[发明专利]半导体装置及半导体装置的驱动方法

说明书

技术领域

技术领域涉及一种光传感器及其驱动方法。另外，技术领域涉及一种具有光传感器的显示装置及其驱动方法。另外，技术领域涉及一种具有光传感器的半导体装置及其驱动方法。

背景技术

近年来，安装有检测光的传感器（也称为“光传感器”）的显示装置引人注目。通过将光传感器设置在显示装置中，将显示屏幕还用作输入区域。作为一个例子，可以举出具备有图像拾取功能的显示装置（例如，参照专利文献1）。

另外，作为具有光传感器的半导体装置，可以举出CCD方式的图像传感器、CMOS方式的图像传感器等。这些图像传感器例如用于数码相机或手机等电子设备。

在安装有光传感器的显示装置中，首先从显示装置射出光。入射到存在检测对象的区域的光由检测对象遮挡，而一部分的光被反射。通过设置在显示装置内的像素中的光传感器检测出由检测对象反射的光，可以识别在该区域中存在检测对象。

另外，在安装有光传感器的半导体装置中，使用光传感器直接检测出或使用光学透镜等聚光之后检测出从检测对象射出的光或外光等被检测对象反射的光。

[专利文献1]日本专利申请公开2001-292276号公报

发明内容

为了取得检测对象的图像，需要在光传感器中将入射光转换为电信号。另外，由于电信号一般是模拟信号，所以需要使用A/D转换电路将该信号转换为数字信号。

于是，本发明的目的之一是在光传感器中将入射光准确地转换为电信号。另外，本发明的目的之一是提供具有用来达到上述目的的新的电路结构的光传感器。

另外，当取得快速地移动的检测对象的图像时有容易发生图像模糊的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。

另外，为了取得高分辨率的图像，需要A/D转换电路的快速工作，而有耗电量增大的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。

另外，为了取得高分辨率的彩色图像，需要A/D转换电路的快速工作，而有耗电量增大的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。

另外，当入射到光传感器的光微弱时，有难以将该光准确地转换为电信号的问题。本发明的目的之一是解决上述问题。

本发明的一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括具有光电二极管、第一晶体管以及第二晶体管的光传感器，光电二极管具有将对应于入射光的电荷供给到第一晶体管的栅极的功能，第一晶体管具有累积供给到栅极的电荷的功能，第二晶体管具有保持累积在第一晶体管的栅极中的电荷的功能。

上述第二晶体管优选使用氧化物半导体形成。

上述光电二极管优选使用单晶半导体形成。

在上述光传感器中设置有控制第一晶体管的输出信号的读取的第三晶体管。

本发明的另一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括多个光传感器，多个光传感器进行复位工作、累积工作及选择工作，同时进行复位工作，同时进行累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，同时进行复位工作，同时进行累积工作，而个别进行选择工作。并且，所有光传感器的选择工作所要的总时间优选比累积工作所要的时间长。

上述半导体装置具有在进行上述复位工作之后反复进行累积工作和选择工作的功能。

本发明的另一个实施方式是一种半导体装置，该半导体装置包括多个光传感器及特定的颜色的光源，该多个光传感器进行复位工作、累积工作及选择工作，对该特定的颜色同时进行复位工作，对该特定的颜色同时进行累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，同时进行复位工作，同时进行累积工作，个别进行选择工作。

当该特定颜色是多种颜色时，多个光传感器对该多种颜色中的各个颜色同时进行复位工作及累积工作，依次进行选择工作。由此，在多个光传感器中，对各个颜色同时进行复位工作，对各个颜色同时进行累积工作，而对各个颜色个别进行选择工作。

在本发明中，复位工作是指使光传感器初始化的工作，累积工作是指光传感器累积相应于入射光的电荷的工作，并且选择工作是指光传感器输出电信号（进行读取）的工作。

半导体装置是指具有半导体的性质的构件及包括该具有半导体的性质的构件的所有装置。例如，有时具有晶体管的显示装置也称为半导体装置。

光传感器的一个实施方式通过具有使用氧化物半导体的晶体管能够将入射光准确地转换为电信号。

由于同时进行多个光传感器的累积工作，所以可以在短时间内进行累积工作，并也可以对快速移动的检测对象取得很少模糊的图像。