專利名稱：光感測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光感測裝置，特別是涉及一種把具有不同特征值的光感測單元對應連接到相鄰讀取線的光感測裝置。
背景技術：
請參閱圖1。圖1為現行的光感測模塊100的示意圖。光感測模塊100包含有光感測單元102、讀取單元104以及儲電單元106。光感測單元102連接到具有一預定電平(如5伏特)的電壓Vg的控制線107，而讀取單元104則是連接到讀取線108以輸出讀取電壓(Vout)。光感測單元102的另一端會連接到另外一預定電平的電壓(如Vs)的掃描訊號。讀取單元104同樣連接到另外一條可以具有電壓Vg的控制線112，且儲電單元106則電連接到光感測單元102以及讀取單元104。讀取單元104早于光感測單元102被開啟，也就是說當控制線107開啟光感測單元102之前控制線112會先開啟讀取單元104。當光感測單元102被開啟時，重置訊號線(未繪示)的電壓會對包含有電容C的儲電單元106充電，使得此電容C會有一對應的電壓電平(Va)。電容C連接到一直流電壓(未繪示)，而電容C在光感測單元102接收到不同強度的光線時，該電壓電平會因為漏電流(current leakage)的關系有不同的下降幅度。因為此下降幅度而影響的新的電容C的電壓電平則是在讀取單元104被開啟時被讀出到讀取線108。讀取線108連接到讀取電路(未繪示)，而此讀取電路依據讀取線104所讀取的電容C的電壓電平判斷光感測模塊100所接收到的光線的強弱。光感測模塊100可能包含有多個前述的光感測單元102，且每一光感測單元對應到一條前述的讀取線108。由于光感測模塊所接收到的光線可能會被超過一個光感測單元所接收，使得多條讀取 線108都會反映對應的電容C的電壓電平的變化。所以，光感測模塊的讀取線108會與差動放大器(differential amplifier)連接，以判斷由讀取線108所定義的光感測模塊區(qū)域。如前所述，由于光線會被至少一個相鄰光感測單元102所接收，如何增加光感測模塊100判斷接收到光線的區(qū)域的敏感度實為本發(fā)明欲改善的課題之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明揭示了一種光感測裝置。此光感測裝置包含多條掃描線包含多條第一掃描線與多條第二掃描線、多條感應線、多條讀取線、以及多個光感測模塊電連接于對應的這些掃描線。每一光感測模塊包含有第一光感測單元與第二光感測單元。每一第一光感測單元與第二光感測單元包含至少一感應單元、儲電單元以及讀取單元。感應單元具有第一端電連接至對應的感應線、第二端、以及控制端電連接至對應的掃描線。讀取單元具有第一端、第二端，電連接至對應的讀取線以及控制端電連接至對應的掃描線。光感測模塊另外包含多個差動放大器電連接于對應的讀取線，計算讀取線間的差異值用來指出該光感測模塊的一環(huán)境光變化。第一光感測單元的感應單元的第一晶體管與第二光感測單元的感應單元的第一晶體管具有不同的晶體管通道寬度(channel width)。
以上的關于本發(fā)明內容的說明及以下的實施方式的說明用以示范與解釋本發(fā)明的精神與原理，并且提供本發(fā)明的權利要求的更進一步的解釋。


圖1為現行光感測模塊的示意圖。圖2為依據本發(fā)明一實施例的一顯示感應裝置的簡單方塊圖。圖3為依據本發(fā)明一實施例的光感測模塊的簡單電路圖。圖4為當發(fā)生環(huán)境光變化時依據本發(fā)明一實施例的光感測單元所對應的讀取線的輸出的示意圖。圖5為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元的簡單電路圖。圖6為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元的簡單電路圖。圖7為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元700的簡單電路圖。附圖符號說明100、300、500、600、700 光感測模塊102、212、214、216、218、222、224、305、312、402、404、406、408、412、414、502、602、702光感測單元
·
104、308、316、506、606、706 讀取單元106,306,314,504,604,704 儲電單元107、112 控制線108讀取線204柵極驅動芯片206觸控掃描驅動電路208感測電路317、335、508、512、514、516、608、612、708、712、714 晶體管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共電壓端348差動放大器
具體實施例方式以下在實施方式中詳細敘述本發(fā)明的詳細特征以及優(yōu)點，其內容足以使本領域的技術人員了解本發(fā)明的技術內容并據以實施，且根據本說明書所揭示的內容、權利要求及附圖，本領域的技術人員可輕易地理解本發(fā)明相關的目的及優(yōu)點。以下的實施例是進一步詳細說明本發(fā)明的觀點，但非以任何觀點限制本發(fā)明的范疇。請參閱圖2，圖2為依據本發(fā)明的一實施例的一顯示感應裝置200的簡單方塊圖。此顯示感應裝置200包含有柵極驅動電路(gate IC) 204、觸控掃描驅動電路(touch scanIC) 206、感測電路(sensor IC) 208以及一光感測模塊202。光感測模塊202包含多個光感測單元212-224。光感測單元212-224分別電連接到柵極驅動芯片204以及觸控掃描驅動電路206。每一光感測單元212-224與讀取線R1-R6其中之一電連接。舉例來說，光感測單元212對應連接到讀取線Rl而光感測單元214則對應連接到讀取線R2。因此，讀取線R1-R6可以基于所接收到的電流而能感測到光感測單元212-224所接收的環(huán)境光的變化。相鄰光感測單元212-224具有不同的特征值。舉例來說，光感測單元212以及214是由不同晶體管通道寬度(channel width)的晶體管組成。明確地說，光感測單元212組成晶體管的通道寬度為100微米(micix) meters)，而光感測單元214組成晶體管的通道寬度可能是10微米。同樣的道理，光感測單元216組成晶體管的通道寬度可能是100微米，而同樣相鄰于此光感測單元216的另一光感測單元218可能選用10微米通道寬度的晶體管。在某一實施例中，光感測單元212、216以及222是由相同的晶體管通道寬度(舉例來說，100微米)的晶體管組合而成而光感測單元214、218與224則是由另外相同晶體管通道寬度(舉例來說，10微米)的晶體管組合而成。光感測單元212-224方塊中的數字代表其所分別采用的晶體管的通道寬度(以微米為單位)。具有不同特征值的光感測單元212-224在另一實施例中可能為讓每一相鄰光感測單元(舉例來說，光感測單元212以及214)中所選用的晶體管的導通電壓(Vgs)不同。除此之外，雖然每一光感測單元212-224可能選用單一晶體管而實施，然而選用多個晶體管的組合以達到不同晶體管通道寬度的目的，同樣可以為實施本發(fā)明光感測單元的變化實施例之一。請合并參閱圖2及圖3。圖3說明一光感測模塊300的依據本發(fā)明的一實施例的簡單電路圖。光感測模塊300包含第一光感測單元302以及第二光感測單元304。第一光感測單元302包含感應單元305、儲電單元306以及讀取單元308。而第二光感測單元304相似地包含感應單元312、儲電單元314以及讀取單元316。第一光感測單元302的感應單元305包含第一端318連接至一感應線(Sn+Ι)、第二端322以及控制端324連接至掃描線(Gn+1) ο儲電單元306連接至感應單元305的第二端322以及一共電壓端326 (Vc)，而讀取單元308同樣包含有第一端328連接至儲電單元306、第二端332連接至讀取線(Rl)以及控制端334連接至另一掃描線(Gn)。感應單元305包含晶體管317，晶體管317的第一端可為感應單元305的第一端318，晶體管317的第二端為感應單元305的第二端322，而晶體管317的控制端可為感應單元305的控制端324。感應單元312同樣包含第一端336連接至感應線(Sn+Ι)、第二端338以及控制端340連接至掃描線(Wn+Ι)。儲電單元314連接至感應單元312的第二端338以及共電壓端326 (Vc)，而讀取單元316包含第一端342連接至儲電單元314、第二端344連接至另一讀取線(R2)以及控制端346連接至另一掃描線(Gn)。感應單元312在一實施例中是由另外晶體管335所組成。此晶體管335的第一端即為感應單元312的第一端336，此晶體管335的第二端為感應單元312的第二端338，而此晶體管335的控制端可為感應單元335的控制端340。掃描線(Gn+Ι)與掃描線(Wn+Ι)可提供不同的低電平(logic low)電壓。舉例來說，掃描線(Gn+Ι)提供-6伏特的低電平電壓，而掃描線(Wn+Ι)對應的低電平電壓為_9伏特。而掃描線(Gn+Ι)以及掃描線(Wn+Ι)均可提供相同的高電平電壓。使晶體管31 7與晶體管335的控制端通過掃描線(Gn+Ι)以及掃描線(Wn+Ι)分別連接到不同低電平電壓，可使得晶體管317與晶體管335的柵極與源極間存在不同的電位差。光感測模塊300另外包含差動放大器348電連接于對應的這些讀取線Rl與R2。差動放大器348具有兩個輸入端，正輸入端(+)與負輸入端(_)分別電連接至第一光感測單元302對應的讀取線Rl與該第二光感測單元304對應的讀取線R2，以計算讀取線Rl與R2間的差異值。此差異值可以用來指出光感測模塊300的環(huán)境光變化。第一光感測單元302的感應單元305與第二光感測單元304的感應單元312可由不同通道寬度的晶體管組成。舉例來說，感應單元305的組成晶體管(如晶體管317)的通道寬度可為100微米，而感應單元312的組成晶體管(如晶體管335)的通道寬度可為10微米。當感應單元305與被312被開啟時，儲電單元306與314的電容(Cl)都會被充電，而儲存在電容Cl中的電荷會因為感應單元305與312接收到光線的照射(或是環(huán)境光的變化)而產生有漏電流的情況。當感應單元3 05與312的組成晶體管的通道寬度越大時，所產生的漏電流值越大，使得電容Cl的電壓電平(如圖1的Va)下降幅度越大。換句話說，當第一光感測單元302的感應單元305的組成晶體管的通道寬度總合越寬時，在有環(huán)境光變化時的情況下位于相同光感測單元302的儲電單元306的Va值會小于另一具有較窄通道寬度的感應單元的光感測單元(如第二光感測單元304)的Va值。上述的電壓電平(Va)會在讀取單元308與312被開啟時由讀取線Rl與R2輸出到差動放大器348。因為感應單元305與312具備的不同通道寬度的晶體管的原因，輸出到差動放大器348的Va差異值會比感應單元305與312具有相同通道寬度的晶體管時更加明顯(或是說，差異值更大)。而此更明顯的差異將幫助光感測裝置(或是具有本發(fā)明光感測裝置的顯示感測裝置)更正確地檢測到發(fā)生環(huán)境光變化的位置/區(qū)域。圖3的晶體管317被選擇成其控制端324與第一端318的電位差與所選擇的晶體管335的控制端340與第一端336的電位差不同。圖2所示的柵極驅動芯片204電連接到圖3的第一光感測單元302的感應單元305的控制端324與讀取單元308的控制端334。此柵極驅動芯片204同樣電連接到第二光感測單元304的感應單元312的控制端340與讀取單元316的控制端346。柵極驅動芯片204可用來控制第一光感測單元302的該感應單元305的晶體管317的該控制端324與第一端318的電位差與該第二光感測單元304的該感應單元312的晶體管335的該控制端340與第一端336的電位差不同。不同感應單元305與312所包含的晶體管317與335可因為不同電位差而被開啟的設計，將有助于提升光感測單元305與312對于環(huán)境光變化的敏感度。換句話說，因為晶體管317與335是在不同電位差的情況下會被開啟，在某些狀況下相同的光線將不會同時開啟晶體管317與335。如此一來，接收到光線的區(qū)域將能更精準地被確認。請參閱圖4，圖4為當發(fā)生環(huán)境光變化時本發(fā)明的光感測單元所對應的讀取線的輸出的示意圖。假設光感測單元具有感應單元402-414，且感應單元402、406與412是由較大通道寬度(舉例來說，通道寬度等于100微米)的晶體管所組成，而感應單元404、408與414的組成晶體管的通道寬度(譬如說，十微米的通道寬度)小于感應單元402、406與412的組成晶體管。當沒有環(huán)境光變化時(或是沒有光線被接收時)，感應單元402對應的讀取線的輸出(Val)大于感應單元404所對應的讀取線的輸出(Va2)。而當有環(huán)境光變化時(或是有光線被感應單元406與408接收時)，具有較大通道寬度晶體管的感應單元(這里是感應單元406)其讀取線的輸出會從Val下降到Va3，而感應單元408的讀取線輸出則僅由Va2下降到Va4。而沒有接收到光線的感應單元412與414其對應的讀取線輸出則維持在Val以及Va2。當因為不同通道寬度所產生的讀取線輸出差異越大時，圖4所顯示關于讀取線輸出變化的波形可以指出是讀取線R3與R4對應的位置/區(qū)域有環(huán)境光變化的發(fā)生。在本發(fā)明的實施例中，所謂環(huán)境光的變化包含光感測模塊是否接收到一光筆光線，或是光感測模塊是否被觸碰。請參閱圖5。圖5為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元500的簡單電路圖。光感測單元500包含有感應單元502、儲電單元504以及讀取單元506連接至讀取線R。設置于感應單元502與讀取單元506之間的儲電單元504與讀取單元506的實施可以參考圖3的敘述。而感應單元502除了晶體管508之外，可包含晶體管512、晶體管514與晶體管516。感應單元502包含第一端518連接至感應線(Sn+Ι)、第二端522以及控制端524連接至掃描線(Gn+Ι)。感應單元502的第一端518可視為晶體管508的第一端，感應單元502的第二端522為晶體管508的第二端，且感應單元502的控制端524等于是晶體管508的柵極端(gate)。晶體管512的第一端為晶體管508的第二端522，晶體管512的第二端則連接到儲電單元504與讀取單元506。而晶體管512的控制端則為晶體管508的第一端518。晶體管514與晶體管516之間的連接關系乃至于晶體管514與晶體管516本身與感應線(Sn+Ι)以及掃描線(Wn+Ι)的連接關系，可以參考上述晶體管508與晶體管512的安排。然而，晶體管 514與晶體管516的柵極端(或是控制端)連接到掃描線(Wn+Ι)，掃描線(Wn+Ι)所提供的低電平電壓與掃描線(Gn+Ι)所提供的低電平電壓不同，盡管兩掃描線(Wn+Ι)與(Gn+Ι)可提供相同的高電平電壓。光感測單元500的晶體管通道寬度大致上相等于晶體管508、晶體管512、晶體管514與晶體管516個別晶體管通道寬度的總和。請參閱圖6。圖6為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元600的簡單電路圖。光感測單元600包含有感應單元602、儲電單元604以及讀取單元606連接至讀取線R。設置于感應單元602與讀取單元606之間的儲電單元604與讀取單元606的實施可以參考圖3的敘述。而感應單元602除了晶體管608之外另外可包括晶體管612。晶體管608的第一端614連接到感應線(Sn+Ι)，晶體管608的第二端616分別連接到儲電單元604與讀取單元606，晶體管608的柵極端618 (或是說控制端)連接到掃描線(Gn+Ι)。除了晶體管612連接到具有不同低電平電壓提供的掃描線(Wn+Ι)以外，晶體管612的各端與儲電單元604、讀取單元606、感應線(Sn+Ι)以及掃描線的連接關系在本實施例中與晶體管608相同。光感測單元600的晶體管通道寬度大致上相等于晶體管608跟晶體管612晶體管通道寬度的總和。請參閱圖7。圖7為依據本發(fā)明的一實施例的光感測單元700的簡單電路圖。光感測單元700包含有感應單元702、儲電單元704以及讀取單元706連接至讀取線R。設置于感應單元702與讀取單元706之間的儲電單元704與讀取單元706的實施可以參考圖3的敘述。而感應單元702除了晶體管708之外另外可包括晶體管712以及晶體管714。晶體管708的第一端716連接到感應線(Sn+Ι)，晶體管708的第二端717分別連接到儲電單元704與讀取單元706，晶體管708的控制端718連接到掃描線(Gn+Ι)。除了連接具有不同于掃描線(Gn+Ι)的低電平電壓提供的掃描線(Wn+Ι)外，晶體管712與晶體管714各端與儲電單元704、讀取單元706、感應線(Sn+Ι)以及掃描線的連接關系可以參考圖5的晶體管508與512實施。光感測單元700的晶體管通道寬度大致上相等于晶體管708、晶體管712以及晶體管714等效晶體管通道寬度的總和。不同數目的晶體管的選用，以及所選用的晶體管的特征尺寸差異，不同通道寬度的光感測單元/感應單元可因此被實施。光感測單元/感應單元中所使用的晶體管的差異(包含其數目)將可差異化(differentiate)各光感測單元/感應單元，相對于僅僅使用不同導通電壓的晶體管的實施例，本實施例對于精確地檢測接收到光線的區(qū)域有更大的幫助雖然本發(fā)明以前述的實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的專利保護范圍。因此本發(fā)明所界定的保護范圍是 以本發(fā)明的權利要求為準。
權利要求
1.一種光感測裝置，包含有: 多條掃描線，包含多條第一掃描線以及多條第二掃描線； 多條感應線； 多條讀取線； 多條光感測模塊電連接于對應的掃描線，每一光感測模塊包含有一第一光感測單元與一第二光感測單元；其中每一該第一光感測單元與該第二光感測單元包含: 至少一感應單元，具有 一第一端，電連接至對應的感應線； 一第二端；以及 一控制端，電連接至對應的掃描線； 一儲電單元，電連接該感應單元的第二端以及一共電壓端之間；以及 一讀取單元，具有AA-上山 —弟—觸； 一第二端，電連接至對應的讀取線；以及 一控制端，電連接至對應的掃描線；以及 多個差動放大器電連接于對應的讀取線，每一差動放大器具有兩個輸入端，分別電連接至該第一光感測單元對應的讀取線與該第二光感測單元對應的讀取線，用以計算相關于該光感測模塊的一環(huán)境光變化； 其中該第一光感測單元的該至少一感應單元與該第二光感測單元的該至少一感應單元具有不同的等效晶體管通道寬度。
2.如權利要求1所述的光感測裝置，其中該第一光感測單元的該至少一感應單元的該控制端與該至少一感應單元的該第一端的一電位差不同于該第二光感測單元的該至少一感應單元的該控制端與該至少一感應單元的該第一端的一電位差。
3.如權利要求1所述的光感測裝置，其中該至少一感應單元包含:一第一晶體管，具有一第一端，一第二端，以及一控制端，其中該第一晶體管的控制端電連接至對應的掃描線，該第一晶體管的第一端電連接于對應的感應線，且該第一晶體管的第二端電連接至該儲電單元。
4.如權利要求1所述的光感測裝置，其中該至少一感應單元包含:一第一晶體管，以及一第二晶體管，分別具有一第一端，一第二端，以及一控制端，該第一晶體管的控制端電連接至對應的掃描線，且該一晶體管的第一端電連接于對應的感應線，該第一晶體管的第二端電連接至第二晶體管的第一端，第二晶體管的控制端電連接于對應的感應線，第二晶體管的第二端電連接至該儲電單元。
5.如權利要求4所述的光感測裝置，其中該第一晶體管的晶體管通道寬度不同于該第二晶體管的晶體管通道寬度。
6.如權利要求3或4所述的光感測裝置，該至少一感應單元數目實質上為兩個感應單元時，這些感應單元分別電連接至對應的第一掃描線以及對應的第二掃描線，其中這些第一掃描線的電壓電平不同于這些第二掃描線的電壓電平。
7.如權利要求1所述的光感測裝置，其中該環(huán)境光變化包含有是否該光感測模塊有接收到一光筆光線，或是該光感測模塊是否被觸碰。
全文摘要
一種光感測裝置，包含多條掃描線、多條感應線、多條讀取線、以及多個光感測模塊電連接于對應的這些掃描線。每一光感測模塊包含有第一光感測單元與第二光感測單元。每一第一光感測單元與第二光感測單元包含至少一感應單元、儲電單元以及讀取單元。感應單元具有第一端，電連接至對應的感應線、第二端以及控制端，電連接至對應的掃描線。讀取單元具有第一端、第二端，電連接至對應的讀取線以及一控制端電連接至對應的掃描線。光感測模塊還包含多個差動放大器電連接于對應的讀取線，計算讀取線間的差異值用來指出該光感測模塊的環(huán)境光變化。第一光感測單元的感應單元的第一晶體管與第二光感測單元的感應單元的第一晶體管具有不同的晶體管通道寬度。
文檔編號G01J1/44GK103245412SQ20131017630
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權日2013年2月22日
發(fā)明者陳勇達, 鐘岳宏 申請人:友達光電股份有限公司