[发明专利]光侦测像素结构、光侦测器件、光侦测装置

说明书

本发明公开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。

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

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

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。

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。

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。

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。