JP6970773B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン
、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に
、本発明は、例えば、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、それらの駆動方法、
または、それらの製造方法に関する。特に、本発明は、撮像パネルまたは撮像装置に関す
る。

情報伝達手段に係る社会基盤が充実されている。これにより、多様で潤沢な情報を職場や
自宅だけでなく外出先でも情報機器端末を用いて取得または発信できるようになっている
。

また、携帯可能な情報端末機器が開発されている。携帯可能な情報端末機器は屋外で使用
されることが多いため、例えばキーボード等を用いることなく、情報を容易に入力するこ
とができる構成が望まれる。

情報を出力する機能と、光の入射により情報を入力する機能を有する装置（入出力装置と
もいう）が知られている（特許文献１）。

特開２０１２−３３１５４号公報

本発明の一態様は、透過型の新規な撮像パネルを提供することを課題の一とする。または
、表示機能を備える新規な撮像パネルを提供することを課題の一とする。または、新規な
撮像装置を提供することを課題の一とする。

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

本発明の一態様は、絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素と、を有し、撮像画素は、マ
トリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓、複数の窓の間に延在し信号を供給す
る光電変換素子および信号が供給される検知回路を備える撮像パネルである。

また、本発明の一態様は、絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素と、を有し、撮像画素
は、マトリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓、複数の窓の間に延在し信号を
供給する複数の光電変換素子および複数の信号が供給される一の検知回路を備える撮像パ
ネルである。

また、本発明の一態様は、絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素と、を有し、撮像画素
は、マトリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓、複数の窓の間に延在し信号を
供給する複数の光電変換素子および信号が供給され且つ並列に接続された複数の検知回路
を備える撮像パネルである。

上記本発明の一態様の撮像パネルは、可視光を透過する複数の窓と、その間に延在する光
電変換素子と、を含んで構成される。これにより、撮像画素の窓の大きさまたは配置が光
電変換素子の受光面積に与える影響を低減することができる。そして、撮像パネルに入射
する光の強弱の分布を、複数の撮像画素毎に検知することができるだけでなく、撮像パネ
ルの一方の側に配置されたものを、撮像パネルの他方の側から高い精細度で配置された窓
を通して観察することができる。その結果、ノイズに強い、または誤動作し難い、透過型
の新規な撮像パネルを提供することができる。

また、本発明の一態様は、複数の窓に換えて、複数の表示画素を備え、表示画素は、表示
素子と表示素子に信号を供給することができる表示画素回路を具備する、上記の撮像パネ
ルである。

上記本発明の一態様の撮像パネルは、情報を表示することができる複数の表示画素と、そ
の間に延在する光電変換素子と、を含んで構成される。これにより、撮像画素の表示画素
の大きさまたは配置が光電変換素子の受光面積に与える影響を低減することができる。そ
して、撮像パネルに入射する光の強弱の分布を、複数の撮像画素毎に検知することができ
るだけでなく、撮像画素により、高い精細度で画像を表示することができる。その結果、
ノイズに強い、または誤動作し難い、高精細な表示機能を備える新規な撮像パネルを提供
することができる。

また、本発明の一態様は、第１の撮像信号を供給することができる検知回路を具備する第
１の撮像画素および第２の撮像信号を供給することができる検知回路を具備する第２の撮
像画素を含む上記の撮像パネルと、第１の撮像信号および第２の撮像信号を供給される読
み出し回路と、を有する撮像装置である。そして、読み出し回路は、第１の撮像信号を第
１の増幅信号に増幅して供給することができる第１のアンプ、第２の撮像信号を第２の増
幅信号に増幅して供給することができる第２のアンプおよび第１の増幅信号または第２の
増幅信号から一を選択して供給することができる選択回路、を備える。

上記本発明の一態様の撮像装置は、撮像パネルの撮像画素が供給する撮像信号を増幅する
ことができるアンプと、複数の増幅信号から一を選択して供給することができる選択回路
と、を含んで構成される。これにより、信号を読み取る撮像画素を、撮像パネルの広い範
囲に設けられた多数の撮像画素から選択回路を用いて選択することができる。例えば、広
い範囲に設けられた複数の撮像画素が供給する複数の撮像信号から、その半分を間引いて
読みだすことができる。また、アンプを用いて増幅された信号を、選択回路に供給できる
。その結果、信号の処理速度を高めることができる、または、ノイズに強い、または誤動
作し難い、新規な撮像装置を提供することができる。

なお、本明細書中において、発光装置とは画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含
む）を指す。また、発光装置にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎ
ｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ
）が取り付けられたモジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、
または発光素子が形成された基板にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩ
Ｃ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。

本明細書に添付した図面では、構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックと
してブロック図を示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが難
しく、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。

本明細書においてトランジスタが有するソースとドレインは、トランジスタの極性及び各
端子に与えられる電位の高低によって、その呼び方が入れ替わる。一般的に、ｎチャネル
型トランジスタでは、低い電位が与えられる端子がソースと呼ばれ、高い電位が与えられ
る端子がドレインと呼ばれる。また、ｐチャネル型トランジスタでは、低い電位が与えら
れる端子がドレインと呼ばれ、高い電位が与えられる端子がソースと呼ばれる。本明細書
では、便宜上、ソースとドレインとが固定されているものと仮定して、トランジスタの接
続関係を説明する場合があるが、実際には上記電位の関係に従ってソースとドレインの呼
び方が入れ替わる。

本明細書においてトランジスタのソースとは、活性層として機能する半導体膜の一部であ
るソース領域、或いは上記半導体膜に接続されたソース電極を意味する。同様に、トラン
ジスタのドレインとは、上記半導体膜の一部であるドレイン領域、或いは上記半導体膜に
接続されたドレイン電極を意味する。また、ゲートはゲート電極を意味する。

本明細書においてトランジスタが直列に接続されている状態とは、例えば、第１のトラン
ジスタのソースまたはドレインの一方のみが、第２のトランジスタのソースまたはドレイ
ンの一方のみに接続されている状態を意味する。また、トランジスタが並列に接続されて
いる状態とは、第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方が第２のトランジスタ
のソースまたはドレインの一方に接続され、第１のトランジスタのソースまたはドレイン
の他方が第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方に接続されている状態を意味
する。

本明細書において接続とは、電気的な接続を意味しており、電流、電圧または電位が、供
給可能、或いは伝送可能な状態に相当する。従って、接続している状態とは、直接接続し
ている状態を必ずしも指すわけではなく、電流、電圧または電位が、供給可能、或いは伝
送可能であるように、配線、抵抗、ダイオード、トランジスタなどの回路素子を介して間
接的に接続している状態も、その範疇に含む。

本明細書において回路図上は独立している構成要素どうしが接続されている場合であって
も、実際には、例えば配線の一部が電極として機能する場合など、一の導電膜が、複数の
構成要素の機能を併せ持っている場合もある。本明細書において接続とは、このような、
一の導電膜が、複数の構成要素の機能を併せ持っている場合も、その範疇に含める。

また、本明細書中において、トランジスタの第１の電極または第２の電極の一方がソース
電極を、他方がドレイン電極を指す。

本発明の一態様によれば、透過型の新規な撮像パネルを提供できる。または、表示機能を
備える新規な撮像パネルを提供できる。または、新規な撮像装置を提供できる。

実施の形態に係る撮像パネルの構成を説明する模式図。 実施の形態に係る表示機能を備える撮像パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る撮像画素の構成を説明する図。 実施の形態に係る撮像画素の構成を説明する図。 実施の形態に係る撮像画素に用いることができる光電変換素子の構成を説明する図。 実施の形態に係る撮像画素に用いることができる検知回路の構成を説明する図。 実施の形態に係る撮像装置を説明する断面図。 実施の形態に係る撮像装置の構成を説明するブロック図。 実施の形態に係る撮像装置に用いることができる読み出し回路を説明する回路図。 実施の形態に係る電子機器を説明する図。 実施の形態に係る表示画素回路の回路図および表示画素回路の駆動方法のタイミングチャート。 実施の形態に係る表示画素回路の回路図および表示画素回路の駆動方法のタイミングチャート。 実施の形態に係る可撓性と表示機能を備える撮像パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示機能を備える撮像パネルの構成を説明する図。 実施の形態に係る表示機能を備える撮像パネルの表示品位を説明する図。 実施の形態に係る表示機能を備える撮像パネルの可撓性を説明する図。 実施の形態に係る表示機能を備える撮像パネルの表示品位を説明する図。

＜本発明の一態様が解決することができる課題の例＞
情報伝達手段に係る社会基盤が充実され、携帯可能な情報端末機器においても多様で潤沢
な情報を外出先でも取得または発信できるようになっている。

これにより高い機能が、携帯可能な情報端末機器にも求められる。具体的には、表示装置
の高精細化が望まれている。

また、携帯可能な情報機器端末は屋外で使用されることが多い。従って、片手や使うこと
ができる指の数が制限された状態でも容易に情報を入力できる入力方法が望まれる。例え
ば、タッチパネルなどが好ましい。

表示装置の高精細化に伴い、画素間の距離が狭くなると、画素間にタッチパネルのタッチ
センサを配置することが困難になる。また、狭い画素間に配置するために検知素子を小さ
くすると、検知素子の出力が弱くなり、タッチパネルの誤動作や動作不良が発生しやすく
なる。

＜本発明の一態様＞
以下に説明する実施の形態には、規則的に配置された窓や表示素子等に制限される検知素
子の配置に着眼して創作された本発明の一態様が含まれる。

本発明の一態様の撮像パネルは、マトリクス状に配置された複数の窓や画素等と、その間
に延在する光電変換素子と、当該光電変換素子から信号が供給される検知回路と、を含ん
で構成される。

上記本発明の一態様の撮像パネルによれば、透過型の新規な撮像パネルを提供できる。ま
たは、表示機能を備える新規な撮像パネルを提供できる。または、新規な撮像装置を提供
できる。

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し
得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する発明の構成において
、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、
その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の撮像パネルの構成について、図１乃至図２を参照し
ながら説明する。

図１（Ａ−１）乃至図１（Ｃ−１）は本発明の一態様の撮像パネルの模式図であり、図１
（Ａ−２）乃至図１（Ｃ−２）は対応する撮像パネルに含まれる撮像画素の構成を説明す
る模式図である。

本実施の形態で説明する撮像パネル１００Ａは（図１（Ａ−１）および図１（Ａ−２）参
照）、基板１０１の絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素１１０Ａと、を有する。そし
て、撮像画素１１０Ａは、マトリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓１５０Ａ
、複数の窓１５０Ａの間に延在し信号を供給する格子状の光電変換素子１２０および信号
が供給される検知回路１３０を備える。

また、本実施の形態で説明する撮像パネル１００Ｂは（図１（Ｂ−１）および図１（Ｂ−
２）参照）、基板１０１の絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素１１０Ｂと、を有する
。そして、撮像画素１１０Ｂは、マトリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓１
５０Ｂ、いずれも複数の窓１５０Ｂの間に延在し且つ信号を供給する光電変換素子１２０
Ｂ（１）および光電変換素子１２０Ｂ（２）並びに複数の信号が供給される検知回路１３
０を備える。

また、本実施の形態で説明する撮像パネル１００Ｃは（図１（Ｃ−１）および図１（Ｃ−
２）参照）、基板１０１の絶縁表面と、絶縁表面に複数の撮像画素１１０Ｃと、を有する
。そして、撮像画素１１０Ｃは、マトリクス状に配置された可視光を透過する複数の窓１
５０Ｃ、それぞれ複数の窓１５０Ｃの間に延在し信号を供給する光電変換素子１２０Ｃ（
１）および光電変換素子１２０Ｃ（２）並びに当該信号が供給され且つ並列に接続される
検知回路１３０（１）および検知回路１３０（２）を備える。

本実施の形態で説明する撮像パネル１００Ａ、撮像パネル１００Ｂおよび撮像パネル１０
０Ｃは、いずれも可視光を透過する複数の窓と、その間に延在する光電変換素子と、を含
んで構成される。これにより、撮像画素の窓の大きさまたは配置が光電変換素子の受光面
積に与える影響を低減することができる。そして、撮像パネルに入射する光の強弱の分布
を、複数の撮像画素毎に検知することができる。

例えば、絶縁表面に窓を高精細に配置すると、窓の間隔が狭くなる。光電変換素子を窓毎
に配置しようとすると受光面積が小さくなる、または窓の開口面積が小さくなる。しかし
、光電変換素子を複数の窓の間に延在するように配置することにより、窓の開口面積を小
さくすることなく、受光面積を大きくすることができる。

また、撮像パネルの一方の側に配置されたものを、撮像パネルの他方の側から高い精細度
で配置された窓を通して観察することができる。

例えば、撮像パネル１００Ａを表示パネル１１００に重ねて用いる場合について、図２（
Ｂ−１）および図２（Ｂ−２）を参照しながら説明する。なお、図２（Ｂ−１）は撮像パ
ネル１００Ａを表示パネル１１００に重ねた状態の模式図であり、図２（Ｂ−２）は対応
する撮像パネル１００Ａに含まれる撮像画素１１０Ａおよび撮像画素１１０Ａと重なる複
数の表示画素１１５０を説明する模式図である。

撮像パネル１００Ａは、基板１０１および基板１０１の絶縁表面に設けられた複数の撮像
画素１１０Ａを備える（図２（Ｂ−１）参照）。なお、撮像パネル１００Ａは、透光性を
備える基板１０１を透過した光を検知することができるように撮像画素１１０Ａが設けら
れている。

表示パネル１１００は、複数の表示画素１１５０を備える。表示画素１１５０は、表示素
子と表示素子に信号を供給するための表示画素回路を備える。

可視光を透過する複数の窓１５０Ａを、表示パネル１１００の表示画素１１５０に重なる
ように配置して、撮像パネル１００Ａをタッチパネルに用いることができる。このとき、
撮像画素の解像度を表示パネルの精細度と同じにする必要はなく、表示画素より粗い精細
度で撮像画素を配置することもできる。具体的には、指等を検知する場合は、撮像画素を
表示画素の精細度より低くすることができる。

その結果、ノイズに強い、または誤動作し難い、透過型の新規な撮像パネルを提供するこ
とができる。または、ノイズに強いもしくは誤動作し難い、インセル型またはオンセル型
の新規なタッチパネルを提供することができる。

以下に、本発明の一態様の撮像パネル１００Ａを構成する個々の要素について説明する（
図１（Ａ−１）および図１（Ａ−２）参照）。

《基板》
基板１０１に用いることができる基板は、製造工程でかかる温度に耐えられる程度の耐熱
性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備え、意図しない不純物の機能素子へ
の拡散を防ぐものであれば、特に限定されない。

基板に用いることができる構造は、単層構造、積層構造または繊維状若しくは粒子状の材
料を含む複合構造を有していても良い。例えば、厚さが１μｍ以上２００μｍ未満のフィ
ルム状構造、厚さが０．１ｍｍ以上の板状構造等が挙げられる。

基板は、積層されて用いられる他の層の線膨張率との差、作製工程中に加わる熱および許
容されるカールに応じて選択することができる。具体的には、線膨張率の範囲が１×１０
^−３／Ｋ以下、好ましくは５×１０^−５／Ｋ以下、より好ましくは１×１０^−５／Ｋ以下
である基板が好ましい。

基板に用いることができる材料は、例えば、ガラス、セラミックス、金属、無機材料、ま
たは樹脂等が挙げられる。

ガラスとしては、具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス若しく
はクリスタルガラス等を用いることができる。

金属としては、ＳＵＳおよびアルミニウム等を用いることができる。なお、絶縁性の膜を
金属の表面に形成することにより、金属の表面を絶縁性にすることができる。

無機膜としては、例えば金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を適用で
きる。具体的には酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を適用できる。

樹脂としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネ
ート若しくはアクリル樹脂等を用いることができる。

《撮像画素》
撮像画素１１０Ａは、光電変換素子１２０および光電変換素子１２０から信号が供給され
る検知回路１３０を備える。

光電変換素子１２０としては、例えばフォトダイオード等を用いることができる。

検知回路１３０としては、光電変換素子１２０から供給された信号を増幅するアンプを用
いることができる。なお、選択回路を検知回路１３０に設けることができる。これにより
、一の撮像画素１１０Ａを、撮像パネル１００Ａに設けられた複数の撮像画素１１０Ａか
ら選択することができる。

なお、撮像パネル１００Ａに適用することができる撮像画素１１０Ａの構成の一例を、実
施の形態２において詳細に説明する。

＜変形例１．＞
本実施の形態で例示する撮像パネルの変形例について、図２を参照しながら説明する。

図２（Ａ−１）は本発明の一態様の表示機能を備える撮像パネルの模式図であり、図２（
Ａ−２）は当該撮像パネルに含まれる撮像画素の構成を説明する模式図である。

本実施の形態の変形例で例示する表示機能を備える撮像パネル１００Ｄは、複数の窓１５
０Ａに換えて複数の表示画素１５０Ｄを備える点が、図１（Ａ−１）及び図１（Ａ−２）
を参照しながら説明する撮像パネル１００Ａとは異なる。

本実施の形態の変形例で例示して説明する撮像パネル１００Ｄは、複数の窓１５０Ａに換
えて、複数の表示画素１５０Ｄを備える。そして、表示画素１５０Ｄは、表示素子と表示
素子に信号を供給することができる表示画素回路を具備する。

これにより、表示画素１５０Ｄの大きさまたは配置が光電変換素子１２０の受光面積に与
える影響を低減することができる。例えば、表示画素１５０Ｄが基板１０１の絶縁表面に
高精細に配置されることにより、表示画素１５０Ｄの間隔が狭くなっても、光電変換素子
１２０を複数の表示画素１５０Ｄ間に延在するように配置し、その長さを長くすることに
より光電変換素子１２０の受光面積を大きくすることができる。

そして、大きな光電変換素子１２０を用いて、表示機能を備える撮像パネル１００Ｄに入
射する光の強弱の分布を、基板１０１の絶縁表面に設けられた複数の撮像画素１１０Ｄ毎
に検知することができる。例えば、撮像画素１１０Ｄの解像度を表示画素１５０Ｄの精細
度と同じにする必要はなく、表示画素１５０Ｄより粗い精細度で撮像画素１１０Ｄを配置
することもできる。具体的には、指等を検知する場合は、撮像画素１１０Ｄを表示画素１
５０Ｄの精細度より低くすることができる。また、撮像画素１１０Ｄより高い精細度で画
像を表示することができる。

その結果、ノイズに強い、または誤動作し難い、高精細な表示機能を備える新規な撮像パ
ネルを提供することができる。

以下に、本発明の一態様の表示機能を備える撮像パネル１００Ｄを構成する個々の要素に
ついて説明する。

《表示画素》
表示画素１５０Ｄは、表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。

表示画素１５０Ｄに用いることができる表示素子としては、例えば液晶素子、有機エレク
トロルミネッセンス素子、電子インク、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式
のＭＥＭＳ表示素子等の公知の表示素子を挙げることができる。

画素回路は、適用する表示素子に好適な構成を公知の画素回路から選択して用いることが
できる。

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

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の撮像パネルに適用可能な撮像画素の構成について、
図３乃至図４を参照しながら説明する。

図３（Ａ）は撮像画素１１０Ｂの回路図が重ねて描かれた上面図である。図３（Ｂ）は図
３（Ａ）の可視光を透過することができる窓１５０Ｂに換えて設けることができる表示画
素１５０Ｄの構成の模式図である。なお、例示する表示画素１５０Ｄは３つの副画素を備
える。

本実施の形態で説明する撮像画素１１０Ｂは、４行４列のマトリクス状に配置された複数
の窓１５０Ｂ、行方向に並ぶ窓１５０Ｂに沿って延在し、窓１５０Ｂの列方向に並ぶ光電
変換素子１２１（１）乃至光電変換素子１２１（４）、光電変換素子から信号が供給され
る検知回路を有する（図３（Ａ）参照）。

なお、光電変換素子１２１（１）乃至光電変換素子１２１（４）は並列に接続され、一方
の電極はいずれも電流を供給することができる配線ＶＰＯと電気的に接続される。また、
他方の電極はいずれも検知回路のトランジスタ１２２（２）の第２の電極と電気的に接続
される。

検知回路は、ゲートが配線ＰＲと電気的に接続され、第１の電極が配線ＶＰＲと電気的に
接続されるトランジスタ１２２（１）と、ゲートが配線ＴＸと電気的に接続され、第１の
電極がトランジスタ１２２（１）の第２の電極と電気的に接続され、第２の電極が光電変
換素子１２１（１）乃至光電変換素子１２１（４）の他方の電極と電気的に接続されるト
ランジスタ１２２（２）と、ゲートが配線ＳＥと電気的に接続され、第１の電極が配線Ｐ
Ｏと接続されるトランジスタ１２２（３）と、ゲートがトランジスタ１２２（２）の第１
の電極と電気的に接続され、第１の電極がトランジスタ１２２（３）の第２の電極と電気
的に接続され、第２の電極が配線ＶＰＩと電気的に接続されるトランジスタ１２２（４）
と、を有する。

以下に、本発明の一態様の撮像パネルに適用可能な撮像画素を構成する個々の要素につい
て説明する。

《領域》
撮像画素１１０Ｂを備える撮像パネルを、表示パネルと重ねて用いる場合、窓１５０Ｂを
およそ均等な間隔で配置する。窓１５０Ｂを不均等な間隔で配置すると、窓１５０Ｂに重
なる表示画素も不均等な間隔で配置されることになり、表示品位が低下してしまう。

なお、窓１５０Ｂを２００ｐｐｉ以上好ましくは３５０ｐｐｉ以上より好ましくは６００
ｐｐｉ以上の精細度で設けると、高品位の画像を表示できる。なお、ｐｐｉ（ｐｉｘｅｌ
ｐｅｒ ｉｎｃｈ）は、１インチあたりの画素数を表す単位である。また、例えば３つ
の副画素が１つの画素を構成する場合、３つの副画素を１つの繰り返し単位と数える。

また、撮像画素を５ｐｐｉ以上好ましくは１０ｐｐｉ以上より好ましくは１００ｐｐｉ以
上の精細度で設けると、タッチパネルに好適である。

《光電変換素子》
光電変換素子１２１（１）乃至光電変換素子１２１（４）は、例えばフォトダイオードを
用いることができる。具体的には、半導体層にシリコンを用いたものを適用することがで
きる。特にｐ型、ｉ型、ｎ型のアモルファスシリコンが積層されたフォトダイオードを好
適に用いることができる。

《検知回路》
検知回路は、トランジスタ等を用いて構成することができる。

検知回路に用いることができるトランジスタとしては、例えば、チャネルが単結晶、多結
晶または非晶質等を含む半導体層に形成されるトランジスタを挙げることができる。また
は、チャネルが元素周期表における第１４族の元素（例えばＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ等）、化
合物（例えばＧａＡｓ、ＧａＰ等）、酸化物（例えばＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ等を含む酸化物）
を含む半導体層に形成されるトランジスタを用いることができる。または、チャネルがシ
リコンより広いバンドギャップを有する半導体（例えば酸化物半導体等）層に形成される
トランジスタを用いることができる。

特に、オフ電流の低いトランジスタをトランジスタ１２２（１）およびトランジスタ１２
２（２）に用いた検知回路は、記憶ノードＦＤに記憶される露光量に応じた電荷量を損な
いにくい。これにより、グローバルシャッター方式を用いて撮像パネルを駆動することが
できる。

なお、グローバルシャッター方式は、撮像パネルに設けられた複数の撮像画素（最大で全
ての撮像画素）を同時に露光することができる。これにより、歪みのない画像を得ること
ができる。

《検知回路の駆動方法》
図３に示す検知回路は以下のステップで駆動することができる。

なお、ここではｎ型のトランジスタを用いて構成された検知回路を動作する方法の一例を
説明するが、これに限定されない。

また、配線ＶＰＯは十分高い電位が供給され、配線ＶＰＲおよび配線ＶＰＩは十分低い電
位が供給される。

第１のステップにおいて、配線ＴＸ、配線ＰＲにハイの信号を供給する。これにより、ト
ランジスタ１２２（１）およびトランジスタ１２２（２）をオンにする。その結果、ノー
ドＦＤの電位が配線ＶＰＲの電位に応じた値に設定される。

第２のステップにおいて、配線ＳＥおよび配線ＰＲにロウの信号を供給し、配線ＴＸにハ
イの信号を供給する。これにより、トランジスタ１２２（３）およびトランジスタ１２２
（１）をオフに、トランジスタ１２２（２）をオンにする。このとき、光を照射された光
電変換素子１２１（１）乃至光電変換素子１２１（４）は、その光の強度に応じた電流を
ノードＦＤに供給する。

第３のステップにおいて、配線ＳＥ、配線ＰＲおよび配線ＴＸにロウの信号を供給する。
これにより、トランジスタ１２２（３）、トランジスタ１２２（２）およびトランジスタ
１２２（１）をオフにする。その結果、ノードＦＤが、第２のステップにおいて撮像画素
１１０Ｂが照射された光の量に応じた電位になる。

第４のステップにおいて、配線ＳＥにハイの信号を、配線ＰＲおよび配線ＴＸにロウの信
号を供給する。これにより、トランジスタ１２２（３）をオンに、トランジスタ１２２（
１）およびトランジスタ１２２（２）をオフにする。その結果、トランジスタ１２２（４
）の第１の電極と第２の電極の間に流れる電流が、ノードＦＤの電位に応じたものとなる
。

第５のステップにおいて、図示されていない読み出し回路は、トランジスタ１２２（４）
を流れる電流を読み出す。これにより、撮像画素１１０Ｂが第２のステップにおいて照射
された光を検知することができる。

第６のステップにおいて、検知回路の駆動を終了する。なお、第１のステップに戻って、
検知回路を繰り返し駆動することもできる。

＜変形例１．＞
本実施の形態で例示する撮像画素の変形例について、図４を参照しながら説明する。

図４は撮像画素の変形例を説明する回路図が重ねて描かれた上面図である。

本実施の形態の変形例で例示する撮像画素１１０Ｃは、図３を参照しながら説明する撮像
画素に設けられた構成を２つ備える点と、その２つが並列に接続された構成を有する点が
、図３を参照しながら説明する撮像画素とは異なる。よって、ここでは異なる部分につい
て詳細に説明し、同様の構成を用いることができる部分は、図３についてする説明を援用
する。

本実施の形態の変形例で説明する撮像画素１１０Ｃは、撮像部１１０Ｃ（１）と撮像部１
１０Ｃ（２）を有する。撮像部１１０Ｃ（１）と撮像部１１０Ｃ（２）は、それぞれ４行
４列のマトリクス状に配置された複数の窓１５０Ｂを備える。

撮像部１１０Ｃ（１）と撮像部１１０Ｃ（２）は、それぞれ光電変換素子を４つ備え、合
計８つの光電変換素子が並列に接続されている。なお、８つの光電変換素子の一方の端子
は、いずれも配線ＶＰＯと電気的に接続される。

撮像部１１０Ｃ（１）と撮像部１１０Ｃ（２）は、それぞれ検知回路を備え、並列接続さ
れた光電変換素子の他方の端子は、検知回路のトランジスタ１２２（２）の第２の電極と
電気的に接続される。

また、撮像部１１０Ｃ（１）と撮像部１１０Ｃ（２）は、それぞれ配線ＰＲ、配線ＶＰＲ
、配線ＴＸ、配線ＳＥ、配線ＰＯおよび配線ＶＰＩと電気的に接続される。

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

（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示機能を有する撮像パネル１００Ｄに適用可能な
撮像画素１１０Ｄの構成について、図５乃至図７を参照しながら説明する。具体的には、
実施の形態１で図２（Ａ−１）を用いて説明する表示機能を備える撮像パネルに用いるこ
とができる撮像画素１１０Ｄの構成の一例について説明する。

図５および図６は撮像画素１１０Ｄの上面図である。具体的には、図５は並列接続された
光電変換素子１２１Ｂ（１）乃至光電変換素子１２１Ｂ（４）の配置を説明するための上
面図である。図６は図５を用いて説明する光電変換素子が供給する信号を検知する検知回
路の配置を説明するための上面図である。また、図５を用いて説明する光電変換素子は、
図６を用いて説明する検知回路の上に重ねて配置される。

なお、図面を簡潔かつ明瞭にするために、表示画素１５０Ｄを、破線を用いた矩形で図５
に示す。ただし、一つの表示画素１５０Ｄは、副画素１５０Ｄ（Ｒ）を含む３つの副画素
とともに、図６に図示する。

図７は図６に示す切断線Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３−Ｘ４における断面図である。

＜光電変換素子の配置＞
撮像画素１１０Ｄは、４行４列のマトリクス状に配置された複数の表示画素１５０Ｄと、
並列に接続された光電変換素子１２１Ｂ（１）乃至光電変換素子１２１Ｂ（４）を備える
（図５参照）。光電変換素子１２１Ｂ（１）乃至光電変換素子１２１Ｂ（４）は、行方向
に並ぶ表示画素１５０Ｄに沿って延在し、表示画素１５０Ｄの列方向に並ぶ。

光電変換素子１２１Ｂ（３）の一方の電極は、開口部４２５を介して配線ＶＰＯと電気的
に接続される。光電変換素子１２１Ｂ（３）の他方の電極は、開口部１７８を介してトラ
ンジスタ１２２（２）の第２の電極と電気的に接続される。なお、図５に示すトランジス
タ１２２（２）は、図６に示すトランジスタ１２２（２）と同じトランジスタである。

＜検知回路の配置＞
撮像画素１１０Ｄは、配線ＳＥ、配線ＰＲ、配線ＴＸ、配線ＶＰＲ、配線ＶＰＩおよび配
線ＰＯと電気的に接続される（図６参照）。

撮像画素１１０Ｄは、トランジスタ１２２（１）、トランジスタ１２２（２）、トランジ
スタ１２２（３）およびトランジスタ１２２（４）を備える。

図６に示す開口部１７８は、図５に示す開口部１７８と同じ開口部である。

＜撮像画素の断面の構成＞
撮像画素１１０Ｄの断面の構成について、図７を参照しながら説明する。

撮像画素１１０Ｄは、光電変換素子１２１Ｂ（３）、トランジスタ１２２（２）を含む検
知回路、トランジスタ１２５を含む表示画素回路、副画素１５０Ｄ（Ｒ）を含む表示画素
を、基板４１０と対向基板４７０の間に有する。

《基板》
基板４１０に用いることができる基板は、製造工程でかかる温度に耐えられる程度の耐熱
性および製造装置に適用可能な厚さおよび大きさを備え、意図しない不純物の発光素子へ
の拡散を防ぐものであれば、特に限定されない。

基板に用いることができる程度に意図しない不純物の拡散が抑制された基板は、組み合わ
せて用いられる発光素子に応じて決定されたガスバリア性を指標にして選択することがで
きる。具体的には、有機ＥＬ素子を発光素子に用いる場合は、水蒸気の透過率が１０^−５
ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下、好ましくは１０^−６ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下である基板を用いるこ
とができる。

基板に用いることができる構造は、単層構造、積層構造または繊維状若しくは粒子状の材
料を含む複合構造を有していても良い。例えば、厚さが１μｍ以上２００μｍ未満のフィ
ルム状構造、厚さが０．１ｍｍ以上の板状構造等が挙げられる。

基板に用いることができる程度に線膨張率が抑制された基板は、積層される他の層の線膨
張率との差、作製工程中に加わる熱および許容されるカールに応じて選択することができ
る。具体的には、線膨張率の範囲が１×１０^−３／Ｋ以下、好ましくは５×１０^−５／Ｋ
以下、より好ましくは１×１０^−５／Ｋ以下である基板を用いることができる。

基板に用いることができる材料は、例えば、ガラス、セラミックス、金属、無機材料、ま
たは樹脂等が挙げられる。

ガラスとしては、具体的には、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリガラス若しく
はクリスタルガラス等を用いることができる。

金属としては、ＳＵＳおよびアルミニウム等を用いることができる。なお、絶縁性の膜を
金属の表面に形成することにより、金属の表面を絶縁性にすることができる。

無機膜としては、例えば金属酸化物膜、金属窒化物膜若しくは金属酸窒化物膜等を適用で
きる。具体的には酸化珪素、窒化珪素、酸窒化珪素、アルミナ膜等を適用できる。

樹脂としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネ
ート若しくはアクリル樹脂等を用いることができる。

本実施の形態で例示する基板４１０は、基材４１０ｂと意図しない不純物の発光素子への
拡散を防ぐバリア膜４１０ａを、接着材を用いて積層した積層体である。具体的には、基
材４１０ｂはアラミド樹脂フィルムであり、バリア膜４１０ａは珪素および窒素を含む無
機膜であり、可撓性を有する。

《対向基板》
対向基板４７０に適用可能な基板は、透光性を有するものであれば、基板４１０と同様の
基板を用いることができる。

対向基板４７０の表面に用いることができる構造は、マイクロレンズおよび凹凸構造等が
挙げられる。これらの構造は、型押し法、真空成形法、ブラスト加工法、フロスト加工法
等を用いて形成することができる。また、凹凸があらかじめ形成されたフィルム等が積層
された基板を用いてもよい。

これらの構造を対向基板４７０の発光素子４５０側に設けることにより、発光素子４５０
が発する光は、多様な角度で対向基板４７０に進入することができる。または、これらの
構造を対向基板４７０の光を取り出す側に設けることにより、発光素子４５０が発する光
は、対向基板４７０から外部に多様な角度で射出される。これにより、界面で繰り返し全
反射する条件を満たすことが困難になる。その結果、発光素子４５０が発する光を外部に
取り出す効率を高めることができる。

＜検知回路、表示画素回路＞
検知回路のトランジスタ１２２（２）は、ゲート１６１、ゲート絶縁膜１６２、半導体層
１６３、第１の電極１６５ａ、第２の電極１６５ｂを備える。なお、保護層１６７を、ト
ランジスタ１２２（２）を覆う構成とし、半導体層１６３への意図しない不純物の拡散を
抑制してもよい。

表示画素回路は、トランジスタ１２５を備える。トランジスタ１２５をトランジスタ１２
２（２）と同一の工程で形成すると、作製工程を簡略なものにすることができる。

容量１２６は、ゲート１６１を含む導電層と第２の電極１６５ｂを含む導電層と、その間
にゲート絶縁膜１６２を備える。

＜光電変換素子＞
光電変換素子１２１Ｂ（３）は、積層されたｐ型の非晶質シリコン層、ｉ型の非晶質シリ
コン層およびｎ型の非晶質シリコン層を含む。

ｐ型の非晶質シリコン層は、開口部１７８を介してトランジスタ１２２（２）の第２の電
極１６５ｂと電気的に接続する。ｎ型の非晶質シリコン層は、開口部４２５を介して配線
ＶＰＯと電気的に接続する。

＜平坦化層＞
平坦化層４２１ａおよび平坦化層４２１ｂは、トランジスタ１２２（２）等の構造物上に
平坦な表面を形成する。配線ＶＰＯおよび配線ＶＰＲは、平坦化層４２１ａと平坦化層４
２１ｂの間にある。

＜表示画素＞
表示画素は副画素１５０Ｄ（Ｒ）を含む。副画素１５０Ｄ（Ｒ）は発光モジュール４８０
とトランジスタ１２５を含む表示画素回路を備える。

発光モジュール４８０は発光素子４５０と着色層４６７ＣＦを含む。

発光素子４５０は下部電極４５１と上部電極４５２と、その間に発光性の有機化合物を含
む層４５３を備える。なお、発光性の有機化合物を選択して用いることにより、発光性の
有機化合物を含む層４５３が白色を呈する光を発するようにすることができる。例えば、
互いに補色の関係にある色を発する複数の発光性の有機化合物を用いる構成、または赤色
、緑色および青色を呈する発光性の有機化合物を用いる構成等を挙げることができる。ま
た、反射性の導電膜上に積層された透光性を有する導電膜を下部電極４５１に用い、半透
過・半反射性の導電膜を上部電極４５２に適用することができる。このような構成にする
ことで、微小共振器を構成し、発光素子４５０から所定の波長の光（図中に上向きの矢印
で示す）を効率よく取り出すことができる。

隔壁４２８は、平坦化層４２１ｂ上にあり、下部電極４５１と重なる位置に開口部を備え
る。また、光電変換素子１２１Ｂ（３）と重なる位置に開口部４２８ｈを備える。開口部
４２８ｈは、外部から撮像画素１１０Ｄに侵入する光（図中に下向きの矢印で示す）を効
率よく光電変換素子１２１Ｂ（３）に取り込む。

スペーサー４２９は、隔壁４２８上にある。

なお、発光素子４５０の上部電極４５２が光電変換素子１２１Ｂ（３）と重なる場合は、
透光性を有する導電膜（例えば半透過・半反射性の導電膜等）を上部電極４５２に用いる
。これにより、外部から撮像画素１１０Ｄに入射する光が光電変換素子１２１Ｂ（３）に
到達できる。

＜その他の構成＞
撮像画素１１０Ｄは遮光層４６７ＢＭを備える。遮光層４６７ＢＭは、発光素子４５０と
重なる位置および光電変換素子１２１Ｂ（３）と重なる位置に開口部を備える。なお、遮
光層４６７ＢＭおよび着色層４６７ＣＦを、対向基板４７０側に設けることができる。

充填材４２６が、発光素子４５０と対向基板４７０の間にある。充填材４２６としては、
例えば、意図しない不純物の量が低減された不活性のガスまたは空気より屈折率の高い透
光性を有する樹脂等をその例として挙げることができる。

撮像画素が設けられた領域を囲む封止材が、基板４１０と対向基板４７０を貼りあわせる
構成とすることができる。または、充填材４２６が基板４１０と対向基板４７０を貼りあ
わせる構成とすることができる。

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

（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示機能を備える撮像装置の構成について、図８お
よび図９を参照しながら説明する。

図８（Ａ）は本発明の一態様の表示機能を備える撮像装置２００の構成を説明するブロッ
ク図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示す撮像装置２００に含まれる読み出し回路２３
０を説明するブロック図である。

図９は撮像装置２００に適用することができる読み出し回路および撮像画素の検知回路の
回路図である。

本実施の形態で説明する撮像装置２００は、表示機能を備え、第１の撮像信号を供給する
ことができる検知回路を具備する第１の撮像画素１１０Ｄ（１）および第２の撮像信号を
供給することができる検知回路を具備する第２の撮像画素１１０Ｄ（２）を含む撮像パネ
ルと、第１の撮像信号および第２の撮像信号が供給される読み出し回路２３０と、を有す
る（図８（Ａ）および図８（Ｂ）参照）。

また、読み出し回路２３０は、第１の撮像信号を第１の増幅信号に増幅して供給すること
ができる第１のアンプ２２５（１）、第２の撮像信号を第２の増幅信号に増幅して供給す
ることができる第２のアンプ２２５（２）および第１の増幅信号または第２の増幅信号か
ら一を選択して供給することができる選択回路２２０（１）、を備える。

これにより、信号を読み取る撮像画素を、撮像パネル１００Ｄの広い範囲に設けられた多
数の撮像画素から、選択回路２２０（１）を用いて選択することができる。言い換えると
、広い範囲に設けられた複数の撮像画素が供給する複数の撮像信号から、例えばその半分
を間引いて読みだすことができる。また、アンプを用いて増幅された信号を、選択回路２
２０（１）に供給できる。その結果、信号の処理速度を高めることができる、または、ノ
イズに強い、または誤動作し難い、新規な撮像装置を提供することができる。

なお、撮像パネル１００Ｄは、２ｎ行２ｍ列（ｎおよびｍは１以上の整数）に配置された
複数の撮像画素１１０Ｄを備える（図８（Ａ）参照）。

一組の配線ＰＲ、配線ＴＸおよび配線ＳＥが撮像画素の行ごとに配設され、一組の配線Ｐ
Ｒ、配線ＴＸおよび配線ＳＥはいずれもその行にある撮像画素と接続される（図８（Ｂ）
参照）。

一組の配線ＶＰＯ、配線ＶＰＲ、配線ＰＯ、配線ＶＰＩが撮像画素の列ごとに配設され、
一組の配線ＶＰＯ、配線ＶＰＲ、配線ＰＯ、配線ＶＰＩはいずれもその列にある撮像画素
と電気的に接続される。なお、配線ＰＯ（１）は撮像画素１００Ｄ（１）と電気的に接続
され、配線ＰＯ（２）は撮像画素１００Ｄ（２）と電気的に接続される。

また、撮像装置２００は、駆動回路２４０（０）および駆動回路２４０（１）を備える（
図８（Ａ）参照）。

表示機能を備える撮像パネル１００Ｄは、一の撮像画素１１０Ｄに４×４＝１６個の表示
画素１５０Ｄを備える（図８（Ａ）および図８（Ｂ）参照）。また、図示されていない行
方向に延在する４×２ｎ本の走査線と、列方向に延在する４×２ｍ本の画像信号線を備え
る。

行方向の４×２ｍ個の表示画素が一の走査線に電気的に接続され、列方向の４×２ｎ個の
表示画素が一の画像信号線に接続され、マトリクスを構成している。

撮像装置２００は、走査線駆動回路２５０（０）および走査線駆動回路２５０（１）を有
する（図８（Ａ）参照）。走査線駆動回路は選択信号を走査線に供給することができる。

また、図示されていない信号線駆動回路は画像信号を画像信号線に供給することができる
。

選択信号が供給された表示画素１５０Ｄは、画像信号が書き込まれ、書き込まれた画像信
号に応じた表示をすることができる。

選択信号および画像信号は、撮像画素に信号を供給するための配線と異なる配線を用いて
供給される。これにより、表示画素を、撮像画素の動作から独立して駆動することができ
る。

以下に、本発明の一態様の撮像パネルに適用可能な撮像装置２００を構成する個々の要素
について説明する。

《駆動回路》
駆動回路２４０（０）は、奇数行目の配線ＰＲ、配線ＴＸおよび配線ＳＥに信号を供給す
ることができ、奇数行目の配線ＰＲ、配線ＴＸおよび配線ＳＥは、奇数行目の撮像画素１
１０Ｄに信号を供給することができる（図８（Ａ）参照）。

駆動回路２４０（１）は、偶数行目の配線ＰＲ、配線ＴＸおよび配線ＳＥに信号を供給す
ることができ、偶数行目の配線ＰＲ、配線ＴＸおよび配線ＳＥは、偶数行目の撮像画素１
１０Ｄに信号を供給することができる。

独立して動作する駆動回路２４０（０）と駆動回路２４０（１）を用いることで、駆動回
路２４０（０）を用いて撮像した画像と、駆動回路２４０（１）を用いて撮像した画像を
演算することができる。

例えば、照明の条件が異なる２つの画像の差を求めて、撮影された対象物の位置を識別す
ることができる。または、照明の条件が同じ２つの画像の和を求めて、信号を大きくする
ことができる。

なお、回路が設けられていない領域２４９が設けられ、領域２４９は駆動回路２４０（０
）および駆動回路２４０（１）を２つの領域に分割している。駆動回路２４０（０）およ
び駆動回路２４０（１）を分割して、可撓性を有する基板に配置することにより、領域２
４９で折り曲げることができる撮像パネルを提供することができる。折り曲げる部分を避
けて回路を配置することにより、折り曲げ動作に伴う応力が、回路に集中する現象を避け
ることができる。

駆動回路２４０（０）および駆動回路２４０（１）は、それぞれｎ組の配線ＳＥ、配線Ｐ
Ｒおよび配線ＴＸに信号を供給する。駆動回路は、信号をｎ行の撮像画素に順番に供給す
ることができればよく、公知の順序回路を用いて構成することができる。例えば、シフト
レジスタ用いて駆動回路を構成することができる。

《読み出し回路》
読み出し回路２３０に適用可能な選択回路およびアンプの構成の一例について、図９を参
照しながら説明する。

図９は読み出し回路２３０を説明する回路図である。具体的には、選択回路２２０（１）
、第１のアンプ２２５（１）および第２のアンプ２２５（２）の回路図を含む。また、選
択回路２２０（１）を用いて読み出すことができる第１の撮像画素１１０Ｄ（１）および
第２の撮像画素１１０Ｄ（２）に含まれる検知回路の回路図も図示されている。

選択回路２２０（１）は、ゲートが第１の選択信号が供給される端子Ｓ１と電気的に接続
され、第１の電極が読み出し端子ＲＥＡＤ＿ＯＵＴと電気的に接続され、第２の電極が配
線２２２（１）と電気的に接続されるトランジスタ２２１（１）と、ゲートが第２の選択
信号が供給される端子Ｓ２と電気的に接続され、第１の電極が読み出し端子ＲＥＡＤ＿Ｏ
ＵＴと電気的に接続され、第２の電極が配線２２２（２）に電気的に接続されるトランジ
スタ２２１（２）と、を備える。

第１のアンプ２２５（１）は、ゲートが配線ＰＯ（１）と電気的に接続され、第１の電極
が配線２２２（１）と電気的に接続され、第２の電極が配線ＳＦＧＮＤと電気的に接続さ
れるトランジスタ２２６（１）と、ゲートが配線ＢＲと電気的に接続され、第１の電極が
配線ＶＰＯと電気的に接続され、第２の電極が配線ＰＯ（１）と電気的に接続されるトラ
ンジスタ２２６（２）と、を備える。

第２のアンプ２２５（２）は、ゲートが配線ＰＯ（２）と電気的に接続され、第１の電極
が配線２２２（２）と電気的に接続され、第２の電極が配線ＳＦＧＮＤと電気的に接続さ
れるトランジスタ２２７（１）と、ゲートが配線ＢＲと電気的に接続され、第１の電極が
配線ＶＰＯと電気的に接続され、第２の電極が配線ＰＯ（２）と電気的に接続されるトラ
ンジスタ２２７（２）と、を備える。

なお、配線ＰＯ（１）は、第１の撮像画素１１０Ｄ（１）と電気的に接続され、配線ＰＯ
（２）は、第２の撮像画素１１０Ｄ（２）と電気的に接続される。また、端子ＰＵＬＬは
負荷を介して端子ＲＥＡＤ＿ＯＵＴと電気的に接続される。

《読み出し回路の駆動方法》
読み出し回路は以下のステップで駆動することができる。

なお、ここではｎ型のトランジスタを用いて構成された読み出し回路を動作する方法の一
例を説明するが、これに限定されない。

配線ＶＰＯは十分に高い電源電位が供給され、配線ＳＦＧＮＤは十分に低い電源電位が供
給される。

また、読み出し回路の駆動方法の第１のステップにおいて、第１の撮像画素１１０Ｄ（１
）および第２の撮像画素１１０Ｄ（２）はすでに光を照射され、配線ＳＥ、配線ＰＲおよ
び配線ＴＸはロウの信号が供給された状態であるとする。これにより、例えば、第１の撮
像画素１１０Ｄ（１）のトランジスタ１２２（３）、トランジスタ１２２（２）およびト
ランジスタ１２２（１）はオフの状態である。その結果、それぞれのノードＦＤは、照射
された光の量に応じた電位である。

第１のステップにおいて、配線ＢＲにハイの信号を供給し、トランジスタ２２６（２）お
よびトランジスタ２２７（２）をオンにする。これにより、配線ＰＯ（１）および配線Ｐ
Ｏ（２）は、配線ＶＰＯの電位に応じた電位になる。また、トランジスタ２２６（１）が
オンになり、配線２２２（１）および配線２２２（２）の電位が配線ＳＦＧＮＤの電位に
応じたものとなる。

第２のステップにおいて、配線ＢＲにロウの信号を供給し、トランジスタ２２６（２）お
よびトランジスタ２２７（２）をオフにする。また、配線ＳＥにハイの信号を供給し、第
１の撮像画素１１０Ｄ（１）のトランジスタ１２２（３）をオンにする。これにより、配
線ＰＯ（１）は、第１の撮像画素１１０Ｄ（１）のトランジスタ１２２（４）を流れる電
流に応じた電位となる。なお、トランジスタ１２２（４）を流れる電流は、ノードＦＤの
電位に応じたものである。その結果、配線ＰＯ（１）は、第１の撮像画素１１０Ｄ（１）
が照射された光の量に応じた電位になる。また、第２の撮像画素１１０Ｄ（２）も同様に
動作することにより、配線ＰＯ（２）は、第２の撮像画素１１０Ｄ（２）が照射された光
の量に応じた電位になる。

第３のステップにおいて、端子Ｓ１にハイの信号を供給し、トランジスタ２２１（１）を
オンにし、端子Ｓ２にロウの信号を供給し、トランジスタ２２１（２）をオフにする。

トランジスタ２２６（１）は、第１の撮像画素１１０Ｄ（１）が照射された光の量に応じ
た電位を、配線ＰＯ（１）からゲートに供給される。これにより、トランジスタ２２６（
１）を読み出し端子ＲＥＡＤ＿ＯＵＴから配線ＳＦＧＮＤに流れる電流は、その光の量に
応じたものとなる。

第４のステップにおいて、端子Ｓ１にロウの信号を供給し、トランジスタ２２１（１）を
オフにし、端子Ｓ２にハイの信号を供給し、トランジスタ２２１（２）をオンにする。

トランジスタ２２７（１）は、第２の撮像画素１１０Ｄ（２）が照射された光の量に応じ
た電位を、配線ＰＯ（２）からゲートに供給される。これにより、トランジスタ２２７（
１）を読み出し端子ＲＥＡＤ＿ＯＵＴから配線ＳＦＧＮＤに流れる電流は、その光の量に
応じたものとなる。

以上のステップにより、第１の撮像画素１１０Ｄ（１）および第２の撮像画素１１０Ｄ（
２）が照射された光の量を順番に読み出すことができる。

《表示画素》
表示画素１５０Ｄは、表示素子と表示素子を駆動する画素回路を備える。表示素子は、例
えば液晶素子、有機エレクトロルミネッセンス素子などを用いることができる。

《走査線駆動回路》
走査線駆動回路２５０（０）および走査線駆動回路２５０（１）は、それぞれ２ｎ本の走
査線に選択信号を供給する。例えば、公知の順序回路を用いて走査線駆動回路を構成し、
信号を２ｎ行の表示画素に順番に供給することができる。例えば、シフトレジスタを走査
線駆動回路に適用することができる。

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

（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示機能を備える撮像パネル１００Ｄに適用するこ
とができる表示画素１５０Ｄの駆動方法について、図１１および図１２を参照しながら説
明する。

図１１（Ａ）は、表示画素１５０Ｄが備える副画素１５０Ｄ（１）に適用可能な表示画素
回路の回路図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す表示画素回路の駆動方法を説
明するタイミングチャートである。

図１２（Ａ）は、図１１とは異なる構成の副画素１５０Ｄ（２）に適用可能な表示画素回
路の回路図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示す画素回路の駆動方法を説明する
タイミングチャートである。

＜撮像パネルから被写体までの距離を求める方法＞
表示機能を備える撮像パネル１００Ｄは、表示画素と撮像画素を備える。これにより、撮
像画素１１０Ｄは、表示画素１５０Ｄが光を射出した状態で被写体を撮像することができ
る。また、撮像画素１１０Ｄは、表示画素１５０Ｄが光を射出しない状態で被写体を撮像
することができる。なお、本明細書において、前者を明画像といい、後者を暗画像という
。

表示機能を備える撮像パネル１００Ｄをタッチパネルに用いる場合、被写体が撮像パネル
１００Ｄに接しているか否かを明画像と暗画像の差分から決定することができる。具体的
には、背景の画像を含む暗画像を明画像から差し引き、その明るい部分から、被写体が撮
像パネル１００Ｄに接している部分を決定できる。

＜表示素子の駆動方法１＞
明画像と暗画像を撮像するための、副画素１５０Ｄ（１）の駆動方法について図１１を用
いて説明する。

図１１（Ａ）に示す副画素１５０Ｄ（１）は、５つのｎ型のトランジスタＭ１乃至Ｍ５と
、容量Ｃ１と、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示素子ＥＬを備える。

なお、当該表示画素回路の駆動方法によれば、明画像と暗画像を撮影できるだけでなく、
表示素子ＥＬに電流を供給するトランジスタＭ２の閾値のばらつきを補正することができ
る。

副画素１５０Ｄ（１）は、配線Ｇ１乃至配線Ｇ３と電気的に接続される。また、配線ＤＡ
ＴＡ、配線Ｖ０、配線ＡＮＯＤＥおよび配線ＣＡＴＨＯＤＥと電気的に接続される。

なお、配線ＤＡＴＡは画像信号を供給することができる配線である。図１１（Ｂ）に示す
信号ｄ（ｎ）はｎ行目の表示画素に供給する画像信号であり、信号ｄ（ｎ＋１）はｎ＋１
行目の表示画素に供給する画像信号である。また、配線Ｖ０および配線ＣＡＴＨＯＤＥは
副画素１５０Ｄ（１）が正しく動作する程度に十分低い電位を供給することができる配線
であり、配線ＡＮＯＤＥは同様に十分高い電位を供給することができる配線である。

図１１（Ｂ）に示すフレームは、画像の１フレームの期間に相当し、期間Ｔ１、期間Ｔ２
はそれぞれ１水平期間に相当し、期間Ｔ３は垂直帰線期間に相当する。

第１のステップにおいて（図１１（Ｂ）の図中の期間Ａに相当）、配線Ｇ１および配線Ｇ
２にロウの信号を、配線Ｇ３にハイの信号を供給する。これにより、トランジスタＭ１、
トランジスタＭ３およびトランジスタＭ４はオフに、トランジスタＭ５はオンになる。そ
の結果、ノードＮの電位が初期化される。

第２のステップにおいて（図中の期間Ｂに相当）、配線Ｇ１にハイの信号を、配線Ｇ２お
よび配線Ｇ３にロウの信号を供給する。これにより、トランジスタＭ１およびトランジス
タＭ３がオンに、トランジスタＭ４およびトランジスタＭ５がオフになる。その結果、容
量Ｃ１に配線ＤＡＴＡが供給する画像信号が書き込まれ、ノードＮにトランジスタＭ２の
閾値に応じた電位が書き込まれる。

第３のステップにおいて（図中の期間Ｃに相当）、配線Ｇ１にロウの信号を、配線Ｇ２お
よび配線Ｇ３にハイの信号を供給する。これにより、トランジスタＭ１およびトランジス
タＭ３はオフに、トランジスタＭ４およびトランジスタＭ５がオンになる。また、容量Ｃ
１が、画像信号とトランジスタＭ２の閾値に応じた電圧をトランジスタＭ２のゲートとソ
ースの間に印加する。その結果、配線ＡＮＯＤＥから配線ＣＡＴＨＯＤＥに電流が、直列
に接続されたトランジスタＭ２および表示素子ＥＬを通って流れる。なお、表示素子ＥＬ
は電流の大きさに概略比例して発光する。

第４のステップにおいて（図中の期間Ｄに相当）、配線Ｇ３にロウの電位を供給する。こ
れにより、トランジスタＭ５はオフとなり、表示素子ＥＬをすでに書き込まれた画像信号
にかかわらず暗くすることができる。その結果、撮像パネル１００Ｄを用いて暗画像を取
得することが可能となる。

第５のステップにおいて（図中の期間Ｅに相当）、配線Ｇ３にハイの電位を供給する。こ
れにより、トランジスタＭ５はオンとなり、表示素子ＥＬをすでに書き込まれた画像信号
に応じた明るさにする。その結果、撮像パネル１００Ｄを用いて明画像を取得することが
可能となる。

以上の第１のステップから第５のステップを繰り返すことにより、撮像パネル１００Ｄは
、１フレームごとに一組の明画像と暗画像を撮像することができる。

なお、第４のステップと第５のステップの順番を逆にして、明画像を撮影したのち暗画像
を撮影することもできる。

＜表示素子の駆動方法２＞
明画像と暗画像を撮像するための、副画素１５０Ｄ（２）の駆動方法について図１２を用
いて説明する。

図１２（Ａ）に示す副画素１５０Ｄ（２）は、６つのｎ型のトランジスタＭ１乃至Ｍ６と
、容量Ｃ１と、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示素子ＥＬを備える。

なお、当該表示画素回路の駆動方法によれば、明画像と暗画像を撮影できるだけでなく、
表示素子ＥＬに電流を供給するトランジスタＭ２の閾値のばらつきを補正することができ
る。

副画素１５０Ｄ（２）は、配線Ｇ１乃至配線Ｇ３と電気的に接続される。また、配線ＤＡ
ＴＡ、配線Ｖ０、配線Ｖ１、配線ＡＮＯＤＥおよび配線ＣＡＴＨＯＤＥと電気的に接続さ
れる。

なお、配線ＤＡＴＡは画像信号を供給することができる配線である。図１２（Ｂ）に示す
信号ｄ（ｎ）はｎ行目の表示画素に供給する画像信号であり、信号ｄ（ｎ＋１）はｎ＋１
行目の表示画素に供給する画像信号である。また、配線Ｖ０および配線ＣＡＴＨＯＤＥは
副画素１５０Ｄ（２）が正しく動作する程度に十分低い電位を供給することができる配線
であり、配線ＡＮＯＤＥは同様に十分高い電位を供給することができる配線である。

図１２（Ｂ）に示すフレームは、画像の１フレームの期間に相当し、期間Ｔ１、期間Ｔ２
はそれぞれ１水平期間に相当し、期間Ｔ３は垂直帰線期間に相当する。

第１のステップにおいて（図１２（Ｂ）の図中の期間Ａに相当）、配線Ｇ１および配線Ｇ
２にロウの信号を、配線Ｇ３にハイの信号を、配線Ｖ１にロウの電位を供給する。これに
より、トランジスタＭ１、トランジスタＭ３、トランジスタＭ４およびトランジスタＭ５
はオフに、トランジスタＭ６はオンになる。その結果、ノードＮの電位が、配線Ｖ１が供
給するロウの電位に初期化される。

第２のステップにおいて（図中の期間Ｂに相当）、配線Ｇ１にハイの信号を、配線Ｇ２お
よび配線Ｇ３にロウの信号を、配線Ｖ１にロウの電位を供給する。これにより、トランジ
スタＭ１およびトランジスタＭ３がオンに、トランジスタＭ４およびトランジスタＭ６が
オフになる。その結果、容量Ｃ１に配線ＤＡＴＡが供給する画像信号が書き込まれ、ノー
ドＮにトランジスタＭ２の閾値に応じた電位が書き込まれる。

第３のステップにおいて（図中の期間Ｃに相当）、配線Ｇ１および配線Ｇ３にロウの信号
を、配線Ｇ２にハイの信号を、配線Ｖ１にロウの電位を供給する。これにより、トランジ
スタＭ１、トランジスタＭ３およびトランジスタＭ６はオフに、トランジスタＭ４および
トランジスタＭ５がオンになる。また、容量Ｃ１が、画像信号とトランジスタＭ２の閾値
に応じた電圧をトランジスタＭ２のゲートとソースの間に印加する。その結果、配線ＡＮ
ＯＤＥから配線ＣＡＴＨＯＤＥに電流が、直列に接続されたトランジスタＭ２および表示
素子ＥＬを通って流れる。なお、表示素子ＥＬは電流の大きさに概略比例して発光する。

第４のステップにおいて（図中の期間Ｄに相当）、配線Ｇ３にハイの信号を、配線Ｖ１に
ハイの電位を供給する。これにより、トランジスタＭ６はオンとなり、表示素子ＥＬをす
でに書き込まれた画像信号にかかわらず明るくすることができる。その結果、撮像パネル
１００Ｄを用いて明画像を取得することが可能となる。

第５のステップにおいて（図中の期間Ｅに相当）、配線Ｇ３にハイの信号を、配線Ｖ１に
ロウの電位を供給する。これにより、トランジスタＭ６はオンとなり、表示素子ＥＬをす
でに書き込まれた画像信号にかかわらず暗くすることができる。その結果、撮像パネル１
００Ｄを用いて暗画像を取得することが可能となる。

第６のステップにおいて（図中の期間Ｆに相当）、配線Ｇ３にロウの信号を供給する。こ
れにより、トランジスタＭ６はオフとなり、表示素子ＥＬをすでに書き込まれた画像信号
に応じた明るさにする。

以上の第１のステップから第６のステップを繰り返すことにより、撮像パネル１００Ｄは
、１フレームごとに一組の明画像と暗画像を撮像することができる。

なお、第４のステップと第５のステップの順番を逆にして、明画像を撮影したのち暗画像
を撮影することもできる。

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

（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の撮像パネルのトランジスタに適用することができる
酸化物半導体膜について説明する。

電子供与体（ドナー）となる水分または水素などの不純物が低減され、なおかつ酸素欠損
が低減されることにより高純度化された酸化物半導体（ｐｕｒｉｆｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）は、ｉ型（真性半導体）又はｉ型に限りなく近い。そのた
め、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタは、オフ電
流が著しく小さく、信頼性が高い。

具体的に、高純度化された酸化物半導体膜にチャネル形成領域を有するトランジスタのオ
フ電流が小さいことは、いろいろな実験により証明できる。例えば、チャネル幅が１×１
０^６μｍでチャネル長が１０μｍの素子であっても、ソース電極とドレイン電極間の電圧
（ドレイン電圧）が１Ｖから１０Ｖの範囲において、オフ電流が、半導体パラメータアナ
ライザの測定限界以下、すなわち１×１０^−１３Ａ以下という特性を得ることができる。
この場合、トランジスタのチャネル幅で規格化したオフ電流は、１００ｚＡ／μｍ以下で
あることが分かる。また、容量素子とトランジスタとを接続して、容量素子に流入または
容量素子から流出する電荷を当該トランジスタで制御する回路を用いて、オフ電流の測定
を行った。当該測定では、高純度化された酸化物半導体膜を上記トランジスタのチャネル
形成領域に用い、容量素子の単位時間あたりの電荷量の推移から当該トランジスタのオフ
電流を測定した。その結果、トランジスタのソース電極とドレイン電極間の電圧が３Ｖの
場合に、数十ｙＡ／μｍという、さらに小さいオフ電流が得られることが分かった。従っ
て、高純度化された酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタは、オフ電
流が、結晶性を有するシリコンを用いたトランジスタに比べて著しく小さい。

なお、特に断りがない限り、本明細書でオフ電流とは、ｎチャネル型トランジスタにおい
ては、ドレインをソースとゲートよりも高い電位とした状態において、ソースの電位を基
準としたときのゲートの電位が０Ｖ以下であるときに、ソースとドレインの間に流れる電
流のことを意味する。或いは、本明細書でオフ電流とは、ｐチャネル型トランジスタにお
いては、ドレインをソースとゲートよりも低い電位とした状態において、ソースの電位を
基準としたときのゲートの電位が０Ｖ以上であるときに、ソースとドレインの間に流れる
電流のことを意味する。

トランジスタに用いる酸化物半導体としては、少なくともインジウム（Ｉｎ）あるいは亜
鉛（Ｚｎ）を含むことが好ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気的
特性のばらつきを減らすためのスタビライザーとして、それらに加えてガリウム（Ｇａ）
を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてスズ（Ｓｎ）を有することが好ま
しい。また、スタビライザーとしてハフニウム（Ｈｆ）を有することが好ましい。また、
スタビライザーとしてアルミニウム（Ａｌ）を有することが好ましい。また、スタビライ
ザーとしてジルコニウム（Ｚｒ）を含むことが好ましい。

酸化物半導体の中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物などは、炭
化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり、スパッタリング法や湿式法
により電気的特性の優れたトランジスタを作製することが可能であり、量産性に優れると
いった利点がある。また、炭化シリコン、窒化ガリウム、または酸化ガリウムとは異なり
、上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物は、ガラス基板上に、電気的特性の優れたトランジスタ
を作製することが可能である。また、基板の大型化にも対応が可能である。

また、他のスタビライザーとして、ランタノイドである、ランタン（Ｌａ）、セリウム（
Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム
（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホル
ミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ル
テチウム（Ｌｕ）のいずれか一種または複数種を含んでいてもよい。

例えば、酸化物半導体として、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化スズ、酸化亜鉛、Ｉ
ｎ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｚｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｓ
ｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｍｇ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ系酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化
物（ＩＧＺＯとも表記する）、Ｉｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物、
Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物、Ｉ
ｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｐｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ
−Ｎｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−
Ｇｄ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｂ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｄｙ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈ
ｏ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｅｒ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｔｍ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｙｂ
−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｌｕ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−
Ｈｆ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ａｌ−Ｚｎ
系酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｈｆ−Ｚｎ系酸化物、Ｉｎ−Ｈｆ−Ａｌ−Ｚｎ系酸化物を用いる
ことができる。

なお、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物とは、ＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物という意
味であり、ＩｎとＧａとＺｎの比率は問わない。また、ＩｎとＧａとＺｎ以外の金属元素
を含んでいてもよい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物は、無電界時の抵抗が十分に高くオフ電
流を十分に小さくすることが可能であり、また、移動度も高い。

例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１（＝１／３：１／３：１／３）あるいはＩｎ：Ｇ
ａ：Ｚｎ＝２：２：１（＝２／５：２／５：１／５）の原子比のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化
物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝１：
１：１（＝１／３：１／３：１／３）、Ｉｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：３（＝１／３：１／
６：１／２）あるいはＩｎ：Ｓｎ：Ｚｎ＝２：１：５（＝１／４：１／８：５／８）の原
子比のＩｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。

例えば、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ系酸化物では比較的容易に高い移動度が得られる。しかしなが
ら、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物でも、バルク内欠陥密度を低減することにより移動度を上
げることができる。

酸化物半導体膜は、例えば非単結晶を有してもよい。例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ Ａｘｉｓ
Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、多結晶、微結晶は非単結晶に含まれる。また、微結
晶は、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。なお、ＣＡＡＣを有する酸化物半導体を、Ｃ
ＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。

酸化物半導体膜は、例えばＣＡＡＣ−ＯＳを有してもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳは、例えば、
ｃ軸配向し、ａ軸または／およびｂ軸はマクロに揃っていない酸化物半導体を有している
。

酸化物半導体膜は、例えば微結晶を有してもよい。なお、微結晶を有する酸化物半導体を
、微結晶酸化物半導体と呼ぶ。微結晶酸化物半導体膜は、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未
満のサイズの微結晶を膜中に含む酸化物半導体を有している。

なお、酸化物半導体膜が、ＣＡＡＣ−ＯＳ、微結晶酸化物半導体の混合膜であってもよい
。混合膜は、例えば、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、を有する
。また、混合膜は、例えば、微結晶酸化物半導体の領域と、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域と、の
積層構造を有してもよい。

なお、酸化物半導体膜は、例えば、単結晶を有してもよい。

酸化物半導体膜は、複数の結晶部を有し、当該結晶部のｃ軸が被形成面の法線ベクトルま
たは表面の法線ベクトルに平行な方向に揃っていることが好ましい。なお、異なる結晶部
間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。そのような酸化物半導体膜
の一例としては、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜がある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、一辺が１００ｎｍ未満の立方体内に収まる大きさ
であることが多い。また、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による観察像では、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる
結晶部と結晶部の境界は明確ではない。また、ＴＥＭによってＣＡＡＣ−ＯＳ膜には明確
な粒界（グレインバウンダリーともいう。）は確認できない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜は、粒界に起因する電子移動度の低下が抑制される。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部は、例えば、ｃ軸がＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法
線ベクトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃い、かつａｂ面に垂直
な方向から見て金属原子が三角形状または六角形状に配列し、ｃ軸に垂直な方向から見て
金属原子が層状または金属原子と酸素原子とが層状に配列している。なお、異なる結晶部
間で、それぞれａ軸およびｂ軸の向きが異なっていてもよい。本明細書において、単に垂
直と記載する場合、８０°以上１００°以下、好ましくは８５°以上９５°以下の範囲も
含まれることとする。また、単に平行と記載する場合、−１０°以上１０°以下、好まし
くは−５°以上５°以下の範囲も含まれることとする。

なお、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜において、結晶部の分布が一様でなくてもよい。例えば、ＣＡＡ
Ｃ−ＯＳ膜の形成過程において、酸化物半導体膜の表面側から結晶成長させる場合、被形
成面の近傍に対し表面の近傍では結晶部の占める割合が高くなることがある。また、ＣＡ
ＡＣ−ＯＳ膜へ不純物を添加することにより、当該不純物添加領域において結晶部の結晶
性が低下することもある。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に含まれる結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線ベクト
ルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃うため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の形
状（被形成面の断面形状または表面の断面形状）によっては互いに異なる方向を向くこと
がある。なお、結晶部のｃ軸は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されたときの被形成面の法線ベ
クトルまたは表面の法線ベクトルに平行な方向になるように揃っている。結晶部は、成膜
することにより、または成膜後に加熱処理などの結晶化処理を行うことにより形成される
。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気的特性の変
動が小さい。よって、当該トランジスタは、信頼性が高い。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、例えば、多結晶である金属酸化物ターゲットを用い、スパッタリン
グ法によって成膜する。当該ターゲットにイオンが衝突すると、ターゲットに含まれる結
晶領域がａ−ｂ面から劈開し、ａ−ｂ面に平行な面を有する平板状またはペレット状のス
パッタリング粒子として剥離することがある。この場合、当該平板状またはペレット状の
スパッタリング粒子が、結晶状態を維持したまま基板に到達することで、ＣＡＡＣ−ＯＳ
膜を成膜することができる。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を成膜するために、以下の条件を適用することが好ましい。

成膜時の不純物混入を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制でき
る。例えば、処理室内に存在する不純物濃度（水素、水、二酸化炭素、及び窒素など）を
低減すればよい。また、成膜ガス中の不純物濃度を低減すればよい。具体的には、露点が
−８０℃以下、好ましくは−１００℃以下である成膜ガスを用いる。

また、成膜時の基板加熱温度を高めることで、基板到達後にスパッタリング粒子のマイグ
レーションが起こる。具体的には、基板加熱温度を１００℃以上７４０℃以下、好ましく
は２００℃以上５００℃以下として成膜する。成膜時の基板加熱温度を高めることで、平
板状またはペレット状のスパッタリング粒子が基板に到達した場合、基板上でマイグレー
ションが起こり、スパッタリング粒子の平らな面が基板に付着する。

また、成膜ガス中の酸素割合を高め、電力を最適化することで成膜時のプラズマダメージ
を軽減すると好ましい。成膜ガス中の酸素割合は、３０体積％以上、好ましくは１００体
積％とする。

ターゲットの一例として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物ターゲットについて以下に示す。

ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末及びＺｎＯ_Ｚ粉末を所定のｍｏｌ数比で混合し、加圧処理後
、１０００℃以上１５００℃以下の温度で加熱処理をすることで多結晶であるＩｎ−Ｇａ
−Ｚｎ系酸化物ターゲットとする。なお、Ｘ、Ｙ及びＺは任意の正数である。ここで、所
定のｍｏｌ数比は、例えば、ＩｎＯ_Ｘ粉末、ＧａＯ_Ｙ粉末及びＺｎＯ_Ｚ粉末が、２：２：
１、８：４：３、３：１：１、１：１：１、４：２：３または３：１：２である。なお、
粉末の種類、及びその混合するｍｏｌ数比は、作製するターゲットによって適宜変更すれ
ばよい。

なお、アルカリ金属は酸化物半導体を構成する元素ではないため、不純物である。アルカ
リ土類金属も、酸化物半導体を構成する元素ではない場合において、不純物となる。特に
、アルカリ金属のうちＮａは、酸化物半導体膜に接する絶縁膜が酸化物である場合、当該
絶縁膜中に拡散してＮａ^＋となる。また、Ｎａは、酸化物半導体膜内において、酸化物半
導体を構成する金属と酸素の結合を分断する、或いは、その結合中に割り込む。その結果
、例えば、閾値電圧がマイナス方向にシフトすることによるノーマリオン化、移動度の低
下等の、トランジスタの電気的特性の劣化が起こり、加えて、特性のばらつきも生じる。
具体的に、二次イオン質量分析法によるＮａ濃度の測定値は、５×１０^１６／ｃｍ^３以下
、好ましくは１×１０^１６／ｃｍ^３以下、更に好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下とす
るとよい。同様に、Ｌｉ濃度の測定値は、５×１０^１５／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１
０^１５／ｃｍ^３以下とするとよい。同様に、Ｋ濃度の測定値は、５×１０^１５／ｃｍ^３以
下、好ましくは１×１０^１５／ｃｍ^３以下とするとよい。

また、インジウムを含む金属酸化物が用いられている場合に、酸素との結合エネルギーが
インジウムよりも大きいシリコンや炭素が、インジウムと酸素の結合を切断し、酸素欠損
を形成することがある。そのため、シリコンや炭素が酸化物半導体膜に混入していると、
アルカリ金属やアルカリ土類金属の場合と同様に、トランジスタの電気的特性の劣化が起
こりやすい。よって、酸化物半導体膜中におけるシリコンや炭素の濃度は低いことが望ま
しい。具体的に、二次イオン質量分析法によるＣ濃度の測定値、またはＳｉ濃度の測定値
は、１×１０^１８／ｃｍ^３以下とするとよい。上記構成により、トランジスタの電気的特
性の劣化を防ぐことができ、ＰＬＤまたは半導体装置の信頼性を高めることができる。

また、ソース電極及びドレイン電極に用いられる導電性材料によっては、ソース電極及び
ドレイン電極中の金属が、酸化物半導体膜から酸素を引き抜くことがある。この場合、酸
化物半導体膜のうち、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、酸素欠損の形成によ
りｎ型化される。

ｎ型化された領域は、ソース領域またはドレイン領域として機能するため、酸化物半導体
膜とソース電極及びドレイン電極との間におけるコンタクト抵抗を下げることができる。
よって、ｎ型化された領域が形成されることで、トランジスタの移動度及びオン電流を高
めることができ、それにより、トランジスタを用いたスイッチ回路の高速動作を実現する
ことができる。

なお、ソース電極及びドレイン電極中の金属による酸素の引き抜きは、ソース電極及びド
レイン電極をスパッタリング法などにより形成する際に起こりうるし、ソース電極及びド
レイン電極を形成した後に行われる加熱処理によっても起こりうる。

また、ｎ型化される領域は、酸素と結合し易い導電性材料をソース電極及びドレイン電極
に用いることで、より形成されやすくなる。上記導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃ
ｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどが挙げられる。

また、酸化物半導体膜は、単数の金属酸化物膜で構成されているとは限らず、積層された
複数の金属酸化物膜で構成されていても良い。例えば、第１乃至第３の金属酸化物膜が順
に積層されている半導体膜の場合、第１の金属酸化物膜及び第３の金属酸化物膜は、第２
の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも１つを、その構成要素に含み、伝導帯下
端のエネルギーが第２の金属酸化物膜よりも０．０５ｅＶ以上、０．０７ｅＶ以上、０．
１ｅＶ以上または０．１５ｅＶ以上、かつ２ｅＶ以下、１ｅＶ以下、０．５ｅＶ以下また
は０．４ｅＶ以下、真空準位に近い酸化物膜である。さらに、第２の金属酸化物膜は、少
なくともインジウムを含むと、キャリア移動度が高くなるため好ましい。

上記構成の半導体膜をトランジスタが有する場合、ゲート電極に電圧を印加することで、
半導体膜に電界が加わると、半導体膜のうち、伝導帯下端のエネルギーが小さい第２の金
属酸化物膜にチャネル領域が形成される。即ち、第２の金属酸化物膜とゲート絶縁膜との
間に第３の金属酸化物膜が設けられていることによって、ゲート絶縁膜と離隔している第
２の金属酸化物膜に、チャネル領域を形成することができる。

また、第３の金属酸化物膜は、第２の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なくとも１つ
をその構成要素に含むため、第２の金属酸化物膜と第３の金属酸化物膜の界面では、界面
散乱が起こりにくい。従って、当該界面においてキャリアの動きが阻害されにくいため、
トランジスタの電界効果移動度が高くなる。

また、第２の金属酸化物膜と第１の金属酸化物膜の界面に界面準位が形成されると、界面
近傍の領域にもチャネル領域が形成されるために、トランジスタの閾値電圧が変動してし
まう。しかし、第１の金属酸化物膜は、第２の金属酸化物膜を構成する金属元素の少なく
とも１つをその構成要素に含むため、第２の金属酸化物膜と第１の金属酸化物膜の界面に
は、界面準位が形成されにくい。よって、上記構成により、トランジスタの閾値電圧等の
電気的特性のばらつきを、低減することができる。

また、金属酸化物膜間に不純物が存在することによって、各膜の界面にキャリアの流れを
阻害する界面準位が形成されることがないよう、複数の酸化物半導体膜を積層させること
が望ましい。積層された金属酸化物膜の膜間に不純物が存在していると、金属酸化物膜間
における伝導帯下端のエネルギーの連続性が失われ、界面近傍において、キャリアがトラ
ップされるか、あるいは再結合により消滅してしまうからである。膜間における不純物を
低減させることで、主成分である一の金属を少なくとも共に有する複数の金属酸化物膜を
、単に積層させるよりも、連続接合（ここでは特に伝導帯下端のエネルギーが各膜の間で
連続的に変化するＵ字型の井戸構造を有している状態）が形成されやすくなる。

連続接合を形成するためには、ロードロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置
（スパッタリング装置）を用いて各膜を大気に触れさせることなく連続して積層すること
が必要となる。スパッタリング装置における各チャンバーは、酸化物半導体にとって不純
物となる水等を可能な限り除去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを
用いて高真空排気（５×１０^−７Ｐａ以上１×１０^−４Ｐａ程度まで）することが好まし
い。または、ターボ分子ポンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー
内に気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。

高純度の真性な酸化物半導体を得るためには、各チャンバー内を高真空排気するのみなら
ず、スパッタリングに用いるガスの高純度化も重要である。上記ガスとして用いる酸素ガ
スやアルゴンガスの露点を、−４０℃以下、好ましくは−８０℃以下、より好ましくは−
１００℃以下とし、使用するガスの高純度化を図ることで、酸化物半導体膜に水分等が取
り込まれることを可能な限り防ぐことができる。

例えば、第１の金属酸化物膜または第３の金属酸化物膜は、アルミニウム、シリコン、チ
タン、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、スズ、ランタン、セリウ
ムまたはハフニウムを、第２の金属酸化物膜よりも高い原子数比で含む酸化物膜であれば
よい。具体的に、第１の金属酸化物膜または第３の金属酸化物膜として、第２の金属酸化
物膜よりも上述の元素を１．５倍以上、好ましくは２倍以上、さらに好ましくは３倍以上
高い原子数比で含む酸化物膜を用いると良い。前述の元素は酸素と強く結合するため、酸
素欠損が酸化物膜に生じることを抑制する機能を有する。よって、上記構成により、第１
の金属酸化物膜または第３の金属酸化物膜を、第２の金属酸化物膜よりも酸素欠損が生じ
にくい酸化物膜にすることができる。

具体的に、第２の金属酸化物膜と、第１の金属酸化物膜または第３の金属酸化物膜とが、
共にＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物である場合、第１の金属酸化物膜または第３の金属酸化物膜
の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_１：ｙ_１：ｚ_１、第２の金属酸化物膜の原子数比をＩｎ
：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_２：ｙ_２：ｚ_２とすると、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも大きくなるよう
に、その原子数比を設定すれば良い。なお、元素ＭはＩｎよりも酸素との結合力が強い金
属元素であり、例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｌａ、Ｃｅ、ＮｄまたはＨｆ
等が挙げられる。好ましくは、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも１．５倍以上大きくなるよ
うに、その原子数比を設定すれば良い。さらに好ましくは、ｙ_１／ｘ_１がｙ_２／ｘ_２より
も２倍以上大きくなるように、その原子数比を設定すれば良い。より好ましくは、ｙ_１／
ｘ_１がｙ_２／ｘ_２よりも３倍以上大きくなるように、その原子数比を設定すれば良い。さ
らに、第２の金属酸化物膜において、ｙ_２がｘ_２以上であると、トランジスタに安定した
電気的特性を付与できるため好ましい。ただし、ｙ_２がｘ_２の３倍以上になると、トラン
ジスタの電界効果移動度が低下してしまうため、ｙ_２は、ｘ_２の３倍未満であると好まし
い。

なお、第１の金属酸化物膜及び第３の金属酸化物膜の厚さは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下
、好ましくは３ｎｍ以上５０ｎｍ以下とする。また、第２の金属酸化物膜の厚さは、３ｎ
ｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは
３ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。

３層構造の半導体膜において、第１の金属酸化物膜乃至第３の金属酸化物膜は、非晶質ま
たは結晶質の両方の形態を取りうる。ただし、チャネル領域が形成される第２の金属酸化
物膜が結晶質であることにより、トランジスタに安定した電気的特性を付与することがで
きるため、第２の金属酸化物膜は結晶質であることが好ましい。

なお、チャネル形成領域とは、トランジスタの半導体膜のうち、ゲート電極と重なり、か
つソース電極とドレイン電極に挟まれる領域を意味する。また、チャネル領域とは、チャ
ネル形成領域において、電流が主として流れる領域をいう。

例えば、第１の金属酸化物膜及び第３の金属酸化物膜として、スパッタリング法により形
成したＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物膜を用いる場合、第１の金属酸化物膜及び第３の金属酸
化物膜の成膜には、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：３：２［原子数
比］）であるターゲットを用いることができる。成膜条件は、例えば、成膜ガスとしてア
ルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１５ｓｃｃｍ用い、圧力０．４Ｐａとし、基板温
度を２００℃とし、ＤＣ電力０．５ｋＷとすればよい。

また、第２の金属酸化物膜をＣＡＡＣ−ＯＳ膜とする場合、第２の金属酸化物膜の成膜に
は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１［原子数比］）であり、
多結晶のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系酸化物を含むターゲットを用いることが好ましい。成膜条件
は、例えば、成膜ガスとしてアルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、酸素ガスを１５ｓｃｃｍ用い
、圧力を０．４Ｐａとし、基板の温度３００℃とし、ＤＣ電力０．５ｋＷとすることがで
きる。

なお、トランジスタは、半導体膜の端部が傾斜している構造を有していても良いし、半導
体膜の端部が丸みを帯びる構造を有していても良い。

また、複数の積層された金属酸化物膜を有する半導体膜をトランジスタに用いる場合にお
いても、ソース電極及びドレイン電極に接する領域が、ｎ型化されていても良い。上記構
成により、トランジスタの移動度及びオン電流を高め、トランジスタを用いたＰＬＤまた
は半導体装置の高速動作を実現することができる。さらに、複数の積層された金属酸化物
膜を有する半導体膜をトランジスタに用いる場合、ｎ型化される領域は、チャネル領域と
なる第２の金属酸化物膜にまで達していることが、トランジスタの移動度及びオン電流を
高め、ＰＬＤまたは半導体装置のさらなる高速動作を実現する上で、好ましい。

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

（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の表示機能を有する撮像パネルを適用した電子機器に
ついて、図１０を参照しながら説明する。

本発明の一態様の電子機器は、本発明の一態様の表示機能を有する撮像パネルを表示部に
有し、当該表示部に画像を表示できる。例えば、放送もしくは配信される映像情報または
情報記録媒体に保存された映像情報を表示できる。情報処理装置が処理した情報を表示で
きる。または、操作パネル等に操作用に供される画像を表示できる。

映像情報を表示する電子機器の一例として、テレビジョン装置やデジタルフォトフレーム
をその一例に挙げることができる。

情報処理装置の一例として、コンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラまた
は携帯情報端末などを挙げることができる。

その他の電子機器として、時計、携帯電話機、携帯型ゲーム機および大型ゲーム機（パチ
ンコ機など）、音響再生装置の操作パネルなどを挙げることができる。

＜テレビジョン装置＞
テレビジョン装置７１００は、スタンド７１０５が支持する筐体７１０１に組み込まれた
表示部７１０３を有する（図１０（Ａ）参照）。また、テレビジョン装置７１００は本発
明の一態様の表示機能を有する撮像パネルを表示部７１０３に有し、映像を表示できる。

リモートコントローラ７１１０は、テレビジョン装置７１００を操作することができ、例
えば表示部７１０３に表示する映像情報の選択または音量の調整等をすることができる。

リモートコントローラ７１１０は情報入出力パネル７１０７および操作キー７１０９等を
有する。

表示部７１０３は、受信機が受信する放送またはモデムから供給される映像を表示できる
。

テレビジョン装置７１００をインターネットに接続し、情報を双方向（送信者と受信者間
、あるいは受信者間同士など）に通信してもよい。

＜情報処理装置＞
情報処理装置の一例として、コンピュータを図１０（Ｂ）に示す。コンピュータは、本体
７２０１、筐体７２０２、表示部７２０３、キーボード７２０４、外部接続ポート７２０
５、ポインティングデバイス７２０６等を備える。また、コンピュータは、本発明の一態
様の表示機能を有する撮像パネルを表示部７２０３に有し、表示機能を有する撮像パネル
に画像を表示し、情報を入力できる。

＜遊技機＞
携帯型遊技機の一例を図１０（Ｃ）に示す。例示する携帯型遊技機は、筐体７３０１と、
連結部７３０３により開閉可能に連結されている筐体７３０２の２つの筐体で構成されて
いる。筐体７３０１には第１の表示部７３０４が組み込まれ、筐体７３０２には第２の表
示部７３０５が組み込まれている。また、携帯型遊技機は、本発明の一態様の表示機能を
有する撮像パネルを第１の表示部７３０４および第２の表示部７３０５に有し、表示機能
を有する撮像パネルに画像を表示し、情報を入力できる。

また、携帯型遊技機は、スピーカ部７３０６、記録媒体挿入部７３０７、ＬＥＤランプ７
３０８、入力手段（操作キー７３０９、接続端子７３１０、センサ７３１１（力、変位、
位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、赤外線等の光、液体、磁気、温度、化学物
質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、ま
たはにおいを測定する機能を含むもの）、マイクロフォン７３１２）等を備えている。

携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して第１の
表示部７３０４および第２の表示部７３０５に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線
通信を行って情報を共有する機能を有する。

＜携帯電話＞
携帯電話機の一例を図１０（Ｄ）に示す。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込
まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７
４０５、マイク７４０６などを備えている。また、携帯電話機７４００は、本発明の一態
様の表示機能を有する撮像パネルを表示部７４０２に有し、表示機能を有する撮像パネル
に画像を表示し、情報を入力できる。

表示部７４０２は、近接センサを有し、指などで触れるまたは近づけることで、情報を入
力することができる。

また、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けて、携
帯電話機７４００の向き（縦か横か）を判断して、表示部７４０２の画面表示を自動的に
切り替えるようにすることができる。

表示部７４０２は、二次元型のイメージセンサとして機能させることもできる。例えば、
表示部７４０２に触れた掌の掌紋、指の指紋等、近赤外光を発光するバックライトまたは
センシング用光源を用いて撮像できる掌静脈、指静脈等の画像を用いて、本人認証を行う
ことができる。

＜携帯情報端末＞
折りたたみ式の携帯情報端末の一例を図１０（Ｅ）に示す。携帯情報端末７４５０は、ヒ
ンジ７４５４で接続された筐体７４５１Ｌと筐体７４５１Ｒを備えている。また、携帯情
報端末７４５０は、操作ボタン７４５３、左側スピーカ７４５５Ｌおよび右側スピーカ７
４５５Ｒの他、携帯情報端末７４５０の側面には図示されていない外部接続ポート７４５
６を備える。なお、筐体７４５１Ｌに設けられた表示部７４５２Ｌと、筐体７４５１Ｒに
設けられた表示部７４５２Ｒが互いに対峙するようにヒンジ７４５４を折り畳むと、２つ
の表示部を筐体で保護することができる。また、携帯情報端末７４５０は、本発明の一態
様の表示機能を有する撮像パネルを表示部７４５２Ｌと表示部７４５２Ｒに有し、表示機
能を有する撮像パネルに画像を表示し、情報を入力できる。

また、携帯情報端末７４５０に、ジャイロ、加速度センサ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、ビデオカメラを搭載することもできる。例
えば、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けること
で、携帯情報端末７４５０の向き（縦か横か）を判断して、表示する画面の向きを自動的
に切り替えるようにすることができる。

また、携帯情報端末７４５０はネットワークに接続できる。携帯情報端末７４５０はイン
ターネット上の情報を表示できる他、ネットワークに接続された他の電子機器を遠隔から
操作する端末として用いることができる。

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

（実施の形態８）
本実施の形態では、実施の形態３で説明する表示機能を備える撮像パネルの構成について
、図１３を参照しながら説明する。特に、本実施の形態では表示機能だけでなく可撓性を
備える撮像パネルについて説明する。

図１３（Ａ）は本発明の一態様の情報処理装置に適用可能な入出力装置の構造を説明する
上面図である。

図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の切断線Ａ−Ｂおよび切断線Ｃ−Ｄにおける断面図である。

図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）の切断線Ｅ−Ｆにおける断面図である。

＜上面図の説明＞
本実施の形態で例示する入出力装置Ｓ００は表示部Ｓ０１を有する（図１３（Ａ）参照）
。

表示部Ｓ０１は、複数の画素Ｓ０２と複数の撮像画素Ｓ０８を備える。撮像画素Ｓ０８は
表示部Ｓ０１に触れる指等を検知することができる。これにより、撮像画素Ｓ０８を用い
てタッチセンサを構成することができる。

画素Ｓ０２は、複数の副画素（例えば副画素Ｓ０２Ｒ）を備え、副画素は発光素子および
発光素子を駆動する電力を供給することができる画素回路を備える。

画素回路は、選択信号を供給することができる配線および画像信号を供給することができ
る配線と、電気的に接続される。

また、入出力装置Ｓ００は選択信号を画素Ｓ０２に供給することができる走査線駆動回路
Ｓ０３ｇ（１）と、画像信号を画素Ｓ０２に供給することができる画像信号線駆動回路Ｓ
０３ｓ（１）を備える。

撮像画素Ｓ０８は、光電変換素子および光電変換素子を駆動する撮像画素回路を備える。

撮像画素回路は、制御信号を供給することができる配線および電源電位を供給することが
できる配線と電気的に接続される。

制御信号としては、例えば記録された撮像信号を読み出す撮像画素回路を選択することが
できる信号、撮像画素回路を初期化することができる信号、および撮像画素回路が光を検
知する時間を決定することができる信号などを挙げることができる。

入出力装置Ｓ００は制御信号を撮像画素Ｓ０８に供給することができる撮像画素駆動回路
Ｓ０３ｇ（２）と、撮像信号を読み出す撮像信号線駆動回路Ｓ０３ｓ（２）を備える。

＜断面図の説明＞
入出力装置Ｓ００は、基板Ｓ１０および基板Ｓ１０に対向する対向基板Ｓ７０を有する（
図１３（Ｂ）参照）。

基板Ｓ１０は、可撓性を有する基板Ｓ１０ｂ、意図しない不純物の発光素子への拡散を防
ぐバリア膜Ｓ１０ａおよび基板Ｓ１０ｂとバリア膜Ｓ１０ａを貼り合わせる接着層Ｓ１０
ｃが積層された積層体である。

対向基板Ｓ７０は、可撓性を有する基板Ｓ７０ｂ、意図しない不純物の発光素子への拡散
を防ぐバリア膜Ｓ７０ａおよび基板Ｓ７０ｂとバリア膜Ｓ７０ａを貼り合わせる接着層Ｓ
７０ｃの積層体である（図１３（Ｂ）参照）。

封止材Ｓ６０は対向基板Ｓ７０と基板Ｓ１０を貼り合わせている。また、封止材Ｓ６０は
空気より大きい屈折率を備え、光学接合層を兼ねる。画素回路および発光素子（例えば発
光素子Ｓ５０Ｒ）は基板Ｓ１０と対向基板Ｓ７０の間にある。

《画素の構成》
画素Ｓ０２は、副画素Ｓ０２Ｒ、副画素Ｓ０２Ｇおよび副画素Ｓ０２Ｂを有する（図１３
（Ｃ）参照）。また、副画素Ｓ０２Ｒは発光モジュールＳ８０Ｒを備え、副画素Ｓ０２Ｇ
は発光モジュールＳ８０Ｇを備え、副画素Ｓ０２Ｂは発光モジュールＳ８０Ｂを備える。

例えば副画素Ｓ０２Ｒは、発光素子Ｓ５０Ｒおよび発光素子Ｓ５０Ｒに電力を供給するこ
とができるトランジスタＳ０２ｔを含む画素回路を備える（図１３（Ｂ）参照）。また、
発光モジュールＳ８０Ｒは発光素子Ｓ５０Ｒおよび光学素子（例えば着色層Ｓ６７Ｒ）を
備える。

発光素子Ｓ５０Ｒは、下部電極Ｓ５１Ｒ、上部電極Ｓ５２、下部電極Ｓ５１Ｒと上部電極
Ｓ５２の間に発光性の有機化合物を含む層Ｓ５３を有する（図１３（Ｃ）参照）。

発光性の有機化合物を含む層Ｓ５３は、発光ユニットＳ５３ａ、発光ユニットＳ５３ｂお
よび発光ユニットＳ５３ａと発光ユニットＳ５３ｂの間に中間層Ｓ５４を備える。

発光モジュールＳ８０Ｒは、着色層Ｓ６７Ｒを対向基板Ｓ７０に有する。着色層は特定の
波長を有する光を透過するものであればよく、例えば赤色、緑色または青色等を呈する光
を選択的に透過するものを用いることができる。または、発光素子の発する光をそのまま
透過する領域を設けてもよい。

例えば、発光モジュールＳ８０Ｒは、発光素子Ｓ５０Ｒと着色層Ｓ６７Ｒに接する封止材
Ｓ６０を有する。

着色層Ｓ６７Ｒは発光素子Ｓ５０Ｒと重なる位置にある。これにより、発光素子Ｓ５０Ｒ
が発する光の一部は、光学接合層を兼ねる封止材Ｓ６０および着色層Ｓ６７Ｒを透過して
、図中の矢印に示すように発光モジュールＳ８０Ｒの外部に射出される。

《表示パネルの構成》
入出力装置Ｓ００は、遮光層Ｓ６７ＢＭを対向基板Ｓ７０に有する。遮光層Ｓ６７ＢＭは
、着色層（例えば着色層Ｓ６７Ｒ）を囲むように設けられている。

入出力装置Ｓ００は、反射防止層Ｓ６７ｐを表示部Ｓ０１に重なる位置に備える。反射防
止層Ｓ６７ｐとして、例えば円偏光板を用いることができる。

入出力装置Ｓ００は、絶縁膜Ｓ２１を備える。絶縁膜Ｓ２１はトランジスタＳ０２ｔを覆
っている。なお、絶縁膜Ｓ２１は画素回路に起因する凹凸を平坦化するための層として用
いることができる。また、不純物のトランジスタＳ０２ｔ等への拡散を抑制することがで
きる層が積層された絶縁膜を、絶縁膜Ｓ２１に適用することができる。

入出力装置Ｓ００は、発光素子（例えば発光素子Ｓ５０Ｒ）を絶縁膜Ｓ２１上に有する。

入出力装置Ｓ００は、下部電極Ｓ５１Ｒの端部に重なる隔壁Ｓ２８を絶縁膜Ｓ２１上に有
する（図１３（Ｃ）参照）。また、基板Ｓ１０と対向基板Ｓ７０の間隔を制御するスペー
サＳ２９を、隔壁Ｓ２８上に有する。

《画像信号線駆動回路の構成》
画像信号線駆動回路Ｓ０３ｓ（１）は、トランジスタＳ０３ｔおよび容量Ｓ０３ｃを含む
。なお、駆動回路は画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。

《撮像画素の構成》
撮像画素Ｓ０８は、光電変換素子Ｓ０８ｐおよび光電変換素子Ｓ０８ｐに照射された光を
検知するための撮像画素回路を備える。また、撮像画素回路は、トランジスタＳ０８ｔを
含む。

例えばｐｉｎ型のフォトダイオードを光電変換素子Ｓ０８ｐに用いることができる。

《他の構成》
入出力装置Ｓ００は、信号を供給することができる配線Ｓ１１を備え、端子Ｓ１９が配線
Ｓ１１に設けられている。なお、画像信号および同期信号等の信号を供給することができ
るＦＰＣ（１）が端子Ｓ１９に電気的に接続されている。

なお、ＦＰＣ（１）にはプリント配線基板（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。

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

（実施の形態９）
本実施の形態では、実施の形態８で説明した表示機能だけでなく可撓性を備える撮像パネ
ルの例について、図１４乃至図１７を用いて説明する。なお、本実施の形態で説明する表
示機能を備える撮像パネルは、近づく指の位置情報を供給することができるため、タッチ
パネルに用いることができる。

図１４は、表示機能を備える撮像パネルを説明する図である。図１４（Ａ）は撮像画素に
おける撮像素子と表示素子の配置を説明する図であり、図１４（Ｂ）は撮像パネルにおけ
る駆動回路の配置を説明する図であり、図１４（Ｃ）は表示パネルの表示部の配置を説明
する図である。

図１５は、表示機能を備える撮像パネルの表示品位を説明する図である。

図１６および図１７は、表示機能を備える撮像パネルの可撓性を説明する図である。図１
６は、表示機能を備える撮像パネルを二つ折りにする様子を説明する図である。図１７（
Ａ）は、三つ折りにすることができる表示機能を備える撮像パネルの外観を説明する図で
あり、図１７（Ｂ−１）乃至図１７（Ｂ−３）は、三つ折りにする様子を説明する図であ
る。

＜可撓性を有する表示機能を備える撮像パネル＞
作製した表示機能を備える撮像パネルについて、その表示パネルの仕様を表１に、撮像パ
ネルの仕様を表２に示す。

本実施の形態で説明する表示機能を備える撮像パネルは、４８個の表示画素（１２×４画
素）にある検知領域（Ｓｅｎｓｏｒ ａｒｅａ）を利用して一つの撮像画素を構成する。

本実施の形態で説明する表示機能を備える撮像パネルは、近づく指を検知し、タッチパネ
ルとして用いることができた。例えば、操作用に供する画像が表示された場所に指を近づ
けることにより位置情報を供給し、当該位置情報に関連付けられた操作をすることができ
る。具体的には、白色の地色に比べて暗色の図形が描かれた画像を操作用に供する画像に
用いることができた。

また、５つのトランジスタと１つの容量素子を用いて閾値補正が可能である。これにより
、良好な画像を表示することができた。

また、表示品位等を損なうことなく、折り畳まれた状態と展開された状態を１０万回繰り
返すことができた。

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

１００Ａ 撮像パネル
１００Ｂ 撮像パネル
１００Ｃ 撮像パネル
１００Ｄ 撮像パネル
１０１ 基板
１１０Ａ 撮像画素
１１０Ｂ 撮像画素
１１０Ｃ 撮像画素
１１０Ｄ 撮像画素
１２０ 光電変換素子
１２０Ｂ 光電変換素子
１２０Ｃ 光電変換素子
１２１ 光電変換素子
１２１Ｂ 光電変換素子
１２２ トランジスタ
１２５ トランジスタ
１２６ 容量
１３０ 検知回路
１５０Ａ 窓
１５０Ｂ 窓
１５０Ｃ 窓
１５０Ｄ 表示画素
１６１ ゲート
１６２ ゲート絶縁膜
１６３ 半導体層
１６５ａ 電極
１６５ｂ 電極
１６７ 保護層
１７８ 開口部
２００ 撮像装置
２２０ 選択回路
２２１ トランジスタ
２２２ 配線
２２５ アンプ
２２６ トランジスタ
２２７ トランジスタ
２３０ 回路
２４０ 駆動回路
２４９ 領域
２５０ 走査線駆動回路
４１０ 基板
４１０ａ バリア膜
４１０ｂ 基材
４２１ａ 平坦化層
４２１ｂ 平坦化層
４２５ 開口部
４２６ 充填材
４２８ 隔壁
４２８ｈ 開口部
４２９ スペーサー
４５０ 発光素子
４５１ 下部電極
４５２ 上部電極
４５３ 層
４６７ＢＭ 遮光層
４６７ＣＦ 着色層
４７０ 対向基板
４８０ 発光モジュール
１１００ 表示パネル
１１５０ 表示画素
７１００ テレビジョン装置
７１０１ 筐体
７１０３ 表示部
７１０５ スタンド
７１０７ 情報入出力パネル
７１０９ 操作キー
７１１０ リモートコントローラ
７２０１ 本体
７２０２ 筐体
７２０３ 表示部
７２０４ キーボード
７２０５ 外部接続ポート
７２０６ ポインティングデバイス
７３０１ 筐体
７３０２ 筐体
７３０３ 連結部
７３０４ 表示部
７３０５ 表示部
７３０６ スピーカ部
７３０７ 記録媒体挿入部
７３０８ ＬＥＤランプ
７３０９ 操作キー
７３１０ 接続端子
７３１１ センサ
７３１２ マイクロフォン
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４５０ 携帯情報端末
７４５１Ｌ 筐体
７４５１Ｒ 筐体
７４５２Ｌ 表示部
７４５２Ｒ 表示部
７４５３ 操作ボタン
７４５４ ヒンジ
７４５５Ｌ 左側スピーカ
７４５５Ｒ 右側スピーカ
７４５６ 外部接続ポート
Ａ 期間
ＡＮＯＤＥ 配線
ＢＲ 配線
Ｂ 期間
Ｃ 期間
Ｃ１ 容量
ＣＡＴＨＯＤＥ 配線
Ｄ 期間
ＤＡＴＡ 配線
Ｅ 期間
Ｆ 期間
Ｇ１ 配線
Ｇ２ 配線
Ｇ３ 配線
Ｍ１ トランジスタ
Ｍ２ トランジスタ
Ｍ３ トランジスタ
Ｍ４ トランジスタ
Ｍ５ トランジスタ
Ｍ６ トランジスタ
ＰＯ 配線
ＰＲ 配線
ＰＵＬＬ 端子
ＲＥＡＤ＿ＯＵＴ 端子
Ｓ１ 端子
Ｓ２ 端子
ＳＥ 配線
ＳＦＧＮＤ 配線
Ｔ１ 期間
Ｔ２ 期間
ＴＸ 配線
Ｖ０ 配線
Ｖ１ 配線
ＶＰＩ 配線
ＶＰＯ 配線
ＶＰＲ 配線
Ｓ００ 入出力装置
Ｓ０１ 表示部
Ｓ０２ 画素
Ｓ０２Ｂ 副画素
Ｓ０２Ｇ 副画素
Ｓ０２Ｒ 副画素
Ｓ０２ｔ トランジスタ
Ｓ０３ｃ 容量
Ｓ０３ｇ（１） 走査線駆動回路
Ｓ０３ｇ（２） 撮像画素駆動回路
Ｓ０３ｓ（１） 画像信号線駆動回路
Ｓ０３ｓ（２） 撮像信号線駆動回路
Ｓ０３ｔ トランジスタ
Ｓ０８ 撮像画素
Ｓ０８ｐ 光電変換素子
Ｓ０８ｔ トランジスタ
Ｓ１０ 基板
Ｓ１０ａ バリア膜
Ｓ１０ｂ 基板
Ｓ１０ｃ 接着層
Ｓ１１ 配線
Ｓ１９ 端子
Ｓ２１ 絶縁膜
Ｓ２８ 隔壁
Ｓ２９ スペーサ
Ｓ５０Ｒ 発光素子
Ｓ５１Ｒ 下部電極
Ｓ５２ 上部電極
Ｓ５３ 発光性の有機化合物を含む層
Ｓ５３ａ 発光ユニット
Ｓ５３ｂ 発光ユニット
Ｓ５４ 中間層
Ｓ６０ 封止材
Ｓ６７ＢＭ 遮光層
Ｓ６７ｐ 反射防止層
Ｓ６７Ｒ 着色層
Ｓ７０ 対向基板
Ｓ７０ａ バリア膜
Ｓ７０ｂ 基板
Ｓ７０ｃ 接着層
Ｓ８０Ｂ 発光モジュール
Ｓ８０Ｇ 発光モジュール
Ｓ８０Ｒ 発光モジュール

Claims (1)

1. 二つ折りにすることができる撮像パネルを有する電子機器であって、
   前記撮像パネルは、マトリクス状に配置された第１乃至第４の表示素子と撮像素子とを有し、
   前記撮像素子は、タッチセンサとしての機能を有し、
   前記撮像素子は、前記第１の表示素子と前記第２の表示素子との間、前記第１の表示素子と前記第３の表示素子の間、及び前記第３の表示素子と前記第４の表示素子の間に延在して配置され、
   前記撮像素子と電気的に接続された第１の回路を有し、
   前記表示素子と電気的に接続された第２の回路を有し、
   前記撮像パネルは、第１の領域と、第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間の第３の領域と、を有し、
   前記第１の領域乃至前記第３の領域の各々は、表示領域を有し、
   前記第３の領域は、折り曲げることができる機能を有し、
   前記第１の回路、及び前記第２の回路は、前記第３の領域と重ならない電子機器。

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