CN102696109A - 半导体装置及半导体装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

半导体装置具有：光电二极管、第一晶体管以及第二晶体管。所述光电二极管具有将对应于入射光的电荷供给到所述第一晶体管的栅极的功能；所述第一晶体管具有累积供给到栅极的电荷的功能；所述第二晶体管具有保持累积在第一晶体管的栅极中的电荷的功能。所述第二晶体管使用氧化物半导体形成。

Description

半导体装置及半导体装置的驱动方法
技术领域
技术领域涉及一种光传感器及其驱动方法。另外，技术领域涉及一种具有光传感器的显示装置及其驱动方法。另外，技术领域涉及一种具有光传感器的半导体装置及其驱动方法。
背景技术
近年来，安装有检测光的传感器（也称为“光传感器”）的显示装置引人注目。通过将光传感器设置在显示装置中，将显示屏幕还用作输入区域。作为一个例子，可以举出具备有图像拾取功能的显示装置（例如，参照专利文献1）。
另外，作为具有光传感器的半导体装置，可以举出CCD方式的图像传感器、CMOS方式的图像传感器等。这些图像传感器例如用于数码相机或手机等电子设备。
在安装有光传感器的显示装置中，首先从显示装置射出光。入射到存在检测对象的区域的光由检测对象遮挡，而一部分的光被反射。通过设置在显示装置内的像素中的光传感器检测出由检测对象反射的光，可以识别在该区域中存在检测对象。
另外，在安装有光传感器的半导体装置中，使用光传感器直接检测出或使用光学透镜等聚光之后检测出从检测对象射出的光或外光等被检测对象反射的光。
[专利文献1]日本专利申请公开2001-292276号公报
发明内容
为了取得检测对象的图像，需要在光传感器中将入射光转换为电信号。另外，由于电信号一般是模拟信号，所以需要使用A/D转换电路将该信号转换为数字信号。
于是，本发明的目的之一是在光传感器中将入射光准确地转换为电信号。另外，本发明的目的之一是提供具有用来达到上述目的的新的电路结构的光传感器。
另外，当取得快速地移动的检测对象的图像时有容易发生图像模糊的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。
另外，为了取得高分辨率的图像，需要A/D转换电路的快速工作，而有耗电量增大的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。
另外，为了取得高分辨率的彩色图像，需要A/D转换电路的快速工作，而有耗电量增大的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。
另外，当入射到光传感器的光微弱时，有难以将该光准确地转换为电信号的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。
本发明的一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括具有光电二极管、第一晶体管以及第二晶体管的光传感器，光电二极管具有将对应于入射光的电荷供给到第一晶体管的栅极的功能，第一晶体管具有累积供给到栅极的电荷的功能，第二晶体管具有保持累积在第一晶体管的栅极中的电荷的功能。
上述第二晶体管优选使用氧化物半导体形成。
上述光电二极管优选使用单晶半导体形成。
在上述光传感器中设置有控制第一晶体管的输出信号的读取的第三晶体管。
本发明的另一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括多个光传感器，多个光传感器进行复位工作、累积工作及选择工作，同时进行复位工作，同时进行累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，同时进行复位工作，同时进行累积工作，而个别进行选择工作。并且，所有光传感器的选择工作所要的总时间优选比累积工作所要的时间长。
上述半导体装置具有在进行上述复位工作之后反复进行累积工作和选择工作的功能。
本发明的另一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括多个光传感器及特定的颜色的光源，该多个光传感器进行复位工作、累积工作及选择工作，对该特定的颜色同时进行复位工作，对该特定的颜色同时进行累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，同时进行复位工作，同时进行累积工作，个别进行选择工作。
当该特定颜色是多种颜色时，多个光传感器对该多种颜色中的各个颜色同时进行复位工作及累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，对各个颜色同时进行复位工作，对各个颜色同时进行累积工作，而对各个颜色个别进行选择工作。
在本发明中，复位工作是指使光传感器初始化的工作，累积工作是指光传感器累积相应于入射光的电荷的工作，并且选择工作是指光传感器输出电信号（进行读取）的工作。
半导体装置是指具有半导体的性质的构件及包括该具有半导体的性质的构件的所有装置。例如，有时具有晶体管的显示装置也称为半导体装置。
光传感器的一个实施方式通过具有使用氧化物半导体的晶体管能够将入射光准确地转换为电信号。
由于同时进行多个光传感器的累积工作，所以可以在短时间内进行累积工作，并也可以对快速移动的检测对象取得很少模糊的图像。
控制累积工作的晶体管由于使用氧化物半导体形成，所以截止电流极小。由此，即使光传感器的数量增加，而选择工作所要的时间变长，也可以将入射光准确地转换为电信号。从而，能够取得高分辨率的图像。另外，即使光传感器的数量及颜色的数量增加，而选择工作所要的总时间变长，也可以将入射光准确地转换为电信号。从而，可以取得高分辨率的彩色图像。
当入射到光传感器的光微弱时，也可以将该光准确地转换为电信号。
由于可以延长选择工作所要的时间，所以不是必须要A/D转换电路的快速工作，而可以抑制耗电量。
换言之，在抑制A/D转换电路的耗电量的同时取得高分辨率的图像。
附图说明
在附图中：
图1是示出显示装置的一个例子的图；
图2是示出显示装置的一个例子的图；
图3是时序图；
图4是时序图；
图5是时序图；
图6A至图6D是示出光传感器的一个例子的图；
图7是示出半导体装置的一个例子的图；
图8是示出晶体管的电特性的图；
图9是示出半导体装置的一个例子的图；
图10是时序图；
图11是时序图；
图12是示出半导体装置的一个例子的图。
具体实施方式
下面，将参照附图详细说明实施方式。但是，下面的实施方式可以通过多种不同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围下可以被变换为各种各样的形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。注意，在用于说明实施方式的所有附图中，使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。
实施方式1
在本实施方式中，将参照图1至图3说明显示装置。
参照图1说明显示装置的结构。显示面板100包括像素电路101、显示元件控制电路102以及光传感器控制电路103。
像素电路101具有在行列方向上配置为矩阵状的多个像素104。每个像素104具有显示元件105和光传感器106。不必须要将一个光传感器设置在每个像素104中，而也可以设置在每两个以上的像素104中。另外，也可以在像素104的外部设置光传感器。
参照图2说明像素104的电路图。像素104包括：具有晶体管201、存储电容器202和液晶元件203的显示元件105；以及具有作为光接收元件的光电二极管204、晶体管205、晶体管206、晶体管207的光传感器106。
在显示元件105中，晶体管201的栅极与栅极信号线208电连接，其源极和漏极中的一个与视频数据信号线212电连接，源极和漏极中的另一个与存储电容器202的一个电极以及液晶元件203的一个电极电连接。存储电容器202的另一个电极和液晶元件203的另一个电极保持为恒定的电位。液晶元件203是包括一对电极和该一对电极之间的液晶层的元件。
晶体管201具有控制对存储电容器202的电荷注入或电荷排出的功能。例如，当对栅极信号线208施加高电位时，将视频数据信号线212的电位施加到存储电容器202和液晶元件203。存储电容器202具有保持相当于施加到液晶元件203的电压的电荷的功能。利用偏光方向由对液晶元件203施加的电压而变化的现象来形成透过液晶元件203的光的明暗（灰度），从而实现图像显示。作为透过液晶元件203的光，使用从液晶显示装置的背面照射的来自光源（背光灯）的光。
作为晶体管201可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是通过使用氧化物半导体形成截止电流极小的晶体管，可以提高显示品质。
另外，在此说明了显示元件105具有液晶元件的情况，但是也可以具有发光元件等的其他元件。发光元件是亮度由电流或电压控制的元件，具体而言，可以举出发光二极管、OLED（有机发光二极管：Organic Light Emitting Diode）等。
在光传感器106中，光电二极管204的一个电极与光电二极管复位信号线210电连接，另一个电极与晶体管207的源极和漏极中的一个电连接。晶体管205的源极和漏极中的一个与光传感器基准信号线213电连接，晶体管205的源极和漏极中的另一个与晶体管206的源极和漏极中的一个电连接。晶体管206的栅极与栅极信号线211电连接，晶体管206的源极和漏极中的另一个与光传感器输出信号线214电连接。晶体管207的栅极与栅极信号线209电连接，晶体管207的源极和漏极中的另一个与晶体管205的栅极电连接。
光电二极管204可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是为了提高由入射光产生的电信号的比率（量子效率），优选使用结晶缺陷少的单晶半导体（例如单晶硅）。另外，作为半导体材料优选使用容易提高结晶性的硅半导体，诸如硅或硅锗等。
晶体管205可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是晶体管205为了具有将从光电二极管204供给的电荷转换为输出信号的功能，优选为使用单晶半导体而迁移率高的晶体管。另外，作为半导体材料优选使用容易提高结晶性的硅半导体，诸如硅或硅锗等。
晶体管206可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是晶体管206为了具有对光传感器输出信号线214供给晶体管205的输出信号的功能，优选为使用单晶半导体而迁移率高的晶体管。另外，作为半导体材料优选使用容易提高结晶性的硅半导体，诸如硅或硅锗等。
晶体管207可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是晶体管207为了具有保持晶体管205的栅极的电荷的功能，优选为使用氧化物半导体而截止电流极小的晶体管。像这样，通过根据晶体管所需的功能配置多种晶体管，可以提高光传感器的性能。
显示元件控制电路102是用来控制显示元件105的电路，并且它包括通过视频数据信号线等的信号线（也称为“源极信号线”）对显示元件105输入信号的显示元件驱动电路107、通过扫描线（也称为“栅极信号线”）对显示元件105输入信号的显示元件驱动电路108。例如，电连接于扫描线的显示元件驱动电路108具有选择配置在特定的行的像素所具有的显示元件的功能。此外，电连接于信号线的显示元件驱动电路107具有对被选择的行的像素所具有的显示元件提供任意电位的功能。另外，在显示元件驱动电路108对栅极信号线施加高电位的显示元件中，晶体管处于导通状态，并由显示元件驱动电路107提供供给到视频数据信号线的电位。
光传感器控制电路103是用来控制光传感器106的电路，并且它包括：电连接于如光传感器输出信号线、光传感器基准信号线等的信号线的光传感器读取电路109；以及电连接于扫描线的光传感器驱动电路110。
光传感器驱动电路110具有对配置在特定的行的像素所具有的光传感器106进行后述的复位工作、累积工作及选择工作的功能。
另外，光传感器读取电路109具有提取被选择的行的像素所具有的光传感器106的输出信号的功能。另外，光传感器读出电路109通过利用运算放大器，将模拟信号的光传感器106的输出作为模拟信号提取到显示面板外部。或者，通过利用A/D转换电路，将所述输出转换为数字信号，然后，提取到显示面板外部。
参照图2说明构成光传感器读取电路109的预充电电路。在图2中，一列像素的预充电电路200由晶体管216、预充电信号线217构成。另外，光传感器读取电路109可以包括连接到预充电电路200的后级的运算放大器或A/D转换电路。
在预充电电路200中，在像素内的光传感器工作之前将光传感器输出信号线214的电位设定为基准电位。在图2中，通过使预充电信号线217的电位设定为“L（Low：低）”，而使晶体管216导通，可以将光传感器输出信号线214的电位设定为基准电位（在此设定为高电位）。另外，为了使光传感器输出信号线214的电位稳定，在光传感器输出信号线214中设置存储电容器也是有效的。另外，也可以采用基准电位为低电位的结构。此时，通过使晶体管216具有与图2相反的极性，并将预充电信号线217的电位设定为“H（High：高）”，可以将光传感器输出信号线214的电位设定为基准电位。
下面，参照图3的时序图说明光传感器106的工作。在图3中，信号301至信号306分别相当于图2中的光电二极管复位信号线210、栅极信号线209、栅极信号线211、栅极信号线215、光传感器输出信号线214、预充电信号线217的电位。
在时刻A处，当将光电二极管复位信号线210的电位（信号301）设定为“H”，将栅极信号线209的电位（信号302）设定为“H”（开始复位工作）时，光电二极管204导通，从而栅极信号线215的电位（信号304）成为“H”。另外，当将预充电信号线217的电位（信号306）设定为“L”时，光传感器输出信号线214的电位（信号305）被预充电到“H”。
在时刻B处，当将光电二极管复位信号线210的电位（信号301）设定为“L”，将栅极信号线209的电位（信号302）维持为“H”（结束复位工作，开始累积工作）时，由于光电二极管204的截止电流，栅极信号线215的电位（信号304）开始下降。当入射光时，光电二极管204的截止电流增大，因此栅极信号线215的电位（信号304）根据入射光量而变化。换言之，光电二极管204具有根据入射光向晶体管205的栅极供给电荷的功能。并且，晶体管205的源极和漏极之间的沟道电阻变化。
在时刻C处，当将栅极信号线209的电位（信号302）设定为“L”（结束累积工作）时，栅极信号线215的电位（信号304）为恒定值。在此，该电位根据在累积工作中光电二极管204供给到栅极信号线215的电荷而决定。换言之，累积在晶体管205的栅极中的电荷量根据入射到光电二极管204的光而变化。另外，由于晶体管207由使用氧化物半导体而成的截止电流极小的晶体管构成，所以能够直到后面的选择工作将所累积的电荷保持为恒定值。
在时刻D处，当将栅极信号线211的电位（信号303）设定为“H”（开始选择工作）时，晶体管206导通，并且通过晶体管205和晶体管206，光传感器基准信号线213与光传感器输出信号线214成为导通状态。然后，光传感器输出信号线214的电位（信号305）下降。注意，在时刻D之前，将预充电信号线217的电位（信号306）设定为“H”，来结束光传感器输出信号线214的预充电。在此，光传感器输出信号线214的电位（信号305）的下降速度取决于晶体管205的源极和漏极之间的电流。换言之，光传感器输出信号线214的电位（信号305）的下降速度根据在累积工作中照射到光电二极管204的光量而变化。
在时刻E处，当将栅极信号线211的电位（信号303）设定为“L”（结束选择工作）时，晶体管206截止，并且光传感器输出信号线214的电位（信号305）为恒定值。在此，该恒定值根据照射到光电二极管204的光量而变化。因此，通过获得光传感器输出信号线214的电位，可以确定在累积工作中照射到光电二极管204的入射光量。
如上所述，各个光传感器的工作反复进行复位工作、累积工作及选择工作而实现。如上所述，控制累积工作的晶体管207优选使用氧化物半导体而使其截止电流极小。通过采用该电路结构，可以提高保持累积在晶体管205的栅极中的电荷的功能。由此，光传感器106能够将入射光准确地转换为电信号。
另外，虽然在本实施方式中说明了具有光传感器的显示装置，但是本实施方式可以容易应用于具有光传感器的半导体装置。换言之，从本实施方式中的显示装置去除进行显示时所需的电路，具体而言去除显示元件控制电路102、显示元件105，可以构成半导体装置。作为该半导体装置，例如可以举出图像传感器。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，说明使用多个光传感器的情况的驱动方法。
首先，考虑图4所示的时序图那样的驱动方法。在图4中，信号401、信号402、信号403分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的光电二极管复位信号线210的电位变化的信号。另外，信号404、信号405、信号406分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线209的电位变化的信号。另外，信号407、信号408、信号409分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线211的电位变化的信号。期间410是一次成像所要的期间。期间411、期间412、期间413是第2行的光传感器分别进行复位工作、累积工作、选择工作的期间。像这样，通过依次驱动各行的光传感器可以取得图像。
在此，可以知道各行的光传感器的累积工作在时间上错开。换言之，各行的光传感器的成像的同步性降低。由此，取得的图像发生模糊。尤其是在取快速移动的检测对象的图像时，取得的图像的形状容易歪斜：若检测对象从第1行到第3行的方向移动，则取得的图像成为留下痕迹那样的被扩大的形状；若检测对象在反方向移动，则取得的图像成为缩小的形状。
为了防止各行的光传感器的累积工作在时间上错开，使依次驱动各行的光传感器的周期缩短是有效的。然而，在此情况下，需要使用运算放大器或A/D转换电路非常快速地取得光传感器的输出信号。从而，导致耗电量的增大。尤其是取得高分辨率的图像是很困难的。
于是，提出如图5所示的时序图那样的驱动方法。在图5中，信号501、信号502、信号503分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的光电二极管复位信号线210的电位变化的信号。另外，信号504、信号505、信号506分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线209的电位变化的信号。另外，信号507、信号508、信号509分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线211的电位变化的信号。期间510是一次成像所要的期间。另外，期间511、期间512、期间513是第2行的光传感器分别进行复位工作（与其他行同时）、累积工作（与其他行同时）、选择工作的期间。
在图5中，与图4不同之处在于所有行的光传感器分别同时进行复位工作和累积工作，在累积工作结束后与累积工作非同步地在各行依次进行选择工作。通过同时进行累积工作，确保各行的光传感器中的成像的同步性，从而对快速移动的检测对象可以容易获得很少模糊的图像。通过同时进行累积工作，各光传感器中的光电二极管复位信号线210可以共同使用驱动电路。另外，各光传感器中的栅极信号线209也可以共同使用驱动电路。像这样，共同使用的驱动电路对于周边电路的缩减或低耗电量化有效。再者，通过各行依次进行选择工作，当取得光传感器的输出信号时，可以使运算放大器或A/D转换电路的工作速度慢。此时，选择工作所要的总时间优选比累积工作所要的时间长。尤其是当取得高分辨率的图像时，延长选择工作所要的总时间是非常有效的。
另外，虽然在图5中示出依次驱动各行的光传感器的驱动方法的时序图，但是为了取得特定区域中的图像，仅依次驱动特定行中的光传感器的驱动方法也有效。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的分辨率的图像。此外，每隔几行驱动光传感器的驱动方法也有效。换言之，驱动多个光传感器的一部分。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的分辨率的图像。
为了实现以上所示的驱动方法，也在累积工作结束后需要将各光传感器中的栅极信号线215的电位保持为恒定。从而，如在图2中说明那样，晶体管207优选使用氧化物半导体形成，并且其截止电流极小。
通过采用上述方式，对于快速移动的检测对象也可以取得很少模糊且分辨率高的图像，并可以提供低耗电量的显示装置或半导体装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，作为使用多个光传感器的情况的驱动方法，说明与实施方式2不同的一个例子。
首先，考虑图10所示的时序图那样的驱动方法。在图10中，信号701、信号702、信号703分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的光电二极管复位信号线210的电位变化的信号。另外，信号704、信号705、信号706分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线209的电位变化的信号。另外，信号707、信号708、信号709分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线211的电位变化的信号。期间710是一次成像所要的期间。另外，期间711、期间712、期间713、期间714、期间715是第2行的光传感器分别进行复位工作、第一累积工作、第一选择工作、第二累积工作、第二选择工作的期间。在此，通过进行第二选择工作，可以知道在从第一累积工作的开始到第二累积工作的结束的期间入射到光电二极管204的光量。从而，通过多次进行累积工作及选择工作，即使微弱的光也可以准确地转换为电信号。像这样，通过依次驱动各行的光传感器可以取得图像。
在图10所示的时序图中，可以知道各行的光传感器的第一累积工作及第二累积工作在时间上错开。换言之，各行的光传感器的成像的同步性降低。由此，图像发生模糊。尤其是在取快速移动的检测对象的图像时，取得的图像的形状容易歪斜：若检测对象从第1行到第3行的方向移动，则取得的图像成为留下痕迹那样的被扩大的形状；若检测对象在反方向移动，则取得的图像成为缩小的形状。
为了防止各行的光传感器的第一累积工作及第二累积工作在时间上错开，使依次驱动各行的光传感器的周期缩短，是有效的。然而，在此情况下，需要使用运算放大器或A/D转换电路非常快速地取得光传感器的输出信号。从而，导致耗电量的增大。尤其是取得高分辨率的图像是很困难的。
于是，如下提出图11所示那样的时序图的驱动方法。在图11中，信号801、信号802、信号803分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的光电二极管复位信号线210的电位变化的信号。另外，信号804、信号805、信号806分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线209的电位变化的信号。另外，信号807、信号808、信号809分别示出第1行、第2行、第3行的光传感器中的栅极信号线211的电位变化的信号。期间810是一次成像所要的期间。另外，期间811、期间812、期间813、期间814、期间815是第2行的光传感器分别进行复位工作（与其他行同时）、第一累积工作（与其他行同时）、第一选择工作、第二累积工作（与其他行同时）、第二选择工作的期间。
在图11中，与图10不同之处在于所有行的光传感器分别同时进行复位工作、第一累积工作、第二累积工作，在第一累积工作结束后与第一累积工作非同步地在各行依次进行第一选择工作，在第二累积工作结束后与第二累积工作非同步地在各行依次进行第二选择工作。通过分别同时进行第一累积工作和第二累积工作，确保各行的光传感器中的成像的同步性，从而对快速移动的检测对象可以容易获得很少模糊的图像。通过同时进行累积工作，各光传感器的光电二极管复位信号线210可以共同使用驱动电路。另外，各光传感器的栅极信号线209也可以共同使用驱动电路。像这样，共同使用的驱动电路对于周边电路的缩减或低耗电量化有效。再者，通过与第一累积工作非同步地进行第一选择工作，并且与第二累积工作非同步地进行第二选择工作，可以为了取得光传感器的输出信号使运算放大器或A/D转换电路的工作速度更慢。此时，选择工作所要的总时间优选比从第一累积工作开始到第二累积工作结束的时间长。尤其是当只能取得微弱的光时为了取得高分辨率的图像非常有效。
另外，虽然在图11中示出依次驱动各行的光传感器的驱动方法的时序图，但是为了取得特定区域中的图像，仅依次驱动特定行中的光传感器的驱动方法也有效。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的图像。此外，每隔几行驱动光传感器的驱动方法也有效。换言之，驱动多个光传感器的一部分。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的分辨率的图像。
为了实现以上所示的驱动方法，也在累积工作结束后需要将各光传感器中的栅极信号线215的电位保持为恒定值。从而，如在图2中说明那样，晶体管207优选使用氧化物半导体形成，并且其截止电流极小。
另外，虽然在本实施方式中说明具有光传感器的显示装置，但是本实施方式可以容易应用于具有光传感器的半导体装置。换言之，从本实施方式中的显示装置去除显示所需的电路，具体而言去除显示元件控制电路102、显示元件105，可以构成半导体装置。
通过采用上述方式，对于快速移动的检测对象也可以取得很少模糊且分辨率高的图像，并可以提供低耗电量的显示装置或半导体装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，对使用多个光传感器取得彩色图像的方式进行说明。
取得彩色图像可以使用例如滤色片的方式，所谓滤色片方式。在该方式中，通过照射到检测对象的光或从检测对象反射的光经过滤色片来将作为特定的颜色（例如，红（R）、绿（G）、蓝（B））的光入射到光电二极管，可以知道各颜色的光量。根据各颜色的光量可以生成具有色阶（color gradation）的图像。
然而，当采用滤色片方式时，通过滤色片，显著减少照射到检测对象的光或从检测对象反射的光量。由此，为了充分得到入射到光电二极管的光量，需要对检测对象照射更强的光。这导致显示装置的耗电量的显著增大。另外，需要大幅度地提高光电二极管的性能，由此制造成本增大。
于是，在本实施方式中，使用场序制方式，当光源（背光）射出特定的颜色（例如，红（R）、绿（G）、蓝（B））的光时，为了使用光传感器检测出从检测对象反射的该颜色的光，进行复位工作及累积工作。然后，通过在各颜色的累积工作结束后对所有光传感器依次进行选择工作，可以取得彩色图像。
参照图5所示的时序图说明上述的驱动方法。与实施方式2不同之处在于各行的光传感器检测特定的颜色（在此，红（R））。换言之，信号501、信号502、信号503示出检测红（R）光的光传感器中的光电二极管信号线210的电位变化的信号。另外，信号504、信号505、信号506示出检测红（R）光的光传感器中的栅极信号线209的电位变化的信号。另外，信号507、信号508、信号509示出检测红（R）光的光传感器中的栅极信号线211的电位变化的信号。期间510是对红（R）光的一次成像所要的期间。期间511、期间512、期间513是第2行的检测红（R）光的光传感器分别进行复位工作（与其他行同时）、累积工作（与其他行同时）、选择工作的期间。
在图5中，检测所有行的红（R）的光传感器的特征是分别同时进行复位工作和累积工作，在累积工作结束后与累积工作非同步地在各行依次进行选择工作。通过同时进行累积工作，确保各行的检测红（R）光的光传感器中的成像的同步性，从而对快速移动的检测对象可以容易获得很少模糊的图像。通过同时进行累积工作，各光传感器的光电二极管复位信号线210可以共同使用驱动电路。另外，各光传感器的栅极信号线209也可以共同使用驱动电路。像这样，共同使用的驱动电路对于周边电路的缩减或低耗电量化有效。再者，通过各行依次进行选择工作，当取得光传感器的输出信号时，可以使运算放大器或A/D转换电路的工作速度慢。此时，选择工作所要的总时间优选比累积工作所要的总时间长。尤其是当取得高分辨率的图像时非常有效。
对其他特定颜色（例如，绿（G）、蓝（B））进行上述驱动方法，可以取得多种颜色的图像。由于当有多种颜色时累积工作所要的总时间变长，所以上述那样通过采用同时进行累积工作的结构，可以缩短成像所要的时间。另外，对进行各工作的颜色的顺序没有限制。
另外，虽然在图5中示出依次驱动检测各行的特定颜色（例如，红（R）、绿（G）、蓝（B））的光传感器的驱动方法的时序图，但是为了取得特定区域中的图像，仅依次驱动特定行中的光传感器的驱动方法也有效。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的图像。此外，每隔几行驱动光传感器的驱动方法也有效。由此，可以减少运算放大器或A/D转换电路的工作，并减少耗电量的同时，可以取得所需的分辨率的图像。
为了实现以上所示的驱动方法，也在累积工作结束后需要将各光传感器中的栅极信号线215的电位保持为恒定值。从而，如在图2中说明那样，晶体管207优选使用氧化物半导体形成，并且其截止电流极小。
另外，在图5所示的驱动方法中，作为检测各行的特定的颜色（例如，红（R）、绿（G）、蓝（B））的光传感器可以采用在对所有颜色进行复位工作和累积工作之后，进行选择工作的结构。例如，采用如下顺序进行一次成像：红（R）的复位工作和累积工作，绿（G）的复位工作和累积工作，蓝（B）的复位工作和累积工作，红（R）的选择工作，绿（G）的选择工作，蓝（B）的选择工作。对进行各工作的颜色的顺序没有限制。
通过在短时间内对所有颜色进行累积工作，可以确保检测所有颜色的光传感器中的成像的同步性，也可以对快速移动的检测对象容易获得很少模糊的图像。另外，由于也可以分别共同使用驱动检测各颜色的光传感器中的光电二极管复位信号线210和栅极信号线209的驱动电路，所以对于周边电路的缩减或低耗电量化有效。再者，通过与累积工作非同步地进行选择工作，可以为了取得光传感器的输出信号使运算放大器或A/D转换电路的工作速度更慢。尤其是在取得高分辨率的彩色图像时非常有效。
虽然在本实施方式中说明具有光传感器的显示装置，但是本实施方式可以容易应用于具有光传感器的半导体装置。当使用数码相机或手机等的半导体装置取得图像时，背光相当于成像辅助光源，如闪光灯等。
通过采用上述方式，对于快速移动的检测对象也可以取得很少模糊且分辨率高的彩色图像，并可以提供低耗电量的显示装置或半导体装置。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式5
在本实施方式中，对图2中的光传感器106的电路结构的变形例子进行说明。
图6A示出在图2中将用来控制光传感器的复位工作的晶体管601连接到晶体管205的栅极的结构。具体而言，晶体管601的源极和漏极中的一个电连接到光传感器基准信号线213，并且另一个电连接到晶体管205的栅极。另外，光电二极管204的一个的电极电连接到供应预定的电位（例如接地电位）的布线。
作为晶体管601可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体或单晶半导体等。尤其是为了防止在复位工作结束后晶体管205的栅极的电荷从晶体管601释放，作为晶体管601优选采用使用氧化物半导体而成的截止电流小的晶体管。
图6B示出与图6A中的晶体管205与晶体管206的连接关系相反的结构。具体而言，晶体管205的源极和漏极中的一个电连接到光传感器输出信号线214，并且晶体管206的源极和漏极中的一个电连接到光传感器基准信号线213。
图6C示出省略图6A中的晶体管206的结构。具体而言，晶体管205的源极和漏极中的一个电连接到光传感器基准信号线213，并且另一个电连接到光传感器输出信号线214。
另外，在图6A至图6C中，也可以将晶体管601的源极和漏极中的一个电连接到与光传感器基准信号线213不同的布线。
图6D示出图6C中的晶体管601的源极和漏极中的一个电连接到光传感器输出信号线214，并且另一个电连接到晶体管205的栅极。
在图6A至图6D中，由于作为晶体管207使用氧化物半导体可以降低其截止电流，所以可以将累积在晶体管205的栅极中的电荷保持为恒定。
在图6A至图6D中，根据光传感器的电路结构，光电二极管204的两个电极的连接位置可以互换。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式6
在本实施方式中，对具有光传感器的半导体装置的结构及制造方法进行说明。图7示出半导体装置的截面图。另外，也可以在构成显示装置的情况下使用以下半导体装置。
在图7中，具有绝缘表面的衬底1001上设置有光电二极管1002、晶体管1003以及晶体管1004。该光电二极管及晶体管分别示出图2及图6A至图6D中的光电二极管204、晶体管205以及晶体管207的截面。从检测对象1201射出的光1202、由检测对象1201反射外光的光1202或从装置内部射出的光由检测对象1201反射的光1202入射到光电二极管1002。检测对象也可以设置于衬底1001一侧。
作为衬底1001，可以使用绝缘衬底（例如玻璃衬底或塑料衬底）、在该绝缘衬底上形成绝缘膜（例如氧化硅膜或氮化硅膜）的衬底、在半导体衬底（例如硅衬底）上形成该绝缘膜的衬底或在金属衬底（例如铝衬底）上形成该绝缘膜的衬底。
光电二极管1002是横向结型pin二极管，并具有半导体膜1005。半导体膜1005包括具有p型的导电性的区域（p层1021）、具有i型的导电性的区域（i层1022）、具有n型的导电性的区域（n层1023）。另外，光电二极管1002也可以是pn二极管。
横向结型pin二极管或pn二极管可以在半导体膜1005的预定的区域中分别添加赋予p型的杂质和赋予n型的杂质来形成。
优选在光电二极管1002中使用结晶缺陷少的单晶半导体（例如单晶硅）形成半导体膜1005，以便提高由入射光生成的电信号的比率（量子效率）。
晶体管1003是顶栅型薄膜晶体管，并具有半导体膜1006、栅极绝缘膜1007以及栅电极1008。
晶体管1003具有将从光电二极管1002供应的电荷转换为输出信号的功能。由此，优选使用单晶半导体（例如单晶硅）形成半导体膜1006以获得迁移率高的晶体管。
以下示出使用单晶半导体形成半导体膜1005及半导体膜1006的例子。对单晶半导体衬底（例如单晶硅衬底）的所希望的深度进行离子照射等形成损伤区域。在夹着绝缘膜贴合该单晶半导体衬底与衬底1001之后，沿损伤区域分离单晶半导体衬底，在衬底1001上形成半导体膜。通过利用蚀刻等将该半导体膜加工（构图）为所希望的形状，形成半导体膜1005和半导体膜1006。由于可以在同一工序中形成半导体膜1005和半导体膜1006，所以可以降低成本。由此，光电二极管1002和晶体管1003可以形成在同一表面上。
另外，半导体膜1005及半导体膜1006也可以使用非晶半导体、微晶半导体、多晶半导体、氧化物半导体等形成。尤其是，优选通过使用单晶半导体形成迁移率高的晶体管。另外，作为半导体材料优选使用容易提高结晶性的硅或硅锗等的硅半导体。
在此，为了提高光电二极管1002的量子效率，优选将半导体膜1005形成得厚。再者，为了使晶体管1003的S值等的电特性良好，优选将半导体膜1006形成得薄。此时，将半导体膜1005形成为厚于半导体膜1006厚即可。
另外，作为图2及图6A至图6D的晶体管206，优选使用结晶半导体形成迁移率高的晶体管。通过使用与晶体管1003相同的半导体材料，可以在与晶体管1003同一工序中形成晶体管206，从而可以降低成本。
另外，栅极绝缘膜1007使用氧化硅膜或氮化硅膜等以单层或叠层形成。通过等离子体CVD法或溅射法形成栅极绝缘膜1007即可。
另外，栅电极1008通过使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等的金属材料或以这些金属材料为主要成分的合金材料的单层或叠层来形成。通过溅射法或真空蒸镀法形成栅电极1008即可。
另外，光电二极管1002可以不采用横向结型而采用层叠p层、i层及n层的结构。另外，晶体管1003也可以采用底栅型结构，也可以采用沟道停止型结构或沟道蚀刻型结构。
另外，如图9所示那样，可以采用在光电二极管1002的下部设置遮光膜1301，阻挡要检测的光以外的光的结构。也可以在光电二极管1002的上部设置遮光膜。在此情况下，例如在与形成有光电二极管1002的衬底1001相对的衬底1302上设置遮光膜即可。
在此，说明实施方式4所示的场序制方式的驱动的情况。如图12所示，光灯1101（背光或闪光灯）依次射出特定的颜色（例如，红（R）、绿（G）、蓝（B））的光1102。光1102照射到检测对象1201，由检测对象1201反射。被反射的光1104入射到光电二极管1002。具有光电二极管1002的光传感器为了检测出光1104进行复位工作及累积工作。然后，在各颜色的累积工作结束后，对所有光传感器依次进行选择工作，可以取得彩色图像。
另外，在图12中，也可以采用在光电二极管1002的下部设置遮光膜1301，而防止从光灯1101的光1102直接入射到光电二极管1002的结构。
虽然在图12中示出取与设置有光电二极管1002的衬底1001相对的衬底1302一侧的检测对象1201的图像的结构，但是也可以采用取设置有光电二极管1002的衬底1001一侧的检测对象的图像的结构。在此情况下，例如采用在衬底1302一侧设置光灯1101，在光电二极管1002上设置遮光膜1301的结构即可。
在图7中，晶体管1004是底栅型反交错结构的薄膜晶体管，并具有栅电极1010、栅极绝缘膜1011、半导体膜1012、电极1013、电极1014。另外，在晶体管1004上具有绝缘膜1015。另外，晶体管1004也可以是顶栅型。
在此，晶体管1004的特征是在光电二极管1002及晶体管1003的上方隔着绝缘膜1009形成。如此，通过将晶体管1004形成在与光电二极管1002不同的层，可以扩大光电二极管1002的面积，从而可以增加光电二极管1002的受光量。
另外，优选将晶体管1004的一部分或整体与光电二极管1002的n层1023或p层1021重叠形成。这是因为可以扩大光电二极管1002的面积，并且可以使晶体管1004和i层1022的重叠的区域尽量小，从而效率好地接受到光。在采用pn二极管的情况下，可以缩小晶体管1004和pn接合部的重叠的区域来效率好地受到光。
晶体管1004具有将光电二极管1002的输出信号作为电荷累积在晶体管1003的栅极中并保持该电荷的功能。由此，晶体管1004优选使用氧化物半导体膜形成半导体膜1012的截止电流极小的晶体管。
另外，图6A至图6D中的晶体管601优选是使用氧化物半导体形成的截止电流极小的晶体管。通过使用与晶体管1004相同的半导体材料，可以利用与晶体管1004同一工序形成晶体管601，从而可以降低成本。另外，作为上述各半导体元件既可以使用薄膜半导体，又可以使用块状半导体。
以下示出使用氧化物半导体形成半导体膜1012的例子。
作为晶体管的截止电流变大的原因，可以举出在氧化物半导体中含有氢等的杂质（例如，氢、水或羟基）的状态。氢等在氧化物半导体中会成为载流子的给体（施主），即使在截止状态下也产生电流。换言之，若在氧化物半导体中含有大量的氢等，则该氧化物半导体被N型化。
于是，以下所示的制造方法是通过尽量减少氧化物半导体中的氢，并提高构成要素的氧的浓度来实现氧化物半导体的高纯度化的方法。被高纯度化的氧化物半导体是本征或实质上本征的半导体，可以减小其截止电流。
首先，在绝缘膜1009的上方通过溅射法形成氧化物半导体膜。另外，图7示出底栅型，所以在绝缘膜1009上隔着栅电极1010及栅极绝缘膜1011形成该氧化物半导体膜。当采用顶栅型时，在形成氧化物半导体膜之后，形成栅极绝缘膜1011及栅电极1010即可。
作为氧化物半导体膜的靶材，可以使用以氧化锌为主要成分的金属氧化物的靶材。例如，可以使用其组成比为In2O3：Ga2O3：ZnO=1：1：1，即In：Ga：Zn=1：1：0.5的靶材。另外，可以使用具有In：Ga：Zn=1：1：1或者In：Ga：Zn=1：1：2的组成比的靶材。另外，可以包含2wt％以上且10wt％以下的SiO2的靶材。
另外，在稀有气体（典型地是氩）气氛下、氧气氛下或稀有气体及氧混合气氛下形成氧化物半导体膜即可。在此，作为当形成氧化物半导体膜时使用的溅射气体，使用氢、水、羟基或氢化物等的杂质浓度降低到ppm级（优选为ppb级）的高纯度气体。
通过去除处理室内的残留水分并引入去除了氢及水分的溅射气体，形成氧化物半导体膜。为了去除处理室内的残留水分，优选使用吸附型真空泵。例如，可以使用低温泵、离子泵或钛升华泵。
氧化物半导体膜的厚度为2nm以上且200nm以下即可，优选为5nm以上且30nm以下。对氧化物半导体膜进行蚀刻等将其加工（构图）为所希望的形状来形成半导体膜1012。
以上示出作为氧化物半导体膜使用In-Ga-Zn-O的例子，除此之外，也可以使用In-Sn-Ga-Zn-O、In-Sn-Zn-O、In-Al-Zn-O、Sn-Ga-Zn-O、Al-Ga-Zn-O、Sn-Al-Zn-O、In-Zn-O、Sn-Zn-O、Al-Zn-O、Zn-Mg-O、Sn-Mg-O、In-Mg-O、In-O、Sn-O或Zn-O等。另外，上述氧化物半导体膜也可以包含Si。另外，这些氧化物半导体膜既可以为非晶，又可以为结晶。或者，既可以为非单晶，又可以为单晶。
另外，作为氧化物半导体膜，可以使用表示为InMO3（ZnO）m（m>0，且m不是自然数）的薄膜。在此，M是选自Ga、Al、Mn及Co中的一种或多种金属元素。例如，作为M，可以举出Ga、Ga及Al、Ga及Mn或Ga及Co等。
接着，对氧化物半导体膜（半导体膜1012）进行第一加热处理。第一加热处理的温度设定为400℃以上且750℃以下，优选为400℃以上且低于衬底的应变点。
通过第一加热处理可以从氧化物半导体膜（半导体膜1012）去除氢、水及羟基等（脱氢化处理）。若氢、水及羟基等包含在氧化物半导体膜中，则成为施主而使晶体管的截止电流增大，所以通过第一加热处理进行脱氢化处理，是有效的。
另外，第一加热处理可以使用电炉。另外，也可以利用由电阻发热体等发热体的热传导或热辐射来进行加热。此时，例如，可以使用GRTA（气体快速热退火）装置或LRTA（灯快速热退火）装置等RTA（快速热退火）装置。
LRTA装置是通过利用从卤素灯、金卤灯、氙弧灯、碳弧灯、高压钠灯或高压汞灯等的灯发出的光（电磁波）的辐射来加热处理对象的装置。
GRTA装置是使用高温气体进行加热处理的装置。作为气体，可以使用惰性气体（典型的是氩等的稀有气体）或氮气体。通过使用GRTA装置，可以在短时间内进行高温的加热处理，所以这是特别有效。
另外，第一加热处理可以在如下时机进行：在进行构图处理之前；在形成电极1013及电极1014之后；或在形成绝缘膜1015之后。但是，为了避免电极1013及电极1014因第一加热处理受到损伤，优选在形成该电极之前进行第一加热处理。
在此，在第一加热处理中会在氧化物半导体中产生氧缺陷。由此，优选在进行第一加热处理之后，对氧化物半导体引入氧（加氧化处理），并实现构成元素的氧的高纯度化。
作为加氧化处理的具体例子，有在第一加热处理之后连续进行在含氮或氧的气氛（例如，氮：氧的体积比=4：1）下或在氧气氛下的第二加热处理的方法。另外，也可以使用在氧气氛下进行等离子体处理的方法。通过提高氧化物半导体膜中的氧浓度，可以实现氧化物半导体膜的高纯度化。第二加热处理的温度设定为200℃以上且400℃以下，优选为250℃以上且350℃以下。
另外，作为加氧化处理的其它例子，有在半导体膜1012上形成与该半导体膜1012的氧化硅膜等的氧化绝缘膜（绝缘膜1015），然后进行第三加热处理的方法。该绝缘膜1015中的氧移动到半导体膜1012，且提高氧化物半导体的氧浓度，从而可以实现氧化物半导体的高纯度化。第三加热处理的温度设定为200℃以上且400℃以下，优选为250℃以上且350℃以下。另外，在采用顶栅型的情况下，通过使用氧化硅膜等形成接触于半导体膜1012上部的栅极绝缘膜，并进行类似的加热处理，可以实现氧化物半导体的高纯度化。
如上所述，在通过利用第一加热处理进行脱氢化处理之后，利用第二加热处理或第三加热处理进行加氧的处理，可以实现氧化物半导体膜的高纯度化。通过实现高纯度化，可以使氧化物半导体为本征或实质上本征，而可以降低晶体管1004的截止电流。
另外，在光电二极管1002及晶体管1003上使用氧化硅膜、氮化硅膜等的单层或叠层形成绝缘膜1009。通过等离子体CVD法、溅射法形成绝缘膜1009即可。作为绝缘膜1009，也可以通过涂布法等形成聚酰亚胺等的树脂膜。
另外，在绝缘膜1009上使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钕、钪等金属材料或以这些金属材料为主要成分的合金材料，以单层或叠层形成栅电极1010。通过溅射法或真空蒸镀法形成栅电极1010即可。
另外，使用氧化硅膜或氮化硅膜等以单层或叠层形成栅极绝缘膜1011。通过等离子体CVD或溅射法形成栅极绝缘膜1011即可。
另外，在栅极绝缘膜1011及半导体膜1012上使用钼、钛、铬、钽、钨、铝、铜、钇等的金属、以这些金属为主要成分的合金材料或氧化铟等具有导电性的金属氧化物等以单层或叠层形成电极1013及电极1014。通过溅射法或真空蒸镀法形成电极1013及电极1014即可。在此，电极1013优选通过形成在栅极绝缘膜1007、绝缘膜1009、栅极绝缘膜1011的接触孔电连接于光电二极管1002的n层1023。
以下详细说明被高纯度化的氧化物半导体及使用它的晶体管。
作为被高纯度化的氧化物半导体的一个例子，可以举出载流子浓度低于1×1014/cm3，优选低于1×1012/cm3，更优选低于1×1011/cm3或低于6.0×1010/cm3的氧化物半导体。
使用被高纯度化的氧化物半导体的晶体管的特征是与具有使用硅的半导体的晶体管等相比截止电流非常小。
以下示出使用评估元件（也称为测试元件组TEG：Test ElementGroup）测定晶体管的截止电流特性的结果。注意，在此使用n沟道型晶体管而说明。
在TEG中设置将L/W=3μm/50μm（膜厚度d：30nm）的200个晶体管并联连接而制造的L/W=3μm/10000μm的晶体管。图8示出其初始特性。在此示出-20V至+5V的范围内的VG。为了测定晶体管的初始特性，将衬底温度设定为室温，将源极-漏极之间的电压（下面，称为漏电压或VD）设定为10V，而对使源极-栅极之间的电压（下面，称为栅电压或VG）从-20V变化到+20V时的源极-漏极电流（下面，称为漏电流或ID）的变化特性，即VG-ID特性进行测定。
如图8所示，在VD是1V和10V时沟道宽度W为10000μm的晶体管的截止电流都为1×10-13A以下，即测量器（半导体参数分析仪，Agilent 4156C；安捷伦科技（Agilent Technologies）公司制造）的分解能（100fA）以下。该截止电流值在换算成沟道宽度为1μm的情况下，相当于10aA/μm。
另外，在本说明书中截止电流（也称为泄漏电流）是指在n沟道型晶体管的阈值Vth为正值的情况下，在室温下对晶体管施加-20V以上且-5V以下的范围内的预定的栅电压时在晶体管的源极-漏极之间流过的电流。另外，室温是15℃以上且25℃以下。使用本说明书所公开的氧化物半导体的晶体管在室温下每单位沟道宽度（W）的电流值为100aA/μm以下，优选为1aA/μm以下，更优选为10zA/μm以下。
另外，使用高纯度的氧化物半导体的晶体管具有良好的温度特性。典型地是在-25℃至150℃的温度范围的晶体管的电流电压特性中，几乎没有导通电流、截止电流、场效应迁移率、S值以及阈值电压的变动，并没有观察到因温度导致的电流电压特性的劣化。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
本申请基于2010年1月15日向日本专利局提交的日本专利申请序列号2010-006444、2010年1月15日向日本专利局提交的日本专利申请序列号2010-006445、以及2010年1月15日向日本专利局提交的日本专利申请序列号2010-006449，在此通过引用并入这些申请的全部内容。

Claims (24)

1.一种半导体装置，包括；
设置在衬底上的第一光传感器，该第一光传感器包括：
光电二极管；
第一晶体管；以及
包括氧化物半导体的第二晶体管，
其中，所述光电二极管的一个电极电连接于所述第二晶体管的源极和漏极中的一个，
并且，所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个电连接于所述第一晶体管的栅极。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，
其中，所述光电二极管和所述第一晶体管形成在同一表面上，
所述第二晶体管隔着绝缘膜形成在所述光电二极管和所述第一晶体管上，
并且，所述第二晶体管至少部分重叠于所述光电二极管。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括第三晶体管，
其中，所述第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接于所述第一晶体管的源极和漏极中的一个，
并且，所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个电连接于所述第一晶体管的栅极。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括第二光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为同时进行复位工作，同时进行累积工作，依次进行选择工作。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中所述选择工作的总时间比所述累积工作的时间长。
6.根据权利要求4所述的半导体装置，还包括特定的颜色的光源，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为对所述特定的颜色同时进行所述复位工作，对所述特定的颜色同时进行所述累积工作，依次进行所述选择工作。
7.根据权利要求4所述的半导体装置，还包括：
至少包括第一颜色和第二颜色的多个颜色的光源；
第三光传感器；以及
第四光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为在使用所述第一颜色的光源时同时进行所述累积工作，
并且，所述第三光传感器和所述第四光传感器被配置为在使用所述第二颜色的光源时同时进行累积工作。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括第二光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为在一次成像所需的期间中在复位工作之后反复多次进行累积工作和选择工作。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述选择工作的总时间比从所述累积工作的开始到所述累积工作的结束的时间长。
10.一种半导体装置，包括；
设置在衬底上的显示元件；
设置在所述衬底上的第一光传感器，该第一光传感器包括：
光电二极管；
第一晶体管；以及
包括氧化物半导体的第二晶体管，
其中，所述光电二极管的一个电极电连接于所述第二晶体管的源极和漏极中的一个，
并且，所述第二晶体管的源极和漏极中的另一个电连接于所述第一晶体管的栅极。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，
其中，所述光电二极管和所述第一晶体管形成在同一表面上，
所述第二晶体管隔着绝缘膜形成在所述光电二极管和所述第一晶体管上，
并且，所述第二晶体管至少部分重叠于所述光电二极管。
12.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括第三晶体管，
其中，所述第三晶体管的源极和漏极中的一个电连接于所述第一晶体管的源极和漏极中的一个，
并且，所述第三晶体管的源极和漏极中的另一个电连接于所述第一晶体管的栅极。
13.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括第二光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为同时进行复位工作，同时进行累积工作，依次进行选择工作。
14.根据权利要求13所述的半导体装置，其中所述选择工作的总时间比所述累积工作的时间长。
15.根据权利要求13所述的半导体装置，还包括特定的颜色的光源，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为对所述特定的颜色同时进行所述复位工作，对所述特定的颜色同时进行所述累积工作，依次进行所述选择工作。
16.根据权利要求13所述的半导体装置，还包括：
至少包括第一颜色和第二颜色的多个颜色的光源；
第三光传感器；以及
第四光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为在使用所述第一颜色的光源时同时进行所述累积工作，
并且，所述第三光传感器和所述第四光传感器被配置为在使用所述第二颜色的光源时同时进行累积工作。
17.根据权利要求10所述的半导体装置，还包括第二光传感器，
其中，所述第一光传感器和所述第二光传感器被配置为在一次成像所需的期间中在复位工作之后反复多次进行累积工作和选择工作。
18.根据权利要求17所述的半导体装置，其中所述选择工作的总时间比从所述累积工作的开始到所述累积工作的结束的时间长。
19.根据权利要求10所述的半导体装置，其中所述显示元件包括液晶元件。
20.一种半导体装置的驱动方法，所述半导体装置包括第一光传感器和第二光传感器，该第一光传感器和该第二光传感器中的每个包括光电二极管、第一晶体管、以及具有氧化物半导体的第二晶体管，该驱动方法包括：
对所述第一光传感器和所述第二光传感器同时进行复位工作；以及
在一次成像所需的期间中对所述第一光传感器和所述第二光传感器反复多次进行累积工作和选择工作。
21.根据权利要求20所述的半导体装置的驱动方法，
其中，对所述第一光传感器和所述第二光传感器的所述累积工作同时进行。
22.根据权利要求20所述的半导体装置的驱动方法，
其中，所述选择工作的总时间比从所述累积工作的开始到所述累积工作的结束的时间长。
23.根据权利要求20所述的半导体装置的驱动方法，
其中，所述光电二极管具有将对应于入射光的电荷供给到所述第一晶体管的栅极的功能，
所述第一晶体管具有累积供给到所述栅极的电荷的功能，
并且，所述第二晶体管具有保持累积在所述第一晶体管的所述栅极中的电荷的功能。
24.根据权利要求23所述的半导体装置的驱动方法，
其中，所述第一晶体管具有将所累积的电荷转换为输出信号的功能。
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