フォトダイオード、第1のトランジスタ、及び第2のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、前記フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を前記第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、前記第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、前記蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、前記第2のトランジスタは、前記出力信号の読み出しを制御する機能を有し、前記読み出し制御トランジスタは、前記出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、及び前記読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されていることを特徴とする半導体装置。フォトダイオード、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び第3のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、前記フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を前記第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、前記第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、前記蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタのゲートに前記蓄積された電荷を保持する機能を有し、前記第3のトランジスタは、前記出力信号の読み出しを制御する機能を有し、前記読み出し制御トランジスタは、前記出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、前記第3のトランジスタ、及び前記読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されていることを特徴とする半導体装置。フォトダイオード、第1のトランジスタ、及び第2のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、前記フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を前記第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、前記第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、前記蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、前記第2のトランジスタは、前記出力信号の読み出しを制御する機能を有し、前記読み出し制御トランジスタは、前記出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、及び前記読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されており、前記読み出し制御トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記出力信号に応じて切り替えられることで、前記読み出し制御トランジスタの抵抗値を切り替えることを特徴とする半導体装置。フォトダイオード、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び第3のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、前記フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を前記第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、前記第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、前記蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、前記第2のトランジスタは、前記第1のトランジスタのゲートに前記蓄積された電荷を保持する機能を有し、前記第3のトランジスタは、前記出力信号の読み出しを制御する機能を有し、前記読み出し制御トランジスタは、前記出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、前記第3のトランジスタ、及び前記読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されており、前記読み出し制御トランジスタのゲートに印加される電圧は、前記出力信号に応じて切り替えられることで、前記読み出し制御トランジスタの抵抗値を切り替えることを特徴とする半導体装置。請求項1乃至請求項4のいずれか一において、前記フォトセンサが複数設けられ、前記フォトセンサはリセット動作、累積動作、及び読み出し動作を行う機能を有し、複数設けられた前記フォトセンサは、前記リセット動作を共通して行い、前記累積動作を共通して行い、前記読み出し動作を順次行う機能を有することを特徴とする半導体装置。フォトセンサを搭載した半導体装置では、各画素に設けられたフォトセンサが光を検出して生成した電気信号を収集するため、各画素にトランジスタを用いた回路が設けられている。フォトセンサを搭載した半導体装置は、入射光に応じた出力信号を電圧値の信号に変換するための読み取り制御トランジスタを有する。入射光に応じた出力信号は、フォトセンサに設けられたトランジスタ、及び読み取り制御トランジスタを抵抗と見なして抵抗分割することにより電圧値の変換を行うことができる。フォトセンサを搭載した半導体装置において、読み取り制御トランジスタを、非晶質シリコン、または多結晶シリコンを具備するトランジスタで形成することができる。しかしながら、非晶質シリコン、または多結晶シリコンを用いたトランジスタでは、オフ状態のトランジスタにおいて流れる電流である、オフ電流が流れることとなる。そのため、フォトセンサを搭載した半導体装置において読み取りを行わない期間では、時間の累積とともに、消費電力を増加させる一因となってしまう。本発明の一態様は、フォトセンサにおいて、低消費電力化を図ることができる半導体装置を提供することを課題の一とする。本発明の一態様は、フォトダイオード、第1のトランジスタ、及び第2のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、第2のトランジスタは、出力信号の読み出しを制御する機能を有し、読み出し制御トランジスタは、出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されている半導体装置である。本発明の一態様は、フォトダイオード、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び第3のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、第2のトランジスタは、第1のトランジスタのゲートに蓄積された電荷を保持する機能を有し、第3のトランジスタは、出力信号の読み出しを制御する機能を有し、読み出し制御トランジスタは、出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、及び読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されている半導体装置である。本発明の一態様は、フォトダイオード、第1のトランジスタ、及び第2のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、第2のトランジスタは、出力信号の読み出しを制御する機能を有し、読み出し制御トランジスタは、出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されており、読み出し制御トランジスタのゲートに印加される電圧は、出力信号に応じて切り替えられることで、読み出し制御トランジスタの抵抗値を切り替える半導体装置である。本発明の一態様は、フォトダイオード、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、及び第3のトランジスタを有するフォトセンサと、読み出し制御トランジスタを有する読み出し制御回路と、を有し、フォトダイオードは、入射光に応じた電荷を第1のトランジスタのゲートに供給する機能を有し、第1のトランジスタは、ゲートに供給された電荷を蓄積する機能と、蓄積された電荷を出力信号に変換する機能とを有し、第2のトランジスタは、第1のトランジスタのゲートに蓄積された電荷を保持する機能を有し、第3のトランジスタは、出力信号の読み出しを制御する機能を有し、読み出し制御トランジスタは、出力信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有し、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、及び読み出し制御トランジスタの半導体層は、酸化物半導体を用いて形成されており、読み出し制御トランジスタのゲートに印加される電圧は、出力信号に応じて切り替えられることで、読み出し制御トランジスタの抵抗値を切り替える半導体装置である。本発明の一態様において、フォトセンサが複数設けられ、フォトセンサはリセット動作、累積動作、及び読み出し動作を行う機能を有し、複数設けられたフォトセンサは、リセット動作を共通して行い、累積動作を共通して行い、読み出し動作を順次行う機能を有する半導体装置でもよい。また、半導体装置とは、半導体の性質を持つ物及びそれを有する物全般を指す。例えば、トランジスタを有する表示装置を単に半導体装置と呼ぶこともある。本発明のフォトセンサにおいて、低消費電力化を図ることができる半導体装置を提供することができる。以下、本発明の実施の形態及び実施例について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って本発明は本実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指し示す符号は異なる図面間において共通とする。なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、信号波形、又は領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお本明細書にて用いる第1、第2、第3、乃至第NNは自然数という用語は、構成要素の混同を避けるために付したものであり、数的に限定するものではないことを付記する。実施の形態1本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の一例について、図1、図2を参照して説明する。図1Aは、半導体装置10が有するフォトセンサ11の回路構成の一例である。また、フォトセンサ11に接続している読み出し制御回路12の構成の一例を示す。フォトセンサ11は、フォトダイオード13、トランジスタ14第1のトランジスタともいう、トランジスタ15第2のトランジスタともいうを有する。読み出し制御回路12はトランジスタ18読み出し制御トランジスタともいうを有する。フォトセンサ11において、フォトダイオード13は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線16に、他方の電極がトランジスタ14のゲートに接続されている。トランジスタ14は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準高電位電源線20に、ソース又はドレインの他方がトランジスタ15のソース又はドレインの一方に接続されている。トランジスタ15は、ゲートがゲート信号線17に、ソース又はドレインの他方がフォトセンサ出力信号線22に接続されている。また読み出し制御回路12において、トランジスタ18は、ソース又はドレインの一方がトランジスタ15のソース又はドレインの他方及びフォトセンサ出力信号線22に、ソース又はドレインの他方がフォトセンサ基準低電位電源線21に、ゲートがフォトセンサ選択信号線19に接続されている。なお、本明細書における回路図において、酸化物半導体層を用いるトランジスタと明確に判別できるように、酸化物半導体を用いるトランジスタの記号にはOSと記載している。例えば、図1Aにおいて、トランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18は、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタである。トランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18は、半導体層に酸化物半導体を有している。これらのトランジスタが半導体層に酸化物半導体を用いることで、オフ状態非導通状態ともいうのトランジスタにおいて流れる電流であるオフ電流を極めて小さくしたトランジスタとすることができる。なおトランジスタ14、トランジスタ15の半導体層は、いずれかの半導体層に酸化物半導体を用いる構成とすればよい。具体的には、図10Aに示すようにトランジスタ14が酸化物半導体を用いたトランジスタとしてもよいし、図10Bに示すようにトランジスタ15が半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタとしてもよい。なおトランジスタ14、トランジスタ15の半導体層に用いる、酸化物半導体以外の半導体としては、シリコンによる非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、又は単結晶半導体などを用いればよい。特に、フォトダイオード13から供給される電荷を出力信号に変換する機能を有するトランジスタ14には、単結晶半導体を用い、移動度の高いトランジスタとすることが望ましい。なお、AとBとが接続されている、と明示的に記載する場合は、AとBとが電気的に接続されている場合と、AとBとが機能的に接続されている場合と、AとBとが直接接続されている場合とを含むものとする。フォトダイオードリセット信号線16、ゲート信号線17は、フォトセンサ駆動回路により信号が供給される。フォトセンサ駆動回路は、特定の行に配置されたフォトセンサ11に対して、後述するリセット動作と累積動作と読み出し動作選択動作ともいうとを行うための信号を供給する。フォトセンサ選択信号線19、フォトセンサ基準高電位電源線20、フォトセンサ基準低電位電源線21、フォトセンサ出力信号線22は、フォトセンサ読み出し回路に接続される。フォトセンサ読み出し回路は、選択された行のフォトセンサ11の出力信号を読み出すための各配線の信号の制御を行う機能を有する。なお、フォトセンサ読み出し回路は、アナログ信号であるフォトセンサの出力信号を、オペアンプを用いてアナログ信号のままフォトセンサ出力信号線22より外部に取り出す構成や、A/D変換回路を用いてデジタル信号に変換してからフォトセンサ出力信号線22より外部に取り出す構成を有することができる。フォトダイオード13には、PN型、PIN型、ショットキー型、またはアバランシェ型のダイオードを用いることができる。PN型またはPIN型のダイオードを用いる場合は、それぞれの導電型P型とN型またはP型とI型とN型を有する半導体を積層した構造を用いることができる。またはそれぞれの導電型を有する半導体を同一平面内に配置した構造を用いることができる。フォトダイオード13を構成する半導体には、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体、又は単結晶半導体などを用いることができる。フォトダイオードは光の強度に応じて電気信号を生成する機能を有する。フォトダイオードに照射される光は被検出物で反射される光または被検出物から発せられる光である。被検出物で反射される光の光源として、半導体装置が有する照明装置または外光を用いることができる。トランジスタ14は、ゲートに電荷を蓄積累積する機能を有する。このゲートに蓄積される電荷により、トランジスタ14のゲートとソースの間に印加される電圧値が変化し、トランジスタ14のソースとドレインとの間の抵抗値が変化する。そして、フォトセンサ基準高電位電源線20とフォトセンサ基準低電位電源線21との間で抵抗分割され、フォトセンサ出力信号線22で入射光に応じた電圧値が得られる。トランジスタ15は、フォトセンサ11の出力信号の読み出しを制御する機能を有する。具体的には、フォトセンサ出力信号線22にフォトセンサ11の出力信号を転送する機能を有する。そのため、トランジスタ15は端子間の電気的な接続である導通または非導通を制御することで、出力信号の読み出しを高速で行うスイッチとしての機能が求められる。トランジスタ14及びトランジスタ15は、同じフォトセンサ出力信号線22に接続された他のフォトセンサの読み出し期間中には、フォトセンサ出力信号線22と、フォトセンサ基準高電位電源線20との間に流れる電流を極力小さくし、フォトセンサ出力信号線22の電位の変動に影響のないようにすることが好適である。そのため、トランジスタ14およびトランジスタ15には、オフ電流が小さいトランジスタを用いることが望ましい。本実施の形態で説明する構成では、図1Aに示すように、フォトセンサ11に用いるトランジスタの半導体層に酸化物半導体を用いることで、オフ電流を極端に小さくしたトランジスタを実現することができる。そして同じフォトセンサ出力信号線22に接続された他の画素の読み出し期間中に、フォトセンサ出力信号線22と、フォトセンサ基準高電位電源線20との間に流れる電流を極力小さくすることができ、フォトセンサ出力信号線22の電位の変動に影響のないようにすることができる。次に、読み出し制御回路12について説明する。図1Aに示す読み出し制御回路12は、フォトセンサ11の1列分に対応した回路である。フォトセンサ11の1列分の読み出し制御回路12は、トランジスタ18を有する。読み出し制御回路12では、フォトセンサ11への入射光に応じた出力信号に応じてソースとドレインとの間の抵抗値が変化するトランジスタ14と、フォトセンサ選択信号線19により定電圧が印加されることでソースとドレインとの間の抵抗値が設定されるトランジスタ18と、の抵抗分割によりフォトセンサ出力信号線22に出力される信号の電圧値の変換を行うことができる。すなわち、読み出し制御回路12は、フォトセンサ出力信号線22への信号を電圧値の信号に変換する抵抗素子としての機能を有するものである。なお本実施の形態では、読み出し制御回路12がフォトセンサ出力信号線22への信号を電圧値の信号に変換する期間以外の期間では、フォトセンサ選択信号線19によりトランジスタ18に印加する定電圧により、トランジスタ18を非導通状態とすることで、フォトセンサ出力信号線22とフォトセンサ基準低電位電源線21との間に流れる電流を極力小さくし、低消費電力化を図る構成とすることが好適である。フォトセンサを搭載した半導体装置において、読み出し制御回路12が有するトランジスタ18の半導体層に酸化物半導体を用いることで、オフ電流を極端に小さくしたトランジスタを実現することができる。そして読み出し制御回路12がフォトセンサ出力信号線22への信号を電圧値の信号に変換する期間以外の期間に、フォトセンサ選択信号線19からのトランジスタ18に印加する定電圧により、トランジスタ18を非導通状態とすることで、フォトセンサ出力信号線22と、フォトセンサ基準低電位電源線21との間に流れる電流を極力小さくすることができ、フォトセンサ出力信号線22の電位の変動に影響のないようにすることができる。このとき、フォトセンサ選択信号線19に印加される信号は、トランジスタ14のソースとドレインとの間の抵抗値に応じて、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値が変わるように調整して印加する構成とする。例えば、フォトセンサ11への入射光が大きいことでトランジスタ14のソースとドレインとの間の抵抗値が大きくなるように変化する場合、フォトセンサ選択信号線19の電圧を小さくして、トランジスタ14とトランジスタ18との抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22に出力される信号の電圧値が得られるようにする。逆に、フォトセンサ11への入射光が小さいことでトランジスタ14の抵抗が小さくなるように変化する場合、フォトセンサ選択信号線19の電圧を大きくして、トランジスタ14とトランジスタ18との抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22に出力される信号の電圧値が得られるようにする。その結果、広範囲の光強度に対して高分解能での撮像機能を実現できる安価な半導体装置を提供することができる。また本実施の形態に係るフォトセンサを搭載した半導体装置では、上述したように、半導体層に酸化物半導体を用いたトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18を有する。酸化物半導体を半導体層に用いたトランジスタは、オフ電流を極めて低減することができる。そのためフォトセンサが動作しない期間において、フォトセンサ基準高電位電源線20と、フォトセンサ基準低電位電源線21との間を流れる貫通電流を極めて小さくすることができる。そのため、フォトセンサを搭載した半導体装置の低消費電力化を図ることができる。次いで図1Aのフォトセンサ11の動作について、図1Bのタイミングチャートを用いて説明する。図1Bにおいて、信号31~信号35はそれぞれ、図1Aにおけるフォトダイオードリセット信号線16、ゲート信号線17、トランジスタ14のゲート、フォトセンサ出力信号線22、フォトセンサ選択信号線19の電位に相当する。なお図1Bに示すタイミングチャートは、リセット動作を行うリセット期間、電荷の累積動作を行う累積期間、読み出し動作を行う読み出し期間を有する。時刻Aから時刻Bまでの期間がリセット期間に相当する。時刻Bから時刻Cまでの期間が累積期間に相当する。時刻Cから時刻Dまでの期間が読み出し期間に相当する。また時刻Aから時刻Eまでの期間が読み取り動作期間に相当する。また図1Bでは、高電位の信号をH、低電位の信号をLとして説明する。なお図1Bでは、トランジスタのゲートに、低電位の信号が供給された場合にトランジスタが非導通状態となる。また図1Bでは、トランジスタのゲートに、高電位の信号が供給された場合に電位の大きさに応じてトランジスタのソースとドレインとの間の抵抗値が変化する導通状態となる。時刻Aにおいて、フォトダイオードリセット信号線16の電位信号31をHとするリセット動作開始と、フォトダイオード13が導通し、トランジスタ14のゲートの電位信号33がHとなる。またゲート信号線17信号32をLとしてトランジスタ15を非導通状態とする。また、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を一定の電圧値とする読み取り動作開始と、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号34はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Bにおいて、フォトダイオードリセット信号線16の電位信号31をLとするリセット動作終了、累積動作開始と、フォトダイオード13は光の入射により光電流が増大し、入射光の量に応じてトランジスタ14のゲートの電位信号33は低下するように変化する。すなわち、フォトダイオード13は、入射光に応じてトランジスタ14のゲートに電荷を供給する機能を有し、トランジスタ14のゲートの電位を低下させる。そして、トランジスタ14のソースとドレインの間の抵抗値が変化する。またゲート信号線17信号32をLとしてトランジスタ15を非導通状態とする。また、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を一定の電圧値とすると、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号34はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Cに、ゲート信号線17の電位信号32をHにする累積動作終了及び選択動作開始と、トランジスタ15が導通状態となる。すると、フォトセンサ基準高電位電源線20とフォトセンサ基準低電位電源線21との間に設けられた、入射光に応じてソースとドレインとの間の抵抗値が変化するトランジスタ14と、フォトセンサ選択信号線19により定電圧が印加されることで抵抗値が設定されるトランジスタ18との間で抵抗分割された電圧値がフォトセンサ出力信号線22で得られることとなる。ここで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号34は、トランジスタ14のゲートの電位信号33が低下する速さに依存する。すなわち、累積動作中にフォトダイオード13に照射される光の量に応じて変化する。したがって、フォトセンサ出力信号線22の電位を取得することで、累積動作中におけるフォトダイオード13への入射光の量を知ることができる。時刻Dにおいて、ゲート信号線17の電位信号32をLにする選択動作終了と、トランジスタ15が非導通状態となる。そして、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を一定の電圧値とすると、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号34はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Eにおいて、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を一定の電圧値から、トランジスタ18を非導通状態とする電圧値にする読み取り動作終了。その結果、トランジスタ15、及びトランジスタ18を共に非導通状態とすることで、非読み取り動作時における、フォトセンサ基準高電位電源線20と、フォトセンサ基準低電位電源線21との間に流れる貫通電流を小さくすることができる。なおフォトセンサ選択信号線19の電位信号35は、少なくともゲート信号線17の電位信号32がHの期間、すなわち選択動作の期間にHになっていればよく、図1Bでいえば、時刻Aから時刻Cの期間、Lとしてもよい。なお上記説明した図1Aの構成は、読み出し制御回路12の位置を図2に示すように、フォトセンサ基準低電位電源線21側からフォトセンサ基準高電位電源線20側にかえてもよい。なお、フォトダイオード13に照射されていた光の強度が大きい場合、ソースとドレインの間の抵抗値が大きくなる。そのため、フォトセンサ出力信号線22の電位信号34はHから低下する割合が大きく、フォトセンサ基準低電位電源線21の電位とほとんど変わらない値になる。そのため、光の強度が大きい場合、出力信号に応じた電位の変動を識別できないことになる。この場合には、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を下降することで、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値を大きくすることにより、抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22で入射光に応じた電圧値を得ることができる。前述の記載は、フォトダイオード13に照射する光の強度が大きい場合について説明したが、同様に、フォトダイオードに照射する光の強度が小さい場合についても応用することができる。光が弱い場合には、ソースとドレインの間の抵抗値が小さくなる。そのため、フォトセンサ出力信号線22の電位は、フォトセンサ基準高電位電源線20と概ね同一になり、出力信号に応じた電位の変動を識別できないことになる。この場合には、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を上昇することで、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値を大きくすることにより、抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22で入射光に応じた電圧値を得ることができる。すなわち、本実施の形態では、フォトセンサ選択信号線19の電位信号35を上昇または下降することで、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値を大きくすること、または小さくすることを容易に行うことができる。そのため、強い光や弱い光に対しても光を正確に電気信号に変換するフォトセンサとすることができる。従って、広範囲の光強度に応じた電気信号を出力することができるフォトセンサを具備する半導体装置10を提供することができる。以上のように、個々のフォトセンサの動作は、読み取り動作間において、リセット動作と累積動作と選択動作とを繰り返すことで実現される。上述したように、トランジスタ14、トランジスタ15、トランジスタ18は、酸化物半導体を用いることで、オフ電流を極めて小さくすることが好ましい。そして半導体装置10は、非動作時における貫通電流を低減することで、低消費電力化を図ることができる。このようなフォトセンサを有する半導体装置は、例えば、スキャナ、或いはデジタルスチルカメラなどの電子機器に用いることができる。また、タッチパネル機能を備えた表示装置に用いることができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。実施の形態2本実施の形態では、開示する発明の一態様である半導体装置の実施の形態1の構成とは異なる構成の一例について、図3A、Bを参照して説明する。なお本実施の形態において、上記実施の形態1で説明した図1Aと同じ構成の箇所については、同じ符号を付し説明を省略するものとする。図3Aに示す半導体装置10において、図1Aと異なる点は、トランジスタ14のゲートと、フォトダイオード13の他方の電極との間にゲートがゲート信号線42に接続されたトランジスタ41第3のトランジスタともいうが設けられた点である。トランジスタ41は、フォトセンサ11の累積動作を制御する機能を有する。すなわち、トランジスタ41は、導通状態において、フォトダイオード13で生成された電気信号をトランジスタ14のゲートに転送する機能を有する。また、トランジスタ41は、非導通状態において、トランジスタ14のゲートに蓄積累積された電荷を保持する機能を有する。そのため、オフ電流が極めて小さいトランジスタを用いることが望ましい。したがって、トランジスタ41のチャネル形成領域を構成する半導体層には、トランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18と同様に、オフ電流が非常に小さくかつ比較的移動度が高い、酸化物半導体を用いることが望ましい。酸化物半導体を用いたトランジスタは、シリコン等を用いたトランジスタと比べてオフ電流が非常に小さいという電気的特性を有する。なお、トランジスタ14、トランジスタ15の半導体層は、上記実施の形態1の構成と同様に、いずれかの半導体層に酸化物半導体を用いる構成とすればよい。次いで図3Aのフォトセンサ11の動作について、図3Bのタイミングチャートを用いて説明する。図3Bにおいて、信号51~信号56はそれぞれ、図3Aにおけるフォトダイオードリセット信号線16、ゲート信号線42、ゲート信号線17、トランジスタ14のゲート、フォトセンサ出力信号線22、フォトセンサ選択信号線19の電位に相当する。なお図3Bに示すタイミングチャートは、リセット動作を行うリセット期間、電荷の累積動作を行う累積期間、読み出し動作を行う読み出し期間を有する。時刻Aから時刻Bまでの期間がリセット期間に相当する。時刻Bから時刻Cまでの期間が累積期間に相当する。時刻Dから時刻Eまでの期間が読み出し期間に相当する。また時刻Aから時刻Fまでの期間が読み取り動作期間に相当する。また図3Bでは、高電位の信号をH、低電位の信号をLとして説明する。なお図3Bでは、トランジスタのゲートに、低電位の信号が供給された場合にトランジスタが非導通状態となる。また図3Bでは、トランジスタのゲートに、高電位の信号が供給された場合に電位の大きさに応じてトランジスタのソースとドレインとの間の抵抗値が変化する導通状態となる。時刻Aにおいて、フォトダイオードリセット信号線16の電位信号51をH、ゲート信号線42の電位信号52をHとするリセット動作開始と、フォトダイオード13及びトランジスタ41が導通し、トランジスタ14のゲートの電位信号54がHとなる。またゲート信号線17信号53をLとしてトランジスタ15を非導通状態とする。また、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を一定の電圧値とする読み取り動作開始と、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号55はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Bにおいて、フォトダイオードリセット信号線16の電位信号51をL、ゲート信号線42の電位信号52をHのままとするリセット動作終了、累積動作開始と、フォトダイオード13は光の入射により光電流が増大し、入射光の量に応じてトランジスタ14のゲートの電位信号54は低下するように変化する。すなわち、フォトダイオード13は、入射光に応じてトランジスタ14のゲートに電荷を供給する機能を有し、トランジスタ14のゲートの電位を低下させる。そして、トランジスタ14のソースとドレインの間の抵抗値が変化する。またゲート信号線17信号53をLとしてトランジスタ15を非導通状態とする。また、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を一定の電圧値とすると、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号55はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Cに、ゲート信号線42の電位信号52をLにする累積動作終了と、トランジスタ41が非導通状態となる。すると、トランジスタ14のゲートの電位信号54は一定となる。すなわち、トランジスタ14のゲートに蓄積累積された電荷量が一定となる。当該トランジスタ14のゲートの電位電荷量は、累積動作中にフォトダイオードから生成された光電流の大きさにより決まる。すなわち、当該トランジスタ14のゲートの電位電荷量は、フォトダイオードに照射されていた光の強度に応じて変化する。なお、ゲート信号線42の電位信号52をLとする際に、ゲート信号線42とトランジスタ14のゲートとの間における寄生容量により、トランジスタ14のゲートの電位電荷量が変化する。上記寄生容量による電位電荷量の変化量が大きい場合は、読み出しが正確に行えないことになる。上記寄生容量による電位電荷量の変化量を低減するには、トランジスタ41のゲート-ソースもしくはゲート-ドレイン間容量を低減する、トランジスタ14のゲート容量を増大する、ゲート信号線42に保持容量を設ける、などの対策が有効である。なお、図3A、Bでは、これらの対策を施し、上記寄生容量による電位電荷量の変化を無視できるとしている。時刻Dに、ゲート信号線17の電位信号53をHにする選択動作開始と、トランジスタ15が導通状態となる。すると、フォトセンサ基準高電位電源線20とフォトセンサ基準低電位電源線21との間に設けられた、入射光に応じてソースとドレインとの間の抵抗値が変化するトランジスタ14と、フォトセンサ選択信号線19により定電圧が印加されることで抵抗値が設定されるトランジスタ18との間で抵抗分割された電圧値がフォトセンサ出力信号線22で得られることとなる。ここで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号55は、トランジスタ14のゲートの電位信号54に依存する。すなわち、累積動作中にフォトダイオード13に照射される光の量に応じて変化する。したがって、フォトセンサ出力信号線22の電位を取得することで、累積動作中におけるフォトダイオード13への入射光の量を知ることができる。時刻Eにおいて、ゲート信号線17の電位信号53をLにする選択動作終了と、トランジスタ15が非導通状態となる。そして、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を一定の電圧値とすると、トランジスタ18のゲートに印加される電圧値に応じてトランジスタ18が抵抗素子として機能する。そしてトランジスタ14、トランジスタ15、及びトランジスタ18をそれぞれ抵抗素子として機能させると、トランジスタ15が高抵抗状態となることで、フォトセンサ出力信号線22の電位信号55はフォトセンサ基準低電位電源線21の電圧レベルと同程度の、低電圧の電圧レベルとなる。時刻Fにおいて、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を一定の電圧値から、トランジスタ18を非導通状態とする電圧値にする読み取り動作終了。その結果、トランジスタ15、及びトランジスタ18を共に非導通状態とすることで、フォトセンサ基準高電位電源線20と、フォトセンサ基準低電位電源線21との間に流れる貫通電流を小さくすることができる。なおフォトセンサ選択信号線19の電位信号56は、少なくともゲート信号線17の電位信号53がHの期間、すなわち選択動作の期間にHになっていればよく、図3Bでいえば、時刻Aから時刻Dの期間、Lとしてもよい。なお、フォトダイオード13に照射されていた光の強度が大きい場合、ソースとドレインの間の抵抗値が大きくなる。そのため、フォトセンサ出力信号線22の電位信号55はHから低下する割合が大きく、フォトセンサ基準低電位電源線21の電位とほとんど変わらない値になる。そのため、光の強度が大きい場合、出力信号に応じた電位の変動を識別できないことになる。この場合には、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を下降させることで、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値を大きくすることにより、抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22で入射光に応じた電圧値を得ることができる。前述の記載は、フォトダイオード13に照射する光の強度が大きい場合について説明したが、同様に、フォトダイオードに照射する光の強度が小さい場合についても応用することができる。光が強い場合には、ソースとドレインとの間の抵抗値が小さくなる。そのため、フォトセンサ出力信号線22の電位は、フォトセンサ基準高電位電源線20と概ね同一になり、出力信号に応じた電位の変動を識別できないことになる。この場合には、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を上昇させることで、トランジスタ18の抵抗を小さくすることにより、抵抗分割によるフォトセンサ出力信号線22で入射光に応じた電圧値を得ることができる。すなわち、本実施の形態では、上記実施の形態1と同様に、フォトセンサ選択信号線19の電位信号56を上昇または下降させることで、トランジスタ18のソースとドレインとの間の抵抗値を大きくすること、または小さくすることを容易に行うことができる。そのため、強い光や弱い光による光の強度に対しても光を正確に電気信号に変換するフォトセンサをすることができる。従って広範囲の光強度に応じた電気信号を出力することができるフォトセンサを具備する半導体装置10を提供することができる。また本実施の形態の構成は、上記実施の形態1とは異なり、累積動作が終了した後も、各フォトセンサにおけるトランジスタ14のゲートの電位を一定値に保つことができる。具体的には、トランジスタ41の半導体層に酸化物半導体を用いて形成し、オフ電流が極めて低いトランジスタとすることができる。そして、フォトセンサ11は、入射光を正確に電気信号に変換することができる。以上のように、個々のフォトセンサの動作は、読み取り動作間において、リセット動作と累積動作と選択動作とを繰り返すことで実現される。上述したように、トランジスタ14、トランジスタ15、トランジスタ18は、酸化物半導体を用いることで、オフ電流を極めて小さくすることが好ましい。そして半導体装置10は、非動作時における貫通電流を低減することで、低消費電力化を図ることができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。実施の形態3本実施の形態では、フォトセンサを具備する半導体装置である表示装置について図4乃至図5を参照して説明する。表示装置の構成について、図4を参照して説明する。表示装置100は、画素回路101、表示素子制御回路102及びフォトセンサ制御回路103を有する。画素回路101は、行列方向にマトリクス状に配置された複数の画素104を有する。各々の画素104は、表示素子105とフォトセンサ106を有する。全ての画素104にフォトセンサを設けず、複数の画素毎に設けてもよい。また、画素104の外にフォトセンサを設けてもよい。表示素子制御回路102は、表示素子105を制御する回路であり、信号線ビデオデータ信号線、ソース信号線ともいうを介して表示素子105にビデオデータなどの信号を入力する表示素子駆動回路107と、走査線ゲート信号線ともいうを介して表示素子105に信号を入力する表示素子駆動回路108を有する。フォトセンサ制御回路103は、フォトセンサ106を制御する回路であり、信号線側のフォトセンサ読み出し回路109と、走査線側のフォトセンサ駆動回路110を有する。図5に、画素104の回路構成の一例を示す。また、画素104に接続している読み出し制御回路200の構成の一例を示す。なお図5に示す画素におけるフォトセンサ106の一例として、図3Aで説明したフォトセンサの構成を示している。読み出し制御回路200は、図3Aで説明したフォトセンサ読み出し回路の構成を示している。画素104は、表示素子105と、フォトセンサ106とを有する。表示素子105は、トランジスタ201、保持容量202及び液晶素子203を有する。表示素子105において、トランジスタ201は、ゲートがゲート信号線208に、ソース又はドレインの一方がビデオデータ信号線212に、ソース又はドレインの他方が保持容量202の一方の電極と液晶素子203の一方の電極に接続されている。保持容量202の他方の電極と液晶素子203の他方の電極は所定の電位が供給される共通の配線に接続されている。液晶素子203は、一対の電極と、該一対の電極の間に液晶層を含む素子である。トランジスタ201は、液晶素子203と保持容量202への電荷の注入または排出を制御する機能を有する。例えば、ゲート信号線208に高電位が与えられるとトランジスタ201が導通状態となり、ビデオデータ信号線212の電位が液晶素子203と保持容量202に与えられる。液晶素子203に電圧を印加して液晶素子203を透過する光の明暗階調を作ることで、画像表示が実現される。保持容量202は、液晶素子203に印加される電圧を保持する機能を有する。また、液晶素子203を有する表示装置100は、透過型、反射型または半透過型の構造とすることができる。ビデオデータ信号線212は、図4に示す表示素子駆動回路107に接続される。表示素子駆動回路107はビデオデータ信号線212を介して表示素子105に信号を供給する回路である。ゲート信号線208は、図4に示す表示素子駆動回路108に接続される。表示素子駆動回路108はゲート信号線208を介して表示素子105に信号を供給する回路である。例えば、表示素子駆動回路108は、特定の行に配置された画素が有する表示素子を選択する信号を供給する機能を有する。また、表示素子駆動回路107は、選択された行の画素が有する表示素子に任意の電位を与える信号を供給する機能を有する。トランジスタ201のチャネル形成領域を構成する半導体には、上記実施の形態で述べたように、酸化物半導体を用いる。酸化物半導体を用い、オフ電流が極めて小さいトランジスタとすることで、液晶素子203に印加される電圧の保持特性を高めることができ、表示品質を高めることができる。加えてオフ電流が極めて小さいトランジスタであることを利用して、リフレッシュレートを大幅に低減することにより、低消費電力化を図ることができる。なお、ここでは、表示素子105が液晶素子を有する場合について説明したが、発光素子などの他の素子を有していてもよい。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子であり、具体的には発光ダイオード、OLEDOrganicLightEmittingDiode等が挙げられる。フォトセンサ106は、フォトダイオード204、トランジスタ205第1のトランジスタともいう、トランジスタ206第3のトランジスタともいう、トランジスタ207第2のトランジスタともいうを有する。フォトセンサ106において、フォトダイオード204は、一方の電極がフォトダイオードリセット信号線210に、他方の電極がトランジスタ207のソース又はドレインの一方に接続されている。トランジスタ205は、ソース又はドレインの一方がフォトセンサ基準信号線213に、ソース又はドレインの他方がトランジスタ206のソース又はドレインの一方に接続されている。トランジスタ206は、ゲートがゲート信号線211に、ソース又はドレインの他方がフォトセンサ出力信号線214に接続されている。トランジスタ207は、ゲートがゲート信号線209に接続されている。またトランジスタ207は、ソース又はドレインの他方がトランジスタ205のゲートノード215に接続されている。ゲート信号線209、フォトダイオードリセット信号線210、ゲート信号線211は、図4に示すフォトセンサ駆動回路110に接続される。フォトセンサ駆動回路110は、特定の行に配置された画素が有するフォトセンサ106に対して、後述するリセット動作と累積動作と読み出し動作とを行う機能を有する。フォトセンサ出力信号線214、フォトセンサ基準信号線213は、図4に示すフォトセンサ読み出し回路109に接続される。フォトセンサ読み出し回路109は、選択された行の画素が有するフォトセンサ106の出力信号を読み出す機能を有する。なお、フォトセンサ読み出し回路109は、アナログ信号であるフォトセンサの出力を、オペアンプを用いてアナログ信号のまま外部に取り出す構成や、A/D変換回路を用いてデジタル信号に変換してから外部に取り出す構成を有することができる。なお本実施の形態のフォトセンサ106で示す、フォトダイオード204、トランジスタ205、トランジスタ206、トランジスタ207については、上記実施の形態1及び2で説明した、フォトダイオード13、トランジスタ14、トランジスタ15、トランジスタ41と同様であり、上述の説明と同様である。また、本実施の形態の読み出し制御回路200で示す、トランジスタ216については、上記実施の形態1及び2で説明した、トランジスタ18と同様であり、上述の説明と同様である。これにより、広範囲の光強度に応じた電気信号を出力することができるフォトセンサ106を提供することができる。すなわち、強い光や弱い光に対しても光を正確に電気信号に変換することが可能となる。従って本実施の形態で示す構成は、上述したように、各トランジスタに酸化物半導体を用いることで、オフ電流を極めて小さくする。そして半導体装置10は、非動作時における貫通電流を低減することで、低消費電力化を図ることができる。また上述したように、各トランジスタに酸化物半導体を用い、オフ電流を極めて小さくすることで、トランジスタのゲートに蓄積された電荷を保持する機能を向上させることができる。そのため、フォトセンサは、入射光を正確に電気信号に変換することが可能となる。なお、本実施の形態では、表示機能を有し、フォトセンサを有する表示装置について説明したが、表示機能を有さないフォトセンサを有する半導体装置にも容易に応用できる。すなわち、本実施の形態における表示装置100から、表示に要する回路、具体的には、表示素子制御回路102、表示素子105を取り除いたものを用いて、半導体装置を構成することができる。フォトセンサを有する半導体装置としては、例えば、スキャナ、或いはデジタルスチルカメラなどの電子機器に用いられる撮像装置が挙げられる。本実施の形態によれば、広範囲の光強度に対して高分解能での撮像機能を実現できる安価な表示装置もしくは半導体装置を提供することができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。実施の形態4本実施の形態では、複数のフォトセンサを用いた場合の駆動方法について説明する。まず、図6に示すタイミングチャートのような駆動方法を図3Aに示したフォトセンサに適用して考える。図6は、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるフォトダイオードリセット信号線16に各々入力される信号601、信号602、信号603と、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるゲート信号線42に各々入力される信号604、信号605、信号606と、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるゲート信号線17に各々入力される信号607、信号608、信号609と、フォトセンサ選択信号線19に入力される信号621の信号波形を示すタイミングチャートである。期間610は、1回の撮像に要する期間である。また、期間611、期間612、期間613は、第2行のフォトセンサが、各々リセット動作、累積動作、選択動作を行っている期間である。このように、各行のフォトセンサを順に駆動していくことで、撮像が可能になる。ここで、各行のフォトセンサにおける累積動作について、時間的なズレが生じていることがわかる。すなわち、各行のフォトセンサにおける撮像の同時性が損なわれる。そのため、撮像画像にブレが生じることになる。特に、第1行から第3行の方向に高速に移動する被検出物に対しては、尾を引くように、拡大されたような形状の撮像画像になり、逆方向に移動する被検出物に対しては、縮小されたような形状の撮像画像になるなど、形状が歪みやすい。各行のフォトセンサにおける累積動作に時間的なズレを生じさせないためには、各行のフォトセンサを順に駆動する周期を短くすることが有効である。しかしながら、この場合、フォトセンサの出力信号をオペアンプもしくはA/D変換回路で非常に高速度で取得する必要がある。したがって、消費電力の増大を招く。特に、高解像度の画像を取得する場合には、非常に困難となる。そこで、図7に示すタイミングチャートのような駆動方法を提案する。図7は、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるフォトダイオードリセット信号線16に各々入力される信号701、信号702、信号703と、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるゲート信号線42に各々入力される信号704、信号705、信号706と、第1行、第2行、第3行のフォトセンサにおけるゲート信号線17に各々入力される信号707、信号708、信号709と、フォトセンサ選択信号線19に入力される信号721の信号波形を示すタイミングチャートである。期間710は、1回の撮像に要する期間である。また、期間711、期間712、期間713は、第2行のフォトセンサが、各々リセット動作他の行でも共通、累積動作他の行でも共通、選択動作を行っている期間である。図7において、図6と異なるのは、全行のフォトセンサについて、リセット動作と累積動作とが共通の時間に行われ、累積動作終了後に累積動作とは非同期に、各行で順に選択動作を行う点である。累積動作を共通の期間にすることで、各行のフォトセンサにおける撮像の同時性が確保され、高速に移動する被検出物に対しても、ブレが少ない画像を容易に得ることができる。累積動作を共通にすることで、各フォトセンサのフォトダイオードリセット信号線16の駆動回路を共通にすることができる。また、各フォトセンサのゲート信号線42の駆動回路も共通にすることができる。このように駆動回路を共通にすることは、周辺回路の削減や低消費電力化に有効である。さらに、選択動作を各行で順次行うことで、フォトセンサの出力信号を取得する際に、オペアンプもしくはA/D変換回路の動作速度を遅くすることが可能である。その際、選択動作に要する合計の時間を、累積動作に要する時間より長くすることが好ましい。特に、高解像度の画像を取得する場合には、非常に有効である。なお、図7では、各行のフォトセンサを順次駆動する駆動方法について、タイミングチャートを示したが、特定の領域における画像を取得するために、特定の行におけるフォトセンサのみを順次駆動する駆動方法も有効である。これにより、オペアンプもしくはA/D変換回路の動作を軽減し、消費電力を低減しながら、必要な画像を取得することができる。また、数行おきにフォトセンサを駆動する駆動方法も有効である。すなわち、複数のフォトセンサの一部を駆動させる。これにより、オペアンプもしくはA/D変換回路の動作を軽減し、消費電力を低減しながら、必要な解像度の画像を取得することができる。以上のような駆動方法を実現するためには、累積動作が終了した後も、各フォトセンサにおけるトランジスタ14のゲートの電位を一定に保つ必要がある。したがって、図3Aで説明したように、トランジスタ41は、酸化物半導体を用いて形成され、オフ電流が極めて小さいことが好ましい。以上のような形態とすることで、高速で移動する被検出物に対してもブレが少なく、高解像度の撮像が実現でき、且つ低消費電力の表示装置又は半導体装置を提供することができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。実施の形態5本実施の形態では、フォトセンサを有する半導体装置の構造及び作製方法について説明する。図8に半導体装置の断面図を示す。なお、表示装置を構成する場合も、以下の半導体装置を用いることができる。図8に、フォトセンサを有する半導体装置の断面の一例を示す。図8に示すフォトセンサを有する半導体装置では、絶縁表面を有する基板501TFT基板上に、フォトダイオード502、トランジスタ540、トランジスタ503、液晶素子505が設けられている。トランジスタ503、トランジスタ540上には酸化物絶縁層531、保護絶縁層532、層間絶縁層533、層間絶縁層534が設けられている。フォトダイオード502は、層間絶縁層533上に設けられ、層間絶縁層533上に形成した電極層541と、層間絶縁層534上に設けられた電極層542との間に、層間絶縁層533側から順に第1半導体層506a、第2半導体層506b、及び第3半導体層506cを積層した構造を有している。電極層541は、層間絶縁層534に形成された電極層543と電気的に接続し、電極層542は電極層541を介してゲート電極層545と電気的に接続している。ゲート電極層545は、トランジスタ540のゲート電極層と電気的に接続しており、フォトダイオード502はトランジスタ540と電気的に接続している。フォトセンサを有する半導体装置に含まれる酸化物半導体層を用いるトランジスタ503、トランジスタ540は、その電気的特性変動を抑止するため、変動要因となる水素、水分、水酸基又は水素化物水素化合物ともいうなどの不純物を酸化物半導体層より意図的に排除し、かつ不純物の排除工程によって同時に減少してしまう酸化物半導体を構成する主成分材料である酸素を供給することによって、酸化物半導体層を高純度化及び電気的にI型真性化する。よって酸化物半導体中の水素及びキャリアは少なければ少ないほどよく、トランジスタ503、トランジスタ540は、酸化物半導体に含まれる水素が5×1019/cm3以下、好ましくは5×1018/cm3以下、より好ましくは5×1017/cm3以下、または5×1016/cm3未満として、酸化物半導体に含まれる水素をゼロに近くなるように極力除去し、キャリア濃度を5×1014/cm3未満、好ましくは5×1012/cm3以下とした酸化物半導体層でチャネル形成領域が形成される。酸化物半導体中にキャリアが極めて少ないゼロに近いため、トランジスタ503、540では、オフ電流が少なければ少ないほど好ましい。オフ電流とは、-1V~-10Vの間のいずれかのゲート電圧を印加した場合にトランジスタのソース、ドレイン間を流れる電流のことであり、本明細書に開示する酸化物半導体を用いたトランジスタは、チャネル幅wが1μmあたりの電流値が100aA/μm以下、好ましくは10aA/μm以下、さらに好ましくは1aA/μm以下である。さらに、pn接合がなく、ホットキャリア劣化がないため、トランジスタの電気的特性がこれらによる影響を受けない。従って、上記酸化物半導体層を用いたトランジスタ503、トランジスタ540はオフ電流が極めて小さく、安定な電気特性を有する信頼性の高いトランジスタである。トランジスタ503、トランジスタ540に含まれる酸化物半導体膜としては、四元系金属酸化物であるIn-Sn-Ga-Zn-O膜や、三元系金属酸化物であるIn-Ga-Zn-O膜、In-Sn-Zn-O膜、In-Al-Zn-O膜、Sn-Ga-Zn-O膜、Al-Ga-Zn-O膜、Sn-Al-Zn-O系や、二元系金属酸化物であるIn-Zn-O膜、Sn-Zn-O膜、Al-Zn-O膜、Zn-Mg-O膜、Sn-Mg-O膜、In-Mg-O膜や、In-O膜、Sn-O膜、Zn-O膜などの酸化物半導体膜を用いることができる。また、上記酸化物半導体膜にSiO2を含んでもよい。また、酸化物半導体膜は、InMO3ZnOmm>0で表記される薄膜を用いることができる。ここで、Mは、Ga、Al、MnおよびCoから選ばれた一または複数の金属元素を示す。例えばMとして、Ga、Ga及びAl、Ga及びMn、またはGa及びCoなどがある。InMO3ZnOmm>0で表記される構造の酸化物半導体膜のうち、MとしてGaを含む構造の酸化物半導体を、上記したIn-Ga-Zn-O酸化物半導体とよび、その薄膜をIn-Ga-Zn-O非単結晶膜ともよぶこととする。ここでは、第1半導体層506aとしてp型の導電型を有する半導体層、第2半導体層506bとして高抵抗な半導体層i型半導体層、第3半導体層506cとしてn型の導電型を有する半導体層を積層するpin型のフォトダイオードを例示している。第1半導体層506aはp型半導体層であり、p型を付与する不純物元素を含むアモルファスシリコン膜により形成することができる。第1半導体層506aの形成には13族の不純物元素例えばボロンBを含む半導体材料ガスを用いて、プラズマCVD法により形成する。半導体材料ガスとしてはシランSiH4を用いればよい。または、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等を用いてもよい。また、不純物元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入法を用いて該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等により不純物元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。この場合にアモルファスシリコン膜を形成する方法としては、LPCVD法、気相成長法、又はスパッタリング法等を用いればよい。第1半導体層506aの膜厚は10nm以上50nm以下となるよう形成することが好ましい。第2半導体層506bは、i型半導体層真性半導体層であり、アモルファスシリコン膜により形成する。第2半導体層506bの形成には、半導体材料ガスを用いて、アモルファスシリコン膜をプラズマCVD法により形成する。半導体材料ガスとしては、シランSiH4を用いればよい。または、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等を用いてもよい。第2半導体層506bの形成は、LPCVD法、気相成長法、スパッタリング法等により行っても良い。第2半導体層506bの膜厚は200nm以上1000nm以下となるように形成することが好ましい。第3半導体層506cは、n型半導体層であり、n型を付与する不純物元素を含むアモルファスシリコン膜により形成する。第3半導体層506cの形成には、15族の不純物元素例えばリンPを含む半導体材料ガスを用いて、プラズマCVD法により形成する。半導体材料ガスとしてはシランSiH4を用いればよい。または、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等を用いてもよい。また、不純物元素を含まないアモルファスシリコン膜を形成した後に、拡散法やイオン注入法を用いて該アモルファスシリコン膜に不純物元素を導入してもよい。イオン注入法等により不純物元素を導入した後に加熱等を行うことで、不純物元素を拡散させるとよい。この場合にアモルファスシリコン膜を形成する方法としては、LPCVD法、気相成長法、又はスパッタリング法等を用いればよい。第3半導体層506cの膜厚は20nm以上200nm以下となるよう形成することが好ましい。また、第1半導体層506a、第2半導体層506b、及び第3半導体層506cは、アモルファス半導体ではなく、多結晶半導体を用いて形成してもよいし、微結晶セミアモルファスSemiAmorphousSemiconductor:SAS半導体を用いて形成してもよい。微結晶半導体は、ギブスの自由エネルギーを考慮すれば非晶質と単結晶の中間的な準安定状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルが単結晶シリコンを示す520cm-1よりも低周波数側にシフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す520cm-1とアモルファスシリコンを示す480cm-1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手ダングリングボンドを終端するため水素またはハロゲンを1原子またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体膜が得られる。この微結晶半導体膜は、周波数が数十MHz~数百MHzの高周波プラズマCVD法、または周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD装置により形成することができる。代表的には、SiH4、Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などの水素化珪素を水素で希釈して形成することができる。また、水素化珪素及び水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。これらのときの水素化珪素に対して水素の流量比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、更に好ましくは100倍とする。さらには、シリコンを含む気体中に、CH4、C2H6等の炭化物気体、GeH4、GeF4等のゲルマニウム化気体、F2等を混入させてもよい。また、光電効果で発生した正孔の移動度は電子の移動度に比べて小さいため、pin型のフォトダイオードはp型の半導体層側を受光面とする方がよい特性を示す。ここでは、pin型のフォトダイオードが形成されている基板501の面からフォトダイオード502が光を受け、その光を電気信号に変換する例を示す。また、受光面とした半導体層側とは逆の導電型を有する半導体層側からの光は外乱光となるため、電極層は遮光性を有する導電膜を用いるとよい。また、n型の半導体層側を受光面として用いることもできる。液晶素子505は、画素電極507と、液晶508と、対向電極509とを有する。画素電極507は、基板501上に形成されており、トランジスタ503とは導電膜510を介して電気的に接続されている。また、対向電極509は、基板513対向基板上に形成されており、画素電極507と対向電極509の間に、液晶508が挟まれている。トランジスタ503は実施の形態1におけるトランジスタ201に対応する。画素電極507と対向電極509の間のセルギャップは、スペーサー516を用いて制御することが出来る。図8では、フォトリソグラフィーで選択的に形成された柱状のスペーサー516を用いてセルギャップを制御しているが、球状のスペーサーを画素電極507と対向電極509の間に分散させることで、セルギャップを制御することも出来る。また液晶508は、基板501と基板513の間において、封止材により囲まれている。液晶508の注入は、ディスペンサ式滴下式を用いても良いし、ディップ式汲み上げ式を用いていても良い。画素電極507には、透光性を有する導電性材料、例えばインジウム錫酸化物ITO、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物ITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛ZnO、酸化亜鉛ZnOを含むインジウム亜鉛酸化物IZOIndiumZincOxide、ガリウムGaを含む酸化亜鉛、酸化スズSnO2、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。また、導電性高分子導電性ポリマーともいうを含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、若しくはアニリン、ピロールおよびチオフェンの2種以上からなる共重合体若しくはその誘導体等が挙げられる。また、本実施の形態では、透過型の液晶素子505を例に挙げているので、画素電極507と同様に、対向電極509にも上述した透光性を有する導電性材料を用いることが出来る。画素電極507と液晶508の間には配向膜511が、対向電極509と液晶508の間には配向膜512が、それぞれ設けられている。配向膜511、配向膜512はポリイミド、ポリビニルアルコールなどの有機樹脂を用いて形成することができ、その表面には、ラビングなどの、液晶分子を一定方向に配列させるための配向処理が施されている。ラビングは、配向膜に圧力をかけながら、ナイロンなどの布を巻いたローラーを回転させて、上記配向膜の表面を一定方向に擦ることで、行うことが出来る。なお、酸化珪素などの無機材料を用い、配向処理を施すことなく、蒸着法で配向特性を有する配向膜511、配向膜512を直接形成することも可能である。また、液晶素子505と重なるように、特定の波長領域の光を通すことができるカラーフィルタ514が、基板513上に形成されている。カラーフィルタ514は、顔料を分散させたアクリル系樹脂などの有機樹脂を基板513上に塗布した後、フォトリソグラフィーを用いて選択的に形成することができる。また、顔料を分散させたポリイミド系樹脂を基板513上に塗布した後、エッチングを用いて選択的に形成することもできる。或いは、インクジェットなどの液滴吐出法を用いることで、選択的にカラーフィルタ514を形成することもできる。また、フォトダイオード502と重なるように、光を遮蔽することが出来る遮蔽膜515が、基板513上に形成されている。遮蔽膜515を設けることで、基板513を透過してタッチパネル内に入射したバックライトからの光が、直接フォトダイオード502に当たるのを防ぐことができる他、画素間における液晶508の配向の乱れに起因するディスクリネーションが視認されるのを防ぐことができる。遮蔽膜515には、カーボンブラック、二酸化チタンよりも酸化数が小さい低次酸化チタンなどの黒色顔料を含む有機樹脂を用いることができる。また、クロムを用いた膜で、遮蔽膜515を形成することも可能である。また、基板501の画素電極507が形成されている面とは反対の面に、偏光板517を設け、基板513の対向電極509が形成されている面とは反対の面に、偏光板518を設ける。酸化物絶縁層531、保護絶縁層532、層間絶縁層533、層間絶縁層534としては、絶縁性材料を用いて、その材料に応じて、スパッタリング法、SOG法、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷等等の方法や、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を用いて形成することができる。酸化物絶縁層531としては、酸化シリコン層、酸化窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、又は酸化窒化アルミニウム層などの酸化物絶縁層の単層、又は積層を用いることができる。保護絶縁層532としては、無機絶縁材料である、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、窒化アルミニウム層、又は窒化酸化アルミニウム層などの窒化物絶縁層の単層、又は積層を用いることができる。またμ波2.45GHzを用いた高密度プラズマCVDは、緻密で絶縁耐圧の高い高品質な絶縁層を形成できるので好ましい。層間絶縁層533、534としては、表面凹凸を低減するため平坦化絶縁膜として機能する絶縁層が好ましい。層間絶縁層533、534としては、例えばポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、エポキシ等の、耐熱性を有する有機絶縁材料を用いることができる。また上記有機絶縁材料の他に、低誘電率材料low-k材料、シロキサン系樹脂、PSGリンガラス、BPSGリンボロンガラス等の単層、又は積層を用いることができる。バックライトからの光は、矢印520で示すように基板513、液晶素子505を通って、基板501側にある被検出物521に照射される。そして、被検出物521において反射された光は、矢印522で示すように、フォトダイオード502に入射する。液晶素子は、TNTwistedNematic型の他、VAVerticalAlignment型、OCBOpticallyCompensatedBirefringence型、IPSIn-PlaneSwitching型などであっても良い。また、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いてもよい。なお、本実施の形態では、画素電極507と対向電極509の間に液晶508が挟まれている構造を有する液晶素子505を例に挙げて説明したが、本発明の一態様に係る半導体装置はこの構成に限定されない。IPS型のように、一対の電極が、共に基板501側に形成されている液晶素子であっても良い。以上のような形態とすることで、高速動作による撮像が可能な半導体装置を提供することができる。本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することができる。実施の形態6本発明の一態様に係る半導体装置は、タッチパネルとして応用可能である。タッチパネルは、表示装置、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置代表的にはDVD:DigitalVersatileDiscなどの記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを有する装置に用いることができる。その他に、本発明の一態様に係るタッチパネルを用いることができる電子機器として、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、ゴーグル型ディスプレイヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置カーオーディオ、デジタルオーディオプレイヤーなど、複写機、ファクシミリ、プリンター、プリンター複合機、現金自動預け入れ払い機ATM、自動販売機などが挙げられる。本実施の形態では、本発明の一態様に係るタッチパネルを用いた電子機器の一例を、図9を参照して説明する。図9Aは表示装置であり、筐体5001、表示部5002、支持台5003などを有する。本発明の一態様に係るタッチパネルは、表示部5002に用いることができる。表示部5002に本発明の一態様に係るタッチパネルを用いることで、高分解能である撮像データの取得を行うことができ、より高機能のアプリケーションが搭載された表示装置を提供することができる。なお、表示装置には、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。図9Bは携帯情報端末であり、筐体5101、表示部5102、スイッチ5103、操作キー5104、赤外線ポート5105などを有する。本発明の一態様に係るタッチパネルは、表示部5102に用いることができる。表示部5102に本発明の一態様に係るタッチパネルを用いることで、高分解能である撮像データの取得を行うことができ、より高機能のアプリケーションが搭載された携帯情報端末を提供することができる。図9Cは現金自動預け入れ払い機であり、筐体5201、表示部5202、硬貨投入口5203、紙幣投入口5204、カード投入口5205、通帳投入口5206などを有する。本発明の一態様に係るタッチパネルは、表示部5202に用いることができる。表示部5202に本発明の一態様に係るタッチパネルを用いることで、高分解能である撮像データの取得を行うことができ、より高機能のアプリケーションが搭載された現金自動預け入れ払い機を提供することができる。そして、本発明の一態様に係るタッチパネルを用いた現金自動預け入れ払い機は、指紋、顔、手形、掌紋及び手の静脈の形状、虹彩などの、生体認証に用いられる生体情報の読み取りを、より高精度で行うことが出来る。よって、生体認証における、本人であるにもかかわらず本人ではないと誤認識してしまう本人拒否率と、他人であるにもかかわらず本人と誤認識してしまう他人受入率とを、低く抑えることができる。図9Dは携帯型ゲーム機であり、筐体5301、筐体5302、表示部5303、表示部5304、マイクロホン5305、スピーカー5306、操作キー5307、スタイラス5308などを有する。本発明の一態様に係るタッチパネルは、表示部5303または表示部5304に用いることができる。表示部5303または表示部5304に本発明の一態様に係るタッチパネルを用いることで、高分解能である撮像データの取得を行うことができ、より高機能のアプリケーションが搭載された携帯型ゲーム機を提供することができる。なお、図9Dに示した携帯型ゲーム機は、2つの表示部5303、表示部5304を有しているが、携帯型ゲーム機が有する表示部の数は、これに限定されない。本実施の形態は、上記実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。