(57)【要約】【課題】簡便に入力作業を行うことができ、誤操作を抑止する情報端末への入力手段、および情報端末への入力方法を提供する。【解決手段】支持体と、支持体に設けられたレーザ発振器からなる入力手段と、表示部にセンサを有する情報端末と、レーザ発振器および情報端末の少なくとも一方と有線あるいは無線で接続されたスイッチからなり、表示部の所望の領域が、入力手段から出力されたレーザ光に照射され、当該領域がレーザ光に照射された状態でスイッチを操作することにより、当該領域への情報の入力を行う。【選択図】図１
2018120592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、
前記支持体に設けられた可動部と、
前記可動部を介して、前記支持体に設けられたレーザ発振器と、
前記レーザ発振器と接続されたスイッチを有し、
前記可動部により、前記レーザ発振器からのレーザ光の出力方向とユーザの視線が一致するように調整可能であることを特徴とする、情報端末への入力手段。
【請求項２】
請求項１において、
前記支持体は、眼鏡、帽子、ヘルメットおよびヘッドギアのいずれか一からなることを特徴とする入力手段。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記スイッチは、呼気スイッチ、押しボタン型スイッチ、ペダル型スイッチ、および瞬きスイッチから選ばれた一つであることを特徴とする入力手段。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３において、
前記レーザ発振器は第１のレーザ光と第２のレーザ光を出力し、
前記スイッチは、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光を切り替えるように構成されることを特徴とする入力手段。
【請求項５】
情報端末と、前記情報端末へ入力を行う入力手段と、を有し、
前記入力手段は、レーザ発振器、および前記レーザ発振器と接続されたスイッチを有し、
前記情報端末は、表示部を有し、前記表示部は、センサを有し、
前記レーザ発振器から出力された第１のレーザ光で、前記表示部上の領域を照射し、
前記第１のレーザ光から第２のレーザ光に切り替え、
前記第２のレーザ光で、前記領域を照射し、
前記領域に設けられた、前記センサは、前記第２のレーザ光を検出し、
前記第１のレーザ光から前記第２のレーザ光への切り替えは、前記スイッチにより行われることを特徴とする情報端末への入力方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２のレーザ光と前記第１のレーザ光は、強度が異なることを特徴とする入力方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光より、強度が大きいことを特徴とする入力方法。
【請求項８】
請求項５において、
前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光はパルスレーザ光であることを特徴とする入力方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２のレーザ光は、前記第１のレーザ光より、パルス周期が短いことを特徴とする入力方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記第２のレーザ光と前記第１のレーザ光は、デューティー比が異なることを特徴とする入力方法。
【請求項１１】
情報端末と、前記情報端末へ入力を行う入力手段と、人工知能と、を有し、
前記入力手段は、レーザ発振器、および前記レーザ発振器と接続されたスイッチを有し、
前記情報端末は、表示部を有し、前記表示部は、センサを有し、
前記レーザ発振器から出力された第１のレーザ光で、前記表示部上の領域を照射し、
前記第１のレーザ光を前記センサにて検出し、
前記スイッチにより前記情報端末へ情報が入力されるように構成され、
前記人工知能は前記センサにて検出された前記第１のレーザ光の動きのパターンを抽出し、記憶することを特徴とする情報端末への入力支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は、情報端末、表示装置、情報端末への入力手段、これらを用いた情報端末への入力方法、入力システム、および入力支援システムに関する。
【０００２】
また、本発明の一形態は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一形態は、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）に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、タッチパネルが設けられた、スマートフォンやタブレット端末などの情報端末の普及により、タッチパネルの操作による情報端末への入力が日常化している。情報端末のユーザは、指や、スタイラスなどのタッチペンを用いて情報端末へ情報の入力を行う。
【０００４】
例えば、表示部に入力部が設けられた表示装置へのペンを用いた情報の入力が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８７９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、頚椎損傷などを負い、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせないユーザ、指先の感覚が無いユーザ、または身体の一部に欠損があるユーザにとって、タッチパネルに対するタッチによる操作は、困難である。具体的には、頚椎損傷者にとっては、指を動かすこと自体が難しい場合があり、情報端末に設けられた表示部の意図した領域に指を運ぶことが難しい。また、指の触覚も乏しいユーザにとっては、表示部へのタッチが行われたかどうかの判断も難しい。このような場合、ユーザにとって情報端末への情報の入力は煩雑な作業となり、ユーザは情報端末の誤操作や、情報端末に誤入力してしまう恐れがある。また、上肢に欠損があるユーザにとっては、手や指による表示部へのタッチが不可能な場合がある。
【０００７】
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、簡便に入力作業を行うことができ、誤操作を抑止する情報端末への入力手段、情報端末への入力方法、および情報端末への入力支援システムを提供することを課題の一とする。
【０００８】
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。
【０００９】
なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した記載、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、表示部にレーザ光検出部が設けられた情報端末である。
【００１１】
本発明の一態様は、支持体に、レーザ発振器が設けられた情報端末への入力手段である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、情報端末の表示部が、レーザ光に照射され、レーザ発振器および情報端末の少なくとも一方と有線あるいは無線で接続されたスイッチを操作することにより、タッチをエミュレートする入力システムである。
【００１３】
なお、情報端末への情報の入力には、２種類のレーザ光を用いてもよい。ここで、２種類のレーザ光とは、同一のレーザ発振器から出力され、互いに強度の異なるレーザ光、同一のレーザ発振器から出力され、互いに出力パルスの異なるレーザ光、あるいは、異なるレーザ発振器から出力されるレーザ光のことをいう。
【００１４】
また、レーザ発振器は、眼鏡、帽子、ヘッドギアなどの支持体に設けられるのが好ましい。この場合、レーザ発振器はユーザの頭部に取り付けられ、ユーザの頭の動きに合わせて、情報端末が有する表示部の所望の位置がレーザ光に照射される。これにより、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせないユーザ、指先の感覚が無いユーザ、あるいは、身体の一部に欠損があるユーザでも、所望の位置を選択し、情報を入力することができる。
【００１５】
第１のレーザ光にて所望の位置を選択し、第２のレーザ光にて情報を入力してもよい。この場合情報端末の表示部には、少なくとも第２のレーザ光を検出するレーザ光検出部が設けられる。
【００１６】
レーザ発振器と、支持体の間に、ユーザの視線と、レーザ光により照射される場所が一致するようにレーザ光の出力方向を調整できる可動部を設けてもよい。
【００１７】
第２のレーザ光は、スイッチの操作により出力される構成としてもよい。
【００１８】
当該スイッチは、手や指の動きが不自由なユーザでも操作できるスイッチを用いるのが好ましい。例えば、呼気スイッチ、手、腕、足、顎などで操作できる押しボタン型スイッチ、ペダル型スイッチ、ゴム製のボールなどを握ることで操作するスイッチ、瞬きスイッチなどを用いることができる。
【００１９】
また、本発明の一態様は、支持体と、支持体に設けられた可動部と、可動部を介して、支持体に設けられたレーザ発振器と、レーザ発振器と接続されたスイッチを有し、可動部により、レーザ発振器からのレーザ光の出力方向とユーザの視線が一致するようにレーザ光の出力方向を調整可能である情報端末への入力手段である。
【００２０】
なお、支持体は、眼鏡、帽子、ヘルメットおよびヘッドギアのいずれか一からなることが好ましい。
【００２１】
なお、スイッチは、呼気スイッチ、押しボタン型スイッチ、ペダル型スイッチ、および瞬きスイッチから選ばれた一つであることが好ましい。
【００２２】
なお、レーザ発振器は第１のレーザ光と第２のレーザ光を出力し、スイッチは、第１のレーザ光と第２のレーザ光を切り替えるように構成されてもよい。
【００２３】
また、本発明の一態様は、情報端末と、前記情報端末へ入力を行う入力手段と、を有し、入力手段は、レーザ発振器、およびレーザ発振器と接続されたスイッチを有し、情報端末は、表示部を有し、表示部は、センサを有し、レーザ発振器から出力された第１のレーザ光で、表示部上の領域を照射し、第１のレーザ光から第２のレーザ光に切り替え、第２のレーザ光で、当該領域を照射し、当該領域に設けられた、センサは、第２のレーザ光を検出し、第１のレーザ光から第２のレーザ光への切り替えは、スイッチにより行われる情報端末への入力方法である。
【００２４】
なお、第２のレーザ光と第１のレーザ光は、強度が異なることが好ましい。
【００２５】
なお、第２のレーザ光は、第１のレーザ光より、強度が大きいことが好ましい。
【００２６】
なお、第１のレーザ光および第２のレーザ光はパルスレーザ光であることが好ましい。
【００２７】
なお、第２のレーザ光は、第１のレーザ光より、パルス周期が短いことが好ましい。
【００２８】
なお、第２のレーザ光と第１のレーザ光は、デューティー比が異なることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の一態様は、情報端末と、情報端末へ入力を行う入力手段と、人工知能と、を有し、入力手段は、レーザ発振器、およびレーザ発振器と接続されたスイッチを有し、情報端末は、表示部を有し、表示部は、センサを有し、レーザ発振器から出力された第１のレーザ光で、表示部上の領域を照射し、第１のレーザ光をセンサにて検出し、スイッチにより情報端末へ情報が入力されるように構成され、人工知能はセンサにて検出された第１のレーザ光の動きのパターンを抽出し、記憶する情報端末への入力支援システムである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の一形態により、簡便に入力作業を行うことができ、誤操作を抑止する情報端末への入力手段、情報端末への入力方法、および情報端末への入力支援システムを提供することができる。
【００３１】
また、入力手段として、レーザ光を用いることで、ユーザから離れた場所に位置する情報端末や表示装置にも入力が可能となる。このため、本発明における情報端末はスマートフォンやタブレット型コンピュータなどの携帯型の情報端末に限定されない。本発明の構成として、デスクトップコンピュータやラップトップコンピュータのモニタ、テレビ、テレビ会議などの会議などに用いることができ、複数の人で同時に閲覧可能な大型モニタ、あるいは公共施設、商業施設、交通機関などに設置されたデジタルサイネージなど、据え置き型の情報端末や表示装置にも適応可能である。よって、対象となる情報端末や表示装置は多岐にわたる。本明細書では、これらを総称して情報端末、あるいは表示部を有する情報端末と呼ぶことがある。
【００３２】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一形態は、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一態様に係る入力手段、情報端末、および使用例を示す図。
【図２】本発明の一態様に係る入力手段を示す図。
【図３】本発明の一態様に係る入力手段を示す図。
【図４】本発明の一態様に係る入力手段、および使用例を示す図。
【図５】本発明の一態様に係る入力操作の例を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の一態様に係る入力操作の例を示すタイミングチャート。
【図７】本発明の一態様に係る入力操作の例を示すタイミングチャート。
【図８】本発明の一態様に係る入力操作の例を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の一態様に係る入力操作の例を示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の一態様に係る入力手段、および情報端末の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の一態様に係る入力操作の例を説明する図。
【図１２】人工知能を用いた入力パターンの抽出、および入力支援を説明するフローチャート。
【図１３】本発明の一態様に係る表示パネルの構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の一態様に係る表示パネルの画素回路を示す図。
【図１５】本発明の一態様に係る表示パネルの画素回路を示す図。
【図１６】本発明の一態様に係るフォトセンサの動作を示すタイミングチャート。
【図１７】本発明の一態様に係る表示パネルの画素回路を示す図。
【図１８】本発明の一態様に係る表示部を示す断面図。
【図１９】本発明の一態様に係る表示部を示す断面図。
【図２０】本発明の一態様に係る表示部を示す断面図。
【図２１】本発明の一態様に係る電子機器を示す図。
【図２２】本発明の一態様に係る電子機器を示す図。
【図２３】本発明の一態様に係る電子機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異なる形態で実施することが可能であり、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、以下の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。
【００３５】
また、図面において、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を模式的に示したものであり、図面に示す形状または値などに限定されない。
【００３６】
なお、本明細書中において、高電源電圧をＨレベル（又はＶＤＤ）、低電源電圧をＬレベル（又はＧＮＤ）と呼ぶ場合がある。
【００３７】
また、本明細書は、以下の実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、互いに構成例を適宜組み合わせることが可能である。
【００３８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一形態である情報端末および入力手段について説明を行う。
【００３９】
図１に示す情報端末１０１は、表示部１０３を有し、表示部には、レーザ光１０５を検出するセンサが設けられている。レーザ光１０５を検出するセンサとしては、フォトセンサやフォトダイオードを用いることができる。当該センサは、受光部におけるレーザ光の強度を検出できるものが好ましい。
【００４０】
なお、表示部１０３には、常時照明器具からの光や太陽光などの外光が入射していることが考えられる。このような外光と、情報端末への情報入力のための光を区別するため、情報入力のための光はこのような外光よりも高いエネルギーを有していることが好ましい。高いエネルギーを有する光として、レーザ光を用いることが好ましい。
【００４１】
または、表示部内あるいは表示部外の複数のセンサで、それぞれ入射光のエネルギーの強さを比較し、相対的に他のセンサよりも高いエネルギーが検出されたセンサを含む領域を、ユーザが選択した領域と判断してもよい。
【００４２】
また、ユーザが表示部１０３の所望の領域を選択し、情報を入力するためには、指向性の高い光を用いることが好ましい。このように高い指向性を有する光として、レーザ光を用いることが好ましい。
【００４３】
また、当該センサは、レーザ光１０５の検出だけでなく、ユーザの指や、スタイラスなどのタッチペンによるタッチを検出するタッチセンサとして機能してもよい。なお、ここでいうタッチとは、指やタッチペンで表示部を直接触れることだけでなく、表示部に触れることなく、表示部近傍まで指やタッチペンを近づけることも含まれる。また、当該センサがレーザ光１０５を検出したら、情報端末１０１は、当該レーザ光が照射された領域にポインタ１０６を表示させてもよい。
【００４４】
入力手段１３０は、支持体１０９と、支持体１０９に設けられたレーザ発振器１０７を有し、ユーザの頭部などに固定される。本実施の形態ではレーザ発振器１０７を頭部に固定できるよう、支持体１０９は頭部に装着するものを例示している。これにより、ユーザの視線に合わせて情報端末１０１の表示部１０３をレーザ光で照射することができるので好ましい。一方で、ユーザの利便性を考え、入力手段１３０は、レーザ発振器１０７を頭部以外、例えば、首、胸、肩、腕、手、あるいは指に固定できる形態としてもよい。
【００４５】
入力手段１３０は、さらにスイッチ１１１を有していることが好ましく、情報端末１０１への情報の入力には、レーザ発振器１０７と有線または無線で接続されたスイッチ１１１を用いることができる。あるいは、情報端末１０１と有線または無線で接続されたスイッチ１１１を用いてもよい。
【００４６】
スイッチ１１１がレーザ発振器１０７と接続されている場合、スイッチ１１１は、レーザ発振器１０７のＯＮ／ＯＦＦ、レーザ発振器１０７から出力されるレーザ光１０５の強度、パルス幅、デューティー比の切り替えなどに用いることができる。一方、スイッチ１１１が情報端末１０１と接続されている場合、表示部１０３がレーザ光１０５に照射されている状態でスイッチ１１１による操作が行われると、情報端末１０１は、レーザ光１０５に照射された部分でタッチパネルにおけるタッチに相当する動作が行われたとみなし、タッチ入力と同様に情報の入力を行うことができる。また、スイッチ１１１は、２以上のチャンネル（Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３、など）を有するのが好ましい。
【００４７】
図２（Ａ）は、支持体１０９として眼鏡を用いた場合の入力手段１３０を示す図である。眼鏡は、テンプル１１３、リム１１５、ブリッジ１１６、レンズ１１７などからなり、レーザ発振器１０７は、テンプル１１３に固定されている。ただし、本実施の形態はこれに限らない。レーザ発振器１０７の大きさや重さに応じて、リム１１５やブリッジ１１６に取り付けられていてもよい。レンズ１１７は、ユーザの視力を矯正する機能を有していても良いし、特定の波長の透過を抑制する機能を有していても良い。特に、波長４００ｎｍ以下の紫外線や、情報端末の表示部から発せられる光の内、波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の所謂ブルーライトなどの透過を抑制できることが好ましい。または、レンズ１１７は設けなくてもよい。
【００４８】
図２（Ｂ）は、入力手段１３０を上方から見た、支持体１０９およびレーザ発振器１０７の拡大図である。テンプル１１３とリム１１５は、ヒンジ１１９を介して接続されており、入力手段１３０は収納時などに折り畳みが可能である。レーザ発振器１０７は、可動部１２１を介して支持体１０９に設けられていてもよい。可動部１２１を用いてレーザ発振器１０７から出力されるレーザ光の方向を調整し、ユーザの視線と、表示部上でレーザ光に照射される場所を一致させることができる。
【００４９】
また、レーザ発振器１０７に用いられる電源は、一次電池、二次電池などの電池や、商用電源などを用いることができる。電池は、乾電池、ボタン型電池、ラミネート型電池、樹脂などでパッケージされた所謂電池パックなどを用いることができる。また、電池は、レーザ発振器１０７に内蔵されていても良いし、支持体１０９に設けられていてもよい。電源がレーザ発振器１０７の外部にあることで、レーザ発振器１０７を小型かつ軽量にでき、ユーザはレーザ発振器１０７の重さによるストレスを感じることなく入力手段１３０を使用できるため好ましい。また、レーザ発振器１０７の取り付け位置が制限されず、デザインの自由度が増えるという点でも好ましい。さらに、電源として二次電池を用いる場合、テンプル１１３を湾曲した構造の二次電池や、変形が可能な二次電池とすることで、電池による重さを左右のテンプル１１３に分散でき、ユーザは重さによるストレスを感じることなく入力手段１３０を使用できるため好ましい。また、レーザ発振器１０７を、情報端末１０１に接続し、情報端末１０１からレーザ発振器１０７に電源を供給してもよい。レーザ発振器１０７と情報端末１０１の接続には、ＵＳＢケーブルなどを用いることができる。なお、図示しないが、レーザ発振器１０７や電源として用いられる二次電池には、電源供給や充電のための端子が設けられる。
【００５０】
図１および図２では、支持体１０９として、眼鏡を用いる例を示したがこれに限らない。図３（Ａ）に示すように支持体１２３として、帽子やヘルメットを用いてもよいし、図３（Ｂ）に示すように支持体１２５としてヘッドギアを用いてもよい。図３（Ａ）では、帽子やヘルメットなどの支持体１２３にレーザ発振器１０７が設けられ、スイッチ１１１は、レーザ発振器１０７と有線あるいは無線で接続されている。なお、図示しないが、レーザ発振器１０７は、可動部を介して支持体１２３に設けられているのが好ましい。可動部については、図２（Ｂ）に示す可動部１２１を用いることができる。なお、レーザ発振器が設けられる場所は図示した側頭部に限らない、帽子の正面（額周辺部）に設けられていてもよい。
【００５１】
また、図３（Ｂ）では、ヘッドギアなどの支持体１２５にレーザ発振器１０７が設けられ、スイッチ１１１は、レーザ発振器１０７と有線あるいは無線で接続されている。なお、図示しないが、レーザ発振器１０７は、可動部を介して支持体１２５に設けられているのが好ましい。可動部については、図２（Ｂ）に示す可動部１２１を用いることができる。なお、レーザ発振器が設けられる場所は図示した側頭部に限らない、ヘッドギアの正面（額周辺部）に設けられていてもよい。
【００５２】
また、図１乃至図３では、レーザ発振器１０７にスイッチ１１１が有線で接続されている例を示している。スイッチ１１１としては、手や指の動きが不自由なユーザでも操作できるスイッチを用いるのが好ましい。例えば、呼気スイッチ、手、腕、足、口、顎などで操作できる押しボタン型スイッチ、ペダル型スイッチ、ゴム製のボールなどを握ることで操作するスイッチ、瞬きスイッチなどを用いることができる。
【００５３】
例えば、上肢に障害あるいは欠損のあるユーザにとっては、スイッチ１１１として、呼気スイッチ、口や顎で操作できるスイッチ、ペダル型スイッチ、瞬きスイッチなどを用いればよい。また、下肢に障害あるいは欠損のあるユーザにとっては、スイッチ１１１として、呼気スイッチ、手、腕、口、顎などで操作できる押しボタン型スイッチ、ゴム製のボールなどを握ることで操作するスイッチ、瞬きスイッチなどを用いればよい。
【００５４】
図４は、支持体１０９に設けられたレーザ発振器１０７と、スイッチ１１１としてペダル型スイッチ１２７が有線で接続されている例を示している。ペダル型スイッチ１２７は、床に置いて使用してもよいし、椅子に取り付けられていてもよい。本実施の形態では、車椅子１２９のフットサポートに取り付けられている例を示しており、上肢に障害あるいは欠損のあるユーザでも情報端末への情報の入力が可能になる。
【００５５】
スイッチ１１１は、レーザ発振器１０７と無線で接続されていてもよい。また、スイッチ１１１は、情報端末１０１と有線あるいは無線で接続されていてもよい。
【００５６】
＜入力操作１＞
次に上記入力手段を用いて、情報端末に情報を入力する方法について説明する。なお、本入力方法は、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザが利用する想定で説明されるが、本入力方法のユーザはこれに限定されない。ユーザはキーボード、マウス、タッチパネルなどを用いた情報端末への情報の入力を行いつつ、本入力方法を用いてもよいし、ペンなどの筆記具による文章の作成と並行して、本入力方法を用いて情報端末に情報を入力してもよい。また、情報の入力にレーザ光を用いているため、情報端末から離れた位置から情報の入力を行ってもよい。
【００５７】
まず、入力手段のスイッチが、レーザ発振器に接続されている形態について説明する。本形態では、スイッチの操作により、レーザ発振器から出力されたレーザ光が変化することで、情報端末への情報の入力を行う。
【００５８】
ユーザは本実施の形態の入力手段を装着し、情報端末の表示部を見ながらレーザ発振器をＯＮにする。該入力手段が、支持体と、支持体に設けられたレーザ発振器を有する場合、レーザ発振器は可動部を介して支持体に設けられていることが好ましく、レーザ発振器から出力されたレーザ光とユーザの目線が情報端末の表示部上で概略一致するように可動部を調整してもよい。
【００５９】
また、レーザ発振器から出力されたレーザ光が情報端末の表示部にて検出されない場合、レーザ光は意図しない場所を照射している場合がある。特に、レーザ光が人体などに向けられることは危険である。この場合、情報端末はレーザ発振器に信号を送り、レーザ光の出力を停止することは、安全上好ましい。
【００６０】
レーザ光の出力は、スイッチにより制御されてもよい。
【００６１】
ユーザは、情報端末の表示部に表示されたアイコンなど特定の領域がレーザ光で照射されるよう、レーザ光の位置を調整する。特定の領域がレーザ光で照射された状態で、レーザ発振器と有線あるいは無線で接続されたスイッチを操作し、ユーザは情報端末に情報を入力することができる。具体的には、ユーザがスイッチを操作することで、レーザ光の強度の切り替え、レーザ光の出力方法における、連続出力からパルス出力への切り替え、あるいはパルス出力から連続出力への切り替え、あるいはパルス出力における、パルス幅、デューティー比の切り替えを行うことができる。
【００６２】
情報端末の表示部に設けられたセンサは、レーザ光の照射および上記変化を検出し、例えばタッチパネルにおけるタッチ入力が行われるのと同様に、情報端末へ情報の入力が行われる。
【００６３】
例えば、チャンネルを２つ有するスイッチ（Ｃｈ１、Ｃｈ２）が、レーザ発振器と接続されており、レーザ発振器のＯＮ／ＯＦＦ、およびレーザ光の切り替えを当該スイッチにて行う場合のタイミングチャートを図５（Ａ）、図６および図８に示す。ここで、Ｃｈ１、Ｃｈ２とは、スイッチの操作により、スイッチから異なる信号が出力されることを意味する。例えば、呼気スイッチの場合、吹く操作をＣｈ１とし、吸う操作をＣｈ２とすることができる。また、押しボタン型スイッチやペダル型スイッチの場合は、スイッチは第１のボタンと第２のボタンを有し、第１のボタンを押す操作をＣｈ１とし、第２のボタンを押す操作をＣｈ２とすることができる。また、単一のチャンネル（Ｃｈ１とする）でレーザ発振器のＯＮ／ＯＦＦ、およびレーザ光の切り替えを当該スイッチにて行う場合のタイミングチャートを図５（Ｂ）、図７および図９に示す。
【００６４】
図５（Ａ）は、Ｃｈ１によりレーザ発振器をＯＮとし、Ｃｈ２によりレーザ発振器をＯＦＦする例を示す。また、図５（Ｂ）に示すようにレーザ発振器のＯＮ／ＯＦＦをＣｈ１のみで切り替えてもよい。この場合、Ｃｈ１が操作される際、レーザ発振器がＯＦＦならばＯＮとなり、レーザ発振器がＯＮならばＯＦＦとなる。
【００６５】
図６（Ａ）は、Ｃｈ１の操作によりレーザ発振器をＯＮとし、レーザ発振器がＯＮの状態でさらにＣｈ１を操作することでレーザ光の出力強度が大きくなり、情報端末への入力を行う例を示している。図６（Ａ）では、レーザ光を出力した後、２回Ｃｈ１を操作しており、情報端末に２回情報を入力した後、Ｃｈ２の操作によりレーザ光の出力を終了している。１回目の情報の入力と２回目の情報の入力の間に、ユーザはレーザ光に照射される領域を変更することができる。また、１度のレーザ光出力中に入力される情報、すなわちＣｈ１の操作回数は、１回でもよいし、３回以上でもよい。また、１回目のＣｈ１の操作によりレーザ発振器から出力されるレーザ光を第１のレーザ光、２回目以降のＣｈ１の操作により出力強度が大きくなったレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００６６】
図６（Ｂ）は、Ｃｈ１の操作によりレーザ発振器をＯＮとし、Ｃｈ２の操作によりレーザ光の出力強度が大きくなり、情報端末への入力を行う例を示している。図６（Ｂ）では、レーザ光を出力した後、２回Ｃｈ２を操作しており、情報端末に２回情報を入力した後、Ｃｈ１の操作によりレーザ光の出力を終了している。１回目の情報の入力と２回目の情報の入力の間に、ユーザはレーザ光に照射される領域を変更することができる。また、１度のレーザ光出力中に入力される情報、すなわちＣｈ２の操作回数は、１回でもよいし、３回以上でもよい。また、１回目のＣｈ１の操作によりレーザ発振器から出力されるレーザ光を第１のレーザ光、Ｃｈ２の操作により出力強度が大きくなったレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００６７】
図７は、スイッチの操作による情報端末への入力毎にレーザ光の出力をＯＦＦにする例を示している。この場合、スイッチに必要なチャンネルは一つでよい（Ｃｈ１とする）。ユーザはスイッチを操作し、レーザ発振器からレーザ光を出力し、表示部の所望の領域は該レーザ光に照射される。所望の領域がレーザ光に照射されている状態でユーザは再度スイッチを操作すると、レーザ光の出力強度が大きくなり、情報端末への情報の入力後にレーザ発振器はＯＦＦとなる。続けて情報の入力を行う場合は、再度スイッチを操作してレーザ光を出力し、所望の領域がレーザ光により照射された状態でスイッチを操作し、２回目の情報の入力が行われる。また、１回目のＣｈ１の操作によりレーザ発振器から出力されるレーザ光を第１のレーザ光、２回目のＣｈ１の操作により出力強度が大きくなったレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。
【００６８】
本入力方法によると、情報の入力の度にレーザ光の出力がＯＦＦされるため、消費電力の低減や、レーザ光の長時間出力によるレーザ発振器の劣化を抑制することが可能となり、好ましい。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００６９】
図８（Ａ）は、１回目のＣｈ１の操作によりレーザ発振器から第１の周期を有するパルスレーザ光を出力し、２回目のＣｈ１の操作によりレーザ光のパルス周期は第２の周期に切り替わり、情報端末への入力を行う例を示している。情報端末の表示部に設けられたセンサは、レーザ光の照射およびレーザ光のパルスを検出する。２回目のＣｈ１の操作によりレーザ光のパルス周期が変化すると、例えばタッチパネルにおけるタッチ入力が行われるのと同様に、情報端末へ情報の入力が行われる。
【００７０】
２回目のＣｈ１の操作後、すなわち情報の入力後、レーザ光のパルス周期は第１の周期に切り替わる。その後、Ｃｈ２の操作により、レーザ光の出力を終了する。
【００７１】
図８（Ａ）では、レーザ発振器から出力されるレーザ光がパルスレーザ光である例を示したが、本実施の形態はこれに限定されない。情報入力時のレーザ光、および情報入力前後のレーザ光の一方が連続出力のレーザ光でもよい。
【００７２】
図８（Ａ）では、第２の周期は第１の周期より短い例を示しているがこれに限らない。第２の周期は第１の周期より長くても良い。また、本実施の形態では、パルスの周期を切り替える例を示したが、パルスのデューティー比を切り替えてもよい。あるいは、周期とデューティー比の両方を切り替えてもよい。
【００７３】
図８（Ａ）では、１回目のＣｈ１の操作と、Ｃｈ２の操作の間に、２回目のＣｈ１の操作として１度しかＣｈ１の操作を行っていないが、本実施の形態はこれに限定されない。第１の周期のパルスレーザ光を出力後、２回以上Ｃｈ１の操作を行ってもよい。この場合、２回目以降のＣｈ１の操作では、レーザ光に照射される領域をそれぞれ変更してもよい。また、第１の周期を有するレーザ光を第１のレーザ光、第２の周期を有するレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００７４】
図８（Ｂ）は、１回目のＣｈ１の操作によりレーザ発振器から第１の周期を有するパルスレーザ光を出力し、Ｃｈ２の操作によりレーザ光のパルス周期は第２の周期に切り替わり、情報端末への入力を行う例を示している。情報端末の表示部に設けられたセンサは、レーザ光の照射およびレーザ光のパルスを検出する。Ｃｈ２の操作によりレーザ光のパルス周期が変化すると、例えばタッチパネルにおけるタッチ入力が行われるのと同様に、情報端末へ情報の入力が行われる。
【００７５】
Ｃｈ２の操作後、すなわち情報の入力後、レーザ光のパルス周期は第１の周期に切り替わる。その後、２回目のＣｈ１の操作により、レーザ光の出力を終了する。
【００７６】
図８（Ｂ）では、レーザ発振器から出力されるレーザ光がパルスレーザ光である例を示したが、本実施の形態はこれに限定されない。情報入力時のレーザ光、および情報入力前後のレーザ光の一方が連続出力のレーザ光でもよい。
【００７７】
図８（Ｂ）では、第２の周期は第１の周期より短い例を示しているがこれに限らない。第２の周期は第１の周期より長くても良い。また、本実施の形態では、パルスの周期を切り替える例を示したが、パルスのデューティー比を切り替えてもよい。あるいは、周期とデューティー比の両方を切り替えてもよい。
【００７８】
図８（Ｂ）では、１回目のＣｈ１の操作と、２回目のＣｈ１の操作の間に、１度しかＣｈ２の操作を行っていないが、本実施の形態はこれに限定されない。第１の周期のパルスレーザ光を出力後、２回以上Ｃｈ２の操作を行ってもよい。この場合、２回目以降のＣｈ２の操作では、レーザ光に照射される領域をそれぞれ変更してもよい。また、第１の周期を有するレーザ光を第１のレーザ光、第２の周期を有するレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００７９】
図９は、スイッチの操作による情報端末への入力毎にレーザ光の出力をＯＦＦにする例を示している。この場合、スイッチに必要なチャンネルは一つでよい（Ｃｈ１とする）。ユーザはスイッチを操作し、レーザ発振器から第１の周期のパルスレーザ光を出力し、表示部の所望の領域はレーザ光に照射される。所望の領域がレーザ光に照射されている状態でユーザは再度スイッチを操作すると、レーザ光は第２の周期のパルスレーザ光に切り替わり、情報端末への情報の入力後にレーザ発振器はＯＦＦとなる。続けて情報の入力を行う場合は、再度スイッチを操作してレーザ光を出力し、所望の領域がレーザ光により照射された状態でスイッチを操作し、２回目の情報の入力が行われる。
【００８０】
図９では、レーザ発振器から出力されるレーザ光がパルスレーザ光である例を示したが、本実施の形態はこれに限定されない。情報入力時のレーザ光、および情報入力前のレーザ光の一方が連続出力のレーザ光でもよい。
【００８１】
図９では、第２の周期は第１の周期より短い例を示しているがこれに限らない。第２の周期は第１の周期より長くても良い。また、本実施の形態では、パルスの周期を切り替える例を示したが、パルスのデューティー比を切り替えてもよい。あるいは、周期とデューティー比の両方を切り替えてもよい。また、第１の周期を有するレーザ光を第１のレーザ光、第２の周期を有するレーザ光を第２のレーザ光と呼ぶことができる。情報端末の表示部に設けられたセンサは、少なくとも第２のレーザ光を検出する。または、第１のレーザ光と第２のレーザ光を、それぞれ別のレーザ光として検出する。
【００８２】
本入力方法によると、情報の入力の度にレーザ光の出力がＯＦＦされるため、消費電力の低減や、レーザ光の長時間出力によるレーザ発振器の劣化を抑制することが可能となり、好ましい。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００８３】
＜入力操作２＞
次に、入力手段のスイッチが、情報端末に有線または無線で接続されている形態について説明する。本形態では、スイッチの操作により、情報端末の表示部に設けられたセンサがレーザ発振器から出力されたレーザ光を検出し、情報端末への情報の入力を行う。
【００８４】
ユーザは、情報端末の表示部に表示されたアイコンなど特定の領域をレーザ光で照射する。特定の領域がレーザ光で照射された状態で、情報端末と有線あるいは無線で接続されたスイッチを操作し、ユーザは情報端末に情報を入力することができる。具体的には、スイッチが操作された時にレーザ光に照射されていたセンサを情報端末は読み取り、当該センサから情報端末へ情報が入力される。
【００８５】
なお、当該スイッチは、情報端末のみでなく、レーザ発振器と接続していてもよい。このような構成とすることで、情報の入力のみでなく、レーザ光の出力も当該スイッチによる制御が可能となる。この場合、スイッチは２つ以上のチャンネルを有していることが好ましい。このような操作により、身体の一部（特に、上肢、手、指先）が自由に動かせない、あるいは指先の感覚が無いユーザでも、簡便に情報端末への情報の入力を行うことができる。
【００８６】
図１０に本発明の一形態である情報端末、入力手段および入力方法を説明するブロック図を示す。
【００８７】
入力手段１３０は、レーザ発振器１０７、変調部１３１、スイッチ１１１を有している。スイッチ１１１は、レーザ発振器１０７のＯＮ／ＯＦＦや、レーザ発振器１０７から出力されるレーザ光の強度、パルス周期の切り替えに用いる。また、スイッチの操作によりイベント信号を情報端末１０１に送信する構成としてもよい。変調部１３１はレーザ発振器１０７の振幅と位相、幅、位置を変更することで、出力されるレーザ光の強度、パルス周期の切り替えを行う。
【００８８】
情報端末１０１は、表示部１０３、イベント検出部１３３、および画像処理部１３５を有している。また、表示部１０３には、センサ１３７が設けられている。センサ１３７は、レーザ発振器１０７から出力されたレーザ光に照射されると、イベント検出部１３３に信号を出力する。イベント検出部では、センサ１３７からの信号の有無、信号の大きさ、信号のパルス周期などから、情報端末１０１への情報の入力有無を検出する。また、入力手段１３０に設けられたスイッチ１１１からのイベント信号を受信し、情報端末１０１への情報の入力有無を検出する構成としてもよい。また、イベント検出部は、入力手段１３０に信号を送り、レーザ発振器１０７の制御を行ってもよい。例えば、レーザ発振器１０７がＯＮのとき、すなわち、レーザ光が出力されているにも関わらず、センサ１３７からレーザ光の検出信号を受信しない場合、レーザ発振器１０７をＯＦＦにできる。レーザ発振器１０７の制御は、スイッチ１１１を介して行ってもよい。このような構成は、レーザ光が表示部以外の領域、もの、あるいは人などを照射することを防ぐことができるため、安全上好ましい。
【００８９】
画像処理部１３５は、上記イベントに応じた画像を生成し、ソースドライバや、ゲートドライバを介して、表示部１０３に画像信号を入力する。例えば、表示部１０３のレーザ光が照射された領域にポインタを表示させたり、表示部にアプリケーション、写真やイラストなどの画像、ビデオや映画などの動画、様々な情報、あるいはキーボードなどの入力ボタンを表示させることができる。
【００９０】
＜入力位置検出方法＞
入力手段１３０に設けられたレーザ発振器１０７から出力されたレーザ光１０５は、情報端末１０１の表示部１０３に設けられたセンサにて検出される。また、スイッチ１１１の操作により、レーザ光１０５が照射されたセンサから情報端末へ情報が入力される。
【００９１】
図１１（Ａ）は、情報端末１０１を示しており、情報端末１０１の表示部１０３には、アイコン１４０が表示されている。なお、アイコン１４０は、アプリケーションやプログラムを実行するボタン、あるいは文字や記号を入力するキーボードとして機能する。ユーザは所望のアイコン１４０がレーザ光１０５に照射されるよう、入力手段を操作する。表示部１０３に設けられたセンサが、レーザ光１０５を検出すると、情報端末１０１は当該領域にポインタ１０６を表示する。ユーザは、ポインタ１０６の表示領域を確認後、スイッチの操作により、当該領域から情報端末に情報の入力を行うことができる。この時、スイッチの操作によりレーザ光の強度やパルス周波数が変更され、情報端末に情報が入力されてもよい。または、スイッチと情報端末を無線あるいは有線で通信可能とし、スイッチが操作された時にレーザ光１０５が照射されている領域、あるいはポインタ１０６が表示されている領域から情報端末に情報が入力されてもよい。
【００９２】
一方で、入力手段１３０の取り付け位置において震えが生じるユーザにとっては、所望の領域をレーザで照射することが困難な場合がある。例えば、眼鏡、帽子、ヘルメット、ヘッドギアなどを支持体に用い、頭部に入力手段１３０を設けるユーザにとっての頭部の震えや、腕に入力手段１３０を設けるユーザにとっての上肢の震えなどである。このような状況では、表示部１０３を照射するレーザ光１０５はブレてしまい、所望の領域をレーザで照射することが困難となってしまう。また、表示部１０３と入力手段１３０が離れれば離れるほど、表示部１０３を照射するレーザ光１０５のブレは大きくなる。すなわち、障害を持たないユーザにとっても、所望の領域をレーザで照射することが困難となることが考えられる。
【００９３】
上記のようなレーザ光１０５のブレは、ユーザにとって入力作業が煩雑になり、誤入力を引き起こしかねない。
【００９４】
障害の有無にかかわらず、ユーザの頭部や上肢の震えには固有のパターンがあると考えられる。図１１（Ｂ）は、横方向に震えが生じやすいユーザによる入力作業を示している。レーザ光１０５は、実線で示した所望のアイコン１４０から外れ、点線で示した隣のアイコンもレーザ光１０５に照射されている。図１１（Ｃ）は、縦方向に震えが生じやすいユーザによる入力作業を示している。レーザ光１０５は、実線で示した所望のアイコン１４０から外れ、点線で示した隣のアイコンもレーザ光１０５に照射されている。図１１（Ｄ）は、震えの方向が特定の方向を有していないユーザによる入力作業を示している。レーザ光１０５は、実線で示した所望のアイコン１４０から外れ、点線で示した周囲のアイコンもレーザ光１０５に照射されている。
【００９５】
そこで人工知能（ＡＩ）を用い、レーザ光１０５にブレが生じている場合でもユーザが意図する領域、すなわちユーザが入力を行おうとしているアイコン（以降、入力位置と表記する）を予測する入力支援システムを提供することができる。入力支援システムにより予測された入力位置が正しければ、ユーザはスイッチなどを用いて、情報端末への入力操作を行う。このように人工知能を用いた入力支援システムにより、入力作業を簡便なものにし、誤入力を防ぐことができる。さらに、人工知能はユーザごとの入力パターンを学習し、記憶することができる。また、パターンごとにＩＤを割り振ってもよい。入力パターンを学習、記憶することで、入力作業を行うユーザのレーザ光の動きを当該ユーザのパターンに当てはめ、入力支援を行うことができる。また、レーザ光の動きを、ＡＩが記憶したパターンと比較することで、入力作業を行っているユーザの特定も可能となる。
【００９６】
人工知能により入力位置が予測されると、情報端末は、当該領域やアイコン上にポインタ１０６を表示することができる。ユーザは表示されたポインタ１０６の位置を確認してスイッチを操作する。この時、スイッチの操作によりレーザ光１０５の強度やパルス周波数が変更され、情報端末に情報が入力されてもよい。スイッチが操作された時にレーザ光に照射される領域がポインタ１０６からずれてしまったとしても、ポインタ１０６が表示されている領域から情報の入力を行えばよい。この時、ポインタ１０６が表示されている領域とは異なる位置のセンサがスイッチの操作を検出する。または、スイッチと情報端末を無線あるいは有線で通信可能とし、スイッチが操作された時にレーザ光１０５が照射されている領域、あるいはポインタ１０６が表示されている領域から情報端末に情報が入力されてもよい。なお、人工知能は、情報端末１０１に設けられてもよいし、情報端末１０１と有線または無線で通信可能なコンピュータ、サーバ、あるいは入力手段１３０に設けてもよい。
【００９７】
表示部１０３に表示されるポインタは、レーザ光１０５のブレに追随して移動する必要はない。入力位置の特定は、一定の期間（１秒から数秒の間）でより多くの回数レーザ光１０５に照射された領域やアイコン、より長い時間レーザ光１０５に照射された領域やアイコン、レーザ光１０５のブレの幅の中心、およびレーザ光１０５に照射された領域の中心などを算出し、データとして集計する。これらのデータの一つあるいは複数から総合的に判断して、表示部１０３にポインタ１０６を表示させることができる。
【００９８】
さらに、レーザ光１０５のブレの方向だけでなく、ブレの幅、ブレが往復するときの周期など複数の情報、すなわちより深い情報を収集し、これらからレーザ光１０５の動きのパターンを抽出および記憶することができる。このように複数の情報からパターンを抽出し記憶する方法を深層学習（Ｄｅｅｐ  Ｌｅａｒｎｉｎｇ：ＤＬ）と呼ぶ。このような深層学習には、ディープニューラルネットワーク（Ｄｅｅｐ  Ｎｅｕｒａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＤＮＮ）を用いることが好ましい。ディープニューラルネットワークでは、複数の情報をクラス分けし、クラス毎にユーザ情報を抽出し、ユーザ情報を記憶することができる。また、このユーザ情報を情報端末、コンピュータ、あるいはサーバに登録することで、入力作業中のレーザ光１０５の動きのパターンをクラス毎に判定し、ユーザの特定を行うことができる。ディープニューラルネットワークを用いることで、より正確にユーザ情報の登録を行うことができ、また情報入力を行っているユーザの特定を行うことができる。また、一つの表示部に対して複数のユーザが同時に入力作業を行っているときもそれぞれのレーザ光の動きのパターンを読み取ることでユーザの判別が可能となる。
【００９９】
図１２に人工知能を用いた入力支援およびユーザの登録を説明するフローチャートを示す。
【０１００】
図１２（Ａ）を用いて、人工知能によるレーザ光の動きの学習およびユーザへのＩＤの割り振りについて説明する。表示部１０３に設けられたセンサは、入力手段１３０から出力されたレーザ光１０５を検出する。この時、ユーザの頭部、上肢などの震えによるレーザ光１０５の動き（ブレ）も検出する（Ｓ１０１）。
【０１０１】
センサにより検出された情報は、情報端末１０１、情報端末１０１と有線あるいは無線で通信可能なコンピュータ、サーバ、あるいは入力手段１３０に設けられた人工知能（ＡＩ）に送られる。人工知能は、レーザ光の動きを学習し、レーザ光の動きの方向、振れ幅、周期などのクラス毎にパターンを抽出し、記憶する（Ｓ１０２）。
【０１０２】
また、抽出、記憶したパターンを元に、人工知能はユーザにＩＤを割り振る（Ｓ１０３）。情報端末１０１に情報を入力するユーザが複数いる場合は、上記の工程を繰り返し、パターンごとにユーザＩＤを割り振る。
【０１０３】
図１２（Ｂ）を用いて、記憶したパターンを元に、ユーザの特定や入力支援を行う方法について説明する。
【０１０４】
ユーザが入力手段１３０を用いて情報端末１０１への入力を始めると、人工知能（ＡＩ）はレーザ光１０５の動きを読み取り、パターンの抽出を行う（Ｓ２０１）。
【０１０５】
抽出したパターンを記憶したパターンと比較し、抽出したパターンと一致するパターンからユーザを特定する（Ｓ２０２）。あるいは、ユーザは事前に割り振られたユーザＩＤを情報端末１０１に入力してもよい（Ｓ２０３）。
【０１０６】
人工知能は、レーザ光の動きを当該ユーザのパターンに当てはめ、入力位置の特定を行う（Ｓ２０４）。
【０１０７】
特定された入力位置の情報は画像処理部１３５に送られ、画像処理部１３５では入力位置に対応してポインタ１０６の画像データを生成する（Ｓ２０５）。
【０１０８】
生成された画像データは表示部１０３に送られ、入力位置にポインタ１０６が表示される（Ｓ２０６）。
【０１０９】
ユーザは、表示されたポインタ１０６が所望のアイコンを示している場合、スイッチを操作し、情報端末に情報の入力を行うことができる。このように人工知能を用いてユーザ情報を学習、記憶し、入力支援を行うことで、ユーザはより簡便に入力を行うことができ、さらに誤入力も低減できる。
【０１１０】
本実施の形態に記載された内容の少なくとも一部は、他の実施の形態と組み合わせることが可能である。
【０１１１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明に用いることができる情報端末の表示部の回路構成について図１３乃至図１６を参照して説明する。本実施の形態では、表示部に設けられるセンサとしてフォトセンサを用いる例を示す。当該フォトセンサにて、入力手段から出力されるレーザ光を検出する。
【０１１２】
表示部の構成について、図１３を参照して説明する。表示パネル１５０は、画素回路１５１、表示素子制御回路１５２及びフォトセンサ制御回路１５３を有する。
【０１１３】
画素回路１５１は、図１における表示部１０３に対応し、行列方向にマトリクス状に配置された複数の画素１５４を有する。各々の画素１５４は、表示素子１５５とフォトセンサ１５６を有する。全ての画素１５４にフォトセンサを設けず、複数の画素毎に設けてもよい。また、画素１５４の外にフォトセンサを設けてもよい。
【０１１４】
画素１５４の回路図について、図１４および図１５を用いて説明する。なお、図１５は、図１４の画素１５４を拡大したものである。画素１５４は、トランジスタ２０１、保持容量２０２及び液晶素子２０３を有する表示素子１５５と、受光素子であるフォトダイオード２０４、トランジスタ２０５、トランジスタ２０６、トランジスタ２０７を有するフォトセンサ１５６とを有する。
【０１１５】
表示素子１５５において、トランジスタ２０１のゲートはゲート信号線２０８に、ソースおよびドレインの一方はビデオデータ信号線２１２に、ソースおよびドレインの他方は保持容量２０２の一方の電極、および液晶素子２０３の一方の電極に電気的に接続されている。保持容量２０２の他方の電極、および液晶素子２０３の他方の電極は、それぞれ一定の電位に保たれている。液晶素子２０３は、一対の電極と、該一対の電極の間に液晶層を含む素子である。
【０１１６】
トランジスタ２０１は、保持容量２０２への電荷の注入もしくは放出を制御する機能を有する。例えば、ゲート信号線２０８に高電位が印加されると、ビデオデータ信号線２１２の電位を保持容量２０２と液晶素子２０３に印加する。保持容量２０２は、液晶素子２０３に印加する電圧に相当する電荷を保持する機能を有する。液晶素子２０３に電圧を印加することで液晶層に含まれる液晶分子の配向方向が変化することを利用して、液晶素子２０３を透過する光の明暗（階調）を作ることで、画像表示が実現される。液晶素子２０３を透過する光には、光源（バックライト）によって液晶表示装置の表示面とは反対側の面から照射される光を用いる。
【０１１７】
トランジスタ２０１は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、酸化物半導体を用い、オフ電流が極めて小さいトランジスタとすることで、表示品質を高めることができる。
【０１１８】
なお、ここでは、表示素子１５５が液晶素子を有する場合について説明したが、発光素子などの他の素子を有していてもよい。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子であり、具体的には発光ダイオード、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等が挙げられる。
【０１１９】
フォトセンサ１５６において、フォトダイオード２０４は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線２１０に、他方の電極がトランジスタ２０７のソースおよびドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ２０５は、ソースおよびドレインの一方がフォトセンサ基準信号線２１３に、ソースおよびドレインの他方がトランジスタ２０６のソースおよびドレインの一方に電気的に接続されている。トランジスタ２０６は、ゲートがゲート信号線２１１に、ソースおよびドレインの他方がフォトセンサ出力信号線２１４に電気的に接続されている。トランジスタ２０７は、ゲートがゲート信号線２０９に、ソースおよびドレインの他方がトランジスタ２０５のゲートに電気的に接続されている。
【０１２０】
フォトダイオード２０４は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、入射光から生成される電気信号の割合（量子効率）を向上させるために、結晶欠陥の少ない単結晶半導体（例えば単結晶シリコン）を用いることが望ましい。また、半導体材料は、結晶性を向上させることが容易であるシリコン又はシリコンゲルマニウム等のシリコンを含む半導体を用いることが好ましい。
【０１２１】
トランジスタ２０５は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、フォトダイオード２０４から供給される電荷を出力信号に変換する機能を有するため、単結晶半導体を用い、移動度の高いトランジスタとすることが望ましい。また、半導体材料は、結晶性を向上させることが容易であるシリコン又はシリコンゲルマニウム等のシリコンを含む半導体を用いることが好ましい。
【０１２２】
トランジスタ２０６は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、フォトセンサ出力信号線２１４にトランジスタ２０５の出力信号を供給する機能を有するため、単結晶半導体を用い、移動度の高いトランジスタとすることが望ましい。また、半導体材料は、結晶性を向上させることが容易であるシリコン又はシリコンゲルマニウム等のシリコンを含む半導体を用いることが好ましい。
【０１２３】
トランジスタ２０７は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、トランジスタ２０５のゲートの電荷を保持する機能を有するため、酸化物半導体を用い、オフ電流が極めて小さいトランジスタとすることが好ましい。このように、トランジスタに要求される機能に応じて、複数種のトランジスタを配置することで、フォトセンサの性能を向上させることができる。
【０１２４】
表示素子制御回路１５２は、表示素子１５５を制御するための回路であり、ビデオデータ信号線などの信号線（「ソース信号線」ともいう。）を介して表示素子１５５に信号を入力する表示素子駆動回路１５７と、走査線（「ゲート信号線」ともいう。）を介して表示素子１５５に信号を入力する表示素子駆動回路１５８を有する。例えば、走査線に電気的に接続された表示素子駆動回路１５８は、特定の行に配置された画素が有する表示素子を選択する機能を有する。また、信号線に電気的に接続された表示素子駆動回路１５７は、選択された行の画素が有する表示素子に任意の電位を与える機能を有する。なお、表示素子駆動回路１５８によりゲート信号線に高電位を印加された表示素子では、トランジスタが導通状態となり、表示素子駆動回路１５７によりビデオデータ信号線に与えられる電位が供給される。
【０１２５】
フォトセンサ制御回路１５３は、フォトセンサ１５６を制御するための回路であり、フォトセンサ出力信号線、フォトセンサ基準信号線等の信号線に電気的に接続されたフォトセンサ読み出し回路１５９と、走査線に電気的に接続されたフォトセンサ駆動回路１６０を有する。
【０１２６】
フォトセンサ駆動回路１６０は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ１５６に対して、後述するリセット動作と累積動作と選択動作とを行う機能を有する。
【０１２７】
また、フォトセンサ読み出し回路１５９は、選択された行の画素が有するフォトセンサ１５６の出力信号を取り出す機能を有する。なお、フォトセンサ読み出し回路１５９は、アナログ信号であるフォトセンサ１５６の出力を、ＯＰアンプを用いてアナログ信号のまま表示パネル外部に取り出す。もしくは、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル信号に変換してから表示パネル外部に取り出す。
【０１２８】
フォトセンサ読み出し回路１５９を構成するプリチャージ回路について、図１４および図１５を用いて説明する。なお、図１５は、図１４の画素１５４を拡大したものである。図１４および図１５において、画素１列分のプリチャージ回路２００は、トランジスタ２１６、プリチャージ信号線２１７から構成される。なお、プリチャージ回路２００の後段に、ＯＰアンプやＡ／Ｄ変換回路を接続して、フォトセンサ読み出し回路１５９を構成することができる。
【０１２９】
プリチャージ回路２００では、画素内におけるフォトセンサの動作に先立ち、フォトセンサ出力信号線２１４の電位を基準電位に設定する。図１４および図１５では、トランジスタ２１６をｐ型とし、プリチャージ信号線２１７を”Ｌ（Ｌｏｗ）”とし、トランジスタ２１６を導通させることで、フォトセンサ出力信号線２１４の電位を基準電位（ここでは高電位とする）に設定することができる。なお、フォトセンサ出力信号線２１４の電位を安定させるために、フォトセンサ出力信号線２１４に保持容量を設けることも有効である。なお、基準電位は、低電位とする構成も可能である。この場合、トランジスタ２１６は、ｎ型トランジスタとして、プリチャージ信号線２１７を”Ｈ（Ｈｉｇｈ）”とすることで、フォトセンサ出力信号線２１４の電位を基準電位に設定することができる。
【０１３０】
次に、フォトセンサ１５６の動作について、図１６のタイミングチャートを用いて説明する。図１６において、信号３０１乃至信号３０６は、図１４および図１５におけるフォトダイオードリセット信号線２１０、ゲート信号線２０９、ゲート信号線２１１、ゲート信号線２１５、フォトセンサ出力信号線２１４、プリチャージ信号線２１７の電位に相当する。
【０１３１】
時刻Ａにおいて、フォトダイオードリセット信号線２１０の電位（信号３０１）を”Ｈ”、ゲート信号線２０９の電位（信号３０２）を”Ｈ”とする（リセット動作開始）と、フォトダイオード２０４が導通し、ゲート信号線２１５の電位（信号３０４）が”Ｈ”となる。また、プリチャージ信号線２１７の電位（信号３０６）を”Ｌ”とすると、フォトセンサ出力信号線２１４の電位（信号３０５）は”Ｈ”にプリチャージされる。
【０１３２】
時刻Ｂにおいて、フォトダイオードリセット信号線２１０の電位（信号３０１）を”Ｌ”とし、ゲート信号線２０９の電位（信号３０２）を”Ｈ”のままとする（リセット動作終了、累積動作開始）と、フォトダイオード２０４のオフ電流により、ゲート信号線２１５の電位（信号３０４）が低下し始める。フォトダイオード２０４は、光の入射によりオフ電流が増大するので、入射光の量に応じてゲート信号線２１５の電位（信号３０４）は変化する。すなわち、フォトダイオード２０４は、入射するレーザ光の強度に応じてトランジスタ２０５のゲートに電荷を供給する機能を有している。そして、トランジスタ２０５のソースとドレイン間のチャネル抵抗が変化する。
【０１３３】
なお、フォトダイオード２０４には、常時照明器具からの光や太陽光などの外光が入射していることが考えられる。このような外光と、情報端末への情報入力のための光を区別するため、情報入力のための光はこのような外光よりも高いエネルギーを有していることが好ましい。高いエネルギーを有する光として、レーザ光を用いることが好ましい。
【０１３４】
または、表示部内あるいは表示部外の複数のフォトダイオードで、それぞれ入射光のエネルギーの強さを比較し、相対的に他のフォトダイオードよりも高いエネルギーが検出されたフォトダイオードを含む領域を、ユーザが選択した領域と判断してもよい。
【０１３５】
時刻Ｃにおいて、ゲート信号線２０９の電位（信号３０２）を”Ｌ”とする（累積動作終了）と、ゲート信号線２１５の電位（信号３０４）は一定となる。ここで、当該電位は、累積動作中にフォトダイオード２０４がゲート信号線２１５に供給した電荷により決まる。すなわち、フォトダイオード２０４への入射するレーザ光の強度に応じてトランジスタ２０５のゲートに蓄積される電荷が変化する。また、トランジスタ２０７は、酸化物半導体を用い、オフ電流が極めて小さいトランジスタで構成されているため、後の選択動作を行うまで、蓄積された電荷を一定に保つことが可能である。
【０１３６】
時刻Ｄに、ゲート信号線２１１の電位（信号３０３）を”Ｈ”にする（選択動作開始）と、トランジスタ２０６が導通し、フォトセンサ基準信号線２１３とフォトセンサ出力信号線２１４とが、トランジスタ２０５とトランジスタ２０６とを介して導通する。すると、フォトセンサ出力信号線２１４の電位（信号３０５）は、低下していく。なお、時刻Ｄ以前に、プリチャージ信号線２１７の電位（信号３０６）は”Ｈ”とし、フォトセンサ出力信号線２１４のプリチャージを終了しておく。ここで、フォトセンサ出力信号線２１４の電位（信号３０５）が低下する速さは、トランジスタ２０５のソースとドレイン間の電流に依存する。すなわち、累積動作中にフォトダイオード２０４が照射されている光の量に応じて変化する。
【０１３７】
時刻Ｅにおいて、ゲート信号線２１１の電位（信号３０３）を”Ｌ”にする（選択動作終了）と、トランジスタ２０６が遮断され、フォトセンサ出力信号線２１４の電位（信号３０５）は、一定値となる。ここで、一定値となる値は、フォトダイオード２０４が照射された光の量に応じて変化する。したがって、フォトセンサ出力信号線２１４の電位を取得することで、累積動作中におけるフォトダイオード２０４への入射光の量を知ることができる。
【０１３８】
以上のように、個々のフォトセンサの動作は、リセット動作と累積動作と選択動作とを繰り返すことで実現される。上述したように、累積動作を制御するトランジスタ２０７は、酸化物半導体を用い、オフ電流を極めて小さくすることが好ましい。この回路構成により、トランジスタ２０５のゲートに蓄積された電荷を保持する機能を向上させることができる。そのため、フォトセンサ１５６は、入射光を正確に電気信号に変換することが可能となる。
【０１３９】
（変形例）
次に、図１７を用いて、図１４および図１５におけるフォトセンサ１５６の回路構成の変形例について説明する。
【０１４０】
図１７（Ａ）は、図１４および図１５においてトランジスタ２０５のゲートに、フォトセンサのリセット動作を制御するためのトランジスタ２５０を接続した構成を示している。具体的には、トランジスタ２５０のソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線２１３に電気的に接続され、他方がトランジスタ２０５のゲートに電気的に接続されている。また、フォトダイオード２０４の一方の電極は所定の電位（例えばグランド電位）を供給する配線に電気的に接続されている。
【０１４１】
トランジスタ２５０は、半導体を有しており、シリコンを含む半導体、酸化物半導体、化合物半導体などを用いることができる。また、半導体の結晶性は特に限定されず、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、または単結晶半導体などを用いることが可能である。特に、リセット動作終了後にトランジスタ２０５のゲートの電荷がトランジスタ２５０から放出することを防止するため、酸化物半導体を用い、オフ電流の小さいトランジスタとすることが望ましい。
【０１４２】
図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）においてトランジスタ２０５とトランジスタ２０６との接続関係を逆にした構成を示している。具体的には、トランジスタ２０５のソース又はドレインの一方がフォトセンサ出力信号線２１４に電気的に接続され、トランジスタ２０６のソース又はドレインの一方が、フォトセンサ基準信号線２１３に電気的に接続されている。
【０１４３】
図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）においてトランジスタ２０６を省略した構成を示す。具体的には、トランジスタ２０５のソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線２１３に電気的に接続され、他方がフォトセンサ出力信号線２１４に電気的に接続されている。
【０１４４】
なお、図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）において、トランジスタ２５０のソース又はドレインの一方は、フォトセンサ基準信号線２１３とは異なる配線に電気的に接続されていてもよい。
【０１４５】
図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）においてトランジスタ２５０のソース又はドレインの一方がフォトセンサ出力信号線２１４に電気的に接続され、他方がトランジスタ２０５のゲートに電気的に接続されている。
【０１４６】
図１７（Ａ）乃至図１７（Ｄ）において、トランジスタ２０７に酸化物半導体を用いることで、オフ電流が低減できるため、トランジスタ２０５のゲートに蓄積した電荷を一定に保つことが可能となる。
【０１４７】
図１７において、フォトセンサの回路構成に応じて、フォトダイオード２０４の二つの電極の接続先を逆にしてもよい。
【０１４８】
以上、説明したフォトダイオードを用いて、レーザ光の強度の強弱やパルスレーザ光の周期などを読み取り、情報端末への情報の入力を行うことができる。
【０１４９】
（トランジスタ）
トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されない。シリコンや、金属化合物、あるいは金属酸化物を用いることができる。
【０１５０】
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体（微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体）のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
【０１５１】
また、トランジスタに用いる半導体材料としては、エネルギーギャップが２ｅＶ以上、好ましくは２．５ｅＶ以上、より好ましくは３ｅＶ以上である金属酸化物を用いることができる。代表的には、インジウムを含む酸化物などであり、例えば、後述するＣＡＣ−ＯＳなどを用いることができる。また、金属酸化物は、その特性から酸化物半導体と呼ばれることもある。
【０１５２】
シリコンよりもバンドギャップが広く、且つキャリア密度の小さい金属酸化物を用いたトランジスタは、その低いオフ電流により、トランジスタと直列に接続された容量素子に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。
【０１５３】
半導体層は、例えばインジウム、亜鉛およびＭ（アルミニウム、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、ランタン、セリウム、スズ、ネオジムまたはハフニウム等の金属）を含むＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物で表記される膜とすることができる。
【０１５４】
半導体層を構成する金属酸化物がＩｎ−Ｍ−Ｚｎ系酸化物の場合、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物を成膜するために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、Ｉｎ≧Ｍ、Ｚｎ≧Ｍを満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比として、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝１：１：１．２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝３：１：２、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：４．１、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：６、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：８等が好ましい。なお、成膜される半導体層の原子数比はそれぞれ、上記のスパッタリングターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス４０％の変動を含む。
【０１５５】
また、半導体層に金属酸化物を用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できるため、半導体層よりも下層に用いられる導電体の材料、基板の材料、絶縁膜の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能となり、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを用いることができる。また、絶縁膜として、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜といった無機絶縁膜の他に、アクリルやポリイミドといった樹脂膜を用いることができ、さらにその膜厚を１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは２μｍ以下と薄く形成することができ、材料にかかる費用を削減できるため好ましい。
【０１５６】
半導体層としては、キャリア密度の低い金属酸化物を用いる。例えば、半導体層は、キャリア密度が１×１０１７／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１５／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１３／ｃｍ３以下、より好ましくは１×１０１１／ｃｍ３以下、さらに好ましくは１×１０１０／ｃｍ３未満であり、１×１０−９／ｃｍ３以上のキャリア密度の金属酸化物を用いることができる。そのような金属酸化物を、高純度真性または実質的に高純度真性な金属酸化物と呼ぶ。これにより不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低いため、安定な特性を有する金属酸化物であるといえる。
【０１５７】
なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性および電気特性（電界効果移動度、しきい値電圧等）に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とするトランジスタの半導体特性を得るために、半導体層のキャリア密度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとすることが好ましい。
【０１５８】
半導体層を構成する金属酸化物において、第１４族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれると、半導体層において酸素欠損が増加し、ｎ型化してしまう。このため、半導体層におけるシリコンや炭素の濃度（二次イオン質量分析法により得られる濃度）を、２×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下とする。
【０１５９】
また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属は、金属酸化物と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してしまうことがある。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下、好ましくは２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にする。
【０１６０】
また、半導体層を構成する金属酸化物に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キャリア密度が増加し、ｎ型化しやすい。この結果、窒素が含まれている金属酸化物を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため半導体層における二次イオン質量分析法により得られる窒素濃度は、５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にすることが好ましい。
【０１６１】
また、半導体層は、例えば非単結晶構造でもよい。非単結晶構造は、例えば、ｃ軸に配向した結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、または、Ｃ−Ａｘｉｓ  Ａｌｉｇｎｅｄ  ａｎｄ  Ａ−Ｂ−ｐｌａｎｅ  Ａｎｃｈｏｒｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、多結晶構造、微結晶構造、または非晶質構造を含む。非単結晶構造において、非晶質構造は最も欠陥準位密度が高く、ＣＡＡＣ−ＯＳは最も欠陥準位密度が低い。
【０１６２】
非晶質構造の金属酸化物は、例えば、原子配列が無秩序であり、結晶成分を有さない。または、非晶質構造の金属酸化物は、例えば、完全な非晶質構造であり、結晶部を有さない。
【０１６３】
なお、半導体層が、非晶質構造の領域、微結晶構造の領域、多結晶構造の領域、ＣＡＡＣ−ＯＳの領域、単結晶構造の領域のうち、二種以上を有する混合膜であってもよい。混合膜は、例えば上述した領域のうち、いずれか二種以上の領域を含む単層構造、または積層構造を有する場合がある。
【０１６４】
＜ＣＡＣ−ＯＳの構成＞
以下では、本発明の一態様で開示されるトランジスタに用いることができるＣＡＣ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）−ＯＳの構成について説明する。
【０１６５】
ＣＡＣ−ＯＳとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つあるいはそれ以上の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下、好ましくは、１ｎｍ以上２ｎｍ以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
【０１６６】
なお、金属酸化物は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウムおよび亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０１６７】
例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳ（ＣＡＣ−ＯＳの中でもＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物を、特にＣＡＣ−ＩＧＺＯと呼称してもよい。）とは、インジウム酸化物（以下、ＩｎＯＸ１（Ｘ１は０よりも大きい実数）とする。）、またはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２（Ｘ２、Ｙ２、およびＺ２は０よりも大きい実数）とする。）と、ガリウム酸化物（以下、ＧａＯＸ３（Ｘ３は０よりも大きい実数）とする。）、またはガリウム亜鉛酸化物（以下、ＧａＸ４ＺｎＹ４ＯＺ４（Ｘ４、Ｙ４、およびＺ４は０よりも大きい実数）とする。）などと、に材料が分離することでモザイク状となり、モザイク状のＩｎＯＸ１、またはＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２が、膜中に均一に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。
【０１６８】
つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。なお、本明細書において、例えば、第１の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比が、第２の領域の元素Ｍに対するＩｎの原子数比よりも大きいことを、第１の領域は、第２の領域と比較して、Ｉｎの濃度が高いとする。
【０１６９】
なお、ＩＧＺＯは通称であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯによる１つの化合物をいう場合がある。代表例として、ＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ１（ｍ１は自然数）、またはＩｎ（１＋ｘ０）Ｇａ（１−ｘ０）Ｏ３（ＺｎＯ）ｍ０（−１≦ｘ０≦１、ｍ０は任意数）で表される結晶性の化合物が挙げられる。
【０１７０】
上記結晶性の化合物は、単結晶構造、多結晶構造、またはＣＡＡＣ構造を有する。なお、ＣＡＡＣ構造とは、複数のＩＧＺＯのナノ結晶がｃ軸配向を有し、かつａ−ｂ面においては配向せずに連結した結晶構造である。
【０１７１】
一方、ＣＡＣ−ＯＳは、金属酸化物の材料構成に関する。ＣＡＣ−ＯＳとは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＯを含む材料構成において、一部にＧａを主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。従って、ＣＡＣ−ＯＳにおいて、結晶構造は副次的な要素である。
【０１７２】
なお、ＣＡＣ−ＯＳは、組成の異なる二種類以上の膜の積層構造は含まないものとする。例えば、Ｉｎを主成分とする膜と、Ｇａを主成分とする膜との２層からなる構造は、含まない。
【０１７３】
なお、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
【０１７４】
なお、ガリウムの代わりに、アルミニウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれている場合、ＣＡＣ−ＯＳは、一部に該金属元素を主成分とするナノ粒子状に観察される領域と、一部にＩｎを主成分とするナノ粒子状に観察される領域とが、それぞれモザイク状にランダムに分散している構成をいう。
【０１７５】
ＣＡＣ−ＯＳは、例えば基板を意図的に加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、ＣＡＣ−ＯＳをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス（代表的にはアルゴン）、酸素ガス、および窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば酸素ガスの流量比を０％以上３０％未満、好ましくは０％以上１０％以下とすることが好ましい。
【０１７６】
ＣＡＣ−ＯＳは、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定法のひとつであるＯｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法によるθ／２θスキャンを用いて測定したときに、明確なピークが観察されないという特徴を有する。すなわち、Ｘ線回折から、測定領域のａ−ｂ面方向、およびｃ軸方向の配向は見られないことが分かる。
【０１７７】
また、ＣＡＣ−ＯＳは、プローブ径が１ｎｍの電子線（ナノビーム電子線ともいう。）を照射することで得られる電子線回折パターンにおいて、リング状に輝度の高い領域と、該リング領域に複数の輝点が観測される。従って、電子線回折パターンから、ＣＡＣ−ＯＳの結晶構造が、平面方向、および断面方向において、配向性を有さないｎｃ（ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌ）構造を有することがわかる。
【０１７８】
また、例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、ＧａＯＸ３が主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
【０１７９】
ＣＡＣ−ＯＳは、金属元素が均一に分布したＩＧＺＯ化合物とは異なる構造であり、ＩＧＺＯ化合物と異なる性質を有する。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と、に互いに相分離し、各元素を主成分とする領域がモザイク状である構造を有する。
【０１８０】
ここで、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域は、ＧａＯＸ３などが主成分である領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度（μ）が実現できる。
【０１８１】
一方、ＧａＯＸ３などが主成分である領域は、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１が主成分である領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、ＧａＯＸ３などが主成分である領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制し、良好なスイッチング動作を実現できる。
【０１８２】
したがって、ＣＡＣ−ＯＳを半導体素子に用いた場合、ＧａＯＸ３などに起因する絶縁性と、ＩｎＸ２ＺｎＹ２ＯＺ２、またはＩｎＯＸ１に起因する導電性とが、相補的に作用することにより、高いオン電流（Ｉｏｎ）、および高い電界効果移動度（μ）を実現することができる。
【０１８３】
また、ＣＡＣ−ＯＳを用いた半導体素子は、信頼性が高い。従って、ＣＡＣ−ＯＳは、ディスプレイをはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
【０１８４】
または、トランジスタのチャネルが形成される半導体にシリコンを用いてもよい。シリコンとしてアモルファスシリコンを用いてもよいが、特に結晶性を有するシリコンを用いることが好ましい。例えば、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いることが好ましい。特に、多結晶シリコンは、単結晶シリコンに比べて低温で形成でき、且つアモルファスシリコンに比べて高い電界効果移動度と高い信頼性を備える。
【０１８５】
半導体にシリコンを用いてボトムゲート構造のトランジスタを作製する場合、作製工程を削減できるため好ましい。またこのときアモルファスシリコンを用いることで、多結晶シリコンよりも低温で形成できる。そのため、半導体層よりも下層の配線や電極の材料、基板の材料として、耐熱性の低い材料を用いることが可能となり、材料の選択の幅を広げることができる。例えば、極めて大面積のガラス基板などを好適に用いることができる。一方、後述するトップゲート型のトランジスタを作製する場合、自己整合的に不純物領域を形成しやすいため、特性のばらつきなどを低減することができるため好ましい。このとき特に、多結晶シリコンや単結晶シリコンなどを用いる場合に適している。
【０１８６】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。
【０１８７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明に用いることができる情報端末の表示部の構造について、図１８および図１９を用いて説明する。本実施の形態において、表示部はフォトセンサと表示素子を有している。図１８において、表示素子は液晶素子であり、図１９において、表示素子は発光素子である。
【０１８８】
（液晶素子）
図１８は、表示素子として液晶素子を有する液晶表示装置の断面の一例を示す図である。フォトセンサ２００３が入力手段からのレーザ光１０５に照射されている状態を示している。
【０１８９】
基板２０００としてはガラス基板又は石英基板等の透光性基板を用いる。基板２０００上には、薄膜トランジスタ２００１、薄膜トランジスタ２００２、及びフォトセンサ２００３が設けられている。フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型半導体層２０１１、及びｐ型半導体層２０１２が順に積層されて設けられている。ｎ型半導体層２０１０は、一導電型を付与する不純物元素（例えばリン）を含む。ｉ型半導体層２０１１は、真性半導体である。ｐ型半導体層２０１２は、一導電型を付与する不純物元素（例えばボロン）を含む。
【０１９０】
図１８では、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２としてトップゲート型の薄膜トランジスタを用いたが、これに限定されない。薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２としてボトムゲート型の薄膜トランジスタを用いてもよい。また、フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型半導体層２０１１、及びｐ型半導体層２０１２を有する構成としているが、これに限定されない。
【０１９１】
本実施の形態では、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２の半導体に結晶性半導体を用いることができる。例えば、多結晶シリコンを用いることができる。しかしこれに限定されず、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２の半導体に、非晶質シリコン、微結晶シリコン、単結晶シリコン、ペンタセン等の有機半導体、または酸化物半導体等を用いてもよい。なお、基板２０００上に単結晶シリコンを用いた半導体層を形成する場合は、表面から所定の深さに損傷領域が設けられた単結晶シリコン基板と基板２０００とを接合し、当該損傷領域で単結晶シリコン基板を分離することによって形成することができる。また、酸化物半導体としては、インジウム、ガリウム、アルミニウム、亜鉛及びスズから選んだ元素の複合酸化物を用いることができる。
【０１９２】
絶縁層２００４は、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２上を覆って設けられている。絶縁層２００４上には絶縁層２００５が設けられ、絶縁層２００５上には絶縁層２００６が設けられている。画素電極２００７は絶縁層２００６上に設けられ、フォトセンサ２００３と下部電極２００８は絶縁層２００５上に設けられている。下部電極２００８によって、絶縁層２００５に設けられた開口部を介して、フォトセンサ２００３と薄膜トランジスタ２００１とが電気的に接続される。
【０１９３】
また、対向基板２０２０には、対向電極２０２１、カラーフィルタ層２０２２、及びオーバーコート層２０２３が設けられている。対向基板２０２０と基板２０００はシール材によって固定され、スペーサ２０２５によって基板間隔が概ね一定の距離に保たれている。画素電極２００７と対向電極２０２１が液晶層２０２４を挟持することで、液晶素子を構成している。
【０１９４】
なお、図１８においてカラーフィルタ層２０２２は、画素電極２００７と重なるように設けられ、フォトセンサ２００３と重ならないように設けられているが、本実施の形態はこれに限定されず、フォトセンサ２００３とも重なるように設けてもよい。
【０１９５】
また、フォトセンサ２００３は、図１８に示すように薄膜トランジスタ２００２のゲート電極２０１３と重なっており、薄膜トランジスタ２００２の信号線２０１４とも重なるように設けるとよい。
【０１９６】
本実施の形態の液晶表示装置には、バックライトが設けられている。図１８では、バックライトは基板２０００側に設けられ、矢印２０３６で示す方向に光が照射されている。バックライトとしては、冷陰極管（Ｃｏｌｄ−Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）又は白色の発光ダイオードを用いることができる。白色の発光ダイオードは、冷陰極管よりも明るさの調整範囲が広いため好ましい。
【０１９７】
また、フォトセンサ２００３を例えば駆動回路部にも設けて外光を検出し、使用環境に応じてフォトセンサ２００３の感度を調節することもできる。
【０１９８】
また、バックライトは上記構成に限定されない。例えば、ＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いてバックライトを構成してもよいし、ＲＧＢのＬＥＤバックライトを順次点灯させてフィールドシーケンシャル方式でカラー表示してもよい。この場合にはカラーフィルタ層は不要である。
【０１９９】
また、フォトセンサ２００３は、レーザ光の検出だけでなく、タッチセンサとして機能させてもよい。例えば、ユーザの指や、スタイラスなどのタッチペンが対向基板２０２０に触れたとき、バックライトからの光は、指やタッチペンで反射する。この反射光がフォトセンサ２００３に入射すると、フォトセンサ２００３はタッチを検出する。なお、指やタッチペンは直接対向基板２０２０に触れる必要はない。フォトセンサ２００３は対向基板２０２０近傍の指やタッチペンを検出してもよい。
【０２００】
ここで、図１８に示す液晶表示装置の作製方法の一例について簡単に説明する。
【０２０１】
まず、活性層として結晶性半導体層を有するトップゲート構造の薄膜トランジスタを作製する。ここではゲート電極２０１３を有する薄膜トランジスタ２００２と、フォトセンサ２００３と電気的に接続される薄膜トランジスタ２００１を同一基板上に形成する。それぞれのトランジスタとして、ｎ型薄膜トランジスタ又はｐ型薄膜トランジスタを用いることができる。また、これらのトランジスタと同一の工程で保持容量を形成することができる。なお、保持容量は、半導体層を下部電極とし、容量配線を上部電極とし、薄膜トランジスタ２００１及び薄膜トランジスタ２００２のゲート絶縁膜と同一の工程で形成される絶縁膜を誘電体とすればよい。
【０２０２】
また、薄膜トランジスタの層間絶縁層の一つである絶縁層２００４にはコンタクトホールが形成され、それぞれの薄膜トランジスタの半導体層と電気的に接続されるソース電極又はドレイン電極、若しくは、上方の配線と接続される接続電極を形成する。また、フォトセンサ２００３と電気的に接続される薄膜トランジスタ２００１の信号線も同一の工程で形成される。薄膜トランジスタ２００２の信号線２０１４も同一の工程で形成される。
【０２０３】
次に、信号線２０１４を覆う絶縁層２００５を形成する。なお、本実施の形態では、透過型の液晶表示装置を例として示しているので、絶縁層２００５には可視光を透過することのできる絶縁性材料を用いる。次に、絶縁層２００５にコンタクトホールを形成し、絶縁層２００５上に下部電極２００８を形成する。
【０２０４】
そして、下部電極２００８の少なくとも一部と重なるようにフォトセンサ２００３を形成する。下部電極２００８は、フォトセンサ２００３と、薄膜トランジスタ２００１とを電気的に接続させる電極である。フォトセンサ２００３は、ｎ型半導体層２０１０、ｉ型半導体層２０１１及びｐ型半導体層２０１２が順に積層されて形成される。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法を用いることで、リンを含む微結晶シリコンによりｎ型半導体層２０１０を形成し、非晶質シリコンによりｉ型半導体層２０１１を形成し、ボロンを含む微結晶シリコンによりｐ型半導体層２０１２を形成する。
【０２０５】
次に、フォトセンサ２００３を覆う絶縁層２００６を形成する。透過型の液晶表示装置の場合は、絶縁層２００６に可視光を透過することのできる絶縁性材料を用いる。その後、絶縁層２００６にコンタクトホールを形成し、絶縁層２００６上に画素電極２００７を形成する。画素電極２００７と同一の層により、配線を形成する。その配線は、フォトセンサ２００３の上部電極であるｐ型半導体層２０１２と電気的に接続される。
【０２０６】
次に、絶縁層２００６上にスペーサ２０２５を形成する。図１８では、スペーサ２０２５として柱状スペーサ（ポストスペーサ）を設けたが、球状スペーサ（ビーズスペーサ）を用いてもよい。
【０２０７】
次に、液晶層２０２４としてＴＮ液晶等を用いる場合には、画素電極２００７上に配向膜を塗布し、ラビング処理を行う。
【０２０８】
一方で、対向基板２０２０上にはカラーフィルタ層２０２２、オーバーコート層２０２３、対向電極２０２１を形成し、対向電極２０２１上に配向膜を塗布し、ラビング処理を行う。
【０２０９】
その後、基板２０００の配向膜が塗布された面と、対向基板２０２０の配向膜が塗布された面とを、シール材により貼り合わせる。これらの基板間には液晶滴下法又は液晶注入法により液晶を配置し、液晶層２０２４を形成する。
【０２１０】
なお、液晶層２０２４は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は狭い温度範囲でしか発現しないため、液晶層２０２４に適用するには、温度範囲を改善するために５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ以上１００μｓ以下と短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０２１１】
（発光素子）
次に、表示素子として発光素子を有するエレクトロルミネセンス表示装置（以下、「ＥＬ表示装置」という。）について説明する。
【０２１２】
図１９は、上記表示装置において、発光素子としてＥＬ素子（例えば、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）を用いたＥＬ表示素子の断面の一例を示す図である。フォトセンサ２１０３が入力手段からのレーザ光１０５に照射されている状態を示している。
【０２１３】
図１９において、基板２１００上には、薄膜トランジスタ２１０１、薄膜トランジスタ２１０２、及びフォトセンサ２１０３が設けられている。フォトセンサ２１０３は、ｎ型半導体層２１１０、ｉ型半導体層２１１１、及びｐ型半導体層２１１２が積層されて設けられている。基板２１００は、シール材によって対向基板２１２０に固定されている。
【０２１４】
絶縁層２１０４は、薄膜トランジスタ２１０１及び薄膜トランジスタ２１０２上を覆って設けられている。絶縁層２１０４上には絶縁層２１０５が設けられ、絶縁層２１０５上には絶縁層２１０６が設けられている。ＥＬ素子２１２７は絶縁層２１０６上に設けられ、フォトセンサ２１０３は絶縁層２１０５上に設けられている。フォトセンサ２１０３のｎ型半導体層２１１０によって、絶縁層２１０５に設けられた開口部を介して、フォトセンサ２１０３と薄膜トランジスタ２１０１とが電気的に接続されている。
【０２１５】
また、センサ用配線２１０９によって、ｐ型半導体層２１１２と他の配線とが電気的に接続されている。
【０２１６】
ＥＬ素子２１２７は、画素電極２１２３、発光層２１２４、対向電極２１２５が積層されて設けられている。なお、隔壁２１２６によって隣り合う画素同士の発光層が区切られている。
【０２１７】
薄膜トランジスタ２１０１及び薄膜トランジスタ２１０２として、ｎ型薄膜トランジスタ又はｐ型薄膜トランジスタを用いることができる。画素電極２１２３が陰極として機能する場合は、電流の向きを考慮して、画素電極２１２３と電気的に接続する薄膜トランジスタ２１０２をｎ型薄膜トランジスタとすることが好ましい。また、画素電極２１２３が陽極として機能する場合は、薄膜トランジスタ２１０２をｐ型薄膜トランジスタとすることが好ましい。
【０２１８】
また、フォトセンサ２１０３は、レーザ光の検出だけでなく、タッチセンサとして機能させてもよい。例えば、ユーザの指や、スタイラスなどのタッチペンが対向基板２１２０に触れたとき、ＥＬ素子２１２７からの光は、指やタッチペンで反射する。この反射光がフォトセンサ２１０３に入射すると、フォトセンサ２１０３はタッチを検出する。なお、指やタッチペンは直接対向基板２１２０に触れる必要はない。フォトセンサ２１０３は対向基板２１２０近傍の指やタッチペンを検出してもよい。
【０２１９】
（表示素子の変形例）
図２０に、本発明の一態様の表示装置６００を示す。表示装置６００は、表示素子に自発光型の表示素子と、外光を利用する表示素子を有し、所謂ハイブリッド表示が可能なハイブリッドディスプレイである。
【０２２０】
ハイブリッド表示とは、１つのパネルにおいて、反射光と、自発光とを併用して、色調または光強度を互いに補完して、文字または画像を表示する方法である。または、ハイブリッド表示とは、同一画素または同一副画素において複数の表示素子から、それぞれの光を用いて、文字及び／または画像を表示する方法である。ただし、ハイブリッド表示を行っているハイブリッドディスプレイを局所的にみると、複数の表示素子のいずれか一を用いて表示される画素または副画素と、複数の表示素子の二以上を用いて表示される画素または副画素と、を有する場合がある。
【０２２１】
なお、本明細書等において、上記構成のいずれか１つまたは複数の表現を満たすものを、ハイブリッド表示という。
【０２２２】
また、ハイブリッドディスプレイは、同一画素または同一副画素に複数の表示素子を有する。なお、複数の表示素子としては、例えば、光を反射する反射型素子と、光を射出する自発光素子とが挙げられる。なお、反射型素子と、自発光素子とは、それぞれ独立に制御することができる。ハイブリッドディスプレイは、表示部において、反射光、及び自発光のいずれか一方または双方を用いて、文字及び／または画像を表示する機能を有する。
【０２２３】
以下では、自発光型の表示素子として発光素子と、外光を利用する表示素子として反射型の液晶素子とを備え、発光素子からの光の光路上に位置する回路に透光性の材料を用いることで、発光素子の開口率を高めることのできる表示装置について説明する。
【０２２４】
図２０（Ａ）に、表示装置６００の断面概略図を示す。表示装置６００は、基板６０１と基板６０２の間に、液晶素子６１０、発光素子６２０、及び機能層６３０を有する。液晶素子６１０は、基板６０２側に光を反射する反射型の液晶素子である。発光素子６２０は、基板６０２側に光を射出する発光素子である。機能層６３０は、液晶素子６１０を駆動する回路６０３、発光素子６２０を駆動する回路６０４、フォトセンサなどを有する。機能層６３０により、液晶素子６１０と発光素子６２０とを、それぞれ独立して駆動することができる。
【０２２５】
液晶素子６１０は、電極６１１、液晶層６１２、及び電極６１３を有する。基板６０２側に設けられる電極６１３は、可視光を透過し、且つ、共通電位が与えられる。機能層６３０側に設けられる電極６１１は、可視光を反射し、且つ、画素電極として機能する。電極６１１と回路６０３とは、絶縁層６４１に設けられた開口を介して電気的に接続されている。なおここでは図示しないが、基板６０２よりも外側に偏光板を配置する。
【０２２６】
液晶素子６１０からの反射光６６５ｒは、基板６０２側から入射した光のうち、電極６１１によって反射する光である。なお、反射光６６５ｒの光路上にカラーフィルタを配置してもよい。
【０２２７】
発光素子６２０は、機能層６３０側から電極６２１、発光性の物質を含む層６２２、及び電極６２３を有する。電極６２１は可視光を透過し、且つ、画素電極として機能する。電極６２３は、可視光を反射し、且つ共通電位が与えられる。電極６２１と回路６０４とは、絶縁層６４４に設けられた開口を介して電気的に接続されている。また電極６２１の端部を覆って、絶縁層６４５が設けられていることが好ましい。また、発光素子６２０は、封止層６３１と基板６０１によって封止されている。
【０２２８】
回路６０３及び回路６０４は、例えばスイッチ、トランジスタ、容量素子、抵抗素子などの電気素子を有する構成とすることができる。また、これらを接続する配線を有していてもよい。
【０２２９】
回路６０３および回路６０４で用いられるトランジスタ、容量素子、およびその他の構成要素は、他の実施の形態で用いられている構成要素を用いることができる。
【０２３０】
ここで、発光素子６２０からの光６６５ｅは、液晶素子６１０の電極６１１が設けられていない領域を通り抜け、基板６０２側に射出される。なお、光６６５ｅの光路上に、カラーフィルタを配置してもよい。
【０２３１】
図２０（Ａ）に示す領域６６０は、可視光を反射する電極６１１が設けられず、且つ、発光素子６２０と重なる領域であり、発光素子６２０が発する光６６５ｅが射出しうる領域である。領域６６０は、電極６１１に設けられた開口と重なる部分であってもよいし、電極に設けられたスリットまたは切欠き部と重なる部分であってもよい。また領域６６０は、隣接する２つの画素にそれぞれ設けられる２つの電極６１１の間に位置する領域であってもよい。
【０２３２】
図２０（Ａ）では、機能層６３０が有する回路６０４の一部が、領域６６０と重ねて設けられている。なお、回路６０３の一部が、領域６６０と重ねて設けられていてもよい。回路６０３、または回路６０４は、少なくとも発光素子６２０と重なる部分に、可視光を透過する部材が設けられていることが好ましい。これにより、光６６５ｅは、回路６０３または回路６０４を透過して、基板６０２側に射出することができる。
【０２３３】
ここで、機能層６３０が有するトランジスタ、配線、容量素子等には、以下に示す材料を用いることができる。
【０２３４】
トランジスタが有する半導体層は、透光性を有する半導体材料を用いて形成することができる。透光性を有する半導体材料としては、金属酸化物、または酸化物半導体等が挙げられる。酸化物半導体は、少なくともインジウムを含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
【０２３５】
トランジスタや容量素子等が有する電極や、配線などに、透光性を有する導電性材料を用いて形成することができる。透光性を有する導電性材料は、インジウム、亜鉛、錫の中から選ばれた一種、または複数種を含むことが好ましい。具体的には、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｗ酸化物、Ｉｎ−Ｗ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｔｉ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｓｉ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｇａ−Ｚｎ酸化物などが挙げられる。
【０２３６】
また、トランジスタや容量素子等が有する電極や、配線などに、不純物元素を含有させる等して低抵抗化させた酸化物半導体を用いてもよい。当該低抵抗化させた酸化物半導体は、酸化物導電体ということができる。
【０２３７】
例えば、酸化物導電体は、酸化物半導体に酸素欠損を形成し、当該酸素欠損に水素を添加することで、伝導帯近傍にドナー準位が形成される。酸化物半導体にドナー準位が形成されることで、酸化物半導体は、導電性が高くなり導電体化する。
【０２３８】
なお、酸化物半導体は、エネルギーギャップが大きい（例えば、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上である）ため、可視光に対して透光性を有する。また、上述したように酸化物導電体は、伝導帯近傍にドナー準位を有する酸化物半導体である。したがって、酸化物導電体は、ドナー準位による吸収の影響は小さく、可視光に対して酸化物半導体と同程度の透光性を有する。
【０２３９】
また、酸化物導電体は、トランジスタが有する半導体膜に含まれる金属元素を一種類以上有することが好ましい。同一の金属元素を有する酸化物半導体を、トランジスタを構成する層のうち２層以上に用いることで、製造装置（例えば、成膜装置、加工装置等）を２以上の工程で共通で用いることが可能となるため、製造コストを抑制することができる。
【０２４０】
本実施の形態に示す表示装置が有する画素の構成とすることで、発光素子から射出される光を効率よく使用することができる。したがって、消費電力が抑制された、優れた表示装置を提供することができる。
【０２４１】
機能層６３０の一例として、図２０（Ａ）における回路６０４に用いることのできる構成について、その一部の断面概略図を図２０（Ｂ）に示す。
【０２４２】
図２０（Ｂ）には、トランジスタ６５０ａ、容量素子６５５、及び電極６２１を示している。トランジスタ６５０ａは、ボトムゲート型のトランジスタである。
【０２４３】
トランジスタ６５０ａは、ゲート電極として機能する導電層６５１と、導電層６５１を覆い、一部がゲート絶縁層として機能する絶縁層６４２と、絶縁層６４２の一部を覆う半導体層６５２と、半導体層６５２と接し、ソース電極またはドレイン電極として機能する導電層６５３及び導電層６５３ｔと、を有する。また容量素子６５５は、導電層６５３ｔの一部と、絶縁層６４２の一部と、導電層６５１ｔと、により構成されている。電極６２１は、絶縁層６４４及び絶縁層６４３に設けられた開口を介して、導電層６５３ｔと電気的に接続されている。
【０２４４】
なお、トランジスタ６５０ａと電極６２１の間にフォトセンサが設けられる場合、絶縁層６４３と絶縁層６４４の間、あるいは絶縁層６４４と電極６２１の間に１層または２層以上の絶縁層がもうけられることがある。
【０２４５】
ここで、導電層６５１ｔ、導電層６５３ｔ、及び電極６２１等は、それぞれ可視光に対して透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。特に、金属酸化物を用いることが好ましい。
【０２４６】
また半導体層６５２には、半導体特性を示す金属酸化物（酸化物半導体（ＯＳ：Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ともいう）を適用することが好ましい。さらに、半導体層６５２は、チャネル形成領域を挟む一対の低抵抗領域を有することが好ましい。当該低抵抗領域は、チャネル形成領域よりも導電性が高い部分であり、酸化物導電体（ＯＣ：Ｏｘｉｄｅ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）とも言うことができる。
【０２４７】
図２０（Ｂ）では、半導体層６５２が、導電層６５１側から半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂとが積層された、積層構造を有している例を示している。ただし、半導体層６５２の構成はこれに限定されず、半導体層６５２を、半導体層６５２ａ及び半導体層６５２ｂのいずれか一方の単層構造、または３層以上の積層構造としてもよい。例えば半導体層６５２を３層構造とするとき、半導体層６５２ａを一対の半導体層６５２ｂで挟持した積層構造とすることができる。
【０２４８】
半導体層６５２ｂと半導体層６５２ａは、それぞれＩｎと、Ｍ（ＭはＧａ、Ａｌ、Ｙ、またはＳｎ）と、Ｚｎと、を有すると好ましい。また、半導体層６５２ａ、半導体層６５２ｂは、それぞれＩｎの原子数比がＭの原子数比より多い領域を有すると、トランジスタの電界効果移動度を高めることができ、好ましい。一例としては、半導体層６５２ｂと半導体層６５２ａに含まれる酸化物半導体膜のＩｎ、Ｍ、及びＺｎの原子数の比を、Ｉｎ：Ｍ：Ｚｎ＝４：２：３またはその近傍、あるいはＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝５：１：７またはその近傍とすると好ましい。
【０２４９】
半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂは、それぞれ組成の異なるターゲットを用いて成膜された半導体膜を用いてもよいが、特に同じ組成のターゲットを用い、大気に曝すことなく連続して成膜された積層膜を用いることが好ましい。これにより、１つの成膜装置で処理を行えるほか、半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂの間に不純物が残留することを抑制できる。
【０２５０】
ここで、例えば半導体層６５２ｂは、半導体層６５２ａよりも、結晶性の高い領域を含むことが好ましい。これにより、半導体層６５２ｂを、半導体層６５２ａよりもエッチングの耐性に優れた膜とすることができる。そのため、導電層６５３や導電層６５３ｔを加工する際に、半導体層６５２ｂがエッチングにより消失してしまうことを防ぐことができる。したがって、図２０（Ｂ）に示すようなチャネルエッチ構造のトランジスタを実現することができる。さらに、トランジスタ６５０ａのバックチャネル側に位置する半導体層６５２ｂに結晶性の高い膜を用いることで、ゲート電極側の半導体層６５２ａへ拡散しうる不純物を低減できるため、信頼性の高いトランジスタ６５０ａを実現できる。
【０２５１】
また、半導体層６５２ａに、半導体層６５２ｂよりも結晶性の低い領域を含む膜を用いることで、半導体層６５２ａ中に酸素が拡散しやすくなり、酸素欠損の割合の低い半導体層６５２ａとすることができる。特に、半導体層６５２ａはゲート電極に近い側に位置し、主としてチャネルが形成されやすい層であるため、このような膜を用いることで信頼性の高いトランジスタを実現できる。
【０２５２】
半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂとは、例えば成膜条件を異ならせることで作り分けることができる。例えば、半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂとで、それぞれ成膜ガス中の酸素ガスの流量を異ならせることができる。
【０２５３】
このとき、半導体層６５２ａの成膜条件として、酸素ガス流量のガス流量全体に占める割合（酸素流量比ともいう）を、０％以上３０％以下、好ましくは５％以上１５％以下とする。上述の酸素流量比とすることで、半導体層６５２ａの結晶性を低くすることができる。
【０２５４】
一方、半導体層６５２ｂの成膜条件として、酸素流量比を、３０％より大きく１００％以下、好ましくは５０％以上１００％以下、さらに好ましくは７０％以上１００％以下とする。上述の酸素流量比とすることで、半導体層６５２ｂの結晶性を高くすることができる。
【０２５５】
また、半導体層６５２ａ及び半導体層６５２ｂの形成時の基板温度としては、室温（２５℃）以上２００℃以下、好ましくは室温以上１３０℃以下とすればよい。基板温度を上記範囲とすることで、大面積のガラス基板を用いる場合に、基板の撓みまたは歪みを抑制することができる。ここで、半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂとで、基板温度を同じ温度とすると、生産性を高めることができる。また、例えば半導体層６５２ａと半導体層６５２ｂとで基板温度を異ならせる場合には、半導体層６５２ｂの成膜温度を高くすると、半導体層６５２ｂの結晶性をより高めることができる。
【０２５６】
ここで、トランジスタ６５０ａのゲート電極として機能する導電層６５１には、可視光を遮光する導電性材料を用いることが好ましい。これにより、半導体層６５２のチャネル形成領域に、光が照射されることを防ぐことができ、トランジスタ６５０ａの電気特性の変動を抑制できる。また、このとき、ゲート線（走査線ともいう）の一部を、導電層６５１として用いることが好ましい。
【０２５７】
また、トランジスタ６５０ａのソース電極及びドレイン電極の一方として機能する導電層６５３には、可視光を遮光する導電性材料を用いてもよい。このとき、ソース線（信号線ともいう）の一部を、導電層６５３として用いることが好ましい。
【０２５８】
図２０（Ｂ）では、トランジスタ６５０ａの一部、容量素子６５５、及び導電層６５３ｔと電極６２１のコンタクト部等を含む領域を、透過領域６６０ｔとして機能させることができる。
【０２５９】
図２０（Ｃ）には、トップゲート型のトランジスタ６５０ｂを用いた場合の例を示す。
【０２６０】
トランジスタ６５０ｂは、半導体層６５２を覆って、絶縁層６４２及び導電層６５１が積層して設けられ、導電層６５１を覆って絶縁層６４３が設けられ、絶縁層６４３の一部を覆って導電層６５３及び導電層６５３ｔが設けられている。容量素子６５５は、導電層６５１ｔと、導電層６５３ｔと、絶縁層６４３により構成されている。
【０２６１】
なお、トランジスタ６５０ｂと電極６２１の間にフォトセンサが設けられる場合、絶縁層６４３と絶縁層６４４の間、あるいは絶縁層６４４と電極６２１の間に１層または２層以上の絶縁層がもうけられることがある。
【０２６２】
半導体層６５２としては、上記半導体層６５２ａ及び半導体層６５２ｂのいずれか一方または両方と同様の構成としてもよい。または、半導体層６５２を単層構造または３層以上の積層構造としてもよい。
【０２６３】
図２０（Ｃ）には、半導体層６５２のチャネル形成領域を挟む一対の低抵抗領域６５２ｃを示している。低抵抗領域６５２ｃは、当該チャネル形成領域よりもキャリア濃度が高い領域、または不純物濃度が高い領域とすることができる。半導体層６５２に、酸化物半導体（ＯＳ）を用いた場合、低抵抗領域６５２ｃを、酸化物導電体（ＯＣ）と呼ぶことができる。
【０２６４】
なお、低抵抗領域６５２ｃは、半導体層６５２をｎ型にした領域である。低抵抗領域６５２ｃは、絶縁層６４３と接し、絶縁層６４３は窒素または水素を有する。そのため、絶縁層６４３中の窒素または水素が低抵抗領域６５２ｃに入り込み、半導体層６５２のキャリア濃度を高めることができる。なお、低抵抗領域６５２ｃとしては、上記に限定されず、導電層６５１をマスクとして、不純物を添加することで形成してもよい。当該不純物としては、例えば、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、フッ素、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ホウ素、アルミニウムなどが挙げられ、当該不純物の添加は、イオン注入法またはイオンドーピング法を用いて行うことができる。また、上記不純物以外にも、半導体層６５２の構成元素の一つである、インジウムなどを添加することで低抵抗領域６５２ｃを形成してもよい。インジウムを低抵抗領域６５２ｃに添加することで、チャネル形成領域よりも低抵抗領域６５２ｃの方が、インジウムの濃度が高くなる場合がある。
【０２６５】
また、上記の不純物を添加したあとに、熱処理（代表的には１００℃以上４００℃以下、好ましくは１５０℃以上３５０℃以下）を行ってもよい。
【０２６６】
また、上記の不純物の添加については、低抵抗領域６５２ｃに限定されず、上述した他の酸化物導電体（ＯＣ）に適用することもできる。
【０２６７】
なお、例えばトランジスタ６５０ｂの半導体層６５２にシリコン、代表的にはアモルファスシリコン、または低温ポリシリコンなどを用いる場合、上述した低抵抗領域６５２ｃに相当する領域は、シリコン中にリン、ボロンなどの不純物が含まれた領域となる。また、シリコンのバンドギャップは、概ね１．１ｅＶである。したがって、トランジスタの半導体層にシリコンを用いる場合、半導体層は可視光の一部を吸収するため、当該半導体層を透過させて光を取り出すことが難しい。また、シリコン中にリン、ボロンなどの不純物が含まれると、透光性がさらに低下する場合がある。したがって、シリコン中に形成される低抵抗領域を透過させて光を取り出すことはより難しい場合がある。しかしながら、本発明の一態様では、酸化物半導体（ＯＳ）、及び酸化物導電体（ＯＣ）ともに、可視光に対して透光性を有するため、画素または副画素における発光素子の開口率を向上させることができる。
【０２６８】
以上のように、発光素子６２０の光路上に位置する導電層及び半導体層等に、可視光を透過する材料を用いることで、発光素子６２０の有効発光面積を大きくできる。一方、ソース線やゲート線、電位供給線などの配線（バスラインともいう）には、遮光性を有し、低抵抗な材料を用いることで、寄生抵抗を低減することができる。
【０２６９】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２７０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の情報端末に適用可能な電子機器について図２１乃至図２３を用いて説明する。
【０２７１】
図２１（Ａ）、（Ｂ）に、携帯情報端末の一例を示す。図２１（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末８００は、タブレット型コンピュータや電子書籍として用いることができる。携帯情報端末８００は、筐体８０１、筐体８０２、表示部８０３、表示部８０４、及びヒンジ部８０５等を有する。
【０２７２】
筐体８０１と筐体８０２は、ヒンジ部８０５で連結されている。携帯情報端末８００は、図２１（Ａ）に示すように折り畳んだ状態から、図２１（Ｂ）に示すように筐体８０１と筐体８０２を開くことができる。
【０２７３】
例えば表示部８０３及び表示部８０４に、文書情報を表示することが可能であり、電子書籍端末としても用いることができる。また、表示部８０３及び表示部８０４に静止画像や動画像を表示することもできる。
【０２７４】
このように、携帯情報端末８００は、持ち運ぶ際には折り畳んだ状態にできるため、汎用性に優れる。
【０２７５】
なお、筐体８０１及び筐体８０２には、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
【０２７６】
表示部８０３及び表示部８０４の少なくとも一方に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。
【０２７７】
図２１（Ｃ）に携帯情報端末の一例を示す。図２１（Ｃ）に示す携帯情報端末８１０は、筐体８１１、表示部８１２、操作ボタン８１３、外部接続ポート８１４、スピーカ８１５、マイク８１６、カメラ８１７等を有する。
【０２７８】
表示部８１２に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。
【０２７９】
携帯情報端末８１０は、表示部８１２を用いて情報の入力を行い、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどの操作を行うことができる。
【０２８０】
また、操作ボタン８１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部８１２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０２８１】
また、携帯情報端末８１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末８１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部８１２の画面表示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、画面表示の向きの切り替えは、表示部８１２を触れること、操作ボタン８１３の操作、またはマイク８１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
【０２８２】
携帯情報端末８１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末８１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０２８３】
図２１（Ｄ）はラップトップ型のコンピュータ８５０を示している。コンピュータ８５０は、表示部８５１、筐体８５２、タッチパッド８５３、接続ポート８５４等を有する。
【０２８４】
タッチパッド８５３は、ポインティングデバイスや、ペンタブレット等の入力手段として機能し、指やスタイラス等で操作することができる。
【０２８５】
また、タッチパッド８５３には表示素子が組み込まれている。図２１（Ｄ）に示すように、タッチパッド８５３の表面に入力キー８５５を表示することで、タッチパッド８５３をキーボードとして使用することができる。このとき、入力キー８５５に触れた際に、振動により触感を実現するため、振動モジュールがタッチパッド８５３に組み込まれていてもよい。
【０２８６】
表示部８５１およびタッチパッド８５３の少なくとも一方に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。なお、タッチパッド８５３の代わりに、公知のキーボードが設けられていてもよい。
【０２８７】
図２１（Ｅ）は、ナビゲーション装置８６０を示している。図２１（Ｅ）に示すナビゲーション装置は、表示部８６１、操作ボタン８６２、及び外部入力端子８６３を具備する。
【０２８８】
表示部８６１に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。
【０２８９】
図２２（Ａ）、および図２２（Ｂ）は、それぞれ折り畳みが可能な電子機器を示している。
【０２９０】
図２２（Ａ）に示す電子機器９００は、筐体９０１ａ、筐体９０１ｂ、ヒンジ９０３、表示部９０２等を有する。表示部９０２は筐体９０１及び筐体９０１ｂに、組み込まれている。
【０２９１】
筐体９０１ａと筐体９０１ｂとは、ヒンジ９０３で回転可能に連結されている。電子機器９００は、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとが閉じた状態と、図２２（Ａ）に示すように開いた状態と、に変形することができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
【０２９２】
また、ヒンジ９０３は、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとを開いたときに、これらの角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、または１５０度、１７５度などとすることができる。これにより、利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
【０２９３】
表示部９０２に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。
【０２９４】
筐体９０１ａまたは筐体９０１ｂのいずれか一には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
【０２９５】
表示部９０２は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１ａと筐体９０１ｂの間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。このとき、筐体９０１ａと筐体９０１ｂとが開いた状態において、表示部９０２を構成するフレキシブルディスプレイは一部が湾曲した状態で保持されることが好ましい。なお、筐体９０１ａと筐体９０１ｂのそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
【０２９６】
図２２（Ｂ）に示す電子機器９２０は、ヒンジ９２３により連結された筐体９２１ａと筐体９２１ｂに亘って、フレキシブルな表示部９２２が設けられている。
【０２９７】
図２２（Ｂ）では、筐体９２１ａと筐体９２１ｂとを開いたときに、表示部９２２が大きく湾曲した形態で保持されている。例えば、曲率半径を１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の状態で、表示部９２２が保持された状態とすることができる。表示部９２２の一部は、筐体９２１ａから筐体９２１ｂにかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
【０２９８】
ヒンジ９２３は、上述したロック機構を有しているため、表示部９２２に無理な力がかかることなく、表示部９２２が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い電子機器を実現できる。
【０２９９】
図２３（Ａ）に、モニタ８３０を示す。モニタ８３０は、表示部８３１、筐体８３２、スピーカ８３３等を有する。さらに、ＬＥＤランプ、操作キー（電源スイッチ、または操作スイッチを含む）、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
【０３００】
モニタ８３０の表示部８３１に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。またモニタ８３０は、リモコン操作機８３４により、操作することができる。
【０３０１】
またモニタ８３０は、放送電波を受信して、テレビジョン装置として機能することができる。
【０３０２】
モニタ８３０が受信できる放送電波としては、地上波、または衛星から送信される電波などが挙げられる。また放送電波として、アナログ放送、デジタル放送などがあり、また映像及び音声、または音声のみの放送などがある。例えばＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ以上３ＧＨｚ以下）またはＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ以上３００ＭＨｚ以下）のうちの特定の周波数帯域で送信される放送電波を受信することができる。また例えば、複数の周波数帯域で受信した複数のデータを用いることで、転送レートを高くすることができ、より多くの情報を得ることができる。これによりフルハイビジョンを超える解像度を有する映像を、表示部８３１に表示させることができる。例えば、４Ｋ−２Ｋ、８Ｋ−４Ｋ、１６Ｋ−８Ｋ、またはそれ以上の解像度を有する映像を表示させることができる。
【０３０３】
また、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）などのコンピュータネットワークを介したデータ伝送技術により送信された放送のデータを用いて、表示部８３１に表示する画像を生成する構成としてもよい。このとき、モニタ８３０にチューナを有さなくてもよい。
【０３０４】
また、モニタ８３０は、コンピュータと接続し、コンピュータ用モニタとして用いることができる。また、コンピュータと接続したモニタ８３０は、複数の人が同時に閲覧可能となり、会議システムに用いることができる。また、ネットワークを介したコンピュータの情報の表示や、モニタ８３０自体のネットワークへの接続により、モニタ８３０をテレビ会議システムに用いることができる。
【０３０５】
また、モニタ８３０はデジタルサイネージとして用いることもできる。デジタルサイネージについては、図２３（Ｂ）を用いて後述する。
【０３０６】
図２３（Ｂ）は円柱状の柱８４２に取り付けられたデジタルサイネージ８４０を示している。デジタルサイネージ８４０は、表示部８４１を有する。
【０３０７】
表示部８４１が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部８４１が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
【０３０８】
表示部８４１に先の実施の形態に示したフォトセンサが設けられる。表示部８４１に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
【符号の説明】
【０３０９】
１０１    情報端末、１０３    表示部、１０５    レーザ光、１０６    ポインタ、１０７    レーザ発振器、１０９    支持体、１１１    スイッチ、１１３    テンプル、１１５    リム、１１６    ブリッジ、１１７    レンズ、１１９    ヒンジ、１２１    可動部、１２３    支持体、１２５    支持体、１２７    ペダル型スイッチ、１２９    車椅子、１３０    入力手段、１３１    変調部、１３３    イベント検出部、１３５    画像処理部、１３７    センサ、１４０    アイコン、１５０    表示パネル、１５１    画素回路、１５２    表示素子制御回路、１５３    フォトセンサ制御回路、１５４    画素、１５５    表示素子、１５６    フォトセンサ、１５７    表示素子駆動回路、１５８    表示素子駆動回路、１５９    フォトセンサ読み出し回路、１６０    フォトセンサ駆動回路、２００    プリチャージ回路、２０２    保持容量、２０３    液晶素子、２０４    フォトダイオード、２０８    ゲート信号線、２０９    ゲート信号線、２１０    フォトダイオードリセット信号線、２１１    ゲート信号線、２１２    ビデオデータ信号線、２１３    フォトセンサ基準信号線、２１４    フォトセンサ出力信号線、２１５    ゲート信号線、２１７    プリチャージ信号線
【図１】
2018120592.tif 000003
【図２】
2018120592.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018120592.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2018120592.tif 000018
【図１７】
2018120592.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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