专利名称：光感测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光感测装置，特别是涉及一种把具有不同特征值的光感测单元对应连接到相邻读取线的光感测装置。
背景技术：
请参阅图1。图1为现行的光感测模块100的示意图。光感测模块100包含有光感测单元102、读取单元104以及储电单元106。光感测单元102连接到具有一预定电平(如5伏特)的电压Vg的控制线107，而读取单元104则是连接到读取线108以输出读取电压(Vout)。光感测单元102的另一端会连接到另外一预定电平的电压(如Vs)的扫描讯号。读取单元104同样连接到另外一条可以具有电压Vg的控制线112，且储电单元106则电连接到光感测单元102以及读取单元104。读取单元104早于光感测单元102被开启，也就是说当控制线107开启光感测单元102之前控制线112会先开启读取单元104。当光感测单元102被开启时，重置讯号线(未绘示)的电压会对包含有电容C的储电单元106充电，使得此电容C会有一对应的电压电平(Va)。电容C连接到一直流电压(未绘示)，而电容C在光感测单元102接收到不同强度的光线时，该电压电平会因为漏电流(current leakage)的关系有不同的下降幅度。因为此下降幅度而影响的新的电容C的电压电平则是在读取单元104被开启时被读出到读取线108。读取线108连接到读取电路(未绘示)，而此读取电路依据读取线104所读取的电容C的电压电平判断光感测模块100所接收到的光线的强弱。光感测模块100可能包含有多个前述的光感测单元102，且每一光感测单元对应到一条前述的读取线108。由于光感测模块所接收到的光线可能会被超过一个光感测单元所接收，使得多条读取 线108都会反映对应的电容C的电压电平的变化。所以，光感测模块的读取线108会与差动放大器(differential amplifier)连接，以判断由读取线108所定义的光感测模块区域。如前所述，由于光线会被至少一个相邻光感测单元102所接收，如何增加光感测模块100判断接收到光线的区域的敏感度实为本发明欲改善的课题之一。
发明内容
本发明揭示了一种光感测装置。此光感测装置包含多条扫描线包含多条第一扫描线与多条第二扫描线、多条感应线、多条读取线、以及多个光感测模块电连接于对应的这些扫描线。每一光感测模块包含有第一光感测单元与第二光感测单元。每一第一光感测单元与第二光感测单元包含至少一感应单元、储电单元以及读取单元。感应单元具有第一端电连接至对应的感应线、第二端、以及控制端电连接至对应的扫描线。读取单元具有第一端、第二端，电连接至对应的读取线以及控制端电连接至对应的扫描线。光感测模块另外包含多个差动放大器电连接于对应的读取线，计算读取线间的差异值用来指出该光感测模块的一环境光变化。第一光感测单元的感应单元的第一晶体管与第二光感测单元的感应单元的第一晶体管具有不同的晶体管通道宽度(channel width)。
以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求的更进一步的解释。
图1为现行光感测模块的示意图。图2为依据本发明一实施例的一显示感应装置的简单方块图。图3为依据本发明一实施例的光感测模块的简单电路图。图4为当发生环境光变化时依据本发明一实施例的光感测单元所对应的读取线的输出的示意图。图5为依据本发明的一实施例的光感测单元的简单电路图。图6为依据本发明的一实施例的光感测单元的简单电路图。图7为依据本发明的一实施例的光感测单元700的简单电路图。附图符号说明100、300、500、600、700 光感测模块102、212、214、216、218、222、224、305、312、402、404、406、408、412、414、502、602、702光感测单元
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104、308、316、506、606、706 读取单元106,306,314,504,604,704 储电单元107、112 控制线108读取线204栅极驱动芯片206触控扫描驱动电路208感测电路317、335、508、512、514、516、608、612、708、712、714 晶体管318、328、336、342、518、614、716 第一端322、332、338、344、526、616、717 第二端324、334、340、346、524、618、718 控制端326共电压端348差动放大器
具体实施例方式以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭示的内容、权利要求及附图，本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。请参阅图2，图2为依据本发明的一实施例的一显示感应装置200的简单方块图。此显示感应装置200包含有栅极驱动电路(gate IC) 204、触控扫描驱动电路(touch scanIC) 206、感测电路(sensor IC) 208以及一光感测模块202。光感测模块202包含多个光感测单元212-224。光感测单元212-224分别电连接到栅极驱动芯片204以及触控扫描驱动电路206。每一光感测单元212-224与读取线R1-R6其中之一电连接。举例来说，光感测单元212对应连接到读取线Rl而光感测单元214则对应连接到读取线R2。因此，读取线R1-R6可以基于所接收到的电流而能感测到光感测单元212-224所接收的环境光的变化。相邻光感测单元212-224具有不同的特征值。举例来说，光感测单元212以及214是由不同晶体管通道宽度(channel width)的晶体管组成。明确地说，光感测单元212组成晶体管的通道宽度为100微米(micix) meters)，而光感测单元214组成晶体管的通道宽度可能是10微米。同样的道理，光感测单元216组成晶体管的通道宽度可能是100微米，而同样相邻于此光感测单元216的另一光感测单元218可能选用10微米通道宽度的晶体管。在某一实施例中，光感测单元212、216以及222是由相同的晶体管通道宽度(举例来说，100微米)的晶体管组合而成而光感测单元214、218与224则是由另外相同晶体管通道宽度(举例来说，10微米)的晶体管组合而成。光感测单元212-224方块中的数字代表其所分别采用的晶体管的通道宽度(以微米为单位)。具有不同特征值的光感测单元212-224在另一实施例中可能为让每一相邻光感测单元(举例来说，光感测单元212以及214)中所选用的晶体管的导通电压(Vgs)不同。除此之外，虽然每一光感测单元212-224可能选用单一晶体管而实施，然而选用多个晶体管的组合以达到不同晶体管通道宽度的目的，同样可以为实施本发明光感测单元的变化实施例之一。请合并参阅图2及图3。图3说明一光感测模块300的依据本发明的一实施例的简单电路图。光感测模块300包含第一光感测单元302以及第二光感测单元304。第一光感测单元302包含感应单元305、储电单元306以及读取单元308。而第二光感测单元304相似地包含感应单元312、储电单元314以及读取单元316。第一光感测单元302的感应单元305包含第一端318连接至一感应线(Sn+Ι)、第二端322以及控制端324连接至扫描线(Gn+1) ο储电单元306连接至感应单元305的第二端322以及一共电压端326 (Vc)，而读取单元308同样包含有第一端328连接至储电单元306、第二端332连接至读取线(Rl)以及控制端334连接至另一扫描线(Gn)。感应单元305包含晶体管317，晶体管317的第一端可为感应单元305的第一端318，晶体管317的第二端为感应单元305的第二端322，而晶体管317的控制端可为感应单元305的控制端324。感应单元312同样包含第一端336连接至感应线(Sn+Ι)、第二端338以及控制端340连接至扫描线(Wn+Ι)。储电单元314连接至感应单元312的第二端338以及共电压端326 (Vc)，而读取单元316包含第一端342连接至储电单元314、第二端344连接至另一读取线(R2)以及控制端346连接至另一扫描线(Gn)。感应单元312在一实施例中是由另外晶体管335所组成。此晶体管335的第一端即为感应单元312的第一端336，此晶体管335的第二端为感应单元312的第二端338，而此晶体管335的控制端可为感应单元335的控制端340。扫描线(Gn+Ι)与扫描线(Wn+Ι)可提供不同的低电平(logic low)电压。举例来说，扫描线(Gn+Ι)提供-6伏特的低电平电压，而扫描线(Wn+Ι)对应的低电平电压为_9伏特。而扫描线(Gn+Ι)以及扫描线(Wn+Ι)均可提供相同的高电平电压。使晶体管31 7与晶体管335的控制端通过扫描线(Gn+Ι)以及扫描线(Wn+Ι)分别连接到不同低电平电压，可使得晶体管317与晶体管335的栅极与源极间存在不同的电位差。光感测模块300另外包含差动放大器348电连接于对应的这些读取线Rl与R2。差动放大器348具有两个输入端，正输入端(+)与负输入端(_)分别电连接至第一光感测单元302对应的读取线Rl与该第二光感测单元304对应的读取线R2，以计算读取线Rl与R2间的差异值。此差异值可以用来指出光感测模块300的环境光变化。第一光感测单元302的感应单元305与第二光感测单元304的感应单元312可由不同通道宽度的晶体管组成。举例来说，感应单元305的组成晶体管(如晶体管317)的通道宽度可为100微米，而感应单元312的组成晶体管(如晶体管335)的通道宽度可为10微米。当感应单元305与被312被开启时，储电单元306与314的电容(Cl)都会被充电，而储存在电容Cl中的电荷会因为感应单元305与312接收到光线的照射(或是环境光的变化)而产生有漏电流的情况。当感应单元3 05与312的组成晶体管的通道宽度越大时，所产生的漏电流值越大，使得电容Cl的电压电平(如图1的Va)下降幅度越大。换句话说，当第一光感测单元302的感应单元305的组成晶体管的通道宽度总合越宽时，在有环境光变化时的情况下位于相同光感测单元302的储电单元306的Va值会小于另一具有较窄通道宽度的感应单元的光感测单元(如第二光感测单元304)的Va值。上述的电压电平(Va)会在读取单元308与312被开启时由读取线Rl与R2输出到差动放大器348。因为感应单元305与312具备的不同通道宽度的晶体管的原因，输出到差动放大器348的Va差异值会比感应单元305与312具有相同通道宽度的晶体管时更加明显(或是说，差异值更大)。而此更明显的差异将帮助光感测装置(或是具有本发明光感测装置的显示感测装置)更正确地检测到发生环境光变化的位置/区域。图3的晶体管317被选择成其控制端324与第一端318的电位差与所选择的晶体管335的控制端340与第一端336的电位差不同。图2所示的栅极驱动芯片204电连接到图3的第一光感测单元302的感应单元305的控制端324与读取单元308的控制端334。此栅极驱动芯片204同样电连接到第二光感测单元304的感应单元312的控制端340与读取单元316的控制端346。栅极驱动芯片204可用来控制第一光感测单元302的该感应单元305的晶体管317的该控制端324与第一端318的电位差与该第二光感测单元304的该感应单元312的晶体管335的该控制端340与第一端336的电位差不同。不同感应单元305与312所包含的晶体管317与335可因为不同电位差而被开启的设计，将有助于提升光感测单元305与312对于环境光变化的敏感度。换句话说，因为晶体管317与335是在不同电位差的情况下会被开启，在某些状况下相同的光线将不会同时开启晶体管317与335。如此一来，接收到光线的区域将能更精准地被确认。请参阅图4，图4为当发生环境光变化时本发明的光感测单元所对应的读取线的输出的示意图。假设光感测单元具有感应单元402-414，且感应单元402、406与412是由较大通道宽度(举例来说，通道宽度等于100微米)的晶体管所组成，而感应单元404、408与414的组成晶体管的通道宽度(譬如说，十微米的通道宽度)小于感应单元402、406与412的组成晶体管。当没有环境光变化时(或是没有光线被接收时)，感应单元402对应的读取线的输出(Val)大于感应单元404所对应的读取线的输出(Va2)。而当有环境光变化时(或是有光线被感应单元406与408接收时)，具有较大通道宽度晶体管的感应单元(这里是感应单元406)其读取线的输出会从Val下降到Va3，而感应单元408的读取线输出则仅由Va2下降到Va4。而没有接收到光线的感应单元412与414其对应的读取线输出则维持在Val以及Va2。当因为不同通道宽度所产生的读取线输出差异越大时，图4所显示关于读取线输出变化的波形可以指出是读取线R3与R4对应的位置/区域有环境光变化的发生。在本发明的实施例中，所谓环境光的变化包含光感测模块是否接收到一光笔光线，或是光感测模块是否被触碰。请参阅图5。图5为依据本发明的一实施例的光感测单元500的简单电路图。光感测单元500包含有感应单元502、储电单元504以及读取单元506连接至读取线R。设置于感应单元502与读取单元506之间的储电单元504与读取单元506的实施可以参考图3的叙述。而感应单元502除了晶体管508之外，可包含晶体管512、晶体管514与晶体管516。感应单元502包含第一端518连接至感应线(Sn+Ι)、第二端522以及控制端524连接至扫描线(Gn+Ι)。感应单元502的第一端518可视为晶体管508的第一端，感应单元502的第二端522为晶体管508的第二端，且感应单元502的控制端524等于是晶体管508的栅极端(gate)。晶体管512的第一端为晶体管508的第二端522，晶体管512的第二端则连接到储电单元504与读取单元506。而晶体管512的控制端则为晶体管508的第一端518。晶体管514与晶体管516之间的连接关系乃至于晶体管514与晶体管516本身与感应线(Sn+Ι)以及扫描线(Wn+Ι)的连接关系，可以参考上述晶体管508与晶体管512的安排。然而，晶体管 514与晶体管516的栅极端(或是控制端)连接到扫描线(Wn+Ι)，扫描线(Wn+Ι)所提供的低电平电压与扫描线(Gn+Ι)所提供的低电平电压不同，尽管两扫描线(Wn+Ι)与(Gn+Ι)可提供相同的高电平电压。光感测单元500的晶体管通道宽度大致上相等于晶体管508、晶体管512、晶体管514与晶体管516个别晶体管通道宽度的总和。请参阅图6。图6为依据本发明的一实施例的光感测单元600的简单电路图。光感测单元600包含有感应单元602、储电单元604以及读取单元606连接至读取线R。设置于感应单元602与读取单元606之间的储电单元604与读取单元606的实施可以参考图3的叙述。而感应单元602除了晶体管608之外另外可包括晶体管612。晶体管608的第一端614连接到感应线(Sn+Ι)，晶体管608的第二端616分别连接到储电单元604与读取单元606，晶体管608的栅极端618 (或是说控制端)连接到扫描线(Gn+Ι)。除了晶体管612连接到具有不同低电平电压提供的扫描线(Wn+Ι)以外，晶体管612的各端与储电单元604、读取单元606、感应线(Sn+Ι)以及扫描线的连接关系在本实施例中与晶体管608相同。光感测单元600的晶体管通道宽度大致上相等于晶体管608跟晶体管612晶体管通道宽度的总和。请参阅图7。图7为依据本发明的一实施例的光感测单元700的简单电路图。光感测单元700包含有感应单元702、储电单元704以及读取单元706连接至读取线R。设置于感应单元702与读取单元706之间的储电单元704与读取单元706的实施可以参考图3的叙述。而感应单元702除了晶体管708之外另外可包括晶体管712以及晶体管714。晶体管708的第一端716连接到感应线(Sn+Ι)，晶体管708的第二端717分别连接到储电单元704与读取单元706，晶体管708的控制端718连接到扫描线(Gn+Ι)。除了连接具有不同于扫描线(Gn+Ι)的低电平电压提供的扫描线(Wn+Ι)外，晶体管712与晶体管714各端与储电单元704、读取单元706、感应线(Sn+Ι)以及扫描线的连接关系可以参考图5的晶体管508与512实施。光感测单元700的晶体管通道宽度大致上相等于晶体管708、晶体管712以及晶体管714等效晶体管通道宽度的总和。不同数目的晶体管的选用，以及所选用的晶体管的特征尺寸差异，不同通道宽度的光感测单元/感应单元可因此被实施。光感测单元/感应单元中所使用的晶体管的差异(包含其数目)将可差异化(differentiate)各光感测单元/感应单元，相对于仅仅使用不同导通电压的晶体管的实施例，本实施例对于精确地检测接收到光线的区域有更大的帮助虽然本发明以前述的实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。因此本发明所界定的保护范围是 以本发明的权利要求为准。
权利要求
1.一种光感测装置，包含有: 多条扫描线，包含多条第一扫描线以及多条第二扫描线； 多条感应线； 多条读取线； 多条光感测模块电连接于对应的扫描线，每一光感测模块包含有一第一光感测单元与一第二光感测单元；其中每一该第一光感测单元与该第二光感测单元包含: 至少一感应单元，具有 一第一端，电连接至对应的感应线； 一第二端；以及 一控制端，电连接至对应的扫描线； 一储电单元，电连接该感应单元的第二端以及一共电压端之间；以及 一读取单元，具有AA-上山 —弟—觸； 一第二端，电连接至对应的读取线；以及 一控制端，电连接至对应的扫描线；以及 多个差动放大器电连接于对应的读取线，每一差动放大器具有两个输入端，分别电连接至该第一光感测单元对应的读取线与该第二光感测单元对应的读取线，用以计算相关于该光感测模块的一环境光变化； 其中该第一光感测单元的该至少一感应单元与该第二光感测单元的该至少一感应单元具有不同的等效晶体管通道宽度。
2.如权利要求1所述的光感测装置，其中该第一光感测单元的该至少一感应单元的该控制端与该至少一感应单元的该第一端的一电位差不同于该第二光感测单元的该至少一感应单元的该控制端与该至少一感应单元的该第一端的一电位差。
3.如权利要求1所述的光感测装置，其中该至少一感应单元包含:一第一晶体管，具有一第一端，一第二端，以及一控制端，其中该第一晶体管的控制端电连接至对应的扫描线，该第一晶体管的第一端电连接于对应的感应线，且该第一晶体管的第二端电连接至该储电单元。
4.如权利要求1所述的光感测装置，其中该至少一感应单元包含:一第一晶体管，以及一第二晶体管，分别具有一第一端，一第二端，以及一控制端，该第一晶体管的控制端电连接至对应的扫描线，且该一晶体管的第一端电连接于对应的感应线，该第一晶体管的第二端电连接至第二晶体管的第一端，第二晶体管的控制端电连接于对应的感应线，第二晶体管的第二端电连接至该储电单元。
5.如权利要求4所述的光感测装置，其中该第一晶体管的晶体管通道宽度不同于该第二晶体管的晶体管通道宽度。
6.如权利要求3或4所述的光感测装置，该至少一感应单元数目实质上为两个感应单元时，这些感应单元分别电连接至对应的第一扫描线以及对应的第二扫描线，其中这些第一扫描线的电压电平不同于这些第二扫描线的电压电平。
7.如权利要求1所述的光感测装置，其中该环境光变化包含有是否该光感测模块有接收到一光笔光线，或是该光感测模块是否被触碰。
全文摘要
一种光感测装置，包含多条扫描线、多条感应线、多条读取线、以及多个光感测模块电连接于对应的这些扫描线。每一光感测模块包含有第一光感测单元与第二光感测单元。每一第一光感测单元与第二光感测单元包含至少一感应单元、储电单元以及读取单元。感应单元具有第一端，电连接至对应的感应线、第二端以及控制端，电连接至对应的扫描线。读取单元具有第一端、第二端，电连接至对应的读取线以及一控制端电连接至对应的扫描线。光感测模块还包含多个差动放大器电连接于对应的读取线，计算读取线间的差异值用来指出该光感测模块的环境光变化。第一光感测单元的感应单元的第一晶体管与第二光感测单元的感应单元的第一晶体管具有不同的晶体管通道宽度。
文档编号G01J1/44GK103245412SQ20131017630
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年2月22日
发明者陈勇达, 钟岳宏 申请人:友达光电股份有限公司