TWI444713B - 液晶顯示裝置及其驅動方法，以及具有此液晶顯示裝置之電子裝置 - Google Patents

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Description

液晶顯示裝置及其驅動方法，以及具有此液晶顯示裝置之電子裝置
本發明涉及液晶顯示裝置及其驅動方法，並特別涉及具有光電轉換裝置的液晶顯示裝置。本發明還涉及使用這種液晶顯示裝置的電子設備。
一般已知許多用來偵測電磁波的光電轉換裝置，例如從紫外線到紅外線的區域中具有靈敏度的裝置被總稱為光感測器。其中，將在波長為400nm至700nm的可見光區域中具有靈敏度的裝置特別稱為可見光感測器，該可見光感測器適用於許多根據人的生活環境需要調整照度或控制導通/截止等的設備類。
例如，使用光感測器作為控制液晶顯示裝置的背光裝置的亮度的亮度控制裝置(參照專利文件1：日本公告專利申請案第H10-222129號)。
但是，在專利文件1中，由於採用將光感測器配置在背光裝置的背面上的結構，所以使液晶顯示裝置大型化。另外，即使能夠偵測背光裝置的亮度，也不能偵測顯示幕一側的外部亮度。
鑒於上述問題，本發明的目的在於提供一種更小且高精度的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置具有利用光感測器 的亮度調整功能。本發明的目的還在於提供一種因亮度調整功能而使圖像質量高並使耗電量低的液晶顯示裝置。
在本發明的液晶顯示裝置中，在液晶顯示面板和背光裝置之間配置光電轉換裝置。本發明的光電轉換裝置(也稱為光IC)具有偵測光的感測器、以及驅動感測器的驅動部。通過使用感測器偵測影響到顯示的入射到液晶顯示面板的外部光，並將其資訊反饋到背光裝置，可以控制背光裝置的光強度。因此，可以防止顯示部的顯示亮度的不均勻，並可以進行高圖像質量顯示。另外，能夠高效地使用外光，因此可以避免背光裝置的過度驅動，而獲得高可靠性且低耗電量的液晶顯示裝置。
在本發明中，在液晶顯示面板和背光裝置之間配置光電轉換裝置來通過使用感測器偵測透過顯示幕的外光，即可，因此可以在背光裝置內設置光電轉換裝置。除了光源以外，背光裝置還可以具有包括導光板、反射板、擴散板等的光學薄片，而且光電轉換裝置可以設置在光學薄片上。
通過當光電轉換裝置偵測光時使背光裝置關閉，可以使光電轉換裝置只偵測外光，而不偵測背光裝置的光。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中光電轉換裝置配置在背光裝置和液晶面板的像素部之間。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部及像素部周圍 的液晶面板；以及背光裝置，其中感測器配置在背光裝置和液晶面板的像素部之間，並且驅動部配置在背光裝置和液晶面板的像素部周圍之間。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中液晶面板的像素部包括透光區域及遮光區域，並且感測器配置在背光裝置和液晶面板的像素部的透光區域之間。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中液晶面板的像素部包括透光區域及遮光區域，並且感測器配置在背光裝置和液晶面板的像素部的透光區域之間，並且驅動部配置在背光裝置和液晶面板的像素部的遮光區域之間。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中液晶面板的像素部包括透光區域及反射區域，並且感測器配置在背光裝置和液晶面板的像素部的透光區域之間。
作為本發明的液晶顯示裝置之一，其包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中液晶面板的像素部包括透光區域及反射區域，並且感測器配置在背光裝置和液晶面板的像素部的透光區域之間，並且驅動部配置在背光裝置和液晶面板 的像素部的反射區域之間。
在上述結構中，可以在遮光區域中配置佈線、電晶體、黑矩陣等。另外，可以在透光區域中配置具有透光性的第一像素電極，並在反射區域中配置具有反射性的第二像素電極。
作為本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)所示的開關，可以使用各種形式的開關。例如，可以舉出電開關或機械開關等。換言之，只要是能夠控制電流流動的開關即可，不局限於特定的。例如，可以使用電晶體(例如雙極電晶體、MOS電晶體等)、二極體(例如，PN二極體、PIN二極體、肖特基二極體、MIM(Metal Insulator Metal；金屬-絕緣體-金屬)二極體、MIS(Metal Insulator Semiconductor；金屬-絕緣體-半導體)二極體、以及二極體連接的電晶體等)、晶體閘流管等作為開關。或者，可以使用組合了這些的邏輯電路作為開關。
在晶體管用作開關的情況下，由於該電晶體只作為開關工作，所以對電晶體的極性(導電類型)沒有特別的限制。但是，在想要抑制截止電流的情況下，優選使用具有截止電流低一方的極性的電晶體。作為低截止電流的電晶體，可以舉出提供有LDD區的電晶體或採用了多閘極結構的電晶體等。或者，當用作開關的電晶體的源極端子的電位接近於低電位側電源(Vss、GND、0V等)的電位地工作時，優選採用N通道型電晶體，相反，當源極端子的電位接近於高電位側電源(Vdd等)的電位地工作時，優 選採用P通道型電晶體。這是因為如下緣故：若是N通道型電晶體，則當源極端子接近於低電位側電源的電位地工作時可以增加閘極-源極間電壓的絕對值，相反，若是P通道型電晶體，則當源極端子接近於高電位側電源的電位地工作時可以增加閘極-源極間電壓的絕對值，因此作為開關容易工作。另外，這是因為由於進行源極跟隨工作的情況少所以輸出電壓變小的情況少的緣故。
此外，可以通過使用N通道型電晶體和P通道型電晶體雙方來形成CMOS型開關。當採用CMOS型開關時，若P通道型電晶體及N通道型電晶體之任一方導通則電流流動，因此容易用作開關。例如，即使輸向開關的輸入信號的電壓高或低，也可以適當地輸出電壓。再者，由於可以降低用來使開關導通或截止的信號的電壓振幅值，所以還可以減少耗電量。
注意，在將晶體管用作開關的情況下，開關具有輸入端子(源極端子及汲極端子之一方)、輸出端子(源極端子及汲極端子之另一方)、以及控制導通的端子(閘極端子)。另一方面，在將二極體用作開關的情況下，開關有時不具有控制導通的端子。因此，與使用電晶體作為開關的情況相比，通過使用二極體作為開關，可以減少用來控制端子的佈線數量。
注意，在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，“A和B連接”這種明顯記載指的是如下情況：A和B電連接；A和B以功能方式連接；以及A和B直接連接 。這裏，以A和B為物件物(例如，裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜、層等)。因此，在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)所公開的結構中，還包括除了附圖或文章所示的連接關係以外的連接關係，而不局限於預定的連接關係如附圖或文章所示的連接關係。
例如，在A和B電連接的情況下，也可以在A和B之間配置一個以上的能夠電連接A和B的元件(例如開關、電晶體、電容元件、電感器、電阻元件、二極體等)。或者，在A和B以功能方式連接的情況下，也可以在A和B之間配置一個以上的能夠以功能方式連接A和B的電路(例如，邏輯電路(反相器、NAND電路、NOR電路等)、信號轉換電路(DA轉換電路、AD轉換電路、γ校正電路等)、電位電平轉換電路(電源電路(升壓電路、降壓電路等)、改變信號的電位電平的電平轉移電路等)、電壓源、電流源、切換電路、放大電路(能夠增大信號振幅或電流量等的電路、運算放大器、差動放大電路、源極跟隨電路、緩衝電路等)、信號產生電路、存儲電路、控制電路等)。或者，在A和B直接連接的情況下，也可以直接連接A和B而其中間不夾有其他元件或其他電路。
注意，“A和B直接連接”這種明顯記載指的是如下兩種情況：A和B直接連接(就是說，A和B連接而其中間不夾有其他元件或其他電路)；A和B電連接(就是說，A和B連接並在其中間夾有其他元件或其他電路)。
注意，“A和B電連接”這種明顯記載指的是如下情 況：A和B電連接(就是說，A和B連接並在其中間夾有其他元件或其他電路)；A和B以功能方式連接(就是說，A和B以功能方式連接並在其中間夾有其他電路)；以及，A和B直接連接(就是說，A和B連接而其中間不夾有其他元件或其他電路)。就是說，“電連接”與“連接”相同。
顯示元件、作為具有顯示元件的裝置的顯示裝置、發光元件、以及作為具有發光元件的裝置的發光裝置可以採用各種方式或各種元件。例如，作為顯示元件、顯示裝置、發光元件或發光裝置，可以使用對比度、亮度、反射率、透過率等因電磁作用而變化的顯示介質如EL元件(包含有機物及無機物的EL元件、有機EL元件、無機EL元件)、電子發射元件、液晶元件、電子墨、電泳元件、光閘閥(GLV)、等離子體顯示器(PDP)、數位微鏡裝置(DMD)、壓電陶瓷顯示器、碳納米管等。此外，作為使用EL元件的顯示裝置，可以舉出EL顯示器，另外，作為使用電子發射元件的顯示裝置，可以舉出場致發光顯示器(FED)或SED方式平面型顯示器(SED：Surface-conduction Electron-emitter Display；表面傳導電子發射顯示器)等，而作為使用液晶元件的顯示裝置，可以舉出液晶顯示器(透過型液晶顯示器、半透過型液晶顯示器、反射型液晶顯示器、直觀型液晶顯示器、投射型液晶顯示器)。作為使用電子墨或電泳元件的顯示裝置，可以舉出電子紙。
此外，作為本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)所示的電晶體，可以使用各種方式的電晶體。因此，對所使用的電晶體的種類沒有限制。例如，可以使用具有以非晶矽、多晶矽或微晶(也稱為半晶(semi-amorphous))矽等為代表的非單晶半導體膜的薄膜電晶體(TFT)等。在使用這種TFT的情況下，具有各種優點。例如，可以在比使用單晶矽時低的溫度下製造TFT，因此可以實現製造成本的降低、或製造裝置的大型化。由於可以使用大型製造裝置，所以可以在大型基底上製造。因此，可以同時製造很多顯示裝置，而可以以低成本製造。再者，製造溫度低，因此可以使用低耐熱性基底。因此，可以在透光基底上製造電晶體。並且，可以通過使用形成在透光基底上的電晶體控制顯示元件的光透過。或者，因為電晶體的膜厚薄，所以構成電晶體的膜的一部分能夠透過光。因此，可以提高開口率。
注意，當製造多晶矽時，可以通過使用催化劑(鎳等)進一步提高結晶性，來製造電特性良好的電晶體。其結果是，可以在基底上將閘極驅動電路(掃描線驅動電路)、源極驅動電路(信號線驅動電路)、以及信號處理電路(信號產生電路、γ校正電路、DA轉換電路等)形成為一體。
注意，當製造微晶矽時，可以通過使用催化劑(鎳等)進一步提高結晶性，來製造電特性良好的電晶體。此時，通過只進行熱處理而不使用雷射，可以提高結晶性。其 結果是，可以在基底上將閘極驅動電路(掃描線驅動電路)和源極驅動電路的一部分(類比開關等)形成為一體。再者，當不使用雷射以實現結晶化時，可以抑制矽結晶性的不均勻。因此，可以實現高圖像質量。
注意，可以製造多晶矽或微晶矽而不使用催化劑(鎳等)。
或者，可以通過使用半導體基底或SOI基底等形成電晶體。因此，可以製造電流供給能力高且尺寸小的電晶體，其中特性、尺寸及形狀等的不均勻性低。通過使用這些電晶體，可以實現電路的低耗電量化或電路的高集成化。
或者，可以使用具有ZnO、a-InGaZnO、SiGe、GaAs、IZO、ITO、SnO等的化合物半導體或氧化物半導體的電晶體、將這些化合物半導體或氧化物半導體薄膜化的薄膜電晶體等。通過採用這種結構，可以降低製造溫度，例如可以在室溫下製造電晶體。其結果是，可以在低耐熱性基底如塑膠基底或膜基底上直接形成電晶體。此外，這些化合物半導體或氧化物半導體不僅可以用於電晶體的通道部分，而且還可以作為其他用途使用。例如，這些化合物半導體或氧化物半導體可以用作電阻元件、像素電極、透光電極。再者，它們可以與電晶體同時成膜或形成，這導致成本降低。
或者，也可以使用通過噴墨法或印刷法而形成的電晶體等。因此，可以在室溫下製造，以低真空度製造，或在大型基底上製造。由於可以製造電晶體而不使用掩模(中 間掩模)，所以可以容易改變電晶體的佈局。再者，由於不需要抗蝕劑，所以可以減少材料費用，並減少程序數量。並且，因為只在需要的部分上形成膜，所以與在整個面上形成膜之後進行蝕刻的製造方法相比，可以實現低成本而不浪費材料。
或者，也可以使用具有有機半導體或碳納米管的電晶體等。因此，可以在能夠彎曲的基底上形成電晶體。因此，對衝擊的耐受性高。
再者，可以使用各種結構的電晶體。例如，可以使用MOS型電晶體、結式電晶體、雙極電晶體等作為本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)所示的電晶體。通過使用MOS型電晶體，可以減少電晶體尺寸。因此，可以安裝多個電晶體。通過使用雙極電晶體，可以使大電流流過。因此，可以使電路高速工作。
此外，也可以將MOS型電晶體、雙極電晶體等混合而形成在一個基底上。通過採用這種結構，可以實現低耗電量、小型化、高速工作等。
除了上述以外，還可以採用各種電晶體。
注意，可以使用各種形成有電晶體的基底。對基底的種類沒有特別的限制。作為基底，例如可以使用單晶基底、SOI基底、玻璃基底、石英基底、塑膠基底、紙基底、玻璃紙基底、石材基底、木材基底、布基底(包括天然纖維(絲、棉、麻)、合成纖維(尼龍、聚氨酯、聚酯)、或再生纖維(醋酯纖維、銅氨纖維、人造絲、再生聚酯) 等)、皮革基底、橡皮基底、不銹鋼基底、具有不銹鋼箔的基底等。或者，可以使用動物如人等的皮膚(表皮、真皮)或皮下組織作為基底。或者，也可以使用某個基底形成電晶體，然後將電晶體移動到另一基底上，以在另一基底上配置電晶體。作為配置有被移動了的電晶體的基底，可以使用單晶基底、SOI基底、玻璃基底、石英基底、塑膠基底、紙基底、玻璃紙基底、石材基底、木材基底、布基底(包括天然纖維(絲、棉、麻)、合成纖維(尼龍、聚氨酯、聚酯)、或再生纖維(醋酯纖維、銅氨纖維、人造絲、再生聚酯)等)、皮革基底、橡皮基底、不銹鋼基底、具有不銹鋼箔的基底等。或者，可以使用動物如人等的皮膚(表皮、真皮)或皮下組織作為基底。或者，也可以使用某基底形成電晶體，並抛光該基底以使它減薄。作為被抛光的基底，可以使用單晶基底、SOI基底、玻璃基底、石英基底、塑膠基底、紙基底、玻璃紙基底、石材基底、木材基底、布基底(包括天然纖維(絲、棉、麻)、合成纖維(尼龍、聚氨酯、聚酯)、或再生纖維(醋酯纖維、銅氨纖維、人造絲、再生聚酯)等)、皮革基底、橡皮基底、不銹鋼基底、具有不銹鋼箔的基底等。或者，可以使用動物如人等的皮膚(表皮、真皮)或皮下組織作為基底。通過使用這些基底，可以形成特性良好的電晶體，形成低耗電量的電晶體，製造不容易出毛病的裝置，賦予耐熱性，並可以實現輕量化或薄型化。
此外，可以採用各種結構的電晶體，而不局限於特定 的結構。例如，可以採用具有兩個以上的閘電極的多閘極結構。在多閘極結構中，通道區串聯，而成為多個電晶體串聯的結構。通過採用多閘極結構，可以降低截止電流並提高電晶體的耐壓性(提高可靠性)。或者，在採用多閘極結構的情況下，當在飽和區工作時，即使汲極和源極之間的電壓變化，汲極和源極之間電流的變化也不太大，而可以獲得電壓及電流特性穩定的特性。通過利用電壓及電流特性穩定的特性，可以實現理想的電流源電路或電阻值非常高的主動負載。其結果是，可以實現特性良好的差動電路或電流鏡電路。另外，可以採用在通道上下配置有閘電極的結構。通過採用在通道上下配置有閘電極的結構，通道區增加，而可以增加電流值。或者，通過採用在通道上下配置有閘電極的結構，容易產生耗盡層而可以降低亞閾值擺幅(subthreshold swing；S值)。當採用在通道上下配置有閘電極的結構時，成為多個電晶體並聯的結構。
或者，也可以採用閘電極配置在通道區上的結構、或閘電極配置在通道區下的結構。另外，可以採用正交錯結構、反交錯結構、將通道區分割成多個區域的結構、通道區並聯的結構、或通道區串聯的結構。再者，還可以採用通道區(或其一部分)與源電極或汲電極重疊的結構。通過採用通道區(或其一部分)與源電極或汲電極重疊的結構，可以防止因電荷集合在通道區的一部分而使工作不穩定。另外，可以提供LDD區。通過提供LDD區，可以降低截止電流，或者，可以提高電晶體的耐壓性來提高可靠 性。或者，在提供有LDD區的情況下，當在飽和區工作時，即使汲極和源極之間的電壓變化，汲極和源極之間電流的變化也不太大，而可以獲得電壓及電流特性穩定的特性。
作為本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)所示的電晶體，可以採用各種各樣的類型，並可以形成在各種基底上。因此，為實現預定功能而需要的所有電路可以形成在同一基底上。例如，為實現預定功能而需要的所有電路也可以形成在各種基底如玻璃基底、塑膠基底、單晶基底或SOI基底等上。為實現預定功能而需要的所有電路形成在同一基底上，而可以減少零部件個數來降低成本，或可以減少與電路零部件之間的連接個數來提高可靠性。或者，也可以是為實現預定功能而需要的電路的一部分形成在某個基底上，而為實現預定功能而需要的電路的另一部分形成在另一基底上。換言之，為實現預定功能而需要的所有電路也可以不形成在同一基底上。例如，也可以是為實現預定功能而需要的電路的一部分使用電晶體而形成在玻璃基底上，而為實現預定功能而需要的電路的另一部分形成在單晶基底上，並通過COG(Chip On Glass；玻璃上晶片)將由形成在單晶基底上的電晶體構成的IC晶片連接到玻璃基底，以在玻璃基底上配置該IC晶片。或者，也可以通過TAB(Tape Automated Bonding；卷帶自動結合)或印刷電路板使該IC晶片和玻璃基底連接。像這樣，通過將電路的一部分形成在同一基底上，可以減少零部 件個數來降低成本、或可以減少與電路零部件之間的連接個數來提高可靠性。另外，關於在驅動電壓高的部分及驅動頻率高的部分中的電路，其耗電量高，因此將該部分的電路不形成在同一基底上，例如，可以將該部分的電路形成在單晶基底上來使用由該電路構成的IC晶片，以防止耗電量的增加。
在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，一個像素指的是圖像的最小單位。因此，在採用由R(紅色)、G(綠色)和B(藍色)這些色彩單元構成的全彩色顯示裝置的情況下，一個像素由R的色彩單元的點、G的色彩單元的點、以及B的色彩單元的點構成。注意，色彩單元並不局限於三種顏色，多於三種顏色也可以使用，並且可以使用除了RGB以外的顏色。例如，可以加上白色來實現RGBW(W是白色)。另外，可以對RGB加上黃色、藍綠色、紫紅色、翡翠綠及朱紅色等的一種以上的顏色。例如，也可以對RGB加上類似於RGB中的至少一種的顏色。例如，可以採用R、G、B1、B2。B1和B2雖然都是藍色，但是其頻率稍微不同。與此同樣，可以採用R1、R2、G、B。通過採用這種色彩單元，可以進行更逼真的顯示。通過採用這種色彩單元，可以降低耗電量。此外，一個像素可以具有多個同一顏色的色彩單元的點。此時，該多個色彩單元的每一個的有助於顯示的區域的大小也可以互不相同。另外，通過分別控制多個同一顏色的色彩單元的點，可以表現灰度。這稱為面積灰度方式。或者 ，通過使用多個同一顏色的色彩單元的點來使被提供到各點的信號稍微不同，可以擴大視角。就是說，多個同一顏色的色彩單元的每一個所具有的像素電極的電位也可以互不相同。其結果是，施加到液晶分子的電壓在各像素電極之間不相同。因此，可以擴大視角。
在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，像素有時配置(排列)為矩陣形狀。這裏，像素配置(排列)為矩陣形狀指的是如下情況：在縱向或橫向上，像素排列而配置在直線上，或者，像素配置在鋸齒形線上。因此，例如在以三種色彩單元(例如RGB)進行全彩色顯示的情況下，可以採用條形配置，或者，三種色彩單元的點可以配置為三角形狀。再者，還可以以拜爾(Bayer)方式進行配置。此外，色彩單元並不局限於三種顏色，並且多於三種顏色也可以使用，例如RGBW(W是白色)、或加上了黃色、藍綠色、紫紅色等的一種以上顏色的RGB等。此外，每個色彩單元的點也可以具有不同大小的顯示區域。因此，可以實現低耗電量化、或顯示元件的長壽命化。
在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，可以採用像素具有主動元件的主動矩陣方式、或像素沒有主動元件的被動矩陣方式。
在主動矩陣方式中，作為主動元件(非線性元件)，不僅可以使用電晶體，而且還可使用各種主動元件(非線性元件)。例如，可以使用MIM(Metal Insulator Metal ；金屬-絕緣體-金屬)或TFD(Thin Film Diode；薄膜二極體)等。這些元件的製造程序少，所以可以降低製造成本或提高成品率。再者，由於元件尺寸小，所以可以提高開口率，並實現低耗電量化或高亮度化。
除了主動矩陣方式以外，還可以採用沒有主動元件(非線性元件)的被動矩陣方式。由於不使用主動元件(非線性元件)，所以製造程序少，而可以降低製造成本或提高成品率。因為不使用主動元件(非線性元件)，所以可以提高開口率，並實現低耗電量化或高亮度化。
電晶體是具有至少三個端子的元件，其中包括閘極、汲極、源極，並在汲極區和源極區之間提供有通道區，而且電流能夠通過汲極區、通道區、以及源極區流動。這裏，源極和汲極根據電晶體的結構或工作條件等改變，因此不容易說哪個是源極或汲極。因此，在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，有時將用作源極及汲極的區域不稱為源極或汲極。在此情況下，作為一個例子，將它們分別記為第一端子和第二端子。或者，將它們分別記為第一電極和第二電極。或者，將它們記為源極區和汲極區。
注意，電晶體也可以是具有至少三個端子的元件，其中包括基極、發射極及集電極。在此情況下，有時也同樣地將發射極及集電極分別記為第一端子和第二端子。
閘極是指包括閘電極和閘極佈線(也稱為閘極線、閘極信號線、掃描線、掃描信號線等)的整體，或者是指這 些中的一部分。閘電極指的是其中間夾著閘極絕緣膜與形成通道區的半導體重疊的部分的導電膜。此外，閘電極的一部分有時其中間夾著閘極絕緣膜與LDD(Lightly Doped Drain；輕摻雜汲極)區、源極區、或汲極區重疊。閘極佈線是指用於連接各電晶體的閘電極之間的佈線、用於連接各像素所具有的閘電極之間的佈線、或用於連接閘電極和其他佈線的佈線。
注意，也存在著用作閘電極並用作閘極佈線的部分(區域、導電膜、佈線等)。這種部分(區域、導電膜、佈線等)可以稱為閘電極或閘極佈線。換言之，也存在著不可明確區別閘電極和閘極佈線的區域。例如，在通道區與延伸而配置的閘極佈線的一部分重疊的情況下，該部分(區域、導電膜、佈線等)不僅用作閘極佈線，而且還用作閘電極。因此，這種部分(區域、導電膜、佈線等)可以稱為閘電極或閘極佈線。
另外，由與閘電極相同的材料構成並形成與閘電極相同的島而連接的部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為閘電極。與此同樣，由與閘極佈線相同的材料構成並形成與閘極佈線相同的島而連接的部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為閘極佈線。嚴密地說，有時這種部分(區域、導電膜、佈線等)與通道區不重疊，或者，不具有與其他閘電極之間實現連接的功能。但是，因為製造上的位置精度等，具有由與閘電極或閘極佈線相同的材料構成並形成與閘電極或閘極佈線相同的島而連接的部分(區域 、導電膜、佈線等)。因此，這種部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為閘電極或閘極佈線。
例如，在多閘極電晶體中，一個閘電極在很多情況下通過由與閘電極相同的材料構成的導電膜連接到其他的閘電極。這種部分(區域、導電膜、佈線等)是用於連接閘電極和閘電極的部分(區域、導電膜、佈線等)，因此可以稱為閘極佈線，但是，由於也可以將多閘極電晶體看作一個電晶體，所以也可以稱為閘電極。換言之，由與閘電極或閘極佈線相同的材料構成並形成與閘電極或閘極佈線相同的島而連接的部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為閘電極或閘極佈線。另外，例如，也可以將是連接閘電極和閘極佈線的部分的導電膜並由與閘電極或閘極佈線不同的材料構成的導電膜稱為閘電極或閘極佈線。
閘極端子是指閘電極的部分(區域、導電膜、佈線等)或與閘電極電連接的部分(區域、導電膜、佈線等)中的一部分。
注意，在將某個佈線稱為閘極佈線、閘極線、閘極信號線、掃描線、掃描信號線等的情況下，佈線有時不連接到電晶體的閘極。在此情況下，閘極佈線、閘極線、閘極信號線、掃描線、掃描信號線有可能意味著以與電晶體的閘極相同的層形成的佈線、由與電晶體的閘極相同的材料構成的佈線、或與電晶體的閘極同時形成的佈線。作為一個例子，可以舉出保持電容用佈線、電源線、基準電位供給佈線等。
此外，源極是指包括源極區、源電極、源極佈線(也稱為源極線、源極信號線、資料線、資料信號線等)的整體，或者是指這些中的一部分。源極區是指包含很多P型雜質(硼或鎵等)或N型雜質(磷或砷等)的半導體區。因此，稍微包含P型雜質或N型雜質的區域，即，所謂的LDD區，不包括在源極區。源電極是指由與源極區不相同的材料構成並與源極區電連接而配置的部分的導電層。注意，源電極有時包括源極區地稱為源電極。源極佈線是指用於連接各電晶體的源電極之間的佈線、用於連接各像素所具有的源電極之間的佈線、或用於連接源電極和其他佈線的佈線。
但是，也存在著用作源電極並用作源極佈線的部分(區域、導電膜、佈線等)。這種部分(區域、導電膜、佈線等)可以稱為源電極或源極佈線。換言之，也存在著不可明確區別源電極和源極佈線的區域。例如，在源極區與延伸而配置的源極佈線的一部分重疊的情況下，該部分(區域、導電膜、佈線等)不僅用作源極佈線，而且還用作源電極。因此，這種部分(區域、導電膜、佈線等)可以稱為源電極或源極佈線。
另外，由與源電極相同的材料構成並形成與源電極相同的島而連接的部分(區域、導電膜、佈線等)、或連接源電極和源電極的部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為源電極。另外，與源極區重疊的部分也可以稱為源電極。與此同樣，由與源極佈線相同的材料構成並形成與源 極佈線相同的島而連接的區域也可以稱為源極佈線。嚴密地說，這種部分(區域、導電膜、佈線等)有時不具有與其他源電極之間實現連接的功能。但是，因為製造上的位置精度等，具有由與源電極或源極佈線相同的材料構成並與源電極或源極佈線連接的部分(區域、導電膜、佈線等)。因此，這種部分(區域、導電膜、佈線等)也可以稱為源電極或源極佈線。
另外，例如，也可以將是連接源電極和源極佈線的部分的導電膜並由與源電極或源極佈線不同的材料構成的導電膜稱為源電極或源極佈線。
源極端子是指源極區、源電極、與源電極電連接的部分(區域、導電膜、佈線等)中的一部分。
注意，在將某個佈線稱為源極佈線、源極線、源極信號線、資料線、資料信號線等的情況下，佈線有時不連接到電晶體的源極(汲極)。在此情況下，源極佈線、源極線、源極信號線、資料線、資料信號線有可能意味著以與電晶體的源極(汲極)相同的層形成的佈線、由與電晶體的源極(汲極)相同的材料構成的佈線、或與電晶體的源極(汲極)同時形成的佈線。作為一個例子，可以舉出保持電容用佈線、電源線、基準電位供給佈線等。
注意，汲極與源極同樣。
半導體裝置是指具有包括半導體元件(電晶體、二極體、晶體閘流管等)的電路的裝置。另外，也可以將能通過利用半導體特性起到作用的所有裝置稱為半導體裝置。 或者，將具有半導體材料的裝置稱為半導體裝置。
顯示元件指的是光學調製元件、液晶元件、發光元件、EL元件(有機EL元件、無機EL元件或包含有機物及無機物的EL元件)、電子發射元件、電泳元件、放電元件、光反射元件、光衍射元件、數位微鏡裝置(DMD)等。但是，本發明不局限於此。
顯示裝置指的是具有顯示元件的裝置。此外，顯示裝置也可以具有包含顯示元件的多個像素。顯示裝置可以包括驅動多個像素的週邊驅動電路。驅動多個像素的週邊驅動電路也可以與多個像素形成在同一基底上。此外，顯示裝置可以包括通過引線鍵合或凸塊等而形成在基底上的週邊驅動電路、通過所謂的玻璃上晶片(COG)而連接的IC晶片、或通過TAB等而連接的IC晶片。顯示裝置也可以包括安裝有IC晶片、電阻元件、電容元件、電感器、電晶體等的柔性印刷電路(FPC)。此外，顯示裝置可以包括通過柔性印刷電路(FPC)等連接並安裝有IC晶片、電阻元件、電容元件、電感器、電晶體等的印刷電路板(PWB)。顯示裝置也可以包括偏振片或相位差板等的光學片。此外，顯示裝置還包括照明裝置、框體、聲音輸入輸出裝置、光感測器等。這裏，諸如背光裝置之類的照明裝置也可以包括導光板、棱鏡片、擴散片、反射片、光源(LED、冷陰極管等)、冷卻裝置(水冷式、空冷式)等。
照明裝置指的是包括導光板、棱鏡片、擴散片、反射片、光源(LED、冷陰極管、熱陰極管等)及冷卻裝置等 的裝置。
發光裝置指的是具有發光元件等的裝置。在具有發光元件作為顯示元件的情況下，發光裝置是顯示裝置的具體例子之一。
反射裝置指的是具有光反射元件、光衍射元件、光反射電極等的裝置。
液晶顯示裝置指的是具有液晶元件的顯示裝置。作為液晶顯示裝置，可以舉出直觀型、投射型、透過型、反射型、半透過型等。
驅動裝置指的是具有半導體元件、電路、電子電路的裝置。例如，控制將信號從源極信號線輸入到像素內的電晶體(有時稱為選擇用電晶體、開關用電晶體等)、將電壓或電流提供給像素電極的電晶體、將電壓或電流提供給發光元件的電晶體等是驅動裝置的一個例子。再者，將信號提供給閘極信號線的電路(有時稱為閘極驅動器、閘極線驅動電路等)、將信號提供給源極信號線的電路(有時稱為源極驅動器、源極線驅動電路等)等是驅動裝置的一個例子。
注意，可能同時包括顯示裝置、半導體裝置、照明裝置、冷卻裝置、發光裝置、反射裝置、驅動裝置等。例如，顯示裝置具有半導體裝置及發光裝置。或者，半導體裝置具有顯示裝置及驅動裝置。
在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，“B形成在A之上”或“B形成在A上”這種明顯記載還意 味著不直接接觸，即，在A和B之間夾有其他物件物，而不局限於B直接接觸地形成在A之上的意思。這裏，A和B是物件物(例如裝置、元件、電路、佈線、電極、端子、導電膜、層等)。
因此，例如，“B層形成在A層之上(或A層上)”這種明顯記載指的是如下兩種情況：B層直接接觸地形成在A層之上；以及，其他層(例如C層或D層等)直接接觸地形成在A層之上，並且B層直接接觸地形成在所述其他層上。注意，其他層(例如C層或D層等)可以是單層或疊層。
與此同樣，“B形成在A之上方”這種明顯記載還意味著在A和B之間夾有其他物件物，而不局限於B直接接觸A之上的意思。因此，例如，“B層形成在A層之上方”指的是如下兩種情況：B層直接接觸地形成在A層之上；以及，其他層(例如C層或D層等)直接接觸地形成在A層之上，並且B層直接接觸地形成在所述其他層上。注意，其他層(例如C層或D層等)可以是單層或疊層。
注意，“B直接接觸地形成在A之上”這種明顯記載意味著B直接接觸地形成在A之上，而不意味著在A和B之間夾有其他物件物。
“B形成在A之下”或“B形成在A之下方”與上述情況同樣。
在本文件(說明書、申請專利範圍或附圖等)中，單數的明顯記載優選是單數，但是本發明不局限於此，也可 以是複數。與此同樣，複數的明顯記載優選是複數，但是本發明不局限於此，也可以是單數。
通過將光電轉換裝置設置在液晶顯示面板和背光裝置之間，可以使用光感測器只對影響到顯示的入射到液晶顯示面板的外部光高效地進行偵測，而不使液晶顯示裝置大型化。因此，可以將顯示裝置的顯示部調整為最合適的顯示亮度。
因此，根據本發明，可以提供一種更小且高精度的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置具有利用光感測器的亮度調整功能。本發明的液晶顯示裝置因亮度調整功能而可以實現高圖像質量化及低耗電量化。
程序程序程序程序程序程序切換單元切換單元切換單元切換單元切換單元
以下參照附圖說明本發明的實施方式。注意，本發明可以通過多種不同的方式來實施，所屬技術領域的普通技術人員可以很容易地理解一個事實就是，其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發明的宗旨及其範圍。因此，本發明不應該被解釋為僅限定在實施方式所記載的內容中。此外，在以下所說明的本發明的結構中，使用同一元件符號來表示不同附圖之間的同一部分，並省略對該同一部分或具有相同功能的部分的詳細說明。
實施方式1
在本實施方式中，說明具有光電轉換裝置的液晶顯示裝置的結構例子及系統區塊。注意，本發明的液晶顯示裝置具有背光裝置作為光源，因此液晶顯示面板的像素部具有透光區域。
下面，參照圖1A和1B說明將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的結構。
圖1A是當將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的俯視圖。液晶面板5000被分成像素部5002和像素部周圍5001。在像素部5002中，多個像素配置為矩陣形狀。在像素部周圍5001中，形成有信號線輸入端子5003及掃描線輸入端子5004。信號線從信號線輸入端子5003延伸而在列方向上形成，而掃描線從掃描線輸入端子5004延伸形成。因此，能夠由輸入到信號線的信號和輸入到掃描線的信號獨立地控制每個像素。就是說，能夠在像素部5002上顯示圖像。
另外，也可以在像素部周圍5001中形成有信號線驅動電路、掃描線驅動電路或各種邏輯電路。在像素部周圍5001中，還可以配置有IC晶片。
光電轉換裝置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中。來自外部的光(也稱為外光)的一部分在液晶顯示面板的可見一側的顯示幕上成為入射光而透過液晶顯示面板，其另一部分成為反射光而反射到可見一側。能夠有效地利用於顯示的光是入射到液晶顯示面板內的 光。若將光電轉換裝置設置在液晶顯示面板的可見一側的顯示幕上，則偵測在顯示幕表面上反射的光，而難以準確地偵測光。像本實施方式那樣，通過將具有偵測光的感測器的光電轉換裝置5010配置在液晶面板5000和背光裝置5020之間，可以準確地只對透過液晶面板5000的光進行偵測。
由於光電轉換裝置偵測透過液晶面板的外光，所以當由光電轉換裝置偵測光時使液晶面板處於能夠透過光的狀態(白顯示狀態)。
當光電轉換裝置5010偵測透過液晶顯示面板的外光時，通過使對應於其區域的背光裝置關閉，光電轉換裝置5010可以只偵測外光，而不偵測背光裝置的光。因此，可以防止光電轉換裝置5010影響到顯示在像素部5002上的圖像。
圖1B是沿圖1A所示的線A1-B1截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖1A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中。因此，如圖1B所示，光電轉換裝置5010被夾在液晶面板5000和背光裝置5020之間。光電轉換裝置5010具有感測器5011和用來驅動感測器5011的驅動部5012。感測器5011朝向液晶面板5000一側配置。驅動部5012只要不設置在感測器5011和液晶面板5000之間就可以如圖1B所示那樣配置在感測器5011下，也可以配置在感測器5011旁邊，或者，可以配 置為覆蓋感測器5011的形式。通過將驅動部5012配置在背光裝置一側，可以由驅動部5012遮斷來自背光裝置的從與液晶面板5000相反一側入射的光，因此光電轉換裝置5010能夠進一步準確地偵測從液晶面板5000一側入射的光。另外，在驅動部5012能夠對感測器5011遮斷來自背光裝置的光的情況下，不需要當由感測器偵測光時使背光裝置關閉。
注意，配置光電轉換裝置5010的位置不局限於圖1A，只要是相當於像素部5002的液晶面板5000的背面就可以配置在各種位置。
首先，參照圖5說明具有光電轉換裝置的液晶顯示裝置的系統區塊的一個例子。
在像素部1005中，信號線1011從信號線驅動電路1003延伸配置，而掃描線1010從掃描線驅動電路1004延伸配置。在信號線1011和掃描線1010的交叉區域中以矩陣形狀配置有多個像素。每個像素具有開關元件。因此，能夠將用來控制液晶分子的傾斜的電壓獨立地輸入到每個像素。像這樣，將開關元件設置在各交叉區域中的結構稱為主動矩陣結構，但是，也可以採用被動矩陣結構，而不局限於主動矩陣結構。在被動矩陣結構中，每個像素不具有開關元件，因此其程序簡單。
光電轉換裝置1009具有偵測光的功能，並具有將對應於所偵測的光的信號輸出到控制電路1002的功能。另外，也可以將對應於所偵測的光的信號反饋到圖像信號 1001。
驅動電路部1008具有控制電路1002、信號線驅動電路1003及掃描線驅動電路1004。光電轉換裝置1009所輸出的信號、以及圖像信號1001輸入到控制電路1002。控制電路1002根據光電轉換裝置1009所輸出的信號及圖像信號1001分別控制信號線驅動電路1003及掃描線驅動電路1004。因此，控制電路1002將控制信號分別輸出到信號線驅動電路1003及掃描線驅動電路1004。信號線驅動電路1003根據該控制信號將視頻信號輸出到信號線1011，而掃描線驅動電路1004根據該控制信號將掃描信號輸出到掃描線1010。並且，像素所具有的開關元件被掃描信號選擇，而視頻信號輸入到所選擇的像素。
控制電路1002還根據光電轉換裝置1009所輸出的信號及圖像信號1001控制電源1007。電源1007具有將電力提供給背光裝置1006的單元。控制電路1002根據光電轉換裝置1009所輸出的信號而調整電源1007給背光裝置1006提供的電力。例如，若光電轉換裝置1009所偵測的光量大，則相應地增加電源1007給背光裝置1006提供的電力。因此，可以提高液晶顯示裝置的亮度，因而可以防止難以看到液晶顯示裝置的顯示部。與此相反，若光電轉換裝置1009所偵測的光量小，則相應地減少電源1007給背光裝置1006提供的電力。因此，可以不需要過度提高液晶顯示裝置的亮度，因而可以降低液晶顯示裝置的耗電量。作為背光裝置1006，可以使用端面照光式背光裝置、 直下式背光裝置或前光燈。前光燈是指板狀的燈單位，它被安裝在像素部的前面一側，而且由照射整體的發光體以及導光體構成。通過使用這種背光裝置，可以以低耗電量且均勻地照射像素部。
接下來，參照圖2A說明光電轉換裝置1009的結構例子。光電轉換裝置1009具有感測器2001、控制部2002及用作AD轉換電路2003的部分。感測器2001具有偵測光的功能。控制部2002具有控制感測器2001偵測光的時序的功能。AD轉換電路2003具有將對應於感測器2001所偵測的光的電流或電壓從類比值轉換成數位值的功能。注意，光電轉換裝置1009可以採用各種結構，而不局限於此。
接著，參照圖2B說明掃描線驅動電路1004的結構例子。掃描線驅動電路1004具有用作移位暫存器2011、電平轉換器2012及緩衝器2013的電路。選通起始脈衝(GSP)、選通時鐘信號(GCK)等的信號從控制電路1002輸入到移位暫存器2011。注意，掃描線驅動電路1004可以採用各種結構，而不局限於此。
接著，參照圖2C說明信號線驅動電路1003的結構例子。信號線驅動電路1003具有用作移位暫存器2021、第一鎖存器2022、第二鎖存器2023、電平轉換器2024及緩衝器2025的電路。用作緩衝器2025的電路是具有放大弱信號的功能的電路，並具有運算放大器等。起始脈衝(SSP)等的信號輸入到移位暫存器2021，而視頻信號等的 資料(DATA)輸入到第一鎖存器2022。鎖存信號輸入到第二鎖存器2023。第二鎖存器2023能夠暫時保持從第一鎖存器2022輸入的信號，並能夠根據鎖存信號將所保持的信號一齊輸出到像素。這種工作稱為線順序驅動。在非線順序驅動而進行點順序驅動的情況下，不需要第二鎖存器2023。注意，信號線驅動電路1003可以採用各種結構，而不局限於此。
下面，參照圖3說明具有光電轉換裝置的液晶顯示裝置的系統區塊的工作例子。
圖3表示相當於顯示一屏圖像的期間的一幀期間。雖然對一幀期間沒有特別的限制，但是一幀期間優選為1/60秒以下，使得觀看圖像的人不會感覺到閃爍。圖3的時序圖表示背光裝置(照明裝置)開啟的時序、光電轉換裝置偵測光的時序、以及將視頻信號寫入到像素部的時序(掃描的時序)。
在圖3的時序圖中，可以將一幀期間分成寫入期間和發光期間。
首先，說明寫入期間的操作。在寫入期間中，視頻信號輸入到各像素。就是說，掃描線在寫入期間中被掃描，因此視頻信號輸入到各像素。在寫入期間中，背光裝置係處於不發光狀態關閉。此時，光電轉換裝置偵測光。像這樣，光電轉換裝置可以準確地偵測外光。這是因為如下緣故：由於背光裝置關閉，所以光電轉換裝置能夠只偵測外光。
接著，說明發光期間的操作。在發光期間中，不將視頻信號寫入到各像素。因此，各像素分別保持在寫入期間中輸入的視頻信號。而且，各像素分別具有的液晶元件具有對應於視頻信號的透過率。此時，通過使背光裝置開啟，可以顯示對應於視頻信號的圖像。
下面，參照圖4A和4B說明與圖3不同的具有光電轉換裝置的液晶顯示裝置的系統區塊的工作例子。
圖4A表示相當於顯示一屏圖像的期間的一幀期間。雖然對一幀期間沒有特別的限制，但是一幀期間優選為1/60秒以下，使得觀看圖像的人不會感覺到閃爍。
下面，說明工作。首先，在寫入期間Ta中，掃描信號從第一行順序輸入到掃描線，而選擇像素。當像素被選擇時，視頻信號從信號線輸入到像素。在視頻信號寫入到像素之後，像素保持該信號，直到再次輸入信號為止。由所寫入的視頻信號控制顯示期間Ts中的各像素的灰度。另外，在背光裝置關閉期間Tc中，與掃描線被掃描的工作相應地使背光裝置關閉。背光裝置關閉期間Tc比寫入期間Ta長。在該背光裝置關閉期間Tc中，當位於配置有光電轉換裝置的區域附近的背光裝置關閉時，光電轉換裝置偵測光。像這樣，光電轉換裝置可以準確地偵測外光。這是因為如下緣故：由於背光裝置不開啟，所以光電轉換裝置能夠只偵測外光。
這裏，參照圖4B以第i行像素為例子進行說明。首先，在寫入期間Ta中，掃描信號從第一行順序輸入到掃 描線。因此，在寫入期間Ta中的期間Tb(i)中，選擇第i行像素。當第i行像素被選擇時，視頻信號從信號線輸入到第i行像素。在視頻信號寫入到第i行像素之後，第i行像素保持該信號，直到再次輸入信號為止。由該所寫入的視頻信號控制顯示期間Ts(i)中的第i行像素的灰度。注意，在期間Tb(i)及其前後期間中，背光裝置關閉。將該背光裝置關閉的期間稱為期間Td(i)。在光電轉換裝置配置在第i行附近的情況下，在期間Td(i)中光電轉換裝置偵測光。像這樣，光電轉換裝置可以準確地偵測外光。這是因為如下緣故：由於背光裝置關閉，所以光電轉換裝置能夠只偵測外光。
在根據本發明的本實施方式中，通過將光電轉換裝置設置在液晶顯示面板和背光裝置之間，可以使用光感測器只對影響到顯示的入射到液晶顯示面板的外部光高效地進行偵測，而不使液晶顯示裝置大型化。因此，可以將液晶顯示裝置的顯示部調整為最合適的顯示亮度。
根據本發明，可以提供一種更小且高精度的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置具有利用光感測器的亮度調整功能。本發明的液晶顯示裝置因亮度調整功能而可以實現高圖像質量化及低耗電量化。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內 容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式2
在本實施方式中，說明與實施方式1不同的將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上時的結構。注意，對本實施方式所述的液晶面板的結構沒有限制，可以採用各種結構。而且，對本實施方式所述的光電轉換裝置的結構沒有限制，可以採用各種結構。再者，對本實施方式所述的背光裝置的結構沒有限制，可以採用各種結構。
下面，參照圖32A和32B說明將光電轉換裝置配置在 液晶面板的背面上的像素部中時的結構。注意，使用同一元件符號表示與實施方式1所述的圖1A和1B相同的部分，並省略其說明。
圖32A是如下情況的俯視圖：將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中，並將該光電轉換裝置的一部分配置在液晶面板的背面上的像素部周圍中。光電轉換裝置5010的感測器配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中。另外，光電轉換裝置5010的驅動部可以配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中，也可以配置在液晶面板5000的背面上的像素部周圍5001中。通過採用這種結構，可以抑制透過液晶面板5000的像素部5002的光量的降低。
圖32B是沿圖32A所示的線A8-B8截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖32A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中，並且其一部分配置在液晶面板的背面上的像素部周圍5001中。因此，如圖32B所示，光電轉換裝置5010被配置成夾在液晶面板5000和背光裝置5020之間。光電轉換裝置5010具有感測器5011和用來驅動感測器5011的驅動部5012。感測器5011配置在背光裝置5020和液晶面板5000的像素部5002之間。驅動部5012配置在背光裝置5020和液晶面板5000的像素部周圍5001之間。通過採用這種結構，可以抑制透過液晶面板5000的像素部5002的光量的降低。
注意，配置光電轉換裝置5010的位置不局限於圖32A，只要是相當於像素部5002的液晶面板5000的背面就可以配置在各種位置。例如，如圖6A所示，光電轉換裝置5010可以配置在與圖32A不同的位置。或者，如圖6B所示，可以配置多個光電轉換裝置(光電轉換裝置5010a、光電轉換裝置5010b、光電轉換裝置5010c及光電轉換裝置5010d)。通過採用這種結構，可以使用多個光電轉換裝置分別偵測光並平均其資訊來求出液晶顯示裝置周圍的亮度。因此，能夠準確地偵測液晶顯示裝置周圍的亮度。
下面，參照圖7A和7B說明將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的結構，該結構比圖1A和1B、圖6A和6B、以及圖32A和32B詳細。
圖7A是當將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部周圍中時的俯視圖。圖7A是放大了像素部周圍的區域7000的俯視圖。區域7000可以分成遮光區域7001和透光區域7002。遮光區域7001是不透過光的區域，而透光區域7002是透過光的區域。在圖7A中，佈線形成在遮光區域7001，而什麽也不形成在透光區域7002。除了佈線以外，黑矩陣、電晶體、反射電極、或各種元件還可以形成在遮光區域7001。或者，也可以配置有IC晶片等。另外，在透光區域7002中，可以形成有由具有透明性的材料構成的膜、具有透光性的薄膜、矽等。
光電轉換裝置7010配置在液晶面板的背面上的遮光 區域7001，其中光電轉換裝置7010的一部分配置在液晶面板的背面上的透光區域7002。
圖7B是沿圖7A所示的線A2-B2截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖7A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置7010配置在液晶面板的背面上的像素部周圍中。因此，如圖7B所示，光電轉換裝置7010被配置成夾在液晶面板7030和背光裝置7020之間。光電轉換裝置7010可以分成感測器7011和用來驅動感測器7011的驅動部7012。感測器7011配置在液晶面板7030中的像素部周圍的透光區域7002。驅動部7012的大部分配置在液晶面板7030的背面上的像素部周圍中的遮光區域7001。通過採用這種結構，可以在透光區域7002小的區域(配置有多條佈線的部分等)中配置光電轉換裝置7010。這是因為如下緣故：光電轉換裝置7010只要在外光入射的部分中配置有感測器7011就能夠偵測外光，而驅動部7012不需要配置在外光入射的部分中。因此，如圖7A所示，通過將感測器7011配置在透光區域7002，即使驅動部7012配置在遮光區域7001也可以使光電轉換裝置7010偵測外光。
配置光電轉換裝置7010的位置不局限於此，而可以配置在各種位置。例如，光電轉換裝置7010可以配置在配置有電晶體的部分或形成有黑矩陣的部分等中。
下面，參照圖8A和8B說明與圖7A和7B不同的將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中的結構 。
圖8A是當將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的俯視圖。圖8A通過放大像素部來表示像素8001、8002及8003。雖然未圖示，但是在像素部中配置有其他多個像素。像素8001、8002及8003具有半透過結構。因此，像素8001分成反射區域8004和透光區域8007，像素8002分成反射區域8005和透光區域8008，並且像素8003分成反射區域8006和透光區域8009。反射區域8004、8005及8006具有當光入射時反射該光的功能。透光區域8007、8008及8009具有透過背光裝置的光的功能。
光電轉換裝置8010分別配置在液晶面板的背面上的反射區域(反射區域8004、8005及8006)。並且，光電轉換裝置8010的一部分分別配置在液晶面板的背面上的透光區域(透光區域8007、8008及8009)。通過採用這種結構，即使在像素部中配置光電轉換裝置也可以抑制像素能夠透過光的面積的減少。
圖8B是沿圖8A所示的線A3-B3截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖8A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置8010配置在液晶面板的背面上的像素部中。因此，如圖8B所示，光電轉換裝置8010被配置成夾在液晶面板8030和背光裝置8020之間。光電轉換裝置8010可以分成感測器8011和用來驅動感測器8011的驅動部8012。感測器8011配置在液晶面板 8030中的像素部的透光區域8007。驅動部8012的大部分配置在液晶面板8030的背面上的反射區域8004。通過採用這種結構，即使將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中也可以抑制像素的亮度降低。
另外，通過在光電轉換裝置8010的驅動部8012中形成反射材料，可以縮減用於在像素中形成反射電極的程序。或者，通過使驅動部8012的材料的一部分具有反射性，可以縮減用於在像素中形成反射電極的程序。
注意，參照圖8A和8B說明了在三個像素區域中配置一個光電轉換裝置的情況，但是不局限於此，而可以採用各種結構。例如，可以在一個像素中配置一個光電轉換裝置，也可以在四個以上的像素區域中配置一個光電轉換裝置。
另外，也可以在所有像素區域中配置光電轉換裝置。或者，可以只在特定的像素區域中配置光電轉換裝置。
雖然參照圖8A和8B說明了將光電轉換裝置配置在像素部中的情況，但是也可以在不有助於顯示的像素形成區域中配置光電轉換裝置。
下面，參照圖9A和9B說明與圖8A和8B不同的將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的結構。
圖9A是當將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中時的俯視圖。圖9A通過放大像素部來表示像素9001、9002及9003。雖然未圖示，但是在像素部中配 置有多個像素。像素9001、9002及9003具有半透過結構。因此，像素9001分成反射區域9004和透光區域9007，像素9002分成反射區域9005和透光區域9008，並且像素9003分成反射區域9006和透光區域9009。反射區域9004、9005及9006分別具有當光入射時反射該光的功能。透光區域9007、9008及9009分別具有透過背光裝置的光的功能。
光電轉換裝置9010配置在液晶面板的背面上的反射區域9004。並且，光電轉換裝置9010的一部分配置在液晶面板的背面上的透光區域9007。與此同樣，光電轉換裝置9050配置在液晶面板的背面上的反射區域9005。並且，光電轉換裝置9050的一部分配置在液晶面板的背面上的透光區域9008。與此同樣，光電轉換裝置9040配置在液晶面板的背面上的反射區域9006。並且，光電轉換裝置9040的一部分配置在液晶面板的背面上的透光區域9009。通過採用這種結構，即使在像素部中配置光電轉換裝置也可以抑制像素能夠透過光的面積的減少。
圖9B是沿圖9A所示的線A4-B4截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖9A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置9010配置在液晶面板的背面上的像素部中。因此，如圖9B所示，光電轉換裝置9010被配置成夾在液晶面板9030和背光裝置9020之間。光電轉換裝置9010可以分成感測器9011和用來驅動感測器9011的驅動部9012。光電轉換裝置9040及9050 也可以分別分成感測器和驅動部。感測器9011配置在液晶面板9030中的像素部的透光區域9007。驅動部9012的大部分配置在液晶面板9030的背面上的反射區域9004。光電轉換裝置9050及9040也與光電轉換裝置9010同樣地分別配置在像素9002和像素9003中。通過採用這種結構，即使將光電轉換裝置配置在液晶面板的背面上的像素部中也可以抑制像素的亮度降低。另外，光電轉換裝置的感測器(感測器9011)偵測通過顏色濾光片9031的外光。因此，光電轉換裝置能夠只偵測特定的色彩單元的光。
在像素9001、9002及9003分別配置有R、G、B的顏色濾光片的情況下，光電轉換裝置9010、9050及9040分別能夠只偵測R的色彩單元的外光、G的色彩單元的外光及B的色彩單元的外光。
另外，通過在光電轉換裝置9010、9050及9040的驅動部中分別形成反射材料，可以縮減用於在像素中形成反射電極的程序。或者，通過使光電轉換裝置9010、9050及9040各自的驅動部的材料的一部分具有反射性，可以縮減用於在像素中形成反射電極的程序。
另外，可以在形成在像素部中的所有像素中分別配置光電轉換裝置。或者，可以只在特定的像素中配置光電轉換裝置。
雖然參照圖9A和9B說明了將光電轉換裝置配置在像素部中的情況，但是也可以在不有助於顯示的像素配置區域中配置光電轉換裝置。
在根據本發明的本實施方式中，通過將光電轉換裝置設置在液晶面板和背光裝置之間，可以使用光感測器只對影響到顯示的入射到液晶面板的外部光高效地進行偵測，而不使液晶顯示裝置大型化。因此，可以將液晶顯示裝置的顯示部調整為最合適的顯示亮度。
根據本發明，可以提供一種更小且高精度的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置具有利用光感測器的亮度調整功能。本發明的液晶顯示裝置因亮度調整功能而可以實現高圖像質量化及低耗電量化。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改 變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式3
在本實施方式中，說明將光電轉換裝置配置在背光裝置中時的結構。注意，對本實施方式所述的液晶面板的結構沒有限制，可以採用各種結構。而且，對本實施方式所述的光電轉換裝置的結構沒有限制，可以採用各種結構。再者，對本實施方式所述的背光裝置的結構沒有限制，可以採用各種結構。
下面，參照圖10A和10B說明將光電轉換裝置配置在背光裝置中時的結構。
圖10A是當將光電轉換裝置配置在直下式背光裝置中時的俯視圖。背光裝置10000在框體10002上配置有多個光源10001及多個光電轉換裝置10010。注意，未圖示導光板、反射板、擴散板、燈光反射器等。下面，說明使用發光二極體作為光源10001時的結構。通過將光源10001和光電轉換裝置10010配置在同一框體10002上，可以抑制用來配置光電轉換裝置10010的空間的增加。光電轉換裝置10010能夠偵測透過液晶面板的顯示部的光，因此能夠偵測顯示部周圍的亮度。
注意，光源10001不局限於發光二極體，而可以採用 各種結構。例如，可以採用冷陰極管、熱陰極管、無機EL或有機EL等作為光源10001。
圖10B是沿圖10A所示的線A5-B5截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖10A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置10010配置在配置有光源10001的框體10002上。注意，光電轉換裝置10010可以分成感測器10011和用來驅動感測器10011的驅動部10012。感測器10011配置為能夠偵測從上面入射的光的形式。驅動部10012配置在感測器10011的下側。通過採用這種結構，可以減少光電轉換裝置10010的配置面積。注意，只要是不遮斷感測器10011所偵測的光的部分，就可以將驅動部10012配置在各種部分，而不局限於感測器10011的下側。
另外，在配置了光源10001及光電轉換裝置10010的框體10002的上側配置有光學片1113。光學片1113由導光板、反射板、擴散板等構成。例如，當光源10001關閉時，光電轉換裝置10010偵測擴散在光學片1113中的外光。與此相反，當光源10001開啟時，光電轉換裝置10010偵測光源10001的光。因此，圖10A和10B所示的液晶顯示裝置能夠偵測外光的亮度、以及背光裝置的亮度。
下面，參照圖11A和11B說明與圖10A和10B不同的將光電轉換裝置配置在背光裝置中的結構。注意，圖10A和10B及圖11A和11B的不同之處如下：使用冷陰極 管作為光源。
圖11A是當將光電轉換裝置配置在直下式背光裝置中時的俯視圖。背光裝置1100在框體1102上配置有多個光源1101及多個光電轉換裝置1110。注意，未圖示導光板、反射板、擴散板、燈光反射器等。下面，說明使用冷陰極管作為光源1101時的結構。通過將光源1101和光電轉換裝置1110配置在同一框體1102上，可以抑制用來配置光電轉換裝置1110的空間的增加。光電轉換裝置1110能夠偵測透過液晶面板的顯示部的光，因此能夠偵測顯示部周圍的亮度。
注意，光源1101不局限於冷陰極管，而可以採用各種結構。例如，可以採用熱陰極管、發光二極體、無機EL或有機EL等作為光源1101。
圖11B是沿圖11A所示的線A6-B6截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖11A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置1110配置在配置有光源1101的框體1102上。注意，光電轉換裝置1110可以分成感測器1111和用來驅動感測器1111的驅動部1112。感測器1111配置為能夠偵測從上面入射的光的形式。驅動部1112配置在感測器1111的下側。通過採用這種結構，可以減少光電轉換裝置1110的配置面積。注意，只要是不遮斷感測器1111所偵測的光的部分，就可以將驅動部1112配置在各種部分，而不局限於感測器1111的下側。
另外，在配置了光源1101及光電轉換裝置1110的框體1102的上側配置有光學片1113。光學片1113由導光板、反射板、擴散板等構成。例如，當光源1101關閉時，光電轉換裝置1110偵測擴散在光學片1113中的外光。與此相反，當光源1101開啟時，光電轉換裝置1110偵測光源1101的光。因此，圖11A和11B所示的液晶顯示裝置能夠偵測外光的亮度、以及背光裝置的亮度。
下面，參照圖12A和12B說明與圖10A和10B、圖11A和11B不同的將光電轉換裝置配置在背光裝置中時的結構。
圖12A是當將光電轉換裝置配置在背光裝置的光學片上時的俯視圖。注意，在圖12A中，未圖示光源等。光學片1200由導光板、反射板、擴散板等構成。另外，光學片1200可以分成像素部周圍對應區域1201和像素部對應區域1202。光電轉換裝置1210配置在像素部周圍對應區域1201中。像素部周圍對應區域1201是液晶面板的像素部周圍的下側區域。像素部對應區域1202是液晶面板的像素部的下側區域。
作為可適用於圖12A的背光裝置，可以採用各種結構。例如，可以使用直下式背光裝置或端面照光式背光裝置。
注意，配置光電轉換裝置1210的位置不局限於圖12A，而可以配置在各種位置。另外，所配置的光電轉換裝置1210的個數不局限於圖12A，而可以配置兩個以上 的光電轉換裝置1210。
圖12B是沿圖12A所示的線A7-B7截斷的截面圖。注意，使用同一元件符號表示與圖12A相同的部分，並省略其說明。如上所述，光電轉換裝置1210配置在光學片1200上。注意，光電轉換裝置1210可以分成感測器1211和用來驅動感測器1211的驅動部1212。感測器1211配置為與光學片1200接觸的形式。驅動部1212配置在感測器1211的上側。通過採用這種結構，光電轉換裝置1210能夠偵測光學片1200的光。下面，對這一點具體地進行說明。當背光裝置關閉時，光學片1200的光是外光擴散的。就是說，光電轉換裝置1210通過光學片1200偵測外光。因此，不需要使外光入射到像素部周圍對應區域1201，而可以在液晶面板的像素部周圍中配置或形成各種零部件。另外，當背光裝置發光時，光電轉換裝置1210能夠通過光學片1200偵測背光裝置的亮度。
在本實施方式中，也可以在背光裝置中配置多個光電轉換裝置。這些多個光電轉換裝置可以根據配置位置、所偵測的光量、或所偵測的色彩單元等而具有不同的結構或形狀。
由於在背光裝置中配置有光電轉換裝置，所以可以使液晶顯示裝置小型化。另外，光電轉換裝置偵測光源的光，而可以校正背光裝置的退化。通過使用感測器偵測影響到顯示的入射到液晶顯示面板的外部光，並將其資訊反饋到背光裝置，可以控制背光裝置的光強度。因此，可以防 止顯示部的顯示亮度的不均勻，並可以進行高圖像質量顯示。另外，能夠高效地使用外光，因此可以避免背光裝置的過度驅動，而獲得高可靠性且低耗電量的液晶顯示裝置。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式4
在本實施方式中，參照圖14至圖16說明當使施加到光電轉換裝置的偏壓反相時獲得的電流特性。
圖14及圖15表示當將偏壓施加到光電轉換裝置時獲得的輸出電流的照度依賴性。
在圖14中，“ELC”表示從具有如下電流鏡電路的光電轉換裝置中獲得的輸出電流的照度依賴性：該電流鏡電路由通過使用受激準分子雷射器(Excimer Laser)使島狀半導體區結晶化了的薄膜電晶體構成。“CW”表示從具有如下電流鏡電路的光電轉換裝置中獲得的輸出電流的照度依賴性：該電流鏡電路由通過使用連續振蕩雷射器(Continuous Wave Laser)使島狀半導體區結晶化了的薄膜電晶體構成。“順方向”及“逆方向”表示施加到光電轉換裝置的偏壓方向。注意，圖15只表示ELC的照度依賴性。
在圖14中，只當施加逆方向的偏壓時可以觀測到如下情況：由通過使用受激準分子雷射器使島狀半導體區結晶化了的薄膜電晶體構成的光電轉換裝置的輸出電流和由通過使用連續振蕩雷射器使島狀半導體區結晶化了的薄膜電晶體構成的光電轉換裝置的輸出電流互不相同。這種情況起因於薄膜電晶體中的島狀半導體區的結晶性。而且，這是因為如下緣故：當施加順方向的偏壓時，通過利用光電轉換元件的特性來偵測光的照度，而當施加逆方向的偏壓時，通過利用從光電轉換元件中獲得的開放電壓Voc及 薄膜電晶體的特性來偵測光的照度。因此，從光電轉換元件中獲得的輸出電流的照度依賴性可以根據島狀半導體區的結晶性而變化。另外，該照度依賴性還可以根據被島狀半導體區的結晶性影響到的薄膜電晶體的S值或薄膜電晶體的閾值而變化。因此，可以使光電轉換裝置具有所希望的照度依賴性。如上所述，通過使施加到光電轉換裝置的偏壓反相，可以擴大照度偵測範圍，而不擴大輸出電壓或輸出電流的範圍，並且可以獲得具有與目的相應的光偵測功能的光電轉換裝置。
關於ELC，例如通過將使施加到光電轉換裝置的偏壓反相的預定強度設定為100lx並將輸出電流範圍設定為20nA以上5μ A以下，可以將照度偵測範圍的下限及上限分別設定為大約0.5lx、以及10萬lx以上。因此，可以擴大照度偵測範圍，而不擴大輸出電流範圍。
圖16表示可適用於本發明的液晶顯示裝置的光電轉換裝置的相對靈敏度及光譜發光效率曲線。在圖16中，可以知道光電轉換裝置的相對靈敏度與光譜發光效率曲線非常接近。因此，光電轉換裝置可以具有與人眼近似的視靈敏度，因此可以獲得高性能光電轉換裝置。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各 部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式5
在本實施方式中，說明可適用於本發明的液晶顯示裝置的光電轉換裝置及其製造方法。以圖13A和13B、圖17A至18C示出光電轉換裝置的部分截面圖的一個例子來進行說明。
首先，在基底(第一基底310)上形成元件。這裏，一種玻璃基底AN100用作基底310。
接著，通過等離子體CVD方法形成將成為基絕緣膜312的包含氮的氧化矽膜(厚度為100nm)，其上堆疊形 成半導體膜，例如包含氫的非晶矽膜(厚度為54nm)而不暴露於空氣中。而且，基絕緣膜312可以使用氧化矽膜、氮化矽膜、包含氮的氧化矽膜來層疊。例如，也可以形成一種厚度為50nm的包含氧的氮化矽膜和厚度為100nm的包含氮的氧化矽膜堆疊的膜作為基絕緣膜312。注意，包含氮的氧化矽膜或氮化矽膜用作防止雜質如鹼金屬等從玻璃基底擴散的阻擋層。
接著，利用固相生長方法、雷射結晶方法、使用催化金屬的結晶方法等使上述非晶矽膜晶化以形成具有晶體結構的半導體膜(晶體半導體膜)，例如多晶矽膜。這裏，通過採用使用催化元素的結晶方法，獲得多晶矽膜。首先，通過旋轉器塗敷包含10ppm鎳(以重量計算)的醋酸鎳溶液。注意，可以使用通過濺射方法在整個表面擴散鎳元素的方法代替塗敷法。然後，執行熱處理並執行晶化以形成具有晶體結構的半導體膜。這裏，在熱處理(500攝氏度，1小時)之後，執行用於晶化的熱處理(550攝氏度，4小時)以獲得多晶矽膜。
接著，使用稀氫氟酸等去除多晶矽膜表面上的氧化膜。此後，在空氣中或在氧氛圍中執行雷射照射(XeCl：波長為308nm)以增加結晶程度和修復晶粒中留下的缺陷。
使用波長為400nm以下的受激准分子雷射或YAG雷射器的二次諧波或三次諧波作為雷射。這裏，可以使用重復頻率大約為10到1000Hz的脈衝雷射，使用光學系統將雷射會聚到100到500mJ/cm2 ，執行重疊率為90到 95%的照射來掃描矽膜表面。在本實施方式中，在空氣中執行30Hz的重復頻率和470mJ/cm2 的能量密度的雷射照射。
因為在空氣或氧氛圍中執行雷射照射，所以通過照射雷射在表面上形成氧化膜。在本實施方式中示出了使用脈衝雷射器的例子，但是也可以使用連續振蕩雷射器，且為在半導體膜晶化時獲得大晶粒尺寸的晶體，優選地使用能夠連續振蕩的固體雷射器，並優選地使用基波的二次到四次諧波。一般地，可以使用Nd：YVO4 雷射器(基波為1064nm)的二次諧波(532nm)或三次諧波(355nm)。
在使用連續振蕩雷射器的情況下，從10W輸出的連續振蕩YVO4 雷射器發射的雷射被非線性光學元件轉換成高次諧波。或者，也存在如下方法：YVO4 晶體和非線性光學元件被放入共振器中並發射高次諧波。而且，優選通過光學系統形成在照射表面上具有矩形形狀或橢圓形狀的雷射發射到待處理的物件。此時，需要大約0.01到100MW/cm2 的能量密度(優選為0.1到10MW/cm2 )。並且，以大約10到2000cm/s的速度相對於雷射移動半導體膜來進行照射，即可。
接著，除了通過上述雷射照射形成的氧化膜之外，通過使用臭氧水處理表面120秒形成由總計為1到5nm的氧化膜構成的阻擋層。形成該阻擋層以從膜中去除為晶化而添加的催化元素，例如鎳(Ni)。儘管這裏通過使用臭 氧水形成阻擋層，但阻擋層可以通過以下方法堆疊厚度大約為1到10nm的氧化膜來形成：在氧氛圍下通過紫外線照射使具有晶體結構的半導體膜的表面氧化的方法；通過氧等離子體處理使具有晶體結構的半導體膜的表面氧化的方法；等離子體CVD方法；濺射方法；氣相沈積方法等。可以在形成阻擋層之前去除通過雷射照射形成的氧化膜。
然後，通過濺射方法在阻擋層上形成10到400nm厚的變成吸雜位置的包含氬元素的非晶矽膜，這裏厚度為100nm。這裏，包含氬元素的非晶矽膜使用矽靶在包含氬的氛圍中形成。當包含氬元素的非晶矽膜由等離子體CVD方法形成時，成膜條件如下：甲矽烷和氬的流量比(SiH4 ：Ar)為1：99，成膜壓力為6.665Pa，RF功率密度為0.087W/cm2 ，成膜溫度為350攝氏度。
此後，被放入加熱到650攝氏度的爐，來執行3分鐘熱處理以去除催化元素(吸雜)。因此，具有晶體結構的半導體膜中的催化元素濃度降低。可以用燈退火裝置代替爐。
接著，通過使用阻擋層作為蝕刻停止層選擇性地去除作為吸雜位置的包含氬元素的非晶矽膜，此後，通過稀氫氟酸選擇性地去除阻擋層。注意，在吸雜時，鎳具有移動到高氧濃度區域的趨勢，因此優選在吸雜之後去除由氧化膜構成的阻擋層。
注意，當不對半導體膜執行使用催化元素的晶化時， 則不需要上述步驟，例如形成阻擋層、形成吸雜位置、用於吸雜的熱處理、去除吸雜位置以及去除阻擋層。
接著，使用臭氧水在獲得的具有晶體結構的半導體膜(例如晶體矽膜)的表面上形成薄的氧化膜，此後，使用第一光掩模製成由抗蝕劑形成的掩模，執行所需形狀的蝕刻處理以形成作為分離成島狀的半導體膜的島狀半導體區331和332(參照圖17A)。在形成島狀半導體區之後，去除由抗蝕劑形成的掩模。
接著，如有必要，添加少量的雜質元素(硼或磷)以控制薄膜電晶體的閾值。這裏，使用離子摻雜方法，其中乙硼烷(B2 H6 )沒有按照質量分離但被等離子體激勵。
接著，使用包含氫氟酸的蝕刻劑去除氧化膜，同時，島狀半導體區331和332的表面被清洗。此後，形成包含矽作為其主要成分的絕緣膜，該絕緣膜變成閘極絕緣膜313。這裏，通過等離子體CVD方法形成厚度為115nm的包含氮的氧化矽膜(成分比Si=32%，O=59%，N=7%，以及H=2%)。
接著，在閘極絕緣膜313上形成金屬膜之後，使用第二光掩模執行加工以形成閘電極334和335、佈線314和315、以及端子電極350(參照圖17B)。作為金屬膜，例如使用其中氮化鉭和鎢(W)分別以30nm和370nm堆疊的膜。
除了上述以外，還可以使用由選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯( Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(A1)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的元素、或包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜、由它們的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬構成的單層膜或疊層膜作為閘電極334和335、佈線314和315以及端子電極350。
接著，將賦予一種導電類型的雜質引入到島狀半導體區331和332以形成薄膜電晶體112的源極區及汲極區337、薄膜電晶體113的源極區及汲極區338。在本實施方式中，形成n通道型薄膜電晶體，因此，n型雜質，例如磷(P)或砷(As)被引入到島狀半導體區331和332。
接著，通過CVD方法形成50nm的包含氧化矽膜的第一層間絕緣膜(未圖示)，此後，執行一個步驟，其中添加到每個島狀半導體區中的雜質元素被啟動。這種啟動步驟通過以下方法執行：使用燈光源的快速熱退火方法(RTA方法)；使用YAG雷射器或受激準分子雷射器從基底310的背面照射的方法；使用爐的熱處理；或任何前述方法組合的方法。
然後，形成例如10nm厚的包括氮化矽膜的第二層間絕緣膜316，該氮化矽膜包含氫和氧。
接著，在第二層間絕緣膜316上形成由絕緣材料構成的第三層間絕緣膜317(參照圖17D)。由CVD方法獲得的絕緣膜可以用於第三層間絕緣膜317。在本實施方式中 ，為了改善粘附性，形成900nm厚的包含氮的氧化矽膜作為第三層間絕緣膜317。
然後，執行熱處理(300到550攝氏度下處理1到12小時，例如在氮氛圍中且在410攝氏度下處理1小時)以使島狀半導體膜氫化。執行該步驟以通過包含在第二層間絕緣膜316中的氫終止島狀半導體膜的懸挂鍵。不管閘極絕緣膜313的存在，島狀半導體膜都可以被氫化。
此外，可以採用使用矽氧烷的絕緣薄膜和其疊層結構作為第三層間絕緣膜317。矽氧烷的骨架結構包括矽(Si)氧(O)鍵。可以使用至少包含氫的有機基(例如烷基或芳香族烴)作為取代基。也可使用氟基作為取代基。
在採用使用矽氧烷的絕緣膜及其疊層結構作為第三層間絕緣膜317的情況下，在形成第二層間絕緣膜316之後，可以執行熱處理以使島狀半導體膜氫化，然後形成第三層間絕緣膜317。
接著，通過使用第三光掩模形成由抗蝕劑形成的掩模，且第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316、第三層間絕緣膜317及閘極絕緣膜313被選擇性地蝕刻以形成接觸孔。然後，去除由抗蝕劑形成的掩模。
根據需要形成第三層間絕緣膜317，即可。在不形成第三層間絕緣膜317的情況下，在形成第二層間絕緣膜316之後，第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316和閘極絕緣膜313被選擇性地蝕刻以形成接觸孔。
接著，在通過濺射方法形成金屬疊層膜之後，通過使 用第四光掩模形成由抗蝕劑形成的掩模，然後，金屬膜被選擇性地蝕刻以形成佈線319、連接電極320、端子電極351、薄膜電晶體112的源電極及汲電極341以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極342。然後，去除由抗蝕劑形成的掩模。在本實施方式中，金屬膜是厚度為100nm的Ti膜、厚度為350nm的包含少量Si的A1膜以及厚度為100nm的Ti膜的三層疊層。
在佈線319、連接電極320、端子電極351、薄膜電晶體112的源電極及汲電極341以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極342由單層導電膜形成時，鈦膜(Ti膜)在耐熱性、電導率等方面是優選的。除了鈦膜，可以使用由選自鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)和鉑(Pt)的元素、包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜，或由它們的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬形成的單層膜或疊層膜。通過使用單層膜形成佈線319、連接電極320、端子電極351、薄膜電晶體112的源電極及汲電極341以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極342，可以減少製造步驟中的成膜次數。
通過進行如上所述的程序，可以製造使用多晶矽膜的頂閘薄膜電晶體112和113。薄膜電晶體112和113的S值可以根據半導體膜的結晶性、或半導體膜和閘極絕緣膜之間的介面狀態而變化。
接著，在形成導電金屬膜(鈦(Ti)或鉬(Mo)等)之後，該膜不易與後來形成的光電轉換層(一般是非晶矽)反應而成為合金，使用第五光掩模形成由抗蝕劑製成的掩模，然後，導電金屬膜被選擇性地蝕刻以形成覆蓋佈線319的保護電極318(參照圖18A)。這裏，使用通過濺射方法形成的厚度為200nm的Ti膜。注意，連接電極320、端子電極351和薄膜電晶體的源電極和汲電極以與保護電極318相同的方式被金屬膜覆蓋。因此，導電金屬膜還覆蓋這些電極中第二層Al膜暴露的側面，該導電金屬膜還可以防止鋁原子擴散到光電轉換層。
然而，在佈線319、連接電極320、端子電極351、薄膜電晶體112的源電極及汲電極341以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極342由單層導電膜形成的情況下，即如圖13B所示，在代替這些電極或佈線而形成佈線404、連接電極405、端子電極401、薄膜電晶體112的源電極及汲電極402以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極403的情況下，沒有必要形成保護電極318。
接著，在第三層間絕緣膜317上形成包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111。
作為p型半導體層111p，可以通過等離子體CVD方法形成包含屬於元素周期表13族的雜質元素如硼(B)的半晶矽膜。或者，可以在形成半晶矽膜之後，引入屬於元素周期表13族的雜質元素。
保護電極318與光電轉換層111的最低層接觸，在本實施方式中是與p型半導體層111p接觸。
在形成p型半導體層111p之後，相繼形成i型半導體層111i和n型半導體層111n。因此，形成包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111。
作為i型半導體層111i，可以通過等離子體CVD方法形成半晶矽膜。此外，可以形成包含屬於元素周期表15族的雜質元素如磷(P)的半晶矽膜作為n型半導體層111n，或者，也可以在形成半晶矽膜之後，引入屬於元素周期表15族的雜質元素。
此外，不僅可以使用半晶半導體膜，而且可以使用非晶半導體膜作為p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n。
接著，在整個表面形成厚度為1μm到30μm的由絕緣材料(例如，包含矽的無機絕緣膜)形成的密封層324以獲得如圖18B所示的狀態。這裏，通過CVD方法形成1μm厚的包含氮的氧化矽膜作為絕緣材料膜。通過使用無機絕緣膜，實現緊密性的提高。
接著，在蝕刻密封層324以提供開孔之後，通過濺射方法形成端子121和122。每個端子121和122是鈦膜(Ti膜)(100nm)、鎳膜(Ni膜)(300nm)和金膜(Au膜)(50nm)的疊層膜。這樣獲得的端子121和端子122具有大於5N的粘附性，這是作為端子電極足夠的粘附性 。
通過上述步驟，形成能夠焊接的端子121和端子122，而獲得圖18C所示的結構。
例如，可以使用一個大尺寸基底(例如600cm×720cm)製造大量的光電IC晶片(2mm×1.5mm)，即光電轉換裝置的晶片。接著，通過各個切割獲得多個光電IC晶片。
圖19A是通過切割而獲得的一個光電IC晶片(2mm×1.5mm)的截面圖，圖19B是其俯視圖，並且圖19C是其仰視圖。在圖19A中，包括基底310、元件形成區域410、端子121和端子122厚度的總厚度是0.8±0.05mm。
此外，為了減少光電轉換裝置的總厚度，基底310可以通過CMP處理等研磨而減薄，然後，被切割機各個切割以獲得多個光電轉換裝置。
圖19B中，每個端子121和122的電極尺寸為0.6mm×1.1mm，電極之間的間隙為0.4mm。此外，圖19C中，光接收部411的面積是1.57mm2 。而且，放大電路部412提供有大約100個薄膜電晶體。
最後，將獲得的光電轉換裝置安裝在基底360的安裝表面上(參照圖13A)。為了將端子121連接到電極361並將端子122連接到電極362，分別使用焊料364和363。通過絲網印刷方法等在基底360的電極361和362上提前形成焊料。然後，在焊料和端子電極處於抵接狀態之後，執行焊料回流處理來安裝光電轉換裝置。例如在大約 255攝氏度到265攝氏度在惰性氣體氛圍中執行10秒左右的焊料回流處理。除了焊料以外，還可以使用由金屬(例如金或銀)形成的凸塊、或由導電樹脂形成的凸塊等。而且，考慮到環境問題，無鉛焊料可以用於安裝。
如上所述，可以製造光電轉換裝置。另外，也可以在使光從基底310一側入射到光電轉換層111來偵測光的區域以外的部分中使用框體等來遮光。框體可以使用具有遮光功能的任何材料，例如，可以使用金屬材料或具有黑色顏料的樹脂材料等形成框體。通過採用這種結構，可以獲得具有更高可靠性光偵測功能的光電轉換裝置。
在本實施方式中，雖然說明了使用n通道型薄膜電晶體形成光電轉換裝置所具有的放大電路的情況，但是也可以使用p通道型薄膜電晶體。注意，只要使用p型雜質如硼(B)作為給島狀半導體區賦予一種導電類型的雜質，就可以與n通道型薄膜電晶體同樣地製造p通道型薄膜電晶體。下面，示出使用p通道型薄膜電晶體形成放大電路的例子。
圖34表示使用單晶半導體基底製造光電轉換裝置的例子。在圖34中，在單晶半導體基底(在圖34中為矽基底)上形成有電晶體602及603。電晶體602及603是具有側壁結構的絕緣層的頂閘電晶體。
圖20是放大電路如電流鏡電路由p通道型薄膜電晶體形成的光電轉換裝置的截面圖。在圖20中，示出p通道型薄膜電晶體201及202、以及光電轉換元件。注意， 使用同一元件符號表示與圖13A和13B相同的部分，並省略對同一部分及具有同樣功能的部分的詳細說明。如上所述，在薄膜電晶體201的島狀半導體區及薄膜電晶體202的島狀半導體區中引入p型雜質如硼(B)，而在薄膜電晶體201中形成主動極區及汲極區241，並在薄膜電晶體202中形成主動極區及汲極區242。光電轉換元件所具有的光電轉換層222順序層疊有n型半導體層222n、i型半導體層222i、p型半導體層222p。注意，n型半導體層222n、i型半導體層222i、p型半導體層222p分別可以通過使用與n型半導體層111n、i型半導體層111i、p型半導體層111p相同的材料及製造方法來形成。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式6
在本實施方式中，參照圖21A至23B說明放大電路由底閘薄膜電晶體形成的光電轉換裝置及其製造方法的一個例子。
首先，在基底310上形成基絕緣膜312和金屬膜511(參照圖21A)。在本實施方式中，例如，使用厚度為30nm的氮化鉭和厚度為370nm的鎢(W)堆疊作為金屬膜511。
此外，除了上述以外，還可以使用由選自鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、鉑(Pt)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的元素、或包含上述元素作為其主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜，或由它們的氮化物，例如氮化鈦、氮化鎢、氮化鉭或氮化鉬構成的單層膜作為金屬膜511。
金屬膜511可以直接形成在基底310上，而不在基底 310上形成基絕緣膜312。
接著，金屬膜511被加工以形成閘電極512和513，佈線314和315以及端子電極350(參照圖21B)。
然後，形成覆蓋閘電極512和513、佈線314和315以及端子電極350的閘極絕緣膜514。在本實施方式中，可以使用如下包含矽作為其主要成分的絕緣膜形成閘極絕緣膜514：例如，通過等離子體CVD方法形成的厚度為115nm的包含氮的氧化矽膜(成分比Si=32%，O=59%，N=7%，H=2%)。
接著，在閘極絕緣膜514上形成島狀半導體區515和516。可以通過與實施方式5中描述的島狀半導體區331和332相同的材料和製造程序形成島狀半導體區515和516(參照圖21C)。
在形成島狀半導體區515和516之後，形成掩模518，覆蓋除了後來將要成為薄膜電晶體501的源極區及汲極區521、薄膜電晶體502的源極區及汲極區522的區域之外的部分，以引入賦予一種導電類型的雜質(參照圖21D)。作為一種導電類型的雜質，在形成n通道型TFT的情況下，磷(P)或砷(As)可以用作n型雜質，而在形成p通道型TFT的情況下，硼(B)可以用作p型雜質。在本實施方式中，n型雜質的磷(P)被引入到島狀半導體區515和516，以形成薄膜電晶體501的源極區及汲極區521、以及該區域之間的通道形成區、薄膜電晶體502的源極區及汲極區522、以及該區域之間的通道形成區。如 有必要，可以將少量的雜質元素(硼或磷)添加到通道形成區，以控制薄膜電晶體的閾值。
接著，去除掩模518，形成第一層間絕緣膜(未圖示)、第二層間絕緣膜316和第三層間絕緣膜317(參照圖21E)。第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316和第三層間絕緣膜317的材料和製造程序是基於實施方式5中的描述。
接著，在第一層間絕緣膜、第二層間絕緣膜316和第三層間絕緣膜317中形成接觸孔，並且形成金屬膜，然後，該金屬膜被選擇性地蝕刻以形成佈線319、連接電極320、端子電極351、薄膜電晶體501的源電極及汲電極531、以及薄膜電晶體502的源電極及汲電極532。然後，去除由抗蝕劑形成的掩模。注意，本實施方式的金屬膜是100nm厚的Ti膜、350nm厚的包含少量Si的Al膜和100nm厚的Ti膜的三層堆疊的膜。
此外，除了佈線319及其保護電極318、連接電極320及其保護電極533、端子電極351及其保護電極538、薄膜電晶體501的源電極及汲電極531及其保護電極536、以及薄膜電晶體502的源電極及汲電極532及其保護電極537，可以分別以與圖13B所示的佈線404、連接電極405、端子電極401、薄膜電晶體112的源電極及汲電極402、以及薄膜電晶體113的源電極及汲電極403相同的方式使用單層導電膜形成每個佈線和電極。
經過上述步驟，可以製造底閘薄膜電晶體501和502 (參照圖22A)。
接著，在第三層間絕緣膜317上形成包括p型半導體層111p、i型半導體層111i和n型半導體層111n的光電轉換層111(參照圖22B)。對於該光電轉換層111的材料和製造程序等可以參考實施方式5。
接著，形成密封層324和端子121和122(參照圖22C)。端子121與n型半導體層111n相連，端子122以和端子121相同的程序形成。
而且，通過焊料364和363安裝具有電極361和362的基底360。基底360上的電極361通過焊料364安裝到端子121上。此外，基底360上的電極362通過焊料363安裝到端子122上(參照圖23A)。
在圖23A所示的光電轉換裝置中，入射到光電轉換層111的光主要從基底310一側入射，其結構不局限於此。如圖23B所示，也可以在除了基底310一側的形成有光電轉換層111的區域以外的部分中形成框體550。框體550可以使用具有遮光功能的任何材料，例如，可以使用金屬材料或具有黑色顏料的樹脂材料等形成框體550。通過採用這種結構，可以獲得具有更高可靠性光偵測功能的光電轉換裝置。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內 容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式7
在本實施方式中，參照圖24至圖28B說明進行偏壓切換的電路作為偏壓切換單元的一個例子。
圖24所示的電路是如下電路：當輸出從光電轉換裝置中獲得的電流作為電壓的輸出電壓到達某一定值時，使施加到光電轉換裝置的偏壓反相。就是說，它是基於預定的照度使偏壓反相的電路。在圖24所示的電路中，以基準電壓Vr為邊界，當輸出電壓超過Vr時使偏壓反相。
在圖24及圖25中，元件符號901表示光電轉換裝置輸出Vps，元件符號902表示用來決定基準電壓Vr的基準電壓生成電路，元件符號903表示比較器，並且元件符號904表示輸出緩衝器。這裏，輸出緩衝器904具有第一級904a、第二級904b、以及第三級904c。雖然只示出三級輸出緩衝器，但是也可以設計為四級以上，或者，可以僅設計為一級。注意，比較器903和輸出緩衝器904分別相當於圖28A和28B中的偏壓切換單元102和電源103，而且元件符號905相當於光電轉換元件101及電阻器104。
圖25表示圖24的具體電路結構，其中比較器903具有p通道型薄膜電晶體911及913、n通道型薄膜電晶體912及914、以及電阻器921。另外，基準電壓生成電路902具有電阻器923及924，而使用它們決定基準電壓Vr。
在圖25中，只示出輸出緩衝器904的第一級904a，該第一級904a由p通道型薄膜電晶體915及n通道型薄膜電晶體916形成。另外，雖然在圖25中示出具有一個閘電極的單閘極薄膜電晶體作為n通道型薄膜電晶體，但是也可以為降低截止電流而形成具有多個閘電極的薄膜電晶體，即多閘極薄膜電晶體如具有兩個閘電極的雙閘極薄膜電晶體。至於除了第一級904a以外的級，可以形成與第一級904a相同的電路。
另外，可以採用圖27A所示的電路942及圖27B所示 的電路944代替圖25所示的輸出緩衝器904的一級。圖27A所示的電路942由n通道型薄膜電晶體916及p通道型薄膜電晶體941形成，而圖27B所示的電路944由n通道型薄膜電晶體916及943構成。
作為光電轉換裝置輸出Vps，可以使用輸出從光電轉換裝置中獲得的電流作為電壓的輸出電壓，或者，可以使用通過放大電路放大所述輸出電壓的電壓。
在圖28A和28B中，使用基準電壓生成電路決定基準電壓Vr。在想要獲得其他基準電壓的情況下，如圖26A和26B所示，可以從外部電路931直接輸入基準電壓Vr(參照圖26A)，或者，可以從電路932輸入，該電路932使用選擇器(類比開關等)選擇幾個輸入電壓(參照圖26B)。
在圖25所示的電路中，需要將基準電壓Vr設定為構成比較器的薄膜電晶體的閾值電壓以上(若閾值電壓為Vth，則為VthVr)。為了滿足這種條件，需要調整基準電壓或光電轉換裝置輸出Vps。
光電轉換裝置的輸出Vps輸入到比較器903的p通道型薄膜電晶體911的閘電極，而對輸出Vps和來自基準電壓生成電路902的電壓值進行比較。當輸出Vps小於來自基準電壓生成電路的電壓值時，連接到電源103中的電源103a，而在圖28A所示的方向上流過電流。與此相反，當輸出Vps大於來自基準電壓生成電路的電壓值時，連接到電源103中的電源103b，而在圖28B所示的方向上流過 電流。
通過使用如上所述的偏壓切換單元使施加到光電轉換裝置的偏壓反相，可以擴大照度偵測範圍，而不擴大輸出電壓或輸出電流的範圍。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
實施方式8
在本實施方式中，說明將根據本發明而獲得的液晶顯示裝置安裝到各種電子設備的例子。作為可應用本發明的電子設備，可以舉出電腦、顯示器、手機、電視等。這些電子設備的具體例子示在圖29、圖30及圖31A和31B中。
圖29表示將本發明適用於手機中的一個例子，該手機具有主體A701、主體B702、框體703、操作鍵704、聲音輸入部705、聲音輸出部706、電路基底707、顯示面板A708、顯示面板B 709、鉸鏈710、透光性材料部711、以及光電轉換裝置712。
光電轉換裝置712偵測從框體703一側入射的光，並且既根據所偵測的外部光的照度控制顯示面板A708及顯示面板B709的亮度，又根據光電轉換裝置712獲得的照度控制操作鍵704的照明。由此可以降低手機的耗電量。
圖30表示與上述不同的手機的例子。在圖30中，元件符號721表示主體，元件符號722表示框體，元件符號723表示顯示面板，元件符號724表示操作鍵，元件符號725表示聲音輸出部，元件符號726表示聲音輸入部，並且元件符號727表示光電轉換裝置。
在圖30所示的手機中，可以通過使用光電轉換裝置727偵測外部光來控制顯示面板723的亮度。再者，可以偵測設置在顯示面板723中的背光裝置的亮度，而控制亮度。因此，可以降低耗電量。
圖31A表示電腦，該電腦包括主體731、框體732、顯示部733、鍵盤734、外部連接埠735、定位裝置736、光電轉換裝置737等。光電轉換裝置737偵測周圍亮度並反饋其資訊，而調整顯示部733(或背光裝置的亮度)。
圖31B表示諸如電視接收機等之類的顯示裝置。該顯示裝置由框體741、支架742、顯示部743、光電轉換裝置744等構成。光電轉換裝置744偵測周圍亮度並反饋其資訊，而調整顯示部743(或背光裝置的亮度)。
圖33A和33B表示將本發明的液晶顯示裝置安裝在照相機中例如數位相機中的例子。圖33A是從正面觀看時數位相機的立體圖，圖33B是從背面觀看時數位相機的立體圖。在圖33A中，該數位相機具有釋放按鈕801、主開關802、取景器視窗803、閃光部分804、透鏡805、照相機鏡筒806、以及框體807。在圖33B中，該數位相機具有取景器目鏡視窗811、監視器812、操作按鈕813、光電轉換裝置814。
當釋放按鈕801按到一半位置時，聚焦調整機構和曝光調整機構工作，當釋放按鈕801按到最低位置時，快門開啟。通過按下或旋轉主開關802而切換數位相機的電源的開和關。取景器視窗803配置在數位相機的前透鏡805的上部，它是從圖33B所示的取景器目鏡視窗811確認照相區域或焦點位置的裝置。閃光部分804配置在數位相機的前表面的上部，當拍攝目標亮度低時，通過按下釋放按鈕，在快門開啟的同時照射輔助光。透鏡805配置在數位 相機的正面。透鏡由聚焦透鏡、變焦透鏡等構成，其與快門和光圈(未圖示)共同構成照相光學系統。此外，在透鏡的後面提供CCD(電荷耦合裝置)等的成像元件。照相機鏡筒806移動透鏡位置以調節聚焦透鏡、變焦透鏡等的焦點。當攝影時，照相機鏡筒滑出，使透鏡805向前移動。此外，當攜帶時，透鏡805向後移動成緊縮狀態。注意，本實施方式中採用的結構是通過滑出照相機鏡筒對拍攝目標進行縮放拍攝，但是不限於該結構，也可以使用具有這樣的結構的數位相機，其中通過框體807內部的照相光學系統而不通過滑出照相機鏡筒可以執行縮放拍攝。在數位相機背面的上部提供有取景器目鏡視窗811，在確認拍攝區域或焦點位置時通過它進行查看。操作按鈕813是在數位相機的背面提供的用於各種功能的按鈕，它由設定按鈕、功能表按鈕、顯示按鈕、功能按鈕、選擇按鈕等構成。
通過將光電轉換裝置814安裝到圖33A和33B所示的照相機，可以使光電轉換裝置814探測光是否存在以及光強度。因此，可以進行照相機的曝光調整等。光電轉換裝置814偵測周圍亮度並反饋其資訊，而調整監視器812(或背光裝置的亮度)。
本發明的液晶顯示裝置可以應用於其他電子設備，例如，投影電視機和導航系統等。就是說，可以應用於需要偵測光的任何裝置。通過反饋所偵測的光的結果，可以降低耗電量。
注意，在本實施方式中參照各種附圖進行了說明。各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合如上所示的附圖的各部分和其他部分，可以構成更多附圖。
與此同樣，本實施方式的各附圖所示的內容(或其一部分)可以適用於其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)，可以與其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)組合，或者，也可以轉換成其他實施方式的附圖所示的內容(或其一部分)。再者，通過組合本實施方式的附圖的各部分和其他實施方式的部分，可以構成更多附圖。
此外，本實施方式表示其他實施方式所述的內容(或其一部分)的具體例子、其稍微變形的例子、其一部分改變的例子、改良例子、詳細例子、應用例子、相關部分的例子等。因此，其他實施方式所述的內容可以適用於本實施方式所述的內容，可以與本實施方式所述的內容組合，或者，也可以轉換成本實施方式所述的內容。
本說明書係根據2006年12月27日在日本專利局申請的日本專利申請編號2006-352691，所述申請內容包括在本說明書中。
101‧‧‧光電轉換元件
102‧‧‧偏壓切換單元
103‧‧‧電源
103a‧‧‧電源
103b‧‧‧電源
104‧‧‧電阻器
111i‧‧‧i型半導體層
111n‧‧‧n型半導體層
111p‧‧‧p型半導體層
112‧‧‧薄膜電晶體
113‧‧‧薄膜電晶體
121‧‧‧端子
122‧‧‧端子
201‧‧‧薄膜電晶體
202‧‧‧薄膜電晶體
222i‧‧‧i型半導體層
222n‧‧‧n型半導體層
222p‧‧‧p型半導體層
241‧‧‧源極區及汲極區
242‧‧‧源極區及汲極區
310‧‧‧基底
312‧‧‧基絕緣膜
314‧‧‧佈線
315‧‧‧佈線
316‧‧‧第二層間絕緣膜
317‧‧‧第三層間絕緣膜
318‧‧‧保護電極
319‧‧‧佈線
320‧‧‧連接電極
324‧‧‧密封層
331‧‧‧島狀半導體區
332‧‧‧島狀半導體區
334‧‧‧閘電極
335‧‧‧閘電極
337‧‧‧源極區及汲極區
338‧‧‧源極區及汲極區
341‧‧‧源極區及汲極區
342‧‧‧源極區及汲極區
350‧‧‧端子電極
351‧‧‧端子電極
360‧‧‧基底
361‧‧‧電極
362‧‧‧電極
363‧‧‧焊料
364‧‧‧焊料
401‧‧‧端子電極
402‧‧‧源極區及汲極區
403‧‧‧源電極及汲電極
404‧‧‧佈線
405‧‧‧連接電極
410‧‧‧元件形成區域
411‧‧‧光接收部
412‧‧‧放大電路部
501‧‧‧薄膜電晶體
502‧‧‧薄膜電晶體
511‧‧‧金屬膜
512‧‧‧閘電極
513‧‧‧閘電極
514‧‧‧閘極絕緣膜
515‧‧‧島狀半導體區
516‧‧‧島狀半導體區
518‧‧‧掩模
521‧‧‧源極區及汲極區
522‧‧‧源極區及汲極區
531‧‧‧源電極及汲電極
532‧‧‧源電極及汲電極
533‧‧‧保護電極
536‧‧‧保護電極
537‧‧‧保護電極
538‧‧‧保護電極
550‧‧‧框體
602‧‧‧電晶體
603‧‧‧電晶體
701‧‧‧主體A
702‧‧‧主體B
703‧‧‧框體
704‧‧‧操作鍵
705‧‧‧聲音輸入部
706‧‧‧聲音輸出部
707‧‧‧電路基底
708‧‧‧顯示面板A
709‧‧‧顯示面板B
710‧‧‧鉸鏈
711‧‧‧透光性材料部
712‧‧‧光電轉換裝置
721‧‧‧主體
722‧‧‧框體
723‧‧‧顯示面板
724‧‧‧操作鍵
725‧‧‧聲音輸出部
726‧‧‧聲音輸入部
727‧‧‧光電轉換裝置
731‧‧‧主體
732‧‧‧框體
733‧‧‧顯示部
734‧‧‧鍵盤
735‧‧‧外部連接埠
736‧‧‧定位裝置
737‧‧‧光電轉換裝置
741‧‧‧框體
742‧‧‧支架
743‧‧‧顯示部
744‧‧‧光電轉換裝置
801‧‧‧按鈕
802‧‧‧主開關
803‧‧‧取景器視窗
804‧‧‧閃光部分
805‧‧‧透鏡
806‧‧‧照相機鏡筒
807‧‧‧框體
811‧‧‧取景器目鏡視窗
812‧‧‧監視器
813‧‧‧操作按鈕
814‧‧‧光電轉換裝置
901‧‧‧光電轉換裝置輸出
902‧‧‧基準電壓生成電路
903‧‧‧比較器
904‧‧‧輸出緩衝器
904a‧‧‧第一級
904b‧‧‧第二級
904c‧‧‧第三級
905‧‧‧光電轉換元件101及電阻器104
911‧‧‧p通道型薄膜電晶體
912‧‧‧n通道型薄膜電晶體
913‧‧‧p通道型薄膜電晶體
914‧‧‧n通道型薄膜電晶體
915‧‧‧p通道型薄膜電晶體
916‧‧‧n通道型薄膜電晶體
923‧‧‧電阻器
924‧‧‧電阻器
931‧‧‧外部電路
932‧‧‧電路
941‧‧‧p通道型薄膜電晶體
942‧‧‧電路
943‧‧‧n通道型薄膜電晶體
944‧‧‧電路
1001‧‧‧圖像信號
1002‧‧‧控制電路
1003‧‧‧信號線驅動電路
1004‧‧‧掃描線驅動電路
1005‧‧‧像素部
1006‧‧‧背光裝置
1007‧‧‧電源
1008‧‧‧驅動電路部
1009‧‧‧光電轉換裝置
1010‧‧‧掃描線
1011‧‧‧信號線
1100‧‧‧背光裝置
1101‧‧‧光源
1102‧‧‧框體
1110‧‧‧光電轉換裝置
1111‧‧‧感測器
1112‧‧‧驅動部
1113‧‧‧光學片
1200‧‧‧光學片
1201‧‧‧像素部周圍對應區域
1202‧‧‧像素部對應區域
1210‧‧‧光電轉換裝置
1211‧‧‧感測器
1212‧‧‧驅動部
2001‧‧‧感測器
2002‧‧‧控制部
2003‧‧‧AD轉換電路
2011‧‧‧移位暫存器
2012‧‧‧電平轉換器
2013‧‧‧緩衝器
2021‧‧‧移位暫存器
2022‧‧‧第一鎖存器
2023‧‧‧第二鎖存器
2024‧‧‧電平轉換器
2025‧‧‧緩衝器
5000‧‧‧液晶面板
5001‧‧‧像素部周圍
5002‧‧‧像素部
5003‧‧‧信號線輸入端子
5004‧‧‧掃描線輸入端子
5010‧‧‧光電轉換裝置
5010a‧‧‧光電轉換裝置
5010b‧‧‧光電轉換裝置
5010c‧‧‧光電轉換裝置
5010d‧‧‧光電轉換裝置
5011‧‧‧感測器
5012‧‧‧驅動部
5020‧‧‧背光裝置
7000‧‧‧區域
7001‧‧‧遮光區域
7002‧‧‧透光區域
7010‧‧‧光電轉換裝置
7011‧‧‧感測器
7012‧‧‧驅動部
7020‧‧‧背光裝置
7030‧‧‧液晶面板
8001‧‧‧像素
8002‧‧‧像素
8003‧‧‧像素
8004‧‧‧反射區域
8005‧‧‧反射區域
8006‧‧‧反射區域
8007‧‧‧透光區域
8008‧‧‧透光區域
8009‧‧‧透光區域
8010‧‧‧光電轉換裝置
8011‧‧‧感測器
8012‧‧‧驅動部
8020‧‧‧背光裝置
8030‧‧‧液晶面板
9001‧‧‧像素
9002‧‧‧像素
9003‧‧‧像素
9004‧‧‧反射區域
9005‧‧‧反射區域
9006‧‧‧反射區域
9007‧‧‧透光區域
9008‧‧‧透光區域
9009‧‧‧透光區域
9010‧‧‧光電轉換裝置
9011‧‧‧感測器
9012‧‧‧驅動部
9020‧‧‧背光裝置
9030‧‧‧液晶面板
9031‧‧‧顏色濾光片
9040‧‧‧光電轉換裝置
9050‧‧‧光電轉換裝置
10000‧‧‧背光裝置
10001‧‧‧光源
10002‧‧‧框體
10010‧‧‧光電轉換裝置
10011‧‧‧感測器
10012‧‧‧驅動部
圖1A和1B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖2A至2C是本發明的液晶顯示裝置的系統區塊圖；圖3是本發明的光電轉換裝置的時序圖；圖4A和4B是本發明的光電轉換裝置的時序圖；圖5是本發明的顯示裝置的系統區塊圖；圖6A和6B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖7A和7B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖8A和8B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖9A和9B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖10A和10B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖11A和11B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖12A和12B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的液晶顯示裝置的圖；圖13A和13B是本發明的光電轉換裝置的截面圖，圖14是表示本發明的光電轉換裝置的輸出電流的照度依賴性的圖；圖15是表示本發明的光電轉換裝置的輸出電流的照 度依賴性的圖；圖16是表示本發明的光電轉換裝置的相對靈敏度及光譜發光效率曲線的圖；圖17A至17D是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖18A至18C是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖19A至19C是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖20是本發明的光電轉換裝置的截面圖；圖21A至21E是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖22A至22C是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖23A和23B是表示本發明的光電轉換裝置的製造程序的圖；圖24是說明偏壓切換單元的圖；圖25是說明偏壓切換單元的圖；圖26A和26B是說明偏壓切換單元的圖；圖27A和27B是說明偏壓切換單元的圖；圖28A和28B是說明偏壓切換單元的圖；圖29是表示安裝有本發明的光電轉換裝置的裝置的圖；圖30是表示安裝有本發明的光電轉換裝置的裝置的 圖；圖31A和31B是表示安裝有本發明的光電轉換裝置的裝置的圖；圖32A和32B是表示配置有本發明的光電轉換裝置的顯示裝置的圖；圖33A和33B是表示安裝有本發明的光電轉換裝置的裝置的圖；圖34是表示本發明的光電轉換裝置的圖。
5000‧‧‧液晶面板
5001‧‧‧像素部周圍
5002‧‧‧像素部
5010‧‧‧光電轉換裝置
5011‧‧‧感測器
5012‧‧‧驅動部
5020‧‧‧背光裝置

Claims (24)

  1. 一種液晶顯示裝置，包括：設置有像素部及像素部周圍的液晶面板；光電轉換裝置，設置為偵測經過該液晶面板的外光；以及背光裝置，其中，該光電轉換裝置配置在該背光裝置和該液晶面板之間，以及其中，該背光裝置的亮度設置為基於該光電轉換裝置所偵測到的該外光所控制。
  2. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中，該光電轉換裝置包括感測器及驅動部，並且，該感測器配置在該背光裝置和該像素部之間。
  3. 根據申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其中，該驅動部配置在該背光裝置和該像素部周圍之間。
  4. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，還包括在該像素部周圍上的電路，該電路形成在單晶基底上。
  5. 根據申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，還包括在該像素部周圍上的電路，該電路形成在與該像素部相同的基底上。
  6. 一種液晶顯示裝置，包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及 背光裝置，其中，該像素部包括透光區域及遮光區域，該感測器配置在該背光裝置和該透光區域之間，以及其中，該背光裝置的亮度設置為基於該感測器所偵測到的外光所控制。
  7. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中，該驅動部配置在該背光裝置和該遮光區域之間。
  8. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，還包括配置在該遮光區域中的佈線。
  9. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，還包括配置在該遮光區域中的電晶體。
  10. 根據申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，還包括配置在該遮光區域中的黑矩陣。
  11. 一種液晶顯示裝置，包括：包括感測器及驅動部的光電轉換裝置；設置有像素部的液晶面板；以及背光裝置，其中，該像素部包括透光區域及反射區域，並且，該感測器配置在該背光裝置和該透光區域之間，以及其中，該背光裝置的亮度設置為基於該感測器所偵測到的外光所控制。
  12. 根據申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置， 其中，該驅動部配置在該背光裝置和該反射區域之間。
  13. 根據申請專利範圍第11項之液晶顯示裝置，其中，在該透光區域中配置具有透光性的第一像素電極，並且，在該反射區域中配置具有反射性的第二像素電極。
  14. 根據申請專利範圍第6或11項之液晶顯示裝置，其中，該感測器設置為偵測經過該透光區域的該外光。
  15. 一種液晶顯示裝置，包括：液晶面板；在操作上連接到該液晶面板的控制電路；在操作上連接到該控制電路的背光裝置；以及在操作上連接到該控制電路且設置為偵測經過該液晶面板的外光的光電轉換裝置，其中，該光電轉換裝置配置在該背光裝置和該液晶面板之間，以及其中，該背光裝置的亮度設置為基於該光電轉換裝置所偵測到的該外光所控制。
  16. 根據申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置，其中，該光電轉換裝置包括感測器及驅動部。
  17. 根據申請專利範圍第15項之液晶顯示裝置， 其中，該控制電路包括在該液晶面板中。
  18. 根據申請專利範圍第2、6、11及16項中之任一項之液晶顯示裝置，其中，該驅動部包括於第一基板上的電晶體，其中，感測器包括於該第一基板上的光電轉換層，其中，該光電轉換裝置包括於該感測器上的焊料或凸塊的其中之一，及於該感測器上的第二基板。
  19. 根據申請專利範圍第1、6、11及15項中之任一項之液晶顯示裝置，其中，該背光裝置設置為當該光電轉換裝置偵測到該外光時關閉。
  20. 根據申請專利範圍第1、6、11及15項中之任一項之液晶顯示裝置，其中，該液晶面板是主動矩陣型裝置。
  21. 一種電子設備，包括根據申請專利範圍第1、6、11及15項中之任一項之液晶顯示裝置。
  22. 一種液晶顯示裝置的驅動方法，該液晶顯示裝置包括光電轉換裝置、液晶面板、以及背光裝置，該方法包括如下步驟：藉由該光電轉換裝置偵測外光，該外光經過該液晶面板進入該液晶顯示裝置；以及根據由該光電轉換裝置偵測的該外光而控制該背光裝置的亮度，其中，該光電轉換裝置配置在該背光裝置和該液晶面 板之間。
  23. 根據申請專利範圍第22項之液晶顯示裝置的驅動方法，其中，該背光裝置在進行該偵測步驟時被關閉。
  24. 根據申請專利範圍第22項之液晶顯示裝置的驅動方法，其中當由該光電轉換裝置偵測到的光量較大時，該背光裝置的亮度設置為變高。
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