光侦测像素结构、光侦测器件、光侦测装置的制作方法

光侦测像素结构、光侦测器件、光侦测装置
[0001]
本申请是分案申请，原申请的申请号为201711271086.1，申请日为2017年12月5号，申请名称为：光侦测薄膜、光侦测器件、光侦测装置。
技术领域
[0002]
本发明涉及光学器件领域，特别涉及一种光侦测装置。


背景技术：

[0003]
目前的显示面板技术，不论是液晶显示屏(lcd)、有源阵列式有机发光二极管(amoled)显示屏、或微发光二极管(micro-led)显示屏，皆是以薄膜电晶管(tft)结构扫描并驱动单一像素，以实现屏上像素阵列之显示功能。形成tft开关功能的主要结构为半导体场效晶体管(fet)，其中熟知的半导体层主要材料有非晶硅、多晶硅、氧化铟镓锌(igzo)、或是混有碳纳米材料的有机化合物等等。由于光侦测二极管(photo diode)的结构亦可采用此类半导体材料制备，且生产设备也兼容于tft阵列的生产设备，所制备的光敏二极管又可直接与tft集成并以tft实现对光敏二极管进行扫描与驱动功能，因此近年来tft光侦测二极管开始以tft阵列制备方式作生产，并广泛应用在x光感测平板器件，如中华人民共和国专利cn103829959b、cn102903721b所描述。
[0004]
相较于传统结晶材料制备的影像传感器件，上述tft光感测阵列薄膜材料之光禁带宽度(band gap)皆以可见光为主要吸收范围，因此较易受环境可见光之干扰形成噪声，导致信号噪声比(snr)较低。受限于此，tft光感测阵列初期的应用乃是以x光感测平板器件应用为主，主要原因即为x光属短波长光且准直性高，x光影像先入射到感测平板上配置之光波长转换材料，将x光影像转换较长波长之可见光再直接于感测平板内部传输至tft光感测阵列薄膜上，避免了周围环境之可见光形成噪声干扰，如上述中华人民共和国专利cn103829959b、cn102903721b所描述。
[0005]
若将此类熟知的tft可见光感测阵列薄膜配置在显示屏结构内，可作为将光侦测功能集成在显示屏之一种实现方案。然而受限于显示屏的厚度以及显示像素开口孔径等因素，光侦测二极管阵列感测的真实影像已是发生绕射等光学失真之影像，且因光学信号穿透显示屏多层结构，并且在光学显示信号、触摸感测信号并存的情况下，欲从低信噪比场景提取有用光学信号具备很高的困难度，技术困难等级达到近乎单光子成像之程度，必须借由相关算法依光波理论运算重建方能解析出原始影像。为了避开此一技术难点，熟知将可见光传感器薄膜配置在原显示屏结构内会需要额外的光学增强器件，或是仅将光传感器薄膜配置在显示屏侧边内，利用非垂直反射到达侧边之光线进行光影像重建，例如：中华人民共和国专利cn101359369b所述。然而虽然此类技术可避开了弱光成像的技术难点，额外的光学器件增加了光侦测显视屏的厚度，在显视屏侧边的配置方式则无法满足用户的全屏体验。
[0006]
如图1所示，为现有技术的光侦测器件的单一光敏像素结构，光敏二极管通常配置一个tft进行扫描与驱动，当光敏二极管接受到光信号照光后产生光电流，并将光电流的电
荷储存在电容内，栅极扫描驱动线会以一定的周期打开或关闭tft栅极。当栅极为开，电容将储存的电荷以放电电流形式，自源极到漏极输出至数据传输线。因此栅极的周期开关可对光信号产生的光电流作周期性的取样，而光敏二极管对不同光强度的信号会产生不同大小的光电流。如图2所示，该光电流经电容储存与放电后，借由数据传输线传输到信号读出芯片(即外部数字读出芯片，readout ic)，该读出芯片主要模块有(1)将电流信号转为电压信号之积分器；(2)模拟/数字转换器(analog to digital converter,a/d converter)，通过转换即可得到不同光强度(不同灰度)的数字信号。
[0007]
然而上述这个熟知光敏像素与读出电路的设计，受到(1)tft与光敏二极管材料本质特性、(2)tft与光敏二极管结构设计、(3)读出芯片的设计、与(4)外在环境等等因素的影响，噪声极难抑制，导致信噪比太低，无法满足高分辨率的薄膜阵列器件需求，不易扩大具有集成光侦测功能的显示器之应用范围至影像识别等技术应用上、特别是接触式生理特征识别等高分辨率的应用要求上。由上述熟知光传感器薄膜的现有技术可以看出，欲配置光侦测器件(包括多个光侦测像素结构)在显示屏结构内，需要对光侦测像素结构光敏二极管、与薄膜晶体管电路进行改善，以提高侦测的信噪比以及拓展其对应的应用类别。


技术实现要素：

[0008]
为此，需要提供一种光侦测的技术方案，用于解决现有的光侦测像素结构存在的信噪比低、应用范围有限等问题。
[0009]
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种光侦测像素结构，包括：
[0010]
第一光敏元件，用于接收第一光电流；所述第一光电流包括第一差模电流和第一共模电流；
[0011]
共模消除电路，用于消除所述第一光电流中的第一共模电流，得到所述第一差模电流。
[0012]
进一步地，还包括：第一电路元件，所述第一电路元件用于存储或释放所述第一差模电流。
[0013]
进一步地，所述共模消除电路包括：第二光敏元件，所述第二光敏元件与所述第一光敏元件反向相接，且构成闭合回路。
[0014]
进一步地，还包括源极、漏极和第一栅极开关，所述源极与所述第一光敏元件连接；
[0015]
所述第一栅极开关设置于源极和漏极之间，用于在接收到第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述源极和漏极。
[0016]
进一步地，所述第一电路元件分别与所述源极、所述第一光敏元件连接，用于存储所述第一差模电流。
[0017]
进一步地，所述第一电路元件还用于在所述第一栅极开关处于开启状态时，释放存储的第一差模电流，并通过所述源极将所述第一差模电流传输至所述漏极。
[0018]
进一步地，所述共模消除电路包括第二光敏元件，所述第一光敏元件与所述第二光敏元件反向相接。
[0019]
进一步地，所述共模消除电路包括第二光敏元件、第二栅极开关、第三栅极开关、第二电路元件和第三电路元件；
[0020]
所述第三电路元件设置于所述第一光敏元件和所述第二光敏元件之间，所述第三栅极开关设置于所述第一光敏元件与所述第三电路元件之间；
[0021]
所述第一光敏元件和所述第二光敏元件同向设置，所述第二光敏元件分别与所述第二电路元件、所述第二栅极开关连接；所述第二栅极开关与所述第一栅极开关均适于接收所述第一开关开启信号；
[0022]
所述共模消除电路用于消除所述第一光电流中的第一共模电流，并将所述第一差模电流存储至所述第三电路元件。
[0023]
进一步地，所述第三电路元件用于在所述第一栅极开关、所述第二栅极开关和所述第三栅极开关均处于开启状态时，释放存储的第一差模电流，并通过源极将所述第一差模电流传输至漏极。
[0024]
进一步地，所述第一栅极开关、第二栅极开关用于接收第一开关关闭信号，处于关闭状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二开关开启信号，处于开启状态，以使得第一光敏元件接收第一光电流，并将第一光电流存储至第一电路元件，使得第二光敏元件接收第二光电流，并将第二光电流存储至第二电路元件；
[0025]
所述第一栅极开关、第二栅极开关还用于接收第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二开关关闭信号，处于关闭状态，以使得第一共模电流依次通过源极、漏极释放，将第一差模电流存储于第三电路元件中。
[0026]
进一步地，所述第一栅极开关、第二栅极开关还用于接收第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二开关开启信号，处于开启状态，从而释放第三电路元件存储的第一差模电流，并通过源极将第一差模电流传输至漏极。
[0027]
进一步地，所述第一栅极开关、第二栅极开关还用于接收第一开关重置信号，处于重置状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二开关重置信号，处于重置状态，以使得第一电路元件、第二电路元件、第三电路元件存储的电流重置归零。
[0028]
进一步地，所述第三栅极开关的数量为两个，包括第四栅极开关和第五栅极开关；
[0029]
所述第三电路元件设置于第四栅极开关和第五栅极开关之间，第四栅极开关设置于第一光敏元件与第三电路元件之间，所述第五栅极开关设置于第二光敏元件与第三电路元件之间，第四栅极开关和第五栅极开关共用相同的栅极扫描驱动线。
[0030]
本发明第二方面还提供了一种光侦测器件，所述器件包括多个像素侦测区，每个像素侦测区对应设置一个像素薄膜电路和光侦测像素结构；所述光侦测像素结构为如本发明第一方面所述的光侦测像素结构。
[0031]
进一步地，每两个或是两组以上双数组的像素侦测区对应设置一个像素薄膜电路和所述光侦测像素结构。
[0032]
进一步地，所述像素薄膜电路用于扫描驱动与传输数据，包括至少一个薄膜电晶管。
[0033]
进一步地，所述两个像素侦测区或是两组以上双数组的像素侦测区之间间隔设置。
[0034]
本发明第三方面还提供了一种光侦测装置，包括信号读出芯片和光侦测像素结构，所述光侦测像素结构包括第一光侦测单元和第二光侦测单元；
[0035]
所述第一光侦测单元用于接收并存储第一光电流；
[0036]
所述第二光侦测单元用于接收并存储第二光电流；
[0037]
所述信号读出芯片用于读取所述第一光电流并得到第一电压信号，以及用于读取所述第二光电流并得到第二电压信号；根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，得到差值电压信号。
[0038]
进一步地，所述信号读出芯片包括第一积分器和第二积分器；
[0039]
所述第一积分器用于获取所述第一光电流并对所述第一光电流进行第一积分运算，得到第一电压信号；
[0040]
所述第二积分器用于获取所述第二光电流并对所述第二光电流进行第二积分运算，得到第二电压信号。
[0041]
进一步地，所述信号读出芯片还包括模数转换器和差动放大器，所述模数转换器与所述差动放大器连接；
[0042]
所述差动放大器用于计算所述第一电压信号和所述第二电压信号的差值，得到差值电压信号。
[0043]
所述模数转换器用于在接收所述差动放大器传输的所述差值电压信号，将所述差值电压信号转换为对应的差值数字信号。
[0044]
进一步地，所述信号读出芯片还包括模数转换器和差动放大器，所述模数转换器与所述差动放大器连接；
[0045]
所述模数转换器用于将所述第一电压信号转换为第一数字信号，将所述第二电压信号转换为第二数字信号；
[0046]
所述差动放大器用于计算所述第一数字信号和所述第二数字信号的差值，得到差值数字信号。
[0047]
进一步地，所述信号读出芯片包括差动放大器和积分器；
[0048]
所述差动放大器用于计算第一光电流和第二光电流的差值，得到差值电流信号，并将所述差值电流信号传输至积分器；
[0049]
所述积分器用于对差值电流信号进行积分计算，得到差值电压信号。
[0050]
进一步地，所述信号读出芯片还包括模数转换器，用于接收所述积分器传输的差值电压信号，并将差值电压信号转换为对应的差值数字信号。
[0051]
进一步地，所述第一光侦测单元包括第一电路元件，所述第一电路元件用于存储或释放所述第一光电流；
[0052]
所述第二光侦测单元包括第二电路元件，所述第二电路元件用于存储或释放所述第二光电流。
[0053]
进一步地，所述第一光侦测单元还包括第一光敏元件，用于接收第一光电流，并将第一光电流存储于第一电路元件；
[0054]
所述第二光侦测单元还包括第二光敏元件，用于接收第二光电流，并将第二光电流存储于第二电路元件。
[0055]
进一步地，所述第一光侦测单元还包括第一栅极开关、第一源极和第一漏极；所述第一栅极开关设置于第一源极和第一漏极之间，用于在接收到第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第一源极和第一漏极；
[0056]
所述第二光侦测单元还包括第二栅极开关、第二源极和第二漏极；所述第二栅极
开关设置于第二源极和第二漏极之间，用于在接收到第二开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第二源极和第二漏极。
[0057]
进一步地，所述第一电路元件用于在所述第一栅极开关处于开启状态时，释放存储的第一光电流，并通过所述第一源极将所述第一光电流传输至所述第一漏极；
[0058]
所述第二电路元件用于在所述第二栅极开关处于开启状态时，释放存储的第二光电流，并通过所述第二源极将所述第二光电流传输至所述第二漏极。
[0059]
本发明提供了一种光侦测像素结构、光侦测器件和光侦测装置，所述光侦测像素结构包括第一光敏元件，用于接收第一光电流；所述第一光电流包括第一差模电流和第一共模电流；共模消除电路，用于消除所述第一光电流中的第一共模电流，得到所述第一差模电流。本发明通过设置共模消除电路来消除第一光电流中的第一共模电流，便于更好地对第一差模电流进行提取，相对于现有技术而言，本发明可以有效提高光侦测的信噪比。
附图说明
[0060]
图1为现有技术的光侦测器件的单一光敏像素结构的示意图；
[0061]
图2为现有技术的光侦测器件的单一光敏像素结构的放电电流通过数据传输线传输至外部数字读出芯片的示意图；
[0062]
图3为本发明一实施方式涉及的光信号的示意图；
[0063]
图4为本发明一实施方式涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的示意图；
[0064]
图5为本发明另一实施方式涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的示意图；
[0065]
图6为本发明图5涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的时序图；
[0066]
图7为本发明另一实施方式涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的示意图；
[0067]
图8为本发明图7涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的时序图；
[0068]
图9为本发明一实施方式涉及的光侦测装置的示意图；
[0069]
图10为本发明一实施方式涉及的像素侦测结构区的电路示意图；
[0070]
图11为本发明一实施方式涉及的电子设备的示意图；
[0071]
图12为本发明一实施方式涉及的光侦测像素结构的示意图；
[0072]
图13为本发明另一实施方式涉及的光侦测像素结构的示意图；
[0073]
图14为本发明另一实施方式涉及的光侦测像素结构的示意图；
[0074]
图15为本发明一实施方式涉及的光侦测像素器件的示意图；
[0075]
图16为本发明一实施方式涉及的光侦测像素装置的示意图。
[0076]
附图标记：
[0077]
1、栅极；2、源极；3、漏极；
[0078]
101、触摸屏或盖板玻璃；102、显示单元；103、低折射率胶；104、光侦测器件；105、软性电路板；106、主电路板；
[0079]
201、第一栅极开关(tft11)；202、第一光敏二极管(二极管1)；203、第一电容器(电容器1)；204、第二光敏二极管(二极管2)；205、第一栅极扫描驱动线(栅极扫描驱动线1)；206、第二栅极扫描驱动线(栅极扫描驱动线2)；
[0080]
301、第二栅极开关(tft12)；302、第三栅极开关(tft21)；303、第三电容器(电容d)；304、第四栅极开关(tft21)；305、第五栅极开关(tft22)；306、第二电容器(电容2)；
[0081]
401、积分器；402、第一积分器(积分器1)；403、第二积分器(积分器2)；404、差动放大器；405、模数转换器；
[0082]
501、光侦测像素结构；502、信号读出芯片；
[0083]
60、光侦测像素结构；61、第一光敏元件；
[0084]
62、共模消除电路；621、第二光敏元件；622、第二栅极开关；623、第三栅极开关；624、第二电路元件；625、第三电路元件；
[0085]
63、第一电路元件；64、源极；65、漏极；66、第一栅极开关；
[0086]
70、光侦测器件；71、像素薄膜电路；72、光侦测像素结构；
[0087]
80、光侦测装置；81、信号读出芯片；82、光侦测像素结构；821、第一光侦测单元；822、第二光侦测单元。
具体实施方式
[0088]
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
[0089]
请参阅图3，为本发明一实施方式涉及的光信号的示意图。尤其是在光侦测阵列薄膜(即光侦测器件)应用在接触式生理特征识别时，识别的算法需要撷取的特征信息不是总的光信号(总的光信号＝共模光信号+差模光信号)，而是需要尽可能将具备差异化的特征信息(差模光信号，即差模信号)自背景光信号(传感器整体区域侦测到的平均光强度，记作共模光信号，即共模信号)筛选后识别出来，因此本发明主要针对改善电路设计方式以消除共模光信号、并放大差模信号，以提升系统读出数字信号的信噪比，使得包含有该光敏二极管的光侦测像素结构所组成的光侦测器件可以适用于高分辨率的应用场景需求，如置于显示屏下方进行光侦测生理特征识别功能。
[0090]
如图12所示，本发明的第一方面提供了一种光侦测像素结构60，所述光侦测像素结构60包括：第一光敏元件61，用于接收第一光电流；所述第一光电流包括第一差模电流和第一共模电流；共模消除电路62，用于消除所述第一光电流中的第一共模电流，得到所述第一差模电流。本发明通过设置共模消除电路来消除第一光电流中的第一共模电流，便于更好地对第一差模电流进行提取，从而有效提高光侦测的信噪比。
[0091]
如图13所示，光侦测像素结构60还包括：第一电路元件63，所述第一电路元件用于存储或释放所述第一差模电流。这样，第一光电流经过消除第一共模电流后，得到的第一差模电流可以被存储至第一电路元件63中，等待接收到相应的开关指令后，进行释放。
[0092]
在某些实施例中，所述共模消除电路62包括：第二光敏元件621，所述第二光敏元件621与所述第一光敏元件61反向相接，且构成闭合回路。第一光敏元件61受到光信号照射后生成第一光电流，所述第一光电流包括第一差模电流和第一共模电流；第二光敏元件621受到光信号照射后生成第二光电流，所述第二光电流包括第二差模电流和第二共模电流。由于第二光敏元件621与第一光敏元件61反向相接，依基尔霍夫定律(kirchhoff laws)，第一共模电流与大小相同的第二共模电流就以第二光电流的形式形成闭合回路，通过上述方式可以完成对第一光电流中第一共模电流的消除，并将消除第一共模电流后得到的第一差模电流存储至与所述第一光敏元件61相连接的第一电路元件63中。
[0093]
在某些实施例中，所述光侦测像素结构60还包括源极64、漏极65和第一栅极开关
66，所述源极64与所述第一光敏元件61连接；所述第一栅极开关66设置于源极64和漏极65之间，用于在接收到第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述源极64和漏极65。
[0094]
所述第一电路元件63分别与所述源极64、所述第一光敏元件61连接，用于存储所述第一差模电流。所述第一电路元件63还用于在所述第一栅极开关66处于开启状态时，释放存储的第一差模电流，并通过所述源极64将所述第一差模电流传输至所述漏极65。
[0095]
简言之，经过共模消除电路后得到的第一光电流中的第一差模电流会被先存储至第一电路元件中，当接收到第一栅极开关的开启信号后，将从与所述第一电路元件连接的源极传输至漏极，进而再通过漏极进行后续处理。尤其提取的是第一光电流中的第一差模信号，相较于直接提取完整的第一光电流的方式，可以有效提升光侦测的信噪比，进而提升影像侦测精度。
[0096]
如图14所示，光侦测像素结构60包括第一光敏元件61与共模消除电路62，所述共模消除电路62还包括第二光敏元件621、第二栅极开关622、第三栅极开关623、第二电路元件624和第三电路元件625；
[0097]
所述第三电路元件625设置于所述第一光敏元件61和所述第二光敏元件621之间，所述第三栅极开关623设置于所述第一光敏元件61与所述第三电路元件625之间；
[0098]
所述第一光敏元件61和所述第二光敏元件621同向设置，所述第二光敏元件621分别与所述第二电路元件624、所述第二栅极开关622连接；所述第二栅极开关622与所述第一栅极开关66均适于接收所述第一开关开启信号；
[0099]
所述共模消除电路62用于消除所述第一光电流中的第一共模电流，并将所述第一差模电流存储至所述第三电路元件625。
[0100]
进一步地，所述第三电路元件625用于在所述第一栅极开关66、所述第二栅极开关622和所述第三栅极开关623均处于开启状态时，释放存储的第一差模电流，并通过源极64将所述第一差模电流传输至漏极65。
[0101]
进一步地，所述第一栅极开关66、第二栅极开关622用于接收第一开关关闭信号，处于关闭状态，同步地，所述第三栅极开关623用于接收到第二开关开启信号，处于开启状态，以使得第一光敏元件61接收第一光电流，并将第一光电流存储至第一电路元件63，使得第二光敏元件621接收第二光电流，并将第二光电流存储至第二电路元件624；
[0102]
所述第一栅极开关66、第二栅极开关622还用于接收第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关623用于接收到第二开关关闭信号，处于关闭状态，以使得第一共模电流依次通过源极64、漏极65释放，将第一差模电流存储于第三电路元件625中。
[0103]
进一步地，所述第一栅极开关66、第二栅极开关622还用于接收第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关623用于接收到第二开关开启信号，处于开启状态，从而释放第三电路元件625存储的第一差模电流，并通过源极64将第一差模电流传输至漏极65。
[0104]
这样，通过控制第一栅极开关66、第二栅极开关622和第三栅极开关623的开启或关闭，可以实现将第一差模电流存储于第三电路元件625中，亦或是将第三电路元件625中存储的第一差模电流通过所述源极64传输至漏极65。
[0105]
在某些实施例中，所述第一栅极开关66、第二栅极开关622还用于接收第一开关重置信号，处于重置状态，同步地，所述第三栅极开关623用于接收到第二开关重置信号，处于
重置状态，以使得第一电路元件63、第二电路元件624、第三电路元件625存储的电流重置归零。这样，通过对第一栅极开关66、第二栅极开关622和第三栅极开关623的重置状态的控制，可以实现将第一电路元件63、第二电路元件624、第三电路元件625存储的电流重置归零，避免第一电路元件63、第二电路元件624或第三电路元件625中残留的电荷对下一次提取的第一差模电流产生干扰，有效提高第一差模电流提取的准确度。
[0106]
在某些实施例中，所述第三栅极开关的数量为两个，包括第四栅极开关和第五栅极开关；所述第三电路元件设置于第四栅极开关和第五栅极开关之间，第四栅极开关设置于第一光敏元件与第三电路元件之间，所述第五栅极开关设置于第二光敏元件与第三电路元件之间，第四栅极开关和第五栅极开关共用相同的栅极扫描驱动线。这样，通过通过控制第一栅极开关、第二栅极开关、第四栅极开关以及第五栅极开关的开启或关闭，可以使得光侦测像素结构依照顺序工作时第一差模电流被存储至第三电路元件中、与第一共模电流被存储至第一电路元件中(在这一实施例中第一电路元件用于存储第一共模电流)来回切换，使得数据处理时可以根据实际需要提取第一差模电流或者第一共模电流。
[0107]
如图15所示，本发明的第二方面还提供了一种光侦测器件70，所述光侦测器件包括多个像素侦测区，每个像素侦测区对应设置一个像素薄膜电路71和光侦测像素结构72；所述光侦测像素结构为本发明第一方面所述的光侦测像素结构。
[0108]
在某些实施例中，每两个或是两组以上双数组的像素侦测区对应设置一个像素薄膜电路和所述光侦测像素结构。优选的，所述像素薄膜电路用于扫描驱动与传输数据，包括至少一个薄膜电晶管。所述两个像素侦测区或是两组以上双数组的像素侦测区之间间隔设置。每个像素侦测区内都对应包含有一个光敏元件，通过两两将两个像素侦测区中的光敏元件反向相接，其中一个像素侦测区中的光敏元件作为另一个像素侦测区中光敏元件的共模消除电路，起到消除另一个光敏元件的共模电流的作用。
[0109]
如图16所示，本发明提供了一种光侦测装置，包括信号读出芯片81和光侦测像素结构82，所述光侦测像素结构82包括第一光侦测单元821和第二光侦测单元822；
[0110]
所述第一光侦测单元821用于接收并存储第一光电流；
[0111]
所述第二光侦测单元822用于接收并存储第二光电流；
[0112]
所述信号读出芯片81用于读取所述第一光电流并得到第一电压信号，以及用于读取所述第二光电流并得到第二电压信号；根据所述第一电压信号和所述第二电压信号，得到差值电压信号。
[0113]
所述差值电压信号即为本申请第一方面涉及的第一差模电流经过转换后得到的电压信号，通过对差值电压信号的进一步转换识别，可以实现影像侦测功能，由于差值电压信号是基于第一差模电流计算得到的，可以有效提升光侦测影像的准确度。
[0114]
在某些实施例中，所述信号读出芯片包括第一积分器和第二积分器；所述第一积分器用于获取所述第一光电流并对所述第一光电流进行第一积分运算，得到第一电压信号；所述第二积分器用于获取所述第二光电流并对所述第二光电流进行第二积分运算，得到第二电压信号。简言之，第一电压信号和第二电压信号可以分别由第一光电流和第二光电流通过积分运算得到，进而通过计算两者积分运算后的电压差值，得到差值电压信号。
[0115]
在某些实施例中，所述信号读出芯片还包括模数转换器和差动放大器，所述模数转换器与所述差动放大器连接；所述差动放大器用于计算所述第一电压信号和所述第二电
压信号的差值，得到差值电压信号。所述模数转换器用于在接收所述差动放大器传输的所述差值电压信号，将所述差值电压信号转换为对应的差值数字信号。
[0116]
简言之，在计算得到差值电压信号后可以直接采用模数转换器将所述差值电压信号转换为差值数字信号，通过对差值数字信号的进一步分析就可以得到所需的影像侦测信号。
[0117]
在某些实施例中，所述信号读出芯片还包括模数转换器和差动放大器，所述模数转换器与所述差动放大器连接；所述模数转换器用于将所述第一电压信号转换为第一数字信号，将所述第二电压信号转换为第二数字信号；所述差动放大器用于计算所述第一数字信号和所述第二数字信号的差值，得到差值数字信号。
[0118]
简言之，也可以在计算第一电压信号和第二电压信号之前，通过模数转换器先将这两个电压信号转换为相应的数字信号，而后通过计算两个数字信号的差值得到差值数字信号，进而通过对差值数字信号的进一步分析就可以得到所需的影像侦测信号。
[0119]
在某些实施例中，所述信号读出芯片包括差动放大器和积分器；所述差动放大器用于计算第一光电流和第二光电流的差值，得到差值电流信号，并将所述差值电流信号传输至积分器；所述积分器用于对差值电流信号进行积分计算，得到差值电压信号。所述信号读出芯片还包括模数转换器，用于接收所述积分器传输的差值电压信号，并将差值电压信号转换为对应的差值数字信号。
[0120]
简言之，第二光电流的大小等于第一光电流中第一共模电流的大小，而第一光电流又是由第一共模电流和第一差模电流组成的，因而可以直接先计算第一光电流和第二光电流的差值，得到差值电流信号后再对差值电流信号进行积分运算，得到差值电压信号。而后通过模数转换器将所述差值电压信号转换为差值数字信号，通过对差值数字信号的进一步分析就可以得到所需的影像侦测信号。
[0121]
在某些实施例中，所述第一光侦测单元包括第一电路元件，所述第一电路元件用于存储或释放所述第一光电流；所述第二光侦测单元包括第二电路元件，所述第二电路元件用于存储或释放所述第二光电流。优选的，所述第一光侦测单元还包括第一光敏元件，用于接收第一光电流，并将第一光电流存储于第一电路元件；所述第二光侦测单元还包括第二光敏元件，用于接收第二光电流，并将第二光电流存储于第二电路元件。
[0122]
在某些实施例中，所述第一光侦测单元还包括第一栅极开关、第一源极和第一漏极；所述第一栅极开关设置于第一源极和第一漏极之间，用于在接收到第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第一源极和第一漏极；所述第二光侦测单元还包括第二栅极开关、第二源极和第二漏极；所述第二栅极开关设置于第二源极和第二漏极之间，用于在接收到第二开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第二源极和第二漏极。
[0123]
进一步地，所述第一电路元件用于在所述第一栅极开关处于开启状态时，释放存储的第一光电流，并通过所述第一源极将所述第一光电流传输至所述第一漏极；所述第二电路元件用于在所述第二栅极开关处于开启状态时，释放存储的第二光电流，并通过所述第二源极将所述第二光电流传输至所述第二漏极。
[0124]
简言之，通过设置第一电路元件和第二电路元件，可以有效对第一光电流和第二光电流进行存储，当需要提取这两者时信号读出芯片可以通过控制相应的开关进行提取。
[0125]
在实际应用场景中，所述第一光敏元件和第二光敏元件可以为光敏二极管；第一
电路元件、第二电路元件和第三电路元件可以为电容器。本发明第一方面所述的光侦测像素结构具体实施例如下：
[0126]
实施例一
[0127]
如图4所示，所述光侦测像素结构为光侦测薄膜，所述光侦测薄膜501包括第一栅极开关201(以下简称“tft11”)、源极2、漏极3、第一光敏二极管202(以下简称“二极管1”)、第一电容器203(以下简称“电容器1”)；所述第一栅极开关201设置于源极2和漏极3之间，用于在接收到第一栅极扫描驱动线205(以下简称“栅极扫描驱动线1”)传输的第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述源极2和漏极3；所述第一光敏二极管202用于接收第一光电流，所述光电流(这里是指图4中的光电流1，表示经过二极管1转换的光电流)包括第一差模电流(即图4中的差模电流)和第一共模电流(图4中的共模电流1)；第一光敏二极管202与第一电容器203连接，第一电容器203与源极2连接；
[0128]
所述光侦测像素结构501还包括共模消除电路，所述共模消除电路用于消除第一光电流中的第一共模电流，以使得第一电容器203存储第一差模电流；所述共模消除电路包括第二光敏二极管204，所述第一光敏二极管202与第二光敏二极管204共用第一栅极扫描驱动线205，第一光敏二极管202与第二光敏二极管204反向相接，且构成闭合回路；
[0129]
所述第一电容器203用于在所述第一栅极开关201接收到第一开关开启信号后，释放存储的第一差模电流，并通过源极2将第一差模电流传输至漏极3。
[0130]
在本实施例中，每个光侦测像素结构是由两个或两组以上双数组反向光敏二极管并联，并且借由一个tft(即图4中的tft11)来扫描驱动所述两个光敏二极管，或是通过一组相对应的单数组tfts来扫描驱动所述两个或两组以上双数组光敏二极管。在尚未对tft执行打开时(即tft11处于关闭状态)，光敏二极管1与光敏二极管2受总的光信号照射转换成光电流1与光电流2，受侦测到光影像的特征差异，光电流1与光电流2会有相同大小的共模电流1与共模电流2，以及代表特征差异的差模电流。又由于二极管1和二极管2是反向相接，依基尔霍夫定律(kirchhoff laws)，共模电流1与相同大小的共模电流2就以光电流2的大小形成闭回路，因此在tft尚未打开前，只有差模电流流入储存电容并将电荷储存(为了简化计算，便于说明，此处选光电流2为比较零点，则光电流1＝光电流2+差模电流，光电流2＝共模电流1＝共模电流2)。当tft11打开时(即tft11处于开启状态)，电容将储存的差模电流电荷以放电电流形式，自源极到漏极输出至数据传输线。由于本发明实施例至此时序已将共模信号消除，因而输出的电流为代表光影像特征的差模信号。
[0131]
基于实施例一光侦测像素结构的设计，本发明还提供了一种光侦测器件，所述光侦测器件包括多个像素侦测区，每两个或是两组以上双数组的像素侦测区对应设置一个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一光侦测像素结构；所述光侦测像素结构为实施例一所述的光侦测像素结构。优选的，所述光侦测器件包括m行和n列，共有mxn个像素侦测区。
[0132]
例如光侦测器件为包括有4行4列共计4x4个像素侦测区，为了便于说明，将第1行的像素侦测区从左至右标记为1至4，第2行的像素侦测区从左至右标记为5至8，以此类推，将第4行的像素侦测区从左至右标记为12至16。下面以该光侦测器件为例，对光侦测像素结构相应的实施例展开说明：
[0133]
(1)光侦测器件中存在两个光侦测像素结构形成实施例一所述的光侦测像素结构
的情况，其既可以是相邻的光侦测像素结构，也可以是间隔错开的光侦测像素结构。例如编号为1的像素侦测区内设置有二极管1，编号为2的像素侦测区内设置有二极管2，二极管1和二极管2共用一个栅极扫描驱动线。在设计时，可以将编号为1的像素侦测区内的二极管1与编号为2的像素侦测区内的二极管2反向相接，从而形成实施例一所描述的光侦测像素结构。二极管1和二极管2共用1个电容器，该电容器用于存储两个二极管接收的光电流的差模信号。当然，共用一个栅极扫描驱动线、反向相接的两个光敏二极管不一定要位于两个相邻的像素侦测区内，也可以是间隔的，例如可以是编号为1的像素侦测区内的二极管与编号为12的像素侦测区内的二极管反向相接、亦或是编号为1的像素侦测区内的二极管与编号为4的像素侦测区内的二极管反向相接等等。基于这一思路，只需采用光敏二极管数量一半的电容器进行关联，从而实现整个光侦测器件消除共模信号、撷取并放大差模信号的功能。
[0134]
(2)光侦测器件中存在两组以上双数组的两个光侦测像素结构形成实施例一所述的光侦测像素结构的情况，这一情况下在同一个光侦测器件中至少有两个实施例一所述的光侦测像素结构，而对于每一光侦测像素结构而言其又是通过两个光侦测像素结构中的二极管反向相接得到。优选的，同一个光侦测器件中的光侦测像素结构两两进行配对，从而形成1/2单个光侦测像素结构数量的光侦测像素结构。
[0135]
简言之，对于两个光侦测像素结构而言，每一光侦测像素结构的电路结构图如图10所示。光敏二极管为形成光侦测像素结构之主要传感器件，栅极扫描线以固定之帧速率(frame rate)将薄膜晶体管(tft)操作在打开模式，当所述光侦测器件侦测到光信号，打开之薄膜晶体管即可将电容电压数据传输到读取芯片。
[0136]
两个光侦测像素结构记为第一光侦测像素结构和第二光侦测像素结构，一个光侦测像素结构对应一个光敏二极管，例如第一光侦测像素结构包括二极管1，第二光侦测像素结构包括二极管2，二极管1和二极管2反向相接，选取二极管2转换的光电流2为参考零点时，二极管2相当于二极管1的共模消除电路，二极管1转换的光电流1与光电流2之间的差模信号存储于第一电容中。反之，选取二极管1转换的光电流1为参考零点时，二极管1相当于二极管2的共模消除电路，二极管2转换的光电流2与光电流1之间的差模信号存储于第一电容中。
[0137]
实施例一的光侦测像素结构的特点在于：是将两个或是两组以上双数组光敏像素侦测的光信号，直接借由光敏像素中的电路消除共模信号。本实施例并不限于只将光侦测器件的两个光敏像素以一个储存电容并联，也适用于将两组或双数组光敏像素以1/2比例之储存电容数量进行并联，皆可实现上述消除共模信号、撷取并放大差模信号之功能。由实施例一所述光敏像素电路组成的光侦测器件，其所需求的外部数字读出芯片模块(即信号读出芯片)与熟知光敏像素电路所需读出芯片模块完全相同，从而实现在现有的产品结构改动较小的情况下消除共模电流。然而缺点是需要两倍的光敏像素数量以达到原始分辨率要求，并且光敏二极管之正负极相反也在生产工艺上相对困难。
[0138]
实施例二
[0139]
如图7所示，为本发明另一实施方式涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的示意图。所述光侦测像素结构为光侦测薄膜，所述光侦测薄膜501包括第一栅极开关(即tft11)、源极、漏极、第一光敏二极管(即二极管1)、第一电容器(即电容1)；所述第一栅极开关设置于源极和漏极之间，用于在接收到第一栅极扫描驱动线传输的第一开关开启信号
后，处于开启状态，以导通所述源极和漏极；所述第一光敏二极管用于接收第一光电流，所述光电流包括第一差模电流和第一共模电流，第一光敏二极管与第一电容器连接，第一电容器与源极连接；
[0140]
所述光侦测像素结构还包括共模消除电路，所述共模消除电路包括第二光敏二极管(即二极管2)、第二栅极开关(即tft12)、第三栅极开关302(tft2)、第二电容器(即电容2)和第三电容器(即电容d)；所述第三电容器设置于第一光敏二极管和第二光敏二极管之间，所述第三栅极开关设置于第一光敏二极管与第三电容器之间；所述第一光敏二极管和第二光敏二极管同向设置，所述第二光敏二极管分别与第二电容器、第二栅极开关连接；第二栅极开关与第一栅极开关共用第一栅极扫描驱动线。
[0141]
在实际应用过程中，所述第一栅极开关、第二栅极开关用于接收第一栅极扫描驱动线传输的第一开关关闭信号，处于关闭状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二栅极扫描驱动线(即栅极扫描驱动线2)传输的第二开关开启信号，处于开启状态，以使得第一光敏二极管接收第一光电流，并将第一光电流存储至第一电容器，使得第二光敏二极管接收第二光电流，并将第二光电流存储至第二电容器；
[0142]
所述第一栅极开关、第二栅极开关还用于接收第一栅极扫描驱动线传输的第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二栅极扫描驱动线传输的第二开关关闭信号，处于关闭状态，以使得第一共模电流依次通过源极、漏极释放，第一差模电流存储于第三电容器中；
[0143]
所述第一栅极开关、第二栅极开关还用于接收第一栅极扫描驱动线传输的第一开关开启信号，处于开启状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二栅极扫描驱动线传输的第二开关开启信号，处于开启状态，从而释放第三电容器存储的第一差模电流，并通过源极将第一差模电流传输至漏极。
[0144]
优选的，所述第一栅极开关、第二栅极开关用于接收第一栅极扫描驱动线传输的第一开关重置信号，处于重置状态，同步地，所述第三栅极开关用于接收到第二栅极扫描驱动线传输的第二开关重置信号，处于重置状态，以使得第一电容器、第二电容器、第三电容器存储的电流重置归零，从而避免第一电容器、第二电容器或第三电容器中存储有电荷，对光侦测电流的侦测传输产生影响。
[0145]
如图8所示，为本发明图7涉及的光侦测像素结构实现差模信号输出的时序图。实施例二是借由两组tfts以不同打开时间来扫描驱动所述两个光敏二极管(即二极管1和二极管2)，乃是对栅极扫描驱动线1输入开关信号1，对栅栏电极扫描驱动线2输入开关信号2，两个开关信号在光侦测器件接受到启动信号后，会以相同时间长度打开两组tfts以进行重置，所述两组tfts分别为tft11与tft12共享栅极扫描驱动线1以输入开关信号1、tft2用栅极扫描驱动线2以输入开关信号2。当开关信号1及开关信号2都对两组tfts打开，电容1、电容2、电容d先前的电容电荷状态会完全归零重置，因此第一个信号时序区间为重置区间。本发明实施例的特征在于：在所述重置区间之后，开关信号2对tft2依然保持打开并施以较长的打开时间。
[0146]
在开关信号1尚未对tft11与tft12执行打开时，光敏二极管1与光敏二极管2受总的光信号照射转换成光电流1与光电流2，由于tft11与tft12尚未打开，光电流1的电荷逐渐在储存电容1与光电流2的电荷逐渐在储存电容2，受侦测到光影像的特征差异，光电流1与
光电流2会有相同大小的共模电流以及代表特征差异的差模电流，因此在电容1与电容2累积出不同的电荷量，因此在电容1与电容2形成了不同大小的电位v1与v2。所述的电容1与电容2积电荷所处的信号时序为电荷累积区间。为了方便举例说明，本实施例假设待侦测影像分布造成了光电流1大于光电流2，因此相对的v1大于v2。
[0147]
在电荷累积区间之后，开关信号2相较于开关信号1对tft2提早打开，此时因光电流1与光电流2有共同背景光转换的共模电流1与共模电流2，所述共模电流1在电容1与共模电流2在电容2因累积电荷形成了不同大小的电位v1与v2，因此当tft11与tft12打开、而tft2关闭造成电容的电荷放电时，电性相反的电荷互相抵消为电中性，导致电容1的电位v1与电容2的电位v2是以完全相同的下降速率而降低。当较低的电容电极2电位下降回归重置电位，开关信号2同时又对tft2打开。此时v1与v2同步减少了完全相同的电位差。在这个时序区间里，相抵消的正负电荷量以及其对应v1与v2下降的电位差，即代表了消除了背景光源造成的共模信号，此时序区间为共模消除区间。
[0148]
在开关信号2同时又对tft2打开之后，由于影像特征光强度造成光电流1与光电流2的大小差异，即差模电流，造成电容1比电容2有更高的电位，因此在开关信号2同时又对tft2打开、且此同时开关信号1也依然对tft11与tft12打开，此差模电位差持续放电，形成了差模信号的放电电流直到开关信号1也依然对tft11与tft12关闭，所述放电电流经数据传输线到达外部数字读出芯片，此时序区间为读出区间。所述本发明实施例至此时序已将共模信号消除，并得到代表光影像特征的差模信号。请参阅图7，在信号读出芯片的积分器模块有一电容具备电容值c，可借由c值大小对差模信号进行适量放大，或是配置适当电阻与积分器形成放大器模块，以对差模信号进行放大。
[0149]
本实施例的附加优点在于：(1)由实施例所述光敏像素电路组成的光侦测器件，其所需求之外部数字读出芯片模块与熟知光敏像素电路所需读出芯片模块完全相同；(2)如果tfts材料本质特性或是制程工艺造成tfts不可避免之漏电流，也可透过此电路设计抵消漏电流；(3)若影像识别之应用仍需共模信号，在共模消除区间，以时序控制可执行将共模电流放电到外部数字读取芯片来读出共模信号。然而缺点是需要1.5倍的光敏像素数量以达到原始分辨率要求，并且在栅极需要两种不同的扫描驱动时序信号。
[0150]
实施例三
[0151]
如图5所示，所述光侦测像素结构为光侦测薄膜，所述光侦测薄膜501包括第一栅极开关201(即tft11)、源极、漏极、第一光敏二极管(即二极管1)、第一电容器203(即电容1)；所述第一栅极开关设置于源极和漏极之间，用于在接收到第一栅极扫描驱动线205传输的第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述源极和漏极；所述第一光敏二极管(即二极管2)用于接收第一光电流，所述光电流包括第一差模电流和第一共模电流，第一光敏二极管(即二极管1)与第一电容器(即电容1)连接，第一电容器(即电容1)与源极连接；
[0152]
所述光侦测像素结构还包括共模消除电路，所述共模消除电路包括第二光敏二极管(即二极管2)、第二栅极开关301(即tft12)、第三栅极开关、第二电容器306(即电容2)和第三电容器303(即电容d)。所述第三电容器设置于第一光敏二极管和第二光敏二极管之间，所述第一光敏二极管和第二光敏二极管同向设置，所述第二光敏二极管分别与第二电容器、第二栅极开关连接；第二栅极开关与第一栅极开关共用第一栅极扫描驱动线205。
[0153]
所述第三栅极开关的数量为两个，包括第四栅极开关304(即tft21)和第五栅极开
关305(即tft22)，所述第三电容器303(即电容d)设置于第四栅极开关和第五栅极开关之间，第四栅极开关设置于第一光敏二极管与第三电容器之间，所述第五栅极开关设置于第二光敏二极管与第三电容器之间，第四栅极开关和第五栅极开关共用第二栅极扫描驱动线206。
[0154]
请参阅图6，本实施例是借由两组tfts以不同打开时间来扫描驱动所述两个光敏二极管，具体是通过对栅极扫描驱动线1输入开关信号1，对栅栏电极扫描驱动线2输入开关信号2，两个开关信号在光侦测器件接受到启动信号后，会以相同时间长度打开两组tfts以进行重置，所述两组tfts分别为tft11与tft12共享栅极扫描驱动线1以输入开关信号1、tft21与tft22共享栅极扫描驱动线2以输入开关信号2。当开关信号1及开关信号2都对两组tfts打开，电容1、电容2、电容d先前之电容电荷状态会完全归零重置，且开关信号1恢复关闭，因此第一个信号时序区间为重置区间。本发明实施例的特征在于：在所述重置区间之后，开关信号2对tft21与tft22依然保持打开并施以较长的打开时间。
[0155]
在开关信号1关闭后且并未对tft11与tft12执行打开时，光敏二极管1与光敏二极管2受总的光信号照射转换成光电流1与光电流2，由于tft11与tft12尚未打开，光电流1的电荷逐渐在储存电容1与光电流2的电荷逐渐在储存电容2，受侦测到光影像的特征差异，光电流1与光电流2会有相同大小的共模电流以及代表特征差异的差模电流，因此在电容1与电容2累积出不同的电荷量，因此在电容1与电容2形成了不同大小的电位v1与v2，所述的电容1与电容2积电荷所处的信号时序为电荷累积区间。在图5与图6的图示中，为了方便举例说明，本实施例假设了待侦测影像分布造成了光电流1大于光电流2，因此相对的v1大于v2。
[0156]
如所述本发明第二实施例的特征，在电荷累积区间之后，开关信号2相较于开关信号1对tft21与tft22提早打开，此时因光电流1与光电流2有共同背景光转换的共模电流1与共模电流2，所述共模电流1在电容1与共模电流2在电容2因累积电荷形成了不同大小的电位v1与v2，因此当tft11与tft12打开、而tft21与tft22关闭造成电容的电荷放电时，电性相反的电荷互相抵销为电中性，导致电容1的电位v1与电容2的电位v2是以完全相同的下降速率而降低。当较低的电容电极2电位下降回归重置电位，开关信号2同时又对tft21与tft22打开。此时v1与v2同步减少了完全相同的电位差。在这个时序区间里，所述相抵消的正负电荷量，以及其对应v1与v2下降的电位差，即代表了消除了背景光源造成的共模信号，此时序区间为共模消除区间。
[0157]
在开关信号2同时又对tft21与tft22打开之后，由于影像特征光强度造成光电流1与光电流2的大小差异，即差模电流，造成电容1比电容2有更高的电位，因此在开关信号2同时又对tft21与tft22打开、且此时开关信号1也依然对tft11与tft12打开，此差模电位差持续放电，形成了差模信号的放电电流直到开关信号1也依然对tft11与tft12关闭，所述放电电流经数据传输线到达外部数字读出芯片，此时序区间为读出区间。所述本发明实施例至此时序已将共模信号消除，并得到代表光影像特征的差模信号。请参阅图5，在信号读出芯片502的积分器401有一电容具备电容值c，可借由c值大小对差模信号进行适量放大，或是配置适当电阻与积分器形成放大器模块，以对差模信号进行放大。
[0158]
实施例三的特点是将两个或是两组以上双数组光敏像素侦测的光信号，直接借由光敏像素中的电路消除共模信号。该实施例并不限于只将光侦测器件的两个光敏像素以一个储存电容并联，也适用于将两组或双数组光敏像素以1/2比例之储存电容数量进行并联，
皆可实现上述消除共模信号、撷取并放大差模信号之功能。
[0159]
实施例三相较于实施例一的附加优点在于：(1)由实施例所述光敏像素电路组成的光侦测器件，其所需求之外部数字读出芯片模块与熟知光敏像素电路所需读出芯片模块完全相同；(2)如果tfts材料本质特性或是制程工艺造成tfts不可避免之漏电流，也可透过此电路设计抵消漏电流；(3)若影像识别之应用仍需共模信号，在共模消除区间，以时序控制可执行将共模电流放电到外部数字读取芯片来读出共模信号。然而缺点是需要两倍的光敏像素数量以达到原始分辨率要求，并且在栅极需要两种不同的扫描驱动时序信号。
[0160]
本发明还提供了一种光侦测器件，所述光侦测器件包括mxn个像素侦测区，每两个或是两组以上双数组的像素侦测区对应设置一个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一光侦测像素结构。简言之，光侦测器件上的光侦测像素结构可以通过两两配合形成一光侦测像素结构，所述光侦测像素结构为实施例二或实施例三所述的光侦测像素结构。具体地，两个光侦测像素结构中的二极管同向相接，结合相应的tft与电容器形成实施例二或三所述的光侦测像素结构，两个光侦测像素结构相互配合的方式可以参考实施例一。
[0161]
如图9所示，本发明提供了一种光侦测装置，包括信号读出芯片和光侦测像素结构，所述光侦测像素结构包括第一光侦测单元和第二光侦测单元；
[0162]
所述第一光侦测单元包括第一栅极开关、第一源极、第一漏极、第一光敏二极管、第一电容器；所述第一栅极开关设置于第一源极和第一漏极之间；所述第一光敏二极管与第一电容器连接，第一电容器与第一源极连接；
[0163]
所述第二光侦测单元包括第二栅极开关、第二源极、第二漏极、第二光敏二极管、第二电容器；所述第二栅极开关设置于第二源极和第二漏极之间；所述第二光敏二极管与第二电容器连接，第二电容器与第二源极连接；所述第一栅极开和第二栅极开关共用第一栅极扫描驱动线；
[0164]
所述信号读出芯片包括第一积分器402(即积分器1)、第二积分器(即积分器2)、模数转换器405(即图4、图5中信号读出芯片的模数转换器)和差动放大器404；所述第一积分器与第一漏极连接，所述第二积分器与第二漏极连接；所述第一积分器、第二积分器分别与差动放大器连接，所述差动放大器与模数转换器连接；
[0165]
所述第一光敏二极管用于接收第一光电流，并将第一光电流存储于第一电容器，所述第一栅极开关用于在接收到第一栅极扫描驱动线传输的第一开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第一源极和第一漏极，使得第一电容器中的第一光电流依次通过源极、漏极释放，并进入第一积分器进行积分计算，得到第一电压信号；
[0166]
所述第二光敏二极管用于接收第二光电流，并将第二光电流存储于第二电容器，所述第二栅极开关用于在接收到第二栅极扫描驱动线传输的第二开关开启信号后，处于开启状态，以导通所述第二源极和第二漏极，使得第二电容器中的第二光电流依次通过源极、漏极释放，并进入第二积分器进行积分计算，得到第二电压信号；
[0167]
所述差动放大器用于计算第一电压信号和第二电压信号的差值，得到差值电压信号，并将所述差值电压信号传输至模数转换器；
[0168]
所述模数转换器用于将差值电压信号转换为对应的数字信号并输出。
[0169]
在这一实施例的光侦测装置中，采用以下方式来实现消除共模信号、并撷取差模
信号，以提升接触式生理特征识别等应用的光侦测系统之信噪比：请参阅图9，光侦测器件的各个光敏像素结构还是维持独立，并各自独立外接至外部对应的数字读出芯片(即信号读出芯片)。在本实施例中，所述数字读出芯片具备两组积分器模块，包括积分器1和积分器2，积分器1通过tft1与二极管1连接，积分器2通过tft2与二极管2连接。在尚未对tft1与tft2执行打开时，光敏二极管1与光敏二极管2受总的光信号照射转换成光电流1与光电流2，受侦测到光影像的特征差异，光电流1与光电流2会有相同大小的共模电流1与共模电流2，以及代表特征差异的差模电流，然而当共模电流1与共模电流2传输到外部芯片的积分器1与积分器2后，共模电流1转换成电压信号v1，共模电流2转换成电压信号v2，再借由差动放大器得到对应于差模信号的电压信号。而后再将得到的差模信号对应的电压信号通过模数转换器，得到差模信号的电压信号对应的数字信号并输出。
[0170]
在另一些实施例中，所述光侦测装置的光侦测像素结构与前文的实施例中的光侦测像素结构结构相同，但是信号读出芯片包括第一积分器、第二积分器、模数转换器和差动放大器；所述第一积分器与第一漏极连接，所述第二积分器与第二漏极连接；所述第一积分器、第二积分器分别与模数转换器连接，所述差动放大器与模数转换器连接。光电流1经过积分器1后先进入模数转换器，得到光电流1对应的电压数字信号1，光电流2经过积分器2后先进入模数转换器，得到光电流2对应的电压数字信号2，而后再通过差动放大器对电压数字信号1和电压数字信号2进行相减，从而得到光电流1和2之间的差模信号对应的电压数字信号。
[0171]
在另一些实施例中，所述光侦测装置的光侦测像素结构与前文的实施例中的光侦测像素结构结构相同，但是信号读出芯片包括积分器、模数转换器和差动放大器；所述差动放大器分别与第一漏极、第二漏极连接；所述积分器与差动放大器连接，所述差动放大器与模数转换器连接。光电流1和光电流2先进入差动放大器进行相减，得到差模电流，再通过积分器对差模电流进行积分运算，得到相应的差模电压信号，而后再通过模数转换器将差模电压信号转换为差模数字信号并输出。
[0172]
光侦测装置的设计特点在于在外部数字读出芯片上增加差动放大器，将两组光侦测像素单元的读出信号通过外部数字读出芯片作差模读出。光侦测装置中的光侦测像素结构结构符合熟知的光侦测器件的光侦测像素结构，区别仅在于两两配合，在设计上无需作较大改动，有利于节约成本，缺点在于差模撷取需靠外部新的芯片电路设计来实现。
[0173]
如图11所示，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备为具有触摸显示屏的设备，如手机、平板电脑、个人数字助理等智能移动设备，还可以是个人计算机、工业装备用计算机等电子设备。所述电子设备自上而下包括显示单元102、光侦测器件104、主电路板106。所述显示单元102的上方还设置有触摸屏或盖板玻璃101，从而满足不同终端产品的需求。
[0174]
所述显示单元102为以有源阵列薄膜晶体管作为扫描驱动与传输数据的显示屏，所述显示屏包括amoled显示屏或微发光二极管显示屏。显示屏的透光率大于3％，从而在实现光侦测功能过程中，透过显示屏的光线的光通量足够大，进而被设置于显示屏下方的光侦测器件接收，从而实现光侦测功能。
[0175]
所述显示单元102的下端面与光侦测器件104的上端面通过低折射率胶粘合，所述低折射率胶的折射率小于1.4。低折射率胶一方面可以起到粘合作用，使得光侦测像素结构
紧固于显示单元的底面，不易发送脱落；另一方面采用低折射率的胶，当光线透过显示单元照射入光侦测像素结构时，由于低折射率胶的折射作用(胶的折射率低于光侦测像素结构上与之接触的部位的折射率，通常情况下光侦测像素结构上与低折射率胶接触的部位的折射率在1.4以上)，使得光线在低折射率胶位置发生折射后，可以尽可能以垂直方向入射至光侦测像素结构，可以有效提高光电转换率。在本实施方式中，所述低折射率胶为具有碳-氟键的有机化合胶材。
[0176]
所述光侦测器件为tft影像感测阵列薄膜，包括mxn个像素侦测区，每两个像素侦测区对应设置一个以上薄膜电晶管所组成一组扫描驱动与传输数据的像素薄膜电路、以及一光侦测像素结构。光侦测器件中的光侦测像素结构结构具体可以上文中实施例1至3的光侦测像素结构，以及光侦测装置中的光侦测像素结构结构。
[0177]
所述光侦测器件104与主电路板106通过软性电路板105进行连接，所述软性电路板105包括具有影像信号读取识别功能的芯片。所述识别功能的芯片包括指纹影像读取芯片、指纹识别算法芯片等，芯片型号如analog devices公司的adas1256芯片。软性电路板又称柔性线路板、挠性线路板。简称软板或fpc，是相对于普通硬树脂线路板而言，软性电路板具有配线密度高、重量轻、厚度薄、配线空间限制较少、灵活度高等优点。软性电路板的设置可以使得光侦测装置整体更加轻薄化，满足市场需求。
[0178]
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。