专利名称：光感测装置、驱动方法、以及光学触摸屏装置的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种光感测装置、驱动光感测装置的方法以及包含光感测装置的光学触摸屏装置，更特定地，涉及一种包含能够感测光的氧化物半导体晶体管作为光感测装置的光感测像素中的光感测器件的光感测装置、驱动光感测装置的方法以及包含光感测装置的光学触摸屏装置。
背景技术：
触摸屏设备是通过识别例如手指、触笔等的位置，触摸屏幕，以及利用软件执行特定处理，经由屏幕直接接收输入数据的设备。为此目的，触摸屏设备配备有执行此功能的触摸板。在触摸屏设备中所包含的触摸板可以包括电阻覆盖型触摸板、电容覆盖型触摸板、声表面波(SAW)型触摸板、红外波束型触摸板、压电型触摸板，等等。触摸屏设备被广泛用于各种领域作为替代键盘或鼠标的输入设备。已经被广泛应用的触摸屏设备采用使用手指和触笔直接触摸显示设备的屏幕的方法。然而，随着显示设备尺寸的增加，显示设备和用户之间的距离增加了。在这种情况中，难以采用直接触摸方法。因此，提出了可以通过感测光而不是感测手指或触笔的接触来执行与现有触摸屏相同功能的光学触摸屏设备。光学触摸设备被期望不仅促进用户和终端之间的通信而且也促进用户之间的通信。为了实现光学触摸屏，需要一个相对小尺寸的用于感测光的光感测设备。非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)是常用的光感测设备之一。然而，a-Si TFT不能根据光展示足够的电流变化。因此，当光入射时，在光电二极管中产生的电荷在电容器中被积累预设的时间段，然后根据在电容器中所积累的电荷量来产生与光强度有关的信号。当电容器被如上所述使用时，感测时间可能延迟在电容中积累电荷所用的时间。另外，较大尺寸的光学触摸屏设备可能导致较高的寄生电容。
发明内容
提供一种使用氧化物半导体晶体管来作为光感测器件的光感测装置、驱动光感测装置的方法以及包含光感测装置的光学触摸屏装置。其他方面将在下面的描述中部分被阐述，其部分将是从描述中显而易见的，或者可以通过对所给出的实施例的实践而学习到。根据本发明的方面，一种光感测装置包括光传感器晶体管，用于感测光；开关晶体管，用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号；栅极线，被连接到开关晶体管的栅极；复位线，被连接到光传感器晶体管的栅极；以及相位反转器，被连接在复位线和栅极线之间，其中，将具有反转相位的信号同时分别施加于开关晶体管和光传感器晶体管。在一些实施例中，相位反转器的输入端可以被连接到栅极线，而它的输出端可以被连接到复位线。在一些实施例中，开关晶体管和光传感器晶体管可以被串行连接。
在一些实施例中，光传感器晶体管可以包括包含氧化物半导体作为沟道层材料的氧化物半导体晶体管。在一些实施例中，氧化物半导体晶体管可以包括基板；栅极，被部分布置在基板上；栅极绝缘薄膜，被布置在基板和栅极上以覆盖至少栅极；沟道层，被布置在栅极绝缘薄膜上以面向栅极并且由氧化物半导体材料组成；源极和漏极，被布置为覆盖沟道层的相反侧；以及透明绝缘层，被布置以覆盖源极、漏极和沟道层。氧化物半导体材料可以包括ZnO、InO、SnO> InZnO、ZnSnO、或InSnO,或者这些氧化物半导体材料与包含铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、镓(Ga)、铌(Nb)、钒(V)、铝(Al)和锡(Sn)的组中的至少之一的混合材料。根据本发明的另一方面，光感测装置包括光感测像素阵列，包括按照行和列排列的多个光感测像素；栅极驱动器，用于向光感测像素提供具有反转相位的栅极电压和复位信号；信号输出单元，用于从光感测像素接收光感测信号并输出数据信号，其中，光感测像素中的每一个包括用于感测光的光传感器晶体管以及用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的开关晶体管，其中，栅极驱动器包括多条栅极线，被连接到开关晶体管的栅极；多条复位线，被连接到光传感器晶体管的栅极；以及多个相位反转器，每个被连接在相应的复位线和栅极线之间。在一些实施例中，相位反转器的输入端可以被连接到相应的栅极线，而它的输出端可以被连接到相应的复位线。在一些实施例中，具有反转相位的栅极电压和复位信号可以同时分别被施加于同一行内的开关晶体管和光传感器晶体管。在一些实施例中，栅极线可以被直接连接到栅极驱动器，而复位线可以经由相位反转器和栅极线被间接连接到栅极驱动器。在一些实施例中，栅极线中的每一条和复位线中的每一条可以被连接到同一行内的光感测像素。在一些实施例中，信号输出单元可以包括按照列方向排列的多条数据线。在一些实施例中，数据线中的每一条可以被连接到在同一列中排列的光感测像素，其中，数据线中的每一条可以被连接到同一列中的光感测像素的开关晶体管的源极。根据本发明的另一方面，一种光学触摸屏装置包括像素阵列，包含按照行和列排列的多个显示像素和多个光感测像素；多条栅极线，按照行方向排列并且分别向显示像素和光感测像素提供栅极电压；多条复位线，按照行方向排列，并且分别向光感测像素提供复位信号；以及多个相位反转器，每个被连接在相应的复位线和栅极线之间，其中，显示像素中的每一个包括显示单元以及用于控制显示单元的开启和关断的第一开关晶体管；光感测像素中的每一个包括用于感测光的光传感器晶体管和用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的第二开关晶体管；且具有反转相位的栅极电压和复位信号同时分别被施加于同一行中的第一和第二晶体管以及光传感器晶体管。 在一些实施例中，光学触摸屏装置可以进一步包括栅极驱动器，用于向多条栅极线顺序地提供栅极电压；信号输出单元，包括按照列方向排列的多条数据线，并且用于从光感测像素接收光感测信号并输出数据信号；以及数据驱动器，包括按照列方向排列的多条图像数据线，并且用于向显示像素提供图像信号。
在一些实施例中，栅极线可以被直接连接到栅极驱动器，而复位线可以经由相位反转器和栅极线被间接连接到栅极驱动器。在一些实施例中，栅极线中的每一条可以被连接到同一行中的显示像素和光感测像素，其中，栅极线中的每一条可以被连接到同一行中的第一开关晶体管的栅极，以及那个相同行中的光感测像素的第二开关晶体管的栅极。在一些实施例中，复位线中的每一条可以被连接到同一行中的光感测像素,其中，复位线中的每一条可以被连接到同一行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极。根据本发明的另一方面，提供一种操作光感测装置的方法，该光感测装置包括按照行和列排列的多个光感测像素，每个光感测像素包括用于感测光的光传感器晶体管和用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的开关晶体管，所述方法包括向一行中的光感测像素的开关晶体管的栅极施加高于或等于阈值电压的正第一栅极电压，并且同时向同一行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极施加具有与正第一栅极电压反转相位的负第二栅极电压。所述方法进一步包括向其余行中的光感测像素的开关晶体管的栅极施加小于阈值电压的负第二栅极电压，并且同时向所述其余行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极施加具有与负第二栅极电压反转相位的正第一栅极电压。在一些实施例中，可以通过相位反转器获得具有与正第一栅极电压反转相位的负第二栅极电压。
通过结合附图对实施例的以下描述，这些和/或其他方面将变得显而易见以及更加容易理解，其中图1是示意性地示出根据示例实施例的氧化物半导体晶体管的横截面图示；图2和图3是说明图1的氧化物半导体晶体管的操作特性的图形；图4是示出根据示例实施例的光感测装置的光感测像素的电路图；图5是示出图4的光感测像素的示例操作的时序图；图6是示意性示出根据包含图4的光感测像素的示例实施例的光感测装置的总体结构的框图；图7是示出根据示例实施例的在光学触摸屏装置中的像素的示例结构的电路图；以及图8示意性示出根据包含图7的像素的示例实施例的光学触摸屏装置的总体结构；
具体实施例方式现在将详细参考在附图中示出其示例的实施例，其中，在全文中相似的参考编号是指相似的元件。就这一点来说，当前实施例可以具有不同的形式，并且不应当被理解为限于这里所阐述的描述。因此，通过参考图形，实施例仅仅被描述如下以便解释本描述的各方面。氧化物半导体晶体管是其中将氧化物半导体用作沟道材料的晶体管。根据被用作沟道层的氧化物半导体材料，氧化物半导体晶体管可以具有对光敏感的特性。当具有这种特性的氧化物半导体材料被用作沟道层时，氧化物半导体晶体管具有阈值电压和漏极电流根据入射光的波长和量而改变的特性。因此，氧化物半导体晶体管可以被用作光感测器件。图1是示意性示出根据示例实施例的氧化物半导体晶体管10的横截面图。参照图1，氧化物半导体晶体管10可以包括基板11 ;绝缘层12，被布置在基板11上；栅极13，被部分布置在绝缘层12上；栅极绝缘薄膜14，被布置在绝缘层12和栅极13上以覆盖至少栅极13 ;沟道层15，被布置在栅极绝缘薄膜14上以面向栅极13 ;源极16和漏极17，被布置为覆盖沟道层15的相反侧；以及透明绝缘层18，被布置以覆盖源极16、漏极17和沟道层15。虽然图1的氧化物半导体晶体管10具有其中栅极13被布置在沟道层15下面的底端栅极结构，但氧化物半导体晶体管10也可以具有顶端栅极结构。基板11可以使用例如玻璃、硅等等的一般基板材料。绝缘层12、栅极绝缘薄膜14和透明绝缘层18可以使用诸如SiO2的材料。当基板11由绝缘材料形成时，可以省略基板11上的绝缘层12。此外，栅极13、源极16和漏极17可以使用导电金属或者导电金属氧化物。例如，在可附接到显示面板的光学触摸板中使用对光敏感的氧化物半导体晶体管10。栅极13、源极16和漏极17可以由诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电材料形成。然而，当氧化物半导体晶体管10不透明时，用于基板11、绝缘层12、栅极13、栅极绝缘薄膜14、源极16和漏极17的材料可以是不透明的。然而，仅仅在氧化物半导体晶体管10的上层部分中的透明绝缘层18是透明的，以便将光引向沟道层15。如上所述，沟道层15可以由氧化物半导体材料形成。氧化物半导体晶体管10可以具有依赖于用于沟道层15的氧化物半导体材料的光敏特性。例如，诸如ZnO、InO、SnO、InZnO、ZnSnO和InSnO的氧化物半导体材料可以被用作氧化物半导体沟道材料，或者这些氧化物半导体材料与包括如下的组中的至少一个的混合材料可以被用作氧化物半导体沟道材料铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、镓(Ga)、铌(Nb)、钒(V)、.铝(Al)和锡(Sn)。当这些材料被用于形成沟道层15时，图1的氧化物半导体晶体管10可以具有取决于入射光的波长和量的可变阈值电压和可变漏极电流，于是可以被用作光感测器件。氧化物半导体晶体管10感测的光的波长范围可以取决于在沟道层15中所使用的氧化物半导体的类型而改变。沟道层15可以由单个氧化物半导体层形成，或者可以具有多层结构。图2和图3是示出根据示例实施例的，图1的氧化物半导体晶体管10的操作特性的图形。首先，参照图2，其显示关于氧化物半导体晶体管10的栅极电压(Ves)的漏极电流(Ids)特性，当氧化物半导体晶体管10由于光入射到其上而截止时，漏极电流(Ids)增加。例如，当比阈值电压更高的栅极电压被施加于氧化物半导体晶体管10时，光入射时的漏极电流(Ids)和光不入射时的漏极电流(Ids)几乎是相同的，如图2的右边所示。然而，当比阈值电压更低的栅极电压被施加于氧化物半导体晶体管10时，光入射时的漏极电流(Ids)远高于光不入射时的漏极电流，如图2的左边所示。因此，可以通过使用比正施加于氧化物半导体晶体管10的阈值电压更低的栅极电压来测量漏极电流，而确定光是否入射。具体地，在氧化物半导体晶体管10的情况中，在光入射时的漏极电流与光不入射时的漏极电流之间的电流比(IraZItw)是相当高的。具有这些特性的氧化物半导体晶体管10当被用作光感测器件时可以提供多样的优点。例如，由于氧化物半导体晶体管10的这种高电流比，可以使用氧化物半导体晶体管10作为光感测器件来制造出无需电容器的非常简单的光感测装置。图3是显示在光入射之后在氧化物半导体晶体管中漏极电流随时间变化的图形。参照图3，当在大约40秒时光入射到氧化物半导体晶体管上时，漏极电流增加，并且即使入射光在大约55秒处被阻断之后，漏极电流也基本上保持在几乎相同水平几乎没有减少。这可以被理解为电荷被陷落在氧化物半导体晶体管10的沟道层15的界面表面之中或之上的结果。例如，当负栅极电压随着光被施加于氧化物半导体晶体管10时，由于光在沟道层15中所产生的空穴可以迁移到栅极绝缘薄膜14与沟道层15之间的界面并且被陷落在其中。所陷落的电荷可以保持不动直到足够高的正(+ )电压被施加于栅极13为止。当足够高的栅极电压被施加于氧化物半导体晶体管10时，如果所陷落的电荷被移动，则这种现象可以消失。图4示出根据使用氧化物半导体晶体管10的示例实施例的、在光感测装置中的光感测像素110的电路图。参照图4，光感测像素110可以包括串行连接的一个光传感器晶体管112和一个开关晶体管111。换句话说，光传感器晶体管112的源极可以被连接到开关晶体管111的漏极。作为用于感测光的光感测器件的光传感器晶体管112可以是例如氧化物半导体晶体管10。用于输出光感测信号的开关晶体管111可以是没有光敏性的一般薄膜晶体管(TFT)。进一步，如图4中所示，光感测像素110可以进一步包括栅极线Gate，被连接到开关晶体管111的栅极；数据线Data，被连接到开关晶体管111的源极；驱动电压线Vdd，被连接到光传感器晶体管112的漏极；复位线Reset，被连接到光传感器晶体管112的栅极；以及相位反转器113，被连接到复位线Reset和栅极线Gate之间。在一个实施例中，相位反转器113的输入端可以被连接到栅极线Gate，而它的输出端可以被连接到复位线Reset，以便被施加于栅极线Gate的栅极电压可以经反相而被提供给复位线Reset。例如，相位反转器113可以是反相器(inverter)。为了从具有这种结构的光感测像素110中读出光感测信号，可以将等于或高于阈值电压的栅极电压经由栅极线Gate施加于开关晶体管111。结果，开关晶体管111导通。将高于或等于阈值电压并且通过栅极线Gate施加的栅极电压通过相位反转器113的反相而提供给复位线Reset。换句话说，当高于或等于阈值电压的正(+ )栅极电压被施加于栅极线时，小于阈值电压的负(一)栅极电压被施加于复位线Reset。在此状态中，光传感器晶体管112被截止。然后，电流从光传感器晶体管112的源极流到数据线Data。从光传感器晶体管112流到数据线Data的电流的量根据在光传感器晶体管112上的入射光的强度而改变。因此，可以通过测量流经数据线Data的电流的量来计算在光传感器晶体管112上的入射光的强度。然而，当高于或等于阈值电压的栅极电压没有被施加于开关晶体管111时，开关晶体管111截止，因此在数据线Data中没有电流流动。在一个实施例中，小于阈值电压的负(一)栅极电压可以被施加于栅极线Gate。因此，可以通过开关晶体管111的导通/截止控制来从光感测像素110输出光感测信号。并且可以基于光感测信号的强度来确定在光传感器晶体管112上的光的入射和光的强度。当小于阈值电压的负(一)栅极电压被施加于栅极线Gate时，具有被相位反转器反转的相位的正(+ )栅极电压被施加于复位线Reset。这个正栅极电压可以用作复位和初始化光传感器晶体管112的复位信号。如上所述，当光入射到光传感器晶体管112、即氧化物半导体晶体管上时，电荷可以被陷落在栅极绝缘层与沟道层之间的界面中，从而即使光不再入射时，光传感器晶体管112的漏极电流也可以保持几乎相同的水平而没有减少，除非所陷落的电荷被移动。由于这个原因，在测量光感测像素110中的光之后，可以通过向光传感器晶体管112施加复位信号来执行复位过程，以去除所陷落的电荷。在当前实施例中，由于复位线Reset经由相位反转器113被连接到栅极线Gate，所以分别被施加于复位线Reset和栅极线Gate的信号可以具有反转相位。如图5的时序图中所示，当开关晶体管111截止时，正栅极电压被施加于光传感器晶体管112以便为下一次测量而复位。然而，当开关晶体管111导通时，光传感器晶体管112截止，于是光传感器晶体管112的漏极电流可以取决于光是否入射而改变。图6是示出根据包含图4的光感测像素110的示例实施例的、光感测装置100的总体结构的示意性框图。参照图6，光感测装置100可以包括光感测像素阵列，具有用于感测入射光的多个光感测像素110 ;栅极驱动器120，用于向 光感测像素110中的每一个顺序地提供栅极电压和复位信号；以及信号输出单元130，用于从光感测像素110中的每一个接收光感测信号并且输出数据信号。如图6中所示，可以按照行和列排列光感测像素阵列中的光感测像素110。例如，可以按照η行和m列的阵列来排列光感测像素110。栅极驱动器120单独地激活光感测像素110以控制光感测像素110中的每一个输出光感测信号。为此，栅极驱动器120可以包括按照行方向排列的多条栅极线Gate I到Gate η。栅极线Gate I到Gate η中的每一条可以被连接到在同一行中排列的光感测像素110的开关晶体管111的栅极。例如，栅极线Gate I可以被连接到在第一行中排列的光感测像素110的开关晶体管111的栅极，而第η栅极线Gate η可以被连接到在第η行中排列的光感测像素110的开关晶体管111的栅极。栅极驱动器120可以进一步包括按照行方向排列的多条复位线Reset I到Reset
η,并且它们中的每一条被连接到相应的栅极线Gate l、Gate 2,----,或Gate η。例如,复
位线Reset I可以经由相位反转器113被连接到栅极线Gate I,而第η复位线Reset η可以经由相位反转器113被连接到第η栅极线Gate η。换句话说，仅栅极线Gate I到Gateη被直接连接到栅极驱动器120，而复位线Reset I到Reset η可以经由相位反转器113和栅极线Gate I到Gaten被间接连接到栅极驱动器120。因此，栅极驱动器120可以向栅极线Gate I到Gate η和复位线Reset I到Reset η提供具有反转相位的栅极电压和复位信号。复位线Reset I到Reset η中的每一条可以向相应的光感测像素110提供用于复位光感测像素100中的每一个内的光传感器晶体管的复位信号。为此，复位线Reset I到Reset η中的每一条可以被连接到在同一行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112的栅极。例如，复位线Reset I可以被连接到在第一行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112的栅极，而第η复位线Reset η可以被连接到在第η行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112的栅极。信号输出单元130从光感测像素110接收光感测信号，并且输出数据信号。为此，信号输出单元130可以包括按照列方向排列的多条数据线Data I到Data η。数据线DataI到Data η中的每一条可以被连接到在同一列中排列的光感测像素110中的开关晶体管111的源极。例如，数据线Data I可以被连接到在第一列中排列的光感测像素110中的开关晶体管111的源极，而数据线Data 2可以被连接到在第二列中排列的光感测像素110中的开关晶体管111的源极。在此结构中，信号输出单元130可以经由数据线Data I到Datan同时接收在同一行中排列的光感测像素110中产生的所有光感测信号。此后将描述光感测装置100的操作。图6的右边是举例说明光感测装置100的操作的时序图。参照图6的时序图，栅极驱动器120将高于或等于开关晶体管111的阈值电压的正栅极电压施加于栅极线Gate I,以便第一行中的光感测像素110输出光感测信号。将小于开关晶体管111的阈值电压的负栅极电压施加于其余的栅极线，即，栅极线Gate 2到第η栅极线Gate n，以便没有光感测信号从这些栅极线输出。将具有被相位反转器113反转的相位的负栅极电压施加于复位线Reset 1，以便在第一行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112截止，并且光传感器晶体管112的漏极电流取决于光入射与否而改变。将正栅极电压施加于在其余行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112，以便光传感器晶体管112被复位。然后，栅极驱动器120将高于或等于开关晶体管111的阈值电压的正栅极电压施加于栅极线Gate 2，以便在第二行中的光感测像素110输出光感测信号。将小于开关晶体 管111的阈值电压的负栅极电压施加于其余的栅极线。同时，经由相位反转器113将负栅极电压施加于连接到栅极线Gate 2的复位线Reset 2，以便在第二行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112截止，并且光传感器晶体管112的漏极电流取决于光入射与否而改变。将正栅极电压施加于在其余行中排列的光感测像素110中的光传感器晶体管112，以便光传感器晶体管112被复位。从第一行开始到第η行，可以从光感测像素110中顺序输出光感测信号，并且以这种方式完成针对单个帧的光感测操作。一旦完成了单个帧的光感测操作，则可以按照如上所述的次序重复下一帧的光感测操作。在这些实施例中，没有使用单独驱动开关晶体管111和光传感器晶体管112的独立驱动电路。也即，可以仅使用向栅极线Gate I到Gate η提供信号的一个栅极驱动器来控制开关晶体管111和光传感器晶体管112两者。特别地，在复位光传感器晶体管112期间，复位线Reset I到Reset η可以不被很重地负载。更进一步,不必需要用于复位线Reset I到Reset η的额外复杂布线。因此，利用光感测装置100的简化配置，可以获得诸如改进的空间利用率、减小的制造成本以及减小的功耗的优点。这在扩大光感测装置100方面或许是有利的。由于空间利用效率，可以容易地实现其中分别集成显示像素和光感测像素的内置(in-cell)类型的光学触摸屏装置。图7是显示内置类型的光学触摸屏装置的像素210的电路图。参照图7，内置类型的光学触摸屏装置的像素210包括显示像素210d和光感测像素210s。显示像素210d可以包括显示单元212 (例如，在液晶显示装置的情况中的液晶单元)以及用于开启或关断显示单元212的第一开关晶体管211。光感测像素210s可以包括光传感器晶体管214，用于感测入射光；以及第二开关晶体管213，用于输出来自光传感器晶体管214的光感测信号。将第一和第二开关晶体管211和213连接到单个公共栅极线Gate。第一开关晶体管211的漏极可以被连接到图像数据线Source-Data,而第一开关晶体管211的源极可以被连接到显示单元212。第二开关晶体管213的源极可以被连接到图像数据线Source-Data，而第二开关晶体管213的漏极可以被连接到光传感器晶体管214的源极。更进一步，光传感器晶体管214的漏极被连接到驱动电压线Vdd，而光传感器晶体管214的栅极被连接到复位线Reset。复位线Reset可以经由相位反转器215被连接到栅极线 Gate。在此结构中，当正栅极电压被施加于栅极线Gate时，第一和第二开关晶体管211和213导通，而光传感器晶体管214截止。然后，显示单元212根据来自图像数据线Source-Data的图像信号显示图像，并且取决于入射光的强度从光感测数据线Sensor-Data输出光感测信号。当负栅极电压被施加于栅极线Gate时,第一和第二开关晶体管211和213截止，而光传感器晶体管214导通。在这个状态中，图像的显示和光感测信号的输出被中断，并且光传感器晶体管214被复位。图8是显示包含像素210—其中之一在图7中被显示——的内置类型的光学触摸屏装置200的总体结构的框图。参照图8，内置类型的光学触摸屏装置200包括包含用于显示图像的显示像素210d和用于感测入射光的光感测像素210s的像素210的阵列；栅极驱动器220，用于向显示像素210d和光感测像素210s中的每一个提供栅极电压；数据驱动器240，用于向显示像素210d中的每一个提供图像信号；以及信号输出单元230，用于从光感测像素210s中的每一个接收光感测信号并且输出数据信号。如图8中所示，显示像素210d和光感测像素210s可以按照行和列排列。即使一个光感测像素210s也可以相对于一个显示像素210d来排列，图8示例性地显示相对于多个显示像素210d来排列一个光感测像素210s。在一般的显示面板中，每个像素具有从大约200um到大约300um的宽度和高度,而入射光具有2_左右的波束直径,其远远大于像素的大小。因此，即使光感测像素210s仅仅部分被排列在像素210的阵列中，也可以指定光的入射位置。显示像素210d中的每一个可以包括用于显示色彩的红色子像素R、绿色子像素G和蓝色子像素B。栅极驱动器220可以包括多条栅极线Gate，按照行方向排列；多条复位线Reset，按照行方向排列；以及相位反转器215，被连接在复位线Reset中的每一条和相应的栅极线Gate之间。栅极线Gate中的每一条可以被连接到在同一行中排列的显示像素210d中的第一开关晶体管211的栅极以及在同一行中排列的光感测像素210s中的第二开关晶体管213的栅极。在每个显示像素210d包含三个子像素即红色、绿色和蓝色子像素R、G和B的情况中，显示像素210d可以包含三个第一开关晶体管211。如图8中所示，栅极线Gate可以被连接到在同一行中的三个子像素即红色、绿色和蓝色子像素R、G和B中的第一开关晶体管211的栅极。复位线Reset中的每一条可以被连接到在同一行中排列的光感测像素210s中的光传感器晶体管214的栅极。如上所述，由于复位线Reset中的每一条经由相位反转器215被连接到相应的栅极线Gate，所以具有反转相位的信号同时分别被施加于复位线Reset和栅极线Gate。信号输出单元230可以包括按照列方向排列的多条光感测数据线Sensor-Data。光感测数据线Sensor-Data中的每一条可以被连接到在同一列中排列的光感测像素210s。特别地，光感测数据线Sensor-Data中的每一条可以被连接到在同一列中排列的第二开关晶体管213的源极。信号输出单元230可以经由光感测数据线Sensor-Data从光感测像素210s中的光传感器晶体管214接收光感测信号，处理光感测信号，并且输出数字数据信号。数据驱动器240可以包括按照列方向排列的多条图像数据线Source-Data。图像数据线Sensor-Data中的每一条被连接到在同一列中排列的显示像素210。数据驱动器240经由图像数据线Sensor-Data向显示像素210分别提供要显示的图像信号。如果每个显示像素210d包括三个子像素，即红色、绿色和蓝色子像素R、G和B，则数据驱动器240可以包括分别被连接到红色、绿色和蓝色子像素R、G和B的独立的图像数据线。如上所述，根据一个或多个以上实施例，描述和说明了一种光感测装置、驱动光感测装置的方法以及包含光感测装置的光学触摸屏装置。应当理解，这里所描述的示例实施例应当被认为仅仅是说明性的而不是为了限制目的。在每个实施例内的特点或方面的描述应当典型地被认为可用于其他实施例中的类似特点或方面。
权利要求
1.一种光感测装置，包括光传感器晶体管，用于感测光；开关晶体管，用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号；栅极线，被连接到开关晶体管的栅极；复位线，被连接到光传感器晶体管的栅极；以及相位反转器，被连接在复位线和栅极线之间，其中，将具有反转相位的信号同时分别施加于开关晶体管和光传感器晶体管。
2.如权利要求1所述的光感测装置，其中，相位反转器的输入端被连接到栅极线，而它的输出端被连接到复位线。
3.如权利要求1所述的光感测装置，其中，开关晶体管和光传感器晶体管被串行连接。
4.如权利要求1所述的光感测装置，其中，光传感器晶体管包括包含氧化物半导体作为沟道层材料的氧化物半导体晶体管。
5.如权利要求4所述的光感测装置，其中，氧化物半导体晶体管包括基板；栅极，被部分布置在基板上；栅极绝缘薄膜，被布置在基板和栅极上以覆盖至少栅极；沟道层，被布置在栅极绝缘薄膜上以面向栅极并且由氧化物半导体材料组成；源极和漏极，被布置为覆盖沟道层的相反侧；以及透明绝缘层，被布置以覆盖源极、漏极和沟道层。
6.如权利要求5所述的光感测装置，其中，氧化物半导体材料包括ZnO、InO、SnO, InZnO、ZnSnO或InSnO，或者这些氧化物半导体材料与包含铪(Hf )、锆(Zr )、钛(Ti )、钽 (Ta)、镓(Ga)、铌(Nb)、钒(V)、铝(Al)和锡(Sn)的组中的至少之一的混合材料。
7.一种光感测装置，包括光感测像素阵列，包括按照行和列排列的多个光感测像素；栅极驱动器，用于向光感测像素提供具有反转相位的栅极电压和复位信号；信号输出单元，用于从光感测像素接收光感测信号并输出数据信号，其中，光感测像素中的每一个包括用于感测光的光传感器晶体管以及用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的开关晶体管，其中栅极驱动器包括多条栅极线，被连接到开关晶体管的栅极；多条复位线，被连接到光传感器晶体管的栅极；以及多个相位反转器，每个被连接在相应的复位线和栅极线之间。
8.如权利要求7所述的光感测装置，其中，相位反转器的输入端被连接到相应的栅极线，而它的输出端被连接到相应的复位线。
9.如权利要求8所述的光感测装置，其中，具有反转相位的栅极电压和复位信号同时分别被施加于同一行中的开关晶体管和光传感器晶体管。
10.如权利要求8所述的光感测装置，其中，栅极线被直接连接到栅极驱动器，而复位线经由相位反转器和栅极线被间接连接到栅极驱动器。
11.如权利要求7所述的光感测装置，其中，同一行中的开关晶体管和光传感器晶体管被串行连接。
12.如权利要求7所述的光感测装置，其中，栅极线中的每一条和复位线中的每一条被连接到同一行中的光感测像素。
13.如权利要求7中的光感测装置，其中，信号输出单元包括按照列方向排列的多条数据线。
14.如权利要求13所述的光感测装置，其中，数据线中的每一条被连接到在同一列中排列的光感测像素，其中数据线中的每一条被连接到同一列中的光感测像素的开关晶体管的源极。
15.如权利要求7所述的光感测装置，其中，光传感器晶体管包括包含氧化物半导体作为沟道层材料的氧化物半导体晶体管。
16.一种光学触摸屏装置，包括像素阵列，包含按照行和列排列的多个显示像素和多个光感测像素；多条栅极线，按照行方向排列并且分别向显示像素和光感测像素提供栅极电压；多条复位线，按照行方向排列，并且分别向光感测像素提供复位信号；以及多个相位反转器，每个被连接在相应的复位线和栅极线之间，其中，显示像素中的每一个包括显示单元以及用于控制显示单元的开启和关断的第一开关晶体管，光感测像素中的每一个包括用于感测光的光传感器晶体管和用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的第二开关晶体管，且具有反转相位的栅极电压和复位信号同时分别被施加于同一行中的第一和第二晶体管以及光传感器晶体管。
17.如权利要求16所述的光学触摸屏装置，其中，相位反转器的输入端被连接到相应的栅极线，且它的输出端被连接到相应的复位线。
18.如权利要求16所述的光学触摸屏装置，其中，光传感器晶体管包括包含氧化物半导体作为沟道层材料的氧化物半导体晶体管。
19.如权利要求16所述的光学触摸屏装置，进一步包括栅极驱动器，用于向多条栅极线顺序地提供栅极电压；信号输出单元，包括按照列方向排列的多条数据线，并且用于从光感测像素接收光感测信号并输出数据信号；以及数据驱动器，包括按照列方向排列的多条图像数据线，并且用于向显示像素提供图像信号。
20.如权利要求19所述的光学触摸屏装置，其中，栅极线被直接连接到栅极驱动器，而复位线经由相位反转器和栅极线被间接连接到栅极驱动器。
21.如权利要求16所述的光学触摸屏装置，其中，栅极线中的每一条被连接到同一行中的显示像素和光感测像素，其中栅极线中的每一条被连接到同一行中的第一开关晶体管的栅极以及那个相同行中的光感测像素的第二开关晶体管的栅极。
22.如权利要求21所述的光学触摸屏装置，其中，复位线中的每一条被连接到同一行中的光感测像素，其中复位线中的每一条被连接到同一行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极。
23.如权利要求16所述的光学触摸屏装置,其中，同一行中的第二开关晶体管和光传感器晶体管被串行连接。
24.一种操作光感测装置的方法，该光感测装置包括按照行和列排列的多个光感测像素，每个光感测像素包括用于感测光的光传感器晶体管和用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的开关晶体管，所述方法包括向一行中的光感测像素的开关晶体管的栅极施加高于或等于阈值电压的正第一栅极电压，并且同时向同一行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极施加具有与正第一栅极电压反转相位的负第二栅极电压。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括向其余行中的光感测像素的开关晶体管的栅极施加小于阈值电压的负第二栅极电压，并且同时向所述其余行中的光感测像素的光传感器晶体管的栅极施加具有与负第二栅极电压反转相位的正第一栅极电压。
26.如权利要求24所述的方法，其中，通过相位反转器获得具有与正第一栅极电压反转相位的负第二栅极电压。
全文摘要
一种光感测装置、驱动光感测装置的方法以及包含光感测装置的光学触摸屏装置，其中，光感测像素中的光传感器晶体管由光敏氧化物半导体晶体管形成。光感测装置包括光感测像素阵列，具有按照行和列排列的多个光感测像素；以及多条栅极线，按照行方向排列并且分别向光感测像素提供栅极电压，其中，光感测像素的每一个包括用于感测光的光传感器晶体管以及用于输出来自光传感器晶体管的光感测信号的开关晶体管。栅极线被连接到在光感测像素阵列中的每一行中的开关晶体管的栅极，且复位线被连接到在光感测像素阵列中的每一行中的光传感器晶体管的栅极。复位线经由相位反转器被连接到栅极线。因而，当栅极电压被施加于栅极线时，具有与栅极电压反转相位的复位信号可以被施加于复位线。
文档编号G01J1/44GK102997993SQ20121018600
公开日2013年3月27日 申请日期2012年6月7日 优先权日2011年9月9日
发明者安承彦, 宋利宪, 田尚勋, 金暎, 全镕宇, 金昌桢 申请人:三星电子株式会社
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