第二電容器電極。訊號OSEL係輸入至電容器156的第一電容器電極。電容器156的第二電容器電極係電連接至光電轉換器151c的第二電流端子。
電壓Va係施加至電晶體152c的源極和汲極的其中之一。電晶體152c的閘極係電連接至光電轉換器151c的第二電流端子。
注意，圖4C中的光偵測器電路從電晶體152c的源極和汲極中之另一者輸出光資料作為光資料訊號。
此外，將說明圖4A至4C中所示的光偵測器電路的元件。
關於光電轉換器151a至151c，可以使用光二極體、光電晶體、等等。在光電轉換器151a至151c是光二極體的情況中，光二極體的陽極和陰極的其中之一對應於光電轉換器的第一電流端子，光二極體的陽極和陰極中之另一者對應於光電轉換器的第二電流端子。在光電轉換器151a至151c是光電晶體的情況中，光電晶體的源極和汲極的其中之一對應於光電轉換器的第一電流端子，光電晶體的源極和汲極中之另一者對應於光電轉換器的第二電流端子。
電晶體152a至152c用作為放大器電晶體。
電晶體154用作為光偵測控制電晶體。光偵測控制電晶體具有控制放大器電晶體的閘極電壓是否設定於根據流 經光電轉換器的光電流而決定的值。雖然在本實施例的光偵測器電路中不一定要設置電晶體154，但是，設置電晶體154可以在電晶體152b的閘極處於浮動狀態時允許電晶體152b的閘極電壓保持一段時間。
電晶體155用作為光偵測重設電晶體。光偵測重設電晶體具有選取放大器電晶體的閘極電壓是否設定於參考值的功能。
電晶體153a和153b用作為輸出選取電晶體。
注意，舉例而言，電晶體152a、152b、153a、153b、154、和155中每一個電晶體均為包含含有屬於週期表第14族的半導體(例如，矽)之半導體層或氧化物半導體層的電晶體。在電晶體的半導體層與氧化物半導體層中形成通道。舉例而言，藉由使用包含氧化物半導體層的電晶體，可以降低導因於電晶體152a、152b、153a、153b、154、和155中每一個電晶體的漏電流之閘極電壓波動。
接著，將說明圖4A至4C中所示的光偵測器電路的驅動方法實例。
首先，將參考圖4D，說明圖4A中所示的光偵測器電路的驅動方法實例。圖4D是用於說明圖4A中所示的光偵測器電路的驅動方法實例之時序圖，以及顯示訊號PRST、訊號OSEL、及電晶體153a的狀態。注意，此處以光電轉換器151a是光二極體的情況為例說明。
在圖4A中所示的光偵測器電路的驅動方法實例中，首先，在週期T31中，輸入訊號PRST的脈衝(也稱為 pls)。從週期T31至週期T32，輸入訊號PCTL的脈衝。注意，在週期T31中，啟動訊號PRST的脈衝輸入之時機可以比啟動訊號PCTL的脈衝輸入之時機還早。
在該情況中，光電轉換器151a是順向偏壓，以致於電晶體153a關閉(也稱為OFF)。
此時，電晶體152a的閘極電壓重設至某值。
然後，在訊號PRST的脈衝輸入之後進入的週期T32中，光電轉換器151a被反向偏壓，以及，電晶體153a保持關閉。
此時，根據入射於光電轉換器151a的光的照度，光電流在光電轉換器151a的第一電流端子與第二電流端子之間流動。此外，電晶體152a的閘極電壓值根據光電流改變。在該情況中，在電晶體152a的源極與汲極之間的通道電阻改變。
然後，在週期T33中，訊號OSEL的脈衝輸入。
此時，光電轉換器151a保持反向偏壓，電晶體153a開啟(也稱為ON)，以及，電流流經電晶體152a的源極和汲極以及電晶體153a的源極和汲極。流經電晶體152a的源極和汲極以及電晶體153a的源極和汲極之電流視電晶體152a的閘極之電壓值而定。因此，光資料具有根據入射於光電轉換器151a的光之照度的值。此外，圖4A中所示的光偵測器電路從電晶體152a的源極和汲極中之另一者以及電晶體153a的源極和汲極中之另一者中的剩餘者輸出光資料作為光資料訊號。此為圖4A中所示的光偵 測器電路的驅動方法實例。
接著，參考圖4E，說明圖4B中所示的光偵測器電路的驅動方法實例。圖4E是時序圖，用於說明圖4B中所示的光偵測器路的驅動方法實例。
在圖4B中所示的光偵測器電路的驅動方法實例中，首先，在週期T41中，輸入訊號PRST的脈衝。在週期T41及週期T42中，輸入訊號PCTL的脈衝。注意，在週期T41中，啟動訊號PRST的脈衝輸入之時機可以比啟動訊號PCTL的脈衝輸入之時機還早。
此時，在週期T41中，光電轉換器151b是順向偏壓，以及，電晶體154開啟，以致於電晶體152b的閘極的電壓值被重設至等於電壓Va的值。
此外，在訊號PRST的脈衝輸入之後進入的週期T42中，光電轉換器151b被反向偏壓，以及，電晶體154保持開啟，以及，電晶體155關閉。
此時，根據入射於光電轉換器151b的光的照度，光電流在光電轉換器151b的第一電流端子與第二電流端子之間流動。此外，電晶體152b的閘極電壓值根據光電流改變。在該情況中，在電晶體152b的源極與汲極之間的通道電阻改變。
此外，在訊號PCTL輸入後進入的週期T43中，電晶體154關閉。
此時，電晶體152b的閘極電壓保持在週期T42中根據光電轉換器151b的光電流而決定的值。雖然不一定要 提供週期T43，但是，提供週期T43允許輸出光偵測器電路中的資料訊號之時機被適當地設定。舉例而言，適當地設定多個光偵測器電路中的每一個光偵測器電路中輸出資料訊號的時機。
在週期T44中，訊號OSEL的脈衝輸入。
此時，光電轉換器151b保持反向偏壓，以及電晶體153b開啟。
又在此時，電流流經電晶體152b的源極和汲極以及電晶體153b的源極和汲極，以及，圖4B中所示的光偵測器電路從電晶體152b的源極和汲極中之另一者以及電晶體153b的源極和汲極中之另一者中的剩餘者輸出光資料作為資料訊號。此為圖4B中所示的光偵測器電路的驅動方法實例。
接著，參考圖4F，說明圖4C中的光偵測器電路的驅動方法實例。圖4F是時序圖，用於說明圖4C中所示的光偵測器路的驅動方法實例。
在圖4C中所示的光偵測器電路的驅動方法實例中，首先，在週期T51中，輸入訊號PRST的脈衝。
此時，光電轉換器151c是順向偏壓，以及，電晶體152c的閘極電壓被重設至某值。
然後，在訊號PRST的脈衝輸入之後進入的週期T52中，光電轉換器151c被反向偏壓。
此時，根據入射於光電轉換器151c的光的照度，光電流在光電轉換器151c的第一電流端子與第二電流端子 之間流動。此外，電晶體152c的閘極電壓值根據光電流而改變。在該情況中，電晶體152c的源極與汲極之間的通道電阻改變。
然後，在週期T53中，輸入訊號OSEL的脈衝。
此時，光電轉換器151c保持反向偏壓，電流在電晶體152c的源極與汲極之間流動，以及，圖4C中的光偵測器電路從電晶體152c的源極和汲極中之另一者輸出光資料作為資料訊號。此為圖4C中所示的光偵測器電路的驅動方法實例。
如同參考圖4A至4F中所述般，本實施例的光偵測器電路的實例均包含光電轉換器及放大器電晶體。在本實施例的光偵測器電路的實例中，產生光資料，以及，根據輸出選取訊號而將光資料輸出作為資料訊號。藉由此結構，光偵測器電路產生及輸出光資料。
(實施例5)
在本實施例中，說明上述實施例的輸入/輸出裝置中的顯示電路的實例。
參考圖5A至5D，說明本實施例的顯示電路實例。圖5A至5D顯示本實施例的顯示電路的實例。
首先，將參考圖5A及5B，說明本實施例的顯示電路的結構實例。圖5A及5B顯示本實施例的顯示電路的結構實例。
圖5A中所示的顯示電路包含電晶體161a、液晶元件 162a、和電容器163a。
注意，在圖5A中所示的顯示電路中，電晶體161a是場效電晶體。
此外，在輸入/輸出裝置中，液晶元件包含第一顯示電極、第二顯示電極、及液晶層。液晶層的透光率視施加在第一顯示電極與第二顯示電極之間的電壓而變。
此外，在輸入/輸出裝置中，電容器包含第一電容器電極、第二電容器電極、及與第一電容器電極和第二電容器電極重疊的介電層。根據施加在第一電容器電極與第二電容器電極之間的電壓，電荷累積於電容器中。
訊號DD輸入至電晶體161a的源極和汲極的其中之一，以及，訊號DSEL輸入至電晶體161a的閘極。
液晶元件162a的第一顯示電極電連接至電晶體161a的源極和汲極中之另一者。電壓Vc輸入至液晶元件162a的第二顯示電極。適當地設定電壓Vc的值。
電容器163a的第一電容器電極電連接至電晶體161a的源極和汲極中之另一者。電壓Vc輸入至電容器163a的第二電容器電極。
圖5B中所示的顯示電路包含電晶體161b、液晶元件162b、電容器163b、電容器164、電晶體165、及電晶體166。
注意，在圖5B中所示的顯示電路中，電晶體161b、電晶體165、及電晶體166是場效電晶體。
訊號DD輸入至電晶體165的源極和汲極的其中之 一。寫入選取訊號(訊號WSEL)是脈衝訊號，其輸入至電晶體165的閘極。
電容器164的第一電容器電極電連接至電晶體165的源極和汲極中之另一者。電壓Vc輸入至電容器164的第二電容器電極。
電晶體161b的源極和汲極的其中之一電連接至電晶體165的源極和汲極中之另一者。訊號DSEL輸入至電晶體161b的閘極。
液晶元件162b的第一顯示電極電連接至電晶體161b的源極和汲極中之另一者。電壓Vc輸入至液晶元件162b的第二顯示電極。
電容器163b的第一電容器電極電連接至電晶體161b的源極和汲極中之另一者。電壓Vc輸入至電容器163b的第二電容器電極。根據顯示電路的說明書，適當地設定電壓Vc的值。
參考電壓輸入至電晶體166的源極和汲極的其中之一。電晶體166的源極和汲極中之另一者電連接至電晶體161b的源極和汲極中之另一者。顯示重設訊號(訊號DRST)是脈衝訊號，其輸入至電晶體166的閘極。
此外，將說明顯示於圖5A及5B中所示的顯示電路的元件。
電晶體161a和161b作為顯示選取電晶體。
使用當施加至第一顯示電極和第二顯示電極的電壓為0V時使光透射過的液晶層，作為液晶元件162a和162b 的每一個液晶層。舉例而言，可以使用含有電控制雙折射液晶(ECB液晶)、添加雙色染料(GH液晶)的液晶、聚合物散佈的液晶、或盤形分子液晶。可以使用呈現藍相位的液晶層作為液晶層。舉例而言，呈現藍相位的液晶層含有包含呈現藍相位的液晶之液晶成分及掌性劑。呈現藍相位的液晶具有1ms或更低的短反應時間、以及是光學上各向等性，而不須要對齊處理、以及視角相依性小。因此，藉由呈現藍相位的液晶，可以增進操作速度。
電容器163a作為儲存電容器，其中，數值根據訊號DD的電壓係施加在第一電容器電極與第二電容器電極之間，以回應電晶體161a的行為。電容器163b作為儲存電容器，其中，數值根據訊號DD的電壓係施加在第一電容器電極與第二電容器電極之間，以回應電晶體161b的行為。並不一定要設置電容器163a和163b；但是，藉由電容器163a和163b，能夠抑制導因於顯示選取電晶體的漏電流之施加至液晶元件的電壓波動。
電容器164作為儲存電容器，其中，數值根據訊號DD的電壓係施加在第一電容器電極與第二電容器電極之間，以回應電晶體165的行為。
電晶體165作為寫入選取電晶體，用以選擇訊號DD是否輸入至電容器164。
電晶體166作為顯示重設電晶體，用以選擇施加至液晶元件162b的電壓是否被重設。
注意，舉例而言，電晶體161a、161b、165、及166 中的每一個電晶體可為包含含有屬於週期表中的第14族的半導體(例如，矽)之半導體層的電晶體或是包含氧化物半導體層的電晶體。在電晶體的半導體層與氧化物半導體層中形成通道。
接著，將說明圖5A及5B中所示的顯示電路的驅動方法實例。
首先，將參考圖5C，說明圖5A中所示的顯示電路的驅動方法實例。圖5C是用於說明圖5A中所示的顯示電路的驅動方法實例之時序圖、以及顯示訊號DD和訊號DSEL的狀態。
在圖5A中所示的顯示電路的驅動方法實例中，當訊號DSEL的脈衝輸入時電晶體161a開啟。
當電晶體161a開啟時，訊號DD輸入至顯示電路，以致於液晶元件162a的第一顯示電極的電壓值及電容器163a的第一電容器電極的電壓值等於訊號DD的電壓值。
此時，液晶元件162a被設定於寫入狀態(狀態wt)，以及，液晶元件162a的透光率是以訊號DD為基礎，以致於根據訊號DD的資料(資料D11至資料DQ(Q是大於或等於2的自然數))，使顯示電路設於顯示狀態。
然後，電晶體161a關閉，以及，液晶元件162a設定為處於固持狀態(狀態hld)以及固持施加於第一顯示電極與第二顯示電極之間的電壓，以致於初始值的電壓波動量未超過參考值一直到訊號DSEL的下一脈衝輸入時為 止。此外，當液晶元件162a處於固持狀態時，點亮上述實施例中輸入/輸出裝置中的光單元。
接著，參考圖5D，說明圖5B中所示的顯示電路驅動方法之實例。圖5D是用於說明圖5B中所示的顯示電路之驅動方法的實例之時序圖。
在圖5B中所示的顯示電路之驅動方法的實例中，藉由輸入訊號DRST的脈衝，開啟電晶體166，以致於液晶元件162b的第一顯示電極之電壓以及電容器163b的第一電容器電極的電壓重設至參考電壓。
藉由訊號WSEL的脈衝之輸入，開啟電晶體165，以及，訊號DD輸入至顯示電路，以致於電容器164的第一電容器電極的電壓值等於訊號DD的電壓值。
之後，藉由訊號DSEL的脈衝之輸入，開啟電晶體161b，以致於液晶元件162b的第一顯示電極的電壓值以及電容器163b的第一電容器電極的電壓值等於電容器164的第一電容器電極的電壓值。
此時，使液晶元件162b設定於寫入狀態以及液晶元件162b的透光率根據訊號DD，以致於根據訊號DD的資料(資料D11至資料DQ)而將顯示電路設定於顯示狀態。
然後，電晶體161b關閉，以及，液晶元件162b被設定於固持狀態以及固持施加於第一顯示電極與第二顯示電極之間的電壓，以致於初始值的電壓波動量不會超過參考值直到訊號DSEL的下一脈衝輸入時為止。此外，當液晶 元件162b處於固持狀態時，點亮上述實施例中的輸入/輸出裝置中的光單元。
如同參考圖5A及5B中所述般，在本實施例的顯示電路之實例中，設置顯示選取電晶體及液晶元件。藉由此結構，根據訊號DD而將顯示電路設定在顯示狀態。
此外，如同參考圖5B所述般，在本實施例的顯示電路的實例中，除了顯示選取電晶體及液晶元件之外，還設置寫入選取電晶體及電容器。藉由此結構，當根據訊號DD的資料而使液晶元件設定於顯示狀態時，下一訊號DD的資料寫至電容器。因此，增進顯示電路的操作速度。
(實施例6)
在本實施例中，將說明可以應用至上述實施例中所述的輸入/輸出裝置中的電晶體之電晶體。
關於上述實施例中所述的輸入/輸出裝置中的電晶體，能夠使用包含氧化物半導體層或含有屬於週期表的第14組之半導體(例如，矽)的半導體層之電晶體，在氧化物半導體層或半導體層中形成通道。注意，有通道形成於其中的層也稱為通道形成層。
半導體層可以是單晶半導體層、多晶半導體層、微晶半導體層、或非晶半導體層。
在上述實施例中所述的輸入/輸出裝置中，關於包含氧化物半導體層的電晶體，舉例而言，可以使用包含高度純化為本質的(也稱為i型的)或實質上本質的氧化物半 導體層的電晶體。純化是包含下述情況的一般概念：氧化物半導體層中的氫或水儘可能多地被去除之情況以及氧供應至氧化物半導體層及降低導因於氧化物半導體層的氧不足的缺陷。
將參考圖6A至6E，說明包含氧化物半導體層的電晶體的結構實例。圖6A至6E是均顯示本實施例中的電晶體的結構的實例之剖面圖。
圖6A中所示的電晶體是底部閘極電晶體的其中之一，其也稱為反轉堆疊電晶體。
圖6A中的電晶體包含導電層401a、絕緣層402a、氧化物半導體層403a、導電層405a、及導電層406a。
導電層401a係形成於基板400a之上。
絕緣層402a係形成於導電層401a之上。
氧化物半導體層403a與導電層401a重疊，而以絕緣層402a介於其間。
導電層405a及導電層406a均設於部份氧化物半導體層403a之上。
此外，在圖6A中所示的電晶體中，氧化物半導體403a的部份上表面(既無導電層405a，也無導電層406a設於其之上的部份氧化物半導體層403a)接觸絕緣層407a。
此外，在無導電層405a、導電層406a、或氧化物半導體層403a之部份中，絕緣層407a接觸絕緣層402a。
圖6B中的電晶體包含導電層408a以及圖6A中的元 件。
導電層408a與氧化物半導體層403a重疊而以絕緣層407a介於其間。
圖6C中所示的電晶體是一種底部閘極型電晶體。
圖6C中所示的電晶體包含導電層401b、絕緣層402b、氧化物半導體層403b、導電層405b、以及導電層406b。
導電層401b係形成於基板400b之上。
絕緣層402b係形成於導電層401b之上。
導電層405b及導電層406b係形成於部份絕緣層402b之上。
氧化物半導體層403b與導電層401b重疊，而以絕緣層402b夾於其間。
此外，在圖6C中，在電晶體中的氧化物半導體層403b的上表面及側表面接觸氧化物絕緣層407b。
此外，在沒有導電層405b、導電層406b、及氧化物半導體層403b的部份中，絕緣層407b接觸絕緣層402b。
注意，在圖6A至6C中，保護絕緣層可以設於絕緣層之上。
圖6D中的電晶體包含導電層408b以及圖6C中的元件。
導電層408b與氧化物半導體層403b重疊而以絕緣層407b介於其間。
圖6E中所示的電晶體是一種頂部閘極型電晶體。
圖6E中所示的電晶體包含導電層401c、絕緣層402c、氧化物半導體層403c、導電層405c、以及導電層406c。
氧化物半導體層403c係形成於基板400c之上，而以絕緣層447夾於其間。
導電層405c及導電層406c係形成於氧化物半導體層403c之上。
絕電層402c係形成於氧化物半導體層403c、導電層405c、及導電層406c之上。
導電層401c與氧化物半導體層403c重疊，而以絕緣層402c夾於其間。
此外，將說明圖6A至6E中所示的元件。
舉例而言，可以使用具有半透明性的基板作為基板4001至400c。關於具有半透明性的基板，舉例而言，可以使用玻璃基板或塑膠基板。
導電層401a至401c中的每一層均用作為電晶體的閘極。注意，用作為電晶體的閘極之層稱為閘極電極或閘極佈線。
導電層401a至401c中的每一層可為例如鉬、鈦、鉻、鉭、鎢、鋁、銅、釹、或鈧等金屬材料層；或是含有任何這些材料作為主成分的合金材料之層。也可以藉由堆疊可以應用至導電層401a至401c的材料之層，以形成導電層401a至401c。
絕緣層402a至402c中的每一層用作為電晶體的閘極絕緣層。注意，作為電晶體的閘極絕緣層之層稱為閘極絕緣層。
舉例而言，使用氧化矽層、氮化矽層、氧氮化矽層、氮氧化矽層、氧化鋁層、氮化鋁層、氧氮化鋁層、氮氧化鋁層、或氧化鉿層作為閘極絕緣層402a至402c。也可以藉由堆疊用於絕緣層402a至402c的材料之層，以形成絕緣層402a至402c。
此外，舉例而言，使用含有氧及屬於13族的元素之材料的絕緣層作為絕緣層402a至402c。當氧化物半導體層403a至403c含有屬於13族的元素時，以含有屬於13族的元素之絕緣層使用於接觸氧化物半導體層403a至403c的絕緣層，使得絕緣層與氧化物半導體層之間的介面的狀態是有利的。
包含屬於13族的元素之材料的實例包含氧化鎵、氧化鋁、鋁鎵氧化物、及鎵鋁氧化物。注意，鋁鎵氧化物是指以原子百分比而言鋁數量大於鎵數量之物質，鎵鋁氧化物是指以原子百分比而言鎵數量大於或等於鋁數量之物質。
舉例而言，使用含有氧化鎵的絕緣層作為絕緣層402a至402c中的每一層可以降低絕緣層402a與氧化物半導體層403a之間、絕緣層402b與氧化物半導體層403b之間、及絕緣層402c與氧化物半導體層403c之間的介面處的氫或氫離子的累積。
此外，舉例而言，使用含有氧化鋁的絕緣層作為絕緣層402a至402c中的每一層可以降低絕緣層402a與氧化物半導體層403a之間、絕緣層402b與氧化物半導體層403b之間、及絕緣層402c與氧化物半導體層403c之間的介面處的氫或氫離子的累積。含有氧化鋁的絕緣層較不易使水透過；因此，使用含有氧化鋁的絕緣層可以降低水經由絕緣層而進入氧化物半導體層。
關於絕緣層402a至402c，舉例而言，使用以Al2Ox(x=3+α，其中，α大於0且小於1)、Ga2Ox(x=3+α，其中，α大於0且小於1)或GaxAl2-xO3+α(x大於0且小於2及α大於0且小於1)表示的材料。絕緣層402a至402c中的每一層可為用於絕緣層402a至402c的材料的層之堆疊。舉例而言，絕緣層402a至402c中的每一層為含有以Ga2Ox表示的氧化鎵之層的堆疊。或者，絕緣層402a至402c中的每一層為含有以Ga2Ox表示的氧化鎵之絕緣層與含有以Al2Ox表示的氧化鋁之絕緣層的堆疊。
絕緣層447作為基底層，防止來自基板400c的雜質元素擴散。
舉例而言，絕緣層447可為使用於絕緣層402a至402c的材料之層。或者，絕緣層447可為使用於絕緣層402a至402c的材料之層的堆疊。
氧化物半導體層403a至403c中的每一層用作為電晶體的通道形成於其中的層。電晶體的通道形成於其中的層也稱為通道形成層。關於使用於氧化物半導體層403a至 403c之氧化物半導體，舉例而言，可為以In為基礎的氧化物、以Sn為基礎的氧化物、或以Zn為基礎的氧化物。舉例而言，關於上述金屬氧化物，可為四成分金屬氧化物、三成分金屬氧化物、二成分金屬氧化物、等等。注意，可以作為上述氧化物半導體的金屬氧化物可以包含鎵(Ga)作為用於降低電特徵變化之穩定物。可以作為上述氧化物半導體的金屬氧化物可以包含錫(Sn)作為穩定物。可以作為上述氧化物半導體的金屬氧化物可以包含有鉿(Hf)作為穩定物。可以作為上述氧化物半導體的金屬氧化物可以包含鋁(Al)作為穩定物。可以作為上述氧化物半導體的金屬氧化物可以包含下述材料的其中之一或更多個作為穩定物：鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、或鎦(Lu)等類鑭元素。此外，可以作為氧化物半導體的金屬氧化物可以含有氧化矽。舉例而言，關於四成分金屬氧化物，可使用以In-Sn-Ga-Zn為基礎的氧化物、以In-Hf-Ga-Zn為基礎的氧化物、以In-Al-Ga-Zn為基礎的氧化物、以In-Sn-Al-Zn為基礎的氧化物、以In-Sn-Hf-Zn為基礎的氧化物、以In-Hf-Al-Zn為基礎的氧化物、等等。舉例而言，關於三成分金屬氧化物，可以使用以In-Ga-Zn為基礎的氧化物(也稱為IGZO)、以In-Sn-Zn為基礎的氧化物(也稱為ITZO)、以In-Al-Zn為基礎的氧化物、以Sn-Ga-Zn為基礎的氧化物、以Al-Ga-Zn為基礎的氧化物、以Sn-Al-Zn為基礎的氧化物、以In-Hf-Zn為基礎的氧化物、以In-La-Zn為基 礎的氧化物、以In-Ce-Zn為基礎的氧化物、以In-Pr-Zn為基礎的氧化物、以In-Nd-Zn為基礎的氧化物、以In-Sm-Zn為基礎的氧化物、以In-Eu-Zn為基礎的氧化物、以In-Gd-Zn為基礎的氧化物、以In-Tb-Zn為基礎的氧化物、以In-Dy-Zn為基礎的氧化物、以In-Ho-Zn為基礎的氧化物、以In-Er-Zn為基礎的氧化物、以In-Tm-Zn為基礎的氧化物、以In-Yb-Zn為基礎的氧化物、以In-Lu-Zn為基礎的氧化物、等等。關於二成分金屬氧化物，可以使用以In-Zn為基礎的氧化物(也稱為IZO)、以Sn-Zn為基礎的氧化物、以Al-Zn為基礎的氧化物、以Zn-Mg為基礎的氧化物、以Sn-Mg為基礎的氧化物、以In-Mg為基礎的氧化物、以In-Sn為基礎的氧化物、以In-Ga為基礎的氧化物、等等。此外，可以用作為氧化物半導體的金屬氧化物可以含有氧化矽。
注意，舉例而言，以In-Ga-Zn為基礎的氧化物意指含有In、Ga、及Zn的氧化物，但是，對於In、Ga、及Zn的成分比例並無特別限定。此外，可以含有In、Ga、及Zn以外的金屬元素。
在使用以In-Zn為基礎的氧化物的情況中，以具有下述成分比例的氧化物靶材材使用於沈積以In-Zn為基礎的氧化物半導體層：In：Zn=50：1至1：2的成分比(In2O3：ZnO=25：1至1：4莫耳比)，較佳為In：Zn=20：1至1：1原子比(In2O3：ZnO=10：1至1：2莫耳比)、更佳為In：Zn=15：1至1.5：1原子比(In2O3：ZnO=15：2 至3：4莫耳比)。舉例而言，當用於以In-Zn為基礎的氧化物半導體膜的沈積之靶材的原子比以In：Zn：O=P：W：R表示時，R>1.5P+W。銦含量的增加可以使電晶體的遷移率更高。
關於氧化物半導體，可以使用以InMO3(ZnO)m(m大於0)表示的材料。此處，在InMO3(ZnO)m中，M代表選自Ga、Al、Mn、及Co的其中之一或更多個金屬元素。
導電層405a至405c以及導電層406a至406c均用作為電晶體的源極或汲極。注意，作為電晶體的源極之層也稱為源極電極或源極佈線，以及，用作為電晶體的汲極之層也稱為汲極電極或汲極佈線。
導電層405a至405c以及導電層406a至406c，舉例而言，均可為例如鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢等金屬材料的層；或是含有金屬材料作為主成分的合金層。或者，導電層405a至405c以及導體層406a至406c均為使用於導電層405a至405c以及導電層406a至406c之材料的層之堆疊。
或者，導電層405a至405c以及導電層406a至406c均為含有導電金屬氧化物的層。關於導電金屬氧化物，舉例而言，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦及氧化錫的合金、或是氧化銦及氧化鋅的合金。注意，可以用於導電層405a至405c以及導電層406a至406c中的每一層之導電金屬氧化物可以含有氧化矽。
類似於絕緣層402a至402c，使用含有例如屬於週期 表中13族的元素及氧之材料的絕緣層用作為絕緣層407a及407b。或者，以Al2Ox、Ga2Ox、或GaxAl2-xO3+α表示的材料使用於絕緣層407a及407b。
舉例而言，絕緣層402a至402c及絕緣層407a及407b中的每一層為含有以Ga2Ox表示的氧化鎵之絕緣層。或者，絕緣層402a至402c或絕緣層407a及407b為含有以Ga2Ox表示的氧化鎵之絕緣層，以及，絕緣層402a至402c及絕緣層407a及407b中的其它者為與含有以Al2Ox表示的氧化鋁之絕緣層。
導電層408a和408b均用作為電晶體的閘極。注意，當電晶體包含導電層408a或導電層408b時，導電層401a和導電層408a的其中之一、或者導電層401b和導電層408b的其中之一稱為背閘極，背閘極電極、或背閘極線。藉由設置作為閘極的多個層並以通道形成層介於其間，可以控制電晶體的臨界電壓。
導電層408a及408b中的每一層，舉例而言，可為例如鋁、鉻、銅、鉭、鈦、鉬、或鎢等金屬材料的層；或是含有金屬材料作為主成分的合金層。或者，導電層408a及408b中的每一個導電層均為使用於導電層408a和408b之材料的層之堆疊。
或者，導電層408a及408b中的每一層均為含有導電金屬氧化物的層。關於導電金屬氧化物，舉例而言，可以使用氧化銦、氧化錫、氧化鋅、氧化銦及氧化錫的合金、或是氧化銦及氧化鋅的合金。注意，可以用於導電層 408a及408b之導電金屬氧化物可以含有氧化矽。
注意，本實施例的電晶體在作為通道形成層的氧化物半導體層的一部份具有絕緣層以及包含作為源極或汲極且與氧化物半導體層重疊而以絕緣層介於其間的導電層。結果，絕緣層用作為保護電晶體的通道形成層之層(也稱為通道保護層)。作為通道保護層的絕緣層之實例包含可以用於絕緣層402a至402c之材料的層以及可以用於絕緣層402a至402c之材料的層的堆疊。
注意，本實施例中的電晶體不一定具有如圖6A至6E中所示之整個氧化物半導體與作為閘極電極的導電層重疊之結構；在使用整個氧化物半導體與作為閘極電極的導電層重疊的結構之情況中，可以防止光進入氧化物半導體層。
接著，參考圖7A至7E，說明圖6A中所示的電晶體製造方法的實例，以作為本實施例中的電晶體製造方法之實例。圖7A至7E是剖面視圖，顯示圖6A中的電晶體製造方法實例。
首先，如圖7A所示，製備基板400a，第一導電膜係形成於基板400a之上，以及，蝕刻部份第一導電膜以形成導電層401a。
舉例而言，以濺射法形成可以應用至導電層401a的材料之膜，以形成第一導電膜。或者，藉由堆疊可以使用於導電層401a的材料之膜，以形成第一導電膜。
當使用例如氫、水、羥基、或氫化物等雜質被去除之 高純度氣體作為濺射氣體時，可以降低要被形成的膜之雜質濃度。
注意，在以濺射法形成膜之前，可以在濺射設備的預熱室中執行預熱處理。藉由預熱處理，可以消除例如氫或濕氣等雜質。
此外，在以濺射形成膜之前，能夠執行下述處理(稱為逆向濺射)：取代施加電壓至靶材側，在氬、氮、氦、或氧氛圍中，使用RF電源以施加電壓至基板側，以致於產生電漿來修改膜要被形成於其上的表面。藉由逆向濺射，去除附著於膜要被形成於其上的表面之粉末物質(也稱為粒子或灰塵)。
在以濺射形成膜的情況中，以捕獲型真空泵等，去除餘留在膜的沈積室中的濕氣。舉例而言，較佳使用低溫泵、離子泵、或鈦昇華泵作為捕獲型真空泵。或者，以設有冷阱的渦輪分子泵，去除餘留在膜的沈積室中的濕氣。
關於形成導電層401a的方法，舉例而言，本實施例的電晶體形成方法之實例採用下述步驟以藉由蝕刻部份膜而形成層：以微影處理，在部份膜之上形成光阻掩罩，以及，使用光阻掩罩以蝕刻膜，藉以形成層。注意，在此情況中，在形成層之後，去除光阻掩罩。
注意，以噴墨法形成光阻掩罩。在噴墨法中未使用光罩；因此，製造成本降低。或者，使用具有不同透光率的多個區之曝光掩罩，形成光阻掩罩(也稱為多色調掩罩)。藉由多色調掩罩，形成具有不同厚度的光阻掩罩， 以及，降低用於製造電晶體的光阻掩罩的數目。
接著，如圖7B中所示般，藉由在導電層401a之上形成第一絕緣膜，以形成絕緣層402a。
舉例而言，藉由濺射法、電漿CVD、等等，以形成可應用至絕緣層402a的材料之膜，而形成第一絕緣膜。也可以藉由堆疊可以用於絕緣層402a的材料之膜而形成第一絕緣膜。此外，當以高密度電漿CVD(例如，使用頻率2.45GHz的微波之高密度電漿CVD)形成可以應用至絕緣層402a的材料之膜時，絕緣層402a可以是緻密的且具有增進的崩潰電壓。
接著，在絕緣層402a之上形成氧化物半導體膜，然後，蝕刻部份氧化物半導體膜，因而如圖7C所示般形成氧化物半導體層403a。
舉例而言，以濺射法形成可以應用至氧化物半導體層403a的氧化物半導體材料之膜，以形成氧化物半導體膜。注意，在稀有氣體氛圍、氧氛圍、或稀有氣體與氧的混合氛圍中，形成氧化物半導體膜。
使用具有In2O3：Ga2O3：ZnO=1：1：1(莫耳比)的成分比之氧化物靶材用作為濺射靶材，形成氧化物半導體膜。或者，使用具有In2O3：Ga2O3：ZnO=1：1：2(莫耳比)的成分比之氧化物靶材用作為濺射靶材，以形成氧化物半導體膜。
當以濺射法形成氧化物半導體膜時，基板400a置於降壓下並加熱至100℃至600℃，較佳為在200℃至400 ℃。藉由將基板400a底加熱，可以降低氧化物半導體膜中的雜質濃度，以及降低濺射期間對氧化物半導體膜的傷害。
接著，如圖7D中所示，在絕緣層402a及氧化物半導體層403a之上形成第二導電膜，以及，蝕剖部份第二導電膜以形成導電層405a和406a。
舉例而言，以濺射法形成可應用至導電層405a和406a之材料的膜，形成第二導電膜。或者，藉由堆疊可應用至導電層405a和406a的材料之膜，以形成第二導電膜。
然後，如圖7E中所示般，絕緣層407a係形成為接觸氧化物半導體層403a。
舉例而言，絕緣層407a是在稀有氣體氛圍(典型上，氬)、氧氛圍、或稀有氣體與氧的混合氛圍中，以濺射形成之可用於絕緣層407a的膜。以濺射法形成絕緣層407a可以抑制作為電晶體的背通道之部份氧化物半導體層403a的電阻降低。在形成絕緣層407a時之基板的溫度較佳高於或等於室溫且低於或等於300℃。
在形成絕緣層407a之前，執行使用例如N2O、N2、或Ar等氣體之電漿處理，以致於去除附著至曝露之氧化物半導體層403a的表面的水、等等。在執行電漿處理的情況中，在電漿處理之後未曝露於空氣，較佳形成絕緣層407a。
此外，在圖6A中所示的電晶體形成方法之實例中， 舉例而言，以高於或等於400℃且低於或等於750℃、或高於或等於400℃且低於基板的應變點之溫度，執行熱處理。舉例而言，在形成氧化物半導體膜之後、在蝕刻部份氧化物半導體膜之後、在形成第二導電膜之後、在蝕刻部份第二導電膜之後、或在形成絕緣層407a之後，執行熱處理。
注意，用於熱處理的熱處理設備可為電熱爐，或是以來自例如電阻式電熱器等加熱器的熱傳導或熱輻射來加熱物品之設備。舉例而言，使用例如氣體快速熱退火(GRTA)設備、或燈快速熱退火(LRTA)設備等快速熱退火(RTA)設備。LRTA設備是藉由例如鹵素燈、金屬鹵化物燈、氙電弧燈、碳電弧燈、高壓鈉燈、或高壓水銀燈等燈發射的光(電磁波)之輻射，將物體加熱。GRTA設備是使用高溫氣體以執行熱處理之設備。舉例而言，使用不會因熱處理而與物體反應之稀有氣體或惰性氣體(例如，氮)作為高溫氣體。
在熱處理之後，將高純度氧氣、高純度N2O氣體、或超乾空氣(具有-40℃或更低，較佳為-60℃或更低的露點)導入上述熱處理中使用的加熱爐，並維持或降低加熱溫度。在此情況中，較佳的是水、氫、等等不包含於氧氣或N2O氣體中。導入於熱處理設備中之氧氣或N2O氣體的純度較佳為6N或更高，更佳為7N或更高。亦即，氧氣或N2O氣體中的雜質濃度為1ppm或更低，較佳為0.1ppm或更低。藉由氧氣或N2O氣體的作用，將氧供應 至氧化物半導體層403a，以致於降低氧化物半導體層403a中的氧不足造成的缺陷。
此外，除了熱處理之外，在形成絕緣層407a之後，在惰性氣體氛圍或氧氣氛圍中，執行熱處理(較佳為在200至400℃，舉例而言，250至350℃)。
此外，在形成絕緣層402a之後、在形成氧化物半導體膜之後、在形成用作為源極電極或汲極電極之導電層之後、在形成絕緣層之後、或是在熱處理之後，可以執行使用氧電漿的氧摻雜處理。舉例而言，執行使用2.45GHz的高密度電漿之氧摻雜處理。或者，以離子佈植法或離子摻雜，執行氧摻雜處理。藉由氧摻雜處理，可以降低電晶體的電特徵變異。舉例而言，執行氧摻雜處理而使絕緣層402a或絕緣層407a或此二者含有的氧之比例比化學計量成分中的比例更高。結果，絕緣層中過量的氧容易供應至氧化物半導體層403a。這可以降低氧化物半導體層403a中或絕緣層402a和絕緣層407a的其中之一或每一層與氧化物半導體層403a之間的介面處的不足缺陷，藉以降低氧化物半導體層403a的載子濃度。
舉例而言，當形成含有氧化鎵的絕緣層用作為絕緣層402a和絕緣層407a的其中之一或每一層時，藉由供應氧給絕緣層，而將氧化鎵的成分設定為Ga2Ox。
或者，當形成含有氧化鋁的絕緣層用作為絕緣層402a和絕緣層407a的其中之一或每一層時，藉由供應氧給絕緣層，而將氧化鋁的成分設定為Al2Ox。
或者，當形成含有鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物的絕緣層作為絕緣層402a和絕緣層407a的其中之一或每一層時，藉由供應氧給絕緣層，而將鎵鋁氧化物或鋁鎵氧化物或的成分設定為GaxAl2-xO3+α。
經由這些步驟，從氧化物半導體層403a中去除例如氫、濕氣、羥基、或氫化物(也稱為氫化合物)等雜質，以及，氧供應至氧化物半導體層403a。因此，將氧化物半導體層高度純化。
注意，雖然說明圖6A中所示的電晶體形成方法之實例，但是，本實施例不限於此實例。關於圖6B至6E中的元件說明，舉例而言，假使圖6B至6E中的元件具有與圖6A中的元件相同的符號且具有至少部份同於圖6A中的元件的功能時，請適當地參見圖6A中所示的電晶體形成方法之實例。
如同參考圖6A至6E以及圖7A至7E所述般，本實施例中的電晶體實施例包含：作為閘極電極的導電層；作為閘極絕緣層的絕緣層；氧化物半導體層，包含通道且與作為閘極的導電層重疊而以作為閘極絕緣層的絕緣層介於其間；導電層，電連接至氧化物半導體層以及用作為源極和汲極的其中之一；以及，導電層，電連接至氧化物半導體層並用作為源極和汲極中之另一者。
在本實施例的電晶體的實例中，接觸氧化物半導體層的絕緣層接觸無氧化物半導體層的部份中用作為閘極絕緣層的絕緣層、作為源極和汲極的其中之一的導電層、以及 用作為源極和汲極中的另一者的導電層。結果，氧化物半導體層、用作為源極和汲極的其中之一的導電層、以及用作為源極和汲極中之另一者的導電層由與氧化物半導體層相接觸的絕緣層及用作為閘極絕緣層的絕緣層圍繞，藉以降低進入氧化物半導體層、用作為源極和汲極的其中之一的導電層、以及用作為源極和汲極中之另一者的導電層的雜質。
通道形成於其中的氧化物半導體層是藉由高度純化操作而成為本質的(i型的)或實質上本質的(i型的)氧化物半導體層。純化氧化物半導體層可以將氧化物半導體層中的載子濃度降低至小於1x1014/cm3，較佳小於1x1012/cm3，更佳小於1x1011/cm3，藉以降低導因於溫度改變的特徵變化。此外，根據上述結構，每微米的通道寬度之關閉狀態電流可為10 aA(1x10-17A)或更低、1 aA(1x10-18A)或更低、10 zA(1x10-20A)或更低、1 zA(1x10-21A)或更低、或100 yA(1x10-22A)或更低。較佳的是，電晶體的關閉狀態電流儘可能低。本實施例中電晶體的關閉狀態電流的下限評估為約10-30A/μm。
本實施例中包含氧化物半導體層的電晶體用於上述實施例中的顯示電路、顯示選取訊號輸出電路、顯示資料訊號輸出電路、光偵測器電路、光偵測重設訊號輸出電路、及輸出選取訊號輸出電路中的電晶體的其中之一或更多個；因此，增進輸入/輸出裝置的可靠度。
(實施例7)
在本實施例中，說明設有上述實施例的輸入/輸出裝置之電子裝置的實例。
將參考圖8A至8D，說明本實施例的電子裝置之結構實例。圖8A至8D都顯示本實施例的電子裝置之結構實例。
圖8A中的電子裝置是行動資訊終端的實例。圖8A中的行動資訊終端包含機殼1001a及設於機殼1001a中的顯示部1002a。
注意，機殼1001a的側表面1003a可以設有連接端子及一或更多個按鍵，連接端子用以將行動資訊終端連接至外部裝置，一或更多個按鍵用以操作圖8A中的行動資訊終端。
圖8A中的行動資訊終端在機殼1001a中包含CPU、記憶電路、影像處理電路、在外部裝置與CPU、記憶電路和影像處理電路中的每一者之間發送/接收訊號之介面、以及對外部裝置1001a發送/接收訊號的天線。注意，在機殼1001a中可以設置具有特定功能的一或更多個積體電路。
舉例而言，圖8A中的行動資訊終端作為選自電話、電子書、個人電腦、及遊戲機的其中之一或更多個裝置。
圖8B中的電子裝置是可折疊式行動資訊終端的實例。圖8B中的行動資訊終端包含機殼1001b、設於機殼1001b中的顯示部1002b、機殼1004、設於機殼1004中 的顯示部1005、以及用於連接機殼1001b和機殼1004的鉸鏈1006。
在圖8B中的行動資訊終端中，藉由鉸鏈1006以移動機殼1001b或是機殼1004，使機殼1001b堆疊於機殼1004上。
注意，機殼1001b的側表面1003b或機殼1004的側表面1007可以設有連接端子及一或更多個按鍵，連接端子用於將行動資訊終端連接至外部裝置，一或更多個按鍵用以操作圖8B中的行動資訊終端。
顯示部1002b及顯示部1005可以顯示不同的影像或連續的影像。注意，不一定要設置顯示部1005；可以設置輸入裝置的鍵盤以取代顯示部1005。
圖8B中的行動資訊終端在機殼1001b或機殼1004中包含CPU、記憶電路、影像處理電路、以及在外部裝置與CPU、記憶電路和影像處理電路中的每一者之間發送/接收訊號之介面。注意，在機殼1001b或機殼1004中可以設置具有特定功能的一或更多個積體電路。此外，圖8B中的行動資訊終端可以包含對外部裝置1001b發送/接收訊號的天線。
舉例而言，圖8B中的行動資訊終端作為選自電話、電子書、個人電腦、及遊戲機的其中之一或更多個裝置。
圖8C中的電子裝置是固定式資訊終端的實例。圖8C中的固定式資訊終端包含機殼1001c及設於機殼1001c中的顯示部1002c。
注意，顯示部1002c係設在機殼1001c的頂板1008中。
圖8C中的固定式資訊終端在機殼1001c中包含CPU、記憶電路、影像處理電路、以及在外部裝置與CPU、記憶電路和影像處理電路中的每一者之間發送/接收訊號之介面。注意，在機殼1001c中可以設置具有特定功能的一或更多個積體電路。此外，圖8C中的固定式資訊終端包含對外部裝置發送/接收訊號的天線。
此外，圖8C中的固定式資訊終端中的機殼1001c的側表面1003c可以設有選自退出票卡的票卡退出部、投幣槽、及紙鈔槽的其中之一或更多個構件。
舉例而言，圖8C中的固定式資訊終端作為自動櫃員機、用於售票等的資訊通訊終端(也稱為多媒體站)、或遊戲機。
圖8D顯示固定式資訊終端的實例。圖8D中的固定式資訊終端包含機殼1001d及設於機殼1001d中的顯示部1002d。注意，也可以設置用以支撐機殼1001d的支架。
注意，機殼1001d的側表面1003d可以設有連接端子及一或更多個按鍵，連接端子係用以將行動資訊終端連接至外部裝置，一或更多個按鍵係用以操作圖8D中的行動資訊終端。
此外，圖8D中的行動資訊終端在機殼1001d中包含CPU、記憶電路、影像處理電路、以及在外部裝置與CPU、記憶電路和影像處理電路中的每一者之間發送/接 收訊號之介面。注意，在機殼1001d中可以設置具有特定功能的一或更多個積體電路。此外，圖8D中的行動資訊終端包含對外部裝置發送/接收訊號的天線。
舉例而言，圖8D中的固定式資訊終端作為數位相框、輸入-輸出監視器、或電視裝置。
舉例而言，使用上述實施例的輸入/輸出裝置的輸入/輸出部作為電子裝置的顯示部。舉例而言，使用上述實施例的輸入/輸出裝置作為圖8A至8D中的顯示部1002a至1002d中的每一個顯示部。此外，可以使用上述實施例的輸入/輸出裝置作為圖8B中的顯示部1005。
如同參考圖8A至8D所述般，本實施例的電子裝置實例均包含顯示部，上述實施例輸入/輸出裝置用於所述顯示部。結果，能夠以手指或筆來操作電子裝置或是輸入資料至電子裝置。此外，根據與要被讀取的物體重疊之像素部的區域的面積，選取及執行處理。
此外，本實施例的電子裝置的實例的機殼可以均設有根據入射光的強度以產生電源電壓之光電轉換器、及/或用於操作輸入/輸出裝置的操作單元。舉例而言，設置光電轉換器可以消除外部電源的必要性，即使在沒有外部電源的情況中仍然允許長時間使用上述電子裝置。
本申請案係根據2010年8月19日向日本專利局申請之日本專利申請序號2010-183759的申請案，其整體內容於此一併列入參考。

Claims (9)

  1. 一種輸入/輸出裝置，包括：輸入/輸出部，其包含像素部，該像素部包含：顯示電路，該顯示電路根據顯示資料訊號而變成顯示狀態；及光偵測器電路，該光偵測器電路產生對應於該像素部之與物體重疊之區域的光資料，以及資料處理部，其包含：影像處理電路，其係組構成計算該區域的面積，並且藉由比較器來比較該區域的該面積與參考值；及CPU，其係組構成當該區域的該面積係小於該參考值時執行將對應於該區域之影像改變成為彩色影像或者當該區域的該面積係大於或等於該參考值時執行將對應於該區域之影像改變成為白色影像的程式。
  2. 一種輸入/輸出裝置，包括：輸入/輸出部，其包含像素部，該像素部包含：顯示電路，該顯示電路根據顯示資料訊號而變成顯示狀態；及光偵測器電路，該光偵測器電路產生對應於該像素部之與物體重疊之區域的光資料，以及資料處理部，其包含：影像處理電路，其包含標籤化處理電路、計數電路、及比較器，在該標籤化處理電路中，將標籤印於具有大於參考資料之值的光資料上，該計數電路計算同一組的 該標籤被印於其各者上之光資料的數目，該比較器將該同一組的該標籤被印於其各者上之光資料的計數值與第一參考計數值和第二參考計數值兩者做比較；及CPU，其係組構成執行程式，該程式當該光資料的該計數值係大於或等於該第一參考計數值且小於或等於該第二參考計數值時，將對應於該同一組的該標籤被印於其各者上之光資料的影像改變成為彩色的影像，或者當該光資料的該計數值係大於該第二參考計數值時，將對應於該同一組的該標籤被印於其各者上之光資料的影像改變成為白色影像。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之輸入/輸出裝置，其中，該輸入/輸出部包含場效電晶體。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之輸入/輸出裝置，其中，該光偵測器電路包括電晶體，並且其中，該電晶體包括通道形成區，該通道形成區包括氧化物半導體。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之輸入/輸出裝置，其中，該輸入/輸出裝置係設在選自由行動資訊終端、可折疊式行動資訊終端、及固定式資訊終端組成的群組中的其中一者中。
  6. 一種輸入/輸出裝置的驅動方法，其包括步驟：將標籤印於和像素部之與物體重疊之區域相對應的光資料之各者上；計算同一組的該標籤被印於其各者上之光資料的數 目；當該同一組的該標籤被印於其各者上之光資料係大於或等於第一參考計數值且小於或等於第二參考計數值時，將該像素部中之第一區域之中心的座標改變成為彩色的影像，其中，該同一組的該標籤被印於該第一區域中，以及當該同一組的該標籤被印於其各者上之光資料係大於該第二參考計數值時，將該像素部中的第二區域改變成為白色，其中，該同一組的該標籤被印於該第二區域中。
  7. 如申請專利範圍第6項之輸入/輸出裝置的驅動方法，其中，該輸入/輸出裝置包含場效電晶體。
  8. 如申請專利範圍第6項之輸入/輸出裝置的驅動方法，其中，該輸入/輸出裝置包括電晶體，並且其中，該電晶體包括通道形成區，該通道形成區包括氧化物半導體。
  9. 如申請專利範圍第6項之輸入/輸出裝置的驅動方法，其中，該輸入/輸出裝置係設在選自由行動資訊終端、可折疊式行動資訊終端、及固定式資訊終端組成的群組中的其中一者中。
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