JP5159294B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に光電変換素子を有する半導体装置に関する。また、半導体装置を用いた電子機器に関する。
一般的に電磁波の検知用途に用いられる光電変換装置は数多く知られており、例えば紫外線から赤外線にかけて感度を有するものは総括して光センサと呼ばれている。その中でも波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光線領域に感度を持つものは特に可視光センサと呼ばれ、人間の生活環境に応じて照度調整やオン／オフ制御などが必要な機器類に数多く用いられている。
特に表示装置では表示装置の周囲の明るさを検出し、その表示輝度を調整することが行なわれている。なぜなら周囲の明るさを検出し、適度な表示輝度を得ることによって、無駄な電力を減らすことが可能であるからである。例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータにそのような輝度調整用の光センサが用いられている。
また周囲の明るさだけではなく、表示装置、特に液晶表示装置のバックライトの輝度を光センサにより検出し、表示画面の輝度を調節することも行われている。
このような光センサにおいては、センシング部分にフォトダイオードを用い、フォトダイオードの出力電流を増幅回路にて増幅することが行われている。このような増幅回路としては、例えばカレントミラー回路が用いられる（例えば特許文献１参照）。
また、特許文献２に、照度計測範囲が拡大された半導体光センサ装置が公開されている。特許文献２に記載の半導体光センサ装置は、低照度用と高照度用の２つのフォトダイオードを備え、出力と基準電圧を比較することでスイッチを制御し、どちらのフォトダイオードを使用するか選択する構成である。
特許第３４４４０９３号公報 特開２００６−８６４２５号公報
従来の光センサでは高照度まで検出しようとすると出力電流もしくは出力電圧が広範囲に及んでしまうため、光電変換装置として使用しづらく消費電力が増大するといった問題が挙げられる。
さらに、特許文献２における従来例は、光センサ（特許文献２においてはフォトダイオード）が２つ必要となるため、歩留まりが低く、製造コストが大きい。その上、２つのフォトダイオードの特性が低照度用および高照度用となるように、特性をうまく作りこむ必要がある。２つのフォトダイオードの特性がばらついた場合は、出力のばらつきは両者の和となるため、１つの場合に比べて、出力ばらつきが大きい。
上記問題を鑑み、本発明では、出力電圧もしくは出力電流の範囲を広げることなく、検出可能な照度範囲が広い光電変換装置を得ることを課題とする。さらに、光センサの特性ばらつきによる出力ばらつきが小さい光電変換装置を得ることを課題とする。さらに、消費電力が小さい光電変換装置を得ることを課題とする。さらに、歩留まりが高く、製造コストが小さい光電変換装置を得ることを課題とする。
本明細書に係る半導体装置において、光センサの出力電流を電圧に変換する回路（電流電圧変換回路）は、特性の異なる複数の電流電圧変換素子を備え、出力電圧によって用いる電流電圧変換素子を変える。電流電圧変換素子としては、抵抗、ダイオード、トランジスタ等の素子を用いることができる。さらに、電流電圧変換回路は、特性が制御できる電流電圧変換素子を備え、出力電圧によって電流電圧変換素子の特性を制御することができる構成であってもよい。この場合、電流電圧変換素子としては、可変抵抗、トランジスタ等の素子を用いることができる。また、光センサとしては、フォトダイオード、フォトトランジスタ等を用いることができる。
なお、スイッチは、様々な形態のものを用いることができる。例としては、電気的スイッチや機械的なスイッチなどがある。つまり、電流の流れを制御できるものであればよく、特定のものに限定されない。例えば、スイッチとして、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタなど）、ダイオード（例えば、ＰＮダイオード、ＰＩＮダイオード、ショットキーダイオード、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）ダイオード、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオード、ダイオード接続のトランジスタなど）、サイリスタなどを用いることができる。または、これらを組み合わせた論理回路をスイッチとして用いることができる。
機械的なスイッチの例としては、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）のように、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術を用いたスイッチがある。そのスイッチは、機械的に動かすことができる電極を有し、その電極が動くことによって、接続と非接続とを制御して動作する。
スイッチとしてトランジスタを用いる場合、そのトランジスタは、単なるスイッチとして動作するため、トランジスタの極性（導電型）は特に限定されない。ただし、オフ電流を抑えたい場合、オフ電流が少ない方の極性のトランジスタを用いることが望ましい。オフ電流が少ないトランジスタとしては、ＬＤＤ領域を有するトランジスタやマルチゲート構造を有するトランジスタ等がある。または、スイッチとして動作させるトランジスタのソース端子の電位が、低電位側電源（Ｖｓｓ、ＧＮＤ、０Ｖなど）の電位に近い値で動作する場合はＮチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。反対に、ソース端子の電位が、高電位側電源（Ｖｄｄなど）の電位に近い値で動作する場合はＰチャネル型トランジスタを用いることが望ましい。なぜなら、Ｎチャネル型トランジスタではソース端子が低電位側電源の電位に近い値で動作するとき、Ｐチャネル型トランジスタではソース端子が高電位側電源の電位に近い値で動作するとき、ゲートとソースの間の電圧の絶対値を大きくできるため、スイッチとして、より正確な動作を行うことができるからである。さらに、トランジスタがソースフォロワ動作をしてしまうことが少ないため、出力電圧の大きさが小さくなってしまうことが少ないからである。
なお、Ｎチャネル型トランジスタとＰチャネル型トランジスタの両方を用いて、ＣＭＯＳ型のスイッチをスイッチとして用いてもよい。ＣＭＯＳ型のスイッチにすると、Ｐチャネル型トランジスタまたはＮチャネル型トランジスタのどちらか一方のトランジスタが導通すれば電流が流れるため、スイッチとして機能しやすくなる。例えば、スイッチへの入力信号の電圧が高い場合でも、低い場合でも、適切に電圧を出力させることができる。さらに、スイッチをオンまたはオフさせるための信号の電圧振幅値を小さくすることができるので、消費電力を小さくすることもできる。
なお、スイッチとしてトランジスタを用いる場合、スイッチは、入力端子（ソース端子またはドレイン端子の一方）と、出力端子（ソース端子またはドレイン端子の他方）と、導通を制御する端子（ゲート端子）とを有している。一方、スイッチとしてダイオードを用いる場合、スイッチは、導通を制御する端子を有していない場合がある。そのため、トランジスタよりもダイオードをスイッチとして用いた方が、端子を制御するための配線を少なくすることができる。
なお、ＡとＢとが接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合と、ＡとＢとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。したがって、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
例えば、ＡとＢとが電気的に接続されている場合として、ＡとＢとの電気的な接続を可能とする素子（例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイオードなど）が、ＡとＢとの間に１個以上配置されていてもよい。あるいは、ＡとＢとが機能的に接続されている場合として、ＡとＢとの機能的な接続を可能とする回路（例えば、論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路、降圧回路など）、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路（信号振幅または電流量などを大きくできる回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成回路、記憶回路、制御回路など）が、ＡとＢとの間に１個以上配置されていてもよい。あるいは、ＡとＢとが直接接続されている場合として、ＡとＢとの間に他の素子や他の回路を挟まずに、ＡとＢとが直接接続されていてもよい。
なお、ＡとＢとが直接接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが直接接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に他の素子や他の回路を間に介さずに接続されている場合）と、ＡとＢとが電気的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟んで接続されている場合）とを含むものとする。
なお、ＡとＢとが電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、ＡとＢとが電気的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟んで接続されている場合）と、ＡとＢとが機能的に接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合）と、ＡとＢとが直接接続されている場合（つまり、ＡとＢとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合）とを含むものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
なお、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いたり、様々な素子を有することができる。例えば、表示素子、表示装置、発光素子または発光装置としては、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブ、など、電気磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を用いることができる。なお、ＥＬ素子を用いた表示装置としてはＥＬディスプレイ、電子放出素子を用いた表示装置としてはフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）やＳＥＤ方式平面型ディスプレイ（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌｙ）など、液晶素子を用いた表示装置としては液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）、電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置としては電子ペーパーがある。
なお、ＥＬ素子とは、陽極と、陰極と、陽極と陰極との間に挟まれたＥＬ層とを有する素子である。なお、ＥＬ層としては、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するもの、３重項励起子からの発光（燐光）を利用するもの、１重項励起子からの発光（蛍光）を利用するものと３重項励起子からの発光（燐光）を利用するものとを含むもの、有機物によって形成されたもの、無機物によって形成されたもの、有機物によって形成されたものと無機物によって形成されたものとを含むもの、高分子の材料、低分子の材料、高分子の材料と低分子の材料とを含むものなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、ＥＬ素子として様々なものを用いることができる。
なお、電子放出素子とは、先鋭な陰極に高電界を集中して電子を引き出す素子である。例えば、電子放出素子として、スピント型、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）型、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＭＯＳ型、シリコン型、薄膜ダイオード型、ダイヤモンド型、表面伝導エミッタＳＣＤ型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型、ＨＥＥＤ型、ＥＬ型、ポーラスシリコン型、表面伝導（ＳＥＤ）型などを用いることができる。ただし、これに限定されず、電子放出素子として様々なものを用いることができる。
なお、液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極、及び液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界（横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む）によって制御される。なお、液晶素子としては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、ライオトロピック液晶、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬＣ）、バナナ型液晶、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＶ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｅｗ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ゲストホストモードなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。
なお、電子ペーパーとしては、光学異方性と染料分子配向のような分子により表示されるもの、電気泳動、粒子移動、粒子回転、相変化のような粒子により表示されるもの、フィルムの一端が移動することにより表示されるもの、分子の発色／相変化により表示されるもの、分子の光吸収により表示されるもの、電子とホールが結合して自発光により表示されるものなどのことをいう。例えば、電子ペーパーとして、マイクロカプセル型電気泳動、水平移動型電気泳動、垂直移動型電気泳動、球状ツイストボール、磁気ツイストボール、円柱ツイストボール方式、帯電トナー、電子粉流体、磁気泳動型、磁気感熱式、エレクトロウェッテイング、光散乱（透明／白濁変化）、コレステリック液晶／光導電層、コレステリック液晶、双安定性ネマチック液晶、強誘電性液晶、２色性色素・液晶分散型、可動フィルム、ロイコ染料による発消色、フォトクロミック、エレクトロクロミック、エレクトロデポジション、フレキシブル有機ＥＬなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、電子ペーパーとして様々なものを用いることができる。ここで、マイクロカプセル型電気泳動を用いることによって、電気泳動方式の欠点である泳動粒子の凝集、沈殿を解決することができる。電子粉流体は、高速応答性、高反射率、広視野角、低消費電力、メモリー性などのメリットを有する。
なお、プラズマディスプレイは、電極を表面に形成した基板と、電極及び微小な溝を表面に形成し且つ溝内に蛍光体層を形成した基板とを狭い間隔で対向させて、希ガスを封入した構造を有する。なお、電極間に電圧をかけることによって紫外線を発生させ、蛍光体を光らせることで、表示を行うことができる。なお、プラズマディスプレイとしては、ＤＣ型ＰＤＰ、ＡＣ型ＰＤＰでもよい。ここで、プラズマディスプレイパネルとしては、ＡＳＷ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｗｈｉｌｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）駆動、サブフレームをリセット期間、アドレス期間、維持期間に分割するＡＤＳ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ）駆動、ＣＬＥＡＲ（Ｈｉｇｈ−Ｃｏｎｔｒａｓｔ，Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｄｄｒｅｓｓ ａｎｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｆａｌｓｅ Ｃｏｎｔｏｕｒ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）駆動、ＡＬＩＳ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｒｆａｃｅｓ）方式、ＴＥＲＥＳ（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ Ｓｕｓｔａｉｎｅｒ）駆動などを用いることができる。ただし、これに限定されず、プラズマディスプレイとして様々なものを用いることができる。
なお、光源を必要とする表示装置、例えば、液晶ディスプレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）を用いた表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた表示装置などの光源としては、エレクトロルミネッセンス、冷陰極管、熱陰極管、ＬＥＤ、レーザー光源、水銀ランプなどを用いることができる。ただし、これに限定されず、光源して様々なものを用いることができる。
なお、トランジスタとして、様々な形態のトランジスタを用いることができる。よって、用いるトランジスタの種類に限定はない。例えば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶（マイクロクリスタル、セミアモルファスとも言う）シリコンなどに代表される非単結晶半導体膜を有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いることができる。ＴＦＴを用いる場合、様々なメリットがある。例えば、単結晶シリコンの場合よりも低い温度で製造できるため、製造コストの削減、又は製造装置の大型化を図ることができる。製造装置を大きくできるため、大型基板上に製造できる。そのため、同時に多くの個数の表示装置を製造できるため、低コストで製造できる。さらに、製造温度が低いため、耐熱性の低い基板を用いることができる。そのため、透光性を有する基板上にトランジスタを製造できる。そして、透光性を有する基板上のトランジスタを用いて表示素子での光の透過を制御することができる。あるいは、トランジスタの膜厚が薄いため、トランジスタを構成する膜の一部は、光を透過させることができる。そのため、開口率が向上させることができる。
なお、多結晶シリコンを製造するときに、触媒（ニッケルなど）を用いることにより、結晶性をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。その結果、ゲートドライバ回路（走査線駆動回路）やソースドライバ回路（信号線駆動回路）、信号処理回路（信号生成回路、ガンマ補正回路、ＤＡ変換回路など）を基板上に一体形成することができる。
なお、微結晶シリコンを製造するときに、触媒（ニッケルなど）を用いることにより、結晶性をさらに向上させ、電気特性のよいトランジスタを製造することが可能となる。このとき、レーザー照射を行うことなく、熱処理を加えるだけで、結晶性を向上させることができる。その結果、ゲートドライバ回路（走査線駆動回路）やソースドライバ回路の一部（アナログスイッチなど）を基板上に一体形成することができる。さらに、結晶化のためにレーザー照射を行わない場合は、シリコンの結晶性のムラを抑えることができる。そのため、画質の向上した画像を表示することができる。
ただし、触媒（ニッケルなど）を用いずに、多結晶シリコンや微結晶シリコンを製造することは可能である。
なお、シリコンの結晶性を、多結晶または微結晶などへと向上させることは、パネル全体で行うことが望ましいが、それに限定されない。パネルの一部の領域のみにおいて、シリコンの結晶性を向上させてもよい。選択的に結晶性を向上させることは、レーザー光を選択的に照射することなどにより可能である。例えば、画素以外の領域である周辺回路領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。または、ゲートドライバ回路、ソースドライバ回路等の領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。あるいは、ソースドライバ回路の一部（例えば、アナログスイッチ）の領域にのみ、レーザー光を照射してもよい。その結果、回路を高速に動作させる必要がある領域にのみ、シリコンの結晶化を向上させることができる。画素領域は、高速に動作させる必要性が低いため、結晶性が向上されなくても、問題なく画素回路を動作させることができる。結晶性を向上させる領域が少なくて済むため、製造工程も短くすることができ、スループットが向上し、製造コストを低減させることができる。必要とされる製造装置の数も少ない数で製造できるため、製造コストを低減させることができる。
または、半導体基板やＳＯＩ基板などを用いてトランジスタを形成することができる。これらにより、特性やサイズや形状などのバラツキが少なく、電流供給能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。これらのトランジスタを用いると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
または、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ａ−ＩｎＧａＺｎＯ、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、酸化インジウム酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ））、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ））、酸化スズ（ＳｎＯ）などの化合物半導体または酸化物半導体を有するトランジスタや、さらに、これらの化合物半導体または酸化物半導体を薄膜化した薄膜トランジスタなどを用いることができる。これらにより、製造温度を低くでき、例えば、室温でトランジスタを製造することが可能となる。その結果、耐熱性の低い基板、例えばプラスチック基板やフィルム基板に直接トランジスタを形成することができる。なお、これらの化合物半導体または酸化物半導体を、トランジスタのチャネル部分に用いるだけでなく、それ以外の用途で用いることもできる。例えば、これらの化合物半導体または酸化物半導体を抵抗素子、画素電極、透光性を有する電極として用いることができる。さらに、それらをトランジスタと同時に成膜又は形成できるため、コストを低減できる。
または、インクジェットや印刷法を用いて形成したトランジスタなどを用いることができる。これらにより、室温で製造、低真空度で製造、又は大型基板上に製造することができる。マスク（レチクル）を用いなくても製造することが可能となるため、トランジスタのレイアウトを容易に変更することができる。さらに、レジストを用いる必要がないので、材料費が安くなり、工程数を削減できる。さらに、必要な部分にのみ膜を付けるため、全面に成膜した後でエッチングする、という製法よりも、材料が無駄にならず、低コストにできる。
または、有機半導体やカーボンナノチューブを有するトランジスタ等を用いることができる。これらにより、曲げることが可能な基板上にトランジスタを形成することができる。このような基板を用いた半導体装置は、衝撃に強くすることができる。
さらに、様々な構造のトランジスタを用いることができる。例えば、ＭＯＳ型トランジスタ、接合型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどをトランジスタとして用いることができる。ＭＯＳ型トランジスタを用いることにより、トランジスタのサイズを小さくすることができる。よって、複数のトランジスタを搭載することができる。バイポーラトランジスタを用いることにより、大きな電流を流すことができる。よって、高速に回路を動作させることができる。
なお、ＭＯＳ型トランジスタ、バイポーラトランジスタなどを１つの基板に混在させて形成してもよい。これにより、低消費電力、小型化、高速動作などを実現することができる。
その他、様々なトランジスタを用いることができる。
なお、トランジスタは、様々な基板を用いて形成することができる。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板としては、例えば、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。あるいは、人などの動物の皮膚（皮表、真皮）又は皮下組織を基板として用いてもよい。または、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その後、別の基板にトランジスタを転置し、別の基板上にトランジスタを配置してもよい。トランジスタが転置される基板としては、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。あるいは、人などの動物の皮膚（皮表、真皮）又は皮下組織を基板として用いてもよい。または、ある基板を用いてトランジスタを形成し、その基板を研磨して薄くしてもよい。研磨される基板としては、単結晶基板、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、紙基板、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、ゴム基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板などを用いることができる。あるいは、人などの動物の皮膚（皮表、真皮）又は皮下組織を基板として用いてもよい。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
なお、トランジスタの構成は、様々な形態をとることができ、特定の構成に限定されない。例えば、ゲート電極が２個以上のマルチゲート構造を適用することができる。マルチゲート構造にすると、チャネル領域が直列に接続されるため、複数のトランジスタが直列に接続された構成となる。マルチゲート構造により、オフ電流の低減、トランジスタの耐圧向上による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、マルチゲート構造により、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、電圧・電流特性の傾きをフラットな特性にすることができる。電圧・電流特性の傾きがフラットである特性を利用すると、理想的な電流源回路や、非常に高い抵抗値をもつ能動負荷を実現することができる。その結果、特性のよい差動回路やカレントミラー回路を実現することができる。
別の例として、チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造を適用することができる。チャネルの上下にゲート電極が配置されている構造にすることにより、チャネル領域が増えるため、電流値の増加、又は空乏層ができやすくなることによるＳ値の低減を図ることができる。チャネルの上下にゲート電極が配置される構成にすることにより、複数のトランジスタが並列に接続されたような構成となる。
チャネル領域の上にゲート電極が配置されている構造、チャネル領域の下にゲート電極が配置されている構造、正スタガ構造、逆スタガ構造、チャネル領域を複数の領域に分けた構造、チャネル領域を並列に接続した構造、またはチャネル領域が直列に接続する構成も適用できる。さらに、チャネル領域（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なっている構造も適用できる。チャネル領域（もしくはその一部）にソース電極やドレイン電極が重なる構造にすることによって、チャネル領域の一部に電荷が溜まることにより動作が不安定になることを防ぐことができる。あるいは、ＬＤＤ領域を設けた構造を適用できる。ＬＤＤ領域を設けることにより、オフ電流の低減、又はトランジスタの耐圧向上による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、ＬＤＤ領域を設けることにより、飽和領域で動作する時に、ドレイン・ソース間電圧が変化しても、ドレイン・ソース間電流があまり変化せず、電圧・電流特性の傾きがフラットな特性にすることができる。
なお、トランジスタは、様々なタイプを用いることができ、様々な基板を用いて形成させることができる。したがって、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが、同一の基板に形成することも可能である。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが、ガラス基板、プラスチック基板、単結晶基板、またはＳＯＩ基板などの様々な基板を用いて形成することも可能である。所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが同じ基板を用いて形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部が、ある基板に形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部が、別の基板に形成されていることも可能である。つまり、所定の機能を実現させるために必要な回路の全てが同じ基板を用いて形成されていなくてもよい。例えば、所定の機能を実現させるために必要な回路の一部は、ガラス基板上にトランジスタにより形成され、所定の機能を実現させるために必要な回路の別の一部は、単結晶基板に形成され、単結晶基板を用いて形成されたトランジスタで構成されたＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）でガラス基板に接続して、ガラス基板上にそのＩＣチップを配置することも可能である。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）やプリント基板を用いてガラス基板と接続することも可能である。このように、回路の一部が同じ基板に形成されていることにより、部品点数の削減によるコストの低減、又は回路部品との接続点数の低減による信頼性の向上を図ることができる。あるいは、駆動電圧が高い部分及び駆動周波数が高い部分の回路は、消費電力が大きくなってしまうので、そのような部分の回路は同じ基板に形成せず、そのかわりに、例えば、単結晶基板にその部分の回路を形成して、その回路で構成されたＩＣチップを用いるようにすれば、消費電力の増加を防ぐことができる。
なお、一画素とは、明るさを制御できる要素一つ分を示すものとする。よって、一例としては、一画素とは、一つの色要素を示すものとし、その色要素一つで明るさを表現する。従って、そのときは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色要素からなるカラー表示装置の場合には、画像の最小単位は、Ｒの画素とＧの画素とＢの画素との三画素から構成されるものとする。なお、色要素は、三色に限定されず、三色以上を用いても良いし、ＲＧＢ以外の色を用いても良い。例えば、白色を加えて、ＲＧＢＷ（Ｗは白）としても可能である。あるいは、ＲＧＢに、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、エメラルドグリーン、朱色などを一色以上追加することも可能である。あるいは、例えば、ＲＧＢの中の少なくとも一色に類似した色を、ＲＧＢに追加することも可能である。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ１、Ｂ２としてもよい。Ｂ１とＢ２とは、どちらも青色であるが、少し周波数が異なっている。同様に、Ｒ１、Ｒ２、Ｇ、Ｂとすることも可能である。このような色要素を用いることにより、より実物に近い表示を行うことができる。このような色要素を用いることにより、消費電力を低減することができる。別の例としては、一つの色要素について、複数の領域を用いて明るさを制御する場合は、その領域一つ分を一画素とすることも可能である。よって、一例として、面積階調を行う場合または副画素（サブ画素）を有している場合、一つの色要素につき、明るさを制御する領域が複数あり、その全体で階調を表現するが、明るさを制御する領域の一つ分を一画素とすることも可能である。よって、その場合は、一つの色要素は、複数の画素で構成されることとなる。あるいは、明るさを制御する領域が一つの色要素の中に複数あっても、それらをまとめて、一つの色要素を１画素としてもよい。よって、その場合は、一つの色要素は、一つの画素で構成されることとなる。あるいは、一つの色要素について、複数の領域を用いて明るさを制御する場合、画素によって、表示に寄与する領域の大きさが異なっている場合がある。あるいは、一つの色要素につき複数ある、明るさを制御する領域において、各々に供給する信号を僅かに異ならせるようにして、視野角を広げるようにしてもよい。つまり、一つの色要素について、複数個ある領域が各々有する画素電極の電位が、各々異なっていることも可能である。その結果、液晶分子に加わる電圧が各画素電極によって各々異なる。よって、視野角を広くすることができる。
なお、一画素（三色分）と明示的に記載する場合は、ＲとＧとＢの三画素分を一画素と考える場合であるとする。一画素（一色分）と明示的に記載する場合は、一つの色要素につき、複数の領域がある場合、それらをまとめて一画素と考える場合であるとする。
なお、画素は、マトリクス状に配置（配列）されている場合がある。ここで、画素がマトリクスに配置（配列）されているとは、縦方向もしくは横方向において、画素が直線上に並んで配置されている場合、又はギザギザな線上に配置されている場合を含む。よって、例えば三色の色要素（例えばＲＧＢ）でフルカラー表示を行う場合に、ストライプ配置されている場合、又は三つの色要素のドットがデルタ配置されている場合も含む。さらに、ベイヤー配置されている場合も含む。なお、色要素は、三色に限定されず、それ以上でもよく、例えば、ＲＧＢＷ（Ｗは白）、又はＲＧＢに、イエロー、シアン、マゼンタなどを一色以上追加したものなどがある。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。これにより、低消費電力化、又は表示素子の長寿命化を図ることができる。
なお、画素に能動素子を有するアクティブマトリクス方式、または、画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式を用いることができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）として、トランジスタだけでなく、さまざまな能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いることができる。例えば、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）やＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることも可能である。これらの素子は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。さらに、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることができる。
なお、アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、製造工程が少なく、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる。能動素子（アクティブ素子、非線形素子）を用いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化や高輝度化をはかることができる。
なお、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有しており、ドレイン領域とチャネル領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。ここで、ソースとドレインとは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、本書類（明細書、特許請求の範囲又は図面など）においては、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばない場合がある。その場合、一例としては、それぞれを第１端子、第２端子と表記する場合がある。あるいは、それぞれを第１の電極、第２の電極と表記する場合がある。あるいは、ソース領域、ドレイン領域と表記する場合がある。
なお、トランジスタは、ベースとエミッタとコレクタとを含む少なくとも三つの端子を有する素子であってもよい。この場合も同様に、エミッタとコレクタとを、第１端子、第２端子と表記する場合がある。
なお、ゲートとは、ゲート電極とゲート配線（ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線等とも言う）とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ゲート電極とは、チャネル領域を形成する半導体と、ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている部分の導電膜のことを言う。なお、ゲート電極の一部は、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域またはソース領域（またはドレイン領域）と、ゲート絶縁膜を介してオーバーラップしている場合もある。ゲート配線とは、各トランジスタのゲート電極の間を接続するための配線、各画素の有するゲート電極の間を接続するための配線、又はゲート電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。
ただし、ゲート電極としても機能し、ゲート配線としても機能するような部分（領域、導電膜、配線など）も存在する。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。つまり、ゲート電極とゲート配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延伸して配置されているゲート配線の一部とチャネル領域がオーバーラップしている場合、その部分（領域、導電膜、配線など）はゲート配線として機能しているが、ゲート電極としても機能していることになる。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。
なお、ゲート電極と同じ材料で形成され、ゲート電極と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）も、ゲート電極と呼んでも良い。同様に、ゲート配線と同じ材料で形成され、ゲート配線と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）も、ゲート配線と呼んでも良い。このような部分（領域、導電膜、配線など）は、厳密な意味では、チャネル領域とオーバーラップしていない場合、又は別のゲート電極と接続させる機能を有していない場合がある。しかし、製造時の仕様などの関係で、ゲート電極またはゲート配線と同じ材料で形成され、ゲート電極またはゲート配線と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）がある。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）もゲート電極またはゲート配線と呼んでも良い。
なお、例えば、マルチゲートのトランジスタにおいて、１つのゲート電極と、別のゲート電極とは、ゲート電極と同じ材料で形成された導電膜で接続される場合が多い。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極とゲート電極とを接続させるための部分（領域、導電膜、配線など）であるため、ゲート配線と呼んでも良いが、マルチゲートのトランジスタを１つのトランジスタと見なすこともできるため、ゲート電極と呼んでも良い。つまり、ゲート電極またはゲート配線と同じ材料で形成され、ゲート電極またはゲート配線と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）は、ゲート電極やゲート配線と呼んでも良い。さらに、例えば、ゲート電極とゲート配線とを接続させている部分の導電膜であって、ゲート電極またはゲート配線とは異なる材料で形成された導電膜も、ゲート電極と呼んでも良いし、ゲート配線と呼んでも良い。
なお、ゲート端子とは、ゲート電極の部分（領域、導電膜、配線など）または、ゲート電極と電気的に接続されている部分（領域、導電膜、配線など）について、その一部分のことを言う。
なお、ある配線を、ゲート配線、ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線などと呼ぶ場合、その配線にトランジスタのゲートが接続されていない場合もある。この場合、ゲート配線、ゲート線、ゲート信号線、走査線、走査信号線は、トランジスタのゲートと同じ層で形成された配線、トランジスタのゲートと同じ材料で形成された配線またはトランジスタのゲートと同時に成膜された配線を意味している場合がある。例としては、保持容量用配線、電源線、基準電位供給配線などがある。
なお、ソースとは、ソース領域とソース電極とソース配線（ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線等とも言う）とを含んだ全体、もしくは、それらの一部のことを言う。ソース領域とは、Ｐ型不純物（ボロンやガリウムなど）やＮ型不純物（リンやヒ素など）が多く含まれる半導体領域のことを言う。従って、少しだけＰ型不純物やＮ型不純物が含まれる領域、いわゆる、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域は、ソース領域には含まれない。ソース電極とは、ソース領域とは別の材料で形成され、ソース領域と電気的に接続されて配置されている部分の導電層のことを言う。ただし、ソース電極は、ソース領域も含んでソース電極と呼ぶこともある。ソース配線とは、各トランジスタのソース電極の間を接続するための配線、各画素の有するソース電極の間を接続するための配線、又はソース電極と別の配線とを接続するための配線のことを言う。
しかしながら、ソース電極としても機能し、ソース配線としても機能するような部分（領域、導電膜、配線など）も存在する。そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。つまり、ソース電極とソース配線とが、明確に区別できないような領域も存在する。例えば、延伸して配置されているソース配線の一部とソース領域とがオーバーラップしている場合、その部分（領域、導電膜、配線など）はソース配線として機能しているが、ソース電極としても機能していることになる。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）は、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
なお、ソース電極と同じ材料で形成され、ソース電極と同じ島（アイランド）を形成してつながっている部分（領域、導電膜、配線など）や、ソース電極とソース電極とを接続する部分（領域、導電膜、配線など）も、ソース電極と呼んでも良い。さらに、ソース領域とオーバーラップしている部分も、ソース電極と呼んでも良い。同様に、ソース配線と同じ材料で形成され、ソース配線と同じ島（アイランド）を形成してつながっている領域も、ソース配線と呼んでも良い。このような部分（領域、導電膜、配線など）は、厳密な意味では、別のソース電極と接続させる機能を有していない場合がある。しかし、製造時の仕様などの関係で、ソース電極またはソース配線と同じ材料で形成され、ソース電極またはソース配線とつながっている部分（領域、導電膜、配線など）がある。よって、そのような部分（領域、導電膜、配線など）もソース電極またはソース配線と呼んでも良い。
なお、例えば、ソース電極とソース配線とを接続させている部分の導電膜であって、ソース電極またはソース配線とは異なる材料で形成された導電膜も、ソース電極と呼んでも良いし、ソース配線と呼んでも良い。
なお、ソース端子とは、ソース領域の領域や、ソース電極や、ソース電極と電気的に接続されている部分（領域、導電膜、配線など）について、その一部分のことを言う。
なお、ある配線を、ソース配線、ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線などと呼ぶ場合、その配線にトランジスタのソース（ドレイン）が接続されていない場合もある。この場合、ソース配線、ソース線、ソース信号線、データ線、データ信号線は、トランジスタのソース（ドレイン）と同じ層で形成された配線、トランジスタのソース（ドレイン）と同じ材料で形成された配線またはトランジスタのソース（ドレイン）と同時に成膜された配線を意味している場合がある。例としては、保持容量用配線、電源線、基準電位供給配線などがある。
なお、ドレインについては、ソースと同様である。
なお、半導体装置とは半導体素子（トランジスタ、ダイオード、サイリスタなど）を含む回路を有する装置のことをいう。さらに、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を半導体装置と呼んでもよい。または、半導体材料を有する装置のことを半導体装置と言う。
なお、表示素子とは、光学変調素子、液晶素子、発光素子、ＥＬ素子（有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子又は有機物及び無機物を含むＥＬ素子）、電子放出素子、電気泳動素子、放電素子、光反射素子、光回折素子、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、などのことを言う。ただし、これに限定されない。
なお、表示装置とは、表示素子を有する装置のことを言う。なお、表示装置は、表示素子を含む複数の画素を含んでいても良い。なお、表示装置は、複数の画素を駆動させる周辺駆動回路を含んでいても良い。なお、複数の画素を駆動させる周辺駆動回路は、複数の画素と同一基板上に形成されてもよい。なお、表示装置は、ワイヤボンディングやバンプなどによって基板上に配置された周辺駆動回路、いわゆる、チップオングラス（ＣＯＧ）で接続されたＩＣチップ、または、ＴＡＢなどで接続されたＩＣチップを含んでいても良い。なお、表示装置は、ＩＣチップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタなどが取り付けられたフレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）を含んでもよい。なお、表示装置は、フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）などを介して接続され、ＩＣチップ、抵抗素子、容量素子、インダクタ、トランジスタなどが取り付けられたプリント配線基板（ＰＷＢ）を含んでいても良い。なお、表示装置は、偏光板または位相差板などの光学シートを含んでいても良い。なお、表示装置は、照明装置、筐体、音声入出力装置、光センサなどを含んでいても良い。ここで、バックライトユニットのような照明装置は、導光板、プリズムシート、拡散シート、反射シート、光源（ＬＥＤ、冷陰極管など）、冷却装置（水冷式、空冷式）などを含んでいても良い。
なお、照明装置は、バックライトユニット、導光板、プリズムシート、拡散シート、反射シート、光源（ＬＥＤ、冷陰極管、熱陰極管など）、冷却装置などを有している装置のことをいう。
なお、発光装置とは、発光素子などを有している装置のことをいう。表示素子として発光素子を有している場合は、発光装置は、表示装置の具体例の一つである。
なお、反射装置とは、光反射素子、光回折素子、光反射電極などを有している装置のことをいう。
なお、液晶表示装置とは、液晶素子を有している表示装置をいう。液晶表示装置には、直視型、投写型、透過型、反射型、半透過型などがある。
なお、駆動装置とは、半導体素子、電気回路、電子回路を有する装置のことを言う。例えば、ソース信号線から画素内への信号の入力を制御するトランジスタ（選択用トランジスタ、スイッチング用トランジスタなどと呼ぶことがある）、画素電極に電圧または電流を供給するトランジスタ、発光素子に電圧または電流を供給するトランジスタなどは、駆動装置の一例である。さらに、ゲート信号線に信号を供給する回路（ゲートドライバ、ゲート線駆動回路などと呼ぶことがある）、ソース信号線に信号を供給する回路（ソースドライバ、ソース線駆動回路などと呼ぶことがある）などは、駆動装置の一例である。
なお、表示装置、半導体装置、照明装置、冷却装置、発光装置、反射装置、駆動装置などは、互いに重複して有している場合がある。例えば、表示装置が、半導体装置および発光装置を有している場合がある。あるいは、半導体装置が、表示装置および駆動装置を有している場合がある。
なお、Ａの上にＢが形成されている、あるいは、Ａ上にＢが形成されている、と明示的に記載する場合は、Ａの上にＢが直接接して形成されていることに限定されない。直接接してはいない場合、つまり、ＡとＢと間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。ここで、Ａ、Ｂは、対象物（例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など）であるとする。
従って例えば、層Ａの上に（もしくは層Ａ上に）、層Ｂが形成されている、と明示的に記載されている場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
さらに、Ａの上方にＢが形成されている、と明示的に記載されている場合についても同様であり、Ａの上にＢが直接接していることに限定されず、ＡとＢとの間に別の対象物が介在する場合も含むものとする。従って例えば、層Ａの上方に、層Ｂが形成されている、という場合は、層Ａの上に直接接して層Ｂが形成されている場合と、層Ａの上に直接接して別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）が形成されていて、その上に直接接して層Ｂが形成されている場合とを含むものとする。なお、別の層（例えば層Ｃや層Ｄなど）は、単層でもよいし、複層でもよい。
なお、Ａの上にＢが直接接して形成されている、と明示的に記載する場合は、Ａの上に直接接してＢが形成されている場合を含み、ＡとＢと間に別の対象物が介在する場合は含まないものとする。
なお、Ａの下にＢが、あるいは、Ａの下方にＢが、の場合についても、同様である。
なお、明示的に単数として記載されているものについては、単数であることが望ましい。ただし、これに限定されず、複数であることも可能である。同様に、明示的に複数として記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただし、これに限定されず、単数であることも可能である。
数ルクスから数万ルクスの広範囲にわたる照度領域を、１つの光センサで測定することができるため、利便性が高く、消費電力の小さい光電変換装置を得ることができる。さらに、照度測定に用いる光センサの数が少ないので、特性ばらつきによる出力のばらつきが小さい光電変換装置を得ることができる。さらに、歩留まりが高く、製造コストが小さい光電変換装置を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同様のものを指す符号は異なる図面間で共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。
［実施の形態１］
本実施の形態の光電変換装置について、図２９、図３０、図３１、図３２、図３３、図３４、図３５を用いて説明する。本実施の形態の光電変換装置は、光検出回路２９００と、増幅器２９０３と、比較回路２９０４と、基準電圧生成回路２９０５と、制御回路２９０６とを有する。光検出回路２９００は、光センサ２９０１と、電流電圧変換回路２９０２とを有する。
光検出回路２９００は、感知した照度に対応する電圧信号を出力する機能を有する。光センサ２９０１は、感知した照度に対応する電流信号を出力する機能を有する。電流電圧変換回路２９０２は、電流電圧変換素子を有し、光センサ２９０１から出力された電流信号を、電圧信号に変換する機能を有する。なお、光センサ２９０１としては、フォトダイオードおよびフォトトランジスタを用いることができる。また、電流電圧変換素子としては、抵抗、ダイオード、トランジスタ、可変抵抗等を用いることができる。
なお、本実施の形態において、光検出回路２９００は、照度を電圧信号として出力する機能を有するため、光検出回路２９００を単体で光電変換装置と呼称することもある。
増幅器２９０３は、光検出回路２９００から出力された電圧信号を増幅し、光電変換装置の出力として出力する機能を有する。増幅器２９０３としては、オペアンプおよびトランジスタ等を用いることができる。なお、光検出回路２９００から出力された電圧信号が十分に大きければ、本実施の形態の光電変換装置は、必ずしも増幅器２９０３を有していなくてもよい。
比較回路２９０４は、増幅器２９０３からの出力と、基準電圧生成回路２９０５との出力を比較し、制御回路２９０６にその結果を出力する機能を有する。
基準電圧生成回路２９０５は、増幅器２９０３からの出力と比較される基準の電圧を生成する機能を有する。
制御回路２９０６は、比較回路２９０４からの出力によって、検出する照度範囲を決定し、制御信号を光検出回路２９００へ出力する機能を有する。なお、図示はしないが、本実施の形態の光電変換装置は、比較回路２９０４からの出力以外の情報を制御回路２９０６に入力する回路を有していてもよい。たとえば、ディップスイッチ等の物理的なスイッチによる設定情報、メモリに格納された設定情報、別の光センサによる照度の情報等を、制御回路２９０６に入力することで、光検出回路２９００が検出できる照度範囲を制御する制御信号を決定することができる。この場合は、本実施の形態の光電変換装置は、比較回路２９０４および基準電圧生成回路２９０５を必ずしも有していなくてもよい。なぜならば、制御信号を決定するための各種の情報が制御回路２９０６に与えられているならば、光検出回路２９００の出力と基準電圧を比較しなくても、制御回路２９０６は光検出回路２９００が検出できる照度範囲を制御する制御信号を決定することができるからである。本実施の形態の光電変換装置が、比較回路２９０４および基準電圧生成回路２９０５を有していない場合は、回路面積の縮小によって装置を小さくすることができ、かつ、消費電力を低減することができる。
このような構成によって、本実施の形態の光電変換装置は、数ルクスから数万ルクスの広範囲にわたる照度領域を１つの光センサで測定することができる。そのため、利便性が高く、消費電力の小さい光電変換装置を得ることができる。さらに、照度測定に用いる光センサの数が少ないので、特性ばらつきによる出力のばらつきが小さい光電変換装置を得ることができる。さらに、歩留まりが高く、製造コストが小さい光電変換装置を得ることができる。
ここで、光センサとしてフォトダイオードを用いた場合において、フォトダイオードと抵抗が直列に接続された光検出回路における、検出できる照度の範囲および精度と、抵抗の抵抗値の関係について簡単に説明する。フォトダイオードは、外部から光を受けると、光電効果により光の強度（照度）に応じた光起電力および光電流を生ずる性質を持つ。また、逆バイアスがかかっている状態で光を受けると、光電流は、逆バイアス強度に依らずに照度のみに依存する。すなわち、フォトダイオードは、逆バイアスがかかっている状態において、照度を電流に変換する、光電変換素子として利用できる。
ただし、光電流は、逆バイアス強度にある程度の大きさがないと、照度のみに依存する状態とはならない。すなわち、逆バイアス強度はある閾値を持ち、この閾値以下ではフォトダイオードは光電変換素子として利用することが困難である。このように、フォトダイオードを光電変換素子として利用するためには、閾値よりも十分大きい逆バイアス強度が必要である。
また、この閾値は、照度が大きくなるにつれて大きくなる性質を持っている。すなわち、大きな照度を正常に検出するためには、それだけ大きな逆バイアスをフォトダイオードに印加する必要がある。
しかし、電源電圧が制限されている場合においては、フォトダイオードに十分な逆バイアスを印加するにも工夫が必要となる。つまり、フォトダイオードと抵抗にかける電圧をどのように配分するかが重要である。たとえば、抵抗の抵抗値が小さいほど、抵抗にかかる電圧が小さくなるため、その分フォトダイオードに十分な逆バイアスを印加することができる。すなわち、電源電圧が制限されている場合、抵抗の抵抗値が小さいほど、大きな照度でも正常に検出できるようになる（検出範囲が大きくなる）といえる。
一方、抵抗は、電流を電圧に変化する機能を持つ。これは、抵抗は、電流の大きさと抵抗値の積に比例した大きさの電圧降下を生じさせた結果、抵抗における電圧降下の大きさによって電流の変化を電圧の変化として検出できるようになるためである。このとき、抵抗の抵抗値が大きいほど、電流の変化に対する電圧の変化が大きくなる。電流の変化に対する電圧の変化が大きいとは、電流の微小な変化に対し、電圧の変化がより敏感になることを表す。これは、出力される電圧値をアナログ−デジタル変換する回路（ＡＤコンバータ）によって取り出す場合において、ＡＤコンバータの電圧に対する分解能が小さい場合においても、正常に取り出すことができることを意味している。すなわち、抵抗の抵抗値が大きいほど、光検出回路で検出できる照度の精度が向上するといえる。
以上より、フォトダイオードと抵抗が直列に接続された光検出回路における、検出できる照度の範囲および精度と、抵抗の抵抗値の関係についてまとめると、次のようになる。すなわち、「（１）抵抗の抵抗値が小さいほど、検出範囲が大きくなる」、「（２）抵抗の抵抗値が大きいほど、光検出回路で検出できる照度の精度が向上する」ことである。
光検出回路の設計においては、上記の（１）、（２）についてどちらを優先するか検討し、最適な抵抗値を有する抵抗を設計する。一般的に、上記の（１）、（２）を同時に満たすのは困難である。しかし、本実施の形態の光電変換装置によれば、上記の（１）、（２）を１つの光検出回路によって満足することができる。
本実施の形態の光検出回路２９００は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって、検出できる照度範囲を変更できる機能を有する。このような機能を有することによって、検出範囲の拡大と、検出精度の向上を実現できる。
本実施の形態の光検出回路２９００の一例を、図３０を参照して説明する。図３０に示す光検出回路２９００の一例において、光センサ２９０１は光電変換素子３００１を有し、電流電圧変換回路２９０２は抵抗Ｒ３０１および抵抗Ｒ３０２、スイッチ３００２を有する。端子ＯＵＴは、光検出回路２９００の出力電圧を出力する端子であり、光センサと電流電圧変換回路の間の電極と電気的に接続される。ここで、抵抗Ｒ３０１および抵抗Ｒ３０２は、それぞれ異なる抵抗値を持っているとする。ここでは、一例として抵抗Ｒ３０２の抵抗値は抵抗Ｒ３０１の抵抗値よりも大きいとする。配線３００３、３００４および３００５は、電源線であるとする。ここでは、一例として配線３００３に高い電位が供給され、配線３００４および３００５に低い電位が供給されているものとして説明する。また、ここでは、一例として光電変換素子３００１はフォトダイオードであるものとして説明する。
図３０に示す光検出回路２９００の一例において、スイッチ３００２は、光電変換素子３００１と電気的に接続される抵抗を、抵抗Ｒ３０１および抵抗Ｒ３０２で切り替えられるように構成される。つまり、光電変換素子３００１は、抵抗値の小さい抵抗である抵抗Ｒ３０１と直列に接続される状態と、抵抗値の大きい抵抗である抵抗Ｒ３０２と直列に接続される状態を取り得る。
ここで、本実施の形態におけるスイッチには、単体のトランジスタ、トランジスタを用いたアナログスイッチ、およびディップスイッチ等の物理的なスイッチ、などを用いることができる。
配線３００３は、光電変換素子３００１の一方の電極と電気的に接続される。配線３００４は、抵抗Ｒ３０１の一方の電極と電気的に接続される。配線３００５は、抵抗Ｒ３０２の一方の電極と電気的に接続される。
光電変換素子３００１が、抵抗値の小さい抵抗である抵抗Ｒ３０１と直列に接続される状態であるときは、「（１）抵抗の抵抗値が小さいほど検出範囲が大きくなる」という性質によって、光検出回路２９００の照度の検出範囲を大きくすることができる。こうすることによって、光検出回路２９００は、数万ルクス程度の大きな照度であるときも、正常に照度を検出することができる。
光電変換素子３００１が、抵抗値の大きい抵抗である抵抗Ｒ３０２と直列に接続される状態であるときは、「（２）抵抗の抵抗値が大きいほど光検出回路で検出できる照度の精度が向上する」という性質によって、光検出回路２９００の照度の検出精度を大きくすることができる。こうすることによって、光検出回路２９００は、数ルクス程度の小さな照度であるときのわずかな照度の変化も検出することができる。
なお、スイッチ３００２は、光電変換素子３００１が抵抗Ｒ３０１とも抵抗Ｒ３０２とも電気的に接続されない状態をとり得る構成であってもよい。こうすることで、いかなる照度が光検出回路２９００に入力されても、光検出回路２９００に電流が流れないスリープ状態とすることができる。この状態がとり得る構成であることによって、消費電力を低減することができる。
さらに、スイッチ３００２は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって切り替えられることができる。こうすることで、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光検出回路２９００を得ることができる。
ここで、光検出回路２９００が、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができることによる具体的な利点は、たとえば次のようなことが挙げられる。日中の屋外のような数万ルクスに達する環境で照度を検出する場合は、数ルクス程度の照度の変化を精度よく検出できることよりも、検出できる照度範囲をできるだけ大きくできることが、より重要である。なぜならば、数万ルクスの環境における数ルクスの変化は、そもそも人間が知覚することも困難であるためあまり重要ではなく、検出ができること自体が重要であるからである。このような場合は、電流電圧変換回路の抵抗値を小さくすることによって、検出できる照度範囲を大きくすることができる。
一方、屋内および夜間の屋外のような、数ルクスから数百ルクスの環境で照度を検出する場合は、検出できる照度範囲を大きくすることよりも、数ルクス程度の照度の変化を精度よく検出できることが、より重要である。なぜならば、数ルクスから数百ルクスの環境における数ルクスの変化は、人間がはっきりと知覚することができるためである。また、数ルクスから数百ルクスの環境において、数万ルクスの照度が検出できる利点は少ない。このような場合は、電流電圧変換回路の抵抗値を大きくすることによって、検出できる照度の精度を大きくすることができる。
次に、本実施の形態の光検出回路２９００の一例を、図３１を参照して説明する。図３１に示す光検出回路２９００の一例において、光センサ２９０１は光電変換素子３１０１を有し、電流電圧変換回路２９０２は抵抗Ｒ３１１、抵抗Ｒ３１２および抵抗Ｒ３１３、スイッチ３１０２を有する。端子ＯＵＴは、光検出回路２９００の出力電圧を出力する端子であり、光センサと電流電圧変換回路の間の電極と電気的に接続される。ここで、抵抗Ｒ３１１、抵抗Ｒ３１２および抵抗Ｒ３１３は、それぞれ異なる抵抗値を持っているとする。ここでは、一例として抵抗Ｒ３１２の抵抗値は抵抗Ｒ３１１の抵抗値よりも大きく、抵抗Ｒ３１３の抵抗値は抵抗Ｒ３１２の抵抗値よりも大きいとする。配線３１０３、３１０４、３１０５および３１０６は、電源線であるとする。ここでは、一例として配線３１０３に高い電位が供給され、配線３１０４、３１０５および３１０６に低い電位が供給されているものとして説明する。また、ここでは、一例として光電変換素子３１０１はフォトダイオードであるものとして説明する。
図３１に示す光検出回路２９００の一例において、スイッチ３１０２は、光電変換素子３１０１と電気的に接続される抵抗を、抵抗Ｒ３１１、抵抗Ｒ３１２および抵抗Ｒ３１３で切り替えられるように構成される。つまり、光電変換素子３１０１は、抵抗値の小さい抵抗である抵抗Ｒ３１１と直列に接続される状態と、抵抗値が中程度である抵抗Ｒ３１２と直列に接続される状態と、抵抗値の大きい抵抗である抵抗Ｒ３１３と直列に接続される状態と、を取り得る。
配線３１０３は、光電変換素子３１０１の一方の電極と電気的に接続される。配線３１０４は、抵抗Ｒ３１１の一方の電極と電気的に接続される。配線３１０５は、抵抗Ｒ３１２の一方の電極と電気的に接続される。配線３１０６は、抵抗Ｒ３１３の一方の電極と電気的に接続される。
光電変換素子３１０１が、抵抗値の小さい抵抗である抵抗Ｒ３１１と直列に接続される状態であるときは、「（１）抵抗の抵抗値が小さいほど検出範囲が大きくなる」という性質によって、光検出回路２９００の照度の検出範囲を大きくすることができる。こうすることによって、光検出回路２９００は、数万ルクス程度の大きな照度であるときも、正常に照度を検出することができる。
光電変換素子３１０１が、抵抗値が中程度である抵抗Ｒ３１２と直列に接続される状態であるときは、「（１）抵抗の抵抗値が小さいほど検出範囲が大きくなる」という性質と、「（２）抵抗の抵抗値が大きいほど光検出回路で検出できる照度の精度が向上する」という性質によって、光検出回路２９００の照度の検出範囲および検出精度を中程度に設定することができる。こうすることによって、光検出回路２９００は、数十ルクスから数千ルクス程度の中程度の照度であるとき、ある程度の検出範囲を確保しつつ、十分な検出精度で照度を検出することができる。
光電変換素子３１０１が、抵抗値の大きい抵抗である抵抗Ｒ３１３と直列に接続される状態であるときは、「（２）抵抗の抵抗値が大きいほど光検出回路で検出できる照度の精度が向上する」という性質によって、光検出回路２９００の照度の検出精度を大きくすることができる。こうすることによって、光検出回路２９００は、数ルクス程度の小さな照度であるときのわずかな照度の変化も検出することができる。
なお、スイッチ３１０２は、光電変換素子３１０１が抵抗Ｒ３１１とも抵抗Ｒ３１２とも抵抗Ｒ３１３とも電気的に接続されない状態をとり得る構成であってもよい。こうすることで、いかなる照度が光検出回路２９００に入力されても、光検出回路２９００に電流が流れないスリープ状態とすることができる。この状態がとり得る構成であることによって、消費電力を低減することができる。
さらに、スイッチ３１０２は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって切り替えられることができる。こうすることで、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光検出回路２９００を得ることができる。
ここで、光検出回路２９００が、検出できる照度範囲と精度を３段階で適切に設定することができることによる具体的な利点は、たとえば次のようなことが挙げられる。日中の屋外のような数万ルクスに達する環境で照度を検出する場合と、屋内および夜間の屋外のような、数ルクスから数百ルクスの環境で照度を検出する場合において、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができるだけではなく、両者の中間の環境、たとえば屋内および曇天の屋外のような、数十ルクスから数千ルクスの環境において、より適切な照度範囲と精度を設定できることである。こうすることによって、たとえば、照度が検出範囲内で徐々に変化するような場合に、ある照度において、照度範囲と精度が急激に変化してしまう境界ができてしまうことを避け、あらゆる照度範囲においてなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
このように、小さな照度範囲と大きな照度範囲だけでなく、両者の中間の照度範囲において、検出範囲と精度をどれだけ細かく設定できるかという点も重要である。そのため、本実施の形態の光検出回路２９００が有する電流電圧変換回路２９０２は、上述した２つおよび３つの抵抗を有する場合だけではなく、それ以上の抵抗を有していてもよい。異なる抵抗値を持つ抵抗の数が多いほど、検出できる照度範囲および精度が切り替わる境界において、照度範囲および精度が急激に変化してしまうことを避け、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
さらに、この考え方によると、電流電圧変換回路２９０２がとり得る抵抗値が多い方が、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことができるといえる。このような光検出回路２９００の別の構成例について、図３２を参照して説明する。
図３２に示す光検出回路２９００の一例において、光センサ２９０１は光電変換素子３２０１を有し、電流電圧変換回路２９０２は抵抗Ｒ３２１、抵抗Ｒ３２２および抵抗Ｒ３２３、スイッチ３２０２、３２０３および３２０４を有する。端子ＯＵＴは、光検出回路２９００の出力電圧を出力する端子であり、光センサと電流電圧変換回路の間の電極と電気的に接続される。ここで、抵抗Ｒ３２１、抵抗Ｒ３２２および抵抗Ｒ３２３は、それぞれ概同じ抵抗値を持っていてもよいし、それぞれ異なる抵抗値を持っていてもよい。ここでは、一例として抵抗Ｒ３２２の抵抗値は抵抗Ｒ３２１の抵抗値の２倍であり、抵抗Ｒ３２３の抵抗値は抵抗Ｒ３２２の抵抗値の２倍であるとする。配線３２０５、３２０６および３２０７は、電源線であるとする。ここでは、一例として配線３２０５に高い電位が供給され、配線３２０６および３２０７に低い電位が供給されているものとして説明する。また、ここでは、一例として光電変換素子３２０１はフォトダイオードであるものとして説明する。
配線３２０５は、光電変換素子３２０１の一方の電極と電気的に接続される。配線３２０６は、抵抗Ｒ３２３の一方の電極と電気的に接続される。配線３２０７は、抵抗Ｒ３２３と並列に配置される電極と電気的に接続される。
図３２に示す光検出回路２９００の一例において、スイッチ３２０２、スイッチ３２０３およびスイッチ３２０４は、光電変換素子３２０１と電気的に接続される抵抗が、抵抗Ｒ３２１、抵抗Ｒ３２２および抵抗Ｒ３２３のそれぞれにおいて、直列に接続されるかどうかを切り替えられるように構成される。つまり、スイッチ３２０２は、抵抗Ｒ３２１が光電変換素子３２０１と電気的に接続されるかどうかを切り替えるものであり、抵抗Ｒ３２１が光電変換素子３２０１と電気的に接続されない場合は、スイッチ３２０２は抵抗Ｒ３２１と並列に配置される電極と電気的に接続されるようにする。スイッチ３２０３は、抵抗Ｒ３２２が光電変換素子３２０１と電気的に接続されるかどうかを切り替えるものであり、抵抗Ｒ３２２が光電変換素子３２０１と電気的に接続されない場合は、スイッチ３２０３は抵抗Ｒ３２２と並列に配置される電極と電気的に接続されるようにする。スイッチ３２０４は、抵抗Ｒ３２３が光電変換素子３２０１と電気的に接続されるかどうかを切り替えるものであり、抵抗Ｒ３２３が光電変換素子３２０１と電気的に接続されない場合は、スイッチ３２０４は抵抗Ｒ３２３と並列に配置される電極と電気的に接続されるようにする。
さらに、スイッチ３２０２、スイッチ３２０３およびスイッチ３２０４は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって切り替えられることができる。こうすることで、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光検出回路２９００を得ることができる。
このような構成であることによって、光電変換素子３２０１は、抵抗Ｒ３２１、抵抗Ｒ３２２および抵抗Ｒ３２３の全てが直列に接続される状態もとり得るし、どれか２つと直列に接続される状態もとり得るし、どれか１つと直列に接続される状態もとり得る。こうすることによって、抵抗の数が少なくても、とり得る抵抗値の数を増やすことができるので、回路面積の増大を抑制しつつ、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
さらに、図３２に示す光検出回路２９００の一例のように、抵抗Ｒ３２２の抵抗値は抵抗Ｒ３２１の抵抗値の２倍であり、抵抗Ｒ３２３の抵抗値は抵抗Ｒ３２２の抵抗値の２倍であることが、とり得る抵抗値の数を増やすという点について好ましい。なぜならば、こうすることによって、スイッチの接続状態によって抵抗値を２のべき乗に比例する値にすることができるため、少ない抵抗数でより広い抵抗値の範囲を偏り無く設定できるためである。たとえば、一番小さい抵抗値を持つ抵抗の値をｒとしたとき、図３２に示す電流電圧変換回路２９０２は、抵抗値として概０に近い値と、ｒ、２ｒ、３ｒ、４ｒ、５ｒ、６ｒ、７ｒの抵抗値をとり得る。したがって、２を抵抗の数だけ乗じた数の抵抗値を得られる。
なお、図３２に示す光検出回路では抵抗の数を３つとしたが、本実施の形態の光検出回路はこれに限定されず、２つでもよいし、４つ以上でもよいことは言うまでもない。抵抗の数が多いほど、電流電圧変換回路がとり得る抵抗値は、そのべき乗で増えるため、回路面積の増大をより抑制しつつ、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
さらに、電流電圧変換回路２９０２がとり得る抵抗値が多い方が、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことができるという考え方にしたがって、光検出回路２９００の別の構成例について、図３３を参照して説明する。
図３３に示す光検出回路２９００の一例において、光センサ２９０１は光電変換素子３３０１を有し、電流電圧変換回路２９０２は可変抵抗ＲＶ３３を有する。端子ＯＵＴは、光検出回路２９００の出力電圧を出力する端子であり、光センサと電流電圧変換回路の間の電極と電気的に接続される。ここで、可変抵抗ＲＶ３３は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって抵抗値を制御されることができる。こうすることで、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光検出回路２９００を得ることができる。配線３３０３および３３０４は、電源線であるとする。ここでは、一例として配線３３０３に高い電位が供給され、配線３３０４に低い電位が供給されているものとして説明する。また、ここでは、一例として光電変換素子３３０１はフォトダイオードであるものとして説明する。
配線３３０３は、光電変換素子３３０１の一方の電極と電気的に接続される。配線３３０４は、可変抵抗ＲＶ３３の一方の電極と電気的に接続される。
このように、電流電圧変換回路２９０２として可変抵抗ＲＶ３３を用いて、可変抵抗ＲＶ３３を図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって抵抗値を制御する構成であることによって、電流電圧変換回路２９０２のとり得る抵抗値を制御してもよい。こうすることによって、光検出回路２９００は、回路面積の増大をより抑制しつつ、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
さらに、電流電圧変換回路２９０２がとり得る抵抗値が多い方が、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことができるという考え方にしたがって、光検出回路２９００の別の構成例について、図３４を参照して説明する。
図３４に示す光検出回路２９００の一例において、光センサ２９０１は光電変換素子３４０１を有し、電流電圧変換回路２９０２はトランジスタＴＲ３４を有する。端子ＯＵＴは、光検出回路２９００の出力電圧を出力する端子であり、光センサと電流電圧変換回路の間の電極と電気的に接続される。ここで、トランジスタＴＲ３４は、図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって抵抗値を制御されることができる。こうすることで、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光検出回路２９００を得ることができる。配線３４０３および３４０４は、電源線であるとする。ここでは、一例として配線３４０３に高い電位が供給され、配線３４０４に低い電位が供給されているものとして説明する。また、ここでは、一例として光電変換素子３４０１はフォトダイオードであるものとして説明する。
配線３４０３は、光電変換素子３４０１の一方の電極と電気的に接続される。配線３４０４は、トランジスタＴＲ３４の一方の電極と電気的に接続される。
このように、電流電圧変換回路２９０２としてトランジスタＴＲ３４を用いて、トランジスタＴＲ３４を図２９に示す制御回路２９０６から出力される制御信号によって抵抗値を制御する構成であることによって、電流電圧変換回路２９０２のとり得る抵抗値を制御してもよい。こうすることによって、光検出回路２９００は、回路面積の増大をより抑制しつつ、あらゆる照度範囲において、よりなめらかな特性の照度検出を行なうことが可能となる。
さらに、電流電圧変換回路２９０２としてトランジスタＴＲ３４を用いることによって、より有益な効果を得ることができる。それは、トランジスタＴＲ３４を飽和領域で動作させることによって、光検出回路２９００に流れる電流の上限を、図２９に示す制御回路２９０６によって制御できるようになることである。
上記の点について以下に詳細に説明する。電流電圧変換回路２９０２としてトランジスタＴＲ３４を用いる場合、トランジスタＴＲ３４に流れる電流が、トランジスタＴＲ３４のソースとドレイン間の電圧に依存する動作領域、すなわち線形領域でトランジスタＴＲ３４を動作させる。こうすることによって、トランジスタＴＲ３４を用いて、光センサ２９０１から出力される電流を電圧に変換する、電流電圧変換回路２９０２を実現することができる。
ここで、光センサ２９０１が非常に大きい照度の光を受ける、あるいは、静電気の発生等によって、光検出回路２９００に非常に大きな電流が流れた場合、光センサ２９０１、電流電圧変換回路２９０２および端子ＯＵＴに電気的に接続された増幅器、等が破壊される恐れがある。しかしながら、電流電圧変換回路２９０２としてトランジスタＴＲ３４を用いる場合は、トランジスタＴＲ３４を飽和領域で動作させることによって、光検出回路２９００に流れる電流の上限を、図２９に示す制御回路２９０６によって制御できるようになるため、大電流による回路の破壊を防止することができる。これは、トランジスタＴＲ３４が飽和領域で動作する場合は、トランジスタＴＲ３４に流れる電流はトランジスタＴＲ３４のソース及びドレイン間の電圧に依存せずに一定であるため、光検出回路２９００に流れる電流のリミッターとして動作させることが可能であるからである。
なお、光検出回路２９００に流れる電流の上限は、トランジスタＴＲ３４のゲート電圧によって制御することができる。トランジスタＴＲ３４のゲート電圧は、図２９に示す制御回路２９０６によって制御されてもよい。
なお、本実施形態で述べた光検出回路２９００の例において、電源線の電位の関係を逆にした構成であってもよい。つまり、光センサ２９０１に接続される電源線に供給される電位を低い電位にし、電流電圧変換回路２９０２に供給される電位を高い電位にし、光電変換素子３４０１の向きを逆にすることでも、光検出回路２９００は正常に動作する。
なお、本実施形態で述べた光検出回路２９００の例において、光センサ２９０１と、光センサ２９０１に接続される電源線との間に、新たに電流電圧変換回路を追加した構成であってもよい。こうすることで、光検出回路２９００の出力を２つとすることができる。この２つの出力は、照度に対する電圧の変化の向きが逆になる。つまり、光センサ２９０１の高電位側の出力は、光の照射がない場合（光検出回路２９００に電流が流れない場合）に高い電位となり、光が強く照射されるほど電位が低くなる。一方、光センサ２９０１の低電位側の出力は、光の照射がない場合に低い電位となり、光が強く照射されるほど電位が高くなる。このように、照度に対する電圧の変化の向きが逆である２つの出力を用いることによって、光検出回路２９００を用いた論理回路（光スイッチ）を簡素に構築することが可能となる。たとえば、信号を反転する回路が不要となるため、回路の規模を縮小し、消費電力を低減することができる。また、大電流に対する回路の破壊を、より低減することができる。
次に、図２９に示した本実施の形態の光電変換装置の具体的な動作例について、図３５に示すフローチャートを参照して説明する。
図３５に示すフローチャートによる動作は、大まかに説明すると、次のようなものである。まず始めに、検出範囲をできるだけ大きくした光検出回路２９００によって、照度を電圧信号とし、該電圧信号を増幅器２９０３で増幅して出力する。この出力電圧をＶＯＵＴとする。この検出動作を、第１の照度検出動作と呼ぶことにする。このとき、基準電圧生成回路２９０５によって、複数の異なる基準電圧を生成し、比較回路２９０４に入力しておく。そして、増幅器２９０３の出力電圧ＶＯＵＴを、複数の異なる基準電圧とそれぞれ比較し、出力電圧ＶＯＵＴの大きさが、どの基準電圧の範囲に含まれているかを判断する。そして、出力電圧ＶＯＵＴが含まれる基準電圧の範囲にしたがって、光検出回路２９００の検出範囲および検出精度を、制御回路２９０６によって設定し、再度照度を検出する。この検出動作を、第２の照度検出動作と呼ぶことにする。つまり、１度大まかに照度を検出しておいて、検出された照度が、より精度良く検出できる範囲であれば、検出精度を大きくして再度照度を検出するという方法である。
ここで、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値は、第１の抵抗値Ｒ１が一番小さく、第２の抵抗値Ｒ２はＲ１よりも大きく、第３の抵抗値Ｒ３はＲ２よりも大きく、第４の抵抗値Ｒ４はＲ３よりも大きく、第５の抵抗値Ｒ５はＲ４よりも大きいとして説明する。なお、ここでは、抵抗値の数は５つであるとして説明するが、本実施の形態の電流電圧変換回路２９０２の抵抗値の数はこれに限定されないのは明らかである。本実施の形態にかかる電流電圧変換回路２９０２の抵抗値の数は１つでもよいし、２つでもよいし、３つでもよいし、４つでもよいし、６つ以上でもよい。さらに、可変抵抗やトランジスタを用いる場合のように、連続量であってもよい。ここで、抵抗値の数は１つでもよいとしたのは、後述するように、光センサ２９０１内で電流値を制御することもできるからである。
さらに、複数の異なる基準電圧の数は、電流電圧変換回路２９０２がとり得る抵抗値の数にしたがって決められてもよい。たとえば、抵抗値の数が５つであるときは、複数の異なる基準電圧の数は抵抗値の数よりも１つ少ない４つであるとしてもよい。このときの複数の異なる基準電圧を、大きい方からそれぞれＶｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３、Ｖｔｈ４、とする。また、抵抗値が連続量として制御できる場合は、複数の異なる基準電圧の数は任意に決められるが、概５つ程度が好ましい。なぜならば、数ルクスから数万ルクスの照度範囲を検出するとき、照度が１桁変化する場合に相当する照度範囲を、基準電圧の１つの範囲に対応させることができるからである。
次に、図３５に示すフローチャートによる動作を詳細に説明する。開始後、照度検出範囲をできるだけ大きくするために、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第１の抵抗値Ｒ１とする。この動作をステップ１とする。
ステップ１の終了後、ステップ２に移る。ステップ２は、光検出回路２９００によって照度を検出する動作である。ステップ２の動作によって、検出範囲を大きくしたときの照度に従った出力電圧ＶＯＵＴが出力される。
ステップ２の終了後、ステップ３に移る。ステップ３は、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴと、基準電圧生成回路２９０５によって生成された基準電圧を比較し、その結果から抵抗値を決める動作の１つである。ステップ３では、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴが、第１の基準電圧Ｖｔｈ１よりも大きいかどうかを判断する。ステップ３において、ＶＯＵＴ＞Ｖｔｈ１と判断されたときは、検出動作は終了する。そうではないときは、ステップ４に進む。
ステップ３で判断した結果による動作は、次の理由による。ここでは、照度が大きいほど出力電圧ＶＯＵＴは大きいとして説明するため、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴが複数の異なる基準電圧の中で一番電圧の大きい基準電圧Ｖｔｈ１よりも大きいということは、ステップ２において大きな照度が検出されたことを意味している。ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴは、抵抗値の小さい第１の抵抗値Ｒ１での検出の結果である。すなわち、一番検出範囲の大きい状態において測定した照度が、一番電圧の大きい基準電圧Ｖｔｈ１に対応する照度よりも大きいので、これ以上抵抗値を変えて精度を大きくして測定する必要がないということである。
ステップ４は、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴと、基準電圧生成回路２９０５によって生成された基準電圧を比較し、その結果から抵抗値を決める動作の１つである。ステップ４では、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ２＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ１であるかどうかを判断する。ステップ４において、出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ２＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ１の範囲内であると判断されたときは、ステップ７に進む。そうではないときは、ステップ５に進む。
ステップ５は、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴと、基準電圧生成回路２９０５によって生成された基準電圧を比較し、その結果から抵抗値を決める動作の１つである。ステップ５では、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ３＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ２であるかどうかを判断する。ステップ５において、出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ３＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ２の範囲内であると判断されたときは、ステップ８に進む。そうではないときは、ステップ６に進む。
ステップ６は、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴと、基準電圧生成回路２９０５によって生成された基準電圧を比較し、その結果から抵抗値を決める動作の１つである。ステップ６では、ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ４＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ３であるかどうかを判断する。ステップ６において、出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ４＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ３の範囲内であると判断されたときは、ステップ９に進む。そうではないときは、ステップ１０に進む。
ステップ７は、ステップ４で出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ２＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ１の範囲内であると判断されたときに、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第２の抵抗値Ｒ２とする動作である。電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第２の抵抗値Ｒ２とした後、ステップ１１に進む。
ステップ８は、ステップ５で出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ３＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ２の範囲内であると判断されたときに、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第３の抵抗値Ｒ３とする動作である。電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第３の抵抗値Ｒ３とした後、ステップ１１に進む。
ステップ９は、ステップ６で出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ４＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ３の範囲内であると判断されたときに、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第４の抵抗値Ｒ４とする動作である。電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第４の抵抗値Ｒ４とした後、ステップ１１に進む。
ステップ１０は、ステップ６で出力電圧ＶＯＵＴが、Ｖｔｈ４＜ＶＯＵＴ≦Ｖｔｈ３の範囲内ではないと判断されたときに、電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第５の抵抗値Ｒ５とする動作である。電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を第５の抵抗値Ｒ５とした後、ステップ１１に進む。
ステップ４〜ステップ１０による動作は、次の理由による。ステップ２で出力された出力電圧ＶＯＵＴは、抵抗値の小さい第１の抵抗値Ｒ１での検出の結果である。その結果によって、検出された照度が、大体どの程度の範囲内に存在するか、という判断を、ステップ４〜ステップ６で行なっている。ステップ４〜ステップ６で大体の照度がわかれば、その照度にしたがって、検出範囲を絞り込む。そのために、ステップ７〜ステップ１０において、照度が小さいほど電流電圧変換回路２９０２の抵抗値を大きくしている。こうすることによって、照度が小さい場合ほど、検出精度を大きくすることができるので、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光電変換装置を得ることができる。
ステップ１１は、ステップ７〜ステップ１０において設定した抵抗値を用いて、再度照度を検出する動作である。ステップ１１における照度検出においては、ステップ１〜ステップ１０において、検出される照度に対する最適な抵抗値が設定されている状態で、最適な検出範囲および検出精度を持って検出を行なうことができる。このように、本実施の形態の光電変換装置を、図３５に示すフローチャートにしたがって動作させることによって、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光電変換装置を得ることができる。
なお、ここでは、照度が大きいほど出力電圧ＶＯＵＴは大きいとして説明するが、本実施の形態の光電変換装置の動作はこれに限定されず、照度が大きいほど出力電圧ＶＯＵＴが小さくなる構成でもよい。このときは、ステップ３で用いる基準電圧は一番小さいものを用い、ステップ４〜ステップ６で用いる基準電圧は、小さいものから順に比較していく。こうすることによっても、照度が小さい場合ほど、検出精度を大きくすることができるので、検出できる照度範囲と精度を適切に設定することができる光電変換装置を得ることができる。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
［実施の形態２］
本実施の形態について、図１（Ａ）〜図１（Ｂ）、図２、図３（Ａ）〜図３（Ｂ）、図４、図５、図６、図７、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）、図１２、図１３を用いて説明する。図１（Ａ）に示す半導体装置は、光電変換装置１０１、バイアス切り替え手段１０２、電源１０３、端子ＯＵＴ、抵抗１０４とを有する。なお、光電変換装置１０１は、図１（Ｂ）に示すように光電変換素子１１５と薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＴＦＴ））で構成される薄膜集積回路とを有し、前記薄膜集積回路は少なくとも薄膜トランジスタ１１３とダイオード接続された薄膜トランジスタ１１２とで構成されるカレントミラー回路１１４を有する。なお、本実施形態においてカレントミラー回路１１４を構成する薄膜トランジスタはｎチャネル型薄膜トランジスタとする。また、光電変換装置は、フォトＩＣとも言う。
光電変換装置１０１の一方の端子１２１は、バイアス切り替え手段１０２を介し電源１０３の一方の電極と接続されており、光電変換装置１０１の他方の端子１２２は抵抗１０４を介し電源１０３の他方の電極に接続されている。なお、光電変換装置１０１から得られる電流は抵抗１０４を用いて端子１２１と接続された端子ＯＵＴより電圧として出力される。
次に、光電変換装置１０１について図１（Ｂ）を用いて説明する。端子１２１は、光電変換素子１１５を介し薄膜トランジスタ１１２のゲート電極及び第１の電極（ソース電極またはドレイン電極の一方）と接続され、薄膜トランジスタ１１２の第２の電極（ソース電極またはドレイン電極の他方）は端子１２２と接続されている。また、端子１２１は薄膜トランジスタ１１３の第１の電極（ソース電極またはドレイン電極の一方）とも接続されている。一方、薄膜トランジスタ１１３の第２の電極（ソース電極またはドレイン電極の他方）は端子１２２と接続されている。なお、薄膜トランジスタ１１３のゲート電極は薄膜トランジスタ１１２のゲート電極と接続されている。
なお実施の形態１を本実施の形態に組み合わせる場合、実施の形態１の光センサ２９０１は、本実施の形態の光電変換装置１０１を用いてもよいし、光電変換素子１１５を用いてもよい。すなわち、実施の形態１の光センサ２９０１は、カレントミラー回路１１４を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
図１（Ａ）に示す半導体装置において、光電変換素子１１５に光が照射されることにより電子及び正孔が生じ、電流が発生する。なお、カレントミラー回路１１４は、光電変換素子１１５から得られた電流を増幅する働きを有する。図１（Ｂ）では、薄膜トランジスタ１１３が一つの場合、即ち光電変換素子１１５から得られた電流を２倍に増幅した場合について示しているが、さらに高い電流を得たい場合にはゲート電極が薄膜トランジスタ１１２のゲート電極に接続された薄膜トランジスタ１１３を一つのユニット１１６として、ユニット１１６を端子１２１と端子１２２との間に並列して複数設ければ良い。例えば、図２に示すようにユニット数をｎとすることで、光電変換素子１１５から得られる電流をｉとすると（ｎ＋１）倍の電流（ｎ＋１）×ｉを光電変換装置１０１より出力することができる。なお、光電変換素子１１５から得られた電流は照度依存性を有するため、照度すなわち照射された光を検出することが可能となる。ここでは、光電変換装置１０１より得られた電流を、抵抗１０４を用いて端子ＯＵＴより電圧として出力することで、照度を検出している。
ここで、図２に示すようなユニットの数は、図２９に示す制御回路２９０６によって増減が可能な構成であってもよい。具体的には、ユニット１１６と端子１２１の間、またはユニット１１６と端子１２２の間にスイッチを設けて、該スイッチのオンオフを図２９に示す制御回路２９０６によって制御する構成とすることができる。こうすることで、光センサ２９０１の照度に対する出力電流を、照度範囲にしたがって適切に設定することができるので、照度が大きい範囲においては検出範囲を広く、照度が小さい範囲においては検出精度を大きくすることが可能となる。
バイアス切り替え手段１０２は、所定の照度を境に電源１０３を用い光電変換装置１０１の端子１２１及び端子１２２に供給する電位関係、即ちバイアスを反転させる。図１においては、２種類の電源１０３ａ、電源１０３ｂを用いたが、光電変換装置１０１に印加するバイアスが反転されれば特にこれに限定されない。もちろん、反転前後において光電変換装置１０１に印加される電圧は同一であることを要しない。
また、光電変換装置１０１に印加するバイアスを反転させることで端子ＯＵＴより出力される出力電圧も逆転するため、出力を反転させる切り替え手段（図示しない）を介して端子ＯＵＴより出力を得ても良い。
電源１０３ａを用いて光電変換装置１０１に電圧が印加されている場合の光検出について、半導体装置のうちの光電変換装置１０１を抜き出し図３（Ａ）を用いて説明する。なお、電源１０３ａの正の電極側に接続された端子１２１にはＶｄｄが、負の電極側に接続された端子１２２にはＶｓｓの電位が供給されているものとする。このとき、薄膜トランジスタ１１３の第１の電極はドレイン電極、第２の電極はソース電極として機能し、光が照射されていない初期状態においては薄膜トランジスタ１１２及び薄膜トランジスタ１１３は非導通状態であるものとする。
光が光電変換素子１１５に照射されると上述したように電流が得られ、薄膜トランジスタ１１２は導通状態となり、電流ｉが薄膜トランジスタ１１２に流れる。なお、このとき薄膜トランジスタ１１２の第１の電極はドレイン電極、第２の電極はソース電極となり、薄膜トランジスタ１１２はダイオード接続された状態となっている。また、薄膜トランジスタ１１３のゲート電極及びソース電極の各々には、薄膜トランジスタ１１２のゲート電極、ソース電極と同様の電位が供給されているため電流ｉが流れる。よって、光電変換装置１０１より２×ｉの電流値Ｉが得られる。その際の照度に対する光電変換装置１０１より得られる電流値｜Ｉ｜（即ち、出力電流｜Ｉ｜）の関係を図４（図４中の符号１０）に示す。図４において、横軸、縦軸はそれぞれ対数表示した照度Ｌ、電流値｜Ｉ｜を表す。なお、電流値｜Ｉ｜は電流値Ｉの絶対値を示している。光検出の際、半導体装置からの出力電圧、即ち図１（Ａ）における端子ＯＵＴからの出力電圧をＶ１以上Ｖ２以下、及び光電変換装置１０１からの検出可能な電流範囲をＩ１以上Ｉ２と設定すると、図４より電源１０３ａを用いた際の半導体装置における検出可能な照度範囲はＬ１以上Ｌ２以下、即ち範囲Ａとなる。
次に、図１（Ａ）に示すバイアス切り替え手段１０２により電源１０３が切り替わる所定の照度をＬ２とした場合について説明する。切り替えることにより電源１０３ｂを用い、この場合の光電変換装置１０１を図３（Ｂ）に示す。なお、電源１０３ｂの負の電極側に接続された端子１２１にはＶｓｓが、正の電極側に接続された端子１２２にはＶｄｄの電位が供給されているものとする。即ち、図３（Ａ）に示した電源１０３ａのときとは光電変換装置１０１に印加するバイアスを反転させた状態となっている。このとき、薄膜トランジスタ１１３の第１の電極はソース電極、第２の電極はドレイン電極として機能し、光が照射されていない初期状態においては薄膜トランジスタ１１２及び薄膜トランジスタ１１３は非導通状態であるものとする。
薄膜トランジスタ１１２が非導通状態で、光電変換素子１１５に光が照射されると、照度の対数値に比例した開放電圧Ｖｏｃが発生する。そのため、薄膜トランジスタ１１２の第１の電極及びゲート電極並びにこれらに接続された薄膜トランジスタ１１３のゲート電極の電位はＶｓｓ＋Ｖｏｃとなる。よって、薄膜トランジスタ１１３のゲート及びソース間の電圧はＶｏｃとなり、薄膜トランジスタ１１３は導通状態となる。よって、薄膜トランジスタ１１３には電流ｉ´が流れる。Ｖｄｄ＞Ｖｓｓ＋Ｖｏｃとすると薄膜トランジスタ１１２の第１の電極はソース電極、第２の電極はドレイン電極となる。よって、薄膜トランジスタ１１２のゲート及びソース間の電圧Ｖｇｓはゼロであるため、非導通状態である。なお、このとき薄膜トランジスタ１１２のオフ電流については考えないものとして記載している。
このようにして、光電変換装置１０１より電流値ｉ´が得られる。その際の照度に対する光電変換装置１０１からの出力電流の関係を図４中に符号１１として示す。
上述したように、本実施形態では半導体装置からの出力電圧、即ち図１（Ａ）における端子ＯＵＴからの出力電圧をＶ１以上Ｖ２以下とし、検出可能な電流範囲をＩ１以上Ｉ２以下と設定した。よって、電源１０３ｂを用いた際の光電交換装置における検出可能な照度範囲は図４に示すようにＬ２以上Ｌ３以下、即ち範囲Ｂとすることができる。
このように光電変換装置に印加するバイアスを反転することで、出力電圧もしくは出力電流の範囲を広げることなく、検出可能な照度範囲を広いものとすることが可能となる。
なお、図４では照度範囲Ｂにおいて光電変換装置１０１より得られる電流値の絶対値｜Ｉ｜がＩ１以上Ｉ２以下となる場合について述べたが、図５に示すように範囲Ａ及び範囲Ｂにおいて得られる電流値が大きく異なる場合がある。このような場合、出力電圧が広範囲となってしまい、半導体装置として使用しづらいうえ消費電力が大きくなってしまう。
上述したように範囲Ａでは照度の検出に光電変換素子１１５の特性を、範囲Ｂでは光電変換素子１１５から得られる開放電圧Ｖｏｃ及び薄膜トランジスタ１１２の特性を利用している。そのため、薄膜トランジスタの特性を変化させることで範囲Ｂの出力電流を変化させることができる。よって、薄膜トランジスタの特性を制御することで範囲Ｂにおいて所望の範囲内で出力電流を得ることができるため、範囲Ａ及び範囲Ｂの出力電流の範囲をより近いものとすることが可能となる。例えば、薄膜トランジスタ１１３のしきい値電圧を制御した場合には、照度に対する出力電流の関係（図５中符号１１）を縦軸方向にシフトさせる、即ち照度に対し得られる電流値を大きく増減させることが可能となる。例えば、薄膜トランジスタのしきい値電圧を正の方向に変化させると、出力電流（図５中符号１１）は低い方向にシフトし、しきい値電圧を負の方向に変化させると出力電流（図５中符号１１）は高い方向にシフトする。ただし、薄膜トランジスタのしきい値制御は、薄膜トランジスタがディプレション型トランジスタ、即ちノーマリーオンとならない範囲内で行うものとする。以上のようにして、出力電流を自由に設定することが可能となるため、出力電流ひいては出力電圧の範囲を広げることなく、検出可能な照度範囲を広いものとすることが可能となる。
また、薄膜トランジスタのＳ値（サブスレッシュホールド値）を制御することにより照度に対する出力電流の関係（図５中符号１１）の傾きを自由設定することができる。例えば、Ｓ値を大きくすると図５中符号１１の傾きを小さくでき、Ｓ値を小さくすると図５中符号１１の傾きを大きいものとすることができる。そのため、範囲Ａ及び範囲Ｂにおける照度に対する出力電流の関係を同一にすることも可能であるし、異ならせることも可能である。例えば、後者においては高照度を検出する際には低照度と比較し照度依存性を低下させることも可能であり、そうした場合半導体装置の光の検出範囲をさらに広げることも可能となる。このように、目的に応じて所望の照度依存性を有する半導体装置を得ることができる。
また、範囲Ａ及び範囲Ｂの出力電流の違いは、光電変換装置１０１に接続される抵抗、即ち図１（Ａ）においては抵抗１０４の抵抗値を電源１０３と対応して選択することで出力電圧の範囲が同一になるようにしても良い。具体的には、図６に示すようにバイアス切り替え手段１０２と同時に切り替え可能な切り替え手段１０７を用いて抵抗１０４ａと抵抗１０４ｂとを切り替え、光電変換装置１０１に流れる電流を端子ＯＵＴより電圧として出力すれば良い。
なお、上記では、所定の照度を境に範囲Ａでは光電変換素子１１５の特性を、範囲Ｂでは光電変換素子１１５から得られる開放電圧Ｖｏｃ及び薄膜トランジスタ１１２の特性を用いて照度を検出した場合について述べたが、所定の照度を境に利用する特性は逆であっても良い。例えば、図４において範囲Ａではカレントミラー回路１１４の電流増幅率を減少させることで光電変換装置１０１から得られる出力電流｜Ｉ｜を図４中の符号１１まで減少させ、一方、範囲Ｂにおいては薄膜トランジスタ１１３に対ししきい値制御を施すことで出力電流｜Ｉ｜を図４中の符号１０まで増加させれば良い。このようにして、範囲Ａ及び範囲Ｂにおける出力電流の関係を逆とすることで、照度を検出する際、範囲Ａでは光電変換素子１１５から得られる開放電圧Ｖｏｃ及び薄膜トランジスタ１１２の特性を、範囲Ｂでは光電変換素子１１５の特性を利用することも可能である。
なお、本実施形態においてカレントミラー回路１１４が有する薄膜トランジスタにはｎチャネル型薄膜トランジスタを用いたが、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いても良い。カレントミラー回路にｐチャネル型薄膜トランジスタを用いた場合の光電変換装置の等価回路図の一例を図７に示す。図７において、カレントミラー回路２０３は、薄膜トランジスタ２０１と薄膜トランジスタ２０２とを有する。端子１２１は薄膜トランジスタ２０１及び光電変換素子２０４を介し端子１２２と接続される。また、端子１２１は薄膜トランジスタ２０２を介して端子１２２と接続される。なお、薄膜トランジスタ２０２のゲート電極は、薄膜トランジスタ２０１のゲート電極及び薄膜トランジスタ２０１と光電変換素子２０４とを接続する配線に接続されている。なお、図１と同様に薄膜トランジスタ２０２を一つのユニットとして、該ユニットを複数並列して設けても良い。
以上のことから、本発明により光電変換装置に印加するバイアスを反転させることで、出力電圧もしくは出力電流の範囲を広げることなく、検出可能な照度範囲を広げることが可能となる。また、光電変換装置を構成する薄膜トランジスタの性質、例えばしきい値やＳ値を変化させることにより光の検出範囲、出力電流、出力電圧等を目的に応じて変化させることが可能となる。
図１（Ｂ）に示した光電変換装置１０１の一構成例における断面図を図８（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
図８（Ａ）において、３１０は基板、３１２は下地絶縁膜、３１３はゲート絶縁膜である。検出する光は基板３１０、下地絶縁膜３１２、およびゲート絶縁膜３１３を通過するため、これらの材料は全て透光性の高い材料を用いることが望ましい。
図８（Ａ）における光電変換素子１１５は、配線３１９と、保護電極３１８と、光電変換層１１１と、端子１２１とを有する。なお、光電変換層１１１は、ｐ型半導体層１１１ｐ、ｎ型半導体層１１１ｎ及びｐ型半導体層１１１ｐとｎ型半導体層１１１ｎの間に挟まれた真性（ｉ型）半導体層１１１ｉを有する。これに限らず、光電変換素子は、第１の導電層と、第２の導電層と、これら２つの伝導層の間に挟まれた光電変換層とを有していれば良い。なお、光電変換層においても、上記に限らず少なくともｐ型半導体層とｎ型半導体層の積層構造であれば良い。
まず、ｐ型半導体層１１１ｐは、１３族の不純物元素、例えばホウ素（Ｂ）を含んだセミアモルファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成しても良いし、セミアモルファスシリコン膜を形成後、１３族の不純物元素を導入してもよい。
なお、セミアモルファス半導体膜とは、非晶質半導体と結晶構造を有する半導体（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体を含む膜である。このセミアモルファス半導体膜は、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体膜であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体膜中に分散させて存在せしめることが可能である。セミアモルファス半導体膜は、そのラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしており、またＸ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端化するために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。本明細書では便宜上、このような半導体膜をセミアモルファス半導体（ＳＡＳ）膜と呼ぶ。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なセミアモルファス半導体膜が得られる。なお微結晶半導体膜（マイクロクリスタル半導体膜）もセミアモルファス半導体膜に含まれる。
また、ＳＡＳ膜は珪素を含む気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪素を含む気体をとしては、ＳｉＨ４であり、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることができる。また水素や、水素にヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素を加えたガスで、この珪素を含む気体を希釈して用いることで、ＳＡＳ膜の形成を容易なものとすることができる。希釈率は２倍〜１０００倍の範囲で珪素を含む気体を希釈することが好ましい。また、さらに珪素を含む気体中に、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６などの炭化物気体、ＧｅＨ４、ＧｅＦ４などのゲルマニウム化気体、Ｆ２などを混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。
ｐ型半導体層１１１ｐを形成したら、さらに導電型を付与する不純物を含まない半導体層（真性半導体層又はｉ型半導体層と呼ぶ）１１１ｉ、ｎ型半導体層１１１ｎを順に形成する。これによりｐ型半導体層１１１ｐ、ｉ型半導体層１１１ｉ及びｎ型半導体層１１１ｎを有する光電変換層１１１が形成される。
なお本明細書においては、ｉ型半導体層とは、半導体層に含まれるｐ型もしくはｎ型を付与する不純物濃度が１×１０２０ｃｍ−３以下であり、酸素及び窒素が５×１０１９ｃｍ−３以下である半導体層を指す。なお、光伝導度は暗伝導度に対して１００倍以上、好ましくは１０００倍以上であることが好ましい。またｉ型半導体層には、ホウ素（Ｂ）が１０〜１０００ｐｐｍ添加されていてもよい。
ｉ型半導体層１１１ｉとしては、例えばプラズマＣＶＤ法でセミアモルファスシリコン膜を形成すればよい。また、ｎ型半導体層１１１ｎとしては、１５族の不純物元素、例えばリン（Ｐ）を含むセミアモルファスシリコン膜を形成してもよいし、セミアモルファスシリコン膜を形成後、１５族の不純物元素を導入してもよい。
またｐ型半導体層１１１ｐ、ｉ型半導体層１１１ｉ、ｎ型半導体層１１１ｎとして、セミアモルファス半導体膜だけではなく、アモルファス半導体膜を用いてもよい。
また、配線３１９、接続電極３２０、端子電極３５１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極３４１、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極３４２は、高融点金属膜と低抵抗金属膜（アルミニウム合金または純アルミニウムなど）との積層構造となっている。ここでは、これら配線及び電極はチタン膜（Ｔｉ膜）とアルミニウム膜（Ａｌ膜）とＴｉ膜とを順に積み重ねた三層構造とする。
さらに、配線３１９、接続電極３２０、端子電極３５１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極３４１、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極３４２を覆うように、それぞれ保護電極３１８、保護電極３４５、保護電極３４８、保護電極３４６及び保護電極３４７が形成されている。
これら保護電極は、光電変換層１１１の形成時におけるエッチング工程において、配線３１９等を保護する。なお、保護電極の材料は、光電変換層１１１をエッチングするガス（またはエッチャント）に対して光電変換層よりもエッチング速度の小さい導電材料であることが好ましい。加えて、保護電極３１８の材料は、光電変換層１１１と反応して合金とならない導電材料であることが好ましい。なお、その他の保護電極３４５、保護電極３４８、保護電極３４６及び保護電極３４７も保護電極３１８と同様の材料及び作製工程により形成される。
また、保護電極３１８、保護電極３４５、保護電極３４８、保護電極３４６、保護電極３４７を設けない構造にしてもよい。これら保護電極を設けない一例について図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）において、配線４０４、接続電極４０５、端子電極４０１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極４０２、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極４０３は単層の導電膜により形成されており、このような導電膜として、チタン膜（Ｔｉ膜）が好ましい。また、チタン膜に変えて、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層膜、若しくは、これらの窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層膜、又はこれらの積層膜を用いることができる。配線４０４、接続電極４０５、端子電極４０１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極４０２、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極４０３を単層膜とすることにより、作製工程において成膜回数を減少させることが可能となる。
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１１２、１１３はチャネル形成領域が一つ（本明細書では「シングルゲート構造」という）のトップゲート型薄膜トランジスタの例を示しているが、チャネル形成領域を複数有する構造にしてオン電流値のバラツキを低減させてもよい。また、オフ電流値を低減するため、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１１２、１１３に低濃度ドレイン（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ（ＬＤＤ））領域を設けてもよい。ＬＤＤ領域とは、チャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域のことであり、ＬＤＤ領域を設けるとドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐという効果がある。
また、ホットキャリアによるオン電流値の劣化を防ぐため、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１１２、１１３を、ゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた構造（本明細書では「ＧＯＬＤ（Ｇａｔｅ−ｄｒａｉｎ Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ ＬＤＤ）構造」と呼ぶ）としてもよい。ＧＯＬＤ構造を用いた場合、ＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて形成しなかった場合よりも、さらにドレイン領域近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐ効果がある。このように、ＧＯＬＤ構造とすることで、ドレイン領域近傍の電界強度が緩和されてホットキャリア注入を防ぎ、劣化現象の防止に有効である。
また、カレントミラー回路を構成する薄膜トランジスタ１１２、１１３は、上述したトップゲート型薄膜トランジスタに限らず、ボトムゲート型薄膜トランジスタ、例えば逆スタガ型薄膜トランジスタでもよい。
また、配線３１４は、配線３１９に接続する配線であって増幅回路の薄膜トランジスタ１１３のチャネル形成領域上方にも延在してゲート電極にもなっている。
配線３１５は、ｎ型半導体層１１１ｎに接続された端子１２１と、接続電極３２０及び保護電極３４５を介して接続された配線であり、薄膜トランジスタ１１３のドレイン配線（ドレイン電極とも呼ぶ）またはソース配線（ソース電極とも呼ぶ）のいずれか一方と接続される。
検出する光は層間絶縁膜３１６及び層間絶縁膜３１７を通過するため、これら材料は全て透光性の高い材料を用いることが望ましい。なお、層間絶縁膜３１７は、固着強度が向上させるため無機材料、例えば酸化珪素膜を用いることが好ましい。封止層３２４においても無機材料を用いることが好ましく、これら絶縁膜はＣＶＤ法等を用いて形成することができる。
また、端子電極３５０は、配線３１４及び配線３１５と同一工程で形成され、端子電極３５１は配線３１９及び接続電極３２０と同一工程で形成されている。なお、端子１２２は保護電極３４８と端子電極３５１を介して端子電極３５０と接続されている。
なお、端子１２１は半田３６４で基板３６０の電極３６１に実装されている。また、端子１２２は端子１２１と同一工程で形成され、半田３６３で基板３６０の電極３６２に実装されている。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）において、光は図中の矢印に示すとおり、基板３１０側から光電変換層１１１に入射する。これにより電流が発生し、光を検知することが可能となる。
このような光電変換装置に、印加するバイアスを反転させることで出力電圧もしくは出力電流の範囲を広げることなく、検出可能な照度範囲を広げることが可能となる。また、光電変換装置を構成する薄膜トランジスタの性質、例えばしきい値やＳ値を変化させることにより光の検出範囲や出力電圧等を目的に応じて変化させることが可能となる。
ここで図８（Ａ）に示す光電変換装置の作製方法について、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）、図１２、図１３を用いて以下に述べる。
まず、基板（第１の基板３１０）上に素子を形成する。ここでは基板３１０として、ガラス基板の一つであるＡＮ１００を用いる。
次いで、プラズマＣＶＤ法で下地絶縁膜３１２となる窒素を含む酸化珪素膜（膜厚１００ｎｍ）を形成し、さらに大気にふれることなく、半導体膜例えば水素を含む非晶質珪素膜（膜厚５４ｎｍ）を積層形成する。また、下地絶縁膜３１２は酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒素を含む酸化珪素膜を用いた積層膜としてもよい。例えば、下地絶縁膜３１２として、酸素を含む窒化珪素膜を５０ｎｍ、さらに窒素を含む酸化珪素膜を１００ｎｍ積層した膜を形成してもよい。なお、窒素を含む酸化珪素膜や窒化珪素膜は、ガラス基板からのアルカリ金属などの不純物拡散を防止するブロッキング層として機能する。
次いで、上記非晶質珪素膜を固相成長法、レーザ結晶化方法、触媒金属を用いた結晶化方法等により結晶化させて、結晶構造を有する半導体膜（結晶性半導体膜）、例えば多結晶珪素膜を形成する。ここでは、触媒元素を用いた結晶化方法を用いて多結晶珪素膜を得る。まず、重量換算で１０ｐｐｍのニッケルを含む酢酸ニッケル溶液をスピナーで添加する。なお、酢酸ニッケル溶液を添加することに代えてスパッタ法でニッケル元素を全面に散布する方法を用いてもよい。次いで、加熱処理を行い結晶化させて結晶構造を有する半導体膜を形成する。ここでは、熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を行って多結晶珪素膜を得る。
次いで、多結晶珪素膜表面の酸化膜を希フッ酸等で除去する。その後、結晶化率を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するためのレーザ光（ＸｅＣｌ：波長３０８ｎｍ）の照射を大気中、または酸素雰囲気中で行う。
レーザ光には波長４００ｎｍ以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波又は第３高調波を用いる。ここでは、繰り返し周波数１０〜１０００Ｈｚ程度のパルスレーザ光を用い、当該レーザ光を光学系にて１００〜５００ｍＪ／ｃｍ２に集光し、９０〜９５％のオーバーラップ率をもって照射し、シリコン膜表面を走査させればよい。本実施の形態では、繰り返し周波数３０Ｈｚ、エネルギー密度４７０ｍＪ／ｃｍ２でレーザ光の照射を大気中で行なう。
なお、大気中または酸素雰囲気中で行うため、レーザ光の照射により表面に酸化膜が形成される。なお、本実施の形態ではパルスレーザを用いた例を示したが、連続発振のレーザを用いてもよく、半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。
連続発振のレーザを用いる場合には、出力１０Ｗの連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換する。また、共振器の中にＹＶＯ４結晶と非線形光学素子を入れて、高調波を射出する方法もある。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、被処理体に照射する。このときのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、１０〜２０００ｃｍ／ｓ程度の速度でレーザ光に対して相対的に半導体膜を移動させて照射すればよい。
次いで、上記レーザ光の照射により形成された酸化膜に加え、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。このバリア層は、結晶化させるために添加した触媒元素、例えばニッケル（Ｎｉ）を膜中から除去するために形成する。ここでは、オゾン水を用いてバリア層を形成したが、酸素雰囲気下の紫外線の照射で結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法や酸素プラズマ処理により結晶構造を有する半導体膜の表面を酸化する方法やプラズマＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などで１〜１０ｎｍ程度の酸化膜を堆積してバリア層を形成してもよい。また、バリア層を形成する前にレーザ光の照射により形成された酸化膜を除去してもよい。
次いで、バリア層上にスパッタ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質珪素膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ、ここでは膜厚１００ｎｍで成膜する。ここでは、アルゴン元素を含む非晶質珪素膜は、シリコンターゲットを用いてアルゴンを含む雰囲気下で形成する。プラズマＣＶＤ法を用いてアルゴン元素を含む非晶質珪素膜を形成する場合、成膜条件は、モノシランとアルゴンの流量比（ＳｉＨ４：Ａｒ）を１：９９とし、成膜圧力を６．６６５Ｐａとし、ＲＦパワー密度を０．０８７Ｗ／ｃｍ２とし、成膜温度を３５０℃とする。
その後、６５０℃に加熱された炉に入れて３分の熱処理を行い触媒元素を除去（ゲッタリング）する。これにより結晶構造を有する半導体膜中の触媒元素濃度が低減される。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。
次いで、バリア層をエッチングストッパとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質珪素膜を選択的に除去した後、バリア層を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。
なお、触媒元素を用いて半導体膜の結晶化を行わない場合には、上述したバリア層の形成、ゲッタリングサイトの形成、ゲッタリングのための熱処理、ゲッタリングサイトの除去、バリア層の除去などの工程は不要である。
次いで、得られた結晶構造を有する半導体膜（例えば結晶性珪素膜）の表面にオゾン水で薄い酸化膜を形成した後、第１のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体膜（本明細書では「島状半導体膜」という）３３１及び３３２を形成する（図９（Ａ）参照）。島状半導体膜３３１及び島状半導体膜３３２を形成した後、レジストからなるマスクを除去する。
次いで、必要があれば薄膜トランジスタのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ホウ素またはリン）のドーピングを行う。ここでは、原料ガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用い、プラズマ励起した不純物を質量分離しないでドーピングするイオンドープ法を用いる。
次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時に島状半導体膜３３１及び島状半導体膜３３２の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜３１３となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで窒素を含む酸化珪素膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。
次いで、ゲート絶縁膜３１３上に金属膜を形成した後、第２のフォトマスクを用いて、ゲート電極３３４及びゲート電極３３５、配線３１４及び配線３１５、端子電極３５０を形成する（図９（Ｂ）参照）。この金属膜として、例えば窒化タンタル及びタングステン（Ｗ）をそれぞれ３０ｎｍ、３７０ｎｍ積層した膜を用いる。
また、ゲート電極３３４及びゲート電極３３５、配線３１４及び配線３１５、端子電極３５０として、上記以外にもチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層膜、或いは、これらの窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層膜、又はこれらの積層膜を用いることができる。
次いで、島状半導体膜３３１及び島状半導体膜３３２への一導電型を付与する不純物の導入を行って、薄膜トランジスタ１１２のソース領域またはドレイン領域３３７、薄膜トランジスタ１１３のソース領域またはドレイン領域３３８の形成を行う（図９（Ｃ）参照）。本実施の形態ではｎチャネル型薄膜トランジスタを形成するものとし、ｎ型の不純物、例えばリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）を島状半導体膜３３１及び島状半導体膜３３２に導入する。
次いで、ＣＶＤ法により酸化珪素膜を含む第１の層間絶縁膜（図示しない）を５０ｎｍ形成した後、それぞれの島状半導体領域に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は、ランプ光源を用いたラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）、或いはＹＡＧレーザまたはエキシマレーザを裏面から照射する方法、或いは炉を用いた熱処理、或いはこれらの方法のうち、いずれかと組み合わせた方法によって行う。
次いで、水素及び酸素を含む窒化珪素膜を含む第２の層間絶縁膜３１６を、例えば１０ｎｍの膜厚で形成する。
次いで、第２の層間絶縁膜３１６上に絶縁物材料から成る第３の層間絶縁膜３１７を形成する（図９（Ｄ）参照）。第３の層間絶縁膜３１７はＣＶＤ法で得られる絶縁膜を用いることができる。本実施の形態においては固着強度を向上させるため、第３の層間絶縁膜３１７として、９００ｎｍの膜厚で形成した窒素を含む酸化珪素膜を形成する。
次に、熱処理（３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理、例えば窒素雰囲気中４１０℃で１時間）を行い、島状半導体膜を水素化する。この工程は第２の層間絶縁膜３１６に含まれる水素により島状半導体膜のダングリングボンドを終端させるために行うものである。なお、ゲート絶縁膜３１３の存在に関係なく島状半導体膜を水素化することができる。
また第３の層間絶縁膜３１７として、シロキサンを用いた絶縁膜、及びそれらの積層構造を用いることも可能である。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造で構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。また、置換基にフルオロ基を含んでいても良い。
第３の層間絶縁膜３１７としてシロキサンを用いた絶縁膜、及びそれらの積層構造を用いた場合は、第２の層間絶縁膜３１６を形成後、島状半導体膜を水素化するための熱処理を行い、次に第３の層間絶縁膜３１７を形成することもできる。
次いで、第３のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜３１６、第３の層間絶縁膜３１７、及びゲート絶縁膜３１３を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。
なお、第３の層間絶縁膜３１７は必要に応じて形成すればよく、第３の層間絶縁膜３１７を形成しない場合は、第２の層間絶縁膜３１６を形成後に第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜３１６及びゲート絶縁膜３１３を選択的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。
次いで、スパッタ法で金属積層膜を成膜した後、第４のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、選択的に金属膜をエッチングして、配線３１９、接続電極３２０、端子電極３５１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極３４１、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極３４２を形成する。そして、レジストからなるマスクを除去する。なお、本実施の形態の金属膜は、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜と、膜厚３５０ｎｍのＳｉを微量に含むＡｌ膜と、膜厚１００ｎｍのＴｉ膜との３層を積層したものとする。
また図８（Ｂ）で示すように、配線４０４、接続電極４０５、端子電極４０１、及び薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極４０２、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極４０３を単層の導電膜により形成する場合は、耐熱性及び導電率等の点からチタン膜（Ｔｉ膜）が好ましい。また、チタン膜に変えて、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ネオジム（Ｎｄ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層膜、或いは、これらの窒化物、例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化タンタル、窒化モリブデンからなる単層膜、又はこれらの積層膜を用いることができる。配線４０４、接続電極４０５、端子電極４０１、及び薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極４０２、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極４０３を単層膜にすることにより、作製工程において成膜回数を減少させることが可能となる。
以上の工程で、多結晶珪素膜を用いたトップゲート型の薄膜トランジスタ１１２及び１１３を作製することができる。なお、薄膜トランジスタ１１２及び１１３のＳ値は、半導体膜の結晶性や半導体膜とゲート絶縁膜との界面状態で変化させることが可能である。
次いで、後に形成される光電変換層（代表的にはアモルファスシリコン）と反応して合金になりにくい導電性の金属膜（チタン（Ｔｉ）またはモリブデン（Ｍｏ）など）を成膜した後、第５のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、選択的に導電性の金属膜をエッチングして配線３１９を覆う保護電極３１８を形成する（図１０（Ａ）参照）。ここでは、スパッタ法で得られる膜厚２００ｎｍのＴｉ膜を用いる。なお、接続電極３２０、端子電極３５１、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極においても保護電極３１８と同様の金属膜によって覆われる。従って、導電性の金属膜は、これらの電極における２層目のＡｌ膜が露呈されている側面も覆うため、導電性の金属膜は光電変換層へのアルミニウム原子の拡散も防止できる。
ただし、配線３１９、接続電極３２０、端子電極３５１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極３４１、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極３４２を単層の導電膜で形成する場合、すなわち図８（Ｂ）で示すように、これらの電極又は配線に代えて配線４０４、接続電極４０５、端子電極４０１、薄膜トランジスタ１１２のソース電極またはドレイン電極４０２、薄膜トランジスタ１１３のソース電極またはドレイン電極４０３を形成する場合は、保護電極３１８は形成しなくてもよい。
次に第３の層間絶縁膜３１７上に、ｐ型半導体層１１１ｐ、ｉ型半導体層１１１ｉ及びｎ型半導体層１１１ｎを有する光電変換層１１１を形成する。
ｐ型半導体層１１１ｐは、１３族の不純物元素、例えばホウ素（Ｂ）を含んだセミアモルファスシリコン膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜し形成しても良いし、セミアモルファスシリコン膜を形成後、１３族の不純物元素を導入してもよい。
なお、配線３１９及び保護電極３１８は光電変換層１１１の最下層、本実施の形態ではｐ型半導体層１１１ｐと接している。
ｐ型半導体層１１１ｐを形成したら、さらにｉ型半導体層１１１ｉ及びｎ型半導体層１１１ｎを順に形成する。これによりｐ型半導体層１１１ｐ、ｉ型半導体層１１１ｉ及びｎ型半導体層１１１ｎを有する光電変換層１１１が形成される。
ｉ型半導体層１１１ｉとしては、例えばプラズマＣＶＤ法でセミアモルファスシリコン膜を形成すればよい。また、ｎ型半導体層１１１ｎとしては、１５族の不純物元素、例えばリン（Ｐ）を含むセミアモルファスシリコン膜を形成してもよいし、セミアモルファスシリコン膜を形成後、１５族の不純物元素を導入してもよい。
またｐ型半導体層１１１ｐ、ｉ型半導体層１１１ｉ、ｎ型半導体層１１１ｎとして、セミアモルファス半導体膜だけではなく、アモルファス半導体膜を用いてもよい。
次いで、全面に絶縁物材料（例えば珪素を含む無機絶縁膜）からなる封止層３２４を厚さ（１μｍ〜３０μｍ）で形成して図１０（Ｂ）の状態を得る。ここでは絶縁物材料膜としてＣＶＤ法により、膜厚１μｍの窒素を含む酸化珪素膜を形成する。無機絶縁膜を用いることにより密着性の向上を図っている。
次いで、封止層３２４をエッチングして開口部を設けた後、スパッタ法により端子１２１及び１２２を形成する。端子１２１及び１２２は、チタン膜（Ｔｉ膜）（１００ｎｍ）と、ニッケル膜（Ｎｉ）膜（３００ｎｍ）と、金膜（Ａｕ膜）（５０ｎｍ）との積層膜とする。こうして得られる端子１２１及び端子１２２の固着強度は５Ｎを超え、端子電極として十分な固着強度を有している。
以上の工程で、半田接続が可能な端子１２１及び端子１２２が形成され、図１０（Ｃ）に示す構造が得られる。
このようにして、例えば１枚の大面積基板（例えば６００ｃｍ×７２０ｃｍ）からは大量のフォトＩＣチップ（光センサチップ）（２ｍｍ×１．５ｍｍ）、即ち光電変換装置のチップを製造することが可能である。次いで、個々に切断して複数のフォトＩＣチップを切り出す。
切り出した１つのフォトＩＣチップ（２ｍｍ×１．５ｍｍ）の断面図を図１１（Ａ）に示し、その上面図を図１１（Ｂ）、下面図を図１１（Ｃ）に示す。なお、図１１（Ａ）において、基板３１０、素子形成領域４１０、端子１２１及び端子１２２を含む総膜厚は、０．８±０．０５ｍｍである。
また、光センサチップの総膜厚を薄くするために、基板３１０をＣＭＰ処理等によって削って薄くした後、ダイサーで個々に切断して複数の光センサチップを切り出してもよい。
また、図１１（Ｂ）において、端子１２１及び１２２の一つの電極サイズは、０．６ｍｍ×１．１ｍｍであり、電極間隔は０．４ｍｍである。また、図１１（Ｃ）において受光部４１１の面積は、１．５７ｍｍ２である。また、増幅回路部４１２には、約１００個の薄膜トランジスタが設けられている。
最後に、得られた光センサチップを基板３６０の実装面に実装する（図８（Ａ）参照）。なお、端子１２１と電極３６１、並びに端子１２２と電極３６２との接続には、それぞれ半田３６４及び３６３を用い、予め基板３６０の電極３６１及び３６２上にスクリーン印刷法などによって半田を形成しておき、半田と端子電極を当接した状態にしてから半田リフロー処理を行って実装する。半田リフロー処理は、例えば不活性ガス雰囲気中、２５５℃〜２６５℃程度の温度で約１０秒行う。また、半田の他に金属（金、銀等）で形成されるバンプ、又は導電性樹脂で形成されるバンプ等を用いることができる。また、環境問題を考慮して鉛フリー半田を用いて実装してもよい。
以上のようにして、半導体装置を作製することができる。なお、光を検出するために基板３１０側から光電変換層１１１に光を入射する以外の箇所には筐体等を用いて光を遮断しても良い。なお、筐体は光を遮断する機能を有する材料なら何を用いてもよく、例えば金属材料や黒色顔料を有する樹脂材料等を用いて形成すればよい。このような構造とすることで、より信頼性の高い光検出機能を有する半導体装置とすることができる。
本実施の形態では半導体装置が有する増幅回路をｎチャネル型薄膜トランジスタで形成する場合について説明したが、ｐチャネル型薄膜トランジスタでも良い。なお、ｐチャネル型薄膜トランジスタは島状半導体領域への一導電型を付与する不純物を、ｐ型の不純物、例えばホウ素（Ｂ）に代えればｎチャネル型薄膜トランジスタと同様のように作製することができる。次に、増幅回路をｐチャネル型薄膜トランジスタを用いて形成した例について示す。
増幅回路、例えばカレントミラー回路をｐチャネル型薄膜トランジスタで形成した光電変換装置の等価回路図の一例は既に述べたように図７であり、その断面図を図１２に示す。なお、図１２は図７におけるｐチャネル型の薄膜トランジスタ２０１及び２０２、並びに光電変換素子２０４を抜き出して記載している。なお、図８と同様のものに関しては共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有する部分の詳細な説明は省略する。上述したように、薄膜トランジスタ２０１の島状半導体領域及び薄膜トランジスタ２０２の島状半導体領域には、ｐ型の不純物、例えばホウ素（Ｂ）が導入されており、薄膜トランジスタ２０１にはソース領域またはドレイン領域２４１、薄膜トランジスタ２０２にはソース領域またはドレイン領域２４２が形成される。また、光電変換素子が有する光電変換層２２２は、ｎ型半導体層２２２ｎ、ｉ型半導体層２２２ｉ、ｐ型半導体層２２２ｐを順次積層した構成となっている。なお、ｎ型半導体層２２２ｎ、ｉ型半導体層２２２ｉ、ｐ型半導体層２２２ｐには、それぞれｎ型半導体層１１１ｎ、ｉ型半導体層１１１ｉ、ｐ型半導体層１１１ｐと同様の材料及び作製方法を用いて形成することができる。
なお、本実施の形態では、薄膜トランジスタ１１２、１１３、２０１、２０２としてトップゲート型薄膜トランジスタを作製したが、ボトムゲート型薄膜トランジスタであってもよい。
薄膜トランジスタ１１２、１１３、２０１、２０２に代えて、ボトムゲート型薄膜トランジスタを作製した例を、図１３に示す。図１３においては、ボトムゲート型薄膜トランジスタ５０１及び５０２によってカレントミラー回路５０３が形成されている。
ボトムゲート型薄膜トランジスタ５０１及び５０２のそれぞれは、ゲート電極、ゲート絶縁膜５１４、ソース領域及びドレイン領域、並びにチャネル形成領域を有する活性層、層間絶縁膜３１６、ソース電極及びドレイン電極を有している。
なお図１３において、図８（Ａ）及び図１２と同じものは同じ符号で示している。
さらに、薄膜トランジスタ１１２、１１３、２０１、２０２、５０１、５０２のそれぞれは、ゲート電極が１つ形成されるシングルゲート構造でも、複数のゲート電極が形成されるマルチゲート構造でもよい。さらに低濃度不純物領域、いわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ Ｄｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域はあってもよいし、なくてもよい。さらにＬＤＤ領域の一部あるいは全部がゲート電極に重なっていてもよい。ゲート電極も、単層の導電膜で形成されていてもよいし、複数の導電膜を積層したものを用いて形成してもよい。またゲート電極の側面にサイドウォールを形成してもよい。薄膜トランジスタの構造は、必要に応じて適宜変えればよい。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
［実施の形態３］
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２とは異なる構成の光電変換装置及びその作製方法について、図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）、図１５、図１６（Ａ）〜図１６（Ｂ）、図１７、図１８、図１９、図２０（Ａ）〜図２０（Ｂ）、図２１（Ａ）〜図２１（Ｂ）、図２２（Ａ）〜図２２（Ｂ）、図２３、図２４、図２５、図２６、図２７、図２８（Ａ）〜図２８（Ｂ）、図３６、図３７を用いて説明する。
まず、基板１１０１上に、絶縁膜１１０２を形成する。基板１１０１としては、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板、シリコン基板、金属基板またはステンレス基板等のうちのいずれかを用いることが可能である。あるいは、プラスチック基板の表面及び裏面に、酸素あるいは窒素を含んだ珪化物膜を形成した基板を用いてもよい。本実施の形態では、基板１１０１としてガラス基板を用いる。
絶縁膜１１０２としては、スパッタリング法又はプラズマＣＶＤ法により、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素、金属酸化材料からなる膜を形成すればよい。
絶縁膜１１０２上に金属膜１１０３を形成する。金属膜１１０３としては、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる単層、またはこれらの積層、或いは、これらの窒化物の単層、またはこれらの積層を用いればよい。金属膜１１０３の膜厚は１０ｎｍ〜２００ｎｍ、好ましくは２５ｎｍ〜７５ｎｍとする。
次に、金属膜１１０３上に絶縁膜１１０４を形成する。このとき、金属膜１１０３と絶縁膜１１０４との間にアモルファス状態の金属酸化膜１１００が２ｎｍ〜５ｎｍ程度形成される（図１４（Ａ）参照）。後の工程で剥離する際、金属酸化膜１１００中、または金属酸化膜１１００と絶縁膜１１０４との界面、または金属酸化膜１１００と金属膜１１０３との界面で分離が生じる。絶縁膜１１０４としては、スパッタリング法又はプラズマＣＶＤ法により、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、窒化珪素、酸素を含む窒化珪素、金属酸化材料からなる膜を形成すればよい。絶縁膜１１０４の膜厚は、金属膜１１０３の２倍以上、好ましくは、１５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが望ましい。
次に、絶縁膜１１０４上に、少なくとも水素を含む材料の膜を形成する。少なくとも水素を含む材料の膜としては、半導体膜または窒化物膜等を用いることができる。本実施の形態では、半導体膜を形成する。この後、水素を含む材料の膜中に含まれる水素を拡散するための熱処理を行う。この熱処理は４１０℃以上であればよく、結晶性半導体膜の形成プロセスとは別途行ってもよいし、兼用させて工程を省略してもよい。
本実施の形態では、水素を拡散するための熱処理と活性層となる半導体膜形成を同時に行うために、水素を含む材料膜として水素を含む非晶質半導体膜、例えば非晶質珪素膜、を成膜し、加熱して結晶性半導体膜、例えば多結晶珪素膜を形成する。このとき非晶質半導体膜を結晶化させるため５００℃以上の熱処理を行えば、結晶性半導体膜を形成すると同時に水素の拡散を行うことができる。
もちろん水素を拡散するための熱処理と、活性層となる半導体膜形成を別の工程で行ってもよい。その場合は、水素を含む材料膜を成膜して加熱し、その上に活性層となる半導体膜を成膜すればよい。活性層となる半導体膜は、非晶質半導体膜を成膜してから結晶化することによって得てもよいし、最初から結晶性半導体膜を成膜してもよい。
次に、公知の手法により、結晶性半導体膜を島状にエッチングして島状半導体膜１１０５を形成する。
島状半導体膜１１０５中には、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域が形成されている。さらに島状半導体膜１１０５を覆うゲート絶縁膜１１０６、島状半導体膜１１０５のチャネル形成領域上に形成された、下層ゲート電極１１０７及び上層ゲート電極１１０８が設けられている。図１４（Ｂ）では、ゲート電極は、下層ゲート電極１１０７及び上層ゲート電極１１０８の二層構造としたが、単層構造のゲート電極を作製してもよい。なお下層ゲート電極１１０７及び上層ゲート電極１１０８を合わせてゲート電極１１４５とする。以上のようにして薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＴＦＴ））１１１０が形成される。
なお本実施の形態では、ＴＦＴ１１１０はトップゲート型ＴＦＴを形成するが、ボトムゲート型ＴＦＴであってもよい。またチャネル形成領域が１つであるシングルゲート型ＴＦＴであっても、チャネル形成領域が複数存在するマルチゲート型ＴＦＴであってもよい。
下層ゲート電極１１０７及び上層ゲート電極１１０８を有するゲート電極１１４５、ゲート絶縁膜１１０６を覆って、層間絶縁膜１１０９を形成する。
なお、層間絶縁膜１１０９は、単層の絶縁膜で形成されていてもよいし、異なる材料の絶縁層の積層膜であってもよい。
層間絶縁膜１１０９上には、島状半導体膜１１０５中のソース領域及びドレイン領域に電気的に接続された、ソース電極１１１２及びドレイン電極１１１３が形成されている。さらにゲート電極１１４５に電気的に接続された、ゲート配線１１１１が形成されている（図１４（Ｂ）参照）。
なお、図１４（Ｂ）までの工程では、ＴＦＴは１つしか示されていない。しかし実際は、ＴＦＴ１１１０は、後の工程で形成する光電変換層１１２１にて得られる光電流を増幅する増幅回路、例えばカレントミラー回路を構成するＴＦＴであり、少なくとも２つは形成される。図１５に、光電変換層１１２１を含むフォトダイオード１２０３、ＴＦＴ１２０４及びＴＦＴ１２０５からなるカレントミラー回路１２１１の回路構成を示す。図１４（Ｂ）のＴＦＴ１１１０は、ＴＦＴ１２０４あるいはＴＦＴ１２０５の一方である。
図１５では、カレントミラー回路１２１１を構成するＴＦＴ１２０４のゲート電極は、カレントミラー回路１２１１を構成するもう１つのＴＦＴ１２０５のゲート電極に電気的に接続され、更にＴＦＴ１２０４のソース電極またはドレイン電極の一方であるドレイン電極（「ドレイン端子」ともいう）に電気的に接続されている。
ＴＦＴ１２０４のドレイン端子は、フォトダイオード１２０３、ＴＦＴ１２０５のドレイン端子、及び高電位電源ＶＤＤに電気的に接続されている。
ＴＦＴ１２０４のソース電極またはドレイン電極の他方であるソース電極（「ソース端子」ともいう）は、低電位電源ＶＳＳ及びＴＦＴ１２０５のソース端子に電気的に接続されている。
またカレントミラー回路１２１１を構成するＴＦＴ１２０５のゲート電極は、ＴＦＴ１２０４のゲート電極及びドレイン端子に電気的に接続されている。
また、ＴＦＴ１２０４及びＴＦＴ１２０５のゲート電極は互いに接続されているので共通の電位が印加される。
図１５では２個のＴＦＴによる、カレントミラー回路の例を図示している。この時、ＴＦＴ１２０４とＴＦＴ１２０５が同一の特性を有する場合、参照電流と出力電流の比は、１：１の関係となる。
図２でも述べたが、出力値をｎ倍とするための回路構成を図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す。図１６（Ａ）の回路構成は、図１５のＴＦＴ１２０５をｎ個にしたものに相当する。図１６（Ａ）に示すようにＴＦＴ１２０４とＴＦＴ１２０５の比を１：ｎにすることで、出力値をｎ倍とすることが可能となる。これは、ＴＦＴのチャネル幅Ｗを増加させ、ＴＦＴに流すことのできる電流の許容量をｎ倍とすることと同様の原理である。
例えば、出力値を１００倍に設計する場合、ｎチャネルＴＦＴ１２０４を１個、ｎチャネル型ＴＦＴ１２０５を１００個並列接続することで、目標とした電流を得ることが可能となる。
図１６（Ａ）中の回路１２１８ｉ（回路１２１８ａ、回路１２１８ｂ、等）の詳細な回路構成を図１６（Ｂ）に示す。
図１６（Ｂ）の回路構成は、図１５及び図１６（Ａ）の回路構成を基にしており、同じ素子は同じ符号で表されている。すなわち、ＴＦＴ１２０５ｉのゲート電極は、端子１２１９ｉに電気的に接続されており、また端子１２２０ｉに電気的に接続されている。またＴＦＴ１２０５ｉのソース端子は、端子１２２１ｉに電気的に接続されている。
なお図１６（Ａ）中の回路１２１８ａ、回路１２１８ｂ等を説明するために、そのうちの１つである回路１２１８ｉを図１６（Ｂ）に示している。回路１２１８ｉは図１５の回路構成を基にしているので、図１６の符号において「ｉ」の付いている符号は、図１５の「ｉ」の付いていない符号と同じものである。すなわち、例えば図１５のＴＦＴ１２０５と図１６（Ｂ）のＴＦＴ１２０５ｉは同じものである。
したがって図１６（Ａ）においては、ＴＦＴ１２０５は、ｎ個のＴＦＴ１２０５ａ、１２０５ｂ、１２０５ｉ、等から構成されていることとなる。これによりＴＦＴ１２０４に流れる電流がｎ倍に増幅されて出力される。
尚、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において図１５と同じものを指示している場合は、同じ符号で示してある。
また、図１５はカレントミラー回路１２１１を、ｎチャネル型ＴＦＴを用いた等価回路として図示したものであるが、このｎチャネル型ＴＦＴに代えてｐチャネル型ＴＦＴを用いてもよい。
増幅回路をｐチャネル型ＴＦＴで形成する場合は、図１７に示す等価回路となる。図１７に示すように、カレントミラー回路１２３１はｐチャネル型ＴＦＴ１２３４及び１２３５を有している。なお図１５〜図１６と図１７で同じものは同じ符号で示している。
以上のようにしてＴＦＴ１１１０を作製したら、層間絶縁膜１１０９上に、電極１１１５、電極１１１６を形成する。図１４（Ｃ）では電極１１１６は複数形成しており、図１４（Ｄ）では電極１１１６は１つしか形成されていない。
なお本実施の形態では、電極１１１５及び電極１１１６は、チタン（Ｔｉ）を４００ｎｍの厚さで成膜したチタン膜を用いて形成する。
なお電極１１１５及び電極１１１６は、ソース電極１１１２及びドレイン電極１１１３と同じ工程で作成してもよい。
図１４（Ｃ）における電極１１１６及びその周辺部の上面図を図１８に、図１４（Ｄ）における電極１１１６及びその周辺部の上面図を図１９に示す。
図１８において、電極１１１６は格子状の電極であり、後述する工程で形成される光電変換層１１２１と複数の箇所で接続されている。そのため電極１１１６の断面を見ると、図１４（Ｃ）のように、電極１１１６が複数形成されているように見えるが、全て同一材料及び同一工程により作製されるものである。図１８のように電極１１１６を格子状に形成すると、光電変換層１１２１の抵抗値が小さくなるという利点がある。
また図１９において、電極１１１６は先端部が丸い矩形状の電極であるので、断面を見ると、図１４（Ｄ）のように、電極１１１６は１つのみ形成されているように見える。この場合は、電極１１１６の面積が小さいので、光電変換層１１２１の受光面積が大きくなり、感度が向上するという利点がある。
カレントミラー回路１２１１は、高電位電源Ｖｄｄに接続する接続電極１２４１と配線１２４４を介して電気的に接続されており、また低電位電源Ｖｓｓに接続する接続電極１２４２と配線１２４５を介して電気的に接続されている。
以下は図１４（Ｃ）の構造の光電変換装置について述べるが、図１４（Ｄ）の構造を形成した場合にも、同様の工程で光電変換装置を完成することが可能である。
図１４（Ｃ）に示す作製工程後、ゲート絶縁膜１１０６、層間絶縁膜１１０９、電極１１１６の端部を、エッチングにて除去する（図２０（Ａ）参照）。
次いで、図２０（Ｂ）に示すように、電極１１１６及び層間絶縁膜１１０９上に、オーバーコート層１１１７を設ける。
オーバーコート層１１１７は、後の工程で形成される光電変換層１１２１のｐ型半導体層１１２１ｐとｎ型半導体層１１２１ｎがショートしないように、端部をなだらかにして形状を改善する機能と、光電変換層１１２１への汚染物質の混入を抑制する機能と、光電変換層１１２１に入射する光を調整する機能がある。またオーバーコート層１１１７は、透光性のある絶縁材料を用いて形成すればよい。例えば、アクリル、ポリイミドというような有機樹脂材料、また窒化珪素、酸化珪素、窒素を含む酸化珪素、酸素を含む窒化珪素といった無機材料を用いることが可能である。またこれらの材料を積層した積層膜を用いて形成することが可能である。本実施の形態では、オーバーコート層１１１７としてポリイミドを用いる。
次いで電極１１１６及びオーバーコート層１１１７上に、ｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜、ｎ型半導体膜を成膜し、エッチングして、ｐ型半導体層１１２１ｐ、ｉ型半導体層１１２１ｉ及びｎ型半導体層１１２１ｎを含む光電変換層１１２１を形成する（図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）参照）。なお図２１（Ａ）の点線で囲まれた領域を拡大したものが図２１（Ｂ）である。
ｐ型半導体層１１２１ｐは、１３族の不純物元素、例えばホウ素（Ｂ）を含んだ非晶質半導体膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜して形成すればよい。
図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）では、電極１１１６は光電変換層１１２１の最下層、本実施の形態ではｐ型半導体層１１２１ｐと接している。
ｐ型半導体層１１２１ｐを形成したら、さらにｉ型半導体層１１２１ｉ及びｎ型半導体層１１２１ｎを順に形成する。これによりｐ型半導体層１１２１ｐ、ｉ型半導体層１１２１ｉ及びｎ型半導体層１１２１ｎを有する光電変換層１１２１が形成される。
ｉ型半導体層１１２１ｉとしては、例えばプラズマＣＶＤ法で非晶質半導体膜を形成すればよい。またｎ型半導体層１１２１ｎとしては、１５族の不純物元素、例えばリン（Ｐ）を含む非晶質半導体膜を形成してもよいし、非晶質半導体膜を形成後、１５族の不純物元素を導入してもよい。
なお非晶質半導体膜として、非晶質珪素膜、非晶質ゲルマニウム膜等を用いてもよい。
なお本明細書においては、ｉ型半導体膜とは、半導体膜に含まれるｐ型もしくはｎ型を付与する不純物が１×１０２０ｃｍ−３以下の濃度であり、酸素及び窒素が５×１０１９ｃｍ−３以下の濃度であり、暗伝導度に対して光伝導度が１００倍以上、好ましくは１０００倍以上である半導体膜を指す。またｉ型半導体膜には、ホウ素（Ｂ）が１０〜１０００ｐｐｍ添加されていてもよい。
またｐ型半導体層１１２１ｐ、ｉ型半導体層１１２１ｉ、ｎ型半導体層１１２１ｎとして、非晶質半導体膜だけではなく、微結晶半導体膜（セミアモルファス半導体膜ともいう）を用いてもよい。
あるいは、ｐ型半導体層１１２１ｐ及びｎ型半導体層１１２１ｎを微結晶半導体膜を用いて形成し、ｉ型半導体層１１２１ｉとして非晶質半導体膜を用いてもよい。
次いで、光電変換層１１２１の上面に補助電極１１２２を形成する（図２２（Ａ）参照）。補助電極１１２２は、光電変換層１１２１の抵抗が大きい場合にのみ形成すればよく、光電変換層１１２１の抵抗が小さければ、補助電極１１２２は形成しなくてもよい。本実施の形態では、補助電極１１２２としてチタン（Ｔｉ）を２０〜３０ｎｍの厚さで形成する。
また、ｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜、ｎ型半導体膜を成膜後、補助電極１１２２となる導電膜を形成し、次いで導電膜をエッチングして補助電極１１２２を形成し、さらにｐ型半導体膜、ｉ型半導体膜、ｎ型半導体膜をエッチングして光電変換層１１２１を形成してもよい。
次いで、露出した、絶縁膜１１０４の一部、ゲート絶縁膜１１０６、層間絶縁膜１１０９、電極１１１５、ゲート配線１１１１、ソース電極１１１２、ドレイン電極１１１３、電極１１１６を覆って、保護膜１１２９を形成する（図２２（Ｂ）参照）。保護膜１１２９として、例えば窒化珪素膜を用いればよい。保護膜１１２９により、ＴＦＴ１１１０や光電変換層１１２１に、水分や有機物等の不純物が混入するのを防ぐことができる。
次いで保護膜１１２９上に、層間絶縁膜１１１８を形成する。層間絶縁膜１１１８は平坦化膜としても機能する。本実施の形態では、層間絶縁膜１１１８として、ポリイミドを２μｍの厚さで成膜する。このとき、層間絶縁膜１１１８は、保護膜１１２９が形成された領域、特に、層間絶縁膜１１０９、光電変換層１１２１が形成された領域からはみ出さないようにする。
次に層間絶縁膜１１１８をエッチングしてコンタクトホールを形成する。この際に保護膜１１２９があるので、ＴＦＴ１１１０のゲート配線１１１１、ソース電極１１１２、ドレイン電極１１１３はエッチングされない。次いで電極１１２５及び電極１１２６が形成される領域の保護膜１１２９をエッチングしてコンタクトホールを形成する。さらに層間絶縁膜１１１８上に、層間絶縁膜１１１８及び保護膜１１２９中に形成されたコンタクトホールを介して電極１１１５に電気的に接続される電極１１２５、並びに、層間絶縁膜１１１８及び保護膜１１２９中に形成されたコンタクトホールを介して補助電極１１２２と電気的に接続される電極１１２６を形成する（図２３参照）。電極１１２５および電極１１２６としては、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）等を用いることが可能である。
本実施の形態では、電極１１２５及び電極１１２６として、チタン（Ｔｉ）を３０〜５０ｎｍで成膜した導電膜を用いる。
なお、補助電極１１２２を形成しなかった場合は、光電変換層１１２１の最上層、本実施の形態では、ｎ型半導体層１１２１ｎに、電極１１２６が電気的に接続されていればよい。
次いで、層間絶縁膜１１１８上に、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法にて、層間絶縁膜１１１９を形成する。その際には、電極１１２５及び電極１１２６上には、層間絶縁膜１１１９は形成しない。本実施の形態では、層間絶縁膜１１１９として、エポキシ樹脂を用いる。層間絶縁膜１１１９は、保護膜１１２９を覆って下地膜として機能する絶縁膜１１０４を覆って形成され、シール材としての機能を有する。
次いで、例えばニッケル（Ｎｉ）ペーストを用いて印刷法により、電極１１２５に電気的に接続される電極１１４１、及び、電極１１２６に電気的に接続される電極１１４２を作製する。さらに電極１１４１及び電極１１４２上にそれぞれ、銅（Ｃｕ）ペーストを用いて印刷法により、電極１１４３及び電極１１４４を形成する（図２４参照）。
次いで、支持体となる第２の基板１１５１を粘着材１１５２で貼りつける（図２５参照）。なお、第２の基板１１５１は、基板１１０１よりも剛性の高い基板を用いることが好ましい。代表的には、第２の基板１１５１としてガラス基板、石英基板、金属基板、セラミックス基板、プラスチック基板を適宜使用することができる。
また、粘着材１１５２としては、有機材料からなる粘着材を用いればよい。このとき、粘着材の一部に平坦化層を形成しても良い。本実施の形態では、平坦化層として、有機材料からなる粘着材に水溶性樹脂１１５２ａを形成し、その上に両面が反応剥離型粘着材で覆われた部材１１５２ｂ（以下、両面シートと記す。）を接着して、層間絶縁膜１１１９、電極１１４１、電極１１４３、電極１１４２、電極１１４４等と第２の基板１１５１を接着してもよい。
この接着方法を用いることで、後の剥離工程を比較的小さな力で行うことができる。有機材料からなる粘着材としては、反応剥離型粘着材、熱剥離型粘着材、紫外線剥離型粘着材等の光剥離型粘着材、嫌気剥離型粘着材などの各種剥離型粘着材が挙げられる。
なお、本実施の形態では、電極１１４３及び電極１１４４までを形成してから、支持体となる第２の基板１１５１を粘着材１１５２で貼りつけたが、電極１１４１、電極１１４３、電極１１４２、電極１１４４を形成する前に、第２の基板１１５１を粘着材１１５２で貼りつけてもよい。
図２５及び図２６において、基板１１０１及び金属膜１１０３を剥離体１１６１と呼ぶ。また、絶縁膜１１０４から電極１１４３及び電極１１４４までの層を積層体１１６２という。
次いで、基板１１０１の金属膜１１０３と絶縁膜１１０４とを、物理的手段により引き剥がす（図２６参照）。物理的力とは、例えば、くさび等の鋭利な端部を有する部材を用いた負荷、ノズルから吹付けられるガスの風圧、超音波等の比較的小さな力である。金属酸化膜１１００内、絶縁膜１１０４と金属酸化膜１１００の界面又は金属酸化膜１１００と金属膜１１０３との界面で剥離が生じ、剥離体１１６１と積層体１１６２とを、比較的小さな力で引き剥がすことができる。こうして、積層体１１６２を剥離体１１６１から分離することができる。剥離体１１６１を分離して、積層体１１６２のみにしたものを図２７に示す。
ここでカラーフィルタについて説明する。基板１１３１上に、絶縁膜１１３２、金属膜１１３３、絶縁膜１１３４を形成する。基板１１３１としては基板１１０１、絶縁膜１１３２としては絶縁膜１１０２、金属膜１１３３としては金属膜１１０３、絶縁膜１１３４としては絶縁膜１１０４と、同様の材料を用いればよい。また、金属膜１１３３と絶縁膜１１３４との間に金属酸化膜１１３０が形成される。
本実施の形態では、基板１１３１としてガラス基板、絶縁膜１１３２として窒素を含む酸化珪素膜、金属膜１１３３としてタングステン（Ｗ）、絶縁膜１１３４として窒素を含む酸化珪素膜を用いる。
絶縁膜１１３４上の、一部あるいは全面にカラーフィルタ１１３５が形成される。
カラーフィルタ１１３５の作製方法としては、着色樹脂を用いたエッチング法、カラーレジストを用いたカラーレジスト法、染色法、電着法、ミセル電解法、電着転写法、フィルム分散法、インクジェット法（液滴吐出法）、銀塩発色法など公知の手法を用いることができる。
本実施の形態では、顔料が分散された感光性樹脂を用いたエッチング法によって、カラーフィルタを形成する。赤色顔料、緑色顔料、又は青色顔料が分散された感光性アクリル樹脂を、塗布法により絶縁膜１１３４上に設ける。次に、アクリル樹脂を乾燥し、仮焼きした後、露光及び現像し、２２０度の加熱によりアクリルを硬化し、１．０〜２．５μｍのカラーフィルタ１１３５を形成する。
ただしカラーフィルタ１１３５の位置は、接着材１１３７で貼り合わせた後に、光電変換層１１２１が形成されている領域に合うように調整する。
カラーフィルタ１１３５を覆って、オーバーコート層１１３６を形成する（図２８（Ａ）参照）。オーバーコート層１１３６はオーバーコート層１１１７と同様の材料で形成すればよい。
次いで、図２６と同様に、基板１１３１の金属膜１１３３と絶縁膜１１３４とを、物理的手段により引き剥がす。こうして、基板１１３１、絶縁膜１１３２、金属膜１１３３、金属酸化膜１１３０を、絶縁膜１１３４、カラーフィルタ１１３５、オーバーコート層１１３６から分離することができる（図２８（Ｂ）参照）。
次いで、絶縁膜１１０４と絶縁膜１１３４を接着材１１３７で接着する（図３６参照）。接着材１１３７としては、有機材料からなる粘着材１１５２による第２の基板１１５１と被剥離層である積層体１１６２との密着性よりも、絶縁膜１１０４を含む積層体１１６２と絶縁膜１１３４との密着性のほうが高い材料であることが重要である。すなわち、接着材１１３７の接着力の方が、粘着材１１５２の接着力よりも高いことが好ましい。
接着材１１３７としては、反応硬化型接着材、熱硬化型接着材、紫外線硬化型接着材等の光硬化型接着材、嫌気硬化型接着材などの各種硬化型接着材が挙げられる。本実施の形態では、接着材１１３７としてエポキシ樹脂を用いてもよい。
なお上記工程に代えて、絶縁膜１１０４に、粘着材が他の部材と接着しないように離型紙（剥離紙、即ちセパレーター等の基材片面又は両面に剥離面を有するシート）を設けた粘着材（以下「両面テープ」ともいう）を設けてもよい。剥離紙を剥がせば、任意の部材に接着することが可能である。このような両面テープの材料として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などが挙げられる。
次に、積層体１１６２から粘着材１１５２及び第２の基板１１５１を剥離する（図３７参照）。有機材料からなる粘着材１１５２を、熱反応、光反応、湿度による反応、または化学反応（例えば、水、酸素等を用いて粘着力を低下させる）させて、有機材料からなる粘着材１１５２及び第２の基板１１５１を積層体１１６２から剥離する。
以上の工程により、光電変換層１１２１、ＴＦＴ１１１０、カラーフィルタ１１３５を有する光電変換装置でもある半導体装置が形成される。
また本実施の形態では、絶縁膜１１０４を単層にしたが、絶縁膜１１０４を二層にし、下層絶縁膜１１０４ａと上層絶縁膜１１０４ｂを形成してもよい。
その場合、下層絶縁膜１１０４ａとして、例えば酸素を含む窒化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ：ｙ＞ｘ）を用い、上層絶縁膜１１０４ｂとして、例えば窒素を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ：ｘ＞ｙ）を用いるとよい。これにより、基板１１０１側からの水分などの混入物を防ぐことが可能となる。
本実施の形態の半導体装置は、水分や有機物等の不純物が混入するのを防ぐことができるので有用である。
［実施の形態４］
本実施の形態では、実施の形態３と別の構成を有する光電変換装置について、図３８を用いて説明する。なお、実施の形態３と同じものは同じ符号で示し、特に記載のないものは実施の形態３を援用する。
図３８に示す光電変換装置は、基板１１０１上に、下地膜である絶縁膜１１０４、ＴＦＴ１１１０が形成されている。ＴＦＴ１１１０は、活性層である島状半導体膜１１０５、ゲート絶縁膜１１０６、下層ゲート電極１１０７、上層ゲート電極１１０８を有しており、活性層である島状半導体膜１１０５中には、ソース領域、ドレイン領域、チャネル形成領域が形成されている。ソース領域及びドレイン領域の一方には、電極１１１２が電気的に接続されており、ソース領域及びドレイン領域の他方には、電極１１１３が電気的に接続されている。
ＴＦＴ１１１０及びゲート絶縁膜１１０６を覆って層間絶縁膜１１０９が形成されており、層間絶縁膜１１０９上には、電極１１１５、電極１１１６、電極１１５０が形成されている。電極１１１５、電極１１１６、電極１１５０は同じ材料及び同じ工程で形成されている。
下地膜である絶縁膜１１０４、ゲート絶縁膜１１０６、層間絶縁膜１１０９の端部は、テーパー状となっている。これにより上に形成される保護膜１１２９の被覆率がよくなり、水分や不純物等が入りにくくなるという効果を奏する。
次いで、層間絶縁膜１１０９に光電変換層１１２１を形成する。光電変換層１１２１の最下層、本実施の形態ではｐ型半導体層１１２１ｐが、電極１１１６の一部と重なっており、電気的に接続される。光電変換層１１２１は、ｐ型半導体層１１２１ｐの上に、ｉ型半導体層１１２１ｉ、ｎ型半導体層１１２１ｎを有する。
下地膜である絶縁膜１１０４、ゲート絶縁膜１１０６、層間絶縁膜１１０９、電極１１１５、電極１１１６、電極１１５０、光電変換層１１２１を覆って、保護膜１１２９を形成する。本実施の形態では、保護膜１１２９として窒化珪素膜を用いる。
保護膜１１２９上に層間絶縁膜１１１８を形成し、層間絶縁膜１１１８上に、電極１１１５と電気的に接続する電極１１２５、電極１１５０及び光電変換層１１２１の最上層、本実施の形態ではｎ型半導体層１１２１ｎ、に電気的に接続する電極１１２６を形成する。
次いで、層間絶縁膜１１１８上に層間絶縁膜１１１９を形成する。その際には、電極１１２５及び電極１１２６上には、層間絶縁膜１１１９は形成しない。
電極１１２５に電気的に接続される電極１１４１、及び、電極１１２６に電気的に接続される電極１１４２を作製する。さらに電極１１４１及び電極１１４２上にそれぞれ、電極１１４３及び電極１１４４を形成する。
なお、実施の形態３と同様、貼り合わせによりカラーフィルタを形成する場合には、基板１１０１と下地膜として機能する絶縁膜１１０４との間に、絶縁膜１１０２、金属膜１１０３、金属酸化膜１１００を形成し、実施の形態３の工程を基にしてカラーフィルタを備えた光電変換装置を作製すればよい。
本実施の形態では、下地膜である絶縁膜１１０４、ゲート絶縁膜１１０６、層間絶縁膜１１０９の端部を、テーパー状とするので、保護膜１１２９の被覆率がよくなり、水分や不純物等が入りにくい光電変換装置を得ることができる。
［実施の形態５］
本発明の光電変換装置は、液晶表示装置に取り付けられることで有益な効果をもたらす。特に、バックライトを備える液晶表示装置の場合、本発明にかかる光電変換装置の出力に対してバックライトの輝度を変化させることで、画質が向上できる。
たとえば、液晶表示装置が設置されている場所の照度を、本発明の光電変換装置によって検出し、照度が小さい場合はバックライトの輝度を小さくする。こうすることで、液晶表示装置が表示する画像の画質を向上させることができる。なぜならば、液晶表示装置は、周囲の照度が小さいほど黒表示部分の微発光（黒浮き）が顕著になり、表示画像のコントラストが低下する性質を持つが、このとき、バックライトの輝度が小さければ、黒浮きの程度が小さくなるからである。また、同時に、バックライトの発光にかかる消費電力を低減することもできる。
また、逆に、液晶表示装置が設置されている場所の照度を、本発明の光電変換装置によって検出したとき、照度が大きい場合は、バックライトの輝度を大きくするのが好ましい。なぜならば、液晶表示装置が設置されている場所の照度が大きければ、外光の反射による光に対するバックライトの光の強度が相対的に小さくなるため、やはり画像のコントラストが低下するが、このとき、バックライトの輝度を大きくすることで、画像のコントラストの低下を抑えることができるからである。さらに、外光の反射自体を抑えるために、表面の反射率を小さくした偏光板を用いることも有効である。
本実施の形態においては、このような液晶表示装置の周辺部、特にバックライトおよび偏光板について、詳細に説明する。
図５０は、エッジライト式と呼ばれるバックライトユニット２０１０１と、液晶パネル２０１０７とを有している液晶表示装置の一例を示す。エッジライト式とは、バックライトユニットの端部に光源を配置し、その光源の蛍光を発光面全体から放射する方式である。エッジライト式のバックライトユニットは、薄型で省電力化を図ることができる。
バックライトユニット２０１０１は、拡散板２０１０２、導光板２０１０３、反射板２０１０４、ランプリフレクタ２０１０５及び光源２０１０６によって構成される。
光源２０１０６は必要に応じて発光する機能を有している。例えば、光源２０１０６としては冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、無機ＥＬ素子又は有機ＥＬ素子などが用いられる。ランプリフレクタ２０１０５は、光源２０１０６からの蛍光を効率よく導光板２０１０３に導く機能を有する。導光板２０１０３は、蛍光を全反射させて、全面に光を導く機能を有する。拡散板２０１０２は、明度のムラを低減する機能を有する。反射板２０１０４は、導光板２０１０３から下方向（液晶パネル２０１０７と反対方向）に漏れた光を反射して再利用する機能を有する。
なお、バックライトユニット２０１０１には、光源２０１０６の輝度を調整するための制御回路が接続されている。この制御回路によって、光源２０１０６の輝度を調整することができる。
図５１（Ａ）、図５１（Ｂ）、図５１（Ｃ）及び図５１（Ｄ）は、エッジライト式のバックライトユニットの詳細な構成を示す図である。なお、拡散板、導光板及び反射板などはその説明を省略する。
図５１（Ａ）に示すバックライトユニット２０２０１は、光源として冷陰極管２０２０３を用いた構成である。そして、冷陰極管２０２０３からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２０２０２が設けられている。このような構成は、冷陰極管からの輝度の強度のため、大型表示装置に用いることが多い。
図５１（Ｂ）に示すバックライトユニット２０２１１は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２１３を用いた構成である。例えば、白色に発する発光ダイオード（Ｗ）２０２１３は所定の間隔に配置される。そして、発光ダイオード２０２１３からの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２０２１２が設けられている。
発光ダイオードの輝度は高いので、発光ダイオードを用いた構成は大型表示装置に適する。発光ダイオードの色再現性は優れているので、配置面積を小さくすることができる。したがって、表示装置の狭額縁化を図ることができる。
なお、発光ダイオードが大型の表示装置に搭載される場合、発光ダイオードを該基板の背面に配置することができる。発光ダイオードは、所定の間隔を維持し、各色の発光ダイオードが順に配置される。発光ダイオードの配置によって、色再現性を高めることができる。
図５１（Ｃ）に示すバックライトユニット２０２２１は、光源として各色ＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２２３、発光ダイオード２０２２４（ＬＥＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２２５を用いた構成である。各色ＲＧＢの発光ダイオード２０２２３（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２５（ＬＥＤ）は、それぞれ所定の間隔に配置される。各色ＲＧＢの発光ダイオード２０２２３（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２５（ＬＥＤ）を用いることによって、色再現性を高くすることができる。そして、発光ダイオードからの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２０２２２が設けられている。
発光ダイオードの輝度は高いので、光源として各色ＲＧＢの発光ダイオードを用いた構成は大型表示装置に適する。色再現性が優れているので、配置面積を小さくすることができる。したがって、表示装置の狭額縁化を図ることができる。
なお、時間に応じてＲＧＢの発光ダイオードを順次点灯させることによって、カラー表示を行うことができる。いわゆるフィールドシーケンシャルモードである。
なお、白色を発する発光ダイオードと、各色ＲＧＢの発光ダイオード２０２２３（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２２５（ＬＥＤ）とを組み合わせることができる。
なお、発光ダイオードが大型の表示装置に搭載される場合、発光ダイオードを該基板の背面に配置することができる。発光ダイオードは、所定の間隔を維持し、各色の発光ダイオードが順に配置される。発光ダイオードの配置によって、色再現性を高めることができる。
図５１（Ｄ）に示すバックライトユニット２０２３１は、光源として各色ＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２３３、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２３４、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２３５を用いた構成である。例えば、各色ＲＧＢの発光ダイオード（ＬＥＤ）２０２３３、発光ダイオード２０２３４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２３５（ＬＥＤ）のうち発光強度の低い色（例えば緑）は他のダイオードより多く配置されている。各色ＲＧＢの発光ダイオード２０２３３（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２３４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２３５（ＬＥＤ）を用いることによって、色再現性を高くすることができる。そして、発光ダイオードからの光を効率よく反射させるため、ランプリフレクタ２０２３２が設けられている。
発光ダイオードの輝度は高いので、光源として各色ＲＧＢの発光ダイオードを用いた構成は大型表示装置に適する。発光ダイオードの色再現性は優れているので、配置面積を小さくすることができる。したがって、表示装置の狭額縁化を図ることができる。
なお、時間に応じてＲＧＢの発光ダイオードを順次点灯させることによって、カラー表示を行うことができる。いわゆるフィールドシーケンシャルモードである。
なお、白色を発する発光ダイオードと、各色ＲＧＢの発光ダイオード２０２３３（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２３４（ＬＥＤ）、発光ダイオード２０２３５（ＬＥＤ）とを組み合わせることができる。
なお、発光ダイオードが大型の表示装置に搭載される場合、発光ダイオードを該基板の背面に配置することができる。発光ダイオードは、所定の間隔を維持し、各色の発光ダイオードが順に配置される。発光ダイオードの配置によって、色再現性を高めることができる。
図５２（Ａ）は、直下型と呼ばれるバックライトユニットと、液晶パネルとを有する液晶表示装置の一例を示す。直下式とは、発光面の直下に光源を配置することで、その光源の蛍光を発光面全体から放射する方式である。直下式のバックライトユニットは、発光光量を効率よく利用することができる。
バックライトユニット２０５００は、拡散板２０５０１、遮光板２０５０２、ランプリフレクタ２０５０３及び光源２０５０４によって構成される。バックライトユニット２０５００は、液晶パネル２０５０５の直下に設けられる。
光源２０５０４は、必要に応じて発光する機能を有している。例えば、光源２０５０４としては、冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、無機ＥＬ素子又は有機ＥＬ素子などが用いられる。ランプリフレクタ２０５０３は、光源２０５０４の蛍光を効率よく拡散板２０５０１及び遮光板２０５０２に導く機能を有する。遮光板２０５０２は、光源２０５０４の配置に合わせて光が強いところほど遮光を多くすることで、明度のムラを低減する機能を有する。拡散板２０５０１は、さらに明度のムラを低減する機能を有する。
なお、バックライトユニット２０５００には、光源２０５０４の輝度を調整するための制御回路が接続されている。この制御回路によって、光源２０５０４の輝度を調整することができる。
図５２（Ｂ）は、直下型と呼ばれるバックライトユニットと、液晶パネルとを有する液晶表示装置の一例を示す。直下式とは、発光面の直下に光源を配置することで、その光源の蛍光を発光面全体から放射する方式である。直下式のバックライトユニットは、発光光量を効率よく利用することができる。
バックライトユニット２０５１０は、拡散板２０５１１、遮光板２０５１２、ランプリフレクタ２０５１３、各色ＲＧＢの光源（Ｒ）２０５１４ａ、光源（Ｇ）２０５１４ｂ及び光源（Ｂ）２０５１４ｃによって構成される。バックライトユニット２０５１０は、液晶パネル２０５１５の直下に設けられる。
各色ＲＧＢの光源（Ｒ）２０５１４ａ、光源（Ｇ）２０５１４ｂ及び光源（Ｂ）２０５１４ｃは、必要に応じて発光する機能を有する。例えば、光源（Ｒ）２０５１４ａ、光源（Ｇ）２０５１４ｂ及び光源（Ｂ）２０５１４ｃとしては、冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、無機ＥＬ素子又は有機ＥＬ素子などが用いられる。ランプリフレクタ２０５１３は、光源２０５１４の蛍光を効率よく拡散板２０５１１及び遮光板２０５１２に導く機能を有する。遮光板２０５１２は、光源２０５１４の配置に合わせて光が強いところほど遮光を多くすることで、明度のムラを低減する機能を有する。拡散板２０５１１は、さらに明度のムラを低減する機能を有する。
なお、バックライトユニット２０５１０には、各色ＲＧＢの光源（Ｒ）２０５１４ａ、光源（Ｇ）２０５１４ｂ及び光源（Ｂ）２０５１４ｃの輝度を調整するための制御回路が接続されている。この制御回路によって、各色ＲＧＢの光源（Ｒ）２０５１４ａ、光源（Ｇ）２０５１４ｂ及び光源（Ｂ）２０５１４ｃの輝度を調整することができる。また、本発明の光電変換装置の出力によって各色の光源の輝度を制御することによって、液晶表示装置の画質を向上することができる。
図５３は、偏光板（偏光フィルムともいう）の構成の一例を示す図である。
偏光フィルム２０３００は、保護フィルム２０３０１、基板フィルム２０３０２、ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３、基板フィルム２０３０４、粘着材層２０３０５及び離型フィルム２０３０６を有する。
ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、ある振動方向だけの光（直線偏光）を作り出す機能を有する。具体的には、ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、電子の密度が縦と横で大きく異なる分子（偏光子）を含んでいる。ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、この電子の密度が縦と横で大きく異なる分子の方向を揃えることで、直線偏光を作り出すことができる。
一例として、ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、ポリビニールアルコール（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）の高分子フィルムに、ヨウ素化合物をドープし、ＰＶＡフィルムをある方向に引っ張ることで、一定方向にヨウ素分子の並んだフィルムを得ることができる。そして、ヨウ素分子の長軸と平行な光は、ヨウ素分子に吸収される。なお、高耐久用途及び高耐熱用途として、ヨウ素の代わりに２色性の染料が用いてもよい。なお、染料は、車載用ＬＣＤ又はプロジェクタ用ＬＣＤなどの耐久性、耐熱性が求められる液晶表示装置に用いられることが望ましい。
ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、両側を基材となるフィルム（基板フィルム２０３０２及び基板フィルム２０３０４）で挟むことで、信頼性を増すことができる。なお、ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３は、高透明性、高耐久性のトリアセチルロース（ＴＡＣ）フィルムによって挟まれていてもよい。なお、基板フィルム及びＴＡＣフィルムは、ＰＶＡ偏光フィルム２０３０３が有する偏光子の保護層として機能する。
一方の基板フィルム（基板フィルム２０３０４）には、液晶パネルのガラス基板に貼るための粘着材層２０３０５が貼られている。なお、粘着材層２０３０５は、粘着材を片側の基板フィルム（基板フィルム２０３０４）に塗布することで形成される。粘着材層２０３０５には、離型フィルム２０３０６（セパレートフィルム）が備えられている。
他方の基板フィルム（基板フィルム２０３０２）には、保護フィルム２０３０１が備えられている。
なお、偏光フィルム２０３００表面に、ハードコート散乱層（アンチグレア層）が備えられていてもよい。ハードコート散乱層は、ＡＧ処理によって表面に微細な凹凸が形成されており、外光を散乱させる防眩機能を有するため、液晶パネルへの外光の映り込みを防ぐことができる。表面反射を防ぐことができる。
なお、偏光フィルム２０３００表面に、複数の屈折率の異なる光学薄膜層を多層化（アンチリフレクション処理、若しくはＡＲ処理ともいう）してもよい。多層化された複数の屈折率のことなる光学薄膜層は、光の干渉効果によって表面の反射率を低減することができる。表面の反射率が小さい偏光フィルムを用いることによって、外光の反射が抑えられるため、周囲の照度が大きい場合においても、高いコントラストを持つ画像を表示できる液晶表示装置を得ることができる。さらに、本発明の光電変換装置を用いることによって、さらにコントラストの低下を抑えることが可能となる。
図５４（Ａ）〜図５４（Ｃ）は、液晶表示装置のシステムブロックの一例を示す図である。
画素部２０４０５には、信号線２０４１２が信号線駆動回路２０４０３から延伸して配置されている。画素部２０４０５には、走査線２０４１０が走査線駆動回路２０４０４から延伸して配置されている。そして、信号線２０４１２と走査線２０４１０との交差領域に、複数の画素がマトリクス状に配置されている。なお、複数の画素それぞれはスイッチング素子を有している。したがって、複数の画素それぞれに液晶分子の傾きを制御するための電圧を独立して入力することができる。このように各交差領域にスイッチング素子が設けられた構造をアクティブマトリクス型と呼ぶ。ただし、このようなアクティブマトリクス型に限定されず、パッシブマトリクス型の構成でもよい。パッシブマトリクス型は、各画素にスイッチング素子がないため、工程が簡便である。
駆動回路部２０４０８は、制御回路２０４０２、信号線駆動回路２０４０３及び走査線駆動回路２０４０４を有する。制御回路２０４０２には映像信号２０４０１が入力されている。制御回路２０４０２は、この映像信号２０４０１に応じて、信号線駆動回路２０４０３及び走査線駆動回路２０４０４を制御し、信号線駆動回路２０４０３及び走査線駆動回路２０４０４に、それぞれ制御信号を入力する。そして、この制御信号に応じて、信号線駆動回路２０４０３はビデオ信号を信号線２０４１２に入力し、走査線駆動回路２０４０４は走査信号を走査線２０４１０に入力する。そして、画素が有するスイッチング素子が走査信号に応じて選択され、画素の画素電極にビデオ信号が入力される。
なお、制御回路２０４０２は、映像信号２０４０１に応じて電源２０４０７も制御している。電源２０４０７は、照明手段２０４０６へ電力を供給する手段を有している。照明手段２０４０６としては、エッジライト式のバックライトユニット、又は直下型のバックライトユニットを用いることができる。ただし、照明手段２０４０６としては、フロントライトを用いてもよい。フロントライトとは、画素部の前面側に取りつけ、全体を照らす発光体及び導光体で構成された板状のライトユニットである。このような照明手段により、低消費電力で、均等に画素部を照らすことができる。さらに、本発明の光電変換装置を用いることによって、高いコントラストを持つ画像を表示できる液晶表示装置を得ることができる。
図５４（Ｂ）に示すように走査線駆動回路２０４０４は、シフトレジスタ２０４４１、レベルシフタ２０４４２、バッファ２０４４３として機能する回路を有する。シフトレジスタ２０４４１にはゲートスタートパルス（ＧＳＰ）、ゲートクロック信号（ＧＣＫ）等の信号が入力される。
図５４（Ｃ）に示すように信号線駆動回路２０４０３は、シフトレジスタ２０４３１、第１のラッチ２０４３２、第２のラッチ２０４３３、レベルシフタ２０４３４、バッファ２０４３５として機能する回路を有する。バッファ２０４３５として機能する回路とは、弱い信号を増幅させる機能を有する回路であり、オペアンプ等を有する。レベルシフタ２０４３４には、スタートパルス（ＳＳＰ）等の信号が、第１のラッチ２０４３２にはビデオ信号等のデータ（ＤＡＴＡ）が入力される。第２のラッチ２０４３３にはラッチ（ＬＡＴ）信号を一時保持することができ、一斉に画素部２０４０５へ入力させる。これを線順次駆動と呼ぶ。そのため、線順次駆動ではなく、点順次駆動を行う画素であれば、第２のラッチは不要とすることができる。
なお、本実施の形態において、液晶パネルは、様々なものを用いることができる。例えば、液晶パネルとして、２つの基板の間に液晶層が封止された構成を用いることができる。一方の基板上には、トランジスタ、容量素子、画素電極又は配向膜などが形成されている。なお、一方の基板の上面と反対側には、偏光板、位相差板又はプリズムシートが配置されていてもよい。他方の基板上には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス、対向電極又は配向膜などが形成されている。なお、他方の基板の上面と反対側には、偏光板又は位相差板が配置されていてもよい。なお、カラーフィルター及びブラックマトリクスは、一方の基板の上面に形成されてもよい。なお、一方の基板の上面側又はその反対側にスリット（格子）を配置することで、３次元表示を行うことができる。
なお、偏光板、位相差板及びプリズムシートをそれぞれ、２つの基板の間に配置することが可能である。あるいは、２つの基板のうちのいずれかと一体とすることが可能である。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
［実施の形態６］
本実施の形態においては、各種液晶モードについて説明する。なお、本発明にかかる半導体装置が用いることのできる液晶の動作モードとして、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＰＶＡ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＡＳＭ（Ａｘｉａｌｌｙ Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ａｌｉｇｎｅｄ Ｍｉｃｒｏ−ｃｅｌｌ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）などを用いることができる。
本発明の光電変換装置を有する液晶表示装置を、各種の液晶モードによって駆動することで、それぞれ有益な効果をもたらす。たとえば、ＴＮモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明の光電変換装置を有する場合、周囲の照度に合わせてバックライトの輝度を変化させることによる表示のコントラストの向上のほかに、製造コストを低く抑えることができる。
図５５（Ａ）及び図５５（Ｂ）は、ＴＮモードの断面の模式図を示す。
互いに対向するように配置された第１の基板５０１０１及び第２の基板５０１０２に、液晶層５０１００が挟持されている。第１の基板５０１０１の上面には、第１の電極５０１０５が形成されている。第２の基板５０１０２の上面には、第２の電極５０１０６が形成されている。第１の基板５０１０１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０１０３が配置されている。第２の基板５０１０２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０１０４が配置されている。なお、第１の偏光板５０１０３と第２の偏光板５０１０４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０１０３は、第１の基板５０１０１の上面、つまり第１の基板５０１０１と液晶層の間に配置されてもよい。第２の偏光板５０１０４は、第２の基板５０１０２の上面、つまり第２の基板５０１０２と液晶層の間に配置されてもよい。
第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６の両方が透光性電極であれば透過型パネルとなり、第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６のうち、いずれか一方が透光性電極であり、他方が反射性電極であれば、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は、半透過型パネルとなる。
図５５（Ａ）は、第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６に電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子が縦に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０１０３と第２の偏光板５０１０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過できない。したがって、黒色表示が行われる。
なお、第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５５（Ｂ）は、第１の電極５０１０５及び第２の電極５０１０６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子が横に並び、平面内で回転している状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０１０３と第２の偏光板５０１０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。いわゆるノーマリーホワイトモードである。
図５５（Ａ）及び図５５（Ｂ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０１０１側又は第２の基板５０１０２側に設けることができる。
ＴＮモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
本発明の光電変換装置を有する液晶表示装置を、各種の液晶モードによって駆動することで、それぞれ有益な効果をもたらす。たとえば、ＶＡモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明にかかる光電変換装置を有する場合、周囲の照度に合わせてバックライトの輝度を変化させることによって表示のコントラストが向上するほかに、さらに黒浮きを低減することができる。なぜならば、ＶＡモードの液晶はノーマリーブラック（液晶に電界を印加しない状態で黒を表示する）であるので、ノーマリーホワイト（液晶に電界を印加した状態で黒を表示する）の液晶に比べて、黒表示時の微発光が小さいためである。さらに、ＶＡモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明にかかる光電変換装置を有する場合、周囲の照度に対する視野角の変化も、適切に補償できる。たとえば、液晶表示装置を斜めから見た場合、外光の反射が大きいとコントラストが低下するが、外光の反射が大きいほど視野角が大きくなるように液晶表示装置を制御することができる。
図５６（Ａ）及び図５６（Ｂ）は、ＶＡモードの断面の模式図を示す。ＶＡモードは、無電界の時に液晶分子が基板に垂直となるように配向されているモードである。
互いに対向するように配置された第１の基板５０２０１及び第２の基板５０２０２に、液晶層５０２００が挟持されている。第１の基板５０２０１の上面には、第１の電極５０２０５が形成されている。第２の基板５０２０２の上面には、第２の電極５０２０６が形成されている。第１の基板５０２０１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０２０３が配置されている。第２の基板５０２０２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０２０４が配置されている。なお、第１の偏光板５０２０３と第２の偏光板５０２０４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０２０３は、第１の基板５０２０１の上面、つまり第１の基板５０２０１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０２０４は、第２の基板５０２０２の上面、つまり第２の基板５０２０２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６の両方が透光性電極の場合は、透過型パネルとなり。第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６の一方が透光性電極であり他方が反射性電極である場合は、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は、半透過型パネルとなる。
図５６（Ａ）は、第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６に電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子が横に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０２０３と第２の偏光板５０２０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。
なお、第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５６（Ｂ）は、第１の電極５０２０５及び第２の電極５０２０６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子が縦に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０２０３と第２の偏光板５０２０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
図５６（Ａ）及び図５６（Ｂ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０２０１側又は第２の基板５０２０２側に設けることができる。
ＶＡモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図５６（Ｃ）及び図５６（Ｄ）は、ＭＶＡモードの断面の模式図を示す。ＭＶＡモードは、それぞれの部分の視野角依存性を互いに補償する方法である。
互いに対向するように配置された第１の基板５０２１１及び第２の基板５０２１２に、液晶層５０２１０が挟持されている。第１の基板５０２１１の上面には、第１の電極５０２１５が形成されている。第２の基板５０２１２の上面には、第２の電極５０２１６が形成されている。第１の電極５０２１５上には、配向制御用に第１の突起物５０２１７が形成されている。第２の電極５０２１６上には、配向制御用に第２の突起物５０２１８が形成されている。第１の基板５０２１１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０２１３が配置されている。第２の基板５０２１２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０２１４が配置されている。なお、第１の偏光板５０２１３と第２の偏光板５０２１４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０２１３は、第１の基板５０２１１の上面、つまり第１の基板５０２１１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０２１４は、第２の基板５０２１２の上面、つまり第２の基板５０２１２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６の両方が透光性電極である場合は、透過型パネルとなり、第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６の一方が透光性電極であり他方が反射性電極である場合は、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は半透過型パネルとなる。
図５６（Ｃ）は、第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６に電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子が第１の突起物５０２１７及び第２の突起物５０２１８に対して倒れて並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０２１３と第２の偏光板５０２１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。
なお、第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５６（Ｄ）は、第１の電極５０２１５及び第２の電極５０２１６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子が縦に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０２１３と第２の偏光板５０２１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
図５６（Ｃ）及び図５６（Ｄ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０２１１側又は第２の基板５０２１２側に設けることができる。
ＭＶＡモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
本発明の光電変換装置を有する液晶表示装置を、各種の液晶モードによって駆動することで、それぞれ有益な効果をもたらす。たとえば、ＯＣＢモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明にかかる光電変換装置を有する場合、周囲の照度に合わせてバックライトの輝度を変化させることによって表示のコントラストが向上するほかに、液晶の応答速度を大きくし、動画の画質を向上することができる。さらに、周囲の照度に対して液晶の応答速度を適切に制御することもできる。たとえば、オーバードライブなどによって、通常の照度から、照度が小さく、または大きくなるほど、液晶の応答速度を小さくすることができる。これは、コントラストが大きい画像ほど動画のボヤケが知覚されやすいという理由による。すなわち、周囲の照度が小さいほど、黒浮きによってコントラストが低下するため動画のボヤケが知覚されにくくなり、逆に周囲の照度が大きいと、外光の反射によって、やはりコントラストが低下するため動画のボヤケが知覚されにくくなるためである。
図５７（Ａ）及び図５７（Ｂ）は、ＯＣＢモードの断面の模式図を示す。ＯＣＢモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しているため、視野角依存が少ない。この液晶分子の状態は、ベンド配向と呼ばれる。
互いに対向するように配置された第１の基板５０３０１及び第２の基板５０３０２に、液晶層５０３００が挟持されている。第１の基板５０３０１の上面には、第１の電極５０３０５が形成されている。第２の基板５０３０２の上面には、第２の電極５０３０６が形成されている。第１の基板５０３０１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０３０３が配置されている。第２の基板５０３０２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０３０４が配置されている。なお、第１の偏光板５０３０３と第２の偏光板５０３０４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０３０３は、第１の基板５０３０１の上面、つまり第１の基板５０３０１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０３０４は、第２の基板５０３０２の上面、つまり第２の基板５０３０２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６の両方が透光性電極である場合は、透過型パネルとなり、第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６の一方が透光性電極であり、他方が反射性電極である場合は、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は、半透過型パネルとなる。
図５７（Ａ）は、第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６に電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子が縦に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０３０３と第２の偏光板５０３０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。
なお、第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５７（Ｂ）は、第１の電極５０３０５及び第２の電極５０３０６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子がベンド配向の状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０３０３と第２の偏光板５０３０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。いわゆるノーマリーホワイトモードである。
図５７（Ａ）及び図５７（Ｂ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０３０１側又は第２の基板５０３０２側に設けることができる。
ＯＣＢモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図５７（Ｃ）及び図５７（Ｄ）は、ＦＬＣモード又はＡＦＬＣモードの断面の模式図を示す。
互いに対向するように配置された第１の基板５０３１１及び第２の基板５０３１２に、液晶層５０３１０が挟持されている。第１の基板５０３１１の上面には、第１の電極５０３１５が形成されている。第２の基板５０３１２の上面には、第２の電極５０３１６が形成されている。第１の基板５０３１１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０３１３が配置されている。第２の基板５０３１２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０３１４が配置されている。なお、第１の偏光板５０３１３と第２の偏光板５０３１４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０３１３は、第１の基板５０３１１の上面、つまり第１の基板５０３１１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０３１４は、第２の基板５０３１２の上面、つまり第２の基板５０３１２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６の両方が透光性電極の場合は、透過型パネルとなり、第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６のいずれか一方が透光性電極であり他方が反射性電極である場合は、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は、半透過型パネルとなる。
図５７（Ｃ）は、第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６に電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向からずれた方向で横に並んでいる状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０３１３と第２の偏光板５０３１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。
なお、第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５７（Ｄ）は、第１の電極５０３１５及び第２の電極５０３１６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向に沿って横に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０３１３と第２の偏光板５０３１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
図５７（Ｃ）及び図５７（Ｄ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０３１１側又は第２の基板５０３１２側に設けることができる。
ＦＬＣモード又はＡＦＬＣモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
本発明にかかる光電変換装置を有する液晶表示装置を、各種の液晶モードによって駆動することで、それぞれ有益な効果をもたらす。たとえば、ＩＰＳモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明にかかる光電変換装置を有する場合、周囲の照度に合わせてバックライトの輝度を変化させることによって表示のコントラストが向上するほかに、さらに視野角を大きくすることができる。さらに、ＩＰＳモードの液晶を有する液晶表示装置が、本発明にかかる光電変換装置を有する場合、周囲の照度に対する視野角の変化も、適切に補償できる。たとえば、液晶表示装置を斜めから見た場合、外光の反射が大きいとコントラストが低下するが、外光の反射が大きいほど視野角が大きくなるように液晶表示装置を制御することができる。
図５８（Ａ）及び図５８（Ｂ）は、ＩＰＳモードの断面の模式図を示す。ＩＰＳモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しているため、液晶分子を基板に対して常に平面内で回転させるモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
互いに対向するように配置された第１の基板５０４０１及び第２の基板５０４０２に、液晶層５０４００が挟持されている。第２の基板５０４０２の上面には、第１の電極５０４０５及び第２の電極５０４０６が形成されている。第１の基板５０４０１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０４０３が配置されている。第２の基板５０４０２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０４０４が配置されている。なお、第１の偏光板５０４０３と第２の偏光板５０４０４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０４０３は、第１の基板５０４０１の上面、つまり第１の基板５０４０１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０４０４は、第２の基板５０４０２の上面、つまり第２の基板５０４０２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０４０５及び第２の電極５０４０６は療法透光性を有していればよい。あるいは、一方の電極の一部が反射性を有していてもよい。
図５８（Ａ）は、第１の電極５０４０５及び第２の電極５０４０６に電圧が印加（横電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向からずれた電気力線に沿って配向した状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０４０３と第２の偏光板５０４０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。
なお、第１の電極５０４０５及び第２の電極５０４０６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５８（Ｂ）は、第１の電極５０４０５及び第２の電極５０４０６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向に沿って横に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０４０３と第２の偏光板５０４０４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
図５８（Ａ）及び図５８（Ｂ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０４０１側又は第２の基板５０４０２側に設けることができる。
ＩＰＳモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図５８（Ｃ）及び図５８（Ｄ）は、ＦＦＳモードの断面の模式図を示す。ＦＦＳモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しているため、液晶分子を基板に対して常に平面内で回転させるモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
互いに対向するように配置された第１の基板５０４１１及び第２の基板５０４１２に、液晶層５０４１０が挟持されている。第２の基板５０４１２の上面には、第２の電極５０４１６が形成されている。第２の電極５０４１６の上面には、絶縁膜５０４１７が形成されている。絶縁膜５０４１７上には、第１の電極５０４１５が形成されている。第１の基板５０４１１の液晶層と反対側には、第１の偏光板５０４１３が配置されている。第２の基板５０４１２の液晶層と反対側には、第２の偏光板５０４１４が配置されている。なお、第１の偏光板５０４１３と第２の偏光板５０４１４とは、クロスニコルになるように配置されている。
第１の偏光板５０４１３は、第１の基板５０４１１の上面、つまり第１の基板５０４１１と液晶層との間に配置されてもよい。第２の偏光板５０４１４は、第２の基板５０４１２の上面、つまり第２の基板５０４１２と液晶層との間に配置されてもよい。
第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６のうち、少なくとも一方（又は両方）の電極が透光性を有していればよい。第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６の両方が透光性電極である場合は、透過型パネルとなり、第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６の一方が透光性電極であり、他方が反射性電極である場合は、反射型パネルとなる。あるいは、両方の電極が透光性を有し、かつ一方の電極の一部が反射性を有している場合は、半透過型パネルとなる。
図５８（Ｃ）は、第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６に電圧が印加（横電界方式と呼ぶ）された場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向からずれた電気力線に沿って配向した状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受ける。そして、第１の偏光板５０４１３と第２の偏光板５０４１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過する。したがって、白色表示が行われる。
なお、第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
図５８（Ｄ）は、第１の電極５０４１５及び第２の電極５０４１６に電圧が印加されていない場合の断面の模式図である。液晶分子がラビング方向に沿って横に並んだ状態となるため、バックライトからの光は液晶分子の複屈折の影響を受けない。そして、第１の偏光板５０４１３と第２の偏光板５０４１４とがクロスニコルになるように配置されているため、バックライトからの光は基板を通過しない。したがって、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
図５８（Ｃ）及び図５８（Ｄ）に示した構成を有する液晶表示装置は、カラーフィルタを設けることで、フルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタは、第１の基板５０４１１側又は第２の基板５０４１２側に設けることができる。
ＦＦＳモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
次に、上面図を用いて各種液晶モードを説明する。
図５９は、ＭＶＡモードを適用した画素部の上面図を示す。ＭＶＡモードは、それぞれの部分の視野角依存性を互いに補償する方法である。
図５９は、第１の画素電極５０５０１、第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃ、並びに、突起物５０５０３を示している。第１の画素電極５０５０１は、対向基板の全面に形成されている。形状がくの字型となるように、突起物５０５０３が形成されている。形状が突起物５０５０３と対応するように、第１の画素電極５０５０１上に第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃが形成されている。
第２の画素電極（５０５０２ａ、５０５０２ｂ、５０５０２ｃ）の開口部は、突起物のように機能する。
第１の画素電極５０５０１、並びに、第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃに電圧が印加（縦電界方式と呼ぶ）された場合、液晶分子が、第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃの開口部及び突起物５０５０３に対して倒れて並んだ状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光が基板を通過するため、白色表示が行われる。
なお、第１の画素電極５０５０１、並びに、第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃに印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
第１の画素電極５０５０１、並びに、第２の画素電極５０５０２ａ、第２の画素電極５０５０２ｂ、及び、第２の画素電極５０５０２ｃに電圧が印加されていない場合、液晶分子が縦に並んだ状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光がパネルを通過しないため、黒色表示が行われる。いわゆる、ノーマリーブラックモードである。
ＭＶＡモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図６０（Ａ）、図６０（Ｂ）、図６０（Ｃ）、図６０（Ｄ）は、ＩＰＳモードを適用した画素部の上面図を示す。ＩＰＳモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しているため、液晶分子を基板に対して常に平面内で回転させるモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
ＩＰＳモードでは、一対の電極が異なる形状となるように形成される。
図６０（Ａ）は、第１の画素電極５０６０１及び第２の画素電極５０６０２を示している。第１の画素電極５０６０１及び第２の画素電極５０６０２は、波状形状である。
図６０（Ｂ）は、第１の画素電極５０６１１及び第２の画素電極５０６１２を示している。第１の画素電極５０６１１及び第２の画素電極５０６１２は、同心円状の開口部を有する形状である。
図６０（Ｃ）は、第１の画素電極５０６２１及び第２の画素電極５０６２２を示している。第１の画素電極５０６２１及び第２の画素電極５０６２２は、櫛歯状であり一部重なっている形状である。
図６０（Ｄ）は、第１の画素電極５０６３１及び第２の画素電極５０６３２を示している。第１の画素電極５０６３１及び第２の画素電極５０６３２は、櫛歯状であり電極同士がかみ合うような形状である。
第１の画素電極５０６０１、第１の画素電極５０６１１、第１の画素電極５０６２１、第１の画素電極５０６３１、並びに、第２の画素電極５０６０２、第２の画素電極５０６１２、第２の画素電極５０６２２、第２の画素電極５０６３２に電圧が印加（横電界方式と呼ぶ）された場合、液晶分子がラビング方向からずれた電気力線に沿って配向した状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光が基板を通過するため、白色表示が行われる。
なお、第１の画素電極５０６０１、第１の画素電極５０６１１、第１の画素電極５０６２１、第１の画素電極５０６３１、並びに、第２の画素電極５０６０２、第２の画素電極５０６１２、第２の画素電極５０６２２、第２の画素電極５０６３２に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
第１の画素電極５０６０１、第１の画素電極５０６１１、第１の画素電極５０６２１、第１の画素電極５０６３１、並びに、第２の画素電極５０６０２、第２の画素電極５０６１２、第２の画素電極５０６２２、第２の画素電極５０６３２に電圧が印加されていない場合、液晶分子がラビング方向に沿って横に並んだ状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光が基板を通過しないため、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
ＩＰＳモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
図６１（Ａ）、図６１（Ｂ）、図６１（Ｃ）、図６１（Ｄ）は、ＦＦＳモードを適用した画素部の上面図を示す。ＦＦＳモードは、液晶層内で液晶分子の配列が光学的に補償状態を形成しているため、液晶分子を基板に対して常に平面内で回転させるモードであり、電極は一方の基板側のみに設けた横電界方式をとる。
ＦＦＳモードでは、第２の電極の上面に、第１の電極が様々な形状となるように形成される。
図６１（Ａ）は、第１の画素電極５０７０１及び第２の画素電極５０７０２を示している。第１の画素電極５０７０１は、屈曲したくの字形状である。第２の画素電極５０７０２は、パターン形成されていなくてもよい。
図６１（Ｂ）は、第１の画素電極５０７１１及び第２の画素電極５０７１２を示している。第１の画素電極５０７１１は、同心円状の形状である。第２の画素電極５０７１２は、パターン形成されていなくてもよい。
図６１（Ｃ）は、第１の画素電極５０７２１及び第２の画素電極５０７２２を示している。第１の画素電極５０７２１は、櫛歯状で電極同士がかみ合うような形状である。第２の画素電極５０７２２は、パターン形成されていなくてもよい。
図６１（Ｄ）は、第１の画素電極５０７３１及び第２の画素電極５０７３２を示している。第１の画素電極５０７３１は、櫛歯状の形状である。第２の画素電極５０７３２は、パターン形成されていなくてもよい。
第１の画素電極５０７０１、第１の画素電極５０７１１、第１の画素電極５０７２１、第１の画素電極５０７３１、並びに、第２の画素電極５０７０２、第２の画素電極５０７１２、第２の画素電極５０７２２、第２の画素電極５０７３２に電圧が印加（横電界方式と呼ぶ）された場合、液晶分子がラビング方向からずれた電気力線に沿って配向した状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光が基板を通過するため、白色表示が行われる。
なお、第１の画素電極５０７０１、第１の画素電極５０７１１、第１の画素電極５０７２１、第１の画素電極５０７３１、並びに、第２の画素電極５０７０２、第２の画素電極５０７１２、第２の画素電極５０７２２、第２の画素電極５０７３２に印加する電圧を制御することで、液晶分子の状態を制御することが可能である。したがって、バックライトからの光が基板を通過する量を制御できるため、所定の映像表示を行うことが可能である。
第１の画素電極５０７０１、第１の画素電極５０７１１、第１の画素電極５０７２１、第１の画素電極５０７３１、並びに、第２の画素電極５０７０２、第２の画素電極５０７１２、第２の画素電極５０７２２、第２の画素電極５０７３２に電圧が印加されていない場合、液晶分子がラビング方向に沿って横に並んだ状態となる。一対の偏光板がクロスニコルとなるように配置されているときには、バックライトからの光が基板を通過しないため、黒色表示が行われる。いわゆるノーマリーブラックモードである。
ＦＦＳモードに使用される液晶材料は、公知のものを使用すればよい。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
［実施の形態７］
本実施形態においては、表示装置の駆動方法について説明する。特に、液晶表示装置の駆動方法について説明する。
まず、オーバードライブ駆動について、図６２を参照して説明する。図６２（Ａ）は、表示素子の、入力電圧に対する出力輝度の時間変化を表したものである。破線で表した入力電圧３０１２１に対する表示素子の出力輝度の時間変化は、同じく破線で表した出力輝度３０１２３のようになる。すなわち、目的の出力輝度Ｌｏを得るための電圧はＶｉであるが、入力電圧としてＶｉをそのまま入力した場合は、目的の出力輝度Ｌｏに達するまでに、素子の応答速度に対応した時間を要してしまう。
オーバードライブ駆動は、この応答速度を速めるための技術である。具体的には、まず、Ｖｉよりも大きい電圧であるＶｏを素子に一定時間与えることで出力輝度の応答速度を高めて、目的の出力輝度Ｌｏに近づけた後に、入力電圧をＶｉに戻す、という方法である。このときの入力電圧は入力電圧３０１２２、出力輝度は出力輝度３０１２４に表したようになる。出力輝度３０１２４のグラフは、目的の輝度Ｌｏに至るまでの時間が、出力輝度３０１２３のグラフよりも短くなっている。
なお、図６２（Ａ）においては、入力電圧に対し出力輝度が正の変化をする場合について述べたが、入力電圧に対し出力輝度が負の変化をする場合も、本実施の形態は含んでいる。
このような駆動を実現するための回路について、図６２（Ｂ）及び図６２（Ｃ）を参照して説明する。まず、図６２（Ｂ）を参照して、入力映像信号３０１３１がアナログ値（離散値でもよい）をとる信号であり、出力映像信号３０１３２もアナログ値をとる信号である場合について説明する。図６２（Ｂ）に示すオーバードライブ回路は、符号化回路３０１０１、フレームメモリ３０１０２、補正回路３０１０３、ＤＡ変換回路３０１０４、を備える。
入力映像信号３０１３１は、まず、符号化回路３０１０１に入力され、符号化される。つまり、アナログ信号から、適切なビット数のデジタル信号に変換される。その後、変換されたデジタル信号は、フレームメモリ３０１０２と、補正回路３０１０３と、にそれぞれ入力される。補正回路３０１０３には、フレームメモリ３０１０２に保持されていた前フレームの映像信号も、同時に入力される。そして、補正回路３０１０３において、当該フレームの映像信号と、前フレームの映像信号から、あらかじめ用意された数値テーブルにしたがって、補正された映像信号を出力する。このとき、補正回路３０１０３に出力切替信号３０１３３を入力し、補正された映像信号と、当該フレームの映像信号を切替えて出力できるようにしてもよい。次に、補正された映像信号又は当該フレームの映像信号は、ＤＡ変換回路３０１０４に入力される。そして、補正された映像信号又は当該フレームの映像信号にしたがった値のアナログ信号である出力映像信号３０１３２が出力される。このようにして、オーバードライブ駆動が実現できる。
次に、図６２（Ｃ）を参照して、入力映像信号３０１３１がデジタル値をとる信号であり、出力映像信号３０１３２もデジタル値をとる信号である場合について説明する。図６２（Ｃ）に示すオーバードライブ回路は、フレームメモリ３０１１２、補正回路３０１１３、を備える。
入力映像信号３０１３１は、デジタル信号であり、まず、フレームメモリ３０１１２と、補正回路３０１１３と、にそれぞれ入力される。補正回路３０１１３には、フレームメモリ３０１１２に保持されていた前フレームの映像信号も、同時に入力される。そして、補正回路３０１１３において、当該フレームの映像信号と、前フレームの映像信号から、あらかじめ用意された数値テーブルにしたがって、補正された映像信号を出力する。このとき、補正回路３０１１３に出力切替信号３０１３３を入力し、補正された映像信号と、当該フレームの映像信号を切替えて出力できるようにしてもよい。このようにして、オーバードライブ駆動が実現できる。
なお、本実施の形態におけるオーバードライブ回路は、入力映像信号３０１３１がアナログ信号であり、出力映像信号３０１３２がデジタル信号である場合も含む。このときは、図６２（Ｂ）に示した回路から、ＤＡ変換回路３０１０４を省略すればよい。また、本実施の形態におけるオーバードライブ回路は、入力映像信号３０１３１がデジタル信号であり、出力映像信号３０１３２がアナログ信号である場合も含む。このときは、図６２（Ｂ）に示した回路から、符号化回路３０１０１を省略すればよい。
次に、コモン線の電位を操作する駆動について、図６３（Ａ）〜図６３（Ｂ）を参照して説明する。図６３（Ａ）は、液晶素子のような容量的な性質を持つ表示素子を用いた表示装置において、走査線一本に対し、コモン線が一本配置されているときの、複数の画素回路を表した図である。図６３（Ａ）に示す画素回路は、トランジスタ３０２０１、補助容量３０２０２、表示素子３０２０３、映像信号線３０２０４、走査線３０２０５、コモン線３０２０６、を備えている。
トランジスタ３０２０１のゲート電極は、走査線３０２０５に電気的に接続され、トランジスタ３０２０１のソース電極及びドレイン電極の一方は、映像信号線３０２０４に電気的に接続され、トランジスタ３０２０１のソース電極及びドレイン電極の他方は、補助容量３０２０２の一方の電極、及び表示素子３０２０３の一方の電極に電気的に接続されている。
また、補助容量３０２０２の他方の電極は、コモン線３０２０６に電気的に接続されている。
まず、走査線３０２０５によって選択された画素は、トランジスタ３０２０１がオンとなるため、それぞれ、映像信号線３０２０４を介して、表示素子３０２０３及び補助容量３０２０２に映像信号に対応した電圧がかかる。このとき、その映像信号が、コモン線３０２０６に接続された全ての画素に対して最低階調を表示させるものだった場合、あるいは、コモン線３０２０６に接続された全ての画素に対して最高階調を表示させるものだった場合は、画素にそれぞれ映像信号線３０２０４を介して映像信号を書き込む必要はない。映像信号線３０２０４を介して映像信号を書き込む代わりに、コモン線３０２０６の電位を動かすことで、表示素子３０２０３にかかる電圧を変えることができる。
次に、図６３（Ｂ）は、液晶素子のような容量的な性質を持つ表示素子を用いた表示装置において、走査線一本に対し、コモン線が２本配置されているときの、複数の画素回路を表した図である。図６３（Ｂ）に示す画素回路は、トランジスタ３０２１１、補助容量３０２１２、表示素子３０２１３、映像信号線３０２１４、走査線３０２１５、第１のコモン線３０２１６、第２のコモン線３０２１７を備えている。
トランジスタ３０２１１のゲート電極は、走査線３０２１５に電気的に接続され、トランジスタ３０２１１のソース電極及びドレイン電極の一方は、映像信号線３０２１４に電気的に接続され、トランジスタ３０２１１のソース電極及びドレイン電極の他方は、補助容量３０２１２の一方の電極、及び表示素子３０２１３の一方の電極に電気的に接続されている。
また、補助容量３０２１２の他方の電極は、第１のコモン線３０２１６に電気的に接続されている。
また、当該画素と隣接する画素においては、補助容量３０２１２の他方の電極は、第２のコモン線３０２１７に電気的に接続されている。
図６３（Ｂ）に示す画素回路は、コモン線一本に対し電気的に接続されている画素が少ないため、映像信号線３０２１４を介して映像信号を書き込む代わりに、第１のコモン線３０２１６又は第２のコモン線３０２１７の電位を動かすことで、表示素子３０２１３にかかる電圧を変えることができる頻度が、顕著に大きくなる。また、ソース反転駆動又はドット反転駆動が可能になる。ソース反転駆動又はドット反転駆動により、素子の信頼性を向上させつつ、フリッカを抑えることができる。
次に、走査型バックライトについて、図６４を参照して説明する。図６４（Ａ）は、冷陰極管を並置した走査型バックライトを示す図である。図６４（Ａ）に示す走査型バックライトは、拡散板３０３０１と、Ｎ個の冷陰極管３０３０２―１から３０３０２―Ｎと、を備える。Ｎ個の冷陰極管３０３０２―１から３０３０２―Ｎを、拡散板３０３０１の後ろに並置することで、Ｎ個の冷陰極管３０３０２―１から３０３０２―Ｎは、その輝度を変化させて走査することができる。
走査するときの各冷陰極管の輝度の変化を、図６４（Ｃ）を用いて説明する。まず、冷陰極管３０３０２―１の輝度を、一定時間変化させる。そして、その後に、冷陰極管３０３０２―１の隣に配置された冷陰極管３０３０２―２の輝度を、同じ時間だけ変化させる。このように、冷陰極管３０３０２―１から３０３０２―Ｎまで、輝度を順に変化させる。なお、図６４（Ｃ）においては、一定時間変化させる輝度は、元の輝度より小さいものとしたが、元の輝度より大きくてもよい。また、冷陰極管３０３０２―１から３０３０２―Ｎまで走査するとしたが、逆方向に冷陰極管３０３０２―Ｎから３０３０２―１まで走査してもよい。
図６４のように駆動することで、バックライトの平均輝度を小さくすることができる。したがって、液晶表示装置の消費電力の大部分を占める、バックライトの消費電力を低減することができる。
なお、走査型バックライトの光源として、ＬＥＤを用いてもよい。その場合の走査型バックライトは、図６４（Ｂ）のようになる。図６４（Ｂ）に示す走査型バックライトは、拡散板３０３１１と、ＬＥＤを並置した光源３０３１２―１から３０３１２―Ｎと、を備える。走査型バックライトの光源として、ＬＥＤを用いた場合、バックライトを薄く、軽くできる利点がある。また、色再現範囲を広げることができるという利点がある。さらに、ＬＥＤを並置した光源３０３１２―１から３０３１２―Ｎのそれぞれに並置したＬＥＤも、同様に走査することができるので、点走査型のバックライトとすることもできる。点走査型とすれば、動画像の画質をさらに向上させることができる。
なお、バックライトの光源としてＬＥＤを用いた場合も、図６４（Ｃ）に示すように輝度を変化させて駆動することができる。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことが出来る。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
［実施の形態８］
本実施の形態では、本発明により得られた光電変換装置を有する半導体装置を様々な電子機器に組み込んだ例について説明する。本発明が適用される電子機器として、コンピュータ、ディスプレイ、携帯電話、テレビなどが挙げられる。それらの電子機器の具体例を、図３９、図４０（Ａ）〜図４０（Ｂ）、図４１（Ａ）〜図４１（Ｂ）、図４２、図４３（Ａ）〜図４３（Ｂ）、図４４、図４５、図４６（Ａ）〜図４６（Ｂ）、図４７（Ａ）〜図４７（Ｂ）、図４８、図４９（Ａ）〜図４９（Ｈ）に示す。
図３９は携帯電話に本発明を適用した一例であり、本体（Ａ）７０１、本体（Ｂ）７０２、筐体７０３、操作キー７０４、音声出力部７０５、音声入力部７０６、回路基板７０７、表示パネル（Ａ）７０８、表示パネル（Ｂ）７０９、蝶番７１０、透光性材料部７１１、光電変換装置７１２を有している。本発明は光電変換装置７１２に適用することができる。
光電変換装置７１２は透光性材料部７１１を透過した光を検知し、検知した外部光の照度に合わせて表示パネル（Ａ）７０８及び表示パネル（Ｂ）７０９の輝度コントロールを行ったり、光電変換装置７１２で得られる照度に合わせて操作キー７０４の照明制御を行う。これにより携帯電話の消費電力を低減することができる。
次に上記とは異なる携帯電話の例について図４０（Ａ）及び図４０（Ｂ）に示す。図４０（Ａ）に示す携帯電話は、本体７２１、筐体７２２、表示パネル７２３、操作キー７２４、音声出力部７２５、音声入力部７２６、光電変換装置７２７を有する。また図４０（Ｂ）に示す携帯電話は、本体７２１、筐体７２２、表示パネル７２３、操作キー７２４、音声出力部７２５、音声入力部７２６、光電変換装置７２７及び光電変換装置７２８を有する。
図４０（Ａ）に示す携帯電話では、本体７２１に設けられた本発明を適用した光電変換装置７２７により外部の光を検知することにより表示パネル７２３及び操作キー７２４の輝度を制御することが可能である。
また、図４０（Ｂ）に示す携帯電話では、図４０（Ａ）の構成に加えて、本体７２１の内部に光電変換装置７２８を設けている。光電変換装置７２８により、表示パネル７２３に設けられているバックライトの輝度を検出し、輝度を制御することも可能となる。よって、さらに消費電力を低減することが可能となる。
図４１（Ａ）はコンピュータであり、本体７３１、筐体７３２、表示部７３３、キーボード７３４、外部接続ポート７３５、ポインティングデバイス７３６等を含む。また、図４１（Ｂ）は表示装置でありテレビ受像器などがこれに当たる。本表示装置は、筐体７４１、支持台７４２、表示部７４３などによって構成されている。
図４１（Ａ）のコンピュータに設けられる表示部７３３、及び図４１（Ｂ）に示す表示装置の表示部７４３として、液晶パネルを用いた場合の詳しい構成を図４２に示す。図４２に示す液晶パネル７６２は、筐体７６１に内蔵されており、基板７５１ａ及び基板７５１ｂ、基板７５１ａ及び基板７５１ｂに挟まれた液晶層７５２、偏光フィルタ７５５ａ及び偏光フィルタ７５５ｂ、バックライト７５３等を有している。なお、筐体７６１には光電変換装置７５４が形成されている。
本発明を用いて作製された光電変換装置７５４はバックライト７５３からの光量を感知し、その情報がフィードバックされて液晶パネル７６２の輝度が調節される。
液晶パネル７６２は、必要に応じて、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＡＦＬＣ（Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等から選択すればよい。また、必要に応じて、ノーマリーホワイト、ノーマリーブラックでも構わない。
さらに液晶パネル７６２は、反射型パネル、透過型パネル、半透過型パネルでも構わないが、反射型パネル及び半透過型パネルであれば、光センサの位置を適宜決める必要がある。
さらに、液晶パネル７６２に代えて、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置を用いてもよい。ＥＬ表示装置は、必要に応じて、有機物及び無機物を含むＥＬ素子を有する表示装置、有機ＥＬ素子を有する表示装置、無機ＥＬ素子を有する表示装置を選択すればよい。
また、液晶パネル７６２の代わりに、ＥＬ表示装置以外にも各種表示装置を用いてもよい。
図４３（Ａ）及び図４３（Ｂ）は、本実施の形態の光センサをカメラ、例えばデジタルカメラに組み込んだ例を示す図である。図４３（Ａ）は、デジタルカメラの前面方向から見た斜視図、図４３（Ｂ）は、後面方向から見た斜視図である。図４３（Ａ）において、デジタルカメラには、リリースボタン８０１、メインスイッチ８０２、ファインダ窓８０３、フラッシュ８０４、レンズ８０５、鏡胴８０６、筺体８０７、光センサ８１４が備えられている。また、図４３（Ｂ）において、ファインダ接眼窓８１１、モニタ８１２、操作ボタン８１３が備えられている。
リリースボタン８０１は、半分の位置まで押下されると、焦点調整機構および露出調整機構が作動し、最下部まで押下されるとシャッターボタンが開く。メインスイッチ８０２は、押下又は回転によりデジタルカメラの電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。ファインダ窓８０３は、デジタルカメラの前面のレンズ８０５の上部に配置されており、図４３（Ｂ）に示すファインダ接眼窓８１１から撮影する範囲やピントの位置を確認するための装置である。フラッシュ８０４は、デジタルカメラの前面上部に配置され、被写体輝度が低いときに、リリースボタンが押下されてシャッターボタンが開くと同時に補助光を照射する。レンズ８０５は、デジタルカメラの正面に配置されている。レンズは、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等により構成され、図示しないシャッターボタン及び絞りと共に撮影光学系を構成する。また、レンズの後方には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子が設けられている。鏡胴８０６は、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等のピントを合わせるためにレンズの位置を移動するものであり、撮影時には、鏡胴を繰り出すことにより、レンズ８０５を手前に移動させる。また、携帯時は、レンズ８０５を沈銅させてコンパクトにする。なお、本実施の形態においては、鏡胴を繰り出すことにより被写体をズーム撮影することができる構造としているが、この構造に限定されるものではなく、筺体８０７内での撮影光学系の構成により鏡胴を繰り出さずともズーム撮影が可能なデジタルカメラでもよい。ファインダ接眼窓８１１は、デジタルカメラの後面上部に設けられており、撮影する範囲やピントの位置を確認する際に接眼するために設けられた窓である。操作ボタン８１３は、デジタルカメラの後面に設けられた各種機能ボタンであり、セットアップボタン、メニューボタン、ディスプレイボタン、機能ボタン、選択ボタン等により構成されている。
本発明を適用した光センサを図４３（Ａ）及び図４３（Ｂ）に示すカメラに組み込むと、光センサが光の有無及び強さを感知することができ、これによりカメラの露出調整等を行うことができる。
また本実施の形態の光センサはその他の電子機器、例えばプロジェクションテレビ、ナビゲーションシステム等に応用することが可能である。すなわち光を検出する必要のあるものであればいかなるものにも用いることが可能である。光を検出した結果をフィードバックすることで、消費電力を低減することが可能となる。
図４４は表示パネル９００１０１と、回路基板９００１１１を組み合わせた表示パネルモジュールを示している。表示パネル９００１０１は画素部９００１０２、走査線駆動回路９００１０３及び信号線駆動回路９００１０４を有している。回路基板９００１１１には、例えば、コントロール回路９００１１２及び信号分割回路９００１１３などが形成されている。表示パネル９００１０１と回路基板９００１１１とは接続配線９００１１４によって接続されている。接続配線にはＦＰＣ等を用いることができる。
表示パネル９００１０１は、画素部９００１０２と一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波数の低い駆動回路）を基板上にトランジスタを用いて一体形成し、一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路）をＩＣチップ上に形成し、そのＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）などで表示パネル９００１０１に実装してもよい。こうすることで、回路基板９００１１１の面積を削減でき、小型の表示装置を得ることができる。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）又はプリント基板を用いて表示パネル９００１０１に実装してもよい。こうすることで、表示パネル９００１０１の面積を小さくできるので、額縁サイズの小さい表示装置を得ることができる。
例えば、消費電力の低減を図るため、ガラス基板上にトランジスタを用いて画素部を形成し、全ての周辺駆動回路をＩＣチップ上に形成し、そのＩＣチップをＣＯＧ又はＴＡＢで表示パネルに実装してもよい。
図４４に示した表示パネルモジュールによって、テレビ受像機を完成させることができる。図４５は、テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。表示パネル９００２２１は、走査線駆動回路９００２２３及び信号線駆動回路９００２２４によって駆動される。チューナ９００２０１は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像信号増幅回路９００２０２と、映像信号増幅回路９００２０２から出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路９００２０３と、その映像信号を駆動回路の入力仕様に変換するためのコントロール回路９００２１２により処理される。コントロール回路９００２１２は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号を出力する。そして、走査線駆動回路９００２２３と信号線駆動回路９００２２４が表示パネル９００２２１を駆動する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路９００２１３を設け、入力デジタル信号をｍ個（ｍは正の整数）に分割して供給する構成としても良い。
チューナ９００２０１で受信した信号のうち、音声信号は音声信号増幅回路９００２０５に送られ、その出力は音声信号処理回路９００２０６を経てスピーカ９００２０７に供給される。制御回路９００２０８は受信局（受信周波数）及び音量の制御情報を入力部９００２０９から受け、チューナ９００２０１又は音声信号処理回路９００２０６に信号を送出する。
図４４の表示パネル９００１０１あるいは図４５の表示パネル９００２２１を組み込んだテレビ受像器について図４６（Ａ）に示す。図４６（Ａ）において、筐体９００３０１内に収められた表示画面９００３０２は、表示パネル９００１０１あるいは表示パネル９００２２１を有している。なお、スピーカ９００３０３、操作スイッチ９００３０４、その他の入力手段（接続端子、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン）などが適宜備えられていてもよい。
図４６（Ｂ）に、ワイヤレスでディスプレイのみを持ち運び可能なテレビ受像器を示す。表示部９００３１３には表示パネル９００１０１が含まれている。筐体９００３１２にはバッテリー及び信号受信器が内蔵されており、そのバッテリーで表示部９００３１３又はスピーカ部９００３１７を駆動させる。バッテリーは充電器９００３１０で繰り返し充電が可能となっている。充電器９００３１０は映像信号を送受信することが可能で、その映像信号をディスプレイの信号受信器に送信することができる。筐体９００３１２は操作キー９００３１６によって制御する。あるいは、図４６（Ｂ）に示す装置は、操作キー９００３１６を操作することによって、筐体９００３１２から充電器９００３１０に信号を送ることが可能である、映像音声双方向通信装置であってもよい。あるいは、操作キー９００３１６を操作することによって、筐体９００３１２から充電器９００３１０に信号を送り、さらに充電器９００３１０が送信できる信号を他の電子機器に受信させることによって、他の電子機器の通信制御も可能である、汎用遠隔制御装置であってもよい。
図４６（Ａ）においては、表示画面９００３０２の周辺、図４６（Ｂ）においては、表示部９００３１３の周辺に、実施の形態１〜実施の形態４に基づいて作製された光電変換装置９９９を設けることができる。光電変換装置９９９の数は必要に応じて適宜決めればよい。
図４７（Ａ）は、表示パネル９００４０１とプリント配線基板９００４０２を組み合わせたモジュールを示している。表示パネル９００４０１は、複数の画素が設けられた画素部９００４０３と、第１の走査線駆動回路９００４０４、第２の走査線駆動回路９００４０５と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９００４０６を備えていてもよい。
プリント配線基板９００４０２には、コントローラ９００４０７、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８、メモリ９００４０９、電源回路９００４１０、音声処理回路９００４１１及び送受信回路９００４１２などが備えられている。プリント配線基板９００４０２と表示パネル９００４０１は、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）９００４１３により接続されている。フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）９００４１３には、保持容量、バッファ回路などを設け、電源電圧又は信号にノイズの発生、及び信号の立ち上がり時間の増大を防ぐ構成としても良い。なお、コントローラ９００４０７、音声処理回路９００４１１、メモリ９００４０９、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８、電源回路９００４１０などは、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式を用いて表示パネル９００４０１に実装することもできる。ＣＯＧ方式により、プリント配線基板９００４０２の規模を縮小することができる。
プリント配線基板９００４０２に備えられたインターフェース（Ｉ／Ｆ）９００４１４を介して、各種制御信号の入出力が行われる。そして、アンテナとの間の信号の送受信を行うためのアンテナ用ポート９００４１５が、プリント配線基板９００４０２に設けられている。
図４７（Ｂ）は、図４７（Ａ）に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュールは、メモリ９００４０９としてＶＲＡＭ９００４１６、ＤＲＡＭ９００４１７、フラッシュメモリ９００４１８などが含まれている。ＶＲＡＭ９００４１６にはパネルに表示する画像のデータが、ＤＲＡＭ９００４１７には画像データ又は音声データが、フラッシュメモリ９００４１８には各種プログラムが記憶されている。
電源回路９００４１０は、表示パネル９００４０１、コントローラ９００４０７、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８、音声処理回路９００４１１、メモリ９００４０９、送受信回路９００４１２を動作させる電力を供給する。ただし、パネルの仕様によっては、電源回路９００４１０に電流源が備えられている場合もある。
中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８は、制御信号生成回路９００４２０、デコーダ９００４２１、レジスタ９００４２２、演算回路９００４２３、ＲＡＭ９００４２４、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８用のインターフェース（Ｉ／Ｆ）９００４１９などを有している。インターフェース（Ｉ／Ｆ）９００４１９を介して中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８に入力された各種信号は、一旦レジスタ９００４２２に保持された後、演算回路９００４２３、デコーダ９００４２１などに入力される。演算回路９００４２３では、入力された信号に基づき演算を行い、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ９００４２１に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路９００４２０に入力される。制御信号生成回路９００４２０は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路９００４２３において指定された場所、具体的にはメモリ９００４０９、送受信回路９００４１２、音声処理回路９００４１１、コントローラ９００４０７などに送る。
メモリ９００４０９、送受信回路９００４１２、音声処理回路９００４１１、コントローラ９００４０７は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
入力手段９００４２５から入力された信号は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）９００４１４を介してプリント配線基板９００４０２に実装された中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８に送られる。制御信号生成回路９００４２０は、ポインティングデバイス又はキーボードなどの入力手段９００４２５から送られてきた信号に従い、ＶＲＡＭ９００４１６に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ９００４０７に送付する。
コントローラ９００４０７は、パネルの仕様に合わせて中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、表示パネル９００４０１に供給する。コントローラ９００４０７は、電源回路９００４１０から入力された電源電圧、又は中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８から入力された各種信号をもとに、Ｈｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（ＡＣ Ｃｏｎｔ）、切り替え信号Ｌ／Ｒを生成し、表示パネル９００４０１に供給する。
送受信回路９００４１２では、アンテナ９００４２８において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいてもよい。送受信回路９００４１２において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８からの命令に従って、音声処理回路９００４１１に送られる。
中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路９００４１１において音声信号に復調され、スピーカ９００４２７に送られる。マイク９００４２６から送られてきた音声信号は、音声処理回路９００４１１において変調され、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８からの命令に従って、送受信回路９００４１２に送られる。
コントローラ９００４０７、中央処理装置（ＣＰＵ）９００４０８、電源回路９００４１０、音声処理回路９００４１１、メモリ９００４０９を、本実施形態のパッケージとして実装することができる。
実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光電変換装置９９９は、表示パネル９００４０１の周辺に設ければよい。
勿論、本実施の形態はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅又は空港などにおける情報表示盤、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
次に、図４８を参照して、図３９とは別の携帯電話の構成例について説明する。
表示パネル９００５０１はハウジング９００５３０に脱着自在に組み込まれる。ハウジング９００５３０は表示パネル９００５０１のサイズに合わせて、形状又は寸法を適宜変更することができる。表示パネル９００５０１を固定したハウジング９００５３０はプリント基板９００５３１に嵌入されモジュールとして組み立てられる。
表示パネル９００５０１はＦＰＣ９００５１３を介してプリント基板９００５３１に接続される。プリント基板９００５３１には、スピーカ９００５３２、マイクロフォン９００５３３、送受信回路９００５３４、ＣＰＵ及びコントローラなどを含む信号処理回路９００５３５が形成されている。なお、プリント基板９００５３１等に各種センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）が合わせて形成されていてもよい。このようなモジュールと、入力手段９００５３６、バッテリ９００５３７を組み合わせ、筐体９００５３９に収納する。筐体９００５３９には、アンテナ９００５４０が設けられている。表示パネル９００５０１の画素部は筐体９００５３９に形成された開口窓から視認できように配置する。
表示パネル９００５０１は、画素部と一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波数の低い駆動回路）を基板上にトランジスタを用いて一体形成し、一部の周辺駆動回路（複数の駆動回路のうち動作周波数の高い駆動回路）をＩＣチップ上に形成し、そのＩＣチップをＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）で表示パネル９００５０１に実装しても良い。あるいは、そのＩＣチップをＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）又はプリント基板を用いてガラス基板と接続してもよい。このような構成とすることで、表示装置の低消費電力化を図り、携帯電話機の一回の充電による使用時間を長くすることができる。携帯電話機の低コスト化を図ることができる。
図４８に示した携帯電話は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能を有する。カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能を有する。表示部に表示した情報を操作又は編集する機能を有する。様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能を有する。無線通信機能を有する。無線通信機能を用いて他の携帯電話、固定電話又は音声通信機器と通話する機能を有する。無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能を有する。無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能を有する。着信、データの受信、又はアラームに応じてバイブレータが動作する機能を有する。着信、データの受信、又はアラームに応じて音が発生する機能を有する。なお、図４８に示した携帯電話が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光電変換装置９９９は、表示パネル９００５０１の周辺に設ければよい。
本発明を様々な電子機器に適用することができる。具体的には、電子機器の表示部に適用することができる。そのような電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。
図４９（Ａ）はディスプレイであり、筐体９００７１１、支持台９００７１２、表示部９００７１３等を含む。図４９（Ａ）に示すディスプレイは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能を有する。なお、図４９（Ａ）に示すディスプレイが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７１３の周辺に設けられる。
図４９（Ｂ）はカメラであり、本体９００７２１、表示部９００７２２、受像部９００７２３、操作キー９００７２４、外部接続ポート９００７２５、シャッターボタン９００７２６等を含む。図４９（Ｂ）に示すカメラは、静止画を撮影する機能を有する。動画を撮影する機能を有する。撮影した画像（静止画、動画）を自動で補正する機能を有する。撮影した画像を記録媒体（外部又はカメラに内蔵）に保存する機能を有する。撮影した画像を表示部に表示する機能を有する。なお、図４９（Ｂ）に示すカメラが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７２２の周辺に設けられる。
図４９（Ｃ）はコンピュータであり、本体９００７３１、筐体９００７３２、表示部９００７３３、キーボード９００７３４、外部接続ポート９００７３５、ポインティングデバイス９００７３６等を含む。図４９（Ｃ）に示すコンピュータは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能を有する。様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能を有する。無線通信又は有線通信などの通信機能を有する。通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能を有する。通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能を有する。なお、図４９（Ｃ）に示すコンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７３３の周辺に設けられる。
図４９（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体９００７４１、表示部９００７４２、スイッチ９００７４３、操作キー９００７４４、赤外線ポート９００７４５等を含む。図４９（Ｄ）に示すモバイルコンピュータは、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能を有する。表示部にタッチパネルの機能を有する。カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能を表示部に有する。様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能を有する。無線通信機能を有する。無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能を有する。無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能を有する。なお、図４９（Ｄ）に示すモバイルコンピュータが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７４２の周辺に設けられる。
図４９（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（たとえば、ＤＶＤ再生装置）であり、本体９００７５１、筐体９００７５２、表示部Ａ９００７５３、表示部Ｂ９００７５４、記録媒体読込部９００７５５、操作キー９００７５６、スピーカ部９００７５７等を含む。表示部Ａ９００７５３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ９００７５４は主として文字情報を表示することができる。記録媒体読込部９００７５５に読み込まれる記録媒体とは、ＤＶＤ等である。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部Ａ９００７５３及び表示部Ｂ９００７５４の一方あるいは両方の周辺に設けられる。
図４９（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体９００７６１、表示部９００７６２、イヤホン９００７６３、支持部９００７６４を含む。図４９（Ｆ）に示すゴーグル型ディスプレイは、外部から取得した画像（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能を有する。なお、図４９（Ｆ）に示すゴーグル型ディスプレイが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７６２の周辺に設けられる。
図４９（Ｇ）は携帯型遊技機であり、筐体９００７７１、表示部９００７７２、スピーカ部９００７７３、操作キー９００７７４、記憶媒体挿入部９００７７５等を含む。本発明の表示装置を表示部９００７７２に用いた携帯型遊技機は、鮮やかな色彩を表現することができる。図４９（Ｇ）に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能を有する。他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図４９（Ｇ）に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７７２の周辺に設けられる。
図４９（Ｈ）はテレビ受像機能付きデジタルカメラであり、本体９００７８１、表示部９００７８２、操作キー９００７８３、スピーカ９００７８４、シャッターボタン９００７８５、受像部９００７８６、アンテナ９００７８７等を含む。図４９（Ｈ）に示すテレビ受像機付きデジタルカメラは、静止画を撮影する機能を有する。動画を撮影する機能を有する。撮影した画像を自動で補正する機能を有する。アンテナから様々な情報を取得する機能を有する。撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を保存する機能を有する。撮影した画像、又はアンテナから取得した情報を表示部に表示する機能を有する。なお、図４９（Ｈ）に示すテレビ受像機付きデジタルカメラが有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
図示しないが、実施の形態１〜実施の形態４を基にして作製された光センサは、表示部９００７８２の周辺に設けられる。
図４９（Ａ）〜図４９（Ｈ）に示したように、本実施の形態の電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有することを特徴とする。本実施の形態の電子機器は、特性ばらつきによる出力のばらつきが小さい光電変換装置を有するため、照度に対して正確な動作を行う電子機器を得ることができる。さらに、歩留まりが高く、製造コストが小さい電子機器を得ることができる。さらに、消費電力の小さい電子機器を得ることができる。
なお、本実施の形態において、様々な図を用いて述べてきたが、各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、これまでに述べた図において、各々の部分に関して、別の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
同様に、本実施の形態の各々の図で述べた内容（一部でもよい）は、別の実施の形態の図で述べた内容（一部でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを自由に行うことができる。さらに、本実施の形態の図において、各々の部分に関して、別の実施の形態の部分を組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態で述べた内容（一部でもよい）を、具現化した場合の一例、少し変形した場合の一例、一部を変更した場合の一例、改良した場合の一例、詳細に述べた場合の一例、応用した場合の一例、関連がある部分についての一例などを示している。したがって、他の実施の形態で述べた内容は、本実施の形態への適用、組み合わせ、又は置き換えを自由に行うことができる。
本発明で得られる半導体装置及びその作製方法は以下を含むものである。
照度に対応する電流信号を出力する光センサと、前記光センサから出力された電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路とを有する光検出回路と、前記光検出回路から出力された電圧信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力された電圧と、基準の電圧を比較し、制御回路に結果を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力によって、検出する照度範囲を決定し、制御信号を前記光検出回路へ出力する前記制御回路とを有し、前記電流電圧変換回路は、前記制御信号に従って抵抗値を変えることを特徴とする半導体装置を含む。
また、照度に対応する電流信号を出力する光センサと、前記光センサから出力された電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路とを有する光検出回路と、前記光検出回路から出力された電圧信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力された電圧と、基準の電圧を比較し、制御回路に結果を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力によって、検出する照度範囲を決定し、制御信号を前記光検出回路へ出力する前記制御回路とを有し、前記電流電圧変換回路は、異なる抵抗値を有する複数の抵抗及びスイッチを有し、前記光センサは、前記スイッチによって、前記複数の抵抗のいずれかに電気的に接続されることを特徴とする半導体装置を含む。
また、照度に対応する電流信号を出力する光センサと、前記光センサから出力された電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路とを有する光検出回路と、前記光検出回路から出力された電圧信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力された電圧と、基準の電圧を比較し、制御回路に結果を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力によって、検出する照度範囲を決定し、制御信号を前記光検出回路へ出力する前記制御回路とを有し、前記電流電圧変換回路は、可変抵抗を有することを特徴とする半導体装置を含む。
さらに、照度に対応する電流信号を出力する光センサと、前記光センサから出力された電流信号を電圧信号に変換する電流電圧変換回路とを有する光検出回路と、前記光検出回路から出力された電圧信号を増幅する増幅器と、前記増幅器から出力された電圧と、基準の電圧を比較し、制御回路に結果を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力によって、検出する照度範囲を決定し、制御信号を前記光検出回路へ出力する前記制御回路とを有し、前記電流電圧変換回路は、トランジスタを有することを特徴とする半導体装置を含む。
また、前記光センサは、フォトダイオードを有する。
また、前記基準電圧は、基準電圧生成回路により生成される。
本発明の半導体装置を示す図。 本発明の光電変換装置を示す図。 本発明の光電変換装置を示す図。 本発明の光電変換装置の出力電流における照度依存性を説明する図。 本発明の光電変換装置の出力電流における照度依存性を説明する図。 本発明の半導体装置を示す図。 本発明の光電変換装置を示す図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の回路図。 本発明の半導体装置の回路図。 本発明の半導体装置の回路図。 本発明の半導体装置の上面図。 本発明の半導体装置の上面図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明に係る光電変換装置の一例を説明する図。 本発明に係る光検出回路の一例を説明する図。 本発明に係る光検出回路の一例を説明する図。 本発明に係る光検出回路の一例を説明する図。 本発明に係る光検出回路の一例を説明する図。 本発明に係る光検出回路の一例を説明する図。 本発明に係る光電変換装置の動作フローチャートの一例を説明する図。 本発明の半導体装置の作製工程を示す図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置を実装した装置を示す図。 本発明の半導体装置の周辺構成部材の一例を説明する図。 本発明の半導体装置の周辺構成部材の一例を説明する図。 本発明の半導体装置の周辺構成部材の一例を説明する図。 本発明の半導体装置の周辺構成部材の一例を説明する図。 本発明に係る半導体装置のパネルの回路構成の一例を説明する図。 液晶の動作モードについて説明する図。 液晶の動作モードについて説明する図。 液晶の動作モードについて説明する図。 液晶の動作モードについて説明する図。 画素電極の上面図。 画素電極の上面図。 画素電極の上面図。 本発明に係る半導体装置の駆動方法の一例を説明する図。 本発明に係る半導体装置の駆動方法の一例を説明する図。 本発明に係る半導体装置の駆動方法の一例を説明する図。
符号の説明
１０ 符号
１１ 符号
１０１ 光電変換装置
１０２ 手段
１０３ 電源
１０３ａ 電源
１０３ｂ 電源
１０４ 抵抗
１０４ａ 抵抗
１０４ｂ 抵抗
１０７ 手段
１１１ 光電変換層
１１１ｉ ｉ型半導体層
１１１ｎ ｎ型半導体層
１１１ｐ ｐ型半導体層
１１２ 薄膜トランジスタ
１１３ 薄膜トランジスタ
１１４ カレントミラー回路
１１５ 光電変換素子
１１６ ユニット
１２１ 端子
１２２ 端子
２０１ 薄膜トランジスタ
２０２ 薄膜トランジスタ
２０３ カレントミラー回路
２０４ 光電変換素子
２２２ 光電変換層
２２２ｉ ｉ型半導体層
２２２ｎ ｎ型半導体層
２２２ｐ ｐ型半導体層
２４１ ソース領域またはドレイン領域
２４２ ソース領域またはドレイン領域
３１０ 基板
３１２ 下地絶縁膜
３１３ ゲート絶縁膜
３１４ 配線
３１５ 配線
３１６ 層間絶縁膜
３１７ 層間絶縁膜
３１８ 保護電極
３１９ 配線
３２０ 接続電極
３２４ 封止層
３３１ 島状半導体膜
３３２ 島状半導体膜
３３４ ゲート電極
３３５ ゲート電極
３３７ ソース領域またはドレイン領域
３３８ ソース領域またはドレイン領域
３４１ ソース電極またはドレイン電極
３４２ ソース電極またはドレイン電極
３４５ 保護電極
３４６ 保護電極
３４７ 保護電極
３４８ 保護電極
３５０ 端子電極
３５１ 端子電極
３６０ 基板
３６１ 電極
３６２ 電極
３６３ 半田
３６４ 半田
４０１ 端子電極
４０２ ソース電極またはドレイン電極
４０３ ソース電極またはドレイン電極
４０４ 配線
４０５ 接続電極
４１０ 素子形成領域
４１１ 受光部
４１２ 増幅回路部
５０１ 薄膜トランジスタ
５０２ 薄膜トランジスタ
５０３ カレントミラー回路
５１４ ゲート絶縁膜
７０１ 本体（Ａ）
７０２ 本体（Ｂ）
７０３ 筐体
７０４ 操作キー
７０５ 音声出力部
７０６ 音声入力部
７０７ 回路基板
７０８ 表示パネル（Ａ）
７０９ 表示パネル（Ｂ）
７１０ 蝶番
７１１ 透光性材料部
７１２ 光電変換装置
７２１ 本体
７２２ 筐体
７２３ 表示パネル
７２４ 操作キー
７２５ 音声出力部
７２６ 音声入力部
７２７ 光電変換装置
７２８ 光電変換装置
７３１ 本体
７３２ 筐体
７３３ 表示部
７３４ キーボード
７３５ 外部接続ポート
７３６ ポインティングデバイス
７４１ 筐体
７４２ 支持台
７４３ 表示部
７５１ａ 基板
７５１ｂ 基板
７５２ 液晶層
７５３ バックライト
７５４ 光電変換装置
７５５ａ 偏光フィルタ
７５５ｂ 偏光フィルタ
７６１ 筐体
７６２ 液晶パネル
８０１ リリースボタン
８０２ メインスイッチ
８０３ ファインダ窓
８０４ フラッシュ
８０５ レンズ
８０６ 鏡胴
８０７ 筺体
８１１ ファインダ接眼窓
８１２ モニタ
８１３ 操作ボタン
８１４ 光センサ
９９９ 光電変換装置
１１００ 金属酸化膜
１１０１ 基板
１１０２ 絶縁膜
１１０３ 金属膜
１１０４ 絶縁膜
１１０４ａ 下層絶縁膜
１１０４ｂ 上層絶縁膜
１１０５ 島状半導体膜
１１０６ ゲート絶縁膜
１１０７ 下層ゲート電極
１１０８ 上層ゲート電極
１１０９ 層間絶縁膜
１１１０ ＴＦＴ
１１１１ ゲート配線
１１１２ 電極
１１１３ 電極
１１１５ 電極
１１１６ 電極
１１１７ オーバーコート層
１１１８ 層間絶縁膜
１１１９ 層間絶縁膜
１１２１ 光電変換層
１１２１ｉ ｉ型半導体層
１１２１ｎ ｎ型半導体層
１１２１ｐ ｐ型半導体層
１１２２ 補助電極
１１２５ 電極
１１２６ 電極
１１２９ 保護膜
１１３０ 金属酸化膜
１１３１ 基板
１１３２ 絶縁膜
１１３３ 金属膜
１１３４ 絶縁膜
１１３５ カラーフィルタ
１１３６ オーバーコート層
１１３７ 接着材
１１４１ 電極
１１４２ 電極
１１４３ 電極
１１４４ 電極
１１４５ ゲート電極
１１５０ 電極
１１５１ 基板
１１５２ 粘着材
１１５２ａ 水溶性樹脂
１１５２ｂ 部材
１１６１ 剥離体
１１６２ 積層体
１２０３ フォトダイオード
１２０４ ＴＦＴ
１２０５ ＴＦＴ
１２０５ａ ＴＦＴ
１２０５ｂ ＴＦＴ
１２０５ｉ ＴＦＴ
１２１１ カレントミラー回路
１２１８ａ 回路
１２１８ｂ 回路
１２１８ｉ 回路
１２１９ａ 端子
１２１９ｂ 端子
１２１９ｉ 端子
１２２０ａ 端子
１２２０ｂ 端子
１２２０ｉ 端子
１２２１ａ 端子
１２２１ｂ 端子
１２２１ｉ 端子
１２３１ カレントミラー回路
１２３４ ｐチャネル型ＴＦＴ
１２３５ ｐチャネル型ＴＦＴ
１２４１ 接続電極
１２４２ 接続電極
１２４４ 配線
１２４５ 配線
２９００ 光検出回路
２９０１ 光センサ
２９０２ 電流電圧変換回路
２９０３ 増幅器
２９０４ 比較回路
２９０５ 基準電圧生成回路
２９０６ 制御回路
３００１ 光電変換素子
３００２ スイッチ
３００３ 配線
３００４ 配線
３００５ 配線
３１０１ 光電変換素子
３１０２ スイッチ
３１０３ 配線
３１０４ 配線
３１０５ 配線
３１０６ 配線
３２０１ 光電変換素子
３２０２ スイッチ
３２０３ スイッチ
３２０４ スイッチ
３２０５ 配線
３２０６ 配線
３２０７ 配線
３３０１ 光電変換素子
３３０３ 配線
３３０４ 配線
３４０１ 光電変換素子
３４０３ 配線
３４０４ 配線
２０１０１ バックライトユニット
２０１０２ 拡散板
２０１０３ 導光板
２０１０４ 反射板
２０１０５ ランプリフレクタ
２０１０６ 光源
２０１０７ 液晶パネル
２０２０１ バックライトユニット
２０２０２ ランプリフレクタ
２０２０３ 冷陰極管
２０２１１ バックライトユニット
２０２１２ ランプリフレクタ
２０２１３ 発光ダイオード
２０２２１ バックライトユニット
２０２２２ ランプリフレクタ
２０２２３ 発光ダイオード
２０２２４ 発光ダイオード
２０２２５ 発光ダイオード
２０２３１ バックライトユニット
２０２３２ ランプリフレクタ
２０２３３ 発光ダイオード
２０２３４ 発光ダイオード
２０２３５ 発光ダイオード
２０３００ 偏光フィルム
２０３０１ 保護フィルム
２０３０２ 基板フィルム
２０３０３ ＰＶＡ偏光フィルム
２０３０４ 基板フィルム
２０３０５ 粘着材層
２０３０６ 離型フィルム
２０４０１ 映像信号
２０４０２ 制御回路
２０４０３ 信号線駆動回路
２０４０４ 走査線駆動回路
２０４０５ 画素部
２０４０６ 照明手段
２０４０７ 電源
２０４０８ 駆動回路部
２０４１０ 走査線
２０４１２ 信号線
２０４３１ シフトレジスタ
２０４３２ ラッチ
２０４３３ ラッチ
２０４３４ レベルシフタ
２０４３５ バッファ
２０４４１ シフトレジスタ
２０４４２ レベルシフタ
２０４４３ バッファ
２０５００ バックライトユニット
２０５０１ 拡散板
２０５０２ 遮光板
２０５０３ ランプリフレクタ
２０５０４ 光源
２０５０５ 液晶パネル
２０５１０ バックライトユニット
２０５１１ 拡散板
２０５１２ 遮光板
２０５１３ ランプリフレクタ
２０５１４ 光源
２０５１４ａ 光源（Ｒ）
２０５１４ｂ 光源（Ｇ）
２０５１４ｃ 光源（Ｂ）
２０５１５ 液晶パネル
３０１０１ 符号化回路
３０１０２ フレームメモリ
３０１０３ 補正回路
３０１０４ ＤＡ変換回路
３０１１２ フレームメモリ
３０１１３ 補正回路
３０１２１ 入力電圧
３０１２２ 入力電圧
３０１２３ 出力輝度
３０１２４ 出力輝度
３０１３１ 入力映像信号
３０１３２ 出力映像信号
３０１３３ 出力切替信号
３０２０１ トランジスタ
３０２０２ 補助容量
３０２０３ 表示素子
３０２０４ 映像信号線
３０２０５ 走査線
３０２０６ コモン線
３０２１１ トランジスタ
３０２１２ 補助容量
３０２１３ 表示素子
３０２１４ 映像信号線
３０２１５ 走査線
３０２１６ コモン線
３０２１７ コモン線
３０３０１ 拡散板
３０３０２ 冷陰極管
３０３０２―１ 冷陰極管
３０３０２―２ 冷陰極管
３０３０２―３ 冷陰極管
３０３０２―５ 冷陰極管
３０３０２―（Ｎ−２） 冷陰極管
３０３０２―（Ｎ−１） 冷陰極管
３０３０２―Ｎ 冷陰極管
３０３１１ 拡散板
３０３１２ 光源
３０３１２−１ 光源
３０３１２−２ 光源
３０３１２−Ｎ 光源
５０１００ 液晶層
５０１０１ 基板
５０１０２ 基板
５０１０３ 偏光板
５０１０４ 偏光板
５０１０５ 電極
５０１０６ 電極
５０２００ 液晶層
５０２０１ 基板
５０２０２ 基板
５０２０３ 偏光板
５０２０４ 偏光板
５０２０５ 電極
５０２０６ 電極
５０２１０ 液晶層
５０２１１ 基板
５０２１２ 基板
５０２１３ 偏光板
５０２１４ 偏光板
５０２１５ 電極
５０２１６ 電極
５０２１７ 突起物
５０２１８ 突起物
５０３００ 液晶層
５０３０１ 基板
５０３０２ 基板
５０３０３ 偏光板
５０３０４ 偏光板
５０３０５ 電極
５０３０６ 電極
５０３１０ 液晶層
５０３１１ 基板
５０３１２ 基板
５０３１３ 偏光板
５０３１４ 偏光板
５０３１５ 電極
５０３１６ 電極
５０４００ 液晶層
５０４０１ 基板
５０４０２ 基板
５０４０３ 偏光板
５０４０４ 偏光板
５０４０５ 電極
５０４０６ 電極
５０４１０ 液晶層
５０４１１ 基板
５０４１２ 基板
５０４１３ 偏光板
５０４１４ 偏光板
５０４１５ 電極
５０４１６ 電極
５０４１７ 絶縁膜
５０５０１ 画素電極
５０５０２ａ 画素電極
５０５０２ｂ 画素電極
５０５０２ｃ 画素電極
５０５０３ 突起物
５０６０１ 画素電極
５０６０２ 画素電極
５０６１１ 画素電極
５０６１２ 画素電極
５０６２１ 画素電極
５０６２２ 画素電極
５０６３１ 画素電極
５０６３２ 画素電極
５０７０１ 画素電極
５０７０２ 画素電極
５０７１１ 画素電極
５０７１２ 画素電極
５０７２１ 画素電極
５０７２２ 画素電極
５０７３１ 画素電極
５０７３２ 画素電極
９００１０１ 表示パネル
９００１０２ 画素部
９００１０３ 走査線駆動回路
９００１０４ 信号線駆動回路
９００１１１ 回路基板
９００１１２ コントロール回路
９００１１３ 信号分割回路
９００１１４ 接続配線
９００２０１ チューナ
９００２０２ 映像信号増幅回路
９００２０３ 映像信号処理回路
９００２０５ 音声信号増幅回路
９００２０６ 音声信号処理回路
９００２０７ スピーカ
９００２０８ 制御回路
９００２０９ 入力部
９００２１２ コントロール回路
９００２１３ 信号分割回路
９００２２１ 表示パネル
９００２２３ 走査線駆動回路
９００２２４ 信号線駆動回路
９００３０１ 筐体
９００３０２ 表示画面
９００３０３ スピーカ
９００３０４ 操作スイッチ
９００３１０ 充電器
９００３１２ 筐体
９００３１３ 表示部
９００３１６ 操作キー
９００３１７ スピーカ部
９００４０１ 表示パネル
９００４０２ プリント配線基板
９００４０３ 画素部
９００４０４ 走査線駆動回路
９００４０５ 走査線駆動回路
９００４０６ 信号線駆動回路
９００４０７ コントローラ
９００４０８ 中央処理装置（ＣＰＵ）
９００４０９ メモリ
９００４１０ 電源回路
９００４１１ 音声処理回路
９００４１２ 送受信回路
９００４１３ フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
９００４１４ インターフェース（Ｉ／Ｆ）
９００４１５ アンテナ用ポート
９００４１６ ＶＲＡＭ
９００４１７ ＤＲＡＭ
９００４１８ フラッシュメモリ
９００４１９ インターフェース（Ｉ／Ｆ）
９００４２０ 制御信号生成回路
９００４２１ デコーダ
９００４２２ レジスタ
９００４２３ 演算回路
９００４２４ ＲＡＭ
９００４２５ 入力手段
９００４２６ マイク
９００４２７ スピーカ
９００４２８ アンテナ
９００５０１ 表示パネル
９００５１３ ＦＰＣ
９００５３０ ハウジング
９００５３１ プリント基板
９００５３２ スピーカ
９００５３３ マイクロフォン
９００５３４ 送受信回路
９００５３５ 信号処理回路
９００５３６ 入力手段
９００５３７ バッテリ
９００５３９ 筐体
９００５４０ アンテナ
９００７１１ 筐体
９００７１２ 支持台
９００７１３ 表示部
９００７２１ 本体
９００７２２ 表示部
９００７２３ 受像部
９００７２４ 操作キー
９００７２５ 外部接続ポート
９００７２６ シャッターボタン
９００７３１ 本体
９００７３２ 筐体
９００７３３ 表示部
９００７３４ キーボード
９００７３５ 外部接続ポート
９００７３６ ポインティングデバイス
９００７４１ 本体
９００７４２ 表示部
９００７４３ スイッチ
９００７４４ 操作キー
９００７４５ 赤外線ポート
９００７５１ 本体
９００７５２ 筐体
９００７５３ 表示部Ａ
９００７５４ 表示部Ｂ
９００７５５ 記録媒体読込部
９００７５６ 操作キー
９００７５７ スピーカ部
９００７６１ 本体
９００７６２ 表示部
９００７６３ イヤホン
９００７６４ 支持部
９００７７１ 筐体
９００７７２ 表示部
９００７７３ スピーカ部
９００７７４ 操作キー
９００７７５ 記憶媒体挿入部
９００７８１ 本体
９００７８２ 表示部
９００７８３ 操作キー
９００７８４ スピーカ
９００７８５ シャッターボタン
９００７８６ 受像部
９００７８７ アンテナ
ＯＵＴ 端子
ＶＤＤ 高電位電源
ＶＳＳ 低電位電源
Ｖｄｄ 高電位電源
Ｖｓｓ 低電位電源
ＶＯＵＴ 出力電圧
Ｌｏ 出力輝度
Ｒ３０１ 抵抗
Ｒ３０２ 抵抗
Ｒ３１１ 抵抗
Ｒ３１２ 抵抗
Ｒ３１３ 抵抗
Ｒ３２１ 抵抗
Ｒ３２２ 抵抗
Ｒ３２３ 抵抗
ＲＶ３３ 可変抵抗
ＴＲ３４ トランジスタ

Claims (2)

  1. 光に応じて電流を出力する光センサ、及び、前記電流を電圧に変換する変換回路を有する検出回路と、
    前記検出回路から出力された電圧を増幅する増幅器と、
    前記増幅器から出力された電圧と、基準の電圧とを比較して結果を出力する比較回路と、
    前記比較回路からの出力によって、前記光の検出範囲を決定し、制御信号を前記検出回路へ出力する制御回路と、
    前記光センサに印加するバイアスを反転するバイアス切り替え手段と、を有し、
    前記変換回路は、異なる抵抗値を有する複数の抵抗、及び、前記複数の抵抗の各々に対応する複数のスイッチを有し、
    前記複数のスイッチは、前記制御信号に従い、各々が対応する前記抵抗と前記光センサとの電気的な接続を制御することで、前記複数の抵抗の０個又は１個以上と前記光センサとを電気的に直列接続する機能を有し、
    前記光センサは、光電変換素子と、カレントミラー回路と、を有し、
    前記光センサは、前記カレントミラー回路が有するトランジスタのしきい値電圧を制御することで、前記電流を増減させる機能を有し、
    前記バイアス切り替え手段は、前記光センサに照射される光の照度に応じて前記バイアスを反転する機能を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項１において、
    前記複数の抵抗のうち一の抵抗値は、他の一の抵抗値の２のべき乗倍であることを特徴とする半導体装置。

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