CN102253764A - 光感测电路、操作该电路的方法和包括该电路的设备 - Google Patents

Abstract

示例实施例针对于光感测电路、操作光感测电路的方法和包括光感测电路的光感测设备。光感测电路包括感测光的光敏氧化物半导体晶体管；以及切换晶体管，与光感测晶体管串联，并被配置为输出数据。在待命时间期间，低电压被施加到切换晶体管，并且高电压被施加到光敏氧化物半导体晶体管，当输出数据时，高电压施加到切换晶体管，并且低电压被施加到光敏氧化物半导体晶体管。

Description

光感测电路、操作该电路的方法和包括该电路的设备

技术领域

本发明涉及光感测电路、操作光感测电路的方法和包括光感测电路的光感测设备，并且更具体地，涉及包括光敏氧化物半导体晶体管作为光感测装置的光感测电路、操作光感测电路的方法和包括光感测电路的光感测设备，如光学触摸面板或图像获取设备。

背景技术

触摸屏是允许按照如下方式在显示屏上直接对输入数据进行输入的设备，其中当例如使人的手指或笔等与显示屏的特定位置开始接触时，识别接触位置，然后由软件执行相应的处理。为此，触摸屏还包括附连到一般显示面板以执行上述功能的触摸面板。触摸面板的例子包括电阻式重叠型触摸面板、电容式重叠型触摸面板、表面声波(SAW)型触摸面板、红外光束型触摸面板和压电型触摸面板等。这样的触摸屏具有替代输入装置，如键盘或鼠标，并且在多种领域中使用。

然而，广泛使用的触摸面板仅仅在人的手指或笔开始直接与面板接触时才操作。因此，当使用触摸面板中最广泛使用的电阻式重叠型触摸面板时，会由于外压而损坏上或下导电层。此外，仅可在具有10英寸或更小的尺寸的小屏幕中使用电阻式重叠型触摸面板。大屏幕的大触摸面板由于线性电阻和寄生电阻而不能执行充分的功能。由此，目前，在例如通用桌面计算机、笔记本计算机或诸如移动电话或导航装置的便携式装置的小尺寸或中尺寸显示器中使用触摸面板。由此，当使用大显示器并且用户和显示器之间的距离增加时，触摸面板不适用。

近来，已经引入了通过感测光而非人的手指或笔的接触来执行与触摸面板相同的功能的光学触摸面板。在光学触摸面板中，使用小的光感测装置。同时，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)的图像获取设备也需要能够感测光以便获取图像的光感测装置。常用的光感测装置的例子是具有诸如硅的半导体的PN结作为基本结构的光电二极管。

然而，硅光电二极管没有足够的光生电流(light-derived current)变化。因此，当照射光时在光电二极管中生成的电荷在某一时间段中积累到电容器中，然后基于电容器中积累的电荷强度而生成对应于光强度的信号。然而，当如上所述使用电容器时，光学触摸面板或图像获取装置越大，则寄生电容越高。因此，可能难以制造大的光学触摸面板或图像获取装置。

发明内容

根据示例实施例，一种光感测电路包括：光感测晶体管，被配置为感测光；以及切换晶体管，与光感测晶体管串联，并被配置为输出数据，其中光感测晶体管是包括光敏氧化物半导体作为沟道层的光敏氧化物半导体晶体管。

根据示例实施例，光感测电路还包括：第一栅极线，连接到切换晶体管的栅极；数据线，连接到切换晶体管的源极；驱动电压线，连接到光感测晶体管的漏极；以及第二栅极线，连接到光感测晶体管的栅极。

根据示例实施例，其中，在待命时间期间，低电压被施加到所述第一栅极线，并且所述切换晶体管处于截止OFF状态，并且高电压经由第二栅极线被施加到光感测晶体管；以及，当输出数据时，高电压经由第一栅极线被施加到切换晶体管，并且低电压经由第二栅极线被施加到光感测晶体管。

根据示例实施例，其中高电压是移除光感测晶体管中捕获的电荷的正电压和导通切换晶体管的电压之中的较高电压，以及低电压是切换晶体管的阈值电压和光感测晶体管的阈值电压之中的较低电压。

根据示例实施例，光感测晶体管包括：衬底；衬底上的绝缘层；绝缘层的至少一部分上的栅极；栅极绝缘层，其至少覆盖栅极的周边并且在绝缘层和栅极之上；栅极绝缘层上的沟道层；分别覆盖沟道层的端部的源极和漏极；以及源极、漏极和沟道层上的透明绝缘层，其中沟道层包括光敏氧化物半导体。

根据示例实施例，光感测晶体管包括：衬底；衬底上的沟道层；沟道层的中心部分上的栅极绝缘层；栅极绝缘层上的栅极；在所示沟道层上的与栅极间隔开并且在栅极两侧的源极和漏极；栅极、源极和漏极上的透明绝缘层，其中沟道层包括光敏氧化物半导体。

根据示例实施例，光敏氧化物半导体包括基于ZnO的氧化物。

例如，基于ZnO的氧化物可包括ZnO或包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料的混合物。

根据示例实施例，光敏晶体管的敏感度取决于入射到光敏晶体管上的光的颜色或波长。

根据示例实施例，光敏晶体管的敏感度取决于入射到光敏晶体管上的光的强度。

根据示例实施例，光敏晶体管的敏感度取决于入射到光敏晶体管上的光的颜色和强度。

根据示例实施例，一种操作光感测电路的方法，该光感测电路包括被配置为感测光的光感测晶体管和被配置为输出数据的切换晶体管，光感测晶体管和切换晶体管串联，该方法包括：通过将低电压施加到切换晶体管的栅极并且所述切换晶体管处于截止OFF状态，和将高电压施加到光感测晶体管的栅极而执行待命操作；以及通过将高电压施加到切换晶体管的栅极和将低电压施加到光感测晶体管的栅极而执行数据输出操作。

根据示例实施例，该方法还包括：施加移除光感测晶体管中捕获的电荷的正电压和导通切换晶体管的电压之中的较高电压，作为高电压。

根据示例实施例，该方法还包括：施加切换晶体管的阈值电压和光感测晶体管的阈值电压之中的较低电压，作为低电压。

根据示例实施例，执行待命操作包括：独立于入射到光感测晶体管上的光而从切换晶体管输出低信号。

根据示例实施例，执行数据输出操作包括：当光入射到光感测晶体管上时，从切换晶体管输出高信号，以及当光未入射到光感测晶体管上时，从切换晶体管输出低信号。

根据示例实施例，执行数据输出操作还包括：由切换晶体管输出与入射到光感测晶体管上的光的强度成比例的高信号。

根据示例实施例，光感测晶体管是包括光敏氧化物半导体作为沟道层的光敏氧化物半导体晶体管。

根据示例实施例，光敏氧化物半导体包括基于ZnO的氧化物。

例如，基于ZnO的氧化物可包括ZnO或包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料的混合物。

根据示例实施例，一种光感测设备包括：光感测面板，被配置为感测入射光；栅极驱动器，被配置为向光感测面板提供栅极电压；数据驱动器，被配置为测量光感测面板的输出；以及模拟数字(A/D)变换器(ADC)，被配置为将数据驱动器输出的模拟信号转换为数字信号，其中光感测面板包括多个光感测像素的阵列，每个光感测像素包括如上所述的光感测电路。

根据示例实施例，光感测面板还包括：作为行的多个第一栅极线和多个第二栅极线，以及作为列的多个驱动电压线和数据线。

根据示例实施例，第一和第二栅极线连接到栅极驱动器，并且数据线连接到数据驱动器。

根据示例实施例，栅极驱动器被配置为经由第一和第二栅极线向光感测像素的行顺序地提供栅极电压。

根据示例实施例，光感测设备是图像获取装置或远程光学触摸面板。

附图说明

通过参照附图详细描述示例实施例，上述和其他特征和优点将变得更加明显。附图是要描绘示例实施例，并且不应被理解为限制权利要求的意图的范围。附图不应被考虑为按比例绘制，除非明确指出。

图1是根据示例实施例的被用作光感测装置的光敏氧化物半导体晶体管的横截面视图；

图2是根据示例实施例的被用作光感测装置的光敏氧化物半导体晶体管的横截面视图；

图3和图4是示出光敏氧化物半导体晶体管的操作特性的示例曲线图；

图5是示出光敏氧化物半导体晶体管的另一操作特性的示例图；

图6是例示了根据示例实施例的光感测电路的结构的电路图；

图7是例示了操作图6的光感测电路的方法的时序图；

图8是包括图6的光感测电路的光感测设备的示意框图；

图9是示出了光敏氧化物半导体晶体管对于各种光的操作特性的示例图；以及

图10是示出了光敏氧化物半导体晶体管对于入射光强度的操作特性的示例图。

具体实施方式

这里公开详细的示例实施例。然而，这里公开的特定结构和功能细节仅仅代表描述示例实施例的目的。然而，示例实施例可以被实施为许多替代形式，并且不应被理解为仅仅限于这里阐述的实施例。

因此，尽管示例实施例能够有各种修改和替代形式，但是其实施例通过图中的例子的方式示出，并且这里将详细描述。然而应注意，不旨在将示例实施例限于所公开的具体形式，而是相反，示例实施例是要覆盖落入示例实施例范围的所有修改、等价物和替代物。贯穿附图的说明，相同的数字始终指代相同的元件。

应该理解，尽管这里可使用术语第一、第二等描述各种元件，但这些元件不限于这些术语。这些术语仅仅用来将一个元件与其它元件进行区分。例如，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件，而不脱离示例实施例的范围。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

应该理解，当元件被称为“连接”或“耦连”到另一元件时，它可以直接连接或耦连到其他元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦连”到另一元件时，不存在中间元件。用来描述元件之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

这里使用的术语仅仅是为了描述具体实施例的目的，而不旨在限制示例实施例。如这里所使用的，单数形式““一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地指明不是这样。还将理解，当在这里使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

还应注意，在一些替代实现方式中，所示功能/动作可不按图中所示的顺序进行。例如，取决于所涉及的功能/动作，被示出为连续的两个图事实上可以被基本同时地执行，或者有时可以按相反顺序执行。

光敏氧化物半导体晶体管包括光敏氧化物半导体作为沟道材料。沟道材料包括氧化物半导体材料，如基于ZnO的材料。基于ZnO的材料可包括ZnO或者包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料的混合物。基于ZnO的材料的例子包括ZnO、TaZnO、InZnO(IZO)和镓铟锌氧化物(GaInZnO或GIZO)。在光敏氧化物半导体晶体管中，阈值电压和漏极电流随着入射光的波长或强度而变化。由于此特征，光敏氧化物半导体晶体管被用作光感测装置。

例如，图1是根据示例实施例被用作光感测装置的光敏氧化物半导体晶体管10的示意横截面视图。参照图1，光敏氧化物半导体晶体管10包括衬底11、布置在衬底11上的绝缘层12、布置在一部分绝缘层12上的栅极13、至少覆盖栅极13的周边且布置在绝缘层12和栅极13上的栅极绝缘层14、布置在栅极绝缘层14上的沟道层15、分别覆盖沟道层15端部的源极16和漏极17以及布置在源极16、漏极17和沟道层15上的透明绝缘层18。

衬底11可由传统衬底材料形成，如玻璃或硅。绝缘层12、栅极绝缘层14和透明绝缘层18可由例如SiO₂形成。如果衬底11由绝缘材料形成，则可不形成在衬底11上布置的绝缘层12。栅极13、源极16和漏极17每个均可以由导电金属和/或导电金属氧化物形成。例如，当在附连到显示面板的光学触摸面板中使用光敏氧化物半导体晶体管10时，栅极13、源极16和漏极17可由透明导电材料(如ITO)形成。然而，当光敏氧化物半导体晶体管10不需要透明时，衬底11、绝缘层12、栅极13、栅极绝缘层14、源极16和漏极17可以不透明。因此，仅仅透明绝缘层18可以是透明的，以将光引导至沟道层15。如上所述，沟道层15可以由光敏氧化物半导体材料形成。例如，沟道层15可以由基于ZnO的材料形成，如ZnO、TaZnO、InZnO(IZO)或镓铟锌氧化物(GaInZnO或GIZO)，或者包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料的混合物。

图1的光敏氧化物半导体晶体管10具有底部栅极结构，即，栅极被布置在沟道下方。然而，光敏氧化物半导体晶体管10也可以具有顶部栅极结构，以用作光感测装置。图2是根据示例实施例具有顶部栅极结构的光敏氧化物半导体晶体管20的示意横截面视图。

参照图2，具有顶部栅极结构的光敏氧化物半导体晶体管20可包括例如衬底21、布置在衬底21上的沟道层22、布置在沟道层22的中心部分上的栅极绝缘层23、布置在栅极绝缘层23上的栅极24、布置在沟道层22上的在栅极24两侧间隔开的源极25和漏极26以及布置在栅极24、源极25和漏极26上的透明绝缘层27。对于具有如图2所示的顶部栅极结构的光敏氧化物半导体晶体管20，栅极24、源极25和漏极26可由如ITO的透明导电材料形成，从而允许光进入沟道层22。

图3和图4是示出光敏氧化物半导体晶体管10和20的操作特性的示例图，其示出了相对于电压的漏极电流特性。参照图3，当光照射到光敏氧化物半导体晶体管10和20时，与未照射光时相比，在低于阈值电压的电压处，漏极电流大大增加。即，如图3所示，光照射到光敏氧化物半导体晶体管10和20时的漏极电流对于光未照射到光敏氧化物半导体晶体管10和20时的漏极电流的比率非常高。因此，当光敏氧化物半导体晶体管10和20被用作光感测装置时，可获得各种有利特性。

如上所述，在硅光电二极管或非晶硅a-Si晶体管的情况下，照射光时的电流对于未照射光时的电流的比率相对低。因此，照射光时生成的电荷在某一时间段内积累到电容器中，然后基于电容器中积累的电荷的量而生成对应于光强度的信号。由于电容器的使用，当制造大的光感测设备时，寄生电容可能增加，而且电路的结构可能复杂化。

而且，在光敏氧化物半导体晶体管10和20的情况下，照射光时的漏极电流对于未照射光时的漏极电流的比率较高，因此当照射光时，可生成数nA至数百nA的相对高的光学电流。因此，当使用光敏氧化物半导体晶体管10和20作为光感测装置时，可直接感测电流而无需电容器。因为光感测电路无需电容器，所以可制作具有可忽略的寄生电容的大的光感测设备。此外，当使用电容器时，需要用于对电容器充电和放电的复杂操作方法，并且相应地，消耗更多时间。然而，当直接感测电流时，操作方法简单，并且时间延迟可忽略。此外，当电流量较低时，周围互连线路和电路引起的噪声可能影响较大；然而，当使用光敏氧化物半导体晶体管10和20并且电流量相对高时，噪声可能影响较小。此外，因为不使用电容器，所以像素中节省了电容器所占用的空间，由此，像素中的光接收区域增加，并且可制造更小的像素。

参照图3，根据光照射时栅极电压的扫掠(sweep)方向，光敏氧化物半导体晶体管10和20具有不同的特性。例如，在图3中，由‘①’指示的第一图示出了当栅极电压在栅极电压增加方向(即，从负电压到正电压的方向)上扫掠时栅极电压的特性，并且由‘②’指示的第二图示出了当栅极电压在栅极电压减少方向(即，从正电压到负电压的方向)上扫掠时栅极电压的特性。如在第一图中所看到的，当栅极电压在正方向上扫掠时，光照射时的光敏氧化物半导体晶体管10和20的阈值电压表现为在负方向上移动。另一方面，如在第二图中所看到的，当栅极电压在负方向上扫掠时，当光照射时仅仅截止电流(off-current)增加，而光敏氧化物半导体晶体管10和20的阈值电压保持恒定。

图4是示例性地示出根据当照射光然后不照射光时的扫描方向的光敏氧化物半导体晶体管10和20的操作特性差异的示例图。参照图4，类似于由‘①’指示的第一图，当栅极电压在正方向上扫掠时，照射的光对漏极电流的影响很小。即，当栅极电压在正方向上扫掠时，即使当照射光然后不照射光时，相应的漏极电流变化最小。另一方面，类似于由‘②’指示的第二图，当栅极电压在负方向上扫掠时，照射的光对漏极电流的影响相对较大。即，当栅极电压在负方向上扫掠时，一旦光的照射停止，则漏极电压降低，然后当照射光时，漏极电压增加。参照图4，未照射光时的漏极电流减少到在没有光的情况下栅极电压扫掠时的截止电流电平。

根据扫掠方向的图3和图4所示的这些不同特性类似于在一般闪存中记录数据时使用的现象，并且可能当在光敏氧化物半导体晶体管10和20的沟道层15和22内部或在沟道层15和22与栅极绝缘层14和23的界面处捕获电荷时产生。例如，当高的负电压与光一起施加时，例如，低于阈值电压的电压被施加到栅极，由于光而在沟道层15和22中生成的空穴可能移动到栅极绝缘层14和23与沟道层15和22的界面，并且被捕获在界面处。一旦被捕获，则电荷不被移除，直到足够高的正电压被施加到栅极。因此，如第一图所示，一旦电荷被捕获，则漏极电流不会降低，即使停止光照也是如此。当正电压被施加到栅极以移除所捕获的电荷时，漏极电流可降低。例如，如第二图所示，当栅极电压在从正电压到负电压的方向上扫掠时，光学电流效应表现为独立于电荷捕获。

例如，图5示出了在栅极电压按照10ms的采样周期从正电压向负电压扫掠、并且光被施加然后不施加时的漏极电流变化。如图5所示，当栅极电压在从正电压到负电压的方向上扫掠时，光敏氧化物半导体晶体管10和20快速响应于光而独立于电荷捕获。因此，包括光敏氧化物半导体晶体管10和20的光感测电路和操作光感测电路的方法包括捕获电荷。

图6是例示了根据示例实施例的包括光敏氧化物半导体晶体管10和/或20的光感测电路的结构的电路图。图6的电路图是考虑了上述光敏氧化物半导体晶体管10和20的特性而设计的。例如，图6的光感测电路可被布置在诸如光学触摸面板或图像获取装置的光感测设备的每个像素中。参照图6，光感测电路可仅仅包括串联的一个光感测晶体管Tp和一个切换晶体管Tsel，而无需电容器。例如，光感测晶体管Tp的源极可连接到切换晶体管Tsel的漏极。因此，光感测晶体管Tp可以是用于感测光的光敏氧化物半导体晶体管10和20。此外，用来输出数据的切换晶体管Tsel可以是普通薄膜晶体管，其不具有光敏特性。此外，光感测电路还可包括连接到切换晶体管Tsel的栅极的第一栅极线GATE_Tsel、连接到切换晶体管Tsel的源极的数据线DATA、连接到光感测晶体管Tp的漏极的驱动电压线Vdd和连接到光感测晶体管Tp的栅极的第二栅极线GATE_Tp。

图7是例示了操作图6的光感测电路的方法的时序图。参照图6的电路图和图7的时序图，在不从光感测电路输出数据的待命(standby)时间期间，低电压被施加到第一栅极线GATE_Tsel，并且切换晶体管Tsel处于OFF(截止)状态。因此，例如，低电压可以是低于切换晶体管Tsel的阈值电压的电压。同时，高电压经由第二栅极线GATE_Tp而被施加到光感测晶体管Tp的栅极。因此，例如，高电压可以是足够高到移除光感测晶体管Tp的沟道层内或沟道层和绝缘层之间的被捕获电荷的正电压。因此，在待命时间期间，即使光被照射到光感测晶体管Tp，因为切换晶体管Tsel处于OFF状态，所以数据线DATA也保持低状态。即，低电流流经数据线DATA，因此，输出低信号。

另一方面，当数据从光感测电路输出时，高电压经由第一栅极线GATE_Tsel而被施加到切换晶体管Tsel，以便导通切换晶体管Tsel。因此，高电压可以是用于移除光感测晶体管Tp中捕获的电荷的正电压和用于导通切换晶体管Tsel的电压之中的较高电压。同时，低电压经由第二栅极线GATE_Tp而被施加到光感测晶体管Tp的栅极。因此，低电压可以是低于光感测晶体管Tp的阈值电压的电压。因此，低电压可以是切换晶体管Tsel的阈值电压和光感测晶体管Tp的阈值电压之中的较低电压。在此状态下，如果光未被照射到光感测晶体管Tp上，则如图7所示，低信号从光感测晶体管Tp的源极经由切换晶体管Tsel而输出到数据线DATA。而且，如果光被照射到光感测晶体管Tp上，则光感测晶体管Tp的截止电流增加，并且高电流流向数据线DATA，并且输出高信号。因此，因为已经从光感测晶体管Tp移除了所捕获的电荷，所以类似于图3的第二图，仅仅光学电流在数据线DATA中流动。例如，输出的高信号的幅度可与光感测晶体管Tp上照射的光强度成比例。同时，在整个过程中，施加到光感测晶体管Tp的漏极的操作电压可被维持恒定。

图8是包括图6的光感测电路的光感测设备100的示意图。参照图8，根据示例实施例的光感测设备100可包括例如用于感测入射光的光感测面板120、用于向光感测面板120提供栅极电压的栅极驱动器110、用于测量光感测面板120的输出的数据驱动器130和用于将数据驱动器130传送的模拟输出信号转换为数字信号的模拟数字(A/D)转换器ADC 140。

光感测面板120可包括多个光感测像素30的阵列，每个光感测像素包括图6所示的光感测电路。光感测电路可包括光敏氧化物半导体晶体管10和/或20。因此，光感测面板120还可包括被按行排列的多个第一栅极线GATE_Tsel和第二栅极线GATE_Tp以及被按列排列的多个驱动电压线Vdd和数据线DATA。第一栅极线GATE_Tsel和第二栅极线GATE_Tp连接到栅极驱动器110。例如，栅极驱动器110可经由第一栅极线GATE_Tsel和第二栅极线GATE_Tp向光感测像素30的行顺序地提供栅极电压。此外，数据线DATA连接到数据驱动器130。例如，数据驱动器130可测量由光感测像素30顺序传送的输出信号。

可在各种光感测设备中使用光感测设备100。例如，取代在数码相机中使用的诸如电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的图像获取装置，可使用光感测设备100。此外，取代传统的触摸面板，可使用光感测设备100作为远程光学触摸面板，用于通过感测从诸如激光笔的光源发出的光而执行触摸功能。因此，光感测设备100可被附连到显示设备的表面。可替换地，光感测设备100可与显示设备集成在一起，并且可形成一体。例如，通常，显示设备的一个色彩像素包括红、绿和蓝(RGB)三个单元，并且还可包括具有图6所示的光感测电路的单元。

例如，当使用光感测设备100作为远程光学触摸面板时，进入光感测设备100的其他环境光可能与用于执行触摸功能的“触摸光”区分不开。图9是示出光敏氧化物半导体晶体管10和20对于各种光的操作特性的图。参照图9，在具有相同强度的各种光之中，光敏氧化物半导体晶体管10和20对蓝光敏感。例如，光敏氧化物半导体晶体管10和20对蓝光(例如，从蓝色发光二极管(LED)发出)敏感。此外，如图10的图所示，光敏氧化物半导体晶体管10和20对具有更高强度的蓝光更加敏感。因此，当使用诸如蓝光或紫外(UV)光之类具有短波长的光时，即使当存在诸如室内电气光或阳光的环境光时，也可区分开触摸光。

由此已经描述了示例实施例，将明显的是，它可按许多方式变化。这样的变化不应被认作脱离示例实施例的意图的精神和范围，并且本领域技术人员显而易见的所有这些修改应旨在包括在权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种光感测电路，包括：

光感测晶体管，被配置为感测光；以及

切换晶体管，与所述光感测晶体管串联，并被配置为输出数据，

其中所述光感测晶体管是包括光敏氧化物半导体作为沟道层的光敏氧化物半导体晶体管。

2.如权利要求1所述的光感测电路，还包括：

第一栅极线，连接到所述切换晶体管的栅极；

数据线，连接到所述切换晶体管的源极；

驱动电压线，连接到所述光感测晶体管的漏极；以及

第二栅极线，连接到所述光感测晶体管的栅极。

3.如权利要求2所述的光感测电路，其中，在待命时间期间，低电压被施加到所述第一栅极线，并且所述切换晶体管处于截止OFF状态，并且高电压经由所述第二栅极线被施加到所述光感测晶体管；以及，当输出数据时，高电压经由所述第一栅极线被施加到所述切换晶体管，并且低电压经由所述第二栅极线被施加到所述光感测晶体管。

4.如权利要求3所述的光感测电路，其中所述高电压是在移除所述光感测晶体管中捕获的电荷的正电压和导通所述切换晶体管的电压之中的较高电压，以及所述低电压是在所述切换晶体管的阈值电压和所述光感测晶体管的阈值电压之中的较低电压。

5.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光感测晶体管包括：

衬底；

所述衬底上的绝缘层；

所述绝缘层的至少一部分上的栅极；

栅极绝缘层，其至少覆盖所述栅极的周边并且在所述绝缘层和所述栅极之上；

所述栅极绝缘层上的沟道层；

分别覆盖所述沟道层的端部的源极和漏极；以及

所述源极、所述漏极和所述沟道层上的透明绝缘层，

其中所述沟道层包括光敏氧化物半导体。

6.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光感测晶体管包括：

衬底；

所述衬底上的沟道层；

所述沟道层的中心部分上的栅极绝缘层；

所述栅极绝缘层上的栅极；

在所述沟道层上的与所述栅极间隔开并且在所述栅极两侧的源极和漏极；

所述栅极、所述源极和所述漏极上的透明绝缘层，

其中所述沟道层包括光敏氧化物半导体。

7.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光敏氧化物半导体包括基于ZnO的氧化物。

8.如权利要求7所述的光感测电路，其中所述基于ZnO的氧化物包括ZnO或混合物，该混合物包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料。

9.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光感测晶体管的敏感度取决于入射到所述光感测晶体管上的光的颜色或波长。

10.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光感测晶体管的敏感度取决于入射到所述光感测晶体管上的光的强度。

11.如权利要求1所述的光感测电路，其中所述光感测晶体管的敏感度取决于入射到所述光感测晶体管上的光的颜色和强度。

12.一种操作光感测电路的方法，所述光感测电路包括被配置为感测光的光感测晶体管和被配置为输出数据的切换晶体管，所述光感测晶体管和所述切换晶体管串联，该方法包括：

通过将低电压施加到所述切换晶体管的栅极并且所述切换晶体管处于截止OFF状态，和将高电压施加到所述光感测晶体管的栅极而执行待命操作；以及

通过将高电压施加到所述切换晶体管的栅极和将低电压施加到所述光感测晶体管的栅极而执行数据输出操作。

13.如权利要求12所述的方法，还包括：

施加在移除所述光感测晶体管中捕获的电荷的正电压和导通所述切换晶体管的电压之中的较高电压，作为所述高电压。

14.如权利要求12所述的方法，还包括：

施加在所述切换晶体管的阈值电压和所述光感测晶体管的阈值电压之中的较低电压，作为所述低电压。

15.如权利要求12所述的方法，其中，执行待命操作包括：

独立于入射到所述光感测晶体管上的光而从所述切换晶体管输出低信号。

16.如权利要求12所述的方法，其中，执行数据输出操作包括：

当光入射到所述光感测晶体管上时，从所述切换晶体管输出高信号，以及

当光未入射到所述光感测晶体管上时，从所述切换晶体管输出低信号。

17.如权利要求16所述的方法，其中，执行数据输出操作还包括：

由所述切换晶体管输出与入射到所述光感测晶体管上的光的强度成比例的高信号。

18.如权利要求12所述的方法，其中所述光感测晶体管是包括光敏氧化物半导体作为沟道层的光敏氧化物半导体晶体管。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述光敏氧化物半导体包括基于ZnO的氧化物。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述基于ZnO的氧化物包括ZnO或混合物，该混合物包括ZnO和从由Hf、Y、Ta、Zr、Ti、Cu、Ni、Cr、In、Ga、Al、Sn和Mg构成的群组中选择的至少一种材料。

21.一种光感测设备，包括：

光感测面板，被配置为感测入射光；

栅极驱动器，被配置为向所述光感测面板提供栅极电压；

数据驱动器，被配置为测量所述光感测面板的输出；以及

模拟数字A/D变换器ADC，被配置为将所述数据驱动器输出的模拟信号转换为数字信号，

其中所述光感测面板包括多个光感测像素的阵列，每个所述光感测像素包括如权利要求1所述的光感测电路。

22.如权利要求21所述的光感测设备，其中所述光感测面板还包括：

作为行的多个第一栅极线和多个第二栅极线，以及

作为列的多个驱动电压线和数据线。

23.如权利要求22所述的光感测设备，其中所述第一和第二栅极线连接到所述栅极驱动器，并且所述数据线连接到所述数据驱动器。

24.如权利要求23所述的光感测设备，其中所述栅极驱动器被配置为经由所述第一和第二栅极线向所述光感测像素的行顺序地提供栅极电压。

25.如权利要求21所述的光感测设备，其中所述光感测设备是图像获取装置或远程光学触摸面板。

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