專利名稱：光感測電路單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光傳感器，且特別涉及光感測電路的光感測電路單元。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代電子裝置的設(shè)計已普遍朝向具有低耗電量的方向來發(fā)展，以因應(yīng)時代趨勢。 如圖1所示，圖1是傳統(tǒng)光感測電路單元10的電路圖。光感測電路單元10包括光感測晶體管TFT2、開關(guān)晶體管TFTl與儲存電容Cs，其中需要的信號源有第一信號源VI、第二信號源V2，以及第三信號源V3。另外，有一信號輸出線READOUT與開關(guān)晶體管TFTl的漏極耦接。 由此可看出，光感測晶體管TFT2與開關(guān)晶體管TFTl的柵極需要各自獨立的信號源V2及V3 以給予個別的控制信號，這樣一來將會增加信號源的使用，可能有無法減少耗電量的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種光感測電路單元。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種光感測電路單元，由光感測晶體管、儲存電容、開關(guān)晶體管所組成，且光感測晶體管的門電壓大于開關(guān)晶體管的門電壓。光感測晶體管的源極耦接至第一信號源，且光感測晶體管的柵極耦接至第二信號源。儲存電容，具有兩端，其中第一端耦接至光感測晶體管的漏極，且第二端耦接至低電位點。開關(guān)晶體管的源極耦接至儲存電容的第一端以及光感測晶體管的漏極，而開關(guān)晶體管的漏極耦接至信號輸出線，且開關(guān)晶體管的柵極耦接至第二信號源。光感測晶體管用以接收光信號，并據(jù)此產(chǎn)生光電流。儲存電容用以儲存來自于光信號所產(chǎn)生的多個電荷。開關(guān)晶體管受控于第二信號，用以將儲存于儲存電容的讀取信號輸出至信號輸出線。依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，于曝光時間中，當(dāng)光感測晶體管接收光信號時，第二信號源會提供寫入電壓，且寫入電壓低于光感測晶體管的門電壓及開關(guān)晶體管的門電壓。此時， 晶體管皆處于截止?fàn)顟B(tài)，且第一信號源提供偏壓，以使儲存電容儲存光感測晶體管的感應(yīng)電荷。當(dāng)曝光時間結(jié)束后，于讀取時間中，第二信號源會提供讀取電壓，且讀取電壓電平在光感測晶體管的門電壓及開關(guān)晶體管的門電壓之間。如此，開關(guān)晶體管將會處于導(dǎo)通狀態(tài)， 且儲存電容的讀取信號會經(jīng)由開關(guān)晶體管傳輸至信號輸出線。綜上所述，本發(fā)明所提供的光感測電路單元的開關(guān)晶體管與光感測晶體管的柵極共享同一個信號源，而可以減少信號源的使用，并達(dá)到省電的效果。為使能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的權(quán)利范圍作任何的限制。


圖1為傳統(tǒng)的光感測電路單元的電路圖2為本發(fā)明實施例的光感測電路單元的電路圖；圖3為本發(fā)明實施例的第二信號源的波形圖；圖4為本發(fā)明實施例的陣列式光傳感器的電路圖。主要元件附圖標(biāo)記說明
10光感測電路單元
20光感測電路單元
40陣列式光傳感器
41光感測陣列電路
42第一信號源電路
43第二信號源電路
44輸出電路
45放大電路TFTl 開關(guān)晶體管Cs:儲存電容TFT2 光感測晶體管Vl第--信號源
V2A-Ap — 弟—二信號源
V3第三三信號源READOUT 信號輸出線Vthl 開關(guān)晶體管的門電壓Vth2 光感測晶體管的門電壓Vread:讀取電壓Vwrite:寫入電壓
具體實施例方式(光感測電路單元的實施例)圖2是本發(fā)明實施例提供的一種光感測電路單元的電路圖。光感測電路單元20 包括光感測晶體管TFT2、儲存電容Cs、開關(guān)晶體管TFTl所組成，且光感測晶體管TFT2的門電壓Vth2大于開關(guān)晶體管TFTl的門電壓Vthl。再次參照圖2，光感測晶體管TFT2的源極耦接至第一信號源VI，且光感測晶體管 TFT2的柵極耦接至第二信號源V2。儲存電容Cs具有兩端，其中第一端耦接至光感測晶體管TFT2的漏極，且第二端耦接至低電位點。另外，開關(guān)晶體管TFTl的源極耦接至儲存電容 Cs的第一端以及光感測晶體管TFT2的漏極，而開關(guān)晶體管TFTl的漏極耦接至信號輸出線 READOUT，且開關(guān)晶體管TFTl的柵極耦接至第二信號源V2。請同時參照圖2及圖3，圖3為本發(fā)明實施例的第二信號源的波形圖。當(dāng)光感測晶體管接收光信號時，第二信號源V2提供寫入電壓Vwrite，且寫入電壓Vwrite低于光感測晶體管TFT2的門電壓Vth2及開關(guān)晶體管TFTl的門電壓Vthl。此時，晶體管皆處于截止?fàn)顟B(tài)，第一信號源Vl此時可以是一個固定的偏壓，而使光電流得以流入儲存電容Cs，以使儲存電容Cs儲存光感測晶體管TFT2接收光信號所產(chǎn)生的感應(yīng)電荷。另外，第二信號源V2提
4供寫入電壓Vwrite的這段時間可稱為曝光時間，如圖3所示。當(dāng)曝光時間結(jié)束時，第二信號源V2提供讀取電壓Vread，且其電壓電平介于光感測晶體管TFT2的門電壓Vth2及開關(guān)晶體管TFTl的門電壓Vthl之間，如此開關(guān)晶體管TFTl 將會處于導(dǎo)通狀態(tài)，而儲存電容Cs的光電信號會經(jīng)由開關(guān)晶體管TFTl傳輸至信號輸出線 READOUT。另外，第二信號源V2提供讀取電壓Vread的這段時間可稱為讀取時間，如圖3所
7J\ ο除此的外，需要說明的是，雖然圖3的讀取電壓Vread與寫入電壓Vwrite為固定電壓電平的電壓，但在其他種實施方式中，讀取電壓Vread與寫入電壓Vwrite亦有可能為變動電壓電平的電壓，例如為逐漸上升的電壓?？傊?，讀取電壓Vread與寫入電壓Vwrite 的信號波形并非用以限定本發(fā)明，但寫入電壓Vwrite須低于光感測晶體管TFT2的門電壓 Vth2及開關(guān)晶體管TFTl的門電壓Vthl，且讀取電壓Vread須介于光感測晶體管的門電壓 Vth2及開關(guān)晶體管的門電壓Vthl之間。另外，光感測晶體管TFT2可以為由氧化物半導(dǎo)體層當(dāng)作通道層且亦可當(dāng)作光感應(yīng)層的氧化薄膜晶體管，且其氧化物半導(dǎo)體層為含有銦an)、鎵(( )、鋅(Zn)任一種或其組合的材料。光感測晶體管TFT2的氧化物半導(dǎo)體層耦接至晶體管的源極與漏極。在本發(fā)明的一個實施例中，光感測晶體管TFT2的氧化物半導(dǎo)體層可以是銦鎵鋅氧化非晶氧化物 (In-Ga-Zn-0, IGZ0)薄膜晶體管。光感測晶體管TFT2更可以具有柵極絕緣層沉積于其柵極與氧化物半導(dǎo)體層的間，以避免其柵極與氧化物半導(dǎo)體層相互接觸。光感測晶體管TFT2的柵極為含有鉬(Mo)、 鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎳(Ni)任一種或其組合的材料。開關(guān)晶體管TFTl可以為由氧化物半導(dǎo)體層當(dāng)作通道層的氧化薄膜晶體管，且其氧化物半導(dǎo)體層為含有銦an)、鎵(( )、鋅(Zn)任一種或其組合的材料。開關(guān)晶體管TFTl 的氧化物半導(dǎo)體層耦接至晶體管的源極與漏極。在本發(fā)明的一個實施例中，開關(guān)晶體管 TFTl的氧化物半導(dǎo)體層可以是銦鎵鋅氧化非晶氧化物an-Ga-Si-O，IGZ0)薄膜晶體管。開關(guān)晶體管TFTl更可以具有柵極絕緣層沉積于其柵極與氧化物半導(dǎo)體層之間， 以避免其柵極與氧化物半導(dǎo)體層相互接觸。開關(guān)晶體管TFTl的柵極為含有鉬(Mo)、鉻 (Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎳(Ni)任一種或其組合的材料。氧化薄膜晶體管可以通過調(diào)整氧化半導(dǎo)體層的厚度來改變門電壓的大小，因此上述光感測晶體管TFT2與開關(guān)晶體管TFTl才會使用氧化薄膜晶體管來實現(xiàn)。然而，上述光感測晶體管TFT2與開關(guān)晶體管TFTl并非得為氧化薄膜晶體管，其余可以調(diào)整門電壓的晶體管亦可以用以實現(xiàn)上述光感測晶體管TFT2與開關(guān)晶體管TFT1。上述光感測晶體管TFT2、開關(guān)晶體管TFTl以及儲存電容Cs皆可以沉積在基板上， 并且可將保護絕緣層沉積于光感測晶體管TFT2、開關(guān)晶體管TFTl上，以由此將光感測電路單元10積體化。需要注意的是，積體化的光感測電路單元10并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的感測電路單元10亦可以使用離散電路元件來實施。(陣列式光傳感器的實施例)請參照圖4，圖4是本發(fā)明實施例所提供的一種陣列式光傳感器的電路圖。陣列式光傳感器40包含光感測陣列電路41、第一信號源電路42、第二信號源電路43、輸出電路 44以及放大電路45。光感測陣列電路41是由多個圖2的光感測電路單元20以陣列的形式所組成的電路，第一信號源電路42用以輸出圖2的第一信號源Vl給光感測陣列電路41 中的光感測電路單元20，且第二信號源電路43用以輸出圖2的第二信號源V2給光感測陣列電路41中的光感測電路單元20。另外，光感測陣列電路41電路的光感測電路單元20通過信號輸出線READOUT與輸出電路44耦接。光感測陣列電路41的每一個光感測電路單元20偵測光信號并產(chǎn)生光電流。光感測陣列電路41的每一個光感測電路單元20于曝光時間中，通過光電流將光信號所產(chǎn)生的多個電荷儲存于儲存電容Cs中。于讀取時間中，光感測陣列電路41的每一個光感測電路單元20會將儲存電容Cs所儲存的讀取信號輸出給輸出電路44。輸出電路44接收光感測陣列電路41的每一個光感測電路單元20所輸出讀取信號，并依序?qū)⒚恳粋€讀取信號輸出至放大電路45。要說明的是，陣列式光傳感器40更可以具有濾波器，其用以濾除讀取信號中的噪聲，且濾波器的位置可以在放大電路45之前或之后。請同時參照圖2至圖4，陣列式光偵測器的電路40其操作方式描述如下。首先，將光感測陣列電路41于曝光時間Texp取得入射光源的光信號，此時控制光感測陣列電路41 的第一信號源電路42提供固定偏壓作為第一信號源VI，而第二信號源電路43會提供寫入電壓Vwrite作為第二信號源V2。在曝光時間結(jié)束時，光感測電路41已將光信號儲存于以陣列形式排列在光感測陣列電路41中的儲存電容Cs，并等待讀取。接著，于讀取時間Tread中，第二信號源電路 43將提供讀取電壓Vread作為第二信號源V2。同時，輸出電路44將取得儲存在光感測陣列電路41中每一個光感測單元電路20的讀取信號，且輸出電路44會可將其將每一個讀取信號依序傳送至放大電路45。最后，放大電路45會依序?qū)⒎糯蠛蟮淖x取信號輸出。另外，要說明的是，第二信號源電路43與第一信號源電路42所提供給每一個光感測電路單元20的第二信號源V2與第一信號源Vl會有所差異，以由此控制每一個光感測電路單元20的曝光時間與讀取時間。一般來說，光感測陣列電路41的每一列依序地曝光，待每一列都曝光完畢后，光感測陣列電路41的每一列會依序地被讀取。另外，在其他種實施方式中，光感測陣列電路41的每一列在依序曝光時，曝光中的那一列的上一列亦可以同時被讀取，以節(jié)省冗長讀取時間與重置時間。(實施例的有益效果)根據(jù)本發(fā)明實施例，上述的光感測電路單元將其光感測晶體管的源極耦接至第一信號源，且將其光感測晶體管的柵極與其開關(guān)晶體管的柵極耦接至第二信號源。因為光感測電路單元光的感測晶體管與開關(guān)晶體管的柵極可以使用同一個信號源，因此實施例的光感測電路單元及其光傳感器可以減少信號源的使用，并達(dá)到省電的效果。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，其并非用以局限本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種光感測電路單元，其特征在于，該光感測電路包括光感測晶體管，具有第一柵極、第一源極與第一漏極，用以接收光信號，并據(jù)此產(chǎn)生光電流，其中該第一源極耦接至第一信號源，且該第一柵極耦接至第二信號源；儲存電容，具有第一端與第二端，用以儲存來自于該光信號所產(chǎn)生的多個電荷，其中該第一端耦接至該第一漏極，且該第二端耦接至低電位點；以及開關(guān)晶體管，具有第二柵極、第二源極與第二漏極，受控于該第二信號源，用以將儲存于該儲存電容的讀取信號輸出至信號輸出線，其中該第二源極耦接至該第一端，該第二漏極耦接至該信號輸出線，且該第二柵極耦接至該第二信號源；其中該光感測晶體管的門電壓大于該開關(guān)晶體管的門電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的光感測電路單元，其特征在于，該光感測晶體管與該開關(guān)晶體管為兩個氧化薄膜晶體管，該光感測晶體管具有第一氧化物半導(dǎo)體層耦合至該第一源極與該第一漏極，且該開關(guān)晶體管具有第二氧化物半導(dǎo)體層耦合至該第二源極與該第二漏極。
3.如權(quán)利要求2所述的光感測電路單元，其特征在于，該第一與第二氧化物半導(dǎo)體層為含有銦、鎵、鋅任一種或其組合的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的光感測電路單元，其特征在于，該光感測晶體管與該開關(guān)晶體管為兩個銦鎵鋅氧化非晶氧化物薄膜晶體管。
5.如權(quán)利要求2所述的光感測電路單元，其特征在于，該光感測晶體管具有第一柵極絕緣層沉積于該第一柵極與該第一氧化物半導(dǎo)體層之間，以避免該第一柵極與該第一氧化物半導(dǎo)體層相互接觸；且該開關(guān)晶體管具有第二柵極絕緣層沉積于該第二柵極與該第二氧化物半導(dǎo)體層，以避免該第二柵極與該第二氧化物半導(dǎo)體層相互接觸。
6.如權(quán)利要求1所述的光感測電路單元，其特征在于，該第一與第二柵極為含有鉬、 鉻、鋁、鈦、鉭、鎳任一種或其組合的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的光感測電路單元，其特征在于，該光感測電路單元更包括基板， 其中該光感測晶體管、該開關(guān)晶體管與該儲存電容沉積于該基板上。
8.如權(quán)利要求7所述的光感測電路單元，其特征在于，該光感測電路單元更包括保護絕緣層沉積于該光感測晶體管與該開關(guān)晶體管上。
9.如權(quán)利要求1所述的光感測電路單元，其特征在于，于曝光時間時，該光信號照射該光感測晶體管，該第二信號源提供寫入電壓，且該第一信號源提供偏壓，其中該寫入電壓低于該光感測晶體管的該門電壓與該開關(guān)晶體管的該門電壓，以使該光感測晶體管與該開關(guān)晶體管截止，以及使該光信號通過其產(chǎn)生的光電流將該些電荷送至該儲存電容儲存。
10.如權(quán)利要求9所述的光感測電路單元，其特征在于，于讀取時間時，該第二信號源提供讀取電壓，其中該讀取電壓小于該光感測晶體管的該門電壓且大于該開關(guān)晶體管的該門電壓，以使該光感測晶體管截止，以及使該開關(guān)晶體管導(dǎo)通，進(jìn)而讓儲存于該儲存電容的該讀取信號被輸出至該信號輸出線。
全文摘要
一種用于光傳感器的光感測電路單元，此光感測電路單元由光感測晶體管、儲存電容、開關(guān)晶體管所組成；光感測晶體管用以接收光信號并據(jù)此產(chǎn)生光電流，其源極耦接至第一信號源，其柵極則耦接至第二信號源；儲存電容用以儲存光信號所產(chǎn)生的電荷，其一端耦接至光感測晶體管的漏極，其另一端耦接至低電位點；開關(guān)晶體管受控于第二信號源，用以將儲存電容的讀取信號輸出至信號輸出線；光感測晶體管的門電壓大于開關(guān)晶體管的門電壓。據(jù)此，光感測晶體管及開關(guān)晶體管的柵極共享同一信號源，可減少信號源的使用，而達(dá)到讓光傳感器省電的效果。
文檔編號G01J1/44GK102564581SQ20101059980
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者葉佳俊, 藍(lán)緯洲, 辛哲宏, 黃松輝 申請人:元太科技工業(yè)股份有限公司