CN101212854A - 半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于不通过扩大输出电压或输出电流的范围，来提供一种可检测的照度范围宽的光电转换装置、一种由光传感器的特性的不均匀性导致的输出不均匀性小的光电转换装置、一种耗电量小的光电转换装置、以及成品率高且制造成本低的光电转换装置。本发明包括一种半导体装置，其包括：光检测电路，包括将对应于照度的电流信号输出的光传感器以及将从光传感器输出的电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路；将从光检测电路输出的电压信号放大的放大器；比较从放大器输出的电压与基准电压并将该结果输出到控制电路的比较电路；以及根据来自比较电路的输出确定进行检测的照度范围并将控制信号输出到光检测电路的控制电路，其中，电流电压转换电路根据控制信号改变电阻值。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置，特别涉及具有光电转换元件的半导体装置。此外，本发明还涉及使用半导体装置的电子设备。
背景技术
一般已知数量众多的用于感测电磁波的光电转换装置，例如检测出从紫外线到红外线区域的装置被总称为光传感器。其中检测出波长为400nm至700nm的可见光区域的装置特别被称为可见光传感器，数量众多的可见光传感器被使用于需要根据人类的生活环境调节照度或开/关控制等的设备中。
尤其是，在显示装置中，检测显示装置的周围明度以调节其显示亮度。这是因为通过检测周围明度并且获得合适的显示亮度可以减少不必要的电力。例如，这种亮度调节用的光传感器用于便携式电话或个人计算机。
此外，使用传感器不仅检测周围明度，而且检测显示装置，尤其是液晶显示装置的背光灯的亮度，以调节显示屏的亮度。
在这种光传感器中，光电二极管用于感测部分，且在放大电路中放大该光电二极管的输出电流。例如，使用电流镜电路作为这种放大电路(例如参照专利文件1)。
另外，在专利文件2中已公开了扩大照度测量范围的半导体光传感装置。专利文件2所记载的半导体光传感装置具备低照度用和高照度用的两种光电二极管，通过比较输出和基准电压来控制开关，以选择使用哪个光电二极管。
专利文件1 日本专利3444093号
专利文件2 日本专利申请公开2006-86425号
在检测到高照度的情况下，现有的光传感器由于其输出电流或输出电压的范围扩大，因此产生难以用作光电转换装置以及耗电量增加的问题。
而且，专利文件2所示的现有例子需要两个光传感器(在专利文件2中相当于光电二极管)，因此其成品率低且制造成本大。再者，需要巧妙地设定两个光电二极管的特性以使其为低照度用特性和高照度用特性。在两个光电二极管的特性不均匀的情况下，输出的不均匀性相当于两者的总和，从而与使用一个光电二极管的情况相比输出的不均匀性较大。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种扩大可检测的照度范围而不扩大输出电压或输出电流的范围的光电转换装置。而且，本发明的目的在于提供一种由光传感器的特性的不均匀性导致的输出不均匀性小的光电转换装置。而且，本发明的目的在于提供一种耗电量小的光电转换装置。而且，本发明的目的在于提供一种成品率高且制造成本低的光电转换装置。
在本说明书的半导体装置中，将光传感器的输出电流转换为电压的电路(电流电压转换电路)具有特性不同的多个电流电压转换元件，并且根据输出电压而改变所使用的电流电压转换元件。作为电流电压转换元件，可以使用电阻器、二极管或晶体管等的元件。电流电压转换电路也可以具有如下结构：具备可控制特性的电流电压转换元件，并根据输出电压而控制电流电压转换元件的特性。在此情况下，作为电流电压转换元件，可以使用可变电阻器或晶体管等的元件。此外，作为光传感器，可以使用光电二极管或光电晶体管等。
作为开关，可以使用各种形式的开关。例如，可以举出电开关或机械开关等。换言之，只要是能够控制电流流动的开关即可，不局限于特定的。例如，可以使用晶体管(例如双极晶体管、MOS晶体管等)、二极管(例如，PN二极管、PIN二极管、肖特基二极管、MIM(Metal InsulatorMetal；金属-绝缘体-金属)二极管、MIS(Metal Insulator Semiconductor；金属-绝缘体-半导体)二极管、以及二极管连接的晶体管等)、可控硅整流器等作为开关。或者，可以使用组合了这些的逻辑电路作为开关。
作为机械开关的例子，可以举出像数字微镜装置(DMD)那样的采用了MEMS(微电子机械系统)技术的开关。该开关具有能够机械移动的电极，该电极移动而控制连接及非连接。
在将晶体管用作开关的情况下，由于该晶体管只作为开关工作，所以对晶体管的极性(导电型)没有特别的限制。但是，在想要抑制截止电流的情况下，优选使用具有截止电流低一方的极性的晶体管。作为低截止电流的晶体管，可以举出提供有LDD区的晶体管或采用了多栅极结构的晶体管等。或者，当用作开关的晶体管的源极端子的电位接近于低电位侧电源(Vss、GND、0V等)的电位地工作时，优选采用N沟道型晶体管。相反，当源极端子的电位接近于高电位侧电源(Vdd等)的电位地工作时，优选采用P沟道型晶体管。这是因为如下理由：若是N沟道型晶体管，则当源极端子接近于低电位侧电源的电位地工作时可以增加栅极-源极间电压的绝对值，并且，若是P沟道型晶体管，则当源极端子接近于高电位侧电源的电位地工作时可以增加栅极-源极间电压的绝对值，因此作为开关能够进行更准确的工作。另外，这是因为由于晶体管进行源极跟随工作的情况少所以输出电压的大小变小的情况少的缘故。
此外，可以通过使用N沟道型晶体管和P沟道型晶体管双方来将CMOS型开关用作开关。当采用CMOS型开关时，若P沟道型晶体管及N沟道型晶体管之任一方导通则电流流动，因此容易用作开关。例如，即使输向开关的输入信号的电压高或低，也可以适当地输出电压。再者，由于可以减少用来使开关导通或截止的信号的电压振幅值，所以还可以减少耗电量。
注意，在将晶体管用作开关的情况下，开关具有输入端子(源极端子及漏极端子之一方)、输出端子(源极端子及漏极端子之另一方)、以及控制导通的端子(栅极端子)。另一方面，在将二极管用作开关的情况下，开关有时不具有控制导通的端子。因此，与使用晶体管作为开关的情况相比，通过使用二极管作为开关，可以进一步减少用来控制端子的布线数量。
注意，明确地描述“A和B连接”的情况包括如下情况：A和B电连接；A和B在功能方面连接；以及A和B直接连接。这里，以A和B为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。因此，还包括除了附图或文章所示的连接关系以外的连接关系，而不局限于预定的连接关系如附图或文章所示的连接关系。
例如，在A和B电连接的情况下，也可以在A和B之间配置一个以上的能够电连接A和B的元件(例如开关、晶体管、电容元件、电感器、电阻元件、二极管等)。或者，在A和B在功能方面连接的情况下，也可以在A和B之间配置一个以上的能够在功能方面连接A和B的电路(例如，逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换电路(DA转换电路、AD转换电路、γ校正电路等)、电位电平转换电路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平移动电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、缓冲电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。或者，在A和B直接连接的情况下，也可以直接连接A和B而其中间不夹有其他元件或其他电路。
注意，当明确地描述“A和B直接连接”时，包括如下情况：A和B直接连接(就是说，A和B连接而其中间不夹有其他元件或其他电路)；A和B电连接(就是说，A和B连接并在其中间夹有其他元件或其他电路)。
注意，当明确地描述“A和B电连接”时，包括如下情况：A和B电连接(就是说，A和B连接并在其中间夹有其他元件或其他电路)；A和B在功能方面连接(就是说，A和B在功能方面连接并在其中间夹有其他电路)；以及，A和B直接连接(就是说，A和B连接而其中间不夹有其他元件或其他电路)。像这样，当明确地描述“电连接”时，其意思与只明确地描述“连接”的情况相同。
显示元件、具有显示元件的显示装置、发光元件、以及具有发光元件的发光装置可以采用各种方式或各种元件。例如，作为显示元件、显示装置、发光元件或发光装置，可以使用对比度、亮度、反射率、透过率等因电磁作用而变化的显示介质如EL(电致发光)元件(包含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)、电子发射元件、液晶元件、电子墨、电泳元件、光栅阀(GLV)、等离子体显示器(PDP)、数字微镜装置(DMD)、压电陶瓷显示器、碳纳米管等。此外，作为使用EL元件的显示装置，可以举出EL显示器，另外，作为使用电子发射元件的显示装置，可以举出场致发光显示器(FED)或SED方式平面型显示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display；表面传导电子发射显示器)等，而作为使用液晶元件的显示装置，可以举出液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)。作为使用电子墨或电泳元件的显示装置，可以举出电子纸。
注意，EL元件是包括阳极、阴极、以及夹在阳极和阴极之间的EL层的元件。作为EL层，可以使用如下层：利用来自单态激子的发光(荧光)的层；利用来自三重态激子的发光(磷光)的层；包括利用来自单态激子的发光(荧光)的层以及利用来自三重态激子的发光(磷光)的层的层；由有机物构成的层；由无机物构成的层；包括由有机物构成的层以及由无机物构成的层的层；高分子材料；低分子材料；包含高分子材料和低分子材料的层；等等。本发明可以采用各种EL元件，而不局限于如上所述的结构。
注意，电子发射元件是将高电场聚集到尖锐的阴极而引出电子的元件。例如，作为电子发射元件可以采用圆锥发射体(Spindt)型、碳纳米管(CNT)型、层叠了金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、层叠了金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、MOS型、硅型、薄膜二极管型、金刚石型、表面传导发射SCD型、金属-绝缘体-半导体-金属型等的薄膜型、HEED型、EL型、多孔硅型、表面传导(SED)型等。但是，本发明可以作为电子发射元件采用各种元件，而不局限于此。
注意，液晶元件是通过利用液晶的光学调制作用来控制透过光及不透过光的元件，其由一对电极及液晶构成。由施加到液晶的电场(包括横向电场、纵向电场或斜向电场)控制液晶的光学调制作用。作为液晶元件，可以使用向列液晶、胆固醇液晶、层列液晶、盘型液晶、热致液晶、溶致液晶、低分子液晶、高分子液晶、铁电液晶、反铁电液晶、主链型液晶、侧链型高分子液晶、等离子体选址液晶(PALC)、香蕉型液晶、TN(Twisted Nematic；扭转向列)方式、STN(Super TwistedNematic；超扭转向列)方式、IPS(In-Plane-Switching；平面内切换)方式、FFS(Fringe Field Switching；边缘场切换)方式、MVA(Multi-domainVertical Alignment；多象限垂直配向)方式、PVA(Patterned VerticalAlignment；垂直取向构型)方式、ASV(Advanced Super View；超视角)方式、ASM(Axially Symmetric aligned Micro-cell；轴线对称排列微单元)方式、OCB(Optical Compensated Birefringence；光学补偿弯曲)方式、ECB(Electrically Controlled Birefringence；电控双折射)方式、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal；铁电性液晶)方式、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal；反铁电性液晶)方式、PDLC(PolymerDispersed Liquid Crystal；聚合物分散液晶)方式、宾主方式等。本发明可以采用各种液晶元件，而不局限于如上所述的结构。
注意，电子纸指的是如下电子纸：诸如光学各向异性和染料分子取向之类的以分子进行显示的；诸如电泳、粒子移动、粒子转动、相变之类的以粒子进行显示的；膜的一端移动而进行显示的；以分子的发色/相变而进行显示的；以分子的光吸收而进行显示的；电子和空穴结合而以自发光进行显示的，等等。例如，作为电子纸，可以采用微囊型电泳、水平移动型电泳、垂直移动型电泳、球状旋转球、磁旋转球、圆柱旋转球方式、带电调色剂、电子粉流体、磁泳型、磁感热式、电润湿法、光散射(透明/白浊变化)、胆固醇液晶/光导电层、胆固醇液晶、双稳向列液晶、铁电液晶、两色性色素·液晶分散型、可动薄膜、由无色染料的发色及掉色、光致变色、电致变色、电沉积、柔性有机EL等。本发明可以采用各种电子纸，而不局限于如上所述的结构。这里，通过利用微囊型电泳，可以解决作为电泳方式的缺点的泳动粒子汇聚、沉积的问题。电子粉流体具有高速响应性、高反射率、广视角、低耗电量、存储性等的优点。
注意，等离子体显示器具有以狭小间隔彼此相对的两种衬底且封入有稀有气体的结构，该两种衬底之一是在表面上形成有电极的衬底，而另一是在表面上形成有电极及微小的槽并在该槽内形成有荧光体层的衬底。通过将电压施加到电极之间，产生紫外线使得荧光体发光，因此可以进行显示。此外，作为等离子体显示器，可以采用DC型PDP、AC型PDP。等离子体显示器面板可以采用如下驱动方法：AWS(AddressWhile Sustain；寻址同时显示)驱动；将子帧分割成复位期间、寻址期间、维持期间的ADS(Address Display Separated；寻址与显示分离)驱动；CLEAR(High-Contrast，Low Energy Address and Reduction of FalseContour Sequence；低能量寻址及降低伪轮廓)驱动；ALIS(AlternateLighting of Surfaces；交替发光表面)方式；TERES(Technology ofReciprocal Sustainer；倒易维持技术)驱动等。本发明可以采用各种等离子体显示器，而不局限于如上所述的结构。
注意，需要光源的显示装置，例如液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)、使用光栅阀(GLV)的显示装置、使用数字微镜装置(DMD)的显示装置等的光源可以采用电致发光、冷阴极管、热阴极管、LED、激光光源、汞灯等。本发明可以采用各种光源，而不局限于此。
此外，作为晶体管，可以使用各种方式的晶体管。因此，对所使用的晶体管的种类没有限制。例如，可以使用具有以非晶硅、多晶硅或微晶(也称为微结晶、半晶)硅等为代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管(TFT)等。在使用TFT的情况下，具有各种优点。例如，可以在比使用单晶硅时低的温度下制造TFT，因此可以实现制造成本的降低、或制造装置的大型化。由于可以使用大型制造装置，所以可以在大型衬底上制造。因此，可以一次形成很多个数的显示装置，而可以以低成本制造。再者，制造温度低，因此可以使用低耐热性衬底。因此，可以在具有透光性的衬底上制造晶体管。并且，可以通过使用形成在具有透光性的衬底上的晶体管控制在显示元件上的光透过。或者，因为晶体管的膜厚薄，所以构成晶体管的膜的一部分能够透过光。因此，可以提高开口率。
另外，当制造多晶硅时，可以使用催化剂(镍等)来进一步提高结晶性，并可以制造电特性良好的晶体管。其结果是，可以在衬底上将栅极驱动电路(扫描线驱动电路)、源极驱动电路(信号线驱动电路)、以及信号处理电路(信号产生电路、γ校正电路、DA转换电路等)形成为一体。
另外，当制造微晶硅时，可以使用催化剂(镍等)来进一步提高结晶性，并可以制造电特性良好的晶体管。此时，通过只进行热处理而不进行激光照射，可以提高结晶性。其结果是，可以在衬底上将栅极驱动电路(扫描线驱动电路)和源极驱动电路的一部分(模拟开关等)形成为一体。再者，当为进行结晶化而不进行激光照射时，可以抑制硅结晶性的不均匀。因此，可以显示实现高图像质量的图像。
注意，可以制造多晶硅或微晶硅而不使用催化剂(镍等)。
注意，优选在整个面板上将硅的结晶性提高到多晶或微晶等，但是本发明不局限于此。也可以仅在面板的部分区域上提高硅的结晶性。选择性地提高结晶性是通过选择性地照射激光等来可以实现的，等等。例如，也可以只对除了像素以外的外围电路区域照射激光。或者，也可以只对栅极驱动电路、源极驱动电路等的区域照射激光。或者，也可以只对源极驱动电路的一部分(例如模拟开关)区域照射激光。其结果是，可以只在需要使电路高速工作的区域上提高硅的结晶化。像素区域不需要高速工作，因此即使结晶性不提高，也可以使像素电路工作而没有问题。由于需要提高结晶性的区域少，所以可以减少制造工序，因此可以提高生产率，并可以降低制造成本。由于所需要的制造装置少，所以可以降低制造成本。
或者，可以通过使用半导体衬底或SOI衬底等形成晶体管。因此，可以制造其特性、尺寸及形状等的不均匀性低、电流供给能力高且尺寸小的晶体管。通过使用这些晶体管，可以实现电路的低耗电量化或电路的高集成化。
或者，可以使用具有氧化锌(ZnO)、a-InGaZnO、硅锗(SiGe)、锗砷(GaAs)、氧化铟氧化锌(IZO)、铟锡氧化物(ITO)、氧化锡(SnO)等的化合物半导体或氧化物半导体的晶体管、使这些化合物半导体或氧化物半导体薄膜化了的薄膜晶体管等。通过采用这种结构，可以降低制造温度，例如可以在室温下制造晶体管。其结果是，可以在低耐热性衬底如塑料衬底或薄膜衬底上直接形成晶体管。此外，这些化合物半导体或氧化物半导体不仅可以用于晶体管的沟道部分，而且还可以作为其他用途使用。例如，这些化合物半导体或氧化物半导体可以用作电阻元件、像素电极、具有透光性的电极。再者，它们可以与晶体管同时成膜或形成，从而可以减少成本。
或者，也可以使用通过喷墨法或印刷法而形成的晶体管等。通过这种方式，可以在室温下制造，以低真空度制造，或在大型衬底上制造。由于可以制造晶体管而不使用掩模(中间掩模)，所以可以容易改变晶体管的布局。再者，由于不需要抗蚀剂，所以可以减少材料费用，并减少工序数量。并且，因为只在需要的部分上形成膜，所以与在整个面上形成膜之后进行蚀刻的制造方法相比，可以实现低成本而不浪费材料。
或者，也可以使用具有有机半导体或碳纳米管的晶体管等。通过这种方式，可以在能够弯曲的衬底上形成晶体管。使用这种衬底的半导体装置对冲击的耐受性高。
再者，可以使用各种结构的晶体管。例如，可以使用MOS型晶体管、结晶体管、双极晶体管等作为晶体管。通过使用MOS型晶体管，可以减少晶体管的尺寸。因此，可以安装多个晶体管。通过使用双极晶体管，可以使大电流流过。因此，可以使电路高速工作。
此外，也可以将MOS型晶体管、双极晶体管等混杂而形成在一个衬底上。通过采用这种结构，可以实现低耗电量、小型化、高速工作等。
除了上述以外，还可以采用各种晶体管。
注意，可以使用各种衬底形成晶体管。对衬底的种类没有特别的限制。作为衬底，例如可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(乙酸盐、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者，可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为衬底。或者，也可以使用某个衬底形成晶体管，然后将晶体管移动到另一衬底上，以在另一衬底上配置晶体管。作为配置有被移动了的晶体管的衬底，可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(乙酸盐、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者，可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为衬底。或者，也可以使用某个衬底形成晶体管，并通过研磨而减薄该衬底。作为被抛光的衬底，可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(乙酸盐、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者，可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为衬底。通过使用这些衬底，可以形成特性良好的晶体管，形成低耗电量的晶体管，制造不容易破坏的装置，赋予耐热性，并可以实现轻量化或薄型化。
此外，可以采用各种结构的晶体管，而不局限于特定的结构。例如，可以采用具有两个以上的栅电极的多栅极结构。在多栅极结构中，沟道区串联，而成为多个晶体管串联的结构。通过采用多栅极结构，可以降低截止电流并提高晶体管的耐压性，从而可以提高可靠性。或者，在采用多栅极结构的情况下，当在饱和区工作时，即使漏极和源极之间的电压变化，漏极和源极之间电流的变化也不太大，因此可以获得电压及电流特性的倾斜稳定的特性。通过利用电压及电流特性的倾斜稳定的特性，可以实现理想的电流源电路或电阻值非常高的有源负载。其结果是，可以实现特性良好的差动电路或电流镜电路。
作为其他例子，可以采用在沟道上下配置有栅电极的结构。通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构，沟道区增加，从而可以增加电流值，或容易产生耗尽层而可以降低S值。通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构，实现多个晶体管并联的结构。
也可以采用栅电极配置在沟道区上的结构、栅电极配置在沟道区下的结构、正交错结构、反交错结构、将沟道区分割成多个区的结构、沟道区并联的结构、或沟道区串联的结构。再者，还可以采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构。通过采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构，可以防止因电荷集合在沟道区的一部分而使工作不稳定。或者，可以采用提供了LDD区的结构。通过提供LDD区，可以降低截止电流，或者，可以提高晶体管的耐压性来提高可靠性。或者，在提供有LDD区的情况下，当在饱和区工作时，即使漏极和源极之间的电压变化，漏极和源极之间的电流变化也不太大，从而可以获得电压及电流特性的倾斜稳定的特性。
作为晶体管，可以采用各种各样的类型，并可以使用各种衬底形成。因此，实现预定功能所需的所有电路可以形成在同一衬底上。例如，实现预定功能所需的所有电路也可以使用各种衬底如玻璃衬底、塑料衬底、单晶衬底或SOI衬底等来形成。通过使用同一衬底形成实现预定功能所需的所有电路，可以减少零部件个数来降低成本、或者可以减少与电路零部件之间的连接个数来提高可靠性。或者，也可以是实现预定功能所需的电路的一部分形成在某个衬底上，而实现预定功能所需的电路的另一部分形成在另一衬底上。换言之，实现预定功能所需的所有电路也可以不使用同一衬底形成。例如，也可以是实现预定功能所需的电路的一部分使用晶体管而形成在玻璃衬底上，而实现预定功能所需的电路的另一部分形成在单晶衬底上，并通过COG(Chip On Glass；玻璃上芯片)将由使用单晶衬底而形成的晶体管构成的IC芯片连接到玻璃衬底，以在玻璃衬底上配置该IC芯片。或者，也可以通过TAB(Tape AutomatedBonding；卷带式自动接合)或印刷衬底使该IC芯片和玻璃衬底连接。像这样，通过将电路的一部分形成在同一衬底上，可以减少零部件个数来降低成本、或者可以减少与电路零部件之间的连接个数来提高可靠性。或者，在驱动电压高的部分及驱动频率高的部分的电路中，耗电量为高，因此通过将该部分的电路不形成在同一衬底上，例如，将该部分的电路形成在单晶衬底上并使用由该电路构成的IC芯片，可以防止耗电量的增加。
注意，一个像素指的是能够控制明度的一个单元。因此，例如一个像素指的是一个色彩单元，并由该一个色彩单元表现明度。因此，在采用由R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)这些色彩单元构成的彩色显示装置的情况下，图像的最小单位由R像素、G像素和B像素这三个像素形成。色彩单元并不局限于三种颜色，多于三种颜色也可以使用，并且可以使用除了RGB以外的颜色。例如，可以加上白色来实现RGBW(W是白色)。或者，可以对RGB加上黄色、蓝绿色、紫红色、翡翠绿及朱红色等的一种以上的颜色。或者，也可以对RGB加上类似于RGB中的至少一种的颜色。例如，可以采用R、G、B1、B2。B1和B2虽然都是蓝色，但是其频率稍微不同。与此同样，可以采用R1、R2、G、B。通过采用这种色彩单元，可以进行与实物更接近的显示。通过采用这种色彩单元，可以降低耗电量。作为其他例子，在一个色彩单元的明度使用多个区域控制的情况下，可以将所述区域中的一个作为一个像素。因此，作为一个例子，在使用面积灰度方法或具有子像素(亚像素)的情况下，每一个色彩单元具有控制明度的多个区域，并由它们全体表现灰度，其中控制明度的区域中的一个可以为一个像素。因此，在此情况下，一个色彩单元由多个像素形成。或者，即使在一个色彩单元中具有多个控制明度的区域，也可以将它们总合而以一个色彩单元为一个像素。因此，在此情况下，一个色彩单元由一个像素形成。或者，在通过使用多个区域控制一个色彩单元的明度的情况下，有助于显示的区域的大小可能依赖于每个像素而不同。或者，在一个色彩单元所具有的多个控制明度的区域中，也可以使被提供到各个区域的信号稍微不同，以扩大视角。就是说，一个色彩单元所具有的多个区域的每一个具有的像素电极的电位也可以互不相同。其结果是，施加到液晶分子的电压在各像素电极之间不相同。因此，可以扩大视角。
注意，在明确地描述“一个像素(对于三种颜色)”的情况下，将R、G和B三个像素看作一个像素。在明确地描述“一个像素(对于一种颜色)”的情况下，当每个色彩单元具有多个区域时，将该多个区域汇总并作为一个像素考虑。
注意，像素有时配置(排列)为矩阵形状。这里，像素配置(排列)为矩阵形状包括如下情况：在纵向或横向上，像素排列而配置在直线上，或者，像素配置在锯齿形线上。因此，在以三种色彩单元(例如RGB)进行全彩色显示的情况下，可以采用条形配置，或者将三种色彩单元的点配置为三角形状的方式。再者，还可以以拜尔(Bayer)方式进行配置。此外，色彩单元并不局限于三种颜色，也可以使用三种以上的颜色，例如可以采用RGBW(W是白色)、或加上了黄色、蓝绿色、紫红色等的一种以上颜色的RGB等。此外，每个色彩单元的点也可以具有不同大小的显示区域。由此，可以实现低耗电量化、或显示元件的长寿命化。
此外，可以采用像素具有主动元件的有源矩阵方式、或像素没有主动元件的无源矩阵方式。
在有源矩阵方式中，作为主动元件(非线性元件)，不仅可以使用晶体管，而且还可使用各种主动元件(非线性元件)。例如，可以使用MIM(Metal Insulator Metal；金属-绝缘体-金属)或TFD(Thin Film Diode；薄膜二极管)等。这些元件的制造工序少，所以可以降低制造成本或提高成品率。再者，由于元件尺寸小，所以可以提高开口率，并实现低耗电量化或高亮度化。
除了有源矩阵方式以外，还可以采用没有主动元件(非线性元件)的无源矩阵方式。由于不使用主动元件(非线性元件)，所以制造工序少，而可以降低制造成本或提高成品率。因为不使用主动元件(非线性元件)，所以可以提高开口率，并实现低耗电量化或高亮度化。
晶体管是指具有至少三个端子，即栅极、漏极、以及源极的元件，并在漏区和源区之间提供有沟道区，而且电流能够通过漏区、沟道区、以及源区流动。这里，晶体管的源极和漏极根据晶体管的结构或工作条件等改变，因此不容易说哪个是源极或漏极。因此，在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，有时将用作源极及漏极的区域不称为源极或漏极。在此情况下，作为一个例子，将它们分别记为第一端子和第二端子。或者，将它们分别记为第一电极和第二电极。或者，将它们记为源区和漏区。
注意，晶体管也可以是具有至少三个端子，即基极、发射极、及集电极的元件。在此情况下，也与上述同样地有时将发射极及集电极分别记为第一端子及第二端子。
栅极是指包括栅电极和栅极布线(也称为栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线等)的整体，或者是指这些中的一部分。栅电极指的是其中间夹着栅极绝缘膜与形成沟道区的半导体重叠的部分的导电膜。此外，栅电极的一部分有时其中间夹着栅极绝缘膜与LDD(LightlyDoped Drain；轻掺杂漏极)区域或源区(或漏区)重叠。栅极布线是指用于连接各晶体管的栅电极之间的布线、用于连接各像素所具有的栅电极之间的布线、或用于连接栅电极和其它布线的布线。
注意，也存在着用作栅电极并用作栅极布线的部分(区域、导电膜、布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极布线。换言之，也存在着不可明确区别栅电极和栅极布线的区域。例如，在沟道区与延伸而配置的栅极布线的一部分重叠的情况下，该部分(区域、导电膜、布线等)不仅用作栅极布线，而且还用作栅电极。因此，这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极布线。
另外，由与栅电极相同的材料构成并形成与栅电极相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极。与此同样，由与栅极布线相同的材料构成并形成与栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅极布线。严密地说，有时这种部分(区域、导电膜、布线等)与沟道区不重叠，或者，不具有与其它栅电极之间实现连接的功能。但是，因为制造时的条件等，具有由与栅电极或栅极布线相同的材料构成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)。因此，这种部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。
例如，在多栅极晶体管中，在很多情况下一个栅电极和其他的栅电极通过由与栅电极相同的材料形成的导电膜相连接。这种部分(区域、导电膜、布线等)是用于连接栅电极和栅电极的部分(区域、导电膜、布线等)，因此可以称为栅极布线。但是，由于也可以将多栅极晶体管看作一个晶体管，所以该部分也可以称为栅电极。换言之，由与栅电极或栅极布线相同的材料形成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。另外，例如，也可以将连接栅电极和栅极布线的部分中的导电膜并且由与栅电极或栅极布线不同的材料形成的导电膜称为栅电极或栅极布线。
栅极端子是指栅电极的部分(区域、导电膜、布线等)或与栅电极电连接的部分(区域、导电膜、布线等)中的一部分。
注意，在将某个布线称为栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线等的情况下，该布线有时不连接到晶体管的栅极。在此情况下，栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线有可能意味着以与晶体管的栅极相同的层形成的布线、由与晶体管的栅极相同的材料构成的布线、或与晶体管的栅极同时成膜的布线。作为一个例子，可以举出保持电容用布线、电源线、基准电位供给布线等。
此外，源极是指包括源区、源电极、源极布线(也称为源极线、源极信号线、数据线、数据信号线等)的整体，或者是指这些中的一部分。源区是指包含很多P型杂质(硼或镓等)或N型杂质(磷或砷等)的半导体区。因此，稍微包含P型杂质或N型杂质的区域，即，所谓的LDD区，不包括在源区。源电极是指由与源区不相同的材料形成并与源区电连接而配置的部分的导电层。注意，源电极有时包括源区，这称为源电极。源极布线是指用于连接各晶体管的源电极之间的布线、用于连接各像素所具有的源电极之间的布线、或用于连接源电极和其它布线的布线。
但是，也存在着用作源电极并用作源极布线的部分(区域、导电膜、布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极布线。换言之，也存在着不可明确区别源电极和源极布线的区域。例如，在源区与延伸而配置的源极布线的一部分重叠的情况下，其部分(区域、导电膜、布线等)不仅用作源极布线，而且还用作源电极。因此，这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极布线。
另外，由与源电极相同的材料形成并形成与源电极相同的岛而连接的部分(区域、导电膜、布线等)、或连接源电极和源电极的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为源电极。另外，与源区重叠的部分也可以称为源电极。与此同样，由与源极布线相同的材料形成并形成与源极布线相同的岛而连接的区域也可以称为源极布线。严密地说，这种部分(区域、导电膜、布线等)有时不具有与其它源电极之间实现连接的功能。但是，因为制造时的条件等，具有由与源电极或源极布线相同的材料形成并与源电极或源极布线连接的部分(区域、导电膜、布线等)。因此，这种部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为源电极或源极布线。
另外，例如，也可以将连接源电极和源极布线的部分的导电膜并由与源电极或源极布线不同的材料形成的导电膜称为源电极或源极布线。
源极端子是指源区、源电极、与源电极电连接的部分(区域、导电膜、布线等)中的一部分。
注意，在将某个布线称为源极布线、源极线、源极信号线、数据线、数据信号线等的情况下，该布线有时不连接到晶体管的源极(漏极)。在此情况下，源极布线、源极线、源极信号线、数据线、数据信号线有可能意味着以与晶体管的源极(漏极)相同的层形成的布线、由与晶体管的源极(漏极)相同的材料构成的布线、或与晶体管的源极(漏极)同时形成的布线。作为一个例子，可以举出保持电容用布线、电源线、基准电位供给布线等。
注意，漏极与源极同样。
半导体装置是指具有包括半导体元件(晶体管、二极管、可控硅整流器等)的电路的装置。另外，也可以将通过利用半导体特性起到作用的所有装置称为半导体装置。或者，将具有半导体材料的装置称为半导体装置。
显示元件指的是光学调制元件、液晶元件、发光元件、EL元件(有机EL元件、无机EL元件或包含有机物及无机物的EL元件)、电子发射元件、电泳元件、放电元件、光反射元件、光衍射元件、数字微镜装置(DMD)等。但是，本发明不局限于此。
显示装置指的是具有显示元件的装置。此外，显示装置也可以具有包含显示元件的多个像素。显示装置可以包括驱动多个像素的外围驱动电路。驱动多个像素的外围驱动电路也可以形成在与多个像素同一的衬底上。此外，显示装置可以包括通过引线键合或凸块等而配置在衬底上的外围驱动电路、通过所谓的玻璃上芯片(COG)而连接的IC芯片、或通过TAB等而连接的IC芯片。显示装置也可以包括安装有IC芯片、电阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的柔性印刷电路(FPC)。此外，显示装置可以通过柔性印刷电路(FPC)等连接，并包括安装有IC芯片、电阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的印刷线路板(PWB)。显示装置也可以包括偏振片或相位差板等的光学片。此外，显示装置还包括照明装置、框体、声音输入输出装置、光传感器等。这里，诸如背光灯单元之类的照明装置也可以包括导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光源(LED、冷阴极管等)、冷却装置(水冷式、空冷式)等。
照明装置指的是具有背光灯单元、导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光源(LED、冷阴极管、热阴极管等)、冷却装置等的装置。
发光装置指的是具有发光元件等的装置。在具有发光元件作为显示元件的情况下，发光装置是显示装置的具体例子之一。
反射装置指的是具有光反射元件、光衍射元件、光反射电极等的装置。
液晶显示装置指的是具有液晶元件的显示装置。作为液晶显示装置，可以举出直观型、投射型、透过型、反射型、半透过型等。
驱动装置指的是具有半导体元件、电路、电子电路的装置。例如，控制将信号从源极信号线输入到像素内的晶体管(有时称为选择用晶体管、开关用晶体管等)、将电压或电流提供到像素电极的晶体管、将电压或电流提供到发光元件的晶体管等是驱动装置的一个例子。再者，将信号提供到栅极信号线的电路(有时称为栅极驱动器、栅极线驱动电路等)、将信号提供到源极信号线的电路(有时称为源极驱动器、源极线驱动电路等)等是驱动装置的一个例子。
注意，有可能同时包括显示装置、半导体装置、照明装置、冷却装置、发光装置、反射装置、驱动装置等。例如，显示装置具有半导体装置及发光装置。或者，半导体装置具有显示装置及驱动装置。
在本发明中，明确地描述“B形成在A之上”或“B形成在A上”的情况不局限于B直接接触地形成在A之上的情况。还包括不直接接触的情况，即，在A和B之间夹有其它对象物的情况。这里，A和B是对象物(例如装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、层等)。
因此，例如，明确地描述“层B形成在层A之上(或层A上)”的情况包括如下两种情况：层B直接接触地形成在层A之上；以及，其它层(例如层C或层D等)直接接触地形成在层A之上，并且层B直接接触地形成在所述其它层上。注意，其他层(例如层C或层D等)可以是单层或叠层。
与此同样，“B形成在A之上方”的记载也不局限于B直接接触A之上的情况，而还包括在A和B之间夹有其它对象物的情况。因此，例如，“层B形成在层A之上方”包括如下两种情况：层B直接接触地形成在层A之上；以及，其它层(例如层C或层D等)直接接触地形成在层A之上，并且层B直接接触地形成在所述其它层上。注意，其他层(例如层C或层D等)可以是单层或叠层。
注意，“B直接接触地形成在A之上”的记载意味着B直接接触地形成在A之上的情况，而不包括在A和B之间夹有其它对象物的情况。
“B形成在A之下”或“B形成在A之下方”的记载与上述情况同样。
注意，作为单数记载的优选是单数，但是本发明不局限于此，也可以是复数。与此同样，作为复数记载的优选是复数，但是本发明不局限于此，也可以是单数。
由于可以通过一个光传感器测定从几勒克斯到几万勒克斯的宽泛照度领域，所以可以获得方便性高且耗电量小的光电转换装置。而且，由于照度测定中所使用的光传感器的数目少，所以可以获得因特性差异导致的输出差异小的光电转换装置。而且，可以获得成品率高且制造成本低的光电转换装置。
附图说明
图1A和1B是表示本发明的半导体装置的图；
图2是表示本发明的光电转换装置的图；
图3A和3B是表示本发明的光电转换装置的图；
图4是说明本发明的光电转换装置的对输出电流的照度依赖性的图；
图5是说明本发明的光电转换装置的对输出电流的照度依赖性的图；
图6是表示本发明的半导体装置的图；
图7是表示本发明的光电转换装置的图；
图8A和8B是本发明的半导体装置的截面图；
图9A至9D是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图10A至10C是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图11A至11C是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图12是本发明的半导体装置的截面图；
图13是本发明的半导体装置的截面图；
图14A至14D是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图15是本发明的半导体装置的电路图；
图16A和16B是本发明的半导体装置的电路图；
图17是本发明的半导体装置的电路图；
图18是本发明的半导体装置的俯视图；
图19是本发明的半导体装置的俯视图；
图20A和20B是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图21A和21B是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图22A和22B是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图23是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图24是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图25是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图26是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图27是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图28A和28B是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图29是说明涉及本发明的光电转换装置的一个例子的图；
图30是说明涉及本发明的光检测电路的一个例子的图；
图31是说明涉及本发明的光检测电路的一个例子的图；
图32是说明涉及本发明的光检测电路的一个例子的图；
图33是说明涉及本发明的光检测电路的一个例子的图；
图34是说明涉及本发明的光检测电路的一个例子的图；
图35是说明涉及本发明的光电转换装置的工作流程图的一个例子的图；
图36是表示本发明的半导体装置的制造工序的图；
图37是本发明的半导体装置的截面图；
图38是本发明的半导体装置的截面图；
图39是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图40A和40B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图41A和41B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图42是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图43A和43B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图44是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图45是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图46A和46B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图47A和47B是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图48是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图49A至49H是表示安装有本发明的半导体装置的装置的图；
图50是说明本发明的半导体装置的周边结构构件的一个例子的图；
图51A至51D是说明本发明的半导体装置的周边结构构件的一个例子的图；
图52A和52B是说明本发明的半导体装置的周边结构构件的一个例子的图；
图53是说明本发明的半导体装置的周边结构构件的一个例子的图；
图54A至54C是说明涉及本发明的半导体装置的面板电路结构的一个例子的图；
图55A和55B是说明液晶的工作方式的图；
图56A至56D是说明液晶的工作方式的图；
图57A至57D是说明液晶的工作方式的图；
图58A至58D是说明液晶的工作方式的图；
图59是像素电极的俯视图；
图60A至60D是像素电极的俯视图；
图61A至61D是像素电极的俯视图；
图62A至62C是说明涉及本发明的半导体装置的驱动方法的一个例子的图；
图63A和63B是说明涉及本发明的半导体装置的驱动方法的一个例子的图；
图64A至64C是说明涉及本发明的半导体装置的驱动方法的一个例子的图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的方式来实施，本领域技术人员可以很容易地理解一个事实就是，其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施方式所记载的内容中。此外，在以下所说明的本发明的结构中，使用同一附图标记来表示不同附图之间的同一部分，并省略对该同一部分或具有相同功能的部分的详细说明。
实施方式1
将使用图29、图30、图31、图32、图33、图34、图35来说明本实施方式的光电转换装置。本实施方式的光电转换装置包括光检测电路2900、放大器2903、比较电路2904、基准电压产生电路2905和控制电路2906。光检测电路2900包括光传感器2901和电流电压转换电路2902。
光检测电路2900具有输出与感测到的照度对应的电压信号的功能。光传感器2901具有输出与感测到的照度对应的电流信号的功能。电流电压转换电路2902包括电流电压转换元件，且具有将从光传感器2901输出的电流信号转换为电压信号的功能。作为光传感器2901可以使用光电二极管以及光电晶体管。此外，作为电流电压转换元件可以使用电阻器、二极管、晶体管和可变电阻器等。
注意，在本实施方式中，因为光检测电路2900具有将照度作为电压信号输出的功能，所以光检测电路2900单体也有时被称为光电转换装置。
放大器2903具有如下功能：放大从光检测电路2900输出的电压信号，并将其作为光电转换装置的输出而输出。作为放大器2903可以使用运算放大器和晶体管等。注意，从光检测电路2900输出的电压信号足够大的情况下，本实施方式的光电转换装置不必需要具有放大器2903。
比较电路2904具有如下功能：对来自放大器2903的输出和基准电压产生电路2905的输出进行比较，并将其结果输出到控制电路2906。
基准电压产生电路2905具有如下功能：产生与来自放大器2903的输出进行比较的基准电压。
控制电路2906具有如下功能：根据来自比较电路2904的输出决定进行检测的照度范围，并将控制信号输出到光检测电路2900。注意，尽管未图示，本实施方式的光电转换装置可以包括将来自比较电路2904的输出之外的信息输入到控制电路2906的电路。例如，通过将DIP(双列直插式组件)开关等物理开关的设定信息、保持在存储器中的设定信息、另外光传感器的照度信息等输入到控制电路2906中，可以决定对光检测电路2900可检测的照度范围进行控制的控制信号。在此情况下，本实施方式的光电转换装置不必具有比较电路2904和基准电压产生电路2905。这是因为如下理由：如果给控制电路2906供应用于决定控制信号的各种信息，控制电路2906就可以决定对光检测电路2900可检测的照度范围进行控制的控制信号，而不需比较光检测电路2900的输出和基准电压。在本实施方式的光电转换装置不具有比较电路2904和基准电压产生电路2905的情况下，通过缩小电路面积可以使装置尺寸减小，并且可以降低耗电量。
根据上述结构，本实施方式的光电转换装置可以通过一个光传感器测定从几勒克斯到几万勒克斯的宽泛照度区域。因此，可以获得方便性高且耗电量小的光电转换装置。而且，由于照度测定时所使用的光传感器的数目少，所以可以获得因特性差异导致的输出差异小的光电转换装置。而且，可以获得成品率高且制造成本低的光电转换装置。
在此，简单地说明：在使用光电二极管作为光传感器的情形中，由光电二极管和电阻器串联连接而成的光检测电路的可检测的照度范围以及精度与电阻器的电阻值的关系。光电二极管具有当从外部接受光时通过光电效应产生与光强度(照度)相对应的光电动势及光电流的功能。而且，如果加上反偏压时接受光，光电流只依靠于照度而不依靠于反偏压强度。换言之，在加上反偏压的状态下，光电二极管可以用作将照度转换为电流的光电转换元件。
但是，当反偏压强度不达到一定程度时，不能实现光电流只依靠于照度的状态。也就是说，反偏压强度具有一定阈值，在该阈值以下的情况下，光电二极管难以用作光电转换元件。像这样，为了将光电二极管用作光电转换元件，需要比阈值足够大的反偏压强度。
另外，随着照度的提高，该阈值也增大。换言之，为了正常地检测高照度，需要将足够大的反偏压施加到光电二极管。
然而，在电源电压受限制的情况下，需要设法对光电二极管施加足够的反偏压。也就是说，重要的是怎样分配施加到光电二极管和电阻器的电压。例如，由于电阻器的电阻值越低，加到电阻器的电压越小，因此可以将足够的反偏压施加到光电二极管。换言之，在电源电压受限制的情况下，电阻器的电阻值越低，即使在大照度的状态下也可以进行正常的检测(检测范围扩大)。
另一方面，电阻器具有将电流转变到电压的功能。这是因为如下理由：电阻器产生与电流的大小和电阻值的乘积成比例的大小的压降，其结果是可以根据电阻器的压降的大小检测电流变化作为电压变化。此时，电阻器的电阻值越大，对应于电流变化的电压变化越大。对应于电流变化的电压变化大，这显示电压变化对电流的微小变化更敏感的情况。这意味着，在通过使用进行模拟-数字转换的电路(AD转换器)来取出输出电压值的情况下，即使与AD转换器的电压相对应的分辨率低，也可以正常地取出输出电压值。换言之，电阻器的电阻值越大，光检测电路可检测的照度精度越提高。
根据上述说明，对在由光电二极管和电阻器串联连接而成的光检测电路中，可检测的照度范围以及精度与电阻器的电阻值的关系可总结如下：(1)电阻器的电阻值越低，检测范围越大；(2)电阻器的电阻值越大，光检测电路可检测的照度精度越提高。
当设计光检测电路时，研究上述(1)和(2)哪个优先，来设计具有最合适的电阻值的电阻器。一般来说，同时满足上述(1)和(2)是很困难的。然而，通过本实施方式的光电转换装置，可以通过使用一个光检测电路来满足上述(1)和(2)。
本实施方式的光检测电路2900具有根据从图29所示的控制电路2906输出的控制信号，可以改变可检测的照度范围的功能。由于具有这样的功能，可以实现检测范围的扩大和检测精度的提高。
将参照图30说明本实施方式的光检测电路2900的一个例子。在图30所示的光检测电路2900的一个例子中，光传感器2901包括光电转换元件3001，电流电压转换电路2902包括电阻器R301和电阻器R302以及开关3002。端子OUT是输出光检测电路2900的输出电压的端子，与在光传感器和电流电压转换电路之间的电极电连接。这里，电阻器R301和电阻器R302分别具有不同的电阻值。在此，作为一例，电阻器R302的电阻值大于电阻器R301的电阻值。布线3003、3004和3005是电源线。在此，作为一个例子，将说明对布线3003供应高电位，对布线3004和布线3005供应低电位的情况。而且，在此作为一个例子，将说明光电转换元件3001为光电二极管的情况。
在图30所示的光检测电路2900的一个例子中，形成开关3002以便使电连接到光电转换元件3001的电阻器可以切换为电阻器R301或电阻器R302。就是说，光电转换元件3001可以处于两种状态：串联连接到电阻值低的电阻器R301；串联连接到电阻值高的电阻器R302。
在此，作为本实施方式的开关，可以采用单个晶体管、使用晶体管的模拟开关、DIP开关等物理开关等。
布线3003电连接到光电转换元件3001的一个电极。布线3004电连接到电阻器R301的一个电极。布线3005电连接到电阻器R302的一个电极。
在光电转换元件3001与电阻值低的电阻器R301串联连接的状态下，由于“(1)电阻器的电阻值越低，检测范围越大”的特性，可以扩大光检测电路2900的照度检测范围。通过这样的方式，即使在几万勒克斯左右的大照度的情况下，光检测电路2900也可以正常地检测照度。
在光电转换元件3001与电阻值高的电阻器R302串联连接的状态下，由于“(2)电阻器的电阻值越大，光检测电路可检测的照度精度越提高”的特性，可以提高光检测电路2900的照度检测精度。通过这样的方式，光检测电路2900可以检测在几勒克斯左右的低照度环境中的微小照度变化。
另外，开关3002可以具有如下结构：可以选择使光电转换元件3001与电阻器R301和电阻器R302都没有电连接的状态。通过采用上述结构，可以实现即使任何照度输入到光检测电路2900中也不流过电流的睡眠状态。通过采用能够实现该睡眠状态的结构，可以减少耗电量。
而且，可以通过从图29所示的控制电路2906输出的控制信号来切换开关3002。通过这样的方式，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光检测电路2900。
在此，作为光检测电路2900能够适当地设定可检测的照度范围和精度的具体优点，例如可以举出如下情况：在白天的室外那样达到几万勒克斯的环境中检测照度的情况下，与高精度地检测几勒克斯左右的照度变化相比，将可检测的照度范围设为尽可能大是更重要的。这是因为，由于本来人不容易感觉到在几万勒克斯的环境中的几勒克斯的变化，所以这不是很重要，而能够检测的事实就是很重要的缘故。在此情况下，通过减少电流电压转换电路的电阻值，可以扩大可检测的照度范围。
另一方面，在室内或夜间的室外那样从几勒克斯到几百勒克斯的环境中检测照度的情况下，与扩大可检测的照度范围相比，高精度地检测几勒克斯左右的照度变化是更重要的。这是因为，由于人清楚地感觉到在几勒克斯到几百勒克斯的环境中的几勒克斯的变化的缘故。而且，在几勒克斯到几百勒克斯的环境中，可检测几万勒克斯的照度的优点很少。在此情况下，通过增加电流电压转换电路的电阻值，可以提高可检测的照度精度。
接下来，将参照图31说明本实施方式的光检测电路2900的一个例子。在图31所示的光检测电路2900的一个例子中，光传感器2901包括光电转换元件3101，电流电压转换电路2902包括电阻器R311、电阻器R312和电阻器R313以及开关3102。端子OUT是输出光检测电路2900的输出电压的端子，与在光传感器和电流电压转换电路之间的电极电连接。这里，电阻器R311、电阻器R312和电阻器R313分别具有不同的电阻值。在此，作为一例，电阻器R312的电阻值大于电阻器R311的电阻值，并且电阻器R313的电阻值大于电阻器R312的电阻值。布线3103、3104、3105和3106是电源线。在此，作为一个例子，将说明对布线3103供应高电位，对布线3104、3105和布线3106供应低电位的情况。而且，在此作为一个例子，将说明光电转换元件3101为光电二极管的情况。
在图31所示的光检测电路2900的一个例子中，形成开关3002以便使电连接到光电转换元件3101的电阻器可以切换为电阻器R311、电阻器R312或电阻器R313。就是说，光电转换元件3001可以处于三种状态：串联连接到电阻值低的电阻器R311；串联连接到电阻值中等的电阻器R312；串联连接到电阻值高的电阻器R313。
布线3103电连接到光电转换元件3101的一个电极。布线3104电连接到电阻器R311的一个电极。布线3105电连接到电阻器R312的一个电极。布线3106电连接到电阻器R313的一个电极。
在光电转换元件3101与电阻值低的电阻器R311串联连接的状态下，由于“(1)电阻器的电阻值越低，检测范围越大”的特性，可以扩大光检测电路2900的照度检测范围。通过这样的方式，即使在几万勒克斯左右的大照度的情况下，光检测电路2900也可以正常地检测照度。
在光电转换元件3101与电阻值中等的电阻器R312串联连接的状态下，由于“(1)电阻器的电阻值越低，检测范围越大”以及“(2)电阻器的电阻值越大，光检测电路可检测的照度精度越提高”的特性，可以将光检测电路2900的照度检测范围和检测精度设定为中等程度。通过这样的方式，在几十勒克斯到几千勒克斯左右的中等照度的情况下，光检测电路2900可以维持某个程度的检测范围，并且以足够的检测精度检测照度。
在光电转换元件3101与电阻值高的电阻器R313串联连接的状态下，由于“(2)电阻器的电阻值越大，光检测电路可检测的照度精度越提高”的特性，可以提高光检测电路2900的照度检测精度。通过这样的方式，光检测电路2900可以检测在几勒克斯左右的低照度环境中的微小照度变化。
另外，开关3102可以具有如下结构：可以选择使光电转换元件3101与电阻器R311、电阻器R312和电阻器R313都没有电连接的状态。通过采用上述结构，可以实现即使任何照度输入到光检测电路2900中也不流过电流的睡眠状态。通过采用能够实现该睡眠状态的结构，可以减少耗电量。
而且，可以通过从图29所示的控制电路2906输出的控制信号来切换开关3102。通过这样的方式，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光检测电路2900。
在此，作为光检测电路2900能够以三阶段方式适当地设定可检测的照度范围和精度的具体优点，例如可以举出如下情况：不仅可以在白天的室外那样达到几万勒克斯的环境中检测照度的情况下、以及在室内或夜间的室外那样从几勒克斯到几百勒克斯的环境中检测照度的情况下，适当地设定可检测的照度范围和精度，而且可以在上述两者的中间环境，例如室内或多云的室外那样几十勒克斯到几千勒克斯的环境中，进一步适当地设定照度范围和精度。通过这样的方式，例如，在照度在检测范围中逐渐变化的情形中，可以避免在某个照度上产生照度范围和精度急剧变化的边界，从而可以在所有的照度范围中进行具有灵活特性的照度检测。
像这样，也重要的是：不仅在低照度范围和高照度范围中，而且在两者的中间的照度范围中也能够详细设定检测范围和精度。因此，本实施方式的光检测电路2900所具有的电流电压转换电路2902既可以如上述那样具有两个或三个电阻器，又可以具有更多个电阻器。具有不同的电阻值的电阻器的数目越多，越可以避免在可检测的照度范围和精度切换的边界上照度范围和精度急剧变化，从而可以在所有的照度范围中进行具有灵活特性的照度检测。
而且，根据上述想法，如果电流电压转换电路2902可取得的电阻值较多，可以在所有的照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测。将参照图32说明上述那样的光检测电路2900的另一个结构例子。
在图32所示的光检测电路2900的一个例子中，光传感器2901包括光电转换元件3201，电流电压转换电路2902包括电阻器R321、电阻器R322和电阻器R323以及开关3202、3203、3204。端子OUT是输出光检测电路2900的输出电压的端子，与在光传感器和电流电压转换电路之间的电极电连接。这里，电阻器R321、电阻器R322和电阻器R323既可以具有几乎相同的电阻值，又可以具有彼此不同的电阻值。在此，作为一例，电阻器R322的电阻值为两倍于电阻器R321的电阻值，并且电阻器R323的电阻值为两倍于电阻器R322的电阻值。布线3205、3206和3207是电源线。在此，作为一个例子，将说明对布线3205供应高电位，对布线3206和布线3207供应低电位的情况。而且，在此作为一个例子，将说明光电转换元件3201为光电二极管的情况。
布线3205电连接到光电转换元件3201的一个电极。布线3206电连接到电阻器R323的一个电极。布线3207电连接到与电阻器R323并联配置的电极。
在图32所示的光检测电路2900的一个例子中，开关3202、开关3203以及开关3204以如下方式形成，即，可以切换作为电连接到光电转换元件3201的电阻器的电阻器R321、电阻器R322以及电阻器R323分别是否与光电转换元件3201串联连接。也就是说，开关3202用来切换是否电阻器R321电连接到光电转换元件3201，并且，在电阻器R321不与光电转换元件3201电连接的情况下，开关3202电连接到与电阻器R321并联配置的电极。开关3203用来切换是否电阻器R322电连接到光电转换元件3201，并且，在电阻器R322不与光电转换元件3201电连接的情况下，开关3203电连接到与电阻器R322并联配置的电极。开关3204用来切换是否电阻器R323电连接到光电转换元件3201，并且，在电阻器R323不与光电转换元件3201电连接的情况下，开关3204电连接到与电阻器R323并联配置的电极。
而且，可以通过利用从图29所示的控制电路2906输出的控制信号，来切换开关3202、开关3203和开关3204。通过这样的方式，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光检测电路2900。
由于具有上述结构，光电转换元件3201可以为与电阻器R321、电阻器R322和电阻器R323都串联连接的状态、与其中的两个电阻器串联连接的状态、或者与其中的一个电阻器串联连接的状态。通过这样的方式，即使电阻器的数目少，也可以增加可获得的电阻值的数量，因此可以一边抑制电路面积的增大，一边在所有照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测。
而且，从为了增加可取得的电阻值的数量的观点来看，优选的是，如图32所示的光检测电路2900的一个例子那样，电阻器R322的电阻值为两倍于电阻器R321的电阻值，并且电阻器R323的电阻值为两倍于电阻器R322的电阻值。这是因为以下理由：通过这样的方式可以根据开关的连接状态将电阻值设定为与2的幂成比例的数值，因此利用较少的电阻器可以均匀地设定更广的电阻值范围。例如，如果具有最小的电阻值的电阻器的数值为r，图32所示的电流电压转换电路2902可以取得靠近0的数值、r、2r、3r、4r、5r、6r以及7r的电阻值。从而，可以获得二乘以电阻器的数目的电阻值。
另外，虽然图32所示的光检测电路具有三个电阻器，不用说，本实施方式的光检测电路不局限于此，也可以使用两个电阻器或四个以上的电阻器。由于随着电阻器的数目增多，电流电压转换电路可取得的电阻值按电阻器的数目的幂次增加，所以可以抑制电路面积的增大，并且在所有照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测。
电流电压转换电路2902可取得的电阻值越多，越可以在所有的照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测，按照这样的想法，将参照图33说明光检测电路2900的另一个结构例子。
在图33所示的光检测电路2900的一个例子中，光传感器2901包括光电转换元件3301，电流电压转换电路2902包括可变电阻器RV33。端子OUT是输出光检测电路2900的输出电压的端子，与在光传感器和电流电压转换电路之间的电极电连接。这里，可以通过从图29所示的控制电路2906输出的控制信号来控制可变电阻器RV33的电阻值。通过这样的方式，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光检测电路2900。布线3303和3304是电源线。在此，作为一个例子，将说明对布线3003供应高电位，对布线3004供应低电位的情况。而且，在此作为一个例子，将说明光电转换元件3301为光电二极管的情况。
布线3303电连接到光电转换元件3301的一个电极。布线3304电连接到可变电阻器RV33的一个电极。
像这样，也可以通过采用使用可变电阻器RV33作为电流电压转换电路2902，并根据从图29所示的控制电路2906输出的控制信号控制可变电阻器RV33的电阻值的结构，来控制电流电压转换电路2902可取得的电阻值。通过这样的方式，光检测电路2900可以进一步抑制电路面积的增大，并且在所有照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测。
电流电压转换电路2902可取得的电阻值越多，越可以在所有的照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测，按照这样的想法，将参照图34说明光检测电路2900的另一个结构例子。
在图34所示的光检测电路2900的一个例子中，光传感器2901包括光电转换元件3401，电流电压转换电路2902包括晶体管TR34。端子OUT是输出光检测电路2900的输出电压的端子，与在光传感器和电流电压转换电路之间的电极电连接。这里，可以通过从图29所示的控制电路2906输出的控制信号来控制晶体管TR34的电阻值。通过这样的方式，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光检测电路2900。布线3403和3404是电源线。在此，作为一个例子，将说明对布线3403供应高电位，对布线3404供应低电位的情况。而且，在此作为一个例子，将说明光电转换元件3401为光电二极管的情况。
布线3403电连接到光电转换元件3401的一个电极。布线3404电连接到晶体管TR34的一个电极。
像这样，也可以通过采用使用晶体管TR34作为电流电压转换电路2902，并根据从图29所示的控制电路2906输出的控制信号控制晶体管TR34的电阻值的结构，来控制电流电压转换电路2902可取得的电阻值。通过这样的方式，光检测电路2900可以进一步抑制电路面积的增大，并且在所有照度范围中进行具有更灵活的特性的照度检测。
而且，通过使用晶体管TR34作为电流电压转换电路2902，可以获得更有益的效果。这就是，通过使晶体管TR34在饱和区工作，可以使用图29所示的控制电路2906来控制流过光检测电路2900中的电流的最高值。
以下，对上述内容进行详细说明。在使用晶体管TR34作为电流电压转换电路2902的情况下，使晶体管TR34在线性区工作。该线性区是指流过晶体管TR34中的电流依赖于晶体管TR34的源区和漏区之间的电压的工作区。通过这样的方式，可以获得一种电流电压转换电路2902，其中使用晶体管TR34来转换从光传感器2901输出的电流转换为电压。
当因光传感器2901接受照度非常高的光或者静电的发生等在光检测电路2900中流过非常大的电流时，存在光传感器2901、电流电压转换电路2902以及电连接到端子OUT的放大器等可能被损坏的风险。然而，在使用晶体管TR34作为电流电压转换电路2902的情况下，通过使晶体管TR34在饱和区工作，可以使用图29所示的控制电路2906来控制流过光检测电路2900中的电流的最高值，从而可以防止大电流损坏电路。这是因为以下理由：当晶体管TR34在饱和区工作时，在晶体管TR34中流过的电流保持恒定，而不依赖于晶体管TR34的源区和漏区之间的电压，因此，该晶体管TR34可以用作对光检测电路2900中流过的电流的限制器。
另外，可以利用晶体管TR34的栅电压来控制光检测电路2900中流过的电流的最高值。也可以使用图29所示的控制电路2906来控制晶体管TR34的栅电压。
另外，在本实施方式所描述的光检测电路2900的例子中，可以使电源线的电位的关系相反。也就是说，通过对与光传感器2901连接的电源线供应低电位，对电流电压转换电路2902供应高电位，并使光电转换元件3401的方向相反，也可以使光检测电路2900正常工作。
此外，在本实施方式所描述的光检测电路2900的例子中，也可以采用在光传感器2901和连接到光传感器2901的电源线之间添加有另外的电流电压转换电路的结构。通过这样的方式，可以获得光检测电路2900的两个输出。该两个输出的对照度的电压变化的方向相反。也就是说，当没有光照射(光检测电路2900中不流过电流)时，光传感器2901的高电位一侧的输出电位较高，并且光的照射强度越高，其电位越低。另一方面，当没有光照射时，光传感器2901的低电位一侧的输出电位较低，并且光的照射强度越高，其电位越高。像这样，通过使用对照度的电压变化的方向相反的两个输出，可以简便地形成使用光检测电路2900的逻辑电路(光开关)。例如，由于不需要用于使信号反相的电路，可以缩小电路规模，降低耗电量。另外，还可以进一步减少因大电流所造成的电路损坏。
接下来，将参照图35所示的流程图来说明图29所示的本实施方式的光电转换装置的具体的操作实例。
粗略地说，按照图35所示的流程图的操作为如下：首先，通过其检测范围尽可能大的光检测电路2900将照度转换为电压信号，并且使用放大器2903将该电压信号放大且输出。以该输出电压为VOUT。将该检测工作称为第一照度检测工作。这里，通过基准电压产生电路2905产生多种不同的基准电压，并将该基准电压输入到比较电路2904。然后，分别比较放大器2903的输出电压VOUT与多种不同的基准电压，来判断输出电压VOUT的大小在哪个基准电压的范围内。接着，根据含有输出电压VOUT的基准电压范围，通过控制电路2906设定光检测电路2900的检测范围和检测精度，并再次检测照度。将该检测工作称为第二照度检测工作。换言之，上述方法是：进行一次粗略的照度检测，如果检测到的照度在能够更高精度地检测的范围内，则使检测精度增高而再次检测照度。
在此，以如下情况为前提说明，即，在电流电压转换电路2902的电阻值中，第一电阻值R1具有最小值，第二电阻值R2大于R1，第三电阻值R3大于R2，第四电阻值R4大于R3，第五电阻值R5大于R4。注意，在此说明了使用五个电阻值的情况，但不用说，本实施方式的电流电压转换电路2902的电阻值的数目不局限于此。本实施方式的电流电压转换电路2902的电阻值的数目可以是一个、两个、三个、四个或六个以上。而且，如使用可变电阻器或晶体管的情况那样，可以使用连续量的电阻值。这里，由于如下所述那样，也可以在光传感器2901中控制电流值，所以电阻值的数目可以是一个。
此外，也可以根据电流电压转换电路2902可取得的电阻值的数目决定多个不同的基准电压的数目。例如，当电阻值的数目为5个时，多个不同的基准电压的数目可以为比电阻值的数目少一个的四个。在此情况下，多个不同的基准电压从大到小分别称为Vth1、Vth2、Vth3、Vth4。另外，在可以以连续量的形式控制电阻值的情况下，可以任意确定多个不同的基准电压的数目，但优选为大约5个左右。这是因为如下理由：在检测几勒克斯到几万勒克斯的照度范围时，能够使与一个位的照度变化相当的照度范围对应于基准电压的一个范围。
接下来，对按照图35所示的流程图的操作进行详细说明。操作开始后，为了使照度检测范围尽可能大，将电流电压转换电路2902的电阻值设定为第一电阻值R1。以该操作为步骤1。
步骤1结束后，进入步骤2。步骤2是通过光检测电路2900检测照度的操作。通过步骤2的操作，输出与使检测范围扩大时的照度相应的输出电压VOUT。
步骤2结束后，进入步骤3。步骤3是比较在步骤2中输出的输出电压VOUT与由基准电压产生电路2905产生的基准电压，并根据其结果决定电阻值的操作之一。在步骤3中，判断在步骤2中输出的输出电压VOUT是否大于第一基准电压Vth1。在步骤3中，当判断为VOUT＞Vth1时，结束检测操作。否则，进入步骤4。
依据在步骤3中的判断结果而进行操作的理由在于：由于在此描述了照度越高，输出电压VOUT越大的情况，所以，如果在步骤2中输出的输出电压VOUT大于多个不同的基准电压之中电压最高的基准电压Vth1，这意味着在步骤2中检测出大照度。在步骤2中输出的输出电压VOUT是使用电阻值小的第一电阻值R1来检测的结果。换言之，在检测范围最大的状态下测定的照度大于与电压最大的基准电压Vth1相对应的照度，这显示不需要通过进一步改变电阻值来提高精度而进行测定。
步骤4是比较在步骤2中输出的输出电压VOUT与由基准电压产生电路2905产生的基准电压，并根据其结果决定电阻值的操作之一。在步骤4中，判断在步骤2中输出的输出电压VOUT是否为Vth2＜VOUT≤Vth1。在步骤4中，当判断为输出电压VOUT在Vth2＜VOUT≤Vth1的范围内时，进入步骤7。否则，进入步骤5。
步骤5是比较在步骤2中输出的输出电压VOUT与由基准电压产生电路2905产生的基准电压，并根据其结果决定电阻值的操作之一。在步骤5中，判断在步骤2中输出的输出电压VOUT是否为Vth3＜VOUT≤Vth2。在步骤5中，当判断为输出电压VOUT在Vth3＜VOU≤Vth2的范围内时，进入步骤8。否则，进入步骤6。
步骤6是比较在步骤2中输出的输出电压VOUT与由基准电压产生电路2905产生的基准电压，并根据其结果决定电阻值的操作之一。在步骤6中，判断在步骤2中输出的输出电压VOUT是否为Vth4＜VOUT≤Vth3。在步骤6中，当判断为输出电压VOUT在Vth4＜VOUT≤Vth3的范围内时，进入步骤9。否则，进入步骤10。
步骤7是当在步骤4中判断为输出电压VOUT在Vth2＜VOUT≤Vth1的范围内时，使电流电压转换电路2902的电阻值为第二电阻值R2的操作。在使电流电压转换电路2902的电阻值为第二电阻值R2之后，进入步骤11。
步骤8是当在步骤5中判断为输出电压VOUT在Vth3＜VOUT≤Vth2的范围内时，使电流电压转换电路2902的电阻值为第三电阻值R3的操作。在使电流电压转换电路2902的电阻值为第三电阻值R3之后，进入步骤11。
步骤9是当在步骤6中判断为输出电压VOUT在Vth4＜VOUT≤Vth3的范围内时，使电流电压转换电路2902的电阻值为第四电阻值R4的操作。在使电流电压转换电路2902的电阻值为第四电阻值R4之后，进入步骤11。
步骤10是当在步骤6中判断为输出电压VOUT不在Vth4＜VOUT≤Vth3的范围内时，使电流电压转换电路2902的电阻值为第五电阻值R5的操作。在使电流电压转换电路2902的电阻值为第五电阻值R5之后，进入步骤11。
依据步骤4至10而进行操作的理由在于：在步骤2中输出的输出电压VOUT是使用电阻值小的第一电阻值R1来检测的结果。在步骤4至6中根据该结果判断检测出的照度大致在哪个程度范围内。如果通过步骤4至6可以判断出大致的照度，则根据该照度划出检测范围。由此，在步骤7至10中，照度越低，电流电压转换电路2902的电阻值越大。通过这样的方式，在照度越低时可以使检测精度越高，从而可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光电转换装置。
步骤11是使用在步骤7至10中进行设定的电阻值来再次检测照度的操作。在步骤1至步骤10中设定了最适于检测照度的电阻值，这种状态下，在步骤11的照度检测中，可以以最合适的检测范围和检测精度进行检测。像这样，通过按照图35所示的流程图使本实施方式的光电转换装置工作，可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光电转换装置。
注意，这里描述了照度越高，输出电压VOUT越大的情况，但本实施方式的光电转换装置的工作不局限于此，也可以采用照度越高，输出电压VOUT越小的结构。在此情况下，在步骤3中使用最小的基准电压，而且对于在步骤4至6中使用的基准电压按从小到大的顺序进行比较。通过这样的方式，也可以在照度越低时，使检测精度越高，从而可以获得能够适当地设定可检测的照度范围和精度的光电转换装置。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以对其他附图所示的内容(或其一部分)自由地进行适用、组合、或置换等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以对其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)自由地进行适用、组合、或置换等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以对本实施方式所述的内容自由地进行适用、组合、或置换。
实施方式2
将参照图1A和1B、图2、图3A和3B、图4、图5、图6、图7、图8A和8B、图9A至9D、图10A至10C、图11A至11C、图12、图13来说明本实施方式。图1A所示的半导体装置包括光电转换装置101、偏压切换单元102、电源103、端子OUT、电阻器104。如图1B所示，光电转换装置101包括光电转换元件115和由薄膜晶体管(TFT)构成的薄膜集成电路，并且，该薄膜集成电路包括至少由薄膜晶体管113和通过二极管连接与薄膜晶体管113连接的薄膜晶体管112构成的电流镜电路114。在本实施方式中，构成电流镜电路114的薄膜晶体管是n沟道型薄膜晶体管。另外，光电转换装置也被称为光电IC。
光电转换装置101的一个端子121通过偏压切换单元102连接到电源103的一个电极，并且，光电转换装置101的另一个端子122通过电阻器104连接到电源103的另一个电极。此外，通过使用电阻器104将从光电转换装置101获得的电流作为电压从连接到端子121的端子OUT输出。
接下来，使用图1B说明光电转换装置101。端子121通过光电转换元件115连接到薄膜晶体管112的栅电极以及第一电极(源电极或漏电极中的一方)，薄膜晶体管112的第二电极(源电极或漏电极中的另一方)连接到端子122。另外，端子121还连接到薄膜晶体管113的第一电极(源电极或漏电极中的一方)。另一方面，薄膜晶体管113的第二电极(源电极或漏电极中的另一方)连接到端子122。此外，薄膜晶体管113的栅电极连接到薄膜晶体管112的栅电极。
当组合实施方式1和本实施方式时，实施方式1的光传感器2901既可以使用本实施方式的光电转换装置101，又可以使用光电转换元件115。也就是说，实施方式1的光传感器2901可以包括电流镜电路114，也可以不包括电流镜电路114。
在图1A所示的半导体装置中，通过对光电转换元件115照射光而产生电子和空穴，从而发生电流。电流镜电路114起到放大从光电转换元件115获得的电流的作用。虽然在图1B中描述了使用一个薄膜晶体管113的情况，即，将从光电转换元件115获得的电流放大成两倍的情况，但是为了要获得更高的电流，将其栅电极连接到薄膜晶体管112的栅电极的薄膜晶体管113作为一个单元116，并且将多个所述单元116并联设置在端子121和端子122之间，即可。例如，当从光电转换元件115获得的电流为i时，通过如图2所示那样地使用n个单元，可以从光电转换装置101输出(n+1)倍的电流(n+1)×i。注意，由于从光电转换元件115获得的电流具有照度依赖性，所以可以检测照度，即照射的光。这里，通过使用电阻器104将从光电转换装置101获得的电流作为电压从端子OUT输出，来检测照度。
这里，可以采用通过图29所示的控制电路2906能够增减如图2所示的单元的数目的结构。具体而言，可以在单元116和端子121之间或在单元116和端子122之间提供开关，来获得通过使用图29所示的控制电路2906控制所述开关的开闭的结构。通过这样的方式，可以根据照度范围适当地设定光传感器2901对照度的输出电流，因此，可以在照度高的范围内扩大检测范围，并在照度低的范围内提高检测精度。
偏压切换单元102以预定照度为分界使用电源103使供应给光电转换装置101的端子121和端子122的电位关系反转，即使偏压反转。在图1中，使用两种电源103a、103b，但只要可以反转施加到光电转换装置101的偏压，就不局限于上述结构。当然，在反转前后，施加到光电转换装置101的电压不必相同。
此外，通过反转施加到光电转换装置101的偏压，从端子OUT输出的输出电压也反相，从而也可以通过用于反转输出的切换单元(未图示)来从端子OUT取得输出。
取出半导体装置中的光电转换装置101而参照图3A说明当使用电源103a对光电转换装置101施加电压时的光检测方法。注意，对与电源103a的正电极一侧连接的端子121提供Vdd电位，对与电源103a的负电极一侧连接的端子122提供Vss电位。此时，薄膜晶体管113的第一电极和第二电极分别作为漏电极和源电极而发挥功能，并且，在没有光照射的初始状态下，薄膜晶体管112和薄膜晶体管113处于非导通状态。
如上所述，当光照射到光电转换元件115时可以获得电流，薄膜晶体管112成为导通状态，并且电流i流入薄膜晶体管112。在此，薄膜晶体管112的第一电极成为漏电极，第二电极成为源电极，并且薄膜晶体管112处于二极管连接的状态。此外，由于向薄膜晶体管113的栅电极和源电极分别供应与薄膜晶体管112的栅电极和源电极相同的电位，所以电流i流过。因此，通过光电转换装置101可以获得2×i的电流值I。图4(图4中的附图标记10)示出了此时的照度与通过光电转换装置101获得的电流值|I|(即，输出电流|I|)之间的关系。在图4中，横轴和纵轴分别表示用对数表示的照度L和电流值|I|。电流值|I|表示电流值I的绝对值。在进行光检测时，如果将来自半导体装置的输出电压，即来自图1A的端子OUT的输出电压设定为V1以上V2以下，并将来自光电转换装置101的可检测的电流范围设定为I1以上I2以下，使用电源103a时的半导体装置的可检测的照度范围就按照图4成为L1以上L2以下，即范围A。
接下来，说明使通过图1A所示的偏压切换单元102切换电源103的预定照度为L2的情况。通过切换使用电源103b，并在此情况下的光电转换装置101示出于图3B。注意，对与电源103b的负电极一侧连接的端子121提供Vss电位，对与电源103b的正电极一侧连接的端子122提供Vdd电位。换言之，处于与图3A所示的电源103a的情况相比，图3B表示施加到光电转换装置101的偏压反相的状态。此时，薄膜晶体管113的第一电极和第二电极分别作为源电极和漏电极而发挥功能，并且，在没有光照射的初始状态下，薄膜晶体管112和薄膜晶体管113处于非导通状态。
在薄膜晶体管112处于非导通状态，并对光电转换元件115照射光的情况下，发生与照度的对数值成比例的开放电压Voc。因此，薄膜晶体管112的第一电极和栅电极以及连接到这些电极的薄膜晶体管113的栅电极的电位成为Vss+Voc。由此，薄膜晶体管113的栅源之间的电压为Voc，薄膜晶体管113成为导通状态。从而，电流i’流过薄膜晶体管113。当Vdd＞Vss+Voc时，薄膜晶体管112的第一电极成为源电极，第二电极成为漏电极。因此，薄膜晶体管112的栅源之间的电压Vgs是零，从而该薄膜晶体管112处于非导通状态。注意，在此不考虑薄膜晶体管112的截止电流而进行描述。
通过这样的方式，可以从光电转换装置101获得电流值I’。图4中的附图标记11表示此时的照度与来自光电转换装置101的输出电流之间的关系。
如上所述，在本实施方式中，将来自半导体装置的输出电压，即来自图1A的端子OUT的输出电压设定为V1以上V2以下，并将可检测的电流范围设定为I1以上I2以下。由此，使用电源103b时的光电转换装置的可检测的照度范围如图4所示那样成为L2以上L3以下，即范围B。
像这样，通过使施加到光电转换装置的偏压反转，可以扩大可检测的照度范围，而不扩大输出电压或输出电流的范围。
注意，图4描述了在照度范围B中从光电转换装置101获得的电流值的绝对值|I|成为I1以上I2以下的情况，但是如图5所示，在范围A以及范围B中获得的电流值有时大大不同。在此情况下，输出电压的范围很广，难以用作半导体装置，且耗电量增加。
如上所述，当检测照度时，在范围A中利用光电转换元件115的特性，而在范围B中利用从光电转换元件115获得的开放电压Voc和薄膜晶体管112的特性。因此，通过改变薄膜晶体管的特性，可以改变范围B的输出电流。由于通过控制薄膜晶体管的特性可以在范围B中的所希望范围内获得输出电流，所以可以进一步使范围A和范围B的输出电流的范围接近。例如，在控制薄膜晶体管113的阈值电压的情况下，可以使输出电流对照度的关系(图5中的附图标记11)向纵轴方向移动，即可以对照度大幅度增减所获得的电流值。例如，当使薄膜晶体管的阈值电压向正方向变化时，输出电流(图5中的附图标记11)向低的方向移动，而当使薄膜晶体管的阈值电压向负方向变化时，输出电流(图5中的附图标记11)向高的方向移动。但是，薄膜晶体管的阈值控制可以在薄膜晶体管不成为耗尽型晶体管，即不处于常导通状态的范围内进行。根据上述结构，可以自由地设定输出电流，从而可以扩大可检测的照度范围，而不扩大输出电流乃至输出电压的范围。
另外，通过控制薄膜晶体管的S值(亚阈值)可以自由地设定输出电流对照度的关系(图5中的附图标记11)的倾斜。例如，通过增加S值可以减小图5中的附图标记11的倾斜，而通过减小S值可以增加图5中的附图标记11的倾斜。因此，可以使在范围A和范围B中的输出电流对照度的关系相同，又可以使彼此的关系不同。例如，在后者中，当检测高照度时与低照度相比可以降低照度依赖性，在此情况下，可以进一步扩大半导体装置的光检测范围。像这样，可以依据目的来获得具有所希望的照度依赖性的半导体装置。
另外，对于范围A和范围B的输出电流的差异而言，也可以与电源103对应地选择连接到光电转换装置101的电阻器即图1A中的电阻器104的电阻值，来使输出电压的范围一致。具体来说，如图6所示，可以通过使用能够与偏压切换单元102同时切换的切换单元107来切换电阻器104a和电阻器104b，以将流过光电转换装置101中的电流作为电压从端子OUT输出。
注意，以上说明了如下情况：以预定照度为分界，在范围A中使用光电转换元件115的特性，并在范围B中使用从光电转换元件115获得的开放电压Voc及薄膜晶体管112的特性，来检测照度。但以预定照度为分界所使用的特性可以相反。例如，在图4中，在范围A中通过减低电流镜电路114的电流放大率来将从光电转换装置101获得的输出电流|I|减小到图4中的附图标记11的水平，而且，在范围B中通过对薄膜晶体管113施加阈值控制来将输出电流|I|增加到图4中的附图标记10的水平，即可。像这样，通过使范围A和范围B的输出电流的关系相反，也可以当检测照度时，在范围A中使用从光电转换元件115获得的开放电压Voc及薄膜晶体管112的特性，而在范围B中使用光电转换元件115的特性。
注意，在本实施方式中，使用n沟道型薄膜晶体管作为电流镜电路114所具有的薄膜晶体管，但是也可以使用p沟道型薄膜晶体管。图7示出当将p沟道型薄膜晶体管用于电流镜电路时的光电转换装置的等效电路图的一个例子。在图7中，电流镜电路203包括薄膜晶体管201和薄膜晶体管202。端子121通过薄膜晶体管201和光电转换元件204连接到端子122。而且，端子121通过薄膜晶体管202连接到端子122。薄膜晶体管202的栅电极连接到薄膜晶体管201的栅电极以及用来将薄膜晶体管201和光电转换元件204连接的布线。此外，与图1同样，也可以将薄膜晶体管202作为一个单元，并将多个所述单元并联设置。
据此，通过根据本发明反转施加到光电转换装置的偏压，可以增大可检测的照度范围，而不扩大输出电压或输出电流的范围。另外，通过改变构成光电转换装置的薄膜晶体管的特性如阈值和S值等，可以依据目的来改变光检测范围、输出电流、输出电压等。
图8A和8B表示图1B所描述的光电转换装置101的一个结构例子的截面图。
在图8A中，附图标记310表示衬底；312表示基底绝缘膜；313表示栅极绝缘膜。由于被检测的光穿过衬底310、基底绝缘膜312和栅极绝缘膜313，因此优选使用具有高透光性的材料作为上述每一个的材料。
图1B的光电转换元件115包括布线319、保护电极318、光电转换层111和端子121。光电转换层111包括p型半导体层111p、n型半导体层111n和夹在p型半导体层111p与n型半导体层111n之间的本征(i型)半导体层111i。不局限于此，光电转换元件只要包括第一导电层、第二导电层和夹在该两个导电层之间的光电转换层，即可。此外，光电转换层也不限制于上述结构，具有p型半导体层和n型半导体层的叠层结构即可。
首先，作为p型半导体层111p，可以通过等离子体CVD法形成包含属于周期表13族的杂质元素，如硼(B)的半非晶硅膜，也可以在形成半非晶硅膜之后，导入属于13族的杂质元素。
注意，半非晶半导体膜是指包括非晶半导体膜和具有结晶结构的半导体(包括单晶、多晶)膜之间的结构的半导体的膜。该半非晶半导体膜为具有在自由能方面稳定的第三状态的半导体膜，并且具有短程有序且具有晶格畸变的结晶，可以使它以其粒径为0.5nm至20nm分散在非单晶半导体膜中而存在。在半非晶半导体膜中，其拉曼光谱转移到比520cm-1低的频率一侧。此外，在进行X射线衍射时，观测到Si晶格所导致的(111)、(220)的衍射峰值。此外，包含有至少1原子％或更多的氢或卤素，以便终止悬挂键。在本说明书中，为方便起见，这种半导体膜称为半非晶半导体(SAS)膜。另外，可以通过将氦、氩、氪、氖等的稀有气体元素包含在半非晶半导体膜而进一步促进晶格畸变来提高稳定性以获得良好的半非晶半导体膜。注意，半非晶半导体膜还包括微晶半导体膜。
此外，可以通过对包含硅的气体进行辉光放电分解来获得SAS膜。作为包含硅的气体典型地可举出SiH4，此外还可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外，通过用氢或将选自氦、氩、氪、氖中的一种或多种稀有气体元素添加到氢的气体稀释该包含硅的气体来使用，可以容易地形成SAS膜。优选在稀释比率为2倍至1000倍的范围内稀释包含硅的气体。另外，可以将CH4、C2H6等的碳化物气体、GeH4、GeF4等的锗化气体、F2等混入在包含硅的气体中，以将能带宽度调节为1.5eV至2.4eV或者0.9eV至1.1eV。
在形成p型半导体层111p之后，按顺序形成不包含赋予导电性的杂质的半导体层(称为本征半导体层或i型半导体层)111i和n型半导体层111n。因此，形成包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
注意，在本说明书中，i型半导体层是指包含在半导体层中的赋予p型或n型导电性的杂质的浓度为1×1020cm-3以下、氧和氮的浓度为5×1019cm-3以下的半导体层。i型半导体层的光电导率优选与暗电导率之比为1000倍以上。此外，可以向i型半导体层添加10ppm到1000ppm的硼(B)。
作为i型半导体层111i，例如可以通过等离子体CVD法形成半非晶硅膜。此外，作为n型半导体层111n，既可以形成包含属于周期表的第15族的杂质元素如磷(P)的半非晶硅膜，又可以在形成半非晶硅膜之后引入属于周期表的第15族的杂质元素。
作为p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n，不仅可以使用半非晶半导体膜，还可以使用非晶半导体膜。
此外，布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112的源电极或漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极342具有由高熔点金属膜和低阻抗金属膜(如铝合金或纯铝)形成的叠层结构。在此，这些布线和电极具有三层结构，其中按顺序层叠钛膜(Ti膜)、铝膜(Al膜)、Ti膜。
此外，形成保护电极318、保护电极345、保护电极348、保护电极346以及保护电极347以分别覆盖布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112的源电极或漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极342。
在形成光电转换层111时的蚀刻工序中，上述保护电极保护布线319等。作为该保护电极的材料，优选相对于用于蚀刻光电转换层111的气体(或蚀刻剂)来说蚀刻速度低于光电转换层的导电材料。此外，保护电极318的材料优选为不与光电转换层111反应成合金的导电材料。注意，其它保护电极345、保护电极348、保护电极346、保护电极347也使用与保护电极318同样的材料及其制造工序形成。
而且，也可以采用没有设置保护电极318、保护电极345、保护电极348、保护电极346、保护电极347的结构。在图8B中示出没有设置这些保护电极的一个实例。在图8B中，利用单层导电膜形成布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极或漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极403，作为这样的导电膜，优选使用钛膜(Ti膜)。此外，还可以使用由从钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)中选择的元素、或以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料形成的单层膜；或由这些元素或材料的氮化物如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜或者它们的叠层膜，以代替钛膜。通过采用单层膜形成布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极或漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极403，可以减少制造工序中的成膜次数。
在图8A和8B中示出n沟道型薄膜晶体管112和113采用包括一个沟道形成区(在本说明书中称为单栅极结构)的顶栅型薄膜晶体管的例子。但是，也可以使用具有多个沟道形成区的结构来减少接通电流值的不均匀性。为了减少截止电流值，可以在n沟道型薄膜晶体管112和113中提供轻掺杂漏(LDD)区。LDD区是指以低浓度在沟道形成区和通过以高浓度掺入杂质元素而形成的源区或漏区之间添加杂质元素的区域。通过提供LDD区，可以获得减小漏区附近的电场、并防止由于热载流子注入而造成的劣化的效果。
此外，为了防止由于热载流子而导致的接通电流值的劣化，n沟道型薄膜晶体管112和113可以采用将LDD区配置为隔着栅极绝缘膜与栅电极重叠的结构(在本说明书中，称为GOLD(栅极-漏极重叠LDD)结构)。当使用GOLD结构时，与LDD区和栅电极没有相互重叠的情况相比，增强了减小漏区附近的电场和防止由于热载流子注入而造成的劣化的效果。通过采用像这样的GOLD结构，减小了漏区附近的电场强度，并且可以防止热载流子注入，因此可以有效防止劣化现象。
构成电流镜电路的薄膜晶体管112和113不局限于上述顶栅型薄膜晶体管，也可以使用底栅型薄膜晶体管，如反向交错型薄膜晶体管。
此外，布线314与布线319连接，并且也成为延伸到放大器电路的薄膜晶体管113的沟道形成区上侧的栅电极。
布线315是通过连接电极320及保护电极345与连接到n型半导体层111n的端子121连接的布线，并且该布线315与薄膜晶体管113的漏极布线(也称为漏电极)或源极布线(也称为源电极)中的任一方连接。
由于所检测的光穿过层间绝缘膜316和层间绝缘膜317，所以优选使用具有高透光性的材料作为所有这些组件的材料。注意，为了提高固接强度，作为层间绝缘膜317，优选使用无机材料如氧化硅(SiOx)膜。密封层324也优选使用无机材料。这些绝缘膜可以通过CVD法等而形成。
此外，通过与布线314和布线315相同的工序形成端子电极350，通过与布线319和连接电极320相同的工序形成端子电极351。端子122通过保护电极348及端子电极351连接到端子电极350。
端子121通过焊料364安装在衬底360的电极361上。端子122通过与端子121相同的工序形成，并通过焊料363安装在衬底360的电极362上。
在图8A和8B中，如图中的箭头所示，光从衬底310一侧进入光电转换层111。因此产生电流，并可以检测光。
通过反转施加到光电转换装置的偏压，可以增大可检测的照度范围，而不扩大输出电压或输出电流的范围。另外，通过改变构成光电转换装置的薄膜晶体管的特性如阈值和S值等，可以依据目的来改变光检测范围和输出电压等。
在此，以下参照图9A至9D、图10A至10C、图11A至11C、图12、图13来说明图8A所示的光电转换装置的制造方法。
首先，在衬底(第一衬底310)上形成元件。这里，一种玻璃衬底AN100用作衬底310。
接着，通过等离子体CVD法形成将成为基底绝缘膜312的包含氮的氧化硅膜(厚度为100nm)，其上层叠形成半导体膜如包含氢的非晶硅膜(厚度为54nm)而不暴露于空气。基底绝缘膜312可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、包含氮的氧化硅膜来层叠。例如，也可以形成一种厚度为50nm的包含氧的氮化硅膜和厚度为100nm的包含氮的氧化硅膜层叠的膜作为基底绝缘膜312。注意，包含氮的氧化硅膜或氮化硅膜用作防止杂质如碱金属等从玻璃衬底扩散的阻挡层。
接着，通过固相生长方法、激光结晶方法、使用催化金属的结晶方法等使上述非晶硅膜晶化以形成具有晶体结构的半导体膜(晶体半导体膜)，例如多晶硅膜。这里，通过采用使用催化元素的结晶方法，获得多晶硅膜。首先，通过旋转器导入包含10ppm(通过重量换算)镍的醋酸镍溶液。注意，可以使用通过溅射法在整个表面扩散镍元素的方法而代替导入醋酸镍溶液。然后，执行热处理并执行晶化以形成具有晶体结构的半导体膜。这里，在热处理(500℃，1小时)之后，执行用于晶化的热处理(550℃，4小时)以获得多晶硅膜。
接着，使用稀氢氟酸等去除多晶硅膜表面上的氧化膜。此后，在空气中或在氧气氛中执行激光照射(XeCl：波长308nm)以提高结晶率和修复晶粒中留下的缺陷。
使用波长400nm以下的受激准分子激光或YAG激光的二次谐波或三次谐波作为激光。这里，可以使用重复频率大约为10到1000Hz的脉冲激光，使用光学系统将该激光会聚到100到500mJ/cm2，执行重叠率为90到95％的照射来扫描硅膜表面。在本实施方式中，在空气中执行具有30Hz的重复频率和470mJ/cm2的能量密度的激光照射。
因为在空气或氧气氛中执行激光照射，通过照射激光在表面形成氧化膜。在本实施方式中示出了使用脉冲激光器的例子，但是也可以使用连续振荡激光器，且为了在半导体膜晶化时获得大晶粒尺寸的晶体，优选地使用能够连续振荡的固体激光器，并优选地使用基波的二次到四次谐波。一般地，可以使用Nd:YVO4激光器(基波为1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。
在使用连续振荡激光器的情况下，从10W输出的连续振荡YVO4激光器发射的激光被非线性光学元件转换成高次谐波。而且，存在如下方法：YVO4晶体和非线性光学元件被放入共振器中并发射高次谐波。而且，优选通过光学系统形成在照射表面上具有矩形形状或椭圆形状的激光发射到待处理的对象。此时，需要大约0.01到100MW/cm2的能量密度(优选为0.1到10MW/cm2)。半导体膜可以相对于激光以大约10至2000cm/s的速度移动以便被照射。
接着，除了通过上述激光照射形成的氧化膜之外，通过使用臭氧水处理表面120秒形成由总计为1到5nm的氧化膜构成的阻挡层。形成该阻挡层以从膜中去除为了晶化而添加的催化元素如镍(Ni)。尽管这里通过使用臭氧水形成阻挡层，但阻挡层可以通过以下方法来形成：在氧气氛下通过紫外线照射使具有晶体结构的半导体膜的表面氧化的方法；通过氧等离子体处理使具有晶体结构的半导体膜的表面氧化的方法；等离子体CVD方法；溅射方法；气相沉积方法等层叠厚度大约为1到10nm的氧化膜。可以在形成阻挡层之前去除通过激光照射形成的氧化膜。
然后，通过溅射法在阻挡层上形成10到400nm厚的成为吸杂位置的包含氩元素的非晶硅膜，这里厚度为100nm。这里，包含氩元素的非晶硅膜使用硅靶在包含氩的气氛中形成。当包含氩元素的非晶硅膜由等离子体CVD方法形成时，成膜条件为如下：甲硅烷和氩的流量比(SiH4∶Ar)为1∶99，成膜压力为6.665Pa，RF功率密度为0.087W/cm2，成膜温度为350℃。
此后，被放入加热到650℃的炉，来执行3分钟热处理以去除催化元素(吸杂)。因此，具有晶体结构的半导体膜中的催化元素浓度降低。可以用灯退火装置代替炉。
接着，通过使用阻挡层作为蚀刻停止层选择性地去除用作吸杂位置的包含氩元素的非晶硅膜，此后，通过稀氢氟酸选择性地去除阻挡层。注意，在吸杂时，镍具有移动到高氧浓度区域的趋势，因此优选在吸杂之后去除由氧化膜构成的阻挡层。
注意，当不执行使用催化元素使半导体膜晶化时，则不需要上述步骤，例如形成阻挡层、形成吸杂位置、用于吸杂的热处理、去除吸杂位置以及去除阻挡层等。
接着，使用臭氧水在获得了的具有晶体结构的半导体膜(例如晶体硅膜)的表面上形成薄的氧化膜，此后，使用第一光掩模形成由抗蚀剂构成的掩模，执行所需形状的蚀刻处理以形成作为分离成岛状的半导体膜(本说明书中称为岛状半导体膜)331和332(参照图9A)。在形成岛状半导体膜331和岛状半导体膜332之后，去除由抗蚀剂构成的掩模。
接着，如有必要，添加少量的杂质元素(硼或磷)以控制薄膜晶体管的阈值。这里，使用离子掺杂法，其中使用乙硼烷(B2H6)作为原料气体，并且对等离子体激励的杂质不进行质量分离而掺杂。
接着，使用包含氢氟酸的蚀刻剂去除氧化膜，同时，清洗岛状半导体膜331和岛状半导体膜332的表面。此后，形成成为栅极绝缘膜313的以硅为主要成分的绝缘膜。这里，通过等离子体CVD法形成厚度为115nm的包含氮的氧化硅膜(成分比为Si＝32％，O＝59％，N＝7％，以及H＝2％)。
接着，在栅极绝缘膜313上形成金属膜之后，使用第二光掩模形成栅电极334和栅电极335、布线314和布线315、以及端子电极350(参照图9B)。作为该金属膜，例如使用其中氮化钽和钨(W)分别以30nm和370nm层叠的膜。
除了上述以外，还可以使用由选自钛(Ti)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)的元素、或以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料构成的单层膜、由它们的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼构成的单层膜或它们的叠层膜作为栅电极334和栅电极335、布线314和315以及端子电极350。
接着，将赋予一种导电类型的杂质引入到岛状半导体膜331和岛状半导体膜332以形成薄膜晶体管112的源区或漏区337、薄膜晶体管113的源区或漏区338(参照图9C)。在本实施方式中，形成n沟道型薄膜晶体管，因此，n型杂质，例如磷(P)或砷(As)被引入到岛状半导体膜331和岛状半导体膜332。
接着，通过CVD法形成50nm厚的包含氧化硅膜的第一层间绝缘膜(未图示)，此后，执行使添加到每个岛状半导体区中的杂质元素激活的工序。这种激活工序通过以下方法执行：使用灯光源的快速热退火法(RTA法)；使用YAG激光器或受激准分子激光器从背面照射的方法；使用炉的热处理；或任何前述方法组合的方法。
然后，形成例如10nm厚的包括氮化硅膜的第二层间绝缘膜316，该氮化硅膜包含氢和氧。
接着，在第二层间绝缘膜316上形成由绝缘材料构成的第三层间绝缘膜317(参照图9D)。通过CVD方法获得的绝缘膜可以用于第三层间绝缘膜317。在本实施方式中，为了改善固接强度，形成900nm厚的包含氮的氧化硅膜作为第三层间绝缘膜317。
然后，执行热处理(在300到550℃下热处理1到12小时，例如在氮气氛中且在410℃下处理1小时)以使岛状半导体膜氢化。执行该工艺以通过包含在第二层间绝缘膜316中的氢终止岛状半导体膜的悬挂键。不管栅极绝缘膜313存在还是不存在，岛状半导体膜都可以被氢化。
此外，可以采用使用硅氧烷的绝缘膜和其叠层结构作为第三层间绝缘膜317。硅氧烷的骨架结构包括硅(Si)和氧(O)的键。可以使用至少包含氢的有机基(例如烷基或芳香族烃)作为取代基。也可以使用氟基作为取代基。
在采用使用硅氧烷的绝缘膜及其叠层结构作为第三层间绝缘膜317的情况下，在形成第二层间绝缘膜316之后，可以执行热处理以使岛状半导体膜氢化，然后形成第三层间绝缘膜317。
接着，通过使用第三光掩模形成由抗蚀剂构成的掩模，并选择性地蚀刻第一层间绝缘膜、第二层间绝缘膜316、第三层间绝缘膜317及栅极绝缘膜313来形成接触孔。然后，去除由抗蚀剂构成的掩模。
根据需要形成第三层间绝缘膜317，即可。在不形成第三层间绝缘膜317的情况下，在形成第二层间绝缘膜316之后，选择性地蚀刻第一层间绝缘膜、第二层间绝缘膜316和栅极绝缘膜313以形成接触孔。
接着，在通过溅射法形成金属叠层膜之后，通过使用第四光掩模形成由抗蚀剂构成的掩模，然后，选择性地蚀刻金属膜以形成布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112的源电极或漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极342。然后，去除由抗蚀剂构成的掩模。在本实施方式中，金属膜是厚度为100nm的Ti膜、厚度为350nm的包含少量Si的Al膜以及厚度为100nm的Ti膜的三层叠层。
如图8B所示，在布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极或漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极403由单层导电膜形成时，钛膜(Ti膜)在耐热性、电导率等方面是优选的。除了钛膜之外，可以使用由选自钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)和铂(Pt)的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料构成的单层膜、由它们的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜、或者这些的叠层膜。通过使用单层膜形成布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极或漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极403，可以减少制造工序中的成膜次数。
通过进行如上所述的工序，可以制造使用多晶硅膜的顶栅型薄膜晶体管112和113。薄膜晶体管112和113的S值可以根据半导体膜的结晶性、或半导体膜和栅极绝缘膜之间的界面状态而变化。
接着，形成导电金属膜(钛(Ti)或钼(Mo)等)，该膜不易与后来形成的光电转换层(典型地是非晶硅)反应而成为合金，然后使用第五光掩模形成由抗蚀剂构成的掩模，此后，选择性地蚀刻导电金属膜以形成覆盖布线319的保护电极318(参照图10A)。这里，使用通过溅射法形成的厚度为200nm的Ti膜。注意，连接电极320、端子电极351和薄膜晶体管的源电极及漏电极被与保护电极318相同的金属膜覆盖。由此，导电金属膜还覆盖这些电极的第二层Al膜暴露的侧面，该导电金属膜还可以防止铝原子扩散到光电转换层。
然而，在布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112的源电极或漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极342由单层导电膜形成的情况下，即如图8B所示，在作为这些电极或布线形成布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极或漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极或漏电极403的情况下，可以不形成保护电极318。
接着，在第三层间绝缘膜317上形成包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
作为p型半导体层111p，可以通过等离子体CVD方法形成包含属于元素周期表13族的杂质元素如硼(B)的半晶硅膜。或者，可以在形成半晶硅膜之后，引入属于元素周期表13族的杂质元素。
布线319和保护电极318与光电转换层111的最低层接触，在本实施方式中是与p型半导体层111p接触。
在形成p型半导体层111p之后，按顺序形成i型半导体层111i和n型半导体层111n。由此，完成包括p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n的光电转换层111。
作为i型半导体层111i，可以通过等离子体CVD方法形成半晶硅膜。此外，可以形成包含属于元素周期表15族的杂质元素如磷(P)的半晶硅膜作为n型半导体层111n，或者，也可以在形成半晶硅膜之后，引入属于元素周期表15族的杂质元素。
此外，不仅可以使用半晶半导体膜，而且可以使用非晶半导体膜作为p型半导体层111p、i型半导体层111i和n型半导体层111n。
接着，在整个表面上形成厚度为1μm到30μm的由绝缘材料(例如，包含硅的无机绝缘膜)构成的密封层324以获得图10B所示的状态。这里，通过CVD法形成1μm厚的包含氮的氧化硅膜作为绝缘材料膜。通过使用无机绝缘膜，实现紧密性的提高。
接着，在蚀刻密封层324以提供开口部之后，通过溅射法形成端子121和122。端子121和122是钛膜(Ti膜)(100nm)、镍膜(Ni膜)(300nm)和金膜(Au膜)(50nm)的叠层膜。这样获得的端子121和端子122具有大于5N的固接强度，这是作为端子电极足够的固接强度。
通过上述工艺，形成能够焊接的端子121和端子122，而获得图10C所示的结构。
像这样，例如可以使用一个大尺寸衬底(例如600cm×720cm)制造大量的光传感器芯片(2mm×1.5mm)，即光电转换装置的芯片。接着，通过各个切割获得多个光传感器芯片。
图11A是通过切割而获得的一个光传感器芯片(2mm×1.5mm)的截面图，图11B是其俯视图，并且图11C是其仰视图。在图11A中，包括衬底310、元件形成区域410、端子121和端子122厚度的总厚度是0.8±0.05mm。
此外，为了减少光传感器芯片的总厚度，可以通过CMP处理等对衬底310进行研磨而减薄，然后，使用切割机各个切割以获得多个光传感器芯片。
此外，图11B中，端子121和122的一个电极尺寸为0.6mm×1.1mm，电极之间的间隙为0.4mm。此外，图11C中，光接收部411的面积是1.57mm2。而且，放大电路部412提供有大约100个薄膜晶体管。
最后，将获得的光传感器芯片安装在衬底360的安装表面上(参照图8A)。为了将端子121连接到电极361并将端子122连接到电极362，分别使用焊料364和363。通过丝网印刷方法等在衬底360的电极361和362上提前形成焊料。然后，在焊料和端子电极处于抵接状态之后，执行焊料回流处理来安装光传感器芯片。例如在大约255℃到265℃在惰性气体气氛中执行10秒左右的焊料回流处理。除了焊料以外，还可以使用由金属(例如金或银等)形成的凸块、或由导电树脂形成的凸块等。而且，考虑到环境问题，无铅焊料可以用于安装。
如上所述，可以制造半导体装置。另外，也可以在使光从衬底310一侧入射到光电转换层111来检测光的区域以外的部分中使用框体等来遮光。框体可以使用具有遮光功能的任何材料，例如，可以使用金属材料或具有黑色颜料的树脂材料等来形成。通过采用这种结构，可以获得具有更高可靠性光检测功能的半导体装置。
在本实施方式中，虽然说明了使用n沟道型薄膜晶体管形成半导体装置所具有的放大器电路的情况，但是也可以使用p沟道型薄膜晶体管。注意，只要使用p型杂质如硼(B)作为给岛状半导体区赋予一种导电类型的杂质，就可以与n沟道型薄膜晶体管同样地制造p沟道型薄膜晶体管。下面，示出使用p沟道型薄膜晶体管形成放大器电路的例子。
图7已示出由p沟道型薄膜晶体管形成放大器电路如电流镜电路的光电转换装置的等效电路图，图12表示其截面图。在图12中，示出图7的p沟道型薄膜晶体管201及202、以及光电转换元件204。注意，使用同一附图标记表示与图8相同的部分，并省略对同一部分及具有同样功能的部分的详细说明。如上所述，在薄膜晶体管201的岛状半导体区及薄膜晶体管202的岛状半导体区中引入p型杂质如硼(B)，而在薄膜晶体管201中形成有源区或漏区241，并在薄膜晶体管202中形成有源区或漏区242。光电转换元件所具有的光电转换层222顺序层叠有n型半导体层222n、i型半导体层222i、p型半导体层222p。注意，n型半导体层222n、i型半导体层222i、p型半导体层222p可以分别通过使用与n型半导体层111n、i型半导体层111i、p型半导体层111p相同的材料及制造方法来形成。
注意，在本实施方式中，形成了顶栅型薄膜晶体管作为薄膜晶体管112、113、201、202，但是也可以采用底栅型薄膜晶体管。
图13表示形成底栅型薄膜晶体管而代替薄膜晶体管112、113、201、202的例子。在图13中，电流镜电路503由底栅型薄膜晶体管501和502形成。
每个底栅型薄膜晶体管501和502包括栅电极、栅极绝缘膜514、具有源区和漏区以及沟道形成区的激活层、层间绝缘膜316、源电极和漏电极。
注意，在图13中，与图8A及图12相同的部分使用同一附图标记表示。
另外，每个薄膜晶体管112、113、201、202、501、502既可以采用形成有一个栅电极的单栅极结构，又可以采用形成有多个栅电极的多栅极结构。可以提供或不提供低浓度杂质区，即所谓的LDD(轻掺杂漏极)区。LDD区的一部分或整体可以与栅电极重叠。栅电极既可以由单层导电膜形成，又可以使用多个导电膜的叠层来形成。此外，也可以在栅电极的侧面形成侧壁。薄膜晶体管的结构可以根据需要适当改变。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以对其他附图所示的内容(或其一部分)自由地进行适用、组合、或置换等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以对其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)自由地进行适用、组合、或置换等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以对本实施方式所述的内容自由地进行适用、组合、或置换。
实施方式3
在本实施方式中，将参照图14A至14D、图15、图16A和16B、图17、图18、图19、图20A和20B、图21A和21B、图22A和22B、图23、图24、图25、图26、图27、图28A和28B、图36、图37，来说明具有与实施方式1和实施方式2不同结构的光电转换装置以及其制造方法。
首先，在衬底1101上形成绝缘膜1102。作为衬底1101，可以使用玻璃衬底、石英衬底、陶瓷衬底、硅衬底、金属衬底或不锈钢衬底等中的任一种。或者，也可以使用在塑料衬底的表面和背面形成包含氧或氮的硅化物膜的衬底。在本实施方式中，使用玻璃衬底作为衬底1101。
作为绝缘膜1102，通过溅射法或等离子体CVD法形成由氧化硅、包含氮的氧化硅、氮化硅、包含氧的氮化硅、金属氧化材料构成的膜，即可。
在绝缘膜1102上形成金属膜1103。作为金属膜1103，可以使用：由选自W、Ti、Ta、Mo、Cr、Nd、Fe、Ni、Co、Zr、Zn、Ru、Rh、Pd、Os、Ir中的元素、以上述元素为主要成分的合金材料或化合物材料构成的单层或者叠层；或者这些元素的氮化物的单层或者叠层。金属膜1103的膜厚度为10nm至200nm，优选为25nm至75nm。
接着，在金属膜1103上形成绝缘膜1104。此时，在金属膜1103和绝缘膜1104之间形成处于非晶状态且膜厚度为2nm至5nm左右的金属氧化膜1100(参照图14A)。当在以后工序中进行剥离时，在金属氧化膜1100中、在金属氧化膜1100和绝缘膜1104的界面、或者在金属氧化膜1100和金属膜1103的界面发生分离。作为绝缘膜1104，通过溅射法或等离子体CVD法形成由氧化硅、包含氮的氧化硅、氮化硅、包含氧的氮化硅、金属氧化材料构成的膜，即可。理想的是，绝缘膜1104的膜厚度为金属膜1103的两倍以上、优选为150nm至200nm。
接着，在绝缘膜1104上形成由至少包含氢的材料构成的膜。作为由至少包含氢的材料构成的膜，可以使用半导体膜或氮化物膜等。在本实施方式中，形成半导体膜。此后，进行热处理以便使由包含氢的材料构成的膜所包括的氢扩散。该热处理在410℃以上的温度下进行即可，并且可以与形成晶体半导体膜的工序分别地进行，或与形成晶体半导体膜的工序兼用而省略。
在本实施方式中，为了同时进行用来使氢扩散的热处理和成为激活层的半导体膜的形成，成膜包含氢的非晶半导体膜例如非晶硅膜作为包含氢的材料膜并且对其进行加热来形成晶体半导体膜例如多晶硅膜。此时，如果为了使非晶半导体膜晶化在500℃以上进行热处理，则可以在形成晶体半导体膜的同时使氢扩散。
当然，也可以通过不同的工序进行用来使氢扩散的热处理和成为激活层的半导体膜的形成。在此情况下，成膜包含氢的材料膜且给其加热，在其上形成成为激活层的半导体膜，即可。既可以通过在成膜非晶半导体膜后使其晶化来获得成为激活层的半导体膜，又可以从最初成膜晶体半导体膜。
接着，通过利用已知方法将晶体半导体膜蚀刻为岛状，来形成岛状半导体膜1105。
在岛状半导体膜1105中形成有源区、漏区以及沟道形成区。此外，还提供有覆盖岛状半导体膜1105的栅极绝缘膜1106、形成在岛状半导体膜1105的沟道形成区上的下层栅电极1107以及上层栅电极1108。虽然在图14B中，栅电极具有由下层栅电极1107以及上层栅电极1108构成的两层结构，但是也可以制造具有单层结构的栅电极。将下层栅电极1107以及上层栅电极1108总称为栅电极1145。通过如此，形成薄膜晶体管(TFT)1110。
注意，虽然在本实施方式中，形成顶栅型TFT作为TFT1110，但是也可以形成底栅型TFT。此外，既可以形成具有一个沟道形成区的单栅型TFT，又可以形成具有多个沟道形成区的多栅型TFT。
覆盖具有下层栅电极1107以及上层栅电极1108的栅电极1145、栅极绝缘膜1106地形成层间绝缘膜1109。
注意，层间绝缘膜1109既可以为由单层绝缘膜形成的，又可以为由不同材料构成的绝缘层的叠层膜。
在层间绝缘膜1109上形成有电连接到岛状半导体膜1105中的源区及漏区的源电极1112以及漏电极1113。此外，还形成有电连接到栅电极1145的栅极布线1111(参照图14B)。
注意，在到图14B的工序中，只示出了一个TFT。然而，实际上，TFT 1110是为构成对在光电转换层1121中可以获得的光电流进行放大的放大器电路例如电流镜电路的TFT，从而至少形成两个TFT。图15表示包含光电转换层1121的光电二极管1203、以及由TFT1204以及TFT1205构成的电流镜电路1211的电路结构。图14B的TFT1110为TFT1204或TFT1205中的一个。
在图15中，构成电流镜电路1211的TFT1204的栅电极电连接到构成电流镜电路1211的另一个TFT1205的栅电极，还电连接到TFT1204的源电极或漏电极中的一个的漏电极(也称为漏端子)。
TFT1204的漏端子电连接到光电二极管1203、TFT1205的漏端子、以及高电位电源VDD。
TFT 1204的源电极或漏电极中的另一个的源电极(也称为源端子)电连接到低电位电源Vss以及TFT1205的源端子。
此外，构成电流镜电路1211的TFT1205的栅电极电连接到TFT1204的栅电极以及漏端子。
此外，TFT1204和TFT1205的栅电极互相连接，因此施加有共同电位。
图15表示由两个TFT构成的电流镜电路的例子。此时，在TFT1204和TFT1205具有同一特性的情况下，参考电流和输出电流的比率成为1∶1的关系。
虽然在图2中已描述，但图16A和图16B也表示为了使输出值成为n倍的电路结构。图16A的电路结构相当于图15中的TFT1205为n个的结构。如图16A所示，通过使TFT1204和TFT1205的比率为1∶n，可以使输出值成为n倍。这是与增加TFT的沟道宽度W而且使能够流入TFT的电流的容许量成为n倍同样的原理。
例如，在将输出值设计为100倍的情况下，通过并联连接一个n沟道型TFT1204和一百个n沟道型TFT1205，可以获得目标电流。
图16B表示图16A中的电路1218i(电路1218a、电路1218b等)的详细电路结构。
图16B的电路结构基于图15及图16A的电路结构，并且利用相同附图标记表示相同元件。换言之，TFT1205i的栅电极电连接到端子1219i，并且电连接到端子1220i。此外，TFT1205i的源端子电连接到端子1221i。
注意，为了说明图16A中的电路1218a、电路1218b等，将其中的一个的电路1218i示于图16B。由于电路1218i基于图15的电路结构，因此在图16中附有i的附图标记是与图15中的没附有i的附图标记相同的。换言之，例如图15的TFT1205和图16B的TFT1205i是相同的。
因此，在图16A中，TFT1205由n个TFT1205a、TFT1205b、TFT1205i等构成。由此，流入TFT1204的电流被放大为n倍而输出。
注意，在图16A及16B中，利用相同附图标记来表示与图15相同的部分。
此外，在图15中，将电流镜电路1211图示为使用n沟道型TFT的等效电路，但是也可以使用p沟道型TFT而代替该n沟道型TFT。
在利用p沟道型TFT形成放大器电路的情况下，获得图17所示的等效电路。如图17所示，电流镜电路1231具有p沟道型TFT1234及1235。注意，在图17中，利用相同附图标记来表示与图15至16相同的部分。
在如此制造TFT1110后，在层间绝缘膜1109上形成电极1115、电极1116。在图14C中，形成有多个电极1116，而在图14D中只形成有一个电极1116。
注意，在本实施方式中，通过利用以400nm的厚度成膜钛(Ti)而获得的钛膜，来形成电极1115以及电极1116。
注意，也可以通过利用与源电极1112以及漏电极1113相同的工序，来制造电极1115以及电极1116。
图18表示图14C中的电极1116以及其周边部分的俯视图，并且图19表示图14D中的电极1116以及其周边部分的俯视图。
在图18中，电极1116是格子状的电极，并且在多个地方与在以后描述的工序中形成的光电转换层1121连接。因此，当看到电极1116的截面时，如图14C所示，好像形成有多个电极1116。但是，电极1116都利用同一材料以及同一工序制造。如图18所示，当将电极1116形成为格子状时，有如下优点，即光电转换层1121的电阻值变小。
此外，在图19中，电极1116是其端部为圆形的矩形电极。因此，当看到其截面时，如图14D所示，好像只形成有一个电极1116。在此情况下，由于电极1116的面积小，所以有光电转换层1121的受光面积增大且提高灵敏度的优点。
电流镜电路1211通过布线1244电连接到与高电位电源Vdd连接的连接电极1241，并且通过布线1245电连接到与低电位电源Vss连接的连接电极1242。
以下说明具有图14C的结构的光电转换装置。在形成图14D的结构时，也可以通过同样的工序来形成光电转换装置。
在图14C所示的制造工序之后，通过蚀刻去掉栅极绝缘膜1106、层间绝缘膜1109、电极1116的端部(参照图20A)。
接着，如图20B所示，在电极1116以及层间绝缘膜1109上设置外敷层1117。
外敷层1117具有如下功能：使电极1116的端部成为慢坡来改善后续工序形成的光电转换层1121的形状以避免p型半导体层1121p和n型半导体层1121n短路的功能；抑制污染物质混入到光电转换层1121的功能；调整入射到光电转换层1121的光的功能。此外，通过使用透光性绝缘材料，来形成外敷层1117，即可。例如，可以使用有机树脂材料诸如丙烯、聚酰亚胺等，或者无机材料诸如氮化硅、氧化硅、包含氮的氧化硅、包含氧的氮化硅等。此外，也可以通过使用层叠这些材料而成的叠层膜，来形成外敷层1117。在本实施方式中，使用聚酰亚胺作为外敷层1117。
接着，通过在电极1116以及外敷层1117上成膜p型半导体膜、i型半导体膜、n型半导体膜并且进行蚀刻，来形成包括p型半导体层1121p、i型半导体层1121i以及n型半导体层1121n的光电转换层1121(参照图21A和21B)。注意，图21B是图21A中的由虚线围绕的区域的放大图。
通过等离子体CVD法成膜包含属于第13族的杂质元素例如硼(B)的非晶半导体膜，来形成p型半导体层1121p，即可。
在图21A及21B中，电极1116接触于光电转换层1121的最下层即本实施方式中的p型半导体层1121p。
在形成p型半导体层1121p后，还按顺序形成i型半导体层1121i以及n型半导体层1121n。由此，形成包括p型半导体层1121p、i型半导体层1121i以及n型半导体层1121n的光电转换层1121。
作为i型半导体层1121i，例如通过等离子体CVD法形成非晶半导体膜即可。另外，作为n型半导体层1121n，既可以形成包含属于第15族的杂质元素例如磷(P)的非晶半导体膜，又可以在形成非晶半导体膜后引入属于第15族的杂质元素。
另外，也可以使用非晶硅膜、非晶锗膜等作为非晶半导体膜。
注意，在本说明书中，i型半导体膜是指如下半导体膜：半导体膜所包括的赋予p型或n型的杂质的浓度为1×1020cm-3以下，并氧气及氮气的浓度为5×1019cm-3以下，且相对于暗导电率的光导电率为1000倍以上。此外，i型半导体膜也可以添加有10ppm至1000ppm的硼(B)。
另外，除了使用非晶半导体膜以外，还可以使用微晶半导体膜(也称为半非晶半导体膜)作为p型半导体层1121p、i型半导体层1121i、n型半导体层1121n。
或者，也可以通过使用微晶半导体膜形成p型半导体层1121p以及n型半导体层1121n，并且使用非晶半导体膜作为i型半导体层1121i。
接着，在光电转换层1121的上表面形成辅助电极1122(参照图22A)。只在光电转换层1121的电阻大的情况下，形成辅助电极1122即可。当光电转换层1121的电阻小时，可以不形成辅助电极1122。在本实施方式中，以20nm至30nm的厚度形成钛(Ti)作为辅助电极1122。
此外，也可以在成膜p型半导体膜、i型半导体膜、n型半导体膜之后，形成成为辅助电极1122的导电膜，接着蚀刻导电膜而形成辅助电极1122，还蚀刻p型半导体膜、i型半导体膜、n型半导体膜而形成光电转换层1121。
接着，覆盖露出的绝缘膜1104的一部分、栅极绝缘膜1106、层间绝缘膜1109、电极1115、栅极布线1111、源电极1112、漏电极1113、电极1116地形成保护膜1129(参照图22B)。例如，使用氮化硅膜作为保护膜1129，即可。通过利用保护膜1129，可以防止杂质诸如水分或有机物等混入在TFT1110或光电转换层1121中。
接着，在保护膜1129上形成层间绝缘膜1118。层间绝缘膜1118也用作平坦化膜。在本实施方式中，以2μm的厚度形成聚酰亚胺作为层间绝缘膜1118。此时，防止层间绝缘膜1118超出形成有保护膜1129的区域、特别是形成有层间绝缘膜1109、光电转换层1121的区域。
接着，蚀刻层间绝缘膜1118而形成接触孔。此时，因为有保护膜1129，所以TFT1110的栅极布线1111、源电极1112、漏电极1113不被蚀刻。然后，蚀刻电极1125及电极1126被形成的区域的保护膜1129而形成接触孔。而且，在层间绝缘膜1118上形成电极1125和电极1126，所述电极1125通过形成在层间绝缘膜1118及保护膜1129中的接触孔电连接到电极1115，并且所述电极1126通过形成在层间绝缘膜1118及保护膜1129中的接触孔电连接到辅助电极1122(参照图23)。作为电极1125以及电极1126，可以使用钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、银(Ag)等。
在本实施方式中，使用以30nm至50nm成膜钛(Ti)而成的导电膜作为电极1125以及电极1126。
注意，当不形成辅助电极1122时，只要使电极1126电连接到光电转换层1121的最上层即本实施方式中的n型半导体层1121n，即可。
接着，在层间绝缘膜1118上通过丝网印刷法或喷墨法形成层间绝缘膜1119。此时，在电极1125及电极1126上不形成层间绝缘膜1119。在本实施方式中，使用环氧树脂作为层间绝缘膜1119。层间绝缘膜1119被形成为覆盖保护膜1129以及用作基底膜的绝缘膜1104，并且具有密封剂的功能。
接着，通过使用镍(Ni)膏的印刷法，制造电连接到电极1125的电极1141以及电连接到电极1126的电极1142。而且，在电极1141以及电极1142上通过使用铜(Cu)膏的印刷法分别形成电极1143以及电极1144(参照图24)。
接着，通过利用粘合剂1152贴合成为支撑体的第二衬底1151(参照图25)。注意，优选使用其刚性高于衬底1101的衬底作为第二衬底1151。典型的是，可以适当地使用玻璃衬底、石英衬底、金属衬底、陶瓷衬底、塑料衬底作为第二衬底1151。
此外，作为粘合剂1152使用由有机材料构成的粘合剂即可。此时，也可以在粘合剂的一部分形成平坦化层。在本实施方式中，也可以在由有机材料构成的粘合剂中形成水溶性树脂1152a作为平坦化层，并且在其上粘结其两面被反应剥离型粘合剂覆盖的构件1152b(以下，记为两面薄膜)，来将层间绝缘膜1119、电极1141、电极1143、电极1142、电极1144等与第二衬底1151粘合在一起。
通过利用该粘结方法，可以利用较小的外力进行以后的剥离工序。作为由有机材料构成的粘合剂，可以举出各种剥离型粘合剂，诸如反应剥离型粘合剂、热剥离型粘合剂、紫外线剥离型粘合剂等的光剥离型粘合剂、厌氧剥离型粘合剂等。
注意，虽然在本实施方式中，在形成到电极1143以及电极1144之后，利用粘合剂1152贴上成为支撑体的第二衬底1151，但是也可以在形成电极1141、电极1143、电极1142、电极1144之前，利用粘合剂1152贴上第二衬底1151。
在图25和图26中，将衬底1101和金属膜1103称为剥离体1161。此外，将从绝缘膜1104到电极1143以及电极1144的层称为叠层体1162。
接着，通过利用物理方法剥离衬底1101上的金属膜1103和绝缘膜1104(参照图26)。物理外力例如为使用楔子等具有锐利端部的构件而获得的负荷、从喷嘴喷出的气体的风压、超声波等较小的外力。在金属氧化膜1100中、在绝缘膜1104和金属氧化膜1100的界面、或者在金属氧化膜1100和金属膜1103的界面发生剥离，从而可以利用较小的外力剥离剥离体1161和叠层体1162。如此，可以从剥离体1161分离叠层体1162。图27表示分离剥离体1161的叠层体1162。
在此，说明颜色滤光片。在衬底1131上形成绝缘膜1132、金属膜1133、绝缘膜1134。将与衬底1101同样的材料使用于衬底1131，将与绝缘膜1102同样的材料使用于绝缘膜1132，将与金属膜1103同样的材料使用于金属膜1133，将与绝缘膜1104同样的材料使用于绝缘膜1134，即可。此外，在金属膜1133和绝缘膜1134之间形成金属氧化膜1130。
在本实施方式中，使用玻璃衬底作为衬底1131，使用包含氮的氧化硅膜作为绝缘膜1132，使用钨(W)膜作为金属膜1133，使用包含氮的氧化硅膜作为绝缘膜1134。
在绝缘膜1134上的一部分或全部形成颜色滤光片1135。
作为颜色滤光片1135的制造方法，可以使用如下已知方法：使用着色树脂的蚀刻法；使用彩色抗蚀剂的彩色抗蚀剂法；染色法；电沉积法；微电解法(micelle electrolytic method)；电沉积转印法；薄膜分散法；喷墨法(液滴喷射法)；银盐发色法等。
在本实施方式中，通过利用分散有颜料的感光性树脂的蚀刻法，来形成颜色滤光片。通过涂布法在绝缘膜1134上涂上分散有红色颜料、绿色颜料、或者蓝色颜料的感光性丙烯树脂。接着，对丙烯树脂加以干燥，进行预烘焙后，进行曝光及显影，并且进行220℃的加热而使丙烯硬化，来形成其厚度为1.0μm至2.5μm的颜色滤光片1135。
但是，调整颜色滤光片1135的位置以使在利用粘结材料1137贴在一起之后颜色滤光片1135与形成有光电转换层1121的区域一致。
覆盖颜色滤光片1135地形成外敷层1136(参照图28A)。使用与外敷层1117同样的材料来形成外敷层1136即可。
接着，与图26同样地利用物理方法剥离第一衬底1131上的金属膜1133和绝缘膜1134。如此，可以从绝缘膜1134、颜色滤光片1135、外敷层1136分离衬底1131、绝缘膜1132、金属膜1133、金属氧化膜1130(参照图28B)。
接着，通过利用粘结材料1137粘结绝缘膜1104和绝缘膜1134(参照图36)。对于粘结材料1137，重要的是：包含绝缘膜1104的叠层体1162和绝缘膜1134的紧密性高于利用由有机材料构成的粘合剂1152的第二衬底1151和用作被剥离层的叠层体1162的紧密性。换言之，优选的是，粘结材料1137的粘结力高于粘合剂1152的粘结力。
作为粘结材料1137，可以举出各种固化型粘结材料诸如反应固化型粘结材料、热固化型粘结材料、紫外线固化型粘结材料等的光固化型粘结材料、厌氧固化型粘结材料等。在本实施方式中，也可以使用环氧树脂作为粘结材料1137。
注意，也可以在绝缘膜1104上设置粘合剂(以下也称为两面胶带)而代替上述工序。在该粘合剂中设置有粘性处理纸(release paper)(剥离纸、即分离器(separator)等在基材的一面或两面上具有剥离面的薄膜)以使粘合剂不粘结到其他构件。当剥下剥离纸时可以粘结到任意构件。作为用于这种两面胶带的材料，可以举出聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
接着，从叠层体1162剥离粘合剂1152以及第二衬底1151(参照图37)。通过对由有机材料构成的粘合剂1152执行热反应、光反应、利用湿度的反应、或者化学反应(例如，使用水、氧等来降低粘合力)，来从叠层体1162剥离由有机材料构成的粘合剂1152以及第二衬底1151。
通过上述工序，形成半导体装置，该半导体装置也用作包括光电转换层1121、TFT1110、颜色滤光片1135的光电转换装置。
在本实施方式中采用单层的绝缘膜1104，但是也可以使用双层的绝缘膜1104，并形成下层绝缘膜1104a和上层绝缘膜1104b。
此时，作为下层绝缘膜1104a，例如使用包含氧的氮化硅膜(SiOxNy：y＞x)，并且作为上层绝缘膜1104b，例如使用包含氮的氧化硅膜(SiOxNy：x＞y)，即可。由此，可以防止来自衬底1101一侧的水分等混入物。
本实施方式的半导体装置可以防止水分或杂质诸如有机物等的混入，所以很有用。
实施方式4
本实施方式将参照图38说明具有与实施方式3不同结构的光电转换装置。与实施方式3中的相似的部件用相同的附图标记表示，并且可以将实施方式3的说明应用到没有特别说明的部件中。
图38所示的光电转换装置在衬底1101上形成有作为基底膜的绝缘膜1104以及TFT1110。TFT1110包括作为激活层的岛状半导体膜1105、栅极绝缘膜1106、下层栅电极1107、上层栅电极1108，并且作为激活层的岛状半导体膜1105中形成有源区、漏区、沟道形成区。源区和漏区中的一方与电极1112电连接，源区和漏区中的另一方与电极1113电连接。
覆盖TFT1110和栅极绝缘膜1106地形成有层间绝缘膜1109，并在层间绝缘膜1109上形成有电极1115、电极1116、电极1150。电极1115、电极1116、电极1150通过使用相同的材料和相同的工序来形成。
作为基底膜的绝缘膜1104、栅极绝缘膜1106、层间绝缘膜1109的边缘部分被制成锥形。由此，可以提高在其上形成的保护膜1129的覆盖率，并且实现水分和杂质等不容易进入的效果。
然后，在层间绝缘膜1109上形成光电转换层1121。光电转换层1121的最下层即本实施方式中的p型半导体层1121p重叠于电极1116的一部分且电连接在一起。光电转换层1121在p型半导体层1121p上具有i型半导体层1121i以及n型半导体层1121n。
覆盖作为基底膜的绝缘膜1104、栅极绝缘膜1106、层间绝缘膜1109、电极1115、电极1116、电极1150、光电转换层1121地形成保护膜1129。在本实施方式中，使用氮化硅膜作为保护膜1129。
在保护膜1129上形成层间绝缘膜1118，并在层间绝缘膜1118上形成电极1125以及电极1126。所述电极1125电连接到电极1115，所述电极1126电连接到电极1150及光电转换层1121的最上层即本实施方式中的n型半导体层1121n。
接着，在层间绝缘膜1118上形成层间绝缘膜1119。此时，电极1125及电极1126上不形成层间绝缘膜1119。
形成电连接到电极1125的电极1141、电连接到电极1126的电极1142。然后，在电极1141和电极1142上分别形成电极1143和电极1144。
注意，与实施方式3同样，在使用贴合方式形成颜色滤光片的情况下，在衬底1101和用作基底膜的绝缘膜1104之间形成绝缘膜1102、金属膜1103、金属氧化膜1100，按照实施方式3的工序来形成具有颜色滤光片的光电转换装置，即可。
在本实施方式中，将作为基底膜的绝缘膜1104、栅极绝缘膜1106、层间绝缘膜1109的边缘部分形成为锥形，因此，可以提高保护膜1129的覆盖率，从而可以获得水分和杂质等不容易进入的光电转换装置。
实施方式5
通过将本发明的光电转换装置安装到液晶显示装置中，能够实现有益的效果。尤其是，在采用具有背光灯的液晶显示装置的情况下，通过对根据本发明的光电转换装置的输出改变背光灯的亮度，可以提高图像质量。
例如，在使用本发明的光电转换装置来检测设置有液晶显示装置的部分的照度且该照度低时，使背光灯的亮度减低。通过如此，可以提高液晶显示装置所显示的图像质量。这是因为如下理由：液晶显示装置具有周围的照度越低，黑色显示部分的微量发光(黑色模糊或亮黑显示)越显著，而导致显示图像的对比度降低的特性，但是，如果背光灯的亮度低，黑色模糊的程度就会减少。同时，还可以降低背光灯的发光所需的耗电量。
反之，在使用本发明的光电转换装置来检测设置有液晶显示装置的部分的照度且该照度高时，优选使背光灯的亮度增高。这是因为如下理由：如果设置有液晶显示装置的部分的照度高，则与由外光的反射而产生的光相比，背光灯的光强度相对地为小，因此图像的对比度依然减低，但通过使背光灯的亮度增高，能够抑制图像对比度的减低。而且，为了抑制外光的反射本身，使用减少表面的反射率的偏振片是有效的。
在本实施方式中，详细说明上述那样的液晶显示装置的周边部分，特别是背光灯以及偏振片。
图50表示包括被称为端面照光(edge light)式的背光灯单元20101以及液晶面板20107的液晶显示装置的一个例子。端面照光式是指在背光灯单元的边缘部分设置光源，并将来自该光源的荧光从整个发光表面射出的方式。端面照光式背光灯单元可以实现薄型化及低耗电量化。
背光灯单元20101由扩散板20102、导光板20103、反射板20104、灯光反射器20105、以及光源20106构成。
光源20106具有根据需要发光的功能。例如，作为光源20106，使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL元件或有机EL元件等。灯光反射器20105具有将来自光源20106的荧光有效引导至导光板20103的功能。导光板20103具有全反射荧光并将光引导至整个表面的功能。扩散板20102具有减轻明亮度的不均匀的功能。反射板20104具有反射从导光板20103向下(与液晶面板20107相反的方向)漏出的光来重新利用的功能。
用于调整光源20106的亮度的控制电路连接到背光灯单元20101。通过使用该控制电路，可以控制光源20106的亮度。
图51A、51B、51C和51D是表示端面照光式背光灯单元的详细结构的图。关于扩散板、导光板及反射板等，省略其说明。
图51A所示的背光灯单元20201使用冷阴极管20203作为光源。并且，设置有灯光反射器20202，以高效地反射来自冷阴极管20203的光。在这种结构中，能够从冷阴极管获得高亮度，而在很多情况下用于大型显示装置。
图51B所示的背光灯单元20211使用发光二极管(LED)20213作为光源。例如，以预定的间隔配置发出白色光的发光二极管(W)20213。并且，设置有灯光反射器20212，以高效地反射来自发光二极管20213的光。
因为发光二极管的亮度高，所以采用发光二极管的结构适应于大型显示装置。此外，由于具有优越的颜色再现性，可以减少配置面积。从而，可以谋求实现显示装置的窄边框化。
例如，在将发光二极管安装在大型显示装置时，发光二极管可以配置在该衬底的背面。发光二极管维持规定的间隔，并各色的发光二极管依次配置。根据发光二极管的配置，可以提高颜色再现性。
图51C所示的背光灯单元20221使用RGB各种颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224及发光二极管(LED)20225作为光源。以预定的间隔配置RGB各种颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224及发光二极管(LED)20225。通过使用RGB各种颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224及发光二极管(LED)20225，可以提高颜色再现性。并且，设置有灯光反射器20222，以高效地反射来自发光二极管的光。
因为发光二极管的亮度高，所以将RGB各种颜色的发光二极管用作光源的结构适应于大型显示装置。此外，由于具有优越的颜色再现性，所以可以减少配置面积。从而，可以谋求实现显示装置的窄边框化。
此外，通过根据时间依次使RGB的发光二极管发光，可以进行彩色显示。这就是所谓的场序制方式。
此外，可以组合发出白色的发光二极管与RGB各种颜色的发光二极管(LED)20223、发光二极管(LED)20224及发光二极管(LED)20225。
在将发光二极管安装在大型显示装置时，发光二极管可以配置在该衬底的背面。发光二极管维持规定的间隔，并且各色的发光二极管依次配置。根据发光二极管的配置，可以提高颜色再现性。
图51D所示的背光灯单元20231使用RGB各种颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234及发光二极管(LED)20235作为光源。例如，在RGB各种颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234及发光二极管(LED)20235中其发光强度低的颜色(例如，绿色)的发光二极管比其他颜色的发光二极管配置多个。通过使用RGB各种颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234及发光二极管(LED)20235，可以提高颜色再现性。并且，设置有灯光反射器20232，以高效地反射来自发光二极管的光。
因为发光二极管的亮度高，所以将RGB各种颜色的发光二极管用作光源的结构适应于大型显示装置。由于发光二极管具有优越的颜色再现性，所以可以减少配置面积。从而，可以谋求实现显示装置的窄边框化。
此外，通过根据时间依次使RGB的发光二极管发光，可以进行彩色显示。这就是所谓的场序制方式。
此外，可以组合发出白色的发光二极管与RGB各种颜色的发光二极管(LED)20233、发光二极管(LED)20234及发光二极管(LED)20235。
在将发光二极管安装在大型显示装置时，发光二极管可以配置在该衬底的背面。发光二极管维持规定的间隔，并且各色的发光二极管依次配置。借助于发光二极管的配置，可以提高颜色再现性。
图52A表示具有被称为正下方式的背光灯单元和液晶面板的液晶显示装置的一个例子。正下方式指的是在发光面正下配置光源来使该光源的荧光从整个发光面射出的方式。正下式背光灯单元可以高效地利用发光光量。
背光灯单元20500由扩散板20501、遮光板20502、灯光反射器20503以及光源20504构成。背光灯单元20500设置在液晶面板20505正下。
光源20504具有根据需要发光的功能。例如，作为光源20504，使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL元件或有机EL元件等。灯光反射器20503具有将来自光源20504的荧光有效引导至扩散板20501及遮光板20502的功能。遮光板20502具有通过按照光源20504的配置使光照强的部分具有高遮光性，来减少明亮度的不均匀性的功能。扩散板20501具有进一步减少明亮度的不均匀性的功能。
此外，用于调整光源20504的亮度的控制电路连接到背光灯单元20500。通过使用该控制电路，可以控制光源20504的亮度。
图52B表示具有被称为正下方式的背光灯单元和液晶面板的液晶显示装置的一个例子。正下方式指的是在发光面正下配置光源来使该光源的荧光从整个发光面射出的方式。正下式背光灯单元可以高效地利用发光光量。
背光灯单元20510由扩散板20511、遮光板20512、灯光反射器20513、RGB各种颜色的光源(R)20514a、光源(G)20514b及光源(B)20514c构成。背光灯单元20510设置在液晶面板20515正下。
RGB各种颜色的光源(R)20514a、光源(G)20514b及光源(B)20514c具有根据需要发光的功能。例如，作为光源(R)20514a、光源(G)20514b及光源(B)20514c，使用冷阴极管、热阴极管、发光二极管、无机EL元件或有机EL元件等。灯光反射器20513具有将来自光源20514的荧光有效引导至扩散板20511及遮光板20512的功能。遮光板20512具有通过按照光源20514的配置使光照强的部分具有高遮光性，来减少明亮度的不均匀性的功能。扩散板20511具有进一步减少明亮度的不均匀性的功能。
此外，用于调整RGB各种颜色的光源(R)20514a、光源(G)20514b及光源(B)20514c的亮度的控制电路连接到背光灯单元20510。通过使用该控制电路，可以调整光源(R)20514a、光源(G)20514b及光源(B)20514c的亮度。通过根据本发明的光电转换装置的输出来控制各种颜色的光源的亮度，可以提高液晶显示装置的图像质量。
图53表示偏振片(也称为偏振膜)的结构的一个例子。
偏振膜20300包括保护膜20301、衬底膜20302、PVA偏振膜20303、衬底膜20304、粘合剂层20305以及隔离膜20306。
PVA偏振膜20303具有形成仅在某个方向振动的光(线性偏振)的功能。具体而言，PVA偏振膜20303包括其中纵向电子密度和横向电子密度互相有很大不同的分子(偏振器)。PVA偏振膜20303可以通过使其中纵向电子密度和横向电子密度互相有很大不同的分子的方向一致来形成线性偏振。
例如，就PVA偏振膜20303而论，使聚乙烯醇的高分子膜掺杂有碘化合物并且使PVA膜在某个方向内拉伸，从而可以得到在一定方向内排列了碘分子的膜。然后，与碘分子的长轴平行的光被碘分子吸收。此外，可以使用二向色染料来代替碘以具有高耐久性和高热阻。优选的是，该染料可以用于需要高耐久性和热阻的液晶显示装置，如车内LCD或用于投影仪的LCD等。
通过使用作为基材的膜(衬底膜20302和衬底膜20304)夹住PVA偏振膜20303的两侧，可以提高可靠性。另外，也可以将PVA偏振膜20303夹在具有高透明性和高耐久性的三醋酸纤维素(TAC)膜之间。衬底膜和TAC膜用作PVA偏振膜20303具有的偏振器的保护层。
在一方衬底膜(衬底膜20304)上提供有用来贴到液晶面板的玻璃衬底上的粘合剂层20305。通过将粘合剂涂敷到一方衬底膜(衬底膜20304)，形成粘合剂层20305。此外，在粘合剂层20305上提供有隔离膜20306(分离膜)。
在另一衬底膜(衬底膜20302)上设置有保护膜20301。
此外，也可以将硬敷散射层(防闪光层)提供在偏振膜20300的表面上。关于硬敷散射层，在其表面上通过AG处理形成有微细的凹凸，并具有散射外部光的防闪光功能，因此可以防止外部光映入液晶面板。并且，可以防止表面反射。
此外，也可以在偏振膜20300的表面上使多个具有不同折射率的光学薄膜层多层化(也称为抗反射处理或AR处理)。被多层化了的多个具有不同折射率的光学薄膜层可以由光的干涉效应而降低表面反射率。通过使用表面的反射率小的偏振膜可以抑制外光的反射，因此，可以获得即使周围的照度高也可以显示具有高对比度的图像的液晶显示装置。而且，通过使用本发明的光电转换装置，可以进一步防止对比度的降低。
图54A至54C是表示液晶显示装置的系统框的一个例子。
在像素部20405中，信号线20412从信号线驱动电路20403延伸而配置。在像素部20405中，扫描线20410从扫描线驱动电路20404延伸而配置。在信号线20412和扫描线20410的交叉区域中以矩阵形状配置多个像素。该多个像素分别具有开关元件。因此，能够将用来控制液晶分子的倾斜的电压独立地输入到多个像素的每一个。像这样，将开关元件设置在各交叉区域中的结构称为有源矩阵结构，但是，也可以采用无源矩阵结构，而不局限于有源矩阵结构。在无源矩阵结构中，每个像素不具有开关元件，因此其工序简单。
驱动电路部20408具有控制电路20402、信号线驱动电路20403及扫描线驱动电路20404。图像信号20401输入到控制电路20402。控制电路20402根据该图像信号20401控制信号线驱动电路20403及扫描线驱动电路20404，来将控制信号分别输入到信号线驱动电路20403及扫描线驱动电路20404。信号线驱动电路20403根据该控制信号将视频信号输入到信号线20412，而扫描线驱动电路20404根据该控制信号将扫描信号输入到扫描线20410。然后，取决于扫描信号选择像素所具有的开关元件，来将视频信号输入到像素的像素电极。
控制电路20402还根据图像信号20401控制电源20407。电源20407具有将电力提供给照明单元20406的单元。作为照明单元20406，可以使用端面照光式背光灯单元或正下式背光灯单元。此外，也可以采用前光灯作为照明单元20406。前光灯是指板状的灯单元，它被安装在像素部的前面一侧，而且由照射整体的发光体以及导光体构成。通过使用这种照明单元，可以以低耗电量且均匀地照射像素部。而且，通过使用本发明的光电转换装置，可以获得能够显示具有高对比度的图像的液晶显示装置。
如图54B所示，扫描线驱动电路20404包括用作移位寄存器20441、电平转换器20442及缓冲器20443的电路。选通起始脉冲(GSP)、选通时钟信号(GCK)等的信号输入到移位寄存器20441。
如图54C所示，信号线驱动电路20403包括用作移位寄存器20431、第一锁存器20432、第二锁存器20433、电平转换器20434及缓冲器20435的电路。用作缓冲器20435的电路是具有放大弱信号的功能的电路，并具有运算放大器等。起始脉冲(SSP)等的信号输入到电平转换器20434，而视频信号等的数据(DATA)输入到第一锁存器20432。第二锁存器20433能够暂时保持锁存(LAT)信号，并将所保持的信号一齐输出到像素部20405。这种工作称为线顺序驱动。在进行点顺序驱动而代替线顺序驱动的情况下，不需要第二锁存器20433。
在本实施方式中，可以使用各种各样的液晶面板。例如，可以采用在两个衬底之间密封有液晶层的结构。一个衬底上形成有晶体管、电容元件、像素电极或定向膜等。另外，也可以在一个衬底的与上表面相反一侧设置有偏振片、相位差板或棱镜膜等。另一衬底上形成有颜色滤光片、黑矩阵、相对电极或定向膜等。另外，也可以在另一衬底的与上表面相反一侧设置有偏振片或相位差板。也可以在一个衬底的上表面形成颜色滤光片和黑矩阵。此外，通过在一个衬底的上表面或与该上表面相反一侧设置槽缝(栅格)，可以进行三维显示。
另外，偏振片、相位差板和棱镜膜可以分别设置在两个衬底之间。或者，也可以与两个衬底中的任一方结合在一起。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以置换成本实施方式所述的内容。
实施方式6
在本实施方式中，将说明各种液晶方式。作为根据本发明的半导体装置可使用的液晶工作方式，可以采用TN(扭转向列)方式、IPS(平面内切换)方式、FFS(边缘场切换)方式、MVA(多象限垂直配向)方式、PVA(垂直取向构型)方式、ASM(轴线对称排列微单元)方式、OCB(光学补偿弯曲)方式、FLC(铁电性液晶)方式、AFLC(反铁电性液晶)方式等。
通过利用各种液晶方式来驱动具有本发明的光电转换装置的液晶显示装置，能够实现有益的效果。例如，在具有TN方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，除了根据周围的照度改变背光灯的亮度来提高显示对比度以外，还可以将制造成本抑制到低水平。
图55A和55B表示TN方式的截面示意图。
液晶层50100夹持在互相相对地配置的第一衬底50101和第二衬底50102之间。第一电极50105形成在第一衬底50101的上表面上。第二电极50106形成在第二衬底50102的上表面上。第一偏振片50103配置在第一衬底50101的与液晶层相反一侧。第二偏振片50104配置在第二衬底50102的与液晶层相反一侧。此外，配置第一偏振片50103和第二偏振片50104，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50103可以配置在第一衬底50101的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50101与液晶层之间。第二偏振片50104可以配置在第二衬底50102的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50102与液晶层之间。
只要第一电极50105和第二电极50106中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50105和第二电极50106中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50105和第二电极50106中的任一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射型面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图55A是当在第一电极50105和第二电极50106之间施加电压时(称为垂直电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿纵方向排列的状态，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50103和第二偏振片50104配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而成为黑色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50105和第二电极50106之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图55B是当在第一电极50105和第二电极50106之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子沿横方向排列，而成为在平面内旋转的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50103和第二偏振片50104配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而成为白色显示。这就是所谓的常白模式(normally white mode)。
具有图55A和图55B所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50101一侧或第二衬底50102一侧。
作为用于TN方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
通过利用各种液晶方式来驱动具有本发明的光电转换装置的液晶显示装置，能够分别实现有益的效果。例如，在具有VA方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，除了根据周围的照度改变背光灯的亮度来提高显示对比度以外，还可以减少黑色模糊。这是因为如下理由：VA方式的液晶是常黑模式(normally black mode)(对液晶不施加电场的状态下显示黑色)，因此与常白模式(对液晶施加电场的状态下显示黑色)的液晶相比，在显示黑色时的微量发光小。而且，在具有VA方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，还可以适当地补偿对于周围照度的视角变化。例如，当从斜方向看液晶显示装置时，如果外光反射很强，对比度就降低，但是通过上述方式，可以控制液晶显示装置来在外光的反射强时扩大视角。
图56A和56B表示VA方式的截面示意图。VA方式为当没有电场时液晶分子与衬底垂直地被定向的方式。
液晶层50200夹持在互相相对地配置的第一衬底50201和第二衬底50202之间。第一电极50205形成在第一衬底50201的上表面上。第二电极50206形成在第二衬底50202的上表面上。第一偏振片50203配置在第一衬底50201的与液晶层相反一侧。第二偏振片50204配置在第二衬底50202的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50203和第二偏振片50204，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50203可以配置在第一衬底50201的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50201与液晶层之间。第二偏振片50204可以配置在第二衬底50202的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50202与液晶层之间。
只要第一电极50205和第二电极50206中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50205和第二电极50206中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50205和第二电极50206中的一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射性面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图56A是当在第一电极50205和第二电极50206之间施加电压时(称为垂直电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿横方向排列的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50203和第二偏振片50204配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50205和第二电极50206之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，由于可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，所以可以进行预定的图像显示。
图56B是当在第一电极50205和第二电极50206之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子沿纵方向排列，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50203和第二偏振片50204配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
具有图56A和图56B所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50201一侧或第二衬底50202一侧。
作为用于VA方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
图56C和56D表示MVA方式的截面示意图。MVA方式为各个部分相互补偿视角依赖性的方法。
液晶层50210夹持在互相相对地配置的第一衬底50211和第二衬底50212之间。第一电极50215形成在第一衬底50211的上表面上。第二电极50216形成在第二衬底50212的上表面上。用于控制定向的第一突起物50217形成在第一电极50215上。用于控制定向的第二突起物50218形成在第二电极50216上。第一偏振片50213配置在第一衬底50211的与液晶层相反一侧。第二偏振片50214配置在第二衬底50212的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50213和第二偏振片50214，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50213可以配置在第一衬底50211的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50211与液晶层之间。第二偏振片50214可以配置在第二衬底50212的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50212与液晶层之间。
只要第一电极50215和第二电极50216中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50215和第二电极50216中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50215和第二电极50216中的一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射性面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图56C是当在第一电极50215和第二电极50216之间施加电压时(称为垂直电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为对于第一突起物50217及第二突起物50218倾斜而排列的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50213和第二偏振片50214配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50215和第二电极50216之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图56D是当在第一电极50215和第二电极50216之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子沿纵方向排列，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50213和第二偏振片50214配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
具有图56C和图56D所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50211一侧或第二衬底50212一侧。
作为用于MVA方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
通过利用各种液晶方式来驱动具有本发明的光电转换装置的液晶显示装置，能够分别实现有益的效果。例如，在具有OCB方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，除了根据周围的照度改变背光灯的亮度来提高显示对比度以外，还可以提高液晶的响应速度和动态图像显示质量。此外，也可以适当地控制对于周围照度的液晶的响应速度。具体而言，可以通过使用过驱动法等，当从通常的照度来看照度越低或越高时，使液晶的响应速度越低。这是因为图像的对比度越大越容易感知动态图像的模糊的缘故。也就是说，这是因为如下理由：在周围的照度低时，对比度因黑色模糊降低，所以不容易感知动态图像的模糊，反之，在周围的照度高时，对比度因外光的反射降低，所以也不容易感知动态图像的模糊。
图57A和57B表示OCB方式的截面示意图。在OCB方式中，液晶层中的液晶分子的排列形成光学性补偿状态，所以视角依赖性低。该液晶分子的状态被称为弯曲定向。
液晶层50300夹持在互相相对地配置的第一衬底50301和第二衬底50302之间。第一电极50305形成在第一衬底50301的上表面上。第二电极50306形成在第二衬底50302的上表面上。第一偏振片50303配置在第一衬底50301的与液晶层相反一侧。第二偏振片50304配置在第二衬底50302的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50303和第二偏振片50304，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50303可以配置在第一衬底50301的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50301与液晶层之间。第二偏振片50304可以配置在第二衬底50302的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50302与液晶层之间。
只要第一电极50305和第二电极50306中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50305和第二电极50306中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50305和第二电极50306中的一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射性面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图57A是当在第一电极50305和第二电极50306之间施加电压时(称为垂直电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿纵方向排列的状态，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50303和第二偏振片50304配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50305和第二电极50306之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图57B是当在第一电极50305和第二电极50306之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子成为弯曲定向的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50303和第二偏振片50304配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。这就是所谓的常白模式。
具有图57A和图57B所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50301一侧或第二衬底50302一侧。
作为用于OCB方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
图57C和57D表示FLC方式或AFLC方式的截面示意图。
液晶层50310夹持在互相相对地配置的第一衬底50311和第二衬底50312之间。第一电极50315形成在第一衬底50311的上表面上。第二电极50316形成在第二衬底50312的上表面上。第一偏振片50313配置在第一衬底50311的与液晶层相反一侧。第二偏振片50314配置在第二衬底50312的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50313和第二偏振片50314，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50313可以配置在第一衬底50311的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50311与液晶层之间。第二偏振片50314可以配置在第二衬底50312的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50312与液晶层之间。
只要第一电极50315和第二电极50316中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50315和第二电极50316中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50315和第二电极50316中的任一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射性面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图57C是当在第一电极50315和第二电极50316之间施加电压时(称为垂直电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿与研磨方向偏离的方向的横方向排列的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50313和第二偏振片50314配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50315和第二电极50316之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图57D是当在第一电极50315和第二电极50316之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿研磨方向的横方向排列的状态，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50313和第二偏振片50314配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
具有图57C和图57D所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50311一侧或第二衬底50312一侧。
作为用于FLC方式或AFLC方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
通过利用各种液晶方式来驱动具有本发明的光电转换装置的液晶显示装置，能够分别实现有益的效果。例如，在具有IPS方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，除了与周围的照度相匹配地改变背光灯的亮度来提高显示对比度以外，还可以扩大视角。而且，在具有IPS方式的液晶的液晶显示装置包括本发明的光电转换装置的情况下，还可以适当地补偿对于周围照度的视角变化。例如，当从斜方向看液晶显示装置时，如果外光反射很强，对比度就降低，但是通过上述方式，可以控制液晶显示装置来在外光的反射强时扩大视角。
图58A和58B表示IPS方式的截面示意图。IPS方式为液晶层中的液晶分子的排列形成光学性补偿状态，所以将液晶分子相对于衬底始终在平面内旋转的方式，而且为只在一个衬底上设置电极的水平电场方式。
液晶层50400夹持在互相相对地配置的第一衬底50401和第二衬底50402之间。第一电极50405及第二电极50506形成在第二衬底50402的上表面上。第一偏振片50403配置在第一衬底50401的与液晶层相反一侧。第二偏振片50404配置在第二衬底50402的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50403和第二偏振片50404，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50403可以配置在第一衬底50401的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50401与液晶层之间。第二偏振片50404可以配置在第二衬底50402的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50402与液晶层之间。
只要第一电极50405和第二电极50406中的双方的电极具有透光性，即可。或者，也可以是一方电极的一部分具有反射性。
图58A是当在第一电极50405和第二电极50406之间施加电压时(称为水平电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿与研磨方向偏离的电力线排列的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50403和第二偏振片50404配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50405和第二电极50406之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图58B是当在第一电极50405和第二电极50406之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿研磨方向的横方向排列的状态，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50403和第二偏振片50404配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
具有图58A和图58B所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50401一侧或第二衬底50402一侧。
作为用于IPS方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
图58C和58D表示FFS方式的截面示意图。FFS方式为液晶层中的液晶分子的排列形成光学性补偿状态，所以将液晶分子相对于衬底始终在平面内旋转的方式，而且为只在一个衬底上设置电极的水平电场方式。
液晶层50410夹持在互相相对地配置的第一衬底50411和第二衬底50412之间。第二电极50416形成在第二衬底50412的上表面上。绝缘膜50417形成在第二电极50416的上表面上。第一电极50415形成在绝缘膜50417上。第一偏振片50413配置在第一衬底50411的与液晶层相反一侧。第二偏振片50414配置在第二衬底50412的与液晶层相反一侧。此外，配置该第一偏振片50413和第二偏振片50414，使得它们处于正交尼科尔状态。
第一偏振片50413可以配置在第一衬底50411的上表面上，也就是可以配置在该第一衬底50411与液晶层之间。第二偏振片50414可以配置在第二衬底50412的上表面上，也就是可以配置在该第二衬底50412与液晶层之间。
只要第一电极50415和第二电极50416中的至少一方的电极具有透光性，即可。当第一电极50415和第二电极50416中的双方为透光性电极时，成为透过型面板，而当第一电极50415和第二电极50416中的一方为透光性电极，并且另一方为反射性电极时，成为反射性面板。此外，当双方的电极具有透光性，并且一方电极的一部分具有反射性时，成为半透过型面板。
图58C是当在第一电极50415和第二电极50416之间施加电压时(称为水平电场方式)的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿与研磨方向偏离的电力线排列的状态，所以来自背光灯的光受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50413和第二偏振片50414配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光穿过衬底。从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50415和第二电极50416之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
图58D是当在第一电极50415和第二电极50416之间不施加电压时的截面示意图。此时，因为液晶分子成为沿研磨方向的横方向排列的状态，所以来自背光灯的光不受液晶分子的双折射的影响。而且，由于第一偏振片50413和第二偏振片50414配置为正交尼科尔状态，因此来自背光灯的光不能穿过衬底。从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
具有图58C和图58D所示的结构的液晶显示装置，通过设置颜色滤光片，可以进行全彩色显示。颜色滤光片可以设置在第一衬底50411一侧或第二衬底50412一侧。
作为用于FFS方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
接下来，使用俯视图来说明各种液晶方式。
图59表示应用MVA方式的像素部的俯视图。MVA方式为各个部分相互补偿视角依赖性的方式。
图59示出第一像素电极50501、第二像素电极50502a、第二像素电极50502b、第二像素电极50502c以及突起物50503。第一像素电极50501形成在相对衬底的整个表面上。突起物50503被形成为如“＜”型那样弯曲的图案。对应于突起物50503的形状地在第一像素电极50501上形成第二像素电极50502a、第二像素电极50502b及第二像素电极50502c。
第二像素电极(50502a、50502b、50502c)的开口部起到突起物的功能。
当在第一像素电极50501与第二像素电极50502a、第二像素电极50502b及第二像素电极50502c之间施加电压时(称为垂直电场方式)，液晶分子成为对于第二像素电极50502a、第二像素电极50502b及第二像素电极50502c的开口部和突起物50503倾斜而排列的状态。在一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光穿过衬底，从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一电极50501与第二像素电极50502a、第二像素电极50502b及第二像素电极50502c之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
当在第一电极50501与第二像素电极50502a、第二像素电极50502b及第二像素电极50502c之间不施加电压时，液晶分子沿纵方向排列。当一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光不能穿过衬底，从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
作为用于MVA方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
图60A、60B、60C、60D表示应用IPS方式的像素部的俯视图。IPS方式为液晶层中的液晶分子的排列形成光学性补偿状态，所以将液晶分子相对于衬底始终在平面内旋转的方式，而且为只在一个衬底上设置电极的水平电场方式。
在IPS方式中，以不同的形状形成一对电极。
图60A示出第一像素电极50601及第二像素电极50602。第一像素电极50601及第二像素电极50602具有波状形态。
图60B示出第一像素电极50611及第二像素电极50612。第一像素电极50611及第二像素电极50612为具有同心圆状的开口部的形态。
图60C示出第一像素电极50621及第二像素电极50622。第一像素电极50621及第二像素电极50622为具有梳子状且部分重叠的形态。
图60D示出第一像素电极50631及第二像素电极50632。第一像素电极50631及第二像素电极50632为具有梳子状且电极相互咬合的形态。
当在第一像素电极50601、第一像素电极50611、第一像素电极50621、第一像素电极50631与第二像素电极50602、第二像素电极50612、第二像素电极50622、第二像素电极50632之间施加电压时(称为水平电场方式)，液晶分子成为沿与研磨方向偏离的电力线排列的状态。在一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光穿过衬底，从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一像素电极50601、第一像素电极50611、第一像素电极50621、第一像素电极50631与第二像素电极50602、第二像素电极50612、第二像素电极50622、第二像素电极50632之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
当在第一像素电极50601、第一像素电极50611、第一像素电极50621、第一像素电极50631与第二像素电极50602、第二像素电极50612、第二像素电极50622、第二像素电极50632之间不施加电压时，液晶分子成为沿研磨方向的横方向排列的状态。当一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光不能穿过衬底，从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
作为用于IPS方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
图61A、61B、61C、61D表示应用FFS方式的像素部的俯视图。FFS方式为液晶层中的液晶分子的排列形成光学性补偿状态，所以将液晶分子相对于衬底始终在平面内旋转的方式，而且为只在一个衬底上设置电极的水平电场方式。
在FFS方式中，在第二电极的上表面上形成具有各种形状的第一电极。
图61A示出第一像素电极50701及第二像素电极50702。第一像素电极50701为具有弯曲的“＜”型形态。第二像素电极50702不需要形成图案。
图61B示出第一像素电极50711及第二像素电极50712。第一像素电极50711为具有同心圆状的形态。第二像素电极50712不需要形成图案。
图61C示出第一像素电极50721及第二像素电极50722。第一像素电极50721为具有梳子状且电极相互咬合的形态。第二像素电极50722不需要形成图案。
图61D示出第一像素电极50731及第二像素电极50732。第一像素电极50731为具有梳子状的形态。第二像素电极50732不需要形成图案。
当在第一像素电极50701、第一像素电极50711、第一像素电极50721、第一像素电极50731与第二像素电极50702、第二像素电极50712、第二像素电极50722、第二像素电极50732之间施加电压时(称为水平电场方式)，液晶分子成为沿与研磨方向偏离的电力线排列的状态。在一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光穿过衬底，从而进行白色显示。
另外，通过控制施加在第一像素电极50701、第一像素电极50711、第一像素电极50721、第一像素电极50731与第二像素电极50702、第二像素电极50712、第二像素电极50722、第二像素电极50732之间的电压，可以控制液晶分子的状态。从而，可以控制来自背光灯且穿过衬底的光量，并可以进行预定的图像显示。
当在第一像素电极50701、第一像素电极50711、第一像素电极50721、第一像素电极50731与第二像素电极50702、第二像素电极50712、第二像素电极50722、第二像素电极50732之间不施加电压时，液晶分子成为沿研磨方向的横方向排列的状态。当一对偏振片配置为正交尼科尔状态时，来自背光灯的光不能穿过衬底，从而进行黑色显示。这就是所谓的常黑模式。
作为用于FFS方式的液晶材料，可以使用已知的材料。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以置换成本实施方式所述的内容。
实施方式7
在本实施方式中说明显示装置的驱动方法。特别地，说明液晶显示装置的驱动方法。
首先，参考图62说明过驱动方法。图62A示出了显示元件的输出亮度相对于输入电压的时间变化。虚线所示的相对于输入电压30121的该显示元件的输出亮度的时间变化类似于也用虚线表示的输出亮度30123。也就是说，尽管用于获得期望的输出亮度Lo的电压为Vi，但是在将Vi作为输入电压而直接输入时，为了实现期望的输出亮度Lo，需要与元件的响应速度相对应的时间。
过驱动是一种提高响应速度的技术。具体而言，过驱动是指这样的方法，其中在首先通过将高于Vi的电压Vo施加到元件特定一段时间以提高输出亮度的响应速度，并将该输出亮度接近期望的输出亮度Lo之后，使输入电压返回到Vi。此时，输入电压用输入电压30122表示，输出亮度用输出亮度30124表示。输出亮度30124的曲线图达到期望亮度Lo的时间短于输出亮度30123的曲线图达到期望亮度Lo的时间。
注意，尽管在图62A中描述了输出亮度相对于输入电压发生正变化的情况，本实施方式也包括输出亮度相对于输入电压发生负变化的情况。
参考图62B和62C描述用于实现这种驱动的电路。首先，参考图62B描述输入视频信号30131为具有模拟值的信号(可以为离散值)且输出视频信号30132也是具有模拟值的信号的情况。图62B所示的过驱动电路包括编码电路30101、帧存储器30102、校正电路30103和数模转换器电路30104。
首先，输入视频信号30131输入到编码电路30101并被编码。也就是说，从模拟信号转换成具有适当位数的数字信号。之后，转换后的数字信号输入到帧存储器30102和校正电路30103的每一个。保持在帧存储器30102内的前一帧的视频信号也同时输入到校正电路30103。随后，校正电路30103依据预先准备的数值表基于该帧的视频信号和前一帧的视频信号，输出校正的视频信号。此时，输出切换信号30133可以输入到校正电路30103，来切换校正的视频信号和该帧的视频信号而输出。接下来，校正的视频信号或该帧的视频信号输入到数模转换器电路30104。随后输出视频信号30132被输出，该输出视频信号30132为依据校正的视频信号或该帧的视频信号的模拟信号。按照这种方式，可以实现过驱动。
下面，参考图62C描述输入视频信号30131为具有数字值的信号且输出视频信号30132也是具有数字值的信号的情况。图62C所示的过驱动电路包括帧存储器30112和校正电路30113。
输入视频信号30131为数字信号，并首先被输入到帧存储器30112和校正电路30113。保持在帧存储器30112内的前一帧的视频信号也同时被输入到校正电路30113。随后，校正电路30113依据预先准备的数值表基于该帧的视频信号和前一帧的视频信号，输出校正的视频信号。此时，可以将输出切换信号30133输入到校正电路30113，来切换校正的视频信号和该帧的视频信号而输出。按照这种方式，可以实现过驱动。
注意，本实施方式中的过驱动电路还包括输入视频信号30131为模拟信号而输出视频信号30132为数字信号的情况。此时，仅需从图62B所示的电路去除数模转换器电路30104即可。此外，本实施方式中的过驱动电路还包括输入视频信号30131为数字信号而输出视频信号30132为模拟信号的情形。此时，仅需从图62B所示的电路去除编码电路30101即可。
参考图63A和63B描述控制公共线的电位的驱动。图63A是表示多个像素电路的图，其中在使用类似液晶元件的具有电容性能的显示元件的显示装置中，对应于一条扫描线提供一条公共线。图63A所示的像素电路包括晶体管30201、辅助电容器30202、显示元件30203、视频信号线30204、扫描线30205和公共线30206。
晶体管30201的栅电极电连接到扫描线30205，晶体管30201的源电极和漏电极中的一方电连接到视频信号线30204，且晶体管30201的源电极和漏电极中的另一方电连接到辅助电容器30202的一个电极和显示元件30203的一个电极。此外，辅助电容器30202的另一个电极电连接到公共线30206。
首先，在扫描线30205选择的各个像素中，由于晶体管30201导通，对应于视频信号的电压通过视频信号线30204施加到显示元件30203和辅助电容器30202。此时，当视频信号为使连接到公共线30206的所有像素显示最小灰阶的信号时或者当视频信号为使连接到公共线30206的所有像素显示最大灰阶的信号时，该视频信号无需通过视频信号线30204写入各个像素。替代通过视频信号线30204写入视频信号，可以通过改变公共线30206的电位来改变施加到显示元件30203的电压。
而且，图63B是表示多个像素电路，其中在使用类似液晶元件的具有电容性能的显示元件的显示装置中，对应于一条扫描线设置两条公共线。图63B所示的像素电路包括晶体管30211、辅助电容器30212、显示元件30213、视频信号线30214、扫描线30215、第一公共线30216和第二公共线30217。
晶体管30211的栅电极电连接到扫描线30215，晶体管30211的源电极和漏电极中的一方电连接到视频信号线30214，且晶体管30211的源电极和漏电极中的另一方电连接到辅助电容器30212的一个电极和显示元件30213的一个电极。此外，辅助电容器30212的另一个电极电连接到第一公共线30216。另外，在邻近该像素的像素中，辅助电容器30212的另一个电极电连接到第二公共线30217。
在图63B所示的像素电路中，电连接到一条公共线的像素的数目小。因此，通过改变第一公共线30216或第二公共线30217的电位来替代通过视频信号线30214写入视频信号，可改变施加到显示元件30213的电压的次数显著增大。此外，可以进行源反转驱动或点反转驱动。通过进行源反转驱动或点反转驱动，可以改善元件的可靠性且抑制闪烁。
接着，参考图64描述扫描型背光灯。图64A是表示并列设置有冷阴极管的扫描型背光灯。图64A所示的扫描型背光灯包括扩散板30301和N个冷阴极管30302-1至30302-N。通过将该N个冷阴极管30302-1至30302-N并设在扩散板30301的背侧上，可以改变该N个冷阴极管30302-1至30302-N的亮度进行扫描。
参考图64C描述在扫描时的各个冷阴极管的亮度变化。首先，使冷阴极管30302-1的亮度在某段时间内改变。之后，使与冷阴极管30302-1邻近设置的冷阴极管30302-2的亮度在同一段时间中改变。按照这种方式，从冷阴极管30302-1到冷阴极管30302-N顺序发生亮度改变。注意，尽管在图64C中改变特定时间的亮度设置为低于初始亮度，但也可以设置为高于初始亮度。此外，尽管从冷阴极管30302-1到30302-N进行扫描，但是也可以逆序地从冷阴极管30302-N到30302-1进行扫描。
通过如图64所示进行驱动，可以减小背光灯的平均亮度。因此，可以降低该背光灯的耗电量，其占据该液晶显示装置的主要耗电量。
注意，LED可以用作扫描型背光灯的光源。这种情况下的扫描型背光灯示于图64B。图64B所示的扫描型背光灯包括扩散板30311和并列设置有LED的光源30312-1至30312-N。当LED用作扫描型背光灯的光源时，具有背光灯薄且轻质的优点。此外，还具有颜色再现区域加宽的优点。另外，由于可以类似地扫描布置在光源30312-1至30312-N的每一个中的LED，因此也可以获得点扫描型背光灯。通过使用点扫描型背光灯，可以进一步提高动态图像的图像质量。
另外，在使用LED作为背光灯的光源的情况下，也可以如图64C所示那样改变亮度进行驱动。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以置换成本实施方式所述的内容。
实施方式8
在本实施方式中，说明将具有根据本发明而获得的光电转换装置的半导体装置编入到各种电子设备的例子。作为适用本发明的电子设备，可以举出计算机、显示器、手机、电视机等。图39、图40A和40B、图41A和41B、图42、图43A和43B、图44、图45、图46A和46B、图47A和47B、图48、图49A至49H表示这些电子设备的具体例子。
图39是将本发明应用到手机的实例，它包括主体A701、主体B702、框体703、操作键704、声音输出部705、声音输入部706、电路衬底707、显示面板A708、显示面板B709、铰链710、透光性材料部711、以及光电转换装置712。本发明可以适用于光电转换装置712。
光电转换装置712检测穿过透光性材料部711的光，并且与检测出的外部光的照度相匹配地控制显示面板A708及显示面板B709的亮度，此外根据光电转换装置712所获得的照度控制操作键704的照明。由此，可以降低手机的耗电量。
图40A和40B表示表示与上述不同的手机的例子。图40A和40B所示的手机包括主体721、框体722、显示面板723、操作键724、声音输出部725、声音输入部726以及光电转换装置727。
在图40A所示的手机中，通过利用设置在主体721中的光电转换装置727来检测外部的光，可以控制显示面板723以及操作键724的亮度。
此外，在图40B所示的手机中，除了图40A的结构之外，在主体721的内部还设置有光电转换装置728。可以通过利用光电转换装置728来检测设置在显示面板723中的背光灯的亮度，以控制亮度。从而，可以进一步降低耗电量。
图41A表示计算机，它包括主体731、框体732、显示部733、键盘734、外部连接端口735、定位设备736等。此外，图41B表示诸如电视图像接收机等的显示装置。本显示装置由框体741、支撑台742、显示部743等构成。
图42表示使用液晶面板作为设置在图41A的计算机中的显示部733以及图41B所示的显示装置的显示部743的情况的详细结构。图42所示的液晶面板762内藏在框体761中，并且包括衬底751a以及751b、夹在衬底751a及751b之间的液晶层752、偏振滤波片755a、偏振滤波片755b、以及背光灯753等。此外，在框体761中形成有光电转换装置754。
使用本发明而制造的光电转换装置754检测来自背光灯753的光量，并且其信息被反馈，以调整液晶面板762的亮度。
液晶面板762根据需要可以选择TN(扭转向列)方式、VA(垂直配向)方式、MVA(多象限垂直配向)方式、OCB(光学补偿弯曲)方式、FLC(铁电性液晶)方式、AFLC(反铁电性液晶)方式、IPS(平面内切换)方式、FFS(边缘场切换)方式等。另外，可以根据需要采用常白模式或常黑模式。
此外，液晶面板762可以采用反射型面板、透过型面板、半透过型面板。但是，在使用反射型面板或半透过型面板时，需要适当地设定光传感器的位置。
此外，也可以使用EL(场致发光)显示装置而代替液晶面板762。作为EL显示装置，根据需要可以选择具有包含有机物及无机物的EL元件的显示装置、具有有机EL元件的显示装置、具有无机EL元件的显示装置。
另外，也可以采用除了EL显示装置之外的各种显示装置而代替液晶面板762。
图43A和43B是表示将本实施方式的光传感器组合在照相机例如数码相机中的例子的图。图43A是从数码相机正面看的立体图，图43B是从其后面看的立体图。在图43A中，该数码相机具备释放按钮801、主开关802、取景器803、闪光804、镜头805、镜头筒806、机壳807、以及光传感器814。此外，在图43B中，具备目镜取景器811、监视器812、以及操作按钮813。
当释放按钮801按到一半位置时，聚焦机制和曝光机制工作，当释放按钮按到最底位置时，快门开启。通过按下或旋转主开关802，打开或关闭数码相机的电源。取景器803配置于数码相机正面上的镜头805的上部，用于从图43B所示的目镜取景器811确认拍摄范围和焦点位置。闪光804配置于数码相机的正面的上部，并且当目标亮度不够强时，在释放按钮被按下，且快门被开启的同时，发射辅助光。镜头805配置于数码相机的正面，由聚焦镜头、变焦镜头等构成，并且镜头805、未图示的快门及光圈构成摄影光学系统。此外，在镜头的后面设置有成像元件如CCD(Charge Coupled Device；电荷耦合装置)等。镜头筒806移动镜头的位置，以调整聚焦镜头、变焦镜头等的焦点，并且当拍摄时，通过滑出镜透筒，使镜头805向前移动。此外，在携带时，使镜头805向后移动成紧缩状态。注意，在本实施方式中，采用通过滑出镜头筒来缩放拍摄目标的结构，然而，不局限于该结构，可以为通过框体807内的摄影光学系统的结构能够缩放拍摄而不滑出镜头筒的数码相机。目镜取景器811设在数码相机的背面上部，是为了当确认拍摄的范围或焦点位置时接目而设置的取景器。操作按钮813是设在数码相机的背面的各种功能的按钮，并且由设定按钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等构成。
通过将应用本发明的光传感器装入在图43A和43B所示的照相机中，光传感器能够检测光是否存在以及光强度，由此可以进行照相机的曝光调节等。
此外，本实施方式的光传感器可以应用于其它电子设备，例如投影电视机和导航系统等。换句话说，本实施方式的光传感器只要是需要检测光的设备，就可以用于任何电子设备。通过反馈检测光的结果可以降低耗电量。
图44表示组合显示面板900101和电路衬底900111而成的显示面板模块。显示面板900101包括像素部900102、扫描线驱动电路900103以及信号线驱动电路900104。例如，在电路衬底900111上形成有控制电路900112及信号分割电路900113等。由连接布线900114连接显示面板900101和电路衬底900111。FPC等可以用作连接布线。
显示面板900101可以采用如下结构：在衬底上使用晶体管集成地形成像素部900102和一部分外围驱动电路(在多个驱动电路中，工作频率低的驱动电路)，并将另外的外围驱动电路(在多个驱动电路中，工作频率高的驱动电路)形成在IC芯片上，并且将该IC芯片通过COG(玻璃上芯片)等安装到显示面板900101。通过采用这种结构，可以减小电路衬底900111的面积，而可以获得小型显示装置。或者，也可以通过TAB(Tape Automated Bonding；卷带式自动接合)或印刷衬底将该IC芯片安装到显示面板900101上。通过采用这种结构，可以减小显示面板900101的面积，从而可以获得边框尺寸小的显示装置。
例如，为了减少耗电量，也可以使用晶体管在玻璃衬底上形成像素部，且在IC芯片上形成所有的外围驱动电路，将该IC芯片通过COG或TAB安装在显示面板上。
通过使用图44所示的显示面板模块可以制造电视图像接收机。图45是表示电视图像接收机的主要结构的框图。调谐器900201接收图像信号和声音信号。图像信号被图像信号放大电路900202、图像信号处理电路900203、以及控制电路900212处理。图像信号处理电路900203将从图像信号放大电路900202输出的信号转换为对应于红、绿、蓝的各颜色的颜色信号，而控制电路900212用来将图像信号转换成驱动电路的输入格式。控制电路900212将信号分别输出到扫描线一侧和信号线一侧。由扫描线驱动电路900223和信号线驱动电路900224驱动显示面板900221。在进行数字驱动的情况下，也可以采用如下结构：将信号分割电路900213提供在信号线一侧，将输入数字信号分割为m个(m是正整数)来提供。
由调谐器900201接收的信号中，声音信号送到声音信号放大电路900205，其输出经过声音信号处理电路900206提供给扬声器900207。控制电路900208从输入部900209收到接收站(接收频率)及音量的控制信息，并向调谐器900201或声音信号处理电路900206送出信号。
图46A表示安装有图44的显示面板900101的电视图像接收机。在图46A中，收纳在框体900301中的显示屏幕900302具有显示面板900101。另外，也可以适当地设置有扬声器900303、操作开关900304、其它输入单元(连接端子、传感器(具有测定如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风)等。
图46B表示只有显示器能够无线携带的电视图像接收机。显示部900313包括显示面板900101。框体900312内置有电池以及信号接收器，并由该电池驱动显示部900313或扬声器部900317。该电池可以用充电器900310反复充电。此外，充电器900310能够发送及接收图像信号，并将该图像信号发送到显示器的信号接收器。由操作键900316控制框体900312。或者，图46B所示的装置还可以以操作键900316将信号从框体900312发送到充电器900310。就是说，可以为图像声音双向通信装置。或者，图46B所示的装置还可以以操作键900316将信号从框体900312发送到充电器900310，并使其它电子设备接收充电器900310能够发送的信号，以进行其它电子设备的通信控制。就是说，可以为通用遥控装置。
按照实施方式1至实施方式4制造的光电转换装置999可以设置在图46A的显示屏幕900302的周边以及图46B的显示部900313的周边。根据需要适当地决定光电转换装置999的数目，即可。
图47A示出了组合显示面板900401和印刷线路板900402的模块。显示面板900401可以包括设有多个像素的像素部900403、第一扫描线驱动电路900404、第二扫描线驱动电路900405、以及用于将视频信号提供给被选择的像素的信号线驱动电路900406。
印刷线路板900402具备控制器900407、中央处理装置(CPU)900408、存储器900409、电源电路900410、声音处理电路900411以及发送接收电路900412等。印制线路板900402和显示面板900401通过柔性线路板(FPC)900413连接在一起。柔性线路板(FPC)900413可以具有如下结构：形成有保持电容器、缓冲电路等以防止在电源电压或信号中发生噪声或者防止信号上升迟钝。控制器900407、声音处理电路900411、存储器900409、中央处理装置(CPU)900408、电源电路900410等可利用COG(玻璃上芯片)方式安装在显示面板900401上。通过COG方式，可以减少印刷线路板900402的尺寸。
通过设置在印刷线路板900402的接口(I/F)900414，进行各种控制信号的输入或输出。用来与天线之间进行信号的发送/接收的天线端口900415设置在印刷线路板900402上。
图47B是图47A所示的模块的框图。该模块包括VRAM900416、DRAM900417、闪存900418等作为存储器900409。VRAM900416存储显示在面板上的图像的数据，DRAM900417存储图像数据或声音数据，且闪存900418存储各种程序。
电源电路900410供电，以使显示面板900401、控制器900407、中央处理装置(CPU)900408、声音处理电路900411、存储器900409以及发送接收电路900412工作。根据面板规格，可以向电源电路900410提供电流源。
中央处理装置(CPU)900408包括控制信号产生电路900420、解码器900421、寄存器900422、运算电路900423、RAM900424、用于中央处理装置(CPU)900408的接口(I/F)900419等。经由接口(I/F)900419输入到中央处理装置(CPU)900408的各种信号一旦保持在寄存器900422，然后输入到运算电路900423、解码器900421等。运算电路900423基于被输入的信号实施运算来指定各种指令要发送到的位置。另一方面，输入到解码器900421的信号被解码并输入到控制信号产生电路900420。控制信号产生电路900420基于被输入的信号产生包含各种指令的信号，并将该信号发送给运算电路900423所指定的位置，具体而言，发送给存储器900409、发送接收电路900412、声音处理电路900411和控制器900407等。
存储器900409、发送接收电路900412、声音处理电路900411和控制器900407根据它们每一个接收到的指令进行工作。以下，简要说明工作。
从输入单元900425输入的信号经由接口(I/F)90041被发送给安装在印刷线路板900402上的中央处理装置(CPU)900408。控制信号产生电路900420根据从定位设备或键盘等的输入单元900425发送的信号将VRAM900416中存储的图像数据转换成预定格式，然后将该数据发送给控制器900407。
控制器900407与面板规格相匹配地对从中央处理装置(CPU)900408发送来的包含图像数据的信号进行数据处理，然后将该信号提供给显示面板900401。此外，控制器900407基于从电源电路900410输入的电源电压或者从中央处理装置(CPU)900408输入的各种信号产生Hsync信号、Vsync信号、时钟信号CLK、交流电压(AC Cont)和切换信号L/R，并且将这些信号提供给显示面板900401。
发送接收电路900412对要通过天线900428作为电波发送/接收的信号进行处理，具体而言，可以包括高频电路，诸如隔离器、带通滤波器、VCO(电压受控振荡器)、LPF(低通滤波器)、耦合器以及不平衡变换器等。根据来自中央处理装置(CPU)900408的指令，发送接收电路900412中发送/接收的信号之中的包含声音信息的信号被发送给声音处理电路900411。
根据中央处理装置(CPU)900408的指令发送来的包含声音信息的信号在声音处理电路900411中被解调，并被发送到扬声器900427。根据来自中央处理装置(CPU)900408的指令，从麦克风900426发送来的声音信号在声音处理电路900411中被调制并被发送到发送接收电路900412。
控制器900407、中央处理装置(CPU)900408、电源电路900410、声音处理电路900411和存储器900409可以作为本实施方式的包装进行安装。
基于实施方式1至实施方式4而制造的光电转换装置999设置在显示面板900401的周边即可。
当然，本实施方式不局限于电视图像接收机，除了个人计算机的监视器以外，还可以适用于作为特别具有大面积的显示介质的各种用途，例如火车站、机场等的信息显示板、或者街道上的广告显示板等。
下面，参照图48说明与图39不同的手机结构的例子。
显示面板900501自由装卸地装入到外壳900530中。与显示面板900501的尺寸相匹配，外壳900530可以适当地改变其形状或尺寸。固定了显示面板900501的外壳900530嵌入到印刷衬底900531并被组成作为模块。
显示面板900501通过FPC900513连接到印刷衬底900531。在印刷衬底900531上形成有扬声器900532、麦克风900533、发送接收电路900534、包括CPU及控制器等的信号处理电路900535。此外，还可以在印刷衬底900531等上进一步形成有各种传感器传感器(具有测定如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。这种模块与输入单元900536及电池900537组合地收纳到框体900539。天线900540设置在框体900539。显示面板900501的像素部配置为从形成在框体900539中的开口窗可以视觉确认的形式。
显示面板900501可以采用如下结构：在衬底上使用晶体管集成地形成像素部和一部分外围驱动电路(在多个驱动电路中，工作频率低的驱动电路)，并将另外的外围驱动电路(在多个驱动电路中，工作频率高的驱动电路)形成在IC芯片上，而且将该IC芯片通过COG(玻璃上芯片)安装到显示面板900501。或者，也可以通过TAB(Tape AutomatedBonding；卷带式自动接合)或印刷衬底连接该IC芯片和玻璃衬底。通过采用这种结构，可以实现显示装置的低耗电量化，并可以增加通过充电一次而获得的手机使用时间。而且，可以实现手机的低成本化。
图48所示的手机具有如下功能：显示各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)；将日历、日期或时刻等显示在显示部上；对显示在显示部上的信息进行操作及编辑；通过利用各种软件(程序)控制处理；进行无线通信；通过利用无线通信功能，与其他手机、固定电话或声音通信设备进行通话；通过利用无线通信功能，与各种计算机网络连接；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收；振子相应来电、数据接收或警报而工作；相应来电、数据接收或警报而发出声音。注意，图48所示的手机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
基于实施方式1至实施方式4而制造的光电转换装置999设置在显示面板900501的周边即可。
本发明可以适用于各种各样的电子设备。具体而言，可以适用于电子设备的显示部。作为所述电子设备，可以举出摄像机、数字照相机、护目镜型显示器、导航系统、音频再现装置(汽车音响、音响组件等)、计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、手机、便携式游戏机或电子书籍等)、以及配备记录介质的图像再现设备(具体地举出，再生数字通用光盘(DVD)等的记录介质而且具有可以显示其图像的显示器的设备)等。
图49A表示显示器，包括：框体900711、支撑台900712、显示部900713等。图49A所示的显示器具有将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能。注意，图49A所示的显示器可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900713的周边。
图49B表示相机，包括：主体900721、显示部900722、图像接收部900723、操作键900724、外部连接端口900725、快门按钮900726等。图49B所示的相机具有如下功能：拍摄静态图像；拍摄动态图像；对所拍摄的图像(静态图像或动态图像)进行自动校正；将所拍摄的图像存储在记录介质(外部或内置于相机)中；将所拍摄的图像显示在显示部上。注意，图49B所示的相机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900722的周边。
图49C表示计算机，包括：主体900731、框体900732、显示部900733、键盘900734、外部连接端口900735、定位设备900736等。图49C所示的计算机具有如下功能：将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上；通过利用各种软件(程序)控制处理；进行无线通信或有线通信；通过利用通信功能，与各种计算机网络连接；通过利用通信功能，进行各种数据的发送或接收。注意，图49C所示的计算机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900733的周边。
图49D表示移动计算机，包括：主体900741、显示部900742、开关900743、操作键900744、红外端口900745等。图49D所示的移动计算机具有将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能。而且，在显示部上，具有如下功能：触控面板；显示日历、日期或时刻等。所述移动计算机还具有如下功能：通过利用各种软件(程序)控制处理；进行无线通信；通过利用无线通信功能，与各种计算机网络连接；通过利用无线通信功能，进行各种数据的发送或接收。注意，图49D所示的移动计算机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900742的周边。
图49E表示设有记录介质的便携式图像再现装置(具体地说，DVD再现装置)，包括：主体900751、框体900752、显示部A900753、显示部B900754、记录介质读取部900755、操作键900756、扬声器部900757等。显示部A900753主要显示图像信息，并且显示部B900754主要显示文字信息。由记录介质读取部900755的读取记录介质是DVD等。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部A900753和显示部B900754中的一方或双方的周边。
图49F表示护目镜型显示器，包括：主体900761、显示部900762、耳机900763、支撑部900764等。图49F所示的护目镜型显示器具有将从外部获得的图像(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能。注意，图49F所示的护目镜型显示器可以具有各种功能，而不局限于此。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900762的周边。
图49G表示便携式游戏机，包括：框体900771、显示部900772、扬声器部900773、操作键900774、存储介质插入部900775等。将本发明的显示装置用于显示部900772的便携式游戏机能够表现鲜明的色彩。图49G所示的便携式游戏机具有如下功能：读出存储在记录介质中的程序或数据来将它显示在显示部上；通过与其他便携式游戏机进行无线通信，共同使用信息。注意，图49G所示的便携式游戏机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900772的周边。
图49H表示带电视图像接收功能的数码相机，包括：主体900781、显示部900782、操作键900783、扬声器900784、快门按钮900785、图像接收部900786、天线900787等。图49H所示的带电视图像接收功能的数码相机具有如下功能：拍摄静态图像；拍摄动态图像；对所拍摄的图像进行自动校正；从天线获得各种信息；存储所拍摄的图像、或从天线获得的信息；将所拍摄的图像、或从天线获得的信息显示在显示部上。注意，图49H所示的带电视图像接收功能的数码相机可以具有各种功能，而不局限于这些功能。
虽然未图示，但是基于实施方式1至实施方式4而制造的光传感器设置在显示部900782的周边。
如图49A至49H所示，本实施方式的电子设备具有显示某些信息的显示部。本实施方式的电子设备具有由特性的不均匀性导致的输出不均匀性小的光电转换装置，因此可以获得对于照度正确工作的电子设备。而且，可以获得成品率高且制造成本低的电子设备。而且，可以获得耗电量小的电子设备。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明，但是各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在如上所示的附图中，通过组合各部分和其他部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以置换成其他实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，等等。再者，在本实施方式的附图中，通过组合各部分和其他实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其他实施方式所述的内容(或其一部分)的具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其他实施方式所述的内容可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以置换成本实施方式所述的内容。
根据本发明获得的半导体装置以及其制造方法包括以下。
本发明包括一种半导体装置，包括：光检测电路，其包括将对应于照度的电流信号输出的光传感器以及将从所述光传感器输出的电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路；将从所述光检测电路输出的电压信号放大的放大器；比较从所述放大器输出的电压与基准电压并将该结果输出到控制电路的比较电路；以及根据来自所述比较电路的输出确定进行检测的照度范围并将控制信号输出到所述光检测电路的所述控制电路，其中，所述电流电压转换电路根据所述控制信号改变电阻值。
另外，本发明包括一种半导体装置，包括：光检测电路，其包括将对应于照度的电流信号输出的光传感器以及将从所述光传感器输出的电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路；将从所述光检测电路输出的电压信号放大的放大器；比较从所述放大器输出的电压与基准电压并将该结果输出到控制电路的比较电路；以及根据来自所述比较电路的输出确定进行检测的照度范围并将控制信号输出到所述光检测电路的所述控制电路，其中，所述电流电压转换电路包括具有不同电阻值的多个电阻器和开关，并且，所述光传感器通过所述开关电连接到所述多个电阻器中的任何一个。
另外，本发明包括一种半导体装置，包括：光检测电路，其包括将对应于照度的电流信号输出的光传感器以及将从所述光传感器输出的电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路；将从所述光检测电路输出的电压信号放大的放大器；比较从所述放大器输出的电压与基准电压并将该结果输出到控制电路的比较电路；以及根据来自所述比较电路的输出确定进行检测的照度范围并将控制信号输出到所述光检测电路的所述控制电路，其中，所述电流电压转换电路包括可变电阻器。
另外，本发明包括一种半导体装置，包括：光检测电路，其包括将对应于照度的电流信号输出的光传感器以及将从所述光传感器输出的电流信号转换为电压信号的电流电压转换电路；将从所述光检测电路输出的电压信号放大的放大器；比较从所述放大器输出的电压与基准电压并将该结果输出到控制电路的比较电路；以及根据来自所述比较电路的输出确定进行检测的照度范围并将控制信号输出到所述光检测电路的所述控制电路，其中，所述电流电压转换电路包括晶体管。
另外，所述光传感器具有光电二极管。
另外，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
本说明书根据2006年12月28日在日本专利局受理的日本专利申请编号2006-354387而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
Claims (47)
1.一种光电转换装置，包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路的电阻值根据所述控制信号控制。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
4.根据权利要求1所述的光电转换装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
5.根据权利要求1所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
6.根据权利要求5所述的光电转换装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
7.一种光电转换装置，包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路包括多个电阻器以及开关，
并且，所述多个电阻器设置为并联状态，
并且，所述开关根据所述控制信号控制，
并且，所述光传感器电连接到所述多个电阻器中的至少一个。
8.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
9.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
10.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
11.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
12.根据权利要求11所述的光电转换装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
13.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述多个电阻器具有不同的电阻值。
14.根据权利要求7所述的光电转换装置，
其中，所述开关包括多个晶体管。
15.一种光电转换装置，包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路包括多个电阻器以及多个开关，
并且，所述多个开关根据所述控制信号控制，
并且，所述光传感器电连接到所述多个电阻器中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
17.根据权利要求15所述的光电转换装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
18.根据权利要求15所述的光电转换装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
19.根据权利要求15所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
20.根据权利要求19所述的光电转换装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
21.根据权利要求15所述的光电转换装置，
其中，所述多个电阻器具有不同的电阻值。
22.一种光电转换装置，包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路包括可变电阻器，
并且，所述可变电阻器的电阻值根据所述控制信号控制。
23.根据权利要求22所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
24.根据权利要求22所述的光电转换装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
25.根据权利要求22所述的光电转换装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
26.根据权利要求22所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
27.根据权利要求26所述的光电转换装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
28.一种光电转换装置，包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路包括晶体管，
并且，所述晶体管的电阻值根据所述控制信号控制。
29.根据权利要求28所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
30.根据权利要求28所述的光电转换装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
31.根据权利要求28所述的光电转换装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
32.根据权利要求28所述的光电转换装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
33.根据权利要求32所述的光电转换装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
34.一种液晶显示装置，包括：
液晶面板；
在操作上连接到所述液晶面板的背光灯单元；以及
在操作上连接到所述背光灯单元的光电转换装置，该光电转换装置包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，其中，所述电流电压转换电路的电阻值根据所述控制信号控制，
其中，所述背光灯单元的发光强度能够根据所述光检测电路的所述输出电压控制。
35.根据权利要求34所述的液晶显示装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
36.根据权利要求34所述的液晶显示装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
37.根据权利要求34所述的液晶显示装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
38.根据权利要求34所述的液晶显示装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
39.根据权利要求38所述的液晶显示装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
40.一种液晶显示装置，包括：
液晶面板；
在操作上连接到所述液晶面板的背光灯单元；以及
在操作上连接到所述背光灯单元的光电转换装置，该光电转换装置包括：
光检测电路，其包括光传感器以及电流电压转换电路；
比较所述光检测电路的输出电压与基准电压的比较电路；以及
根据所述比较电路的输出信号输出控制信号的控制电路，
其中，所述电流电压转换电路包括多个电阻器以及开关，
并且，所述多个电阻器设置为并联状态，
并且，所述开关根据所述控制信号控制，
并且，所述光传感器电连接到所述多个电阻器中的至少一个，
并且，所述背光灯单元的发光强度能够根据所述光检测电路的所述输出电压控制。
41.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述光传感器包括光电二极管。
42.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述基准电压由基准电压产生电路产生。
43.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述光检测电路至少通过放大器电连接到所述比较电路。
44.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述光传感器输出对应于检测照度的电流信号。
45.根据权利要求44所述的液晶显示装置，
其中，所述电流电压转换电路将所述电流信号转换为电压信号。
46.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述多个电阻器具有不同的电阻值。
47.根据权利要求40所述的液晶显示装置，
其中，所述开关包括多个晶体管。
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