CN101738781B - 图像输入输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提高图像的读取精度。本发明提供一种图像输入输出装置，该图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，像素具有光检测元件、着色层以及显示元件，通过在光检测元件上设置着色层，在着色层上设置显示元件，来缩短光检测元件和着色层之间的间隔，从而使得光容易经过所希望的着色层入射到所希望的光检测元件，因此即使是彩色的被读取物也可以准确地读取。

Description

图像输入输出装置
技术领域
本发明涉及一种具有图像的输入功能和输出功能的图像输入输出装置。
背景技术
近年来，作为对液晶显示装置等显示装置附加其他功能的多功能装置之一，已知具有显示(输出)功能及读取(输入)功能的装置(以下称为图像输入输出装置)。
图像输入输出装置在像素部具有显示元件和光检测元件，使用显示元件进行显示工作，使用光检测元件可以读取被读取物(手指、笔或原稿等)。根据这种结构，图像输入输出装置可以具有如下功能：例如像触控面板那样的位置检测或文字的输入输出等功能；指纹识别功能；以及进行像扫描器那样的读取工作，将读取的图像显示在像素部的功能等。此外在读取工作中，例如通过使用滤色片(也称为着色层)，以彩色读取被读取物，可以进行全色显示(例如专利文献1)。
[专利文献1]日本专利申请公开2007-33789号公报
专利文献1所示的现有图像输入输出装置在像素中具有显示元件和受光元件(也称为光检测元件)，在一方衬底(TFT衬底)上设置显示元件及受光元件，在另一方衬底(对置电极衬底)上设置着色层(滤色片)，双方衬底采用贴合的结构，当一方衬底为最下层部时，着色层配置在显示元件的上层。当采用这种结构时，在着色层和受光元件之间具有显示元件，由于在着色层和受光元件之间具有一定以上的间隔，因此在读取时入射的光很有可能不经过着色层入射到受光元件，若入射的光不经过着色层入射到受光元件，则不能准确地读取被读取物的颜色。像这样，现有的图像输入输出装置存在读取精度较低的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个方式的目的之一在于提高图像的读取精度，尤其是提高彩色图像的读取精度。
本说明书所公开的发明的一个方式是一种图像输入输出装置，该图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，像素具有光检测元件、着色层以及显示元件，通过在光检测元件上设置着色层、在着色层上设置显示元件，来缩短光检测元件和着色层之间的间隔。
本说明书所公开的发明的一个方式的结构是如下的结构：图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，像素具有光检测元件、设置在光检测元件上的着色层、以及设置在着色层上的显示元件。
其他结构是如下的结构：图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，像素具有：第一晶体管及第二晶体管；光检测元件，所述光检测元件具有阳极及阴极，阳极及阴极中的某一方与第二晶体管的栅电极电连接；设置在第一晶体管、第二晶体管以及光检测元件上的第一保护膜；设置在第一保护膜上的着色层；设置在着色层上的第二保护膜；以及设置在第二保护膜上的液晶元件，液晶元件具有：通过设置在第一保护膜、着色层以及第二保护膜中的开口部而与第一晶体管的源电极或漏电极电连接的第一电极；第二电极；以及通过第一电极及第二电极被施加电压的液晶层。
其他结构是如下的结构：图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，像素具有：第一晶体管及第二晶体管；光检测元件，所述光检测元件具有阳极及阴极，阳极及阴极中的某一方与第二晶体管的栅电极电连接；设置在第一晶体管、第二晶体管以及光检测元件上的第一保护膜；隔着第一保护膜而设置在第一晶体管及第二晶体管中的某一方上的遮光层；设置在第一保护膜上未设置有遮光层的部分的着色层；设置在遮光层及着色层上的第二保护膜；以及设置在第二保护膜上的液晶元件，液晶元件具有：通过设置在第一保护膜、着色层以及第二保护膜中的开口部而与第一晶体管的源电极或漏电极电连接的第一电极；第二电极；以及通过第一电极及第二电极被施加电压的液晶层。
光检测元件也可以采用如下的结构，包括：具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体层；设置在第一半导体层上的、其电阻值高于第一半导体层的电阻值的第二半导体层；以及设置在第二半导体层上的、具有P型及N型中的另一方导电型的、且其电阻值低于第二半导体层的电阻值的第三半导体层。
此外，光检测元件也可以采用具有如下半导体层的结构，该半导体层包括：具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体区；其电阻值高于第一半导体区的电阻值的第二半导体区；以及具有P型及N型中的另一方导电型的、其电阻值低于第二半导体区的电阻值的第三半导体区。
注意，在本说明书中，使用第一、第二等序数词的用语是为了避免结构要素的混淆而添加的，而不是用来限制个数的。
由于通过缩短着色层和光检测元件之间的间隔，使光容易经过着色层入射到光检测元件，因此即使是彩色的被读取物也可以准确地读取，从而可以提高读取精度。
附图说明
图1是示出实施方式1的图像输入输出装置中的像素结构的一例的截面图；
图2是示出实施方式2的图像输入输出装置中的像素部的电路结构的一例的电路图；
图3A和3B是示出实施方式2的图像输入输出装置中的像素部的结构的一例的框图；
图4是示出实施方式2的图像输入输出装置中的像素部的结构的一例的电路图；
图5是示出实施方式2的图像输入输出装置中的像素部的结构的一例的截面图；
图6是示出实施方式2的图像输入输出装置中的像素的结构的一例的截面图；
图7是示出实施方式2的图像输入输出装置中设置有遮光层时的图像输入输出装置的结构的一例的截面图；
图8A和8B是示出实施方式2的图像输入输出装置的功能的图；
图9是示出实施方式2的图像输入输出装置的功能的图；
图10A至10C是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图11A至11C是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图12A和12B是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图13A和13B是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图14A和14B是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图15A和15B是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图16是示出实施方式3的图像输入输出装置中的像素的制造方法的一例的截面图；
图17A至17C是示出实施方式4的图像输入输出装置中的着色层及遮光层的制造方法的一例的截面图；
图18是示出实施方式5的图像输入输出装置的结构的一例的框图；
图19A至19F是示出在显示部具有实施方式6的图像输入输出装置的电子设备的结构的一例的图。
标号说明
101  衬底
102  光检测元件
103  着色层
104  显示元件
具体实施方式
下面，关于本说明书中所公开的发明的实施方式将参照附图给予说明。但是，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是本说明书中所公开的发明不局限于以下说明，其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式而不脱离本说明书中所公开的发明的宗旨及其范围。因此，本说明书中所公开的发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
实施方式1
在本实施方式中，对本说明书所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置进行说明。
本实施方式的图像输入输出装置具有进行图像显示及图像读取的像素，每个像素都可以进行图像显示(也称为输出工作)及图像读取(也称为输入工作)。使用图1说明像素结构。图1是示出本实施方式的图像输入输出装置中的像素结构的一例的截面图。
图1所示的像素具有设置在衬底101上的光检测元件102、设置在光检测元件102上的着色层103、以及设置在着色层103上的显示元件104。
注意，在明确记载“B设置(形成)在A之上”或“B设置(形成)在A上”的情况下，不局限于B直接接触A地设置(形成)在A之上的情况。还包括不直接接触的情况，即在A和B之间夹有其它对象物的情况。在此，A和B为对象物(例如元件、布线、电极或层等)。
因此，例如在明确记载“层B设置(形成)在层A之上(或层A上)”的情况下，包括如下两种情况：层B直接接触层A地设置(形成)在层A之上；以及其他层(例如层C或层D等)直接接触层A地设置(形成)在层A之上，层B直接接触其他层地设置(形成)在其他层之上。注意，其他层(例如层C或层D等)可以是单层，也可以是叠层。
作为衬底101，可以使用例如玻璃衬底、石英衬底或柔性衬底等。柔性衬底是指可以弯曲的(也可以说是柔性的)衬底，作为柔性衬底，例如可以举出由聚碳酸酯、聚芳酯或聚醚砜等构成的塑料衬底。另外，作为衬底101，也可以使用贴合薄膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯基、聚氟化乙烯、氯乙烯等构成)、由纤维状材料构成的纸、基材薄膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸镀薄膜、纸类等)等。
光检测元件102是具有根据入射光的照度产生电流的功能的元件，且是用来读取图像的元件。例如可以使用光电二极管或光电晶体管等来构成光检测元件102。
着色层103也称为滤色片，它是通过从入射的光提取出特定波长的光来表现颜色的层。作为着色层103，至少可以应用R(红)、G(绿)及B(蓝)中的某一种着色层，此外，例如可以使用光刻法或喷墨法等形成着色层103。
此外，在本实施方式的图像输入输出装置中，也可以将着色层103用作平坦化膜。如图1所示，在衬底101上，具有光检测元件102的区域和其他区域产生高低差，但是通过设置着色层103可以减小该高低差的坡度，更优选的是消除该高低差。
此外，在本实施方式的图像输入输出装置中，也可以设置保护膜以抑制杂质从着色层103进行扩散。通过设置保护膜，可以抑制着色层103中的例如颜料或染料等扩散到其他层。
显示元件104是用来进行显示工作的元件，例如可以使用液晶元件或EL元件等构成。
接着，以图1所示的图像输入输出装置为一例，对本实施方式的图像输入输出装置的工作进行说明。
本实施方式的图像输入输出装置的工作主要分为显示工作及读取工作。以下说明各个工作。
在显示工作中，图像数据输入到像素，基于输入的图像数据对像素的显示元件104施加电压，显示元件104根据施加的电压来进行显示工作。
在读取工作中，利用光检测元件102，根据入射光的照度产生电流，并且将产生的电流为图像数据来进行读取工作。此外，由于光经过着色层103入射到光检测元件102，因此被读取物被作为彩色图像的数据而读取。
如上述那样，本实施方式的图像输入输出装置采用在光检测元件上设置着色层、在着色层上设置显示元件的结构。通过采用该结构，可以缩短光检测元件和着色层之间的间隔，例如可以减少光经过所希望颜色以外的着色层入射到光检测元件，该光检测元件用来使经过所希望颜色的着色层的光入射。像这样，即使是彩色的被读取物也可以准确地读取，从而可以提高读取精度。
实施方式2
在本实施方式中，作为本说明书中所公开的发明的一个方式，对使用液晶元件作为显示元件的图像输入输出装置进行说明。
首先，使用图2说明本实施方式的图像输入输出装置的像素的电路结构。图2是示出本实施方式的图像输入输出装置的像素的电路结构的一例的电路图。
如图2所示，本实施方式的图像输入输出装置中的像素可分为显示电路302和光检测电路303，显示元件302具有晶体管321、液晶元件322、以及电容元件323，光检测电路303具有晶体管331、以及光检测元件332。
此外，在本说明书中，晶体管至少具有栅极、源极及漏极这三个端子。
栅极是指栅电极及栅极布线的一部分或整体。栅极布线是指用来使至少一个晶体管的栅电极与其他电极或其他布线电连接的布线，例如显示装置中的扫描线也包括在栅极布线中。
源极是指源区、源电极及源极布线的一部分或整体。源区是指半导体层中电阻率为一定值以下、用作晶体管的源极的区域。源电极是指连接于源区的部分的导电层。源极布线是指用来使至少一个晶体管的源电极与其他电极或其他布线电连接的布线，例如当显示装置中的信号线与源电极电连接时信号线也包括在源极布线中。
漏极是指漏区、漏电极及漏极布线的一部分或整体。漏区是指半导体层中电阻率为一定值以下、用作晶体管的漏极的区域。漏电极是指连接于漏区的部分的导电层。漏极布线是指用来使至少一个晶体管的漏电极与其他电极或其他布线电连接的布线，例如当显示装置中的信号线与漏电极电连接时信号线也包括在漏极布线中。
另外，在本说明书中，由于晶体管的源极和漏极随着晶体管的结构或工作条件等而改变，所以难以限定哪一个端子为源极或漏极。于是，在本说明书中，将从源极和漏极中任意选出的一方的端子表示为源极或漏极的一方，而将另一方的端子表示为源极或漏极的另一方。
晶体管321的栅极与扫描线304电连接，源极及漏极中的一方与信号线305电连接。
液晶元件322具有第一端子及第二端子，第一端子与晶体管321的源极及漏极中的另一方电连接，对第二端子施加接地电位或一定值的电位。液晶元件322由成为第一端子的一部分或整体的第一电极、成为第二端子的一部分或整体的第二电极、以及具有通过在第一电极和第二电极之间施加电压来改变透射率的液晶分子的层(称为液晶层)构成。
此外，作为液晶元件，可以应用向列液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶、盘型液晶、热致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、高分子分散型液晶(PDLC)、铁电液晶、反铁电液晶、主链型液晶、侧链型高分子液晶、等离子体选址液晶(PALC)、香蕉型液晶。另外，作为液晶驱动方式，可以应用TN(Twisted Nematic；扭曲向列)方式、STN(Super Twisted Nematic；超扭曲向列)方式、IPS(In-Plane-Switching；平面内切换)方式、FFS(Fringe FieldSwitching；边缘场切换)方式、MVA(Multi-domain Vertical Alignment；多畴垂直取向)方式、PVA(Patterned Vertical Alignment；垂直取向构型)方式、ASV(Advanced Super View；流动超视觉)方式、ASM(Axially Symmetricaligned Micro-cell；轴线对称排列微单元)方式、OCB(Optically CompensatedBirefringence；光学补偿双折射)方式、ECB(Electrically ControlledBirefringence；电控双折射)方式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal；铁电性液晶)方式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal；反铁电性液晶)、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal；聚合物分散液晶)方式、宾主方式或蓝相(Blue Phase)方式等。
电容元件323用作存储电容器，具有第一端子及第二端子，第一端子与晶体管321的源极及漏极中的另一方电连接，对第二端子施加接地电位或一定值的电位。电容元件323由成为第一端子的一部分或整体的第一电极、成为第二端子的一部分或整体的第二电极、以及电介质层构成。此外，电容元件323并不一定要设置。
晶体管331的源极及漏极中的一方与信号线305电连接，源极及漏极中的另一方与扫描线304电连接。
光检测元件332具有阳极及阴极，阳极与晶体管331的栅极电连接，阴极与电位控制线306电连接。在本实施方式中，作为一例，将PIN二极管用于光检测元件332。PIN二极管包括：成为阳极的具有P型导电型的层或区域；成为阴极的具有N型导电型的层或区域；以及设置在阳极及阴极之间的、其电阻值比阳极及阴极高的高电阻区。
此外，当设置多个像素而构成像素部时，本实施方式的图像输入输出装置的像素部例如可以采用图3A和3B所示的结构。图3A和3B是示出本实施方式的图像输入输出装置的像素部的结构的一例的框图。
图3A所示的图像输入输出装置300的像素部301采用对一个显示电路302设置一个光检测电路303的结构(也称为第一结构)。当采用第一结构时，在例如使用RGB等多个颜色进行全色显示的情况下，由三个显示电路和三个光检测电路构成一个像素，对每个颜色可以利用光检测电路303进行读取工作，因此可以进行更高精度的读取工作。
此外，图3B所示的图像输入输出装置300的像素部301采用对多个显示电路302(在图3B中为三个)设置一个光检测电路303的结构(也称为第二结构)。当采用第二结构时，在例如使用RGB等多个颜色进行全色显示的情况下，由三个显示电路和一个光检测电路构成一个像素，对多个颜色可以利用一个光检测电路303进行读取工作，因此可以缩小电路面积。
接着说明图2所示的像素的工作。
图2所示的像素的工作分为显示(也称为输出)期间和读取(也称为输入)期间。以下说明各个期间的工作。
在显示期间中，利用从扫描线304输入的信号使晶体管321处于导通状态。
此时，从信号线305对液晶元件322的第一端子施加相应于数据信号的电位，液晶元件322的第一端子的电位成为数据信号的电位(也称为Vdata)，液晶元件322的透射率设定为相应于施加到第一端子和第二端子之间的电压。在写入数据之后，利用从扫描线304输入的扫描信号使晶体管321处于截止状态，液晶元件322在显示期间中维持设定的透射率，且像素处于显示状态。对每根扫描线304按顺序进行上述工作，在所有像素中进行数据的写入及显示。
在读取期间中，选择将入射光的照度作为数据读取的光检测电路303，在所选择的光检测电路303中，从电位控制线306对光检测元件332的阴极施加高于一定值的电位，对晶体管331的栅极施加电位控制线306的电位加上施加到光检测元件332的阳极和阴极之间电压的电位。此时，通过光检测元件3 32产生相应于入射光的照度的值的电流，因此，对光检测元件332的阳极和阴极之间施加相应于入射到光检测元件332的光的照度的电压。此外，信号线305的电位被预充电至一定的值。
此外，当晶体管331处于导通状态时，从信号线305放出电荷。此时，预先将扫描线304的电位设定为比一定值低的电位，以使电流从信号线305流到扫描线304。通过读取该信号线305的电位作为数据，可以进行读取工作。
注意，本实施方式的图像输入输出装置的像素不局限于图2所示的电路结构，例如也可以使用在图2所示的电路结构中设置选择线及选择开关的结构A、设置复位控制线及复位开关的结构B、或组合结构A和结构B的结构C等。使用图4说明像素的其他结构。图4是示出本实施方式的图像输入输出装置中的像素的结构的一例的电路图，在图4中，作为一例，说明结构C。
图4所示的像素与图2所示的像素相同，分为显示电路302和光检测电路303。显示电路302具有与图2所示的显示电路302相同的结构，具有晶体管321、液晶元件322、以及电容元件323。此外，对与图2所示像素的电路结构相同的部分适当地引用图2所示像素的说明。
光检测电路303具有晶体管333、晶体管334、晶体管335、以及光检测元件332。
晶体管333用作选择开关，栅极与扫描线309电连接，源极及漏极中的一方与信号线305电连接。
晶体管334用作放大元件，源极及漏极中的一方与电源线308电连接，源极及漏极中的另一方与晶体管333的源极及漏极中的另一方电连接。
晶体管335用作复位开关，栅极与复位控制线307电连接，源极及漏极中的一方与电源线308电连接，源极及漏极中的另一方与晶体管334的栅极电连接。
对光检测元件332的阳极施加接地电位或预定值的定电位，阴极与晶体管335的源极及漏极中的另一方电连接。
此外，作为晶体管333至晶体管335，可以使用例如可应用于图2所示的晶体管331的结构的晶体管。
在图4所示的像素中使用多个晶体管构成光检测电路303。通过使用多个晶体管构成光检测电路303，可以进行稳定的读取工作。
接着，说明图4所示的像素的工作。
在显示期间中，利用从扫描线304输入的信号使晶体管321处于导通状态。
此时，从信号线305对液晶元件322的第一端子施加相应于数据信号的电位，液晶元件322的第一端子的电位成为Vdata，液晶元件322的透射率设定为相应于施加到第一端子和第二端子之间的电压。在写入数据之后，利用从扫描线304输入的扫描信号使晶体管321处于截止状态，液晶元件322在显示期间中维持设定的透射率，且像素处于显示状态。对每根扫描线304按顺序进行上述工作，在所有像素中进行数据的写入及显示。
在读取期间中，首先利用从复位控制线307输入的复位信号使晶体管335处于导通状态。此时晶体管334、晶体管335及光检测元件332的节点的电位与电源线308的电位相等，处于复位状态。
在结束复位之后，晶体管335处于截止状态。此时利用光检测元件332产生相应于入射光的电流，所产生的电流使得晶体管334的栅极的电位降低。此外，利用从扫描线309输入的信号使晶体管333处于导通状态。由此，通过晶体管333及晶体管334对信号线305施加光检测元件332的阴极的电位。通过将该信号线305的电位作为图像数据，进行读取工作。
接着，使用图5，对本实施方式的图像输入输出装置中的像素的结构进行说明。图5是示出本实施方式的图像输入输出装置中的像素的结构的一例的截面图。
图5所示的像素具有衬底501、基底膜502、元件形成层503、层间膜512、电极5131、光检测元件332、保护膜517、着色层518、保护膜519、液晶元件322、电极5202、以及衬底524。
在图5所示的像素中，基底膜502设置在衬底501上，元件形成层503设置在基底膜502上，层间膜512形成在元件形成层503上，电极5131、光检测元件322以及电极5133设置在层间膜512上，保护膜517设置在电极5131及光检测元件332上，着色层518设置在保护膜517上，保护膜519设置在着色层518上。
作为衬底501，可以使用任一种可应用于上述实施方式1的图1所示的衬底101的衬底。
作为基底膜502，例如可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或含氮的氧化硅膜等。此外，也可以层叠上述所举出的硅膜而设置基底膜502。另外，基底膜502并不一定要设置，但通过设置基底膜502，例如可以抑制碱金属等杂质从衬底501扩散到上层。此外，当设置基底膜502时，作为衬底501，也可以使用硅衬底、金属衬底或不锈钢衬底等。
元件形成层503至少具有晶体管321、电容元件323以及晶体管331。以下说明元件形成层503的结构。
元件形成层503具有半导体层5031、半导体层5032、半导体层5033、绝缘膜506、导电层5071、导电层5072、导电层5073、导电层5081、导电层5082、导电层5083、层间膜509、层间膜510、一对电极5111、一对电极5112、以及一对电极5113。
半导体层5031至半导体层5033设置在基底膜502上，绝缘膜506设置在半导体层5031至半导体层5033上，导电层5071设置在半导体层5031上的绝缘膜506的一部分上，导电层5072设置在半导体层5032上的绝缘膜506的一部分上，导电层5073设置在半导体层5033上的绝缘膜506的一部分上，导电层5081设置在导电层5071的一部分上，导电层5082设置在导电层5072的一部分上，导电层5083设置在导电层5073的一部分上，层间膜509设置在绝缘膜506上、导电层5071至导电层5073上以及导电层5081至导电层5083上，层间膜510设置在层间膜509上，电极5111至电极5113设置在层间膜510上。
晶体管321具有半导体层5031、绝缘膜506、导电层5071以及导电层5081。半导体层5031具有一对杂质区5041、位于一对杂质区5041之间的其杂质浓度低于杂质区5041的一对杂质区5051、以及位于一对杂质区5051之间的沟道区。在晶体管321中，绝缘膜506用作栅极绝缘膜，导电层5071及导电层5081用作栅电极，一对杂质区5041用作源区及漏区，一对杂质区5041用作低浓度杂质区(也称为Lightly Doped Drain(LDD)区)。此外，电极5111通过设置在绝缘膜506、层间膜509以及层间膜510中的开口部而与杂质区5041电连接。此时，一对电极5111用作源电极及漏电极。
电容元件323具有半导体层5032、绝缘膜506、导电层5072以及导电层5082。此外，电极5112通过设置在绝缘膜506、层间膜509以及层间膜510中的开口部而与半导体层5032电连接。
晶体管331具有半导体层5033、绝缘膜506、导电层5073以及导电层5083。半导体层5033具有一对杂质区5042、位于一对杂质区5042之间的其杂质浓度低于杂质区5042的一对杂质区5052、以及位于一对杂质区5052之间的沟道区。在晶体管331中，绝缘膜506用作栅极绝缘膜，导电层5073及导电层5083用作栅电极，一对杂质区5042用作源区及漏区，一对杂质区5052用作低浓度杂质区。此外，电极5113通过设置在绝缘膜506、层间膜509以及层间膜510中的开口部而与杂质区5042电连接。此时，一对电极5113用作源电极及漏电极。
作为半导体层5031至半导体层5033，例如可以使用非晶半导体、微晶半导体或多晶半导体等。此外，也可以使用氧化物半导体。作为氧化物半导体，例如可以使用氧化锌或由InMO3(ZnO)m(m＞0)表示的氧化物半导体等。M表示选自镓(Ga)、铁(Fe)、镍(Ni)、锰(Mn)以及钴(Co)中的一种金属元素或多种金属元素。例如，M除了采用Ga之外，有时还包含Ga以外的上述金属元素，诸如Ga和Ni或Ga和Fe等。此外，在上述氧化物半导体中，除了作为M而包含的金属元素之外，有时还包含作为杂质元素的Fe、Ni等其他过渡金属元素或该过渡金属的氧化物。另外，可以使用单晶半导体。例如，通过采用将衬底501和半导体层5031至半导体层5033隔着接合层贴合的结构，可以使用单晶硅。此时，接合层具有平滑且亲水性的接合面，可以使用含氢的氧化硅、含氢的氮化硅、含氧和氢的氮化硅、氧氮化硅、氮氧化硅等形成。
作为含氢的氧化硅，例如通过使用有机硅烷以化学气相沉积法制作而成的氧化硅是优选的。例如通过使用有机硅烷形成的氧化硅膜，可以牢固地接合衬底501和半导体层5031至半导体层5033。作为有机硅烷，例如可以使用四乙氧基硅烷(简称：TEOS，化学式：Si(OC2H5)4)、四甲基硅烷(简称：TMS，化学式：Si(CH3)4)、四甲基环四硅氧烷(简称：TMCTS)、八甲基环四硅氧烷(简称：OMCTS)、六甲基二硅氮烷(简称：HMDS)、三乙氧基硅烷(化学式：SiH(OC2H5)3)、或三二甲氨基硅烷(化学式：SiH(N(CH3)2)3)等含硅化合物。
注意，在使用氧化硅形成接合层的情况下，可以通过使用甲硅烷、乙硅烷、或丙硅烷作为原料气体以CVD法形成。另外，用作接合层的氧化硅层也可以是热氧化膜，它优选包含氯。
含氢的氮化硅可以通过使用硅烷气体和氨气体以等离子体CVD法而形成。还可以在气体中添加氢。含氧和氢的氮化硅可以通过使用硅烷气体、氨气体和一氧化二氮气体以等离子体CVD法而制造。在任何情况下，作为接合层，只要是通过以等离子体CVD法、减压CVD法、常压CVD法等CVD法，使用硅烷气体等作为原料气体而制造的氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅且含氢，就可以应用。
作为绝缘膜506，例如可以应用氮化硅膜、氧化硅膜或含氮的氧化硅膜等。
作为第一导电层5071、第一导电层5072以及第一导电层5073，例如可以使用选自钛、钨、钽、钼、钕、钴、锆、锌、钌、铑、钯、锇、铱、铂、铝、金、银以及铜中的元素、或者以上述所举出的元素为主要成分的合金材料或化合物材料、或者上述所举出的元素的氮化物等。
作为第二导电层5081、第二导电层5082以及第二导电层5083，例如可以使用选自钛、钨、钽、钼、钕、钴、锆、锌、钌、铑、钯、锇、铱、铂、铝、金、银以及铜中的元素、或者以上述所举出元素为主要成分的合金材料或化合物材料、或者上述所举出的元素的氮化物等。
注意，虽然在本实施方式中将晶体管321及晶体管331作为正交错型晶体管进行说明，但是不局限于此，也可以使用反交错型或共面型晶体管。此外，也可以使用其他结构如两栅极型(dual-gate)或双栅极型(double-gate)晶体管等。
作为层间膜509及层间膜510，例如可以使用氧化硅膜、氮化硅膜或含氮的氧化硅膜等。此外，层间膜509也可以具有保护膜的功能。
作为电极5111至电极5113，例如可以使用选自钛、钨、钽、钼、钕、钴、锆、锌、钌、铑、钯、锇、铱、铂、铝、金、银以及铜中的元素、或者以上述所举出的元素为主要成分的合金材料或化合物材料、或者以上所举出的元素的氮化物等。此外，也可以使用多种材料形成层叠结构。
层间膜512例如可以使用任一种能够应用于层间膜509及层间膜510的材料而形成。
在图5所示的像素中，使用PIN光电二极管作为光检测元件332。以下说明其结构。
图5所示的光检测元件332具有电极5132、电极5133、半导体层514、半导体层515、半导体层516、以及电极5202。此外，虽然在图5中示出光检测元件332在平面视图中只重叠于晶体管331，但是不局限于此，也可以配置为重叠于晶体管321、电容元件323。
电极5132及电极5133设置在层间膜512上，半导体层514设置为与电极5132接触，半导体层515设置在半导体层514上，半导体层516设置在半导体层515上，电极5202设置在保护膜519上。
半导体层514是具有P型及N型中的某一方导电型的半导体层，半导体层515是电阻值高于半导体层514的电阻值的半导体层。通过设置半导体层515，可以加厚耗尽层，因此可以减少寄生电容的影响。半导体层516是电阻值低于半导体层515的电阻值的层。此外，作为半导体层515例如可以使用本征半导体，但不局限于本征半导体，也可以采用添加有杂质元素的结构。半导体层514、半导体层515以及半导体层516例如可以使用非晶硅、微晶硅、多晶硅或单晶硅等形成。在光检测元件332中，电极5132用作第一端子的一部分，半导体层514至半导体层516用作光电转换层。再者，通过设置在保护膜517、着色层518以及保护膜519中的开口部，半导体层516、电极5202以及电极5133电连接。此时，电极5202及电极5133用作第二端子的一部分。
电极5131通过设置在层间膜512中的开口部，与一对电极5111中的某一方电极电连接。此时，电极5131用作布线。
着色层518是使用染料或颜料等作为色材的层，例如通过使用R、G、B这三种着色层可以显示全色。在本实施方式中，优选设置着色层518，使其一部分或全部在平面视图中重叠于光检测元件332。通过重叠于光检测元件332地设置着色层，使得光容易经过着色层518入射到光检测元件332。此外，在平面视图中，并不一定要将光检测元件332与着色层518重叠地设置，只要光经过着色层518入射到光检测元件，也可以采用其他配置，如在平面视图中使光检测元件332不与着色层518重叠地配置等。
保护膜517及保护膜519并不一定要设置，但通过设置保护膜517及保护膜519，可以抑制颜料或染料等从着色层518扩散。作为保护膜517及保护膜519，例如可以应用氮化硅膜。
在图5所示的像素中，作为液晶元件322，使用在一对电极之间具有液晶层的垂直电场方式的液晶元件。以下说明液晶元件322的结构。注意，本实施方式的图像输入输出装置不局限于垂直电场方式，例如也可以应用水平电场方式。
图5所示的液晶元件322具有电极5201、隔壁层521、液晶层522、以及电极523。
电极5201设置在保护膜519上，隔壁层521至少选择性地设置在电极5201上，液晶层522至少设置在电极5201上，电极523设置在隔壁层521及液晶层522上，衬底524设置在电极523上。
再者，电极5201通过设置在保护膜517、着色层518以及保护膜519中的开口部而与电极5131电连接。此时，电极5201用作像素电极，电极523用作对置电极。
作为电极5201、电极5202以及电极523，可以应用任一种能够应用于电极5111至电极5113的材料。
此外，可以对液晶元件322设置取向膜。
此外，在图5中，电极5201在平面视图中采用重叠于晶体管321及电容元件323的一部分或整体的配置，但是不局限于此，例如也可以重叠于晶体管321、电容元件323、晶体管331以及光检测元件332地设置电极5201。另外，也可以使电极5201不与晶体管321、电容元件323、晶体管331以及光检测元件332中的任一个重叠地配置。此外，当在光检测元件332上设置电极5201时，通过使用常白的液晶元件，即使是在读取期间也可以提高液晶层522的透射率，从而使光高效率地入射到光检测元件332。
如图5所示，本实施方式的图像输入输出装置采用在一个衬底上设置有晶体管、光检测元件、着色层的结构。在本说明书中，将上述结构称为COA(Color filter On Array；滤色阵列)结构。通过采用COA结构，与光检测元件、显示元件及着色层分别形成在不同衬底上的情况相比，可以缩短光检测元件和着色层之间的间隔，可以减少光经过所希望颜色以外的着色层入射到光检测元件，该光检测元件用来使经过所希望颜色的着色层的光入射，从而可以提高读取精度。此外通过采用COA结构，与着色层和晶体管等的元件分别设置在不同衬底上的情况相比，可以提高位置对准精度，因此可以提高开口率。
此外，在本实施方式的图像输入输出装置中，由于将着色层用作平坦化膜，因此不需要另行设置平坦化膜，可以简化工序。
此外，本实施方式的图像输入输出装置采用多层布线结构。并不一定要采用多层布线结构，但是通过采用多层布线结构，可以缩小电路面积。
此外，在本实施方式的图像输入输出装置中，也可以使用其它结构的光检测元件。使用图6说明使用其它结构的光检测元件的图像输入输出装置的像素的结构。图6是示出本实施方式的图像输入输出装置中的像素的结构的一例的截面图。另外，在图6所示的图像输入输出装置的各结构中，对与图5所示的图像输入输出装置相同的部分，适当地引用图5所示的图像输入输出装置的像素的说明。
图6所示的像素结构是如下的结构：具有由半导体层5034及一对电极5114构成的光检测元件332，半导体层5034具有P型及N型中的某一方导电型的杂质区5043、以及具有P型及N型中的另一方导电型的杂质区5044，一对电极5114中的某一方通过设置在绝缘膜506、层间膜509以及层间膜510中的开口部而与杂质区5043电连接，一对电极5114中的另一方通过设置在绝缘膜506、层间膜509以及层间膜510中的开口部而与杂质区5044电连接。
如上述那样图6所示的光检测元件332是在一个半导体层中具有P型及N型导电型区域的横向接合型的PIN二极管。通过使用横向接合型的PIN二极管，可以减薄图像输入输出装置的厚度，此外，可以与晶体管321和晶体管331一起形成PIN二极管，因此可以减少工序数。
此外，本实施方式的图像输入输出装置也可以采用具有遮光层(也称为黑矩阵)的结构。使用图7说明设置有遮光层的图像输入输出装置的结构。图7是示出设置有遮光层时的图像输入输出装置的结构的一例的截面图。另外，在图7所示的图像输入输出装置的结构中，对与图5所示的图像输入输出装置相同的部分，适当地引用图5所示的图像输入输出装置的像素的说明。
图7所示的图像输入输出装置在图5所示的图像输入输出装置的结构的基础上，还具有在保护膜517上选择性地设置的遮光层5251。
此外，在图7所示的图像输入输出装置中，遮光层5251设置在衬底501一侧。通过在衬底501一侧设置遮光层5251，可以提高位置对准精度。注意，不一定局限于在衬底501一侧设置遮光层5251的结构，也可以设置在衬底524一侧。
如图7所示那样，通过采用设置有遮光层5251的结构，例如可以抑制光入射到晶体管，从而可以抑制晶体管的劣化。
本实施方式的图像输入输出装置通过利用上述显示功能及读取功能，可以具有各种各样的功能。作为一例，以下使用图8A和8B及图9说明文字输入输出功能、位置检测功能以及原稿输入输出功能。图8A和8B及图9是说明本实施方式的图像输入输出装置的功能例的图。
图8A是示出文字输入输出功能的图。如图8A所示，在像素部600上例如像写文字那样移动输入单元601。然后，通过在像素部600中进行读取工作来读取输入单元601的轨迹作为数据，在接下来的显示工作中，将输入单元601的轨迹显示于像素部600。通过上述步骤，可以进行文字输入输出工作。注意，在本说明书中公开的发明的一个方式的图像输入输出装置中，由于利用入射到光检测电路的光的照度来进行读取工作，因此并不一定要使输入单元601与像素部600接触。但是通过使其接触来进行文字输入，例如能够以与实际上在纸上书写文字的感觉相同的感觉，将文字输入到像素部600，所以在输入文字时不会感到不适。此外，通过使用具有光源的输入单元601，检测出从输入单元的光源入射的光的照度，也可以进行文字输入输出工作。
图8B是示出位置检测功能的图。如图8B所示，当将输入单元601放在像素部600上的特定位置602时，通过进行读取工作，可以获得位置602在哪个位置的信息。通过上述步骤可以进行位置检测工作。通过使用该位置检测功能，例如设计了在特定位置有输入时执行特定的程序，当判定为在特定位置602有输入时，可以执行位置602所对应的程序。此外，在图8B中示出手指作为输入单元601，通过使用手指，也可以读取指纹。例如通过另行在存储电路中保存指纹数据，将读取指纹和该指纹数据进行核对，可以进行指纹识别。此外，不局限于手指，例如也可以使用笔等作为输入单元601。
图9是示出原稿输入输出功能的图。如图9所示，当将原稿603放在像素部600上，使得要读取的表面面对像素部600时，通过在各个光检测电路中进行读取工作，可以读取原稿603作为数据，并可以使读取的原稿在接下来的显示工作中显示在像素部600。注意，在本说明书中公开的发明的一个方式的图像输入输出装置中，由于利用入射光的照度来进行读取工作，因此在图9中并不一定要将原稿603与像素部600接触。另外，在本说明书中公开的发明的一个方式的图像输入输出装置中，通过在光检测电路中设置着色层，可以全色地读取原稿，从而进行全色显示。
此外，本实施方式的图像输入输出装置不局限于上述所示的功能，只要是可通过显示工作或读取工作来实现的功能，也可以具有其他功能。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式3
在本实施方式中，说明本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置的制造方法。
使用图10A至图16说明本实施方式的图像输入输出装置的制造方法。图10A至图16是示出本实施方式的图像输入输出装置中的像素的制造方法的截面图。此外，本实施方式中，作为一例，说明图5所示的图像输入输出装置的制造方法。
首先，如图10A所示，在衬底501上形成基底膜502，在基底膜502上形成半导体层5031、半导体层5032以及半导体层5033作为岛状半导体层。基底膜502例如可以使用等离子体CVD法等形成，半导体层5031至半导体层5033例如可以使用光刻法形成。
接着，如图10B所示，在半导体层5031至半导体层5033上形成绝缘膜506。绝缘膜506例如可以使用等离子体CVD法形成。
接着，如图10C所示，在半导体层上的绝缘膜506上形成栅电极或电容元件的电极。具体而言，在半导体层5031上的绝缘膜506上形成第一导电层5071，在第一导电层5071的一部分上形成第二导电层5081，在半导体层5032上的绝缘膜506上形成第一导电层5072，在第一导电层5072的一部分上形成第二导电层5082，在半导体层5033上的绝缘膜506上形成第一导电层5073，在第一导电层5073的一部分上形成第二导电层5083。第一导电层5071及第二导电层5081、第一导电层5072及第二导电层5082、以及第一导电层5073及第二导电层5083例如可以使用溅射法形成。
接着，如图11A所示，通过添加杂质元素，在半导体层5031中形成一对第一杂质区5041及一对第二杂质区5051，在半导体层5033中形成一对第一杂质区5042及一对第二杂质区5052。作为杂质元素，当采用N型导电型时，例如可以使用磷等。此外，当采用P型导电型时，例如可以采用硼等。
接着，如图11B所示，在第一导电层5071及第二导电层5081、第一导电层5072及第二导电层5082、第一导电层5073及第二导电层5083、以及绝缘膜506上形成层间膜509，在层间膜509上形成层间膜510。
接着，在层间膜509及层间膜510中设置开口部，如图11C所示，通过开口部与第一杂质区5041接触地形成电极5111，通过开口部与半导体层5032接触地形成电极5112，通过开口部与第一杂质区5042接触地形成电极5113。
接着，如图12A所示，在电极5111至电极5113上及层间膜510上形成层间膜512。
接着，如图12B所示，在层间膜512中设置开口部，通过开口部与一对电极5111中的某一方电连接地形成电极5131，在层间膜512上还形成电极5132及电极5133。
接着，如图13A所示，与电极5132接触地形成半导体层514，在半导体层514上形成半导体层515，在半导体层515上形成半导体层516。
接着，如图13B所示，在层间膜512、电极5131至电极5133、以及半导体层514至半导体层516上形成保护膜517。
接着，如图14A所示，在保护膜517上形成着色层518。着色层518例如在包含染料时，可以使用光刻法、印刷法或喷墨法形成，在包含颜料时，可以使用光刻法、印刷法、电沉积法或静电复印法等形成。在此使用喷墨法形成着色层。通过使用喷墨法，可以在室温下制造，在低真空下制造，或在大型衬底上制造。由于不使用掩模(中间掩模)也可以制造，因此可以减少成本及工序数。再者，由于将膜只附着到需要的部分，所以与在整个表面上形成膜之后进行蚀刻的制造方法相比，不会浪费材料，从而可以实现低成本。此外，在着色层518的一部分中形成开口部。
接着，如图14B所示，在着色层518上及着色层518的开口部中保护膜517的露出表面上形成保护膜519。
接着，如图15A所示，通过蚀刻去除开口部中的保护膜517及保护膜519。
接着，如图15B所示，通过设置在保护膜517、着色层518及保护膜519中的开口部而与电极5131接触地形成电极5201。此外，通过设置在保护膜517、着色层518及保护膜519中的开口部而与半导体层516及电极5133接触地形成电极5202。
接着，如图16所示，在电极5201及电极5202上选择性地设置隔壁层521及液晶层522，将预先设置有电极523的衬底524与衬底501贴合。
通过上述步骤，可以制造图5所示的像素结构的图像输入输出装置。此外，通过使用本实施方式的制造方法，可以将显示电路及读取电路制造在同一衬底上。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式4
本实施方式中，说明本说明书中所公开的发明的一个方式的具有遮光层的图像输入输出装置的制造方法。
如图7所示，也可以与着色层一起设置遮光层作为本说明书中所公开的发明的一个方式。使用图17A至17C说明具有遮光层的图像输入输出装置的制造方法。图17A至17C是示出本实施方式中的着色层及遮光层的制造方法的一例的截面图。
首先，如图17A所示，在衬底801上形成元件形成层802。元件形成层802相当于图5中的元件形成层503。然后，在元件形成层802上形成保护膜803。保护膜803相当于图5所示的保护膜517。然后，在保护膜803上形成遮光膜804。
接着，如图17B所示，在遮光膜804上选择性地形成抗蚀剂掩模8051至抗蚀剂掩模8054，使用抗蚀剂掩模8051至抗蚀剂掩模8054作为掩模对遮光膜804进行蚀刻，来形成遮光层8041至遮光层8044。
接着，如图17C所示，在遮光层8041至遮光层8044的各遮光层之间分别形成着色层8061至着色层8063。着色层8061至着色层8063例如可以使用喷墨法、光刻法或电沉积法等来形成。再者，着色层8061至着色层8063可以分别采用相同的颜色，或者也可以分别采用别的颜色如R、G及B等。
通过上述工序可以形成遮光层及着色层。如本实施方式所示，当设置遮光层及着色层时，首先形成遮光层，然后将遮光层用作隔壁层，在遮光层之间形成着色层，从而可以容易形成着色层。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式5
本实施方式中，说明包括驱动电路的图像输入输出装置作为本说明书中所公开的发明的一个方式。
使用图18说明本实施方式的图像输入输出装置的结构。图18是示出本实施方式的图像输入输出装置的结构的一例的框图。
图18所示的图像显示装置具有像素部901、第一驱动电路902、以及第二驱动电路903。
像素部901采用多个像素904分别在行方向和列方向上存在多个的所谓点矩阵结构。作为像素904的结构，例如可以应用上述实施方式所示的像素的结构。
第一驱动电路902是主要用来选择进行显示及读取的像素的电路，具有扫描线驱动电路905和电位控制线驱动电路906。此外，第一驱动电路902不局限于图18所示的结构，例如也可以设置多个第一驱动电路902。
第二驱动电路903具有如下功能：输出用来对上述第一驱动电路902所选择的像素904进行显示的数据信号的功能；存放像素904中读取的图像数据的功能。
接着，说明图18所示的图像输入输出装置的工作。
图18所示的图像输入输出装置的工作如上述实施方式所示的那样，分为显示期间和读取期间。以下说明各期间的工作。
首先，在显示期间中，利用第一驱动电路902中的扫描线驱动电路905选择进行数据写入的像素904，通过从第二驱动电路903输出数据信号来使被选择的像素904处于显示状态。再者，利用第一驱动电路902对每一行选择像素904，在所有像素904中进行数据写入。
接着，在读取期间中，利用第一驱动电路902中的电位控制线驱动电路906选择读取入射光的照度的像素904，被选择的像素904利用从电位控制线驱动电路906输入的信号，根据相应于入射光的照度而产生的电流，将数据信号输出到第二驱动电路903，从而读取入射光的照度的数据。再者，利用第二驱动电路903对每一行选择像素904，在所有像素904中读取照度数据。
如上述那样，通过在像素部中进行显示工作及读取工作，可以制造具有上述实施方式所述的位置检测功能、文字输入输出功能或原稿输入输出功能等各种各样功能的图像输入输出装置。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
实施方式6
本实施方式中，说明在显示部具有本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置的电子设备。
通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置应用于各种各样电子设备的显示部，可以提供除了显示功能以外还具有各种各样功能的电子设备。使用图19A至19F说明应用了本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置的电子设备的具体例子。图19A至19F是示出本实施方式的电子设备的结构的一例的图。
图19A是示出便携式信息通信终端的图。图19A所示的便携式信息通信终端至少具有显示部1001。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以安装在显示部1001。通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置安装在显示部1001，可以用作为各种各样的便携品的代替品。例如，通过使用位置检测功能在显示部1001设置操作部1002，可以用作为移动电话。此外，操作部1002并不一定要设置在显示部1001，可以采用另行设置操作按钮的结构。此外，也可以使用文字输入输出功能来用作为笔记本的代替品，还可以使用原稿输入输出功能来用作为掌上型扫描器。
图19B是示出例如包括汽车导航***的信息指南终端的图。图19B所示的信息指南终端至少具有显示部1101，还可以采用具有操作按钮1102、外部输入端子1103等的结构。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以设置在显示部1101，通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置安装在显示部1101，由于不接触于像素部也可以操作，因此可以提高操作性。
图19C是示出笔记本式个人计算机的图。图19C所示的笔记本式个人计算机具有框体1201、显示部1202、扬声器1203、LED灯1204、指示设备1205、连接端子1206、以及键盘1207。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以设置在显示部1202，通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置安装在显示部1202，例如可以使用文字输入输出功能，在显示部1202像直接书写文字那样进行输入工作。此外，也可以将键盘1207设置在显示部1202。
图19D是示出便携式游戏机的图。图19D所示的便携式游戏机具有第一显示部1301和第二显示部1302、扬声器1303、连接端子1304、LED灯1305、麦克风1306、记录介质读出部1307、操作按钮1308、以及传感器1309。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以设置在第一显示部1301及第二显示部1302中的某一方或双方，通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置设置在第一显示部1301及第二显示部1302中的某一方或双方，由于不接触于像素部也可以操作，因此可以提高输入单元(例如手指或笔等)的操作性。
图19E是示出设置型信息通信终端的图。图19E所示的设置型信息通信终端至少具有显示部1401。此外，显示部1401也可以设置在平面部1402上。另外，在平面部1402上也可以另行设置操作按钮等。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以设置在显示部1401，通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置安装在显示部1401，可以具有各种各样的功能，例如可以用作为现金自动存取款机、或用来订票等信息产品的信息通信终端(也称为多媒体站)等。
图19F是示出显示器的图。图19F所示的显示器具有框体1501、显示部1502、扬声器1503、LED灯1504、操作按钮1505、连接端子1506、传感器1507、麦克风1508、以及支撑台1509。本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置可以设置在显示部1502，通过本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置设置在显示部1502，可以在显示部中组合文字输入输出功能、位置检测功能以及原稿输入输出功能而具有各种各样的功能。
如上所述，通过将本说明书中所公开的发明的一个方式的图像输入输出装置安装在电子设备的显示部，可以提供具有多种功能的电子设备。
注意，本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。

Claims (21)

1.一种图像输入输出装置，包括：
衬底；以及
设置在所述衬底上、且进行图像显示及图像读取的像素，
其中，所述像素包括：
第一晶体管及第二晶体管；
具有阳极和阴极的光检测元件，所述阳极与所述第二晶体管的栅电极电连接；
设置在所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述光检测元件上的第一保护膜；
设置在所述第一保护膜上的着色层；
设置在所述着色层上的第二保护膜；以及
设置在所述第二保护膜上的液晶元件，
其中，所述液晶元件包括：
通过设置在所述第一保护膜、所述着色层以及所述第二保护膜中的开口部而与所述第一晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接的第一电极；
第二电极；以及
通过所述第一电极及所述第二电极施加电压的液晶层，
其中，所述第二晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至所述第一晶体管的栅电极，且
其中，所述第二晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个电连接至所述第一晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个。
2.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件包括：
具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体层；
设置在所述第一半导体层上、且具有高于所述第一半导体层的电阻值的第二半导体层；以及
设置在所述第二半导体层上、具有P型及N型中的另一方导电型、且具有低于所述第二半导体层的电阻值的第三半导体层。
3.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件包括半导体层，该半导体层包括：具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体区；具有高于所述第一半导体区的电阻值的第二半导体区；以及具有P型及N型中的另一方导电型、且具有低于所述第二半导体区的电阻值的第三半导体区。
4.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件根据经过所述着色层入射的光的照度产生电流。
5.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述着色层为红色、绿色和蓝色中的至少一种的着色层。
6.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述图像输入输出装置具有文字输入输出的功能。
7.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述图像输入输出装置结合到电子设备中，所述电子设备选自便携式信息通信终端、信息指南终端、笔记本式个人计算机、便携式游戏机、设置型信息通信终端和显示器。
8.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述衬底为柔性衬底。
9.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件重叠于所述第二晶体管。
10.如权利要求1所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述第一电极重叠于所述光检测元件。
11.一种图像输入输出装置，包括：
衬底；以及
设置在所述衬底上、且进行图像显示及图像读取的像素，
其中，所述像素包括：
第一晶体管及第二晶体管；
具有阳极和阴极的光检测元件，所述阳极与所述第二晶体管的栅电极电连接；
设置在所述第一晶体管、所述第二晶体管以及所述光检测元件上的第一保护膜；
选择性地设置在所述第一保护膜上的遮光层；
设置在所述第一保护膜的未设有所述遮光层的部分上的着色层；
设置在所述遮光层及所述着色层上的第二保护膜；以及
设置在所述第二保护膜上的液晶元件，
其中，所述液晶元件包括：
通过设置在所述第一保护膜、所述着色层以及所述第二保护膜中的开口部而与所述第一晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接的第一电极；
第二电极；以及
通过所述第一电极及所述第二电极施加电压的液晶层，
其中，所述第二晶体管的源电极和漏电极中的一个电连接至所述第一晶体管的栅电极，且
其中，所述第二晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个电连接至所述第一晶体管的所述源电极和所述漏电极中的另一个。
12.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件包括：
具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体层；
设置在所述第一半导体层上、且具有高于所述第一半导体层的电阻值的第二半导体层；以及
设置在所述第二半导体层上、具有P型及N型中的另一方导电型、且具有低于所述第二半导体层的电阻值的第三半导体层。
13.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件包括半导体层，该半导体层包括：具有P型及N型中的某一方导电型的第一半导体区；具有高于所述第一半导体区的电阻值的第二半导体区；以及具有P型及N型中的另一方导电型、且具有低于所述第二半导体区的电阻值的第三半导体区。
14.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件根据经过所述着色层入射的光的照度产生电流。
15.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述着色层为红色、绿色和蓝色中的至少一种的着色层。
16.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述图像输入输出装置具有文字输入输出的功能。
17.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述图像输入输出装置结合到电子设备中，所述电子设备选自便携式信息通信终端、信息指南终端、笔记本式个人计算机、便携式游戏机、设置型信息通信终端和显示器。
18.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述衬底为柔性衬底。
19.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述光检测元件重叠于所述第二晶体管。
20.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述第一电极重叠于所述光检测元件。
21.如权利要求11所述的图像输入输出装置，其特征在于，
所述遮光层重叠于所述第一晶体管。
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