专利名称：液晶显示装置、其驱动方法及使用该装置的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置及其驱动方法，并特别涉及具有光电转换 装置的液晶显示装置。本发明还涉及使用这种液晶显示装置的电子设 备。
背景技术：
一般已知许多用来测量电磁波的光电转换装置，例如从紫外线到红 外线的区域中具有灵敏度的装置被总称为光传感器。其中，将在波长为400nm至700nm的可见光区域中具有灵敏度的装置特别称为可见光传感器，该可见光传感器适用于许多根据人的生活环境需要调整照度或控制导通/截止等的设备类。例如，使用光传感器作为控制液晶显示装置的背光灯装置的亮度的亮度控制装置(例如，参照专利文件1)。专利文件1日本专利申请公开平10-222129号公报但是，在专利文件l中，由于采用将光传感器配置在背光灯装置的背面上的结构，所以使液晶显示装置大型化。另外，即使能够测量背光灯装置的亮度，也不能测量显示屏一侧的外部亮度。发明内容鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种更小且高精度的液晶显 示装置，该液晶显示装置具有利用光传感器的亮度调整功能。本发明的 目的还在于提供一种因亮度调整功能而使图像质量高并使耗电量低的 液晶显示装置。在本发明的液晶显示装置中，在液晶显示面板和背光灯装置之间配 置光电转换装置。本发明的光电转换装置(也称为光电IC)具有测量光 的传感部、以及驱动传感部的驱动部。通过4吏用传感部测量影响到显示 的入射到液晶显示面板的外部光，并将其信息反馈到背光灯装置，可以 控制背光灯装置的光强度。因此，可以防止显示部的显示亮度的不均 匀，并可以进行高图像质量显示。另外，能够高效地使用外光，因此可以避免背光灯装置的过度驱动，而获得高可靠性且低耗电量的液晶显示 装置。在本发明中，在液晶显示面板和背光灯装置之间配置光电转换装置 来通过使用传感部测量透过显示屏的外光，即可，因此可以在背光灯装 置内设置光电转换装置。除了光源以外，背光灯装置还可以具有包括导 光板、反射板、扩散板等的光学薄片，而且光电转换装置可以设置在光 学薄片上。通过当光电转换装置测量光时使背光灯装置不发光，可以使光电转 换装置只测量外光，而不测量背光灯装置的光。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括光电转换装置；设置有 像素部的液晶面板；以及背光灯装置，其中光电转换装置配置在背光灯 装置和液晶面板的像素部之间。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括包括传感部及驱动部的 光电转换装置；设置有像素部及像素周围部的液晶面板；以及背光灯装 置，其中传感部配置在背光灯装置和液晶面板的像素部之间，并且驱动 部配置在背光灯装置和液晶面板的像素周围部之间。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括包括传感部及驱动部的 光电转换装置；设置有像素部的液晶面板；以及背光灯装置，其中液晶 面板的像素部包括透光区域及遮光区域，并且传感部配置在背光灯装置 和液晶面板的像素部的透光区域之间。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括包括传感部及驱动部的 光电转换装置；设置有像素部的液晶面板；以及背光灯装置，其中液晶 面板的像素部包括透光区域及遮光区域，并且传感部配置在背光灯装置 和液晶面板的像素部的透光区域之间，并且驱动部配置在背光灯装置和 液晶面板的像素部的遮光区域之间。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括包括传感部及驱动部的 光电转换装置；设置有像素部的液晶面板；以及背光灯装置，其中液晶 面板的像素部包括透光区域及反射区域，并且传感部配置在背光灯装置 和液晶面板的像素部的透光区域之间。作为本发明的液晶显示装置之一，其包括包括传感部及驱动部的 光电转换装置；设置有像素部的液晶面板；以及背光灯装置，其中液晶 面板的像素部包括透光区域及反射区域，并且传感部配置在背光灯装置和液晶面板的像素部的透光区域之间，并且驱动部配置在背光灯装置和 液晶面板的像素部的反射区域之间。在上述结构中，可以在遮光区域中配置布线、晶体管、黑矩阵等。 另外，可以在透光区域中配置具有透光性的第一像素电极，并在反射区 域中配置具有反射性的第二像素电极。作为本文件(说明书、权利要求书或附图等)所示的开关，可以使 用各种形式的开关。例如，可以举出电开关或机械开关等。换言之，只 要是能够控制电流流动的开关即可，不局限于特定的。例如，可以使用晶体管(例如双极晶体管、MOS晶体管等)、二极管(例如，PN二极 管、PIN二极管、肖特基二极管、MIM(Metal Insulator Metal;金属-绝缘 体-金属)二极管、MIS(Metal Insulator Semiconductor;金属隱绝缘体-半导 体)二极管、以及二极管连接的晶体管等)、晶体闸流管等作为开关。或 者，可以使用組合了这些的逻辑电路作为开关。在晶体管用作开关的情况下，由于该晶体管只作为开关工作，所以 对晶体管的极性(导电类型)没有特别的限制。但是，在想要抑制截止 电流的情况下，优选使用具有截止电流低一方的极性的晶体管。作为低 截止电流的晶体管，可以举出提供有LDD区的晶体管或采用了多栅极 结构的晶体管等。或者，当用作开关的晶体管的源极端子的电位接近于 低电位侧电源(Vss、 GND、 0V等)的电位地工作时，优选采用N沟道 型晶体管，相反，当源极端子的电位接近于高电位侧电源(Vdd等)的 电位地工作时，优选采用P沟道型晶体管。这是因为如下缘故若是N 沟道型晶体管，则当源极端子接近于低电位侧电源的电位地工作时可以 增加栅极-源极间电压的绝对值，相反，若是P沟道型晶体管，则当源极 端子接近于高电位侧电源的电位地工作时可以增加栅极-源极间电压的 绝对值，因此作为开关容易工作。另外，这是因为由于进行源极跟随工 作的情况少所以输出电压变小的情况少的缘故。此外，可以通过使用N沟道型晶体管和P沟道型晶体管双方来形成 CMOS型开关。当采用CMOS型开关时，若P沟道型晶体管及N沟道型 晶体管之任一方导通则电流流动，因此容易用作开关。例如，即使输向 开关的输入信号的电压高或低，也可以适当地输出电压。再者，由于可 以降低用来使开关导通或截止的信号的电压振幅值，所以还可以减少耗 电量。注意，在将晶体管用作开关的情况下，开关具有输入端子(源极端 子及漏极端子之一方)、输出端子(源极端子及漏极端子之另一方)、 以及控制导通的端子(栅极端子)。另一方面，在将二极管用作开关的 情况下，开关有时不具有控制导通的端子。因此，与使用晶体管作为开 关的情况相比，通过使用二极管作为开关，可以减少用来控制端子的布 线数量。注意，在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，"A和B连 接，，这种明显记载指的是如下情况A和B电连接；A和B以功能方式 (operationally, functionally)连接；以及A和B直接连接。这里，以A 和B为对象物(例如，装置、元件、电路、布线、电极、端子、导电膜、 层等)。因此，在本文件(说明书、权利要求书或附图等)所么、开的结 构中，还包括除了附图或文章所示的连接关系以外的连接关系，而不局 限于预定的连接关系如附图或文章所示的连接关系。例如，在A和B电连接的情况下，也可以在A和B之间配置一个以上的能够电连接A和B的元件(例如开关、晶体管、电容元件、电感 器、电阻元件、二极管等)。或者，在A和B以功能方式连接的情况下， 也可以在A和B之间配置一个以上的能够以功能方式连接A和B的电 路(例如，逻辑电路(反相器、NAND电路、NOR电路等)、信号转换 电路(DA转换电路、AD转换电路、Y校正电路等)、电位电平转换电 路(电源电路(升压电路、降压电路等)、改变信号的电位电平的电平 转移电路等)、电压源、电流源、切换电路、放大电路(能够增大信号 振幅或电流量等的电路、运算放大器、差动放大电路、源极跟随电路、 緩冲电路等)、信号产生电路、存储电路、控制电路等)。或者，在A 和B直接连接的情况下，也可以直接连接A和B而其中间不夹有其它元件或其它电路。注意，"A和B直接连接"这种明显记栽指的是如下两种情况A和 B直接连接(就是说，A和B连接而其中间不夹有其它元件或其它电 路)；A和B电连接(就是说，A和B连接并在其中间夹有其它元件或 其它电路)。注意，"A和B电连接"这种明显记栽指的是如下情况A和B电 连接(就是说，A和B连接并在其中间夹有其它元件或其它电路)；A 和B以功能方式连接(就是说，A和B以功能方式连接并在其中间夹有其它电路)；以及，A和B直接连接(就是说，A和B连接而其中间不 夹有其它元件或其它电路)。就是说，"电连接"与"连接"相同。显示元件、作为具有显示元件的装置的显示装置、发光元件、以及 作为具有发光元件的装置的发光装置可以采用各种方式或各种元件。例 如，作为显示元件、显示装置、发光元件或发光装置，可以使用对比度、 亮度、反射率、透过率等因电磁作用而变化的显示介质如EL元件(包 含有机物及无机物的EL元件、有机EL元件、无机EL元件)、电子发 射元件、液晶元件、电子墨、电泳元件、光栅阀(GLV)、等离子体显 示器(PDP)、数字微镜装置(DMD)、压电陶瓷显示器、碳纳米管等。 此外，作为使用EL元件的显示装置，可以举出EL显示器，另外，作为 使用电子发射元件的显示装置，可以举出场致发光显示器(FED)或SED 方式平面型显示器(SED: Surface-conduction Electron-emitter Display; 表面传导电子发射显示器)等，而作为使用液晶元件的显示装置，可以 举出液晶显示器(透过型液晶显示器、半透过型液晶显示器、反射型液 晶显示器、直观型液晶显示器、投射型液晶显示器)。作为使用电子墨 或电泳元件的显示装置，可以举出电子纸。此外，作为本文件(说明书、权利要求书或附图等)所示的晶体管， 可以使用各种方式的晶体管。因此，对所使用的晶体管的种类没有限 制。例如，可以使用具有以非晶硅、多晶硅或^t晶(也称为半晶 (semi-amorphous))硅等为代表的非单晶半导体膜的薄膜晶体管 (TFT)等。在使用这种TFT的情况下，具有各种优点。例如，可以在 比使用单晶硅时低的温度下制造TFT,因此可以实现制造成本的降低、 或制造装置的大型化。由于可以使用大型制造装置，所以可以在大型衬 底上制造。因此，可以同时制造很多显示装置，而可以以低成本制造。 再者，制造温度低，因此可以使用低耐热性衬底。因此，可以在透光村 底上制造晶体管。并且，可以通过使用形成在透光衬底上的晶体管控制 显示元件的光透过。或者，因为晶体管的膜厚薄，所以构成晶体管的膜 的一部分能够透过光。因此，可以提高开口率。注意，当制造多晶硅时，可以通过使用催化剂(镍等)进一步提高 结晶性，来制造电特性良好的晶体管。其结果是，可以在衬底上将栅极 驱动电路(扫描线驱动电路)、源极驱动电路(信号线驱动电路)、以 及信号处理电路(信号产生电路、Y校正电路、DA转换电路等)形成为一体。注意，当制造微晶硅时，可以通过使用催化剂(镍等)进一步提高 结晶性，来制造电特性良好的晶体管。此时，通过只进行热处理而不使 用激光，可以提高结晶性。其结果是，可以在衬底上将栅极驱动电路(扫 描线驱动电路)和源极驱动电路的一部分(模拟开关等)形成为一体。 再者，当不使用激光以实现结晶化时，可以抑制硅结晶性的不均匀。因 此，可以实现高图像质量。注意，可以制造多晶硅或微晶硅而不使用催化剂(镍等)。或者，可以通过使用半导体衬底或SOI衬底等形成晶体管。因此，可以制造电流供给能力高且尺寸小的晶体管，其中特性、尺寸及形状等 的不均匀性低。通过使用这些晶体管，可以实现电路的低耗电量化或电 路的高集成化。或者，可以使用具有ZnO、 a-InGaZnO、 SiGe、 GaAs、 IZO、 ITO、 SnO等的化合物半导体或氧化物半导体的晶体管、将这些化合物半导体 或氧化物半导体薄膜化的薄膜晶体管等。通过采用这种结构，可以降低 制造温度，例如可以在室温下制造晶体管。其结果是，可以在低耐热性 衬底如塑料衬底或膜衬底上直接形成晶体管。此外，这些化合物半导体 或氧化物半导体不仅可以用于晶体管的沟道部分，而且还可以作为其它 用途使用。例如，这些化合物半导体或氧化物半导体可以用作电阻元 件、像素电极、透光电极。再者，它们可以与晶体管同时成膜或形成， 这导致成本降低。或者，也可以使用通过喷墨法或印刷法而形成的晶体管等。因此， 可以在室温下制造，以低真空度制造，或在大型衬底上制造。由于可以 制造晶体管而不使用掩模(中间掩模)，所以可以容易改变晶体管的布 局。再者，由于不需要抗蚀剂，所以可以减少材料费用，并减少工序数 量。并且，因为只在需要的部分上形成膜，所以与在整个面上形成膜之 后进行蚀刻的制造方法相比，可以实现低成本而不浪费材料。或者，也可以使用具有有机半导体或碳纳米管的晶体管等。因此， 可以在能够弯曲的衬底上形成晶体管。因此，对冲击的耐受性高。再者，可以使用各种结构的晶体管。例如，可以使用MOS型晶体 管、结式晶体管、双极晶体管等作为本文件(说明书、权利要求书或附 图等)所示的晶体管。通过使用MOS型晶体管，可以减少晶体管尺寸。因此，可以安装多个晶体管。通过使用双极晶体管，可以使大电流流过。 因此，可以使电路高速工作。此外，也可以将MOS型晶体管、双极晶体管等混合而形成在一个 衬底上。通过采用这种结构，可以实现低耗电量、小型化、高速工作等。 除了上述以外，还可以采用各种晶体管。注意，可以使用各种形成有晶体管的村底。对衬底的种类没有特别 的限制。作为衬底，例如可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻璃村底、石 英衬底、塑料村底、纸村底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材衬底、布衬 底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、 或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬 底、橡皮村底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或者，可以使用 动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为衬底。或者，也可以 使用某个衬底形成晶体管，然后将晶体管移动到另一衬底上，以在另一 衬底上配置晶体管。作为配置有被移动了的晶体管的村底，可以使用单 晶衬底、SOI衬底、玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、紙衬底、玻璃纸 衬底、石材衬底、木材衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、 合成纤维(尼龙、聚氨酯、聚酯)、或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、 人造丝、再生聚酯)等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不 锈钢箔的村底等。或者，可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或 皮下组织作为衬底。或者，也可以使用某村底形成晶体管，并抛光该衬 底以使它减薄。作为被抛光的衬底，可以使用单晶衬底、SOI衬底、玻 璃衬底、石英衬底、塑料衬底、纸衬底、玻璃纸衬底、石材衬底、木材 衬底、布衬底(包括天然纤维(丝、棉、麻)、合成纤维(尼龙、聚氨 酯、聚酯)、或再生纤维(醋酯纤维、铜氨纤维、人造丝、再生聚酯) 等)、皮革衬底、橡皮衬底、不锈钢衬底、具有不锈钢箔的衬底等。或 者，可以使用动物如人等的皮肤(表皮、真皮)或皮下组织作为村底。 通过使用这些衬底，可以形成特性良好的晶体管，形成低耗电量的晶体 管，制造不容易出毛病的装置，赋予耐热性，并可以实现轻量化或薄型 化。此外，可以采用各种结构的晶体管，而不局限于特定的结构。例如， 可以采用具有两个以上的栅电极的多栅极结构。在多栅极结构中，沟道 区串联，而成为多个晶体管串联的结构。通过采用多栅极结构，可以降低截止电流并提高晶体管的耐压性(提高可靠性)。或者，在采用多栅 极结构的情况下，当在饱和区工作时，即使漏极和源极之间的电压变 化，漏极和源极之间电流的变化也不太大，而可以获得电压及电流特性 稳定的特性。通过利用电压及电流特性稳定的特性，可以实现理想的电 流源电路或电阻值非常高的有源负栽。其结果是，可以实现特性良好的 差动电路或电流镜电路。另外，可以采用在沟道上下配置有栅电极的结 构。通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构，沟道区增加，而可以增 加电流值。或者，通过采用在沟道上下配置有栅电极的结构，容易产生耗尽层而可以降低亚阈值摆幅(subthreshold swing; S值)。当采用在 沟道上下配置有栅电极的结构时，成为多个晶体管并联的结构。或者，也可以采用栅电极配置在沟道区上的结构、或栅电极配置在 沟道区下的结构。另外，可以采用正交错结构、反交错结构、将沟道区 分割成多个区域的结构、沟道区并联的结构、或沟道区串联的结构。再 者，还可以采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构。 通过采用沟道区(或其一部分)与源电极或漏电极重叠的结构，可以防 止因电荷集合在沟道区的一部分而使工作不稳定。另外，可以提供LDD 区。通过提供LDD区，可以降低截止电流，或者，可以提高晶体管的 耐压性来提高可靠性。或者，在提供有LDD区的情况下，当在饱和区 工作时，即使漏极和源极之间的电压变化，漏极和源极之间电流的变化 也不太大，而可以获得电压及电流特性稳定的特性。作为本文件(说明书、权利要求书或附图等)所示的晶体管，可以 采用各种各样的类型，并可以形成在各种衬底上。因此，为实现预定功能而需要的所有电路可以形成在同一衬底上。例如，为实现预定功能而 需要的所有电路也可以形成在各种村底如玻璃衬底、塑料衬底、单晶衬 底或SOI衬底等上。为实现预定功能而需要的所有电路形成在同一衬底 上，而可以减少零部件个数来降低成本，或可以减少与电路零部件之间 的连接个数来提高可靠性。或者，也可以是为实现预定功能而需要的电路的一部分形成在某个衬底上，而为实现预定功能而需要的电路的另一 部分形成在另一村底上。换言之，为实现预定功能而需要的所有电路也 可以不形成在同一衬底上。例如，也可以是为实现预定功能而需要的电 路的一部分使用晶体管而形成在玻璃衬底上，而为实现预定功能而需要 的电路的另一部分形成在单晶衬底上，并通过COG (Chip On Glass;玻璃上芯片)将由形成在单晶衬底上的晶体管构成的IC芯片连接到玻璃 衬底，以在玻璃衬底上配置该IC芯片。或者，也可以通过TAB (Tape Automated Bonding;巻带自动结合)或印刷电路板使该IC芯片和玻璃 衬底连接。像这样，通过将电路的一部分形成在同一衬底上，可以减少 零部件个数来降低成本、或可以减少与电路零部件之间的连接个数来提 高可靠性。另外，关于在驱动电压高的部分及驱动频率高的部分中的电 路，其耗电量高，因此将该部分的电路不形成在同一衬底上，例如，可 以将该部分的电路形成在单晶衬底上来使用由该电路构成的IC芯片， 以防止耗电量的增加。在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中， 一个像素指的是图 像的最小单位。因此，在采用由R (红色)、G (绿色)和B (蓝色) 这些色彩单元构成的全彩色显示装置的情况下， 一个像素由R的色彩单 元的点、G的色彩单元的点、以及B的色彩单元的点构成。注意，色彩 单元并不局限于三种颜色，多于三种颜色也可以使用，并且可以使用除 了RGB以外的颜色。例如，可以加上白色来实现RGBW(W是白色)。 另外，可以对RGB加上黄色、蓝绿色、紫红色、翡翠绿及朱红色等的 一种以上的颜色。例如，也可以对RGB加上类似于RGB中的至少一种 的颜色。例如，可以采用R、 G、 Bl、 B2。 B1和B2虽然都是蓝色，但 是其频率稍微不同。与此同样，可以采用R1、 R2、 G、 B。通过采用这 种色彩单元，可以进行更逼真的显示。通过采用这种色彩单元，可以降 低耗电量。此外， 一个像素可以具有多个同一颜色的色彩单元的点。此 时，该多个色彩单元的每一个的有助于显示的区域的大小也可以互不相 同。另外，通过分别控制多个同一颜色的色彩单元的点，可以表现灰度。 这称为面积灰度方式。或者，通过使用多个同一颜色的色彩单元的点来 使被提供到各点的信号稍微不同，可以扩大视角。就是说，多个同一颜 色的色彩单元的每一个所具有的像素电极的电位也可以互不相同。其结 果是，施加到液晶分子的电压在各像素电极之间不相同。因此，可以扩 大视角。在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，像素有时配置(排 列)为矩阵形状。这里，像素配置(排列)为矩阵形状指的是如下情况 在纵向或横向上，像素排列而配置在直线上，或者，像素配置在锯齿形 线上。因此，例如在以三种色彩单元(例如RGB)进行全彩色显示的情况下，可以采用条形配置，或者，三种色彩单元的点可以配置为三角形状。再者，还可以以拜尔(Bayer)方式进行配置。此外，色彩单元并不 局限于三种颜色，并且多于三种颜色也可以使用，例如RGBW(W是白 色)、或加上了黄色、蓝绿色、紫红色等的一种以上颜色的RGB等。 此外，每个色彩单元的点也可以具有不同大小的显示区域。因此，可以 实现低耗电量化、或显示元件的长寿命化。在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，可以采用像素具有 有源元件的有源矩阵方式、或像素没有有源元件的无源矩阵方式。在有源矩阵方式中，作为有源元件(非线性元件)，不仅可以使用 晶体管，而且还可使用各种有源元件(非线性元件)。例如，可以使用 MIM(Metal Insulator Metal;金属-绝缘体-金属)或TFD ( Thin Film Diode; 薄膜二极管)等。这些元件的制造工序少，所以可以降低制造成本或提 高成品率。再者，由于元件尺寸小，所以可以提高开口率，并实现低耗 电量化或高亮度化。除了有源矩阵方式以外，还可以采用没有有源元件(非线性元件) 的无源矩阵方式。由于不使用有源元件(非线性元件)，所以制造工序 少，而可以降低制造成本或提高成品率。因为不使用有源元件(非线性 元件)，所以可以提高开口率，并实现低耗电量化或高亮度化。晶体管是具有至少三个端子的元件，其中包括栅极、漏极、源极， 并在漏极区和源极区之间提供有沟道区，而且电流能够通过漏极区、沟 道区、以及源极区流动。这里，源极和漏极根据晶体管的结构或工作条 件等改变，因此不容易说哪个是源极或漏极。因此，在本文件(说明书、 权利要求书或附图等)中，有时将用作源极及漏极的区域不称为源极或 漏极。在此情况下，作为一个例子，将它们分别记为第一端子和第二端 子。或者，将它们分别记为第一电极和第二电极。或者，将它们记为源 极区和漏极区。注意，晶体管也可以是具有至少三个端子的元件，其中包括基极、 发射极及集电极。在此情况下，有时也同样地将发射极及集电极分别记 为第一端子和第二端子。栅极是指包括栅电极和栅极布线(也称为栅极线、栅极信号线、扫 描线、扫描信号线等)的整体，或者是指这些中的一部分。栅电极指的 是其中间夹着栅极绝缘膜与形成沟道区的半导体重叠的部分的导电膜。此外，栅电极的一部分有时其中间夹着栅极绝缘膜与LDD (Lightly DopedDrain;轻掺杂漏极)区、源极区、或漏极区重叠。栅极布线是指 用于连接各晶体管的栅电极之间的布线、用于连接各像素所具有的栅电 极之间的布线、或用于连接栅电极和其它布线的布线。注意，也存在着用作栅电极并用作栅极布线的部分(区域、导电膜、 布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极 布线。换言之，也存在着不可明确区别栅电极和栅极布线的区域。例如， 在沟道区与延伸而配置的栅极布线的一部分重叠的情况下，该部分(区 域、导电膜、布线等)不仅用作栅极布线，而且还用作栅电极。因此， 这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为栅电极或栅极布线。另外，由与栅电极相同的材料构成并形成与栅电极相同的岛而连接 的部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极。与此同样，由与域、导i膜:布线等)也可以称^栅极布i。;密地说 有时i种部分 (区域、导电膜、布线等)与沟道区不重叠，或者，不具有与其它栅电 极之间实现连接的功能。但是，因为制造上的位置精度等，具有由与栅 电极或栅极布线相同的材料构成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛 而连接的部分(区域、导电膜、布线等)。因此，这种部分(区域、导 电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。例如，在多栅极晶体管中， 一个栅电极在很多情况下通过由与栅电 极相同的材料构成的导电膜连接到其它的栅电极。这种部分(区域、导 电膜、布线等)是用于连接栅电极和栅电极的部分(区域、导电膜、布 线等)，因此可以称为栅极布线，但是，由于也可以将多栅极晶体管看 作一个晶体管，^j"以也可以称为栅电极。换言之，由与栅电极或栅极布线相同的材料构成并形成与栅电极或栅极布线相同的岛而连接的部分 (区域、导电膜、布线等)也可以称为栅电极或栅极布线。另外，例如，极布线不同的材料构成的导电膜称为栅电极或栅极布线。栅极端子是指栅电极的部分(区域、导电膜、布线等)或与栅电极电连接的部分(区域、导电膜、布线等)中的一部分。注意，在将某个布线称为栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线等的情况下，布线有时不连接到晶体管的栅极。在此情况下，栅极布线、栅极线、栅极信号线、扫描线、扫描信号线有可能意味 着以与晶体管的栅极相同的层形成的布线、由与晶体管的栅极相同的材料构成的布线、或与晶体管的栅极同时形成的布线。作为一个例子，可 以举出保持电容用布线、电源线、基准电位供给布线等。此外，源极是指包括源极区、源电极、源极布线(也称为源极线、 源极信号线、数据线、数据信号线等)的整体，或者是指这些中的一部分。源极区是指包含很多P型杂质(硼或镓等)或N型杂质(磷或砷等) 的半导体区。因此，稍微包含P型杂质或N型杂质的区域，即，所谓的 LDD区，不包括在源极区。源电极是指由与源极区不相同的材料构成并 与源极区电连接而配置的部分的导电层。注意，源电极有时包括源极区 地称为源电极。源极布线是指用于连接各晶体管的源电极之间的布线、 用于连接各像素所具有的源电极之间的布线、或用于连接源电极和其它 布线的布线。但是，也存在着用作源电极并用作源极布线的部分(区域、导电膜、 布线等)。这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极 布线。换言之，也存在着不可明确区别源电极和源极布线的区域。例如， 在源极区与延伸而配置的源极布线的一部分重叠的情况下，该部分(区 域、导电膜、布线等)不仅用作源极布线，而且还用作源电极。因此， 这种部分(区域、导电膜、布线等)可以称为源电极或源极布线。另外，由与源电极相同的材料构成并形成与源电极相同的岛而连接 的部分(区域、导电膜、布线等)、或连接源电极和源电极的部分(区 域、导电膜、布线等)也可以称为源电极。另外，与源极区重叠的部分 也可以称为源电极。与此同样，由与源极布线相同的材料构成并形成与 源极布线相同的岛而连接的区域也可以称为源极布线。严密地说，这种 部分(区域、导电膜、布线等)有时不具有与其它源电极之间实现连接 的功能。但是，因为制造上的位置精度等，具有由与源电极或源极布线 相同的材料构成并与源电极或源极布线连接的部分(区域、导电膜、布 线等)。因此，这种部分(区域、导电膜、布线等)也可以称为源电极 或源极布线。另外，例如，也可以将是连接源电极和源极布线的部分的导电膜并线,200710160867.3说明书第13/47页源极端子是指源极区、源电极、与源电极电连接的部分(区域、导 电膜、布线等)中的一部分。注意，在将某个布线称为源极布线、源极线、源极信号线、数据线、 数据信号线等的情况下，布线有时不连接到晶体管的源极(漏极)。在 此情况下，源极布线、源极线、源极信号线、数据线、数据信号线有可 能意味着以与晶体管的源极(漏极)相同的层形成的布线、由与晶体管 的源极(漏极)相同的材料构成的布线、或与晶体管的源极(漏极)同 时形成的布线。作为一个例子，可以举出保持电容用布线、电源线、基 准电位供给布线等。注意，漏极与源极同样。半导体装置是指具有包括半导体元件(晶体管、二极管、晶体闸流 管等)的电路的装置。另外，也可以将能通过利用半导体特性起到作用 的所有装置称为半导体装置。或者，将具有半导体材料的装置称为半导 体装置。显示元件指的是光学调制元件、液晶元件、发光元件、EL元件(有 机EL元件、无机EL元件或包含有机物及无机物的EL元件)、电子发 射元件、电泳元件、放电元件、光反射元件、光衍射元件、数字微镜装 置(DMD)等。但是，本发明不局限于此。显示装置指的是具有显示元件的装置。此外，显示装置也可以具有 包含显示元件的多个像素。显示装置可以包括驱动多个像素的外围驱动 电路。驱动多个像素的外围驱动电路也可以与多个^f象素形成在同一衬底 上。此外，显示装置可以包括通过引线键合或凸块等而形成在村底上的 外围驱动电路、通过所谓的玻璃上芯片(COG)而连接的IC芯片、或 通过TAB等而连接的IC芯片。显示装置也可以包括安装有IC芯片、电 阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的柔性印刷电路(FPC)。此外， 显示装置可以包括通过柔性印刷电路(FPC)等连接并安装有IC芯片、 电阻元件、电容元件、电感器、晶体管等的印刷电路板(PWB)。显示 装置也可以包括偏振片或相位差板等的光学片。此外，显示装置还包括 照明装置、框体、声音输入输出装置、光传感器等。这里，诸如背光灯 装置之类的照明装置也可以包括导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光 源(LED、冷阴极管等)、冷却装置(水冷式、空冷式)等。照明装置指的是包括导光板、棱镜片、扩散片、反射片、光源(LED、17冷阴极管、热阴极管等)及冷却装置等的装置。发光装置指的是具有发光元件等的装置。在具有发光元件作为显示 元件的情况下，发光装置是显示装置的具体例子之一。反射装置指的是具有光反射元件、光衍射元件、光反射电极等的装置。液晶显示装置指的是具有液晶元件的显示装置。作为液晶显示装 置，可以举出直观型、投射型、透过型、反射型、半透过型等。驱动装置指的是具有半导体元件、电路、电子电路的装置。例如， 控制将信号从源极信号线输入到像素内的晶体管(有时称为选择用晶体 管、开关用晶体管等)、将电压或电流提供给像素电极的晶体管、将电 压或电流提供给发光元件的晶体管等是驱动装置的一个例子。再者，将 信号提供给栅极信号线的电路(有时称为栅极驱动器、栅极线驱动电路 等)、将信号提供给源极信号线的电路(有时称为源极驱动器、源极线 驱动电路等)等是驱动装置的一个例子。注意，可能同时包括显示装置、半导体装置、照明装置、冷却装置、 发光装置、反射装置、驱动装置等。例如，显示装置具有半导体装置及 发光装置。或者，半导体装置具有显示装置及驱动装置。在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，"B形成在A之上" 或"B形成在A上"这种明显记栽还意味着不直接接触，即，在A和B 之间夹有其它对象物，而不局限于B直接接触地形成在A之上的意思。 这里，A和B是对象物(例如装置、元件、电路、布线、电极、端子、 导电膜、层等)。因此，例如，"B层形成在A层之上(或A层上)，，这种明显记载 指的是如下两种情况B层直接接触地形成在A层之上；以及，其它层 (例如C层或D层等)直接接触地形成在A层之上，并且B层直接接 触地形成在所述其它层上。注意，其它层(例如C层或D层等)可以是 单层或叠层。与此同样，"B形成在A之上方，，这种明显记栽还意味着在A和B 之间夹有其它对象物，而不局限于B直接接触A之上的意思。因此，例 如，"B层形成在A层之上方"指的是如下两种情况B层直接接触地 形成在A层之上；以及，其它层(例如C层或D层等)直接接触地形成 在A层之上，并且B层直接接触地形成在所述其它层上。注意，其它层(例如C层或D层等)可以是单层或叠层。注意，"B直接接触地形成在A之上，，这种明显记栽意味着B直接 接触地形成在A之上，而不意味着在A和B之间夹有其它对象物。 "B形成在A之下，，或"B形成在A之下方"与上述情况同样。在本文件(说明书、权利要求书或附图等)中，单数的明显记栽优 选是单数，但是本发明不局限于此，也可以是复数。与此同样，复数的 明显记载优选是复数，但是本发明不局限于此，也可以是单数。通过将光电转换装置设置在液晶显示面板和背光灯装置之间，可以 使用光传感器只对影响到显示的入射到液晶显示面板的外部光高效地 进行测量，而不使液晶显示装置大型化。因此，可以将显示装置的显示 部调整为最合适的显示亮度。因此，根据本发明，可以提供一种更小且高精度的液晶显示装置， 该液晶显示装置具有利用光传感器的亮度调整功能。本发明的液晶显示 装置因亮度调整功能而可以实现高图像质量化及低耗电量化。
图1A和1B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图2A至2C是本发明的液晶显示装置的系统框图； 图3是本发明的光电转换装置的时序图； 图4A和4B是本发明的光电转换装置的时序图； 图5是本发明的显示装置的系统框图；图6A和6B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图7A和7B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图8A和8B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图9A和9B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图10A和10B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置 的图；图IIA和UB是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置的图；图12A和12B是表示配置有本发明的光电转换装置的液晶显示装置 的图；图13A和13B是本发明的光电转换装置的截面图；图14是表示本发明的光电转换装置的输出电流的照度依赖性的图；图15是表示本发明的光电转换装置的输出电流的照度依赖性的图；图16是表示本发明的光电转换装置的相对灵敏度及光谱效率曲线的图；图17A至17D是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图18A至18C是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图19A至19C是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图20是本发明的光电转换装置的截面图；图21A至21E是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图22A至22C是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图23A和23B是表示本发明的光电转换装置的制造工序的图；图24是说明偏压切换装置的图；图25是说明偏压切换装置的图；图26A和26B是说明偏压切换装置的图；图27A和27B是说明偏压切换装置的图；图28A和28B是说明偏压切换装置的图；图29是表示安装有本发明的光电转换装置的装置的图；图30是表示安装有本发明的光电转换装置的装置的图；图31A和31B是表示安装有本发明的光电转换装置的装置的图；图32A和32B是表示配置有本发明的光电转换装置的显示装置的图；图33A和33B是表示安装有本发明的光电转换装置的装置的图； 图34是表示本发明的光电转换装置的图。
具体实施方式
以下参照
本发明的实施方式。注意，本发明可以通过多种 不同的方式来实施，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一 个事实就是，其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱 离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在实施 方式所记栽的内容中。此外，在以下所说明的本发明的结构中，使用同 一附图标记来表示不同附图之间的同 一部分，并省略对该同 一部分或具 有相同功能的部分的详细说明。实施方式1在本实施方式中，说明具有光电转换装置的液晶显示装置的结构例 子及系统框。注意，本发明的液晶显示装置具有背光灯装置作为光源， 因此液晶显示面板的像素部具有透光区域。下面，参照图1A和1B说明将光电转换装置配置在液晶面板的背面 上的像素部中时的结构。图IA是当将光电转换装置配置在液晶面板的背面上的像素部中时 的俯视图。液晶面板5000被分成像素部5002和像素周围部5001。在像 素部5002中，多个像素配置为矩阵形状。在像素周围部5001中，形成 有信号线输入端子5003及扫描线输入端子5004。信号线从信号线输入 端子5003延伸而在列方向上形成，而扫描线从扫描线输入端子5004延 伸形成。因此，能够由输入到信号线的信号和输入到扫描线的信号独立 地控制每个像素。就是说，能够在像素部5002上显示图像。另外，也可以在像素周围部5001中形成有信号线驱动电路、扫描 线驱动电路或各种逻辑电路。在像素周围部5001中，还可以配置有IC 芯片。光电转换装置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002 中。来自外部的光(也称为外光)的一部分在液晶显示面板的可见一侧 的显示屏上成为入射光而透过液晶显示面板，其另 一部分成为反射光而 反射到可见一侧。能够有效地利用于显示的光是入射到液晶显示面板内 的光。若将光电转换装置设置在液晶显示面板的可见一侧的显示屏上， 则测量在显示屏表面上反射的光，而难以准确地测量光。像本实施方式 那样，通过将具有测量光的传感部的光电转换装置5010配置在液晶面 板5000和背光灯装置5020之间，可以准确地只对透过液晶面板5000的光进行测量。由于光电转换装置测量透过液晶面板的外光，所以当由光电转换装 置测量光时使液晶面板处于能够透过光的状态(白显示状态)。当光电转换装置5010测量透过液晶显示面板的外光时，通过使对 应于其区域的背光灯装置不发光，光电转换装置5010可以只测量外光， 而不测量背光灯装置的光。因此，可以防止光电转换装置5010影响到 显示在像素部5002上的图像。图1B是沿图1A所示的线A1-B1截断的截面图。注意，使用同一附 图标记表示与图1A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转换 装置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中。因此，如图 1B所示，光电转换装置5010被夹在液晶面板5000和背光灯装置5020 之间。光电转换装置5010具有传感部5011和用来驱动传感部5011的驱 动部5012。传感部5011朝向液晶面板5000—侧配置。驱动部5012只 要不设置在传感部5011和液晶面板5000之间就可以如图1B所示那样 配置在传感部5011下，也可以配置在传感部5011旁边，或者，可以配 置为覆盖传感部5011的形式。通过将驱动部5012配置在背光灯装置一 侧，可以由驱动部5012遮断来自背光灯装置的从与液晶面板5000相反 一側入射的光，因此光电转换装置5010能够进一步准确地测量从液晶 面板5000—侧入射的光。另外，在驱动部5012能够对传感部5011遮断 来自背光灯装置的光的情况下，不需要当由传感部测量光时使背光灯装 置不发光。注意，配置光电转换装置5010的位置不局限于图1A,只要是相当 于像素部5002的液晶面板5000的背面就可以配置在各种位置。首先，参照图5说明具有光电转换装置的液晶显示装置的系统框的 一个例子。在像素部1005中，信号线1011从信号线驱动电路1003延伸配置， 而扫描线IOIO从扫描线驱动电路1004延伸配置。在信号线1011和扫描 线1010的交叉区域中以矩阵形状配置有多个像素。每个像素具有开关 元件。因此，能够将用来控制液晶分子的倾斜的电压独立地输入到每个 像素。像这样，将开关元件设置在各交叉区域中的结构称为有源矩阵结 构，但是，也可以采用无源矩阵结构，而不局限于有源矩阵结构。在无 源矩阵结构中，每个像素不具有开关元件，因此其工序简单。光电转换装置1009具有测量光的功能，并具有将对应于所测量的 光的信号输出到控制电路1002的功能。另外，也可以将对应于所测量 的光的信号反馈到图像信号1001。驱动电路部1008具有控制电路1002、信号线驱动电路1003及扫描 线驱动电路1004。光电转换装置1009所输出的信号、以及图像信号1001 输入到控制电路1002。控制电路1002根据光电转换装置1009所输出的 信号及图像信号1001分别控制信号线驱动电路1003及扫描线驱动电路 1004。因此，控制电路1002将控制信号分别输出到信号线驱动电路1003 及扫描线驱动电路1004。信号线驱动电路1003根据该控制信号将视频 信号输出到信号线1011,而扫描线驱动电路1004根据该控制信号将扫 描信号输出到扫描线1010。并且，像素所具有的开关元件被扫描信号选 择，而视频信号输入到所选择的像素。控制电路1002还根据光电转换装置1009所输出的信号及图像信号 1001控制电源1007。电源1007具有将电力提供给背光灯装置1006的单 元。控制电路1002根据光电转换装置1009所输出的信号而调整电源 1007给背光灯装置1006提供的电力。例如，若光电转换装置1009所测 量的光量大，则相应地增加电源1007给背光灯装置1006提供的电力。 因此，可以提高液晶显示装置的亮度，因而可以防止难以看到液晶显示 装置的显示部。与此相反，若光电转换装置1009所测量的光量小，则 相应地减少电源1007给背光灯装置1006提供的电力。因此，可以不需 要过度提高液晶显示装置的亮度，因而可以降低液晶显示装置的耗电 量。作为背光灯装置1006，可以使用端面照光式背光灯装置、直下式背 光灯装置或前光灯。前光灯是指板状的灯单位，它被安装在像素部的前 面一侧，而且由照射整体的发光体以及导光体构成。通过使用这种背光 灯装置，可以以低耗电量且均匀地照射像素部。接下来，参照图2A说明光电转换装置1009的结构例子。光电转换 装置1009具有传感部2001、控制部2002及用作AD转换电路2003的 部分。传感部2001具有测量光的功能。控制部2002具有控制传感部2001 测量光的时序的功能。AD转换电路2003具有将对应于传感部2001所 测量的光的电流或电压从模拟值转换成数字值的功能。注意，光电转换 装置1009可以采用各种结构，而不局限于此。接着，参照图2B说明扫描线驱动电路1004的结构例子。扫描线驱动电路1004具有用作移位寄存器2011 、电平转换器2012及緩冲器2013 的电路。选通起始脉冲(GSP)、选通时钟信号(GCK)等的信号从控 制电路1002输入到移位寄存器2011。注意，扫描线驱动电路1004可以 采用各种结构，而不局限于此。接着，参照图2C说明信号线驱动电路1003的结构例子。信号线驱 动电路1003具有用作移位寄存器2021、第一锁存器2022、第二锁存器 2023、电平转换器2024及緩冲器2025的电路。用作緩冲器2025的电路 是具有放大弱信号的功能的电路，并具有运算放大器等。起始脉沖 (SSP)等的信号输入到移位寄存器2021，而视频信号等的数据 (DATA)输入到第一锁存器2022。锁存信号输入到第二锁存器2023。 第二锁存器2023能够暂时保持从第一锁存器2022输入的信号，并能够 根据锁存信号将所保持的信号一齐输出到像素。这种工作称为线顺序驱 动。在非线顺序驱动而进行点顺序驱动的情况下，不需要第二锁存器 2023。注意，信号线驱动电路1003可以采用各种结构，而不局限于此。 下面，参照图3说明具有光电转换装置的液晶显示装置的系统框的 工作例子。图3表示相当于显示一屏图像的期间的一帧期间。虽然对一帧期间 没有特别的限制，但是一帧期间优选为1/60秒以下，使得观看图像的人 不会感觉到闪烁。图3的时序图表示背光灯装置(照明装置)发光的时 序、光电转换装置测量光的时序、以及将视频信号写入到像素部的时序 (扫描的时序)。在图3的时序图中，可以将一帧期间分成写入期间和发光期间。首先，说明写入期间的工作。在写入期间中，视频信号输入到各像 素。就是说，扫描线在写入期间中被扫描，因此视频信号输入到各像素。 在写入期间中，背光灯装置不发光。此时，光电转换装置测量光。像这 样，光电转换装置可以准确地测量外光。这是因为如下缘故由于背光 灯装置不发光，所以光电转换装置能够只测量外光。接着，说明发光期间的工作。在发光期间中，不将碎见频信号写入到 各像素。因此，各像素分别保持在写入期间中输入的视频信号。而且， 各像素分别具有的液晶元件具有对应于视频信号的透过率。此时，通过 使背光灯装置发光，可以显示对应于视频信号的图像。下面，参照图4A和4B说明与图3不同的具有光电转换装置的液晶显示装置的系统框的工作例子。图4A表示相当于显示一屏图像的期间的一帧期间。虽然对一帧期 间没有特别的限制，但是一帧期间优选为1/60秒以下，使得观看图像的 人不会感觉到闪烁。下面，说明工作。首先，在写入期间Ta中，扫描信号从第一行顺 序输入到扫描线，而选择像素。当像素被选择时，视频信号从信号线输 入到像素。在视频信号写入到像素之后，像素保持该信号，直到再次输 入信号为止。由所写入的视频信号控制显示期间Ts中的各像素的灰度。 另外，在背光灯装置不发光期间Tc中，与扫描线被扫描的工作相应地 使背光灯装置不发光。背光灯装置不发光期间Tc比写入期间Ta长。在 该背光灯装置不发光期间Tc中，当位于配置有光电转换装置的区域附 近的背光灯装置不发光时，光电转换装置测量光。像这样，光电转换装 置可以准确地测量外光。这是因为如下缘故由于背光灯装置不发光， 所以光电转换装置能够只测量外光。这里，参照图4B以第i行像素为例子进行说明。首先，在写入期间 Ta中，扫描信号从第一行顺序输入到扫描线。因此，在写入期间Ta中 的期间Tb(i)中，选择第i行像素。当第i行像素被选择时，视频信号从 信号线输入到第i行像素。在视频信号写入到第i行像素之后，第i行像 素保持该信号，直到再次输入信号为止。由该所写入的视频信号控制显 示期间Ts(i)中的第i行像素的灰度。注意，在期间Tb(i)及其前后期间中， 背光灯装置不发光。将该背光灯装置不发光的期间称为期间Td(i)。在光 电转换装置配置在第i行附近的情况下，在期间Td(i)中光电转换装置测 量光。像这样，光电转换装置可以准确地测量外光。这是因为如下缘故 由于背光灯装置不发光，所以光电转换装置能够只测量外光。在根据本发明的本实施方式中，通过将光电转换装置设置在液晶显 示面板和背光灯装置之间，可以使用光传感器只对影响到显示的入射到 液晶显示面板的外部光高效地进行测量，而不使液晶显示装置大型化。 因此，可以将液晶显示装置的显示部调整为最合适的显示亮度。根据本发明，可以提供一种更小且高精度的液晶显示装置，该液晶 显示装置具有利用光传感器的亮度调整功能。本发明的液晶显示装置因 亮度调整功能而可以实现高图像质量化及低耗电量化。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其 它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。实施方式2在本实施方式中，说明与实施方式1不同的将光电转换装置配置在 液晶面板的背面上时的结构。注意，对本实施方式所迷的液晶面板的结 构没有限制，可以采用各种结构。而且，对本实施方式所述的光电转换 装置的结构没有限制，可以采用各种结构。再者，对本实施方式所述的 背光灯装置的结构没有限制，可以采用各种结构。下面，参照图32A和32B说明将光电转换装置配置在液晶面板的背 面上的像素部中时的结构。注意，使用同一附图标记表示与实施方式1 所述的图1A和1B相同的部分，并省略其说明。图32A是如下情况的俯视图将光电转换装置配置在液晶面板的背 面上的像素部中，并将该光电转换装置的一部分配置在液晶面板的背面 上的像素周围部中。光电转换装置5010的传感部配置在液晶面板5000 的背面上的像素部5002中。另外，光电转换装置5010的驱动部可以配 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的背面上的像素周围部5001中。通过采用这种结构，可以抑制透 过液晶面板5000的像素部5002的光量的降低。图32B是沿图32A所示的线A8-B8截断的截面图。注意，使用同一附图标记表示与图32A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转 换装置5010配置在液晶面板5000的背面上的像素部5002中，并且其一 部分配置在液晶面板的背面上的像素周围部5001中。因此，如图32B 所示，光电转换装置5010被配置成夹在液晶面板5000和背光灯装置 5020之间。光电转换装置5010具有传感部5011和用来驱动传感部5011 的驱动部5012。传感部5011配置在背光灯装置5020和液晶面板5000 的像素部5002之间。驱动部5012配置在背光灯装置5020和液晶面板 5000的像素周围部5001之间。通过采用这种结构，可以抑制透过液晶 面板5000的像素部5002的光量的降低。注意，配置光电转换装置5010的位置不局限于图32A，只要是相 当于像素部5002的液晶面板5000的背面就可以配置在各种位置。例 如，如图6A所示，光电转换装置5010可以配置在与图32A不同的位置。 或者，如图6B所示，可以配置多个光电转换装置(光电转换装置5010a、 光电转换装置5010b、光电转换装置5010c及光电转换装置5010d)。通 过采用这种结构，可以使用多个光电转换装置分别测量光并平均其信息 来求出液晶显示装置周围的亮度。因此，能够准确地测量液晶显示装置 周围的亮度。下面，参照图7A和7B说明将光电转换装置配置在液晶面板的背面 上的像素部中时的结构，该结构比图1A和1B、图6A和6B、以及图 和32B详细。图7A是当将光电转换装置配置在液晶面板的背面上的像素周围部 中时的俯视图。图7A是放大了像素周围部的区域7000的俯视图。区域 7000可以分成遮光区域7001和透光区域7002。遮光区域7001是不透过 光的区域，而透光区域7002是透过光的区域。在图7A中，布线形成在 遮光区域7001,而什么也不形成在透光区域7002。除了布线以外，黑 矩阵、晶体管、反射电极、或各种元件还可以形成在遮光区域7001。或 者，也可以配置有IC芯片等。另外，在透光区域7002中，可以形成有由具有透明性的材料构成的膜、具有透光性的薄膜、硅等。光电转换装置7010配置在液晶面板的背面上的遮光区域7001,其 中光电转换装置7010的一部分配置在液晶面板的背面上的透光区域 7002。图7B是沿图7A所示的线A2-B2截断的截面图。注意，使用同一附图标记表示与图7A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转换 装置7010配置在液晶面板的背面上的像素周围部中。因此，如图7B所 示，光电转换装置7010被配置成夹在液晶面板7030和背光灯装置7020 之间。光电转换装置7010可以分成传感部7011和用来驱动传感部7011 的驱动部7012。传感部7011配置在液晶面板7030中的像素周围部的透 光区域7002。驱动部7012的大部分配置在液晶面板7030的背面上的像 素周围部中的遮光区域7001。通过采用这种结构，可以在透光区域7002 小的区域(配置有多条布线的部分等)中配置光电转换装置7010。这是 因为如下缘故光电转换装置7010只要在外光入射的部分中配置有传 感部7011就能够测量外光，而驱动部7012不需要配置在外光入射的部 分中。因此，如图7A所示，通过将传感部7011配置在透光区域7002， 即使驱动部7012配置在遮光区域7001也可以使光电转换装置7010测量外光。配置光电转换装置7010的位置不局限于此，而可以配置在各种位 置。例如，光电转换装置7010可以配置在配置有晶体管的部分或形成 有黑矩阵的部分等中。下面，参照图8A和8B说明与图7A和7B不同的将光电转换装置 配置在液晶面板的背面上的像素部中的结构。图8A是当将光电转换装置配置在液晶面板的背面上的像素部中时 的俯视图。图8A通过放大像素部来表示像素8001、 8002及8003。虽然 未图示，但是在像素部中配置有其它多个像素。像素8001、 8002及8003 具有半透过结构。因此，像素8001分成反射区域8004和透光区域8007, 像素8002分成反射区域8005和透光区域8008,并且像素8003分成反 射区域8006和透光区域8009。反射区域8004、 8005及8006具有当光 入射时反射该光的功能。透光区域8007、 8008及8009具有透过背光灯 装置的光的功能。光电转换装置8010分别配置在液晶面板的背面上的反射区域(反 射区域-8004、 8005及8006)。并且，光电转换装置8010的一部分分别 配置在液晶面板的背面上的透光区域(透光区域8007、 8008及8009)。 通过采用这种结构，即使在像素部中配置光电转换装置也可以抑制像素 能够透过光的面积的减少。图8B是沿图8A所示的线A3-B3截断的截面图。注意，使用同一附图标记表示与图8A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转换 装置8010配置在液晶面板的背面上的像素部中。因此，如图8B所示， 光电转换装置8010被配置成夹在液晶面板8030和背光灯装置8020之 间。光电转换装置8010可以分成传感部8011和用来驱动传感部8011 的驱动部8012。传感部8011配置在液晶面板8030中的像素部的透光区 域8007。驱动部8012的大部分配置在液晶面板8030的背面上的反射区 域8004。通过采用这种结构，即使将光电转换装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，通过在光电转换装置8010的驱动部8012中形成反射材料， 可以缩减用于在像素中形成反射电极的工序。或者，通过使驱动部8012 的材料的一部分具有反射性，可以缩减用于在像素中形成反射电极的工 序。注意，参照图8A和8B说明了在三个像素区域中配置一个光电转换 装置的情况，但是不局限于此，而可以采用各种结构。例如，可以在一 个像素中配置一个光电转换装置，也可以在四个以上的像素区域中配置 一个光电转换装置。另外，也可以在所有像素区域中配置光电转换装置。或者，可以只在特定的像素区域中配置光电转换装置。虽然参照图8A和8B说明了将光电转换装置配置在像素部中的情况，但是也可以在不有助于显示的像素形成区域中配置光电转换装置。 下面，参照图9A和9B说明与图8A和8B不同的将光电转换装置 配置在液晶面板的背面上的像素部中时的结构。图9A是当将光电转换装置配置在液晶面板的背面上的像素部中时 的俯视图。图9A通过放大像素部来表示像素9001、 9002及9003。虽然 未图示，但是在像素部中配置有多个像素。像素9001、 9002及9003具 有半透过结构。因此，像素9001分成反射区域9004和透光区域卯07， 像素9002分成反射区域9005和透光区域9008,并且像素9003分成反 射区域卯06和透光区域9009。反射区域9004、 9005及9006分别具有 当光入射时反射该光的功能。透光区域卯07、 9008及9009分别具有透 过背光灯装置的光的功能。光电转换装置卯IO配置在液晶面板的背面上的反射区域卯04。并 且，光电转换装置9010的一部分配置在液晶面板的背面上的透光区域9007。与此同样，光电转换装置9050配置在液晶面板的背面上的反射 区域9005。并且，光电转换装置9050的一部分配置在液晶面板的背面 上的透光区域9008。与此同样，光电转换装置卯40配置在液晶面板的 背面上的反射区域卯06。并且，光电转换装置9040的一部分配置在液 晶面板的背面上的透光区域9009。通过采用这种结构，即使在像素部中 配置光电转换装置也可以抑制像素能够透过光的面积的减少。
图9B是沿图9A所示的线A4-B4截断的截面图。注意，使用同一附 图标记表示与图9A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转换 装置9010配置在液晶面板的背面上的像素部中。因此，如图9B所示， 光电转换装置9010被配置成夹在液晶面板9030和背光灯装置9020之 间。光电转换装置9010可以分成传感部9011和用来驱动传感部9011 的驱动部9012。光电转换装置卯40及9050也可以分别分成传感部和驱 动部。传感部卯ll配置在液晶面板9(B0中的像素部的透光区域卯O7。 驱动部9012的大部分配置在液晶面板9030的背面上的反射区域9004。 光电转换装置9050及9040也与光电转换装置9010同样地分别配置在像 素9002和像素9003中。通过采用这种结构，即使将光电转换装置配置 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 电转换装置的传感部(传感部9011 )测量通过颜色滤光片9031的外光。 因此，光电转换装置能够只测量特定的色彩单元的光。
在像素9001、 9002及卯(B分别配置有R、 G、 B的颜色滤光片的情 况下，光电转换装置卯IO、 9050及9040分别能够只测量R的色彩单元 的外光、G的色彩单元的外光及B的色彩单元的外光。
另外，通过在光电转换装置9010、 9050及卯40的驱动部中分别形 成反射材料，可以缩减用于在像素中形成反射电极的工序。或者，通过 使光电转换装置9010、 9050及9040各自的驱动部的材料的一部分具有 反射性，可以缩减用于在像素中形成反射电极的工序。
另外，可以在形成在像素部中的所有像素中分别配置光电转换装 置。或者，可以只在特定的像素中配置光电转换装置。
虽然参照图9A和9B说明了将光电转换装置配置在像素部中的情 况，但是也可以在不有助于显示的像素配置区域中配置光电转换装置。
在根据本发明的本实施方式中，通过将光电转换装置设置在液晶面 板和背光灯装置之间，可以使用光传感器只对影响到显示的入射到液晶
30面板的外部光高效地进行测量，而不使液晶显示装置大型化。因此，可 以将液晶显示装置的显示部调整为最合适的显示亮度。
根据本发明，可以提供一种更小且高精度的液晶显示装置，该液晶 显示装置具有利用光传感器的亮度调整功能。本发明的液晶显示装置因 亮度调整功能而可以实现高图像质量化及低耗电量化。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内
容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其
它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的
具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所迷的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。
实施方式3
在本实施方式中，说明将光电转换装置配置在背光灯装置中时的结 构。注意，对本实施方式所述的液晶面板的结构没有限制，可以采用各 种结构。而且，对本实施方式所述的光电转换装置的结构没有限制，可 以采用各种结构。再者，对本实施方式所述的背光灯装置的结构没有限 制，可以采用各种结构。
下面，参照图IOA和IOB说明将光电转换装置配置在背光灯装置中 时的结构。
图10A是当将光电转换装置配置在直下式背光灯装置中时的俯视 图。背光灯装置10000在框体10002上配置有多个光源10001及多个光 电转换装置10010。注意，未图示导光板、反射板、扩散板、灯光反射器等。下面，说明使用发光二极管作为光源ioooi时的结构。通过将光
源10001和光电转换装置10010配置在同一辑体10002上，可以抑制用 来配置光电转换装置10010的空间的增加。光电转换装置10010能够测
量透过液晶面板的显示部的光，因此能够测量显示部周围的亮度。
注意，光源10001不局限于发光二极管，而可以采用各种结构。例 如，可以采用冷阴极管、热阴极管、无机EL或有机EL等作为光源 10001。
图IOB是沿图IOA所示的线A5-B5截断的截面图。注意，使用同一 附图标记表示与图IOA相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转 换装置10010配置在配置有光源10001的框体10002上。注意，光电转 换装置10010可以分成传感部10011和用来驱动传感部100U的驱动部 10012。传感部10011配置为能够测量从上面入射的光的形式。驱动部 10012配置在传感部10011的下侧。通过采用这种结构，可以减少光电 转换装置10010的配置面积。注意，只要是不遮断传感部10011所测量 的光的部分，就可以将驱动部10012配置在各种部分，而不局限于传感 部10011的下侧。
另外，在配置了光源10001及光电转换装置10010的框体10002的 上侧配置有光学片1113。光学片1113由导光板、反射板、扩散板等构 成。例如，当光源10001不发光时，光电转换装置10010测量扩散在光 学片U13中的外光。与此相反，当光源10001发光时，光电转换装置 10010测量光源10001的光。因此，图IOA和IOB所示的液晶显示装置 能够测量外光的亮度、以及背光灯装置的亮度。
下面，参照图IIA和IIB说明与图IOA和10B不同的将光电转换 装置配置在背光灯装置中的结构。注意，图IOA和IOB及图IIA和11B 的不同之处如下使用冷阴极管作为光源。
图UA是当将光电转换装置配置在直下式背光灯装置中时的俯视 图。背光灯装置UOO在框体1102上配置有多个光源1101及多个光电转 换装置1110。注意，未图示导光板、反射板、扩散板、灯光反射器等。 下面，说明使用冷阴极管作为光源1101时的结构。通过将光源1101和 光电转换装置1110配置在同一框体1102上，可以抑制用来配置光电转 换装置1110的空间的增加。光电转换装置1U0能够测量透过液晶面板 的显示部的光，因此能够测量显示部周围的亮度。注意，光源uoi不局限于冷阴极管，而可以采用各种结构。例如， 可以采用热阴极管、发光二极管、无机EL或有机EL等作为光源1101。
图IIB是沿图UA所示的线A6-B6截断的截面图。注意，使用同一 附图标记表示与图UA相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转 换装置lllO配置在配置有光源1101的框体1102上。注意，光电转换装 置1U0可以分成传感部1111和用来驱动传感部1111的驱动部1112。 传感部1111配置为能够测量从上面入射的光的形式。驱动部1112配置 在传感部1111的下侧。通过采用这种结构，可以减少光电转换装置uio 的配置面积。注意，只要是不遮断传感部Ull所测量的光的部分，就 可以将驱动部1U2配置在各种部分，而不局限于传感部Ull的下侧。
另外，在配置了光源U01及光电转换装置1U0的框体1102的上侧 配置有光学片1U3。光学片U13由导光板、反射板、扩散板等构成。 例如，当光源1101不发光时，光电转换装置U10测量扩散在光学片1113 中的外光。与此相反，当光源1101发光时，光电转换装置1U0测量光 源1101的光。因此，图IIA和UB所示的液晶显示装置能够测量外光
的亮度、以及背光灯装置的亮度。
下面，参照图12A和12B说明与图IOA和IOB、图11A和11B不
同的将光电转换装置配置在背光灯装置中时的结构。图12A是当将光电转换装置配置在背光灯装置的光学片上时的俯 视图。注意，在图12A中，未图示光源等。光学片1200由导光板、反
射板、扩散板等构成。另外，光学片noo可以分成像素周围部对应区
域1201和像素部对应区域1202。光电转换装置1210配置在像素周围部 对应区域1201中。像素周围部对应区域1201是液晶面板的像素周围部 的下侧区域。像素部对应区域1202是液晶面板的像素部的下侧区域。
作为可适用于图12A的背光灯装置，可以采用各种结构。例如，可 以使用直下式背光灯装置或端面照光式背光灯装置。
注意，配置光电转换装置1210的位置不局限于图12A,而可以配 置在各种位置。另外，所配置的光电转换装置1210的个数不局限于图 12A,而可以配置两个以上的光电转换装置1210。
图12B是沿图12A所示的线A7-B7截断的截面图。注意，使用同一 附图标记表示与图12A相同的部分，并省略其说明。如上所述，光电转 换装置1210配置在光学片1200上。注意，光电转换装置1210可以分成传感部1211和用来驱动传感部1211的驱动部1212。传感部1211配置 为与光学片1200接触的形式。驱动部1212配置在传感部1211的上侧。 通过采用这种结构，光电转换装置1210能够测量光学片1200的光。下 面，对这一点具体地进行说明。当背光灯装置不发光时，光学片1200 的光是外光扩散的。就是说，光电转换装置1210通过光学片1200测量 外光。因此，不需要使外光入射到像素周围部对应区域1201，而可以在 液晶面板的像素周围部中配置或形成各种零部件。另外，当背光灯装置 发光时，光电转换装置1210能够通过光学片1200测量背光灯装置的亮 度。
在本实施方式中，也可以在背光灯装置中配置多个光电转换装置。 这些多个光电转换装置可以根据配置位置、所测量的光量、或所测量的 色彩单元等而具有不同的结构或形状。
由于在背光灯装置中配置有光电转换装置，所以可以使液晶显示装 置小型化。另外，光电转换装置测量光源的光，而可以校正背光灯装置 的退化。通过使用传感部测量影响到显示的入射到液晶显示面板的外部 光，并将其信息反馈到背光灯装置，可以控制背光灯装置的光强度。因 此，可以防止显示部的显示亮度的不均匀，并可以进行高图像质量显 示。另外，能够高效地使用外光，因此可以避免背光灯装置的过度驱动， 而获得高可靠性且低耗电量的液晶显示装置。
注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内 容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其 它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。
与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。
此外，本实施方式表示其它实施方式所迷的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容可以适用于本实施方式所迷的内容，可以与本实施方式所述的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。
实施方式4
在本实施方式中，参照图14至图16说明当使施加到光电转换装置 的偏压反相时获得的电流特性。
图14及图15表示当将偏压施加到光电转换装置时获得的输出电流 的照度依赖性。
在图14中，"ELC"表示从具有如下电流镜电路的光电转换装置中 获得的输出电流的照度依赖性该电流镜电路由通过使用受激准分子激 光器(Excimer Laser)使岛状半导体区结晶化了的薄膜晶体管构成。
"CW，，表示从具有如下电流镜电路的光电转换装置中获得的输出电流 的照度依赖性该电流镜电路由通过使用连续振荡激光器(Continuous Wave Laser)使岛状半导体区结晶化了的薄膜晶体管构成。"顺方向" 及"逆方向"表示施加到光电转换装置的偏压方向。注意，图15只表 示ELC的照度依赖性。
在图14中，可以观测到如下情况只当施加逆方向的偏压时，由 通过使用受激准分子激光器使岛状半导体区结晶化了的薄膜晶体管构 成的光电转换装置的输出电流和由通过使用连续振荡激光器使岛状半 导体区结晶化了的薄膜晶体管构成的光电转换装置的输出电流互不相 同。这种情况起因于薄膜晶体管中的岛状半导体区的结晶性。而且，这 是因为如下缘故当施加顺方向的偏压时，通过利用光电转换元件的特 性来测量光的照度，而当施加逆方向的偏压时，通过利用从光电转换元 件中获得的开放电压Voc及薄膜晶体管的特性来测量光的照度。因此， 从光电转换元件中获得的输出电流的照度依赖性可以根据岛状半导体 区的结晶性而变化。另外，该照度依赖性还可以根据被岛状半导体区的 结晶性影响到的薄膜晶体管的S值或薄膜晶体管的阚值而变化。因此， 可以使光电转换装置具有所希望的照度依赖性。如上所述，通过使施加 到光电转换装置的偏压反相，可以扩大照度测量范围，而不扩大输出电 压或输出电流的范围，并且可以获得具有与目的相应的光测量功能的光 电转换装置。
关于ELC，例如通过将使施加到光电转换装置的偏压反相的预定强度设定为1001x并将输出电流范围设定为20nA以上5uA以下，可以将 照度测量范围的下限及上限分别设定为大约0.51x、以及10万lx以上。 因此，可以扩大照度测量范围，而不扩大输出电流范围。图16表示可适用于本发明的液晶显示装置的光电转换装置的相对 灵敏度及光谱效率曲线。在图16中，可以知道光电转换装置的相对灵 敏度与光谱效率曲线非常接近。因此，光电转换装置可以具有与人眼近 似的视灵敏度，因此可以获得高性能光电转换装置。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内 容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其 它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。实施方式5在本实施方式中，说明可适用于本发明的液晶显示装置的光电转换 装置及其制造方法。以图13A和13B、图17A至18C示出光电转换装置 的部分截面图的一个例子来进行说明。首先，在衬底(第一衬底310)上形成元件。这里， 一种玻璃衬底 AN100用作村底310。接着，通过等离子体CVD方法形成将成为基绝缘膜312的包含氮 的氧化硅膜(厚度为100nm)，其上堆叠形成半导体膜，例如包含氢的 非晶硅膜(厚度为54 nm)而不暴露于空气中。而且，基绝缘膜312可以使用氧化硅膜、氮化硅膜、包含氮的氧化硅膜来层叠。例如，也可以形成一种厚度为50 nm的包含氧的氮化硅膜和厚度为100 nm的包含氮 的氧化硅膜堆叠的膜作为基绝缘膜312。注意，包含氮的氧化硅膜或氮 化硅膜用作防止杂质如碱金属等从玻璃衬底扩散的阻挡层。接着，利用固相生长方法、激光结晶方法、使用催化金属的结晶方 法等使上述非晶硅膜晶化以形成具有晶体结构的半导体膜(晶体半导体 膜)，例如多晶硅膜。这里，通过采用使用催化元素的结晶方法，获得 多晶硅膜。首先，通过旋转器涂敷包含10 ppm镍(以重量计算)的醋 酸镍溶液。注意，可以使用通过溅射方法在整个表面扩散镍元素的方法 代替涂敷法。然后，执行热处理并执行晶化以形成具有晶体结构的半导 体膜。这里，在热处理(500摄氏度，1小时)之后，执行用于晶化的 热处理(550摄氏度，4小时)以获得多晶硅膜。接着，使用稀氢氟酸等去除多晶硅膜表面上的氧化膜。此后，在空 气中或在氧氛围中执行激光照射(XeCl:波长为308 nm )以增加结晶程度和修复晶粒中留下的缺陷。使用波长为400nm以下的受激准分子激光或YAG激光器的二次谐 波或三次谐波作为激光。这里，可以使用重复频率大约为IO到1000Hz 的脉沖激光，使用光学系统将激光会聚到IOO到500mJ/cm2，执行重叠 率为90到95%的照射来扫描硅膜表面。在本实施方式中，在空气中执 行30 Hz的重复频率和470 mJ/cn^的能量密度的激光照射。因为在空气或氧氛围中执行激光照射，所以通过照射激光在表面上 形成氧化膜。在本实施方式中示出了使用脉沖激光器的例子，但是也可 以使用连续振荡激光器，且为在半导体膜晶化时获得大晶粒尺寸的晶 体，优选地使用能够连续振荡的固体激光器，并优选地使用基波的二次 到四次谐波。 一般地，可以使用Nd:YV04激光器(基波为1064nm)的 二次谐波(532 nm)或三次谐波(355 nm)。在使用连续振荡激光器的情况下，从IOW输出的连续振荡YV04 激光器发射的激光被非线性光学元件转换成高次谐波。或者，也存在如 下方法YV04晶体和非线性光学元件被放入共振器中并发射高次谐 波。而且，优选通过光学系统形成在照射表面上具有矩形形状或椭圆形 状的激光发射到待处理的对象。此时，需要大约0.01到100MW/cn^的 能量密度(优选为0.1到10 MW/cm2)。并且，以大约10到2000cm/s的速度相对于激光移动半导体膜来进行照射，即可。接着，除了通过上述激光照射形成的氧化膜之外，通过使用臭氧水处理表面120秒形成由总计为1到5nm的氧化膜构成的阻挡层。形成该 阻挡层以从膜中去除为晶化而添加的催化元素，例如镍(Ni)。尽管这 里通过使用臭氧水形成阻挡层，但阻挡层可以通过以下方法堆叠厚度大 约为l到10nm的氧化膜来形成在氧氛围下通过紫外线照射使具有晶 体结构的半导体膜的表面氧化的方法；通过氧等离子体处理使具有晶体 结构的半导体膜的表面氧化的方法；等离子体CVD方法；溅射方法； 气相沉积方法等。可以在形成阻挡层之前去除通过激光照射形成的氧化 膜。然后，通过溅射方法在阻挡层上形成10到400nm厚的变成吸杂位 置的包含氩元素的非晶硅膜，这里厚度为100nm。这里，包含氩元素的 非晶硅膜使用硅靶在包含氩的氛围中形成。当包含氩元素的非晶硅膜由 等离子体CVD方法形成时，成膜条件如下甲硅烷和氩的流量比 (SiH4:Ar)为1:99,成膜压力为6.665Pa， RF功率密度为0.087W/cm2， 成膜温度为350摄氏度。此后，被放入加热到650摄氏度的炉，来执行3分钟热处理以去除 催化元素(吸杂)。因此，具有晶体结构的半导体膜中的催化元素浓度 降低。可以用灯退火装置代替炉。接着，通过使用阻挡层作为蚀刻停止层选择性地去除作为吸杂位置 的包含氩元素的非晶硅膜，此后，通过稀氢氟酸选择性地去除阻挡层。 注意，在吸杂时，镍具有移动到高氧浓度区域的趋势，因此优选在吸杂 之后去除由氧化膜构成的阻挡层。注意，当不对半导体膜执行使用催化元素的晶化时，则不需要上述 步骤，例如形成阻挡层、形成吸杂位置、用于吸杂的热处理、去除吸杂 位置以及去除阻挡层。接着，使用臭氧水在获得的具有晶体结构的半导体膜(例如晶体硅 膜)的表面上形成薄的氧化膜，此后，使用第一光掩模制成由抗蚀剂形 成的掩模，执行所需形状的蚀刻处理以形成作为分离成岛状的半导体膜 的岛状半导体区331和332 (参照图nA)。在形成岛状半导体区之后， 去除由抗蚀剂形成的掩模。接着，如有必要，添加少量的杂质元素(硼或磷)以控制薄膜晶体管的阈值。这里，使用离子掺杂方法，其中乙硼烷(B2H6)没有按照质 量分离但被等离子体激励。接着，使用包含氢氟酸的蚀刻剂去除氧化膜，同时，岛状半导体区 331和332的表面被清洗。此后，形成包含硅作为其主要成分的绝缘膜， 该绝缘膜变成栅极绝缘膜313。这里，通过等离子体CVD方法形成厚度 为115nm的包含氮的氧化硅膜(成分比Si-32%, 0 = 59%, N = 7%, 以及H-2。/q )。接着，在栅极绝缘膜313上形成金属膜之后，使用第二光掩模执行 加工以形成栅电极334和335、布线314和315、以及端子电极350 (参 照图17B)。作为金属膜，例如使用其中氮化钽和鵠(W)分別以30nm 和370 nm堆叠的膜。除了上述以外，还可以使用由选自钛(Ti)、鵠(W)、钽(Ta)、 钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、 铑(Rh)、钇(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、柏(Pt)、铝(Al)、金 (Au)、银(Ag)和铜(Cu)的元素、或包含上述元素作为其主要成 分的合金材料或化合物材料构成的单层膜、由它们的氮化物，例如氮化 钛、氮化鵠、氮化钽或氮化钼构成的单层膜或叠层膜作为栅电极334和 335、布线314和315以及端子电极350。接着，将赋予一种导电类型的杂质引入到岛状半导体区331和332 以形成薄膜晶体管U2的源极区及漏极区3"、薄膜晶体管113的源极 区及漏极区338。在本实施方式中，形成n沟道型薄膜晶体管，因此，n 型杂质，例如磷(P)或砷(As)被引入到岛状半导体区331和332。接着，通过CVD方法形成50 nm的包含氧化硅膜的第一层间绝缘 膜(未图示)，此后，执行一个步骤，其中添加到每个岛状半导体区中 的杂质元素被激活。这种激活步骤通过以下方法执行使用灯光源的快 速热退火方法(RTA方法)；使用YAG激光器或受激准分子激光器从 衬底310的背面照射的方法；使用炉的热处理；或任何前述方法组合的 方法。然后，形成例如IO nm厚的包括氣化硅膜的第二层间绝缘膜316， 该氮化硅膜包含氢和氧。接着，在第二层间绝缘膜316上形成由绝缘材料构成的第三层间绝 缘膜317(参照图17D)。由CVD方法获得的绝缘膜可以用于第三层间绝缘膜317。在本实施方式中，为了改善粘附性，形成900nm厚的包含 氮的氧化硅膜作为第三层间绝缘膜317 。然后，执行热处理(300到550摄氏度下处理1到12小时，例如在 氮氛围中且在410摄氏度下处理1小时)以使岛状半导体膜氢化。执行 该步骤以通过包含在第二层间绝缘膜316中的氢终止岛状半导体膜的悬 挂键。不管栅极绝缘膜313的存在，岛状半导体膜都可以被氢化。此外，可以采用使用硅氧烷的绝缘薄膜和其叠层结构作为第三层间 绝缘膜317。硅氧烷的骨架结构包括硅(Si)氧(O)键。可以使用至少 包含氬的有机基(例如烷基或芳香族烃)作为取代基。也可使用氟基作 为取代基。在采用使用硅氧烷的绝缘膜及其叠层结构作为第三层间绝缘膜3n 的情况下，在形成第二层间绝缘膜316之后，可以执行热处理以使岛状 半导体膜氢化，然后形成第三层间绝缘膜317。接着，通过使用第三光掩模形成由抗蚀剂形成的掩模，且第一层间 绝缘膜、第二层间绝缘膜316、第三层间绝缘膜317及栅极绝缘膜313被选择性地蚀刻以形成接触孔。然后，去除由抗蚀剂形成的掩模。根椐需要形成第三层间绝缘膜317,即可。在不形成第三层间绝缘 膜317的情况下，在形成第二层间绝缘膜316之后，第一层间绝缘膜、 第二层间绝缘膜316和栅极绝缘膜313被选择性地蚀刻以形成接触孔。接着，在通过溅射方法形成金属叠层膜之后，通过使用第四光掩模 形成由抗蚀剂形成的掩模，然后，金属膜被选择性地蚀刻以形成布线 319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112的源电极及漏电极 341以及薄膜晶体管113的源电极及漏电极342。然后，去除由抗蚀剂形 成的掩模。在本实施方式中，金属膜是厚度为lOOmn的Ti膜、厚度为 350 nm的包含少量Si的Al膜以及厚度为100 nm的Ti膜的三层叠层。在布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管1U的源电 极及漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极及漏电极342由单层导电 膜形成时，钛膜(Ti膜)在耐热性、电导率等方面是优选的。除了钛膜， 可以使用由选自鴒(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、 锆(Zr)、锌(Zn)、钌(Ru)、铑(Rh)、把(Pd)、锇(Os )、 铱(Ir)和铀(Pt)的元素、包含上述元素作为其主要成分的合金材料 或化合物材料构成的单层膜，或由它们的氮化物，例如氮化钛、氮化钨、氮化钽或氮化钼形成的单层膜或叠层膜。通过使用单层膜形成布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管U2的源电极及漏电极 341以及薄膜晶体管U3的源电极及漏电极342，可以减少制造步骤中的 成膜次数。通过进行如上所述的工序，可以制造使用多晶硅膜的顶栅薄膜晶体 管U2和113。薄膜晶体管112和113的S值可以根据半导体膜的结晶 性、或半导体膜和栅极绝缘膜之间的界面状态而变化。接着，在形成导电金属膜(钛(Ti)或钼(Mo)等)之后，该膜不 易与后来形成的光电转换层(一般是非晶硅)反应而成为合金，使用第 五光掩模形成由抗蚀剂制成的掩模，然后，导电金属膜被选择性地蚀刻 以形成覆盖布线319的保护电极318 (参照图18A)。这里，使用通过 溅射方法形成的厚度为200 nm的Ti膜。注意，连接电极320、端子电 极351和薄膜晶体管的源电极和漏电极以与保护电极31S相同的方式被 金属膜覆盖。因此，导电金属膜还覆盖这些电极中第二层Al膜暴露的 侧面，该导电金属膜还可以防止铝原子扩散到光电转换层。然而，在布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管112 的源电极及漏电极341以及薄膜晶体管113的源电极及漏电极342由单 层导电膜形成的情况下，即如图13B所示，在代替这些电极或布线而形 成布线404、连接电极405、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极 及漏电极402以及薄膜晶体管113的源电极及漏电极403的情况下，没 有必要形成保护电极318。接着，在第三层间绝缘膜317上形成包括p型半导体层lllp、 i型 半导体层llli和n型半导体层1Un的光电转换层111。作为p型半导体层Ulp，可以通过等离子体CVD方法形成包含属 于元素周期表13族的杂质元素如硼(B)的半晶硅膜。或者，可以在形 成半晶硅膜之后，引入属于元素周期表13族的杂质元素。保护电极318与光电转换层111的最低层接触，在本实施方式中是 与p型半导体层Ulp接触。在形成p型半导体层lllp之后，相继形成i型半导体层llli和n 型半导体层llln。因此，形成包括p型半导体层Ulp、i型半导体层Uli 和n型半导体层llln的光电转换层111。作为i型半导体层Uli,可以通过等离子体CVD方法形成半晶硅包含属于元素周期表15族的杂质元素如磷(P)的 半晶硅膜作为n型半导体层llln,或者，也可以在形成半晶硅膜之后， 引入属于元素周期表15族的杂质元素。此外，不仅可以使用半晶半导体膜，而且可以使用非晶半导体膜作 为p型半导体层lllp、 i型半导体层Uli和n型半导体层1Un。接着，在整个表面形成厚度为lpm到30nm的由绝缘材料(例如， 包含硅的无机绝缘膜)形成的密封层324以荻得如图18B所示的状态。 这里，通过CVD方法形成lnm厚的包含氮的氧化硅膜作为绝缘材料膜。 通过使用无机绝缘膜，实现紧密性的提高。接着，在蚀刻密封层324以提供开孔之后，通过賊射方法形成端子 121和122。每个端子121和122是钛膜(Ti膜)(100nm)、镍膜(Ni 膜)(300 nm)和金膜(Au膜)(50nm)的叠层膜。这样获得的端子 121和端子122具有大于5N的粘附性，这是作为端子电极足够的粘附 性。通过上述步骤，形成能够焊接的端子121和端子122，而获得图18C 所示的结构。例如，可以使用一个大尺寸衬底(例如600cmx 720cm)制造大量 的光电IC芯片(2mmxl.5mm)，即光电转换装置的芯片。接着，通过 各个切割获得多个光电IC芯片。图19A是通过切割而获得的一个光电IC芯片(2mmxl.5mm)的 截面图，图19B是其俯视图，并且图19C是其仰视图。在图19A中，包 括衬底310、元件形成区域410、端子121和端子122厚度的总厚度是 0.8士0.05mm。此外，为了减少光电转换装置的总厚度，衬底310可以通过CMP 处理等研磨而减薄，然后，被切割机各个切割以获得多个光电转换装 置。图19B中，每个端子121和122的电极尺寸为0.6mmx l.lmm,电 极之间的间隙为0.4mm。此外，图19C中，光接收部411的面积是 1.57mm2。而且，放大电路部412提供有大约100个薄膜晶体管。最后，将获得的光电转换装置安装在衬底360的安装表面上(参照 图13A)。为了将端子121连接到电极361并将端子122连接到电极362, 分别使用焊料364和363。通过丝网印刷方法等在衬底360的电极361和362上提前形成焊料。然后，在焊料和端子电极处于抵接状态之后， 执行焊料回流处理来安装光电转换装置。例如在大约255摄氏度到265 摄氏度在惰性气体氛围中执行10秒左右的焊料回流处理。除了焊料以 外，还可以使用由金属(例如金或银)形成的凸块、或由导电树脂形成 的凸块等。而且，考虑到环境问题，无铅焊料可以用于安装。如上所述，可以制造光电转换装置。另外，也可以在使光从衬底310 一侧入射到光电转换层1U来测量光的区域以外的部分中使用框体等来 遮光。框体可以使用具有遮光功能的任何材料，例如，可以使用金属材 料或具有黑色颜料的树脂材料等形成框体。通过采用这种结构，可以获得具有更高可靠性光测量功能的光电转换装置。在本实施方式中，虽然说明了使用n沟道型薄膜晶体管形成光电转 换装置所具有的放大电路的情况，但是也可以使用p沟道型薄膜晶体 管。注意，只要使用p型杂质如硼(B)作为给岛状半导体区赋予一种 导电类型的杂质，就可以与n沟道型薄膜晶体管同样地制造p沟道型薄 膜晶体管。下面，示出使用p沟道型薄膜晶体管形成放大电路的例子。图34表示使用单晶半导体村底制造光电转换装置的例子。在图34 中，在单晶半导体衬底(在图34中为硅村底)上形成有晶体管602及 603。晶体管602及603是具有侧壁结构的绝缘层的顶栅晶体管。图20是放大电路如电流镜电路由p沟道型薄膜晶体管形成的光电 转换装置的截面图。在图20中，示出p沟道型薄膜晶体管201及202、 以及光电转换元件。注意，使用同一附图标记表示与图13A和13B相同 的部分，并省略对同一部分及具有同样功能的部分的详细说明。如上所 述，在薄膜晶体管201的岛状半导体区及薄膜晶体管202的岛状半导体 区中引入p型杂质如硼(B)，而在薄膜晶体管201中形成有源极区及 漏极区241,并在薄膜晶体管202中形成有源极区及漏极区242。光电 转换元件所具有的光电转换层222顺序层叠有n型半导体层222n、 i型 半导体层222i、 p型半导体层222p。注意，n型半导体层22211、 i型半 导体层222i、 p型半导体层222p分别可以通过使用与n型半导体层 llln、 i型半导体层llli、 p型半导体层1Up相同的材料及制造方法来 形成。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内 容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其 它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。实施方式6在本实施方式中，参照图21A至23B说明放大电路由底栅薄膜晶体管形成的光电转换装置及其制造方法的一个例子。首先，在衬底310上形成基绝缘膜312和金属膜511(参照图"A)。 在本实施方式中，例如，使用厚度为30nm的氮化钽和厚度为370nm的 鵠(W)堆叠作为金属膜5U。此外，除了上述以外，还可以使用由选自钛(Ti)、鵠(W)、钽 (Ta)、钼(Mo)、钕(Nd)、钴(Co)、锆(Zr)、锌(Zn)、钌 (Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、铝(Al)、 金(Au)、银(Ag)和铜(Cu)的元素、或包含上述元素作为其主要 成分的合金材料或化合物材料构成的单层膜，或由它们的氮化物，例如 氮化钛、氮化鴒、氮化钽或氮化钼构成的单层膜作为金属膜5U。金属膜511可以直接形成在衬底310上，而不在衬底310上形成基 绝缘膜312。接着，金属膜511被加工以形成栅电极512和513,布线314和315 以及端子电极350 (参照图"B)。然后，形成覆盖栅电极512和513、布线314和315以及端子电极 350的栅极绝缘膜514。在本实施方式中，可以使用如下包含硅作为其主要成分的绝缘膜形成栅极绝缘膜514:例如，通过等离子体CVD方法 形成的厚度为115 nm的包含氮的氧化硅膜(成分比Si = 32%, 0 = 59 % ， N = 7 % ， H = 2 % )。接着，在栅极绝缘膜514上形成岛状半导体区515和516。可以通 过与实施方式5中描述的岛状半导体区331和332相同的材料和制造工 序形成岛状半导体区515和516 (参照图21C)。在形成岛状半导体区515和516之后，形成掩模518，覆盖除了后 来将要成为薄膜晶体管501的源极区及漏极区521、薄膜晶体管502的 源极区及漏极区522的区域之外的部分，以引入赋予一种导电类型的杂 质(参照图21D)。作为一种导电类型的杂质，在形成n沟道型TFT的 情况下，磷(P)或砷(As)可以用作n型杂质，而在形成p沟道型TFT 的情况下，硼(B)可以用作p型杂质。在本实施方式中，n型杂质的磷 (P)被引入到岛状半导体区515和516，以形成薄膜晶体管501的源极 区及漏极区521、以及该区域之间的沟道形成区、薄膜晶体管502的源 极区及漏极区522、以及该区域之间的沟道形成区。如有必要，可以将 少量的杂质元素(硼或璘)添加到沟道形成区，以控制薄膜晶体管的阈 值。接着，去除掩模518，形成第一层间绝缘膜(未图示)、第二层间 绝缘膜316和第三层间绝缘膜3H (参照图21E)。第一层间绝缘膜、 第二层间绝缘膜316和第三层间绝缘膜317的材料和制造工序是基于实 施方式5中的描述。接着，在第一层间绝缘膜、第二层间绝缘膜316和第三层间绝缘膜 317中形成接触孔，并且形成金属膜，然后，该金属膜被选择性地蚀刻 以形成布线319、连接电极320、端子电极351、薄膜晶体管501的源电 极及漏电极531、以及薄膜晶体管502的源电极及漏电极532。然后， 去除由抗蚀剂形成的掩模。注意，本实施方式的金属膜是100 nm厚的 Ti膜、350 nm厚的包含少量Si的Al膜和100 nm厚的Ti膜的三层堆叠 的膜。此外，除了布线319及其保护电极318、连接电极320及其保护电 极533、端子电极351及其保护电极538、薄膜晶体管501的源电极及漏 电极531及其保护电极536、以及薄膜晶体管502的源电极及漏电极532 及其保护电极537，可以分别以与图13B所示的.布线404 、连接电极405 、端子电极401、薄膜晶体管112的源电极及漏电极402、以及薄膜晶体 管113的源电极及漏电极403相同的方式使用单层导电膜形成每个布线 和电才及。经过上述步骤，可以制造底栅薄膜晶体管501和502(参照图22A)。接着，在第三层间绝缘膜317上形成包括p型半导体层lllp、 i型 半导体层llli和n型半导体层Uln的光电转换层111 (参照图22B)。 对于该光电转换层111的材料和制造工序等可以参考实施方式5。接着，形成密封层324和端子121和122 (参照图22C)。端子121 与n型半导体层llln相连，端子122以和端子121相同的工序形成。而且，通过焊料364和363安装具有电极361和362的衬底360。 衬底360上的电极361通过焊料364安装到端子121上。此外，衬底360 上的电极362通过焊料363安装到端子122上(参照图23A)。在图23A所示的光电转换装置中，入射到光电转换层111的光主要 从衬底310—侧入射，其结构不局限于此。如图23B所示，也可以在除 了衬底310 —侧的形成有光电转换层111的区域以外的部分中形成框体 550。框体550可以使用具有遮光功能的任何材料，例如，可以使用金 属材料或具有黑色颜料的树脂材料等形成框体550。通过采用这种结 构，可以获得具有更高可靠性光测量功能的光电转换装置。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内 容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其 它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。实施方式7在本实施方式中，参照图24至图28B说明进行偏压切换的电路作 为偏压切换装置的一个例子。图24所示的电路是如下电路当输出从光电转换装置中荻得的电 流作为电压的输出电压到达某一定值时，使施加到光电转换装置的偏压 反相。就是说，它是基于预定的照度使偏压反相的电路。在图24所示 的电路中，以基准电压Vr为边界，当输出电压超过Vr时使偏压反相。在图24及图25中，附图标记901表示光电转换装置输出Vps,附 图标记902表示用来决定基准电压Vr的基准电压生成电路，附图标记 903表示比较器，并且附图标记904表示输出緩沖器。这里，输出緩冲 器904具有第一级904a、第二级904b、以及第三级9(Mc。虽然只示出 三级输出緩冲器，但是也可以设计为四级以上，或者，可以仅设计为一 级。注意，比较器903和输出緩冲器904分别相当于图28A和28B中的 偏压切换装置102和电源103，而且附图标记905相当于光电转换元件 101及电阻器104。图25表示图24的具体电路结构，其中比较器903具有p沟道型薄 膜晶体管911及913、 n沟道型薄膜晶体管912及914、以及电阻器W1。 另外，基准电压生成电路902具有电阻器923及924，而使用它们决定 基准电压Vr。在图25中，只示出输出緩冲器904的第一级卯4a,该第一级904a 由p沟道型薄膜晶体管915及n沟道型薄膜晶体管916形成。另外，虽 然在图25中示出具有一个栅电极的单栅极薄膜晶体管作为n沟道型薄 膜晶体管，但是也可以为降低截止电流而形成具有多个栅电极的薄膜晶 体管，即多栅极薄膜晶体管如具有两个栅电极的双栅极薄膜晶体管。至 于除了第一级卯4a以外的级，可以形成与第一级904a相同的电路。另外，可以采用图27A所示的电路942及图2了B所示的电路944代 替图25所示的输出緩沖器904的一级。图27A所示的电路942由n沟道 型薄膜晶体管916及p沟道型薄膜晶体管941形成，而图27B所示的电 路944由n沟道型薄膜晶体管916及943构成。作为光电转换装置输出Vps,可以使用输出从光电转换装置中获得的电流作为电压的输出电压，或者，可以使用通过放大电路放大所述输 出电压的电压。在图28A和28B中，使用基准电压生成电路决定基准电压Vr。在 想要获得其它基准电压的情况下，如图26A和26B所示，可以从外部电 路931直接输入基准电压Vr (参照图26A),或者，可以从电路932输 入，该电路932使用选择器(模拟开关等)选择几个输入电压(参照图 26B)。在图25所示的电路中，需要将基准电压Vr设定为构成比较器的薄 膜晶体管的阈值电压以上(若阔值电压为Vth，则为Vth《Vr)。为了 满足这种条件，需要调整基准电压或光电转换装置输出Vps。光电转换装置的输出Vps输入到比较器903的p沟道型薄膜晶体管 911的栅电极，而对输出Vps和来自基准电压生成电路902的电压值进 行比较。当输出Vps小于来自基准电压生成电路的电压值时，连接到电 源103中的电源103a，而在图28A所示的方向上流过电流。与此相反， 当输出Vps大于来自基准电压生成电路的电压值时，连接到电源103中 的电源103b，而在图28B所示的方向上流过电流。通过使用如上所述的偏压切换装置使施加到光电转换装置的偏压 反相，可以扩大照度测量范围，而不扩大输出电压或输出电流的范围。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附困的各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组合，或者，也可以转换成本实施方式所迷的内容。实施方式8在本实施方式中，说明将根椐本发明而获得的液晶显示装置安装到 各种电子设备的例子。作为可应用本发明的电子设备，可以举出电脑、 显示器、手机、电视等。这些电子设备的具体例子示在图29、图30及 图31A和31B中。图29表示将本发明适用于手机中的一个例子，该手机具有主体 A701、主体B702、框体703、操作键704、声音输入部705、声音输出 部706、电路衬底707、显示面板A708、显示面板B709、铰链710、透 光性材料部7U、以及光电转换装置712。光电转换装置712测量从框体703 —側入射的光，并且既根据所测 量的外部光的照度控制显示面板A708及显示面板B709的亮度，又根据 光电转换装置712获得的照度控制操作键704的照明。由此可以降低手 机的耗电量。图30表示与上述不同的手机的例子。在图30中，附图标记721表 示主体，附图标记722表示框体，附图标记723表示显示面板，附图标 记724表示操作键，附图标记725表示声音输出部，附图标记726表示 声音输入部，并且附图标记727表示光电转换装置。在图30所示的手机中，可以通过使用光电转换装置727测量外部 光来控制显示面板723的亮度。再者，可以测量设置在显示面板723中的背光灯装置的亮度，而控制亮度。因此，可以降低耗电量。图31A表示电脑，该电脑包括主体731、框体732、显示部733、键 盘734、外部连接端口 735、定位装置736、光电转换装置737等。光电 转换装置737测量周围亮度并反馈其信息，而调整显示部733 (或背光灯装置的亮度)。图31B表示诸如电视接收机等之类的显示装置。该显示装置由框体 741、支架742、显示部743、光电转换装置744等构成。光电转换装置 744测量周围亮度并反馈其信息，而调整显示部743 (或背光灯装置的 亮度)。图33A和33B表示将本发明的液晶显示装置安装在照相机中例如数 码相机中的例子。图33A是从正面观看时数码相机的立体图，图33B是从背面观看时数码相机的立体图。在图33A中，该数码相机具有释放按 钮801、主开关802、取景器窗口 803、闪光部分804、透镜805、照相 机镜筒806、以及框体807。在图33B中，该数码相机具有取景器目镜 窗口 811、监视器812、操作按钮813、光电转换装置814。当释放按钮801按到一半位置时，聚焦调整机构和曝光调整机构工 作，当释放按钮801按到最低位置时，快门开启。通过按下或旋转主开 关802而切换数码相机的电源的开和关。取景器窗口 803配置在数码相 机的前透镜805的上部，它是从图33B所示的取景器目镜窗口 8U确认 照相区域或焦点位置的装置。闪光部分804配置在数码相机的前表面的 上部，当拍摄目标亮度低时，通过按下释放按钮，在快门开启的同时照 射辅助光。透镜805配置在数码相机的正面。透镜由聚焦透镜、变焦透 镜等构成，其与快门和光圈(未图示)共同构成照相光学系统。此外， 在透镜的后面提供CCD (电荷耦合装置)等的成像元件。照相机镜筒 806移动透镜位置以调节聚焦透镜、变焦透镜等的焦点。当摄影时，照 相机镜筒滑出，使透镜805向前移动。此外，当携带时，透镜805向后 移动成紧缩状态。注意，本实施方式中采用的结构是通过滑出照相机镜 筒对拍摄目标进行缩放拍摄，但是不限于该结构，也可以使用具有这样 的结构的数码相机，其中通过框体807内部的照相光学系统而不通过滑 出照相机镜筒可以执行缩放拍摄。在数码相机背面的上部提供有取景器 目镜窗口 811,在确认拍摄区域或焦点位置时通过它进行查看。操作按 钮813是在数码相机的背面提供的用于各种功能的按钮，它由设定按 钮、菜单按钮、显示按钮、功能按钮、选择按钮等构成。通过将光电转换装置814安装到图33A和33B所示的照相机，可以 使光电转换装置814探测光是否存在以及光强度。因此，可以进行照相 机的曝光调整等。光电转换装置814测量周围亮度并反馈其信息，而调 整监视器812 (或背光灯装置的亮度)。本发明的液晶显示装置可以应用于其它电子设备，例如，投影电视 机和导航系统等。就是说，可以应用于需要测量光的任何装置。通过反 馈所测量的光的结果，可以降低耗电量。注意，在本实施方式中参照各种附图进行了说明。各附图所示的内 容(或其一部分)可以适用于其它附图所示的内容(或其一部分)，可 以与其它附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合如上所示的附图的 各部分和其它部分，可以构成更多附图。与此同样，本实施方式的各附图所示的内容(或其一部分)可以适 用于其它实施方式的附图所示的内容(或其一部分)，可以与其它实施 方式的附图所示的内容(或其一部分)组合，或者，也可以转换成其它 实施方式的附图所示的内容(或其一部分)。再者，通过组合本实施方 式的附图的各部分和其它实施方式的部分，可以构成更多附图。此外，本实施方式表示其它实施方式所述的内容(或其一部分)的 具体例子、其稍微变形的例子、其一部分改变的例子、改良例子、详细 例子、应用例子、相关部分的例子等。因此，其它实施方式所述的内容 可以适用于本实施方式所述的内容，可以与本实施方式所述的内容组 合，或者，也可以转换成本实施方式所述的内容。本说明书根据2006年12月27日在日本专利局受理的日本专利申请 编号2006-352691而制作，所述申请内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括光电转换装置；设置有像素部及像素周围部的液晶面板；以及背光灯装置，其中，所述光电转换装置配置在所述背光灯装置和所述液晶面板之间。
2. 根据权利要求1所述的液晶显示装置， 其中，所述光电转换装置包括传感部及驱动部，并且，所述传感部配置在所述背光灯装置和所述像素部之间。
3. 根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，所述驱动部配置在所述背光灯装置和所述像素周围部之间。
4. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括在所述像素周围部 上的电路，该电路形成在单晶衬底上。
5. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括在所述像素周围部 上的电路，该电路形成在与所述像素部相同的衬底上。
6. —种液晶显示装置，包括 包括传感部及驱动部的光电转换装置； 设置有像素部的液晶面板；以及 背光灯装置，其中，所述像素部包括透光区域及遮光区域，并且，所述传感部配置在所述背光灯装置和所述透光区域之间。
7. 根据权利要求6所述的液晶显示装置，其中，所述驱动部配置在所述背光灯装置和所述遮光区域之间。
8. 根据权利要求6所述的液晶显示装置，还包括配置在所述遮光区 域中的布线。
9. 根据权利要求6所述的液晶显示装置，还包括配置在所述遮光区 域中的晶体管。
10. 根据权利要求6所述的液晶显示装置，还包括配置在所述遮光区域中的黑矩阵。
11. 一种液晶显示装置，包括 包括传感部及驱动部的光电转换装置；设置有像素部的液晶面板；以及 背光灯装置，其中，所述像素部包括透光区域及反射区域，并且，所述传感部配置在所述背光灯装置和所述透光区域之间。
12. 根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，所述驱动部配置在所述背光灯装置和所述反射区域之间。
13. 根据权利要求11所述的液晶显示装置，其中，在所述透光区域中配置具有透光性的第一像素电极， 并且，在所述反射区域中配置具有反射性的第二像素电极。
14. 一种液晶显示装置，包括 液晶面板；在功能上连接到所述液晶面板的控制电路； 在功能上连接到所述控制电路的背光灯装置；以及 在功能上连接到所述控制电路且能够测量经过所述液晶面板的外 光的光电转换装置，其中，所述光电转换装置配置在所述背光灯装置和所述液晶面板之间。
15. 根据权利要求1所述的液晶显示装置， 其中，所迷液晶面板是有源矩阵型装置。
16. —种包括根据权利要求l所述的液晶显示装置的电子设备。
17. 根据权利要求6所述的液晶显示装置， 其中，所迷液晶面板是有源矩阵型装置。
18. —种包括根据权利要求6所迷的液晶显示装置的电子设备。
19. 根据权利要求11所述的液晶显示装置， 其中，所述液晶面板是有源矩阵型装置。
20. —种包括根据权利要求11所述的液晶显示装置的电子设备。
21. 根据权利要求14所述的液晶显示装置， 其中，所述控制电路包括在所述液晶面板中。
22. 根据权利要求14所述的液晶显示装置， 其中，所述液晶面板是有源矩阵型装置。
23. —种包括根据权利要求14所述的液晶显示装置的电子设备。
24. —种包括光电转换装置、液晶面板、以及背光灯装置的液晶显示装置的驱动方法，包括如下步骤通过使用所述光电转换装置测量外光，该外光经过所述液晶面板进 入所述液晶显示装置；以及根据由所述光电转换装置测量的所述外光而控制所述背光灯装置 的亮度，其中，所述光电转换装置配置在所述背光灯装置和所述液晶面板之间。
25.根据权利要求24所述的液晶显示装置的驱动方法， 其中，所述背光灯装置在进行所述测量步骤时不发光。
全文摘要
本发明涉及液晶显示装置、其驱动方法及使用该装置的电子设备。本发明的目的在于提供一种更小且高精度的液晶显示装置，该液晶显示装置具有利用光传感器的亮度调整功能。本发明的目的还在于提供一种因亮度调整功能而使图像质量高并使耗电量低的液晶显示装置。本发明的技术要点如下在液晶显示面板和背光灯装置之间配置光电转换装置。本发明的光电转换装置(也称为光电IC)具有测量光的传感部、以及驱动传感部的驱动部。通过使用传感部测量影响到显示的入射到液晶显示面板的外部光，并将其信息反馈到背光灯装置，可以控制背光灯装置的光强度。
文档编号G02F1/1333GK101221311SQ20071016086
公开日2008年7月16日 申请日期2007年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者山崎舜平, 梅崎敦司 申请人:株式会社半导体能源研究所