TWI539344B - 光感應電路 - Google Patents

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TWI539344B
TWI539344B TW103124989A TW103124989A TWI539344B TW I539344 B TWI539344 B TW I539344B TW 103124989 A TW103124989 A TW 103124989A TW 103124989 A TW103124989 A TW 103124989A TW I539344 B TWI539344 B TW I539344B
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徐煒智
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    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
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Description

光感應電路
本發明揭露一種光感應電路，尤指一種能抵抗環境光影響的光感應電路。
隨著科技進步，許多支援不同輸入的電子產品應用於日常生活中已成為必然的趨勢。這些電子產品常利用輸入面板做為使用者和電子產品間的溝通介面，可讓使用者直接透過輸入面板來控制電子產品的操作，而不需要經由鍵盤或滑鼠。一般而言，輸入面板的輸入模式大致分為光感應輸入模式以及觸碰輸入模式。然而，觸碰輸入模式由於需要將面板執行觸碰輸入，面板表面可能因為經常性的碰觸而受損造成壽命降低。因此，光感應輸入模式的面板相較於觸碰輸入模式的面板具有較長壽命。
在支援光感應輸入模式的面板中，面板內部具有複數個光感應單元，每一個光感應單元的電路具有複數個電晶體。每一個電晶體在負偏壓固定時，當入射光的強度越強，電晶體所產生的光電流就越大。利用電晶體產生光電流，光感應單元可以辨識出是否有光輸入訊號。這種支援光感應輸入模式的面板亦常被感測特定光源。例如輸入面板被用來感測紅色光筆發射出來的紅色光源等等。當被用來感測特定光源時，光感應單元中的電晶體會覆蓋相對應的濾光片，而濾光片的效果可視為一個帶通濾波器(Band-Pass Filter)，其功能為將光頻譜(Spectrum)中特定頻帶內的光子析出並過濾掉其他頻帶內的光子。例如電晶體上覆蓋著紅色濾光片，該電晶體只會對紅色光產生光電流，因此光感應單元只有用紅色光筆發射出來的紅色光源下才有反應。
然而，若在白色的環境光下，由於環境光的頻譜包含所有顏色的頻帶，以上述例子而言，若環境光過強，就算未使用紅色光筆發射的紅色光源於光感應單元中，當光感應單元中覆蓋著紅色濾光片的電晶體接收到的環境光之紅色光成分太大，光感應單元將判斷已經接收到紅色光筆發射出來的紅色光源，而產生錯誤的輸入判斷。換言之，當光感應單元接收環境光(白光)時，隨著環境光的強度，會使光感應單元內用來判斷是否有特定光輸入的訊號(電壓)發生變化。而這種變化將伴隨著嚴重的陰影效應(Shadow Effect)而讓整體對特定光的判斷機制降低其訊雜比(Signal-to-Noise Ratio，SNR)，因此將提高錯誤判斷的機率。
因此，設計出一種能抵抗環境光的光感應單元是非常重要的。
本發明一實施例提出一種光感測電路，包含電容、第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體及第五電晶體。電容包含第一端及耦接於接地點的第二端。第一電晶體包含耦接於電容之第一端的第一端，用以接收第一驅動訊號的控制端，以及第二端。第二電晶體包含耦接於第一電晶體之第二端的第一端，用以接收第二驅動訊號的控制端，以及耦接於第二電晶體之控制端的第二端。第三電晶體包含耦接於高電壓端的第一端，耦接於第二電晶體之第一端的控制端，以及耦接於第三電晶體之控制端的第二端。第四電晶體包含耦接於第三電晶體之第一端的第一端，耦接於第三電晶體之控制端的控制端，以及耦接於第四電晶體之控制端的第二端。第五電晶體包含耦接於第一電晶體之第一端的第一端，用以接收第三驅動訊號的控制端，以及耦接於讀出線的第二端。
本發明另一實施例提出一種光感測電路，包含電容、第一電晶體、第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體及第五電晶體。電容包含第一端及耦接於接地點的第二端。第一電晶體包含第一端，耦接於電容之第一端的控制 端，以及耦接於第一電晶體之控制端的第二端。第二電晶體包含第一端，耦接於第一電晶體之第一端的控制端，以及耦接於第二電晶體之控制端的第二端。第三電晶體包含耦接於第二電晶體之第二端的第一端，耦接於高電壓端的控制端，以及耦接於第三電晶體之控制端的第二端。第四電晶體包含耦接於第三電晶體之第一端的第一端，耦接於高電壓端的控制端，以及耦接於第四電晶體之控制端的第二端。第五電晶體包含耦接於電容之第一端的第一端，用以接收第二驅動訊號的控制端，以及耦接於讀出線的第二端。
本發明另一實施例提出一種光感測電路，包含電容、第一電晶體、 第二電晶體、第三電晶體、第四電晶體、第五電晶體及第六電晶體。電容包含第一端及耦接於接地點的第二端。第一電晶體包含耦接於電容之第一端的第一端，控制端，以及第二端。第二電晶體包含耦接於第一電晶體之第二端的第一端，用以接收第一驅動訊號的控制端，以及耦接於第一電晶體之控制端的第二端。第三電晶體包含耦接於第二電晶體之第二端的第一端，用以接收第二驅動訊號的控制端，以及耦接於第三電晶體之控制端的第二端。第四電晶體包含耦接於高電壓端的第一端，耦接於第三電晶體之第一端的控制端，以及耦接於第四電晶體之控制端的第二端。第五電晶體包含耦接於第四電晶體之第一端的第一端，耦接於第四電晶體之第二端的控制端，以及耦接於第五電晶體之控制端的第二端。第六電晶體包含耦接於電容之第一端的第一端，用以接收第三驅動訊號的控制端，以及耦接於讀出線的第二端。
100、200、300‧‧‧光感測電路
T1、T2、T3、T4、T5、T6‧‧‧電晶體
C‧‧‧電容
A‧‧‧節點
F1、F2、F3、F4、F5‧‧‧濾光片
G(n+1)、S(n+1)、G(n)、G_PT1‧‧‧驅動訊號
Vref_H‧‧‧高電壓端
Gd‧‧‧接地端
L‧‧‧讀出線
Vref_L‧‧‧低電壓端
P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧時間點
S1、S2‧‧‧曲線
V1、V2、V3‧‧‧電壓
VGH、VGL、Vs_H、Vs_L‧‧‧電壓準位
Lux1、Lux2‧‧‧光通量
第1圖係為本發明第一實施例之光感測電路之電路示意圖。
第2圖係為第1圖實施例之光感測電路中各驅動訊號的波形示意圖。
第3圖係為第1圖實施例之光電流與電晶體跨電壓的關係示意圖。
第4圖係為第1圖實施例使用自訂之驅動訊號的波形示意圖。
第5圖係為本發明第二實施例之光感測電路之電路示意圖。
第6圖係為第5圖實施例之光感測電路中各驅動訊號的波形示意圖。
第7圖係為本發明第三實施例之光感測電路之電路示意圖。
為讓本發明更顯而易懂，下文依本發明之光感測電路，特舉實施例配合所附圖式詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。
第1圖係為本發明第一實施例之光感測電路100之電路示意圖。如第1圖所示，光感測電路100包含電容C、第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4及第五電晶體T5。電容C包含第一端及耦接於任一參考電壓凖位，如接地點Gd的第二端。第一電晶體T1的第一端耦接於電容C之第一端，控制端用以接收第一驅動訊號G(n+1)。第二電晶體T2的第一端耦接於第一電晶體T1之第二端，控制端用以接收第二驅動訊號S(n+1)，第二端則耦接於控制端。第三電晶體T3的第一端耦接於高電壓端Vref_H，控制端耦接於第二電晶體T2之第一端，第二端耦接於控制端。第四電晶體T4的第一端耦接於第三電晶體T3之第一端，控制端耦接於第三電晶體T3之控制端，第二端耦接於控制端。第五電晶體T5的第一端耦接於第一電晶體T1之第一端，控制端用以接收第三驅動訊號G(n)，第二端耦接於讀出線(Readout Line)L。本實施例之光感測電路100中，第一驅動訊號G(n+1)係為係為第(n+1)級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號。第二驅動訊號S(n+1)係為第(n+1)級光感測電路100讀出線輸出的源極驅動訊號。第三驅動訊號G(n)係為第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號。本實施例的n為正整數。
在本實施例中，第一電晶體T1上覆蓋著第一濾光片F1，第二電晶體T2上覆蓋著第二濾光片F2，第三電晶體T3上覆蓋著第三濾光片F3，第四電晶體T4上覆蓋著第四濾光片F4。其中第一濾光片F1以及第二濾光片 F2為二同色之濾光片，且第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色為紅色、藍色及綠色中任一種顏色。第三濾光片F3以及第四濾光片F4為二異色之濾光片，第三濾光片F3以及第四濾光片F4的顏色與第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色不同，且第三濾光片F3以及第四濾光片F4之顏色為紅色、藍色及綠色中之兩色。本實施例之光感測電路100之運作情形將於下面詳述。
第2圖係為本發明第一實施例之光感測電路100中第一驅動訊號 G(n+1)、第二驅動訊號S(n+1)以及第三驅動訊號G(n)的波形。第一驅動訊號G(n+1)中的點線為零電位的電位標示。第二驅動訊號S(n+1)中的上點線為高電壓端Vref_H的電位標示，而下點線為低電壓端Vref_L的電位標示。第三驅動訊號G(n)中的點線為零電位的電位標示。而時間點P1、時間點P2、時間點P3、時間點P4及時間點P5用以標示光感測電路100在不同時間區間內的運作模式。
這邊以一個例子來描述光感測電路100在不同時間區間內的行 為。請一併參閱第1圖，假設光感測電路100內第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色為紅色，第三濾光片F3之顏色為藍色，第四濾光片F4之顏色為綠色。在時間點P1至時間點P2的區間內，第一驅動訊號G(n+1)為高電壓而第二驅動訊號S(n+1)亦為高電壓。因此第一電晶體T1的控制端將接收高電壓的第一驅動訊號G(n+1)而使第一電晶體T1導通，第二電晶體T2的控制端將接收高電壓的第二驅動訊號S(n+1)而使第二電晶體T2導通。而因第三電晶體T3及第四電晶體T4之第一端均耦接於高電壓端Vref_H，第三電晶體T3及第四電晶體T4之第二端將隨著高電壓的第二驅動訊號S(n+1)通過導通的第一電晶體T1而變為與高電壓端Vref_H相同的電位，故第三電晶體T3及第四電晶體T4之第一端及第二端並無電壓差。在時間點P1至時間點P2的區間內，第五電晶體T5因為控制端接收到一個低電壓的第三驅動訊號G(n)，故不會將電容C的電流傳至讀出線L上。因此，電流將從第二電晶體T2經過第一電晶體T1至電容C。在時間點P1至時間點P2的區間內，電容C將 被充電至與高電壓端Vref_H近乎相同的電壓。在本實施例中，時間點P1至時間點P2的區間內光感測電路100的運作模式稱為重置模式(Reset Mode)，而隨後在時間點P2至時間點P3的區間內，第一驅動訊號G(n+1)為低電壓而第二驅動訊號S(n+1)為高電壓。因此由高電壓的第二驅動訊號S(n+1)就不會經由第二電晶體T2及第一電晶體T1至電容C。
在時間點P3至時間點P4的區間內，第一驅動訊號G(n+1)為低電 壓而第二驅動訊號S(n+1)亦為低電壓。此時，第一電晶體T1的控制端接收到低電壓的第一驅動訊號G(n+1)，第二電晶體T2的控制端接收到低電壓的第二驅動訊號S(n+1)。因此第一電晶體T1及第二電晶體T2的處於一個負偏壓或零偏壓的操作區間，被用來感測是否有紅光訊號。而第三電晶體T3及第四電晶體T4的控制端分別耦接於本身電晶體的第二端，因此控制端與第二端的電壓差(Vgs)為零，故第三電晶體T3及第四電晶體T4處於一個零偏壓的操作區間，亦分別被用來感測是否有藍光訊號以及綠光訊號。第五電晶體T5因為控制端接收到一個低電壓的第三驅動訊號G(n)，並不會對讀出線L輸出。此時，當光感應電路接收到紅色光筆發射出來的紅色光源時，光電流I1會由較高電位的電容C之第一端經由第一電晶體T1流向第二電晶體T2。而光電流I2則會由第一電晶體T1經由第二電晶體T2流向較低電位的第二驅動訊號S(n+1)之端點。而第三電晶體T3及第四電晶體T4因為分別覆蓋著藍色的第三濾光片F3以及綠色的第四濾光片F4，因此假設濾光片可完美的濾出紅色光子，則第三電晶體T3及第四電晶體T4並不會產生光電流，然而為了不失一般性，第三電晶體T3及第四電晶體T4仍會產生極微弱的光電流I3，光電流I3從高電壓端Vref_H經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4流向第二電晶體T2。在時間點P3至時間點P4的區間內，依照克希荷夫電流定律(Kirchhoff's Current Law，KCL)，光電流I2會等於光電流I1與光電流I3之合，然而因光電流I1遠大於光電流I3，可以視為光電流I2會等於光電流I1。因此，在時間點P3至時間點P4的區間內，電容C將透過經由第一電晶體T1及第 二電晶體T2的漏電路徑，將電容C第一端的電壓降至與低電壓端Vref_L相同的電位。在之後的取樣模式中，若電容C第一端被讀出線接收時為低電位，則光感測電路100判斷其接收到一個紅色光訊號。在本實施例中，時間點P3至時間點P4的區間內光感測電路100的運作模式稱為操作模式(Operation Mode)。
然而，若在操作模式(Operation Mode)下，當光感應電路100接收 到白色的環境光源時，第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3及第四電晶體T4因接收到環境光頻譜(Spectrum)內不同色光的頻帶而皆產生光電流。因為第三電晶體T3及第四電晶體T4為並聯，在此假設第三電晶體T3及第四電晶體T4產生的光電流之合為光電流I4，光電流I4從高電壓端Vref_H經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4流向第二電晶體T2。而第二電晶體T2產生的光電流I5將由第二電晶體T2的第一端流向低電壓的第二驅動訊號S(n+1)端(第二端)。此時，就算第二電晶體T1有產生光電流I6，由於光電流I4會大於光電流I5，並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4與第二電晶體T2將會變成一個閉迴路電路。這個閉迴路電路之光電流的流向將由高電壓端Vref_H，經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4，流向第二電晶體T2的第二端(低電壓端)。因此，電容C透過經由第一電晶體T1及第二電晶體T2的漏電路徑將不存在，亦即此閉迴路電路將會阻斷電容C的漏電路徑。電容C第一端的電壓將維持在接近高電位(Vref_H)。在此情況下，於之後的取樣模式中，電容C第一端被讀出線接收時為高電位，則光感測電路100判斷沒有紅光訊號被接收。因此，當光感測電路100被白色環境光照射時，不會有誤判的情況。
第3圖為第一實施例之光感測電路100在上述操作模式(Operation Mode)下，接收到白色的環境光源或白色及紅色的偏紅光源時，並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4與第二電晶體T2所構成之閉迴路電路中最後電晶體跨電壓的示意圖。請一併參閱第1圖，在進入操作模式時，節點A之暫態 (Transient state)電位為零。當閉迴路電路之光電流由高電壓端Vref_H，經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4，流向第二電晶體T2的第二端(低電壓端)時，節點A的電位將慢慢改變，而這個電位變化亦使閉迴路電路之光電流改變。敘述於下，第3圖中的曲線S1表示光通量為Lux1時的電晶體跨電壓(第一端至第二端的電壓差)與光電流的關係，曲線S2表示光通量為Lux2時的電晶體跨電壓(第一端至第二端的電壓差)與光電流的關係。其中光通量為Lux1大於光通量為Lux2。這邊假設光感測電路100在上述操作模式(Operation Mode)下，第二電晶體T2接收的光通量為Lux1，而第三電晶體T3及第四電晶體T4接收的光通量為Lux2。此時由於並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4與第二電晶體T2接收到白色環境光而構成閉迴路電路，並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4的跨電壓與第二電晶體T2的跨電壓必須符合克希荷夫電壓定律(Kirchhoff's Voltage Law，KVL)。因此當並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4的跨電壓下降V伏特時，第二電晶體T2的跨電壓就上升V伏特。因此，於第1圖並比對第3圖，為了滿足克希荷夫電壓定律，並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4的跨電壓由V3降至V2時，第二電晶體T2的跨電壓將會提升至V1。
在時間點P4至時間點P5的區間內，第一驅動訊號G(n+1)、第二 驅動訊號S(n+1)與時間點P3至時間點P4的區間內為相同，故不再贅述。時間點P4至時間點P5的區間與時間點P3至時間點P4的區間最大的相異點為第三驅動訊號G(n)為高電位，因此，電容C於操作模式(Operation Mode)後的第一端電壓會經由第五電晶體T5輸出至讀出線(Readout Line)。在本實施例中，時間點P4至時間點P5的區間內光感測電路100的運作模式稱為取樣模式(Sampling Mode)。
本發明之感測電路100的第一驅動訊號、第二驅動訊號及第三驅 動訊號不限於第一實施例中所定義驅動訊號，在其他實施例中亦可以是自訂義的驅動訊號。例如第4圖實施例之感測電路100之第二驅動訊號G_PT1即 為自定義的驅動訊號。在第4圖中，當電壓準位VGH、電壓準位Vs_H、電壓準位Vs_L以及電壓準位VGL符合VGL<Vs_L<0<Vs_H<VGH的關係時，第4圖實施例之感測電路100亦有第一實施例之感測電路100抗環境光的功能。
第5圖係為本發明第二實施例之光感測電路200之電路示意圖。 如第2圖所示，光感測電路200包含電容C、第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4及第五電晶體T5。電容C包含第一端及耦接於接地點Gd的第二端。第一電晶體T1的控制端耦接於電容C之第一端，第二端耦接於控制端。第二電晶體T2的第一端用以接收第一驅動訊號S(n+1)，控制端耦接於第一電晶體T1的第一端，第二端耦接於控制端。第三電晶體T3的第一端耦接於第一電晶體T1的第二端，控制端耦接於低電壓端Vref_L，第二端耦接於控制端。第四電晶體T4的第一端耦接於第三電晶體T3的第一端，控制端耦接於低電壓端Vref_L，第二端耦接於控制端。第五電晶體T5的第一端耦接於第一電晶體T1之第二端，控制端用以接收第二驅動訊號G(n)，第二端耦接於讀出線(Readout Line)L。本實施例之光感測電路200中，第一驅動訊號S(n+1)係為第(n+1)級光感測電路100讀出線輸出的源極驅動訊號。第二驅動訊號G(n)係為第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號。本實施例的n為正整數。
在本實施例中，第一電晶體T1上覆蓋著第一濾光片F1，第二電 晶體T2上覆蓋著第二濾光片F2，第三電晶體T3上覆蓋著第三濾光片F3，第四電晶體T4上覆蓋著第四濾光片F4。其中第一濾光片F1以及第二濾光片F2為二同色之濾光片，且第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色為紅色、藍色及綠色中任一種顏色。第三濾光片F3以及第四濾光片F4為二異色之濾光片，第三濾光片F3以及第四濾光片F4的顏色與第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色不同，且第三濾光片F3以及第四濾光片F4之顏色為紅色、藍色及綠色中之兩色。本實施例之光感測電路200之運作情形將於下面詳述。
第6圖係為本發明第二實施例之光感測電路200中第一驅動訊號 S(n+1)及第二驅動訊號G(n)的波形。第一驅動訊號S(n+1)中的上點線為高電壓端Vref_H的電位標示，而下點線為低電壓端Vref_L的電位標示。第二驅動訊號G(n)中的點線為零電位的電位標示。而時間點P1、時間點P2、時間點P3及時間點P4用以標示光感測電路200在不同時間區間內的運作模式。
這邊以一個例子來描述光感測電路200在不同時間區間內的行為。請一併參閱第5圖，假設光感測電路200內第一濾光片F1以及第二濾光片F2之顏色為紅色，第三濾光片F3之顏色為藍色，第四濾光片F4之顏色為綠色。在時間點P1至時間點P2的區間內，第一驅動訊號S(n+1)為低電壓而第二驅動訊號G(n)亦為低電壓。第一電晶體T1的控制端將被電容C第一端初始的高電壓導通，電流將會隨著電容C流向第一電晶體T1。當電流流至第一電晶體T1時，由於第二電晶體T2的控制端接收到流經第一電晶體T1的電流，第二電晶體T2因此導通。而因第三電晶體T3及第四電晶體T4之控制端耦接於低電位端Vref_L，因此第三電晶體T3及第四電晶體T4為截止。因此，電流將從電容C流經第一電晶體T1及第二電晶體T2至低電位的第一驅動訊號S(n+1)的端點。在時間點P1至時間點P2的區間內，電容C將被放電至與低電位端Vref_L近乎相同的電壓。在本實施例中，時間點P1至時間點P2的區間內光感測電路200的運作模式稱為重置模式(Reset Mode)。
在時間點P2至時間點P3的區間內，第一驅動訊號S(n+1)為高電壓而第二驅動訊號G(n)為低電壓。此時，第一電晶體T1的控制端接收到已經被放電之電容第一端電壓(與低電位端Vref_L近乎相同的電壓)。然而，由於第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及第四電晶體T4之控制端均分別耦接於第二端，故第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及第四電晶體T4之控制端與第二端的電壓差Vgs為零，故第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3以及第四電晶體T4處於一個零偏壓的操作區間，亦分別被用來感測是否有對應的光訊號。第五電晶體T5因為控制端 接收到一個低電壓的第二驅動訊號G(n)，並不會對讀出線L輸出。此時，當光感應電路接收到紅色光筆發射出來的紅色光源時，光電流I1會由第二電晶體T2之高電位的第一端(用於接收高電位的第一驅動訊號S(n+1))流至第一電晶體T1。而光電流I2則會由第二電晶體T2經由第一電晶體T1流向較低電位的電容C之第一端。而第三電晶體T3及第四電晶體T4因為分別覆蓋著藍色的第三濾光片F3以及綠色的第四濾光片F4，因此假設濾光片可完美的濾出紅色光子，則第三電晶體T3及第四電晶體T4並不會產生光電流，然而為了不失一般性，第三電晶體T3及第四電晶體T4仍會產生極微弱的光電流I3，光電流I3經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4流至低電壓端Vref_L。 依照克希荷夫電流定律(Kirchhoff's Current Law，KCL)，光電流I1會等於光電流I2與光電流I3之合，然而因光電流I2遠大於光電流I3，可以視為光電流I1會等於光電流I2。因此，在時間點P2至時間點P3的區間內，電容C將透過經由第一電晶體T1及第二電晶體T2的充電路徑，將電容C第一端的電壓提升至與高電壓端Vref_H近乎相同的電位。在之後的取樣模式中，若電容C第一端被讀出線接收時為高電位，則光感測電路200判斷其接收到一個紅色光訊號。在本實施例中，時間點P2至時間點P3的區間內光感測電路200的運作模式稱為操作模式(Operation Mode)。
然而，若在操作模式(Operation Mode)下，當光感應電路200接收 到白色的環境光源時，第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3及第四電晶體T4因接收到環境光頻譜(Spectrum)內不同色光的頻帶而皆產生光電流。因為第三電晶體T3及第四電晶體T4為並聯，在此假設第三電晶體T3及第四電晶體T4產生的光電流之合為光電流I4，光電流I4經由並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4流向低電壓端Vref_L。而第一電晶體T1產生的光電流I5將由第一電晶體T1的第一端流至第二電晶體T2。此時，就算第二電晶體T2有產生光電流I6，由於光電流I4會大於光電流I6，第一電晶體T1與並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4會形成一個漏電路徑。這個漏電路徑 之光電流的流向將由第一電晶體T1的第一端(電容C的第一端)經由第一電晶體T1與並聯的第三電晶體T3及第四電晶體T4，最終光電流將流向低電壓端Vref_L。因此，電容C第一端的電壓經過漏電路徑被維持在接近低電位(Vref_L)。在此情況下，於之後的取樣模式中，電容C第一端被讀出線接收時為低電位，則光感測電路200判斷沒有紅光訊號被接收。因此，當光感測電路200被白色環境光照射時，不會有誤判的情況。
在時間點P3至時間點P4的區間內，第一驅動訊號S(n+1)與時間 點P2至時間點P3的區間內為相同，故不再贅述。時間點P3至時間點P4的區間與時間點P2至時間點P3的區間最大的相異點為第二驅動訊號G(n)為高電位，因此，電容C於操作模式(Operation Mode)之後的第一端電壓會經由第五電晶體T5輸出至讀出線(Readout Line)。在本實施例中，時間點P2至時間點P3的區間內光感測電路200的運作模式稱為取樣模式(Sampling Mode)。
第7圖係為本發明第三實施例之光感測電路300之電路示意圖。 如第7圖所示，光感測電路300包含電容C、第一電晶體T1、第二電晶體T2、第三電晶體T3、第四電晶體T4、第五電晶體T5及第六電晶體T6。電容C包含第一端及耦接於接地點Gd的第二端。第一電晶體T1的第一端耦接於電容C之第一端。第二電晶體T2的第一端耦接於第一電晶體T1的第二端，控制端用以接收第一驅動訊號G(n+1)，第二端耦接於第一電晶體T1的控制端。 第三電晶體T3的第一端耦接於第二電晶體T2之第二端，控制端用以接收第二驅動訊號S(n+1)，第二端耦接於控制端。第四電晶體T4的第一端耦接於高電壓端Vref_H，控制端耦接於第三電晶體T3之第一端，第二端耦接於控制端。第五電晶體T5的第一端耦接於第四電晶體T4之第一端，控制端耦接於第四電晶體T4之控制端，第二端耦接於控制端。第六電晶體T6的第一端耦接於第一電晶體T1之第一端，控制端用以接收第三驅動訊號G(n)，第二端耦接於讀出線(Readout Line)L。本實施例之光感測電路300中，第一驅動訊號G(n+1)係為係為第(n+1)級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號。第二驅動訊號 S(n+1)係為第(n+1)條資料線輸出的源極驅動訊號。第三驅動訊號G(n)係為第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號。本實施例的n為正整數。
在本實施例中，第一電晶體T1上覆蓋著第一濾光片F1，第二電 晶體T2上覆蓋著第二濾光片F2，第三電晶體T3上覆蓋著第三濾光片F3，第四電晶體T4上覆蓋著第四濾光片F4，第五電晶體T5上覆蓋著第五濾光片F5。其中第一濾光片F1、第二濾光片F2以及第三濾光片F3為三同色之濾光片，且第一濾光片F1、第二濾光片F2以及第三濾光片F3之顏色為紅色、藍色及綠色中任一種顏色。第四濾光片F4以及第五濾光片F5為二異色之濾光片，第四濾光片F4以及第五濾光片F5與第一濾光片F1、第二濾光片F2以及第三濾光片F3之顏色不同，且第四濾光片F4以及第五濾光片F5之顏色為紅色、藍色及綠色中之兩色。本實施例之光感測電路300之運作情形與各驅動訊號的波形相似於第一實施例之光感測電路100。最大差別在於光感測電路300將光感測電路100的第一電晶體T1使用成兩顆電晶體(第7圖中的第一電晶體T1以及第二電晶體T2)串接而取代之，因此其光感測電路300操作將類似於光感測電路100。因為光感測電路300內使用第一電晶體T1以及第二電晶體T2串接，相較於光感測電路100，光感測電路300有較大的電阻電容延遲(RC-Delay)而更增加抵抗環境光的能力。因光感測電路300其操作點及運作模式皆相同於光感測電路100，故於此將不再贅述。
簡言之，本發明第一實施例的光感測電路100以及第三實施例的 光感測電路300，其感應特定顏色是否有光訊號的判斷依據為觀察電容C是否被放電至低電位，如為低電位則判斷有特定顏色的光訊號輸入。因此本發明第一實施例的光感測電路100以及第三實施例的光感測電路300其感測光訊號的模式被稱為放電式的感測法(Discharging Type)。本發明第二實施例的光感測電路200，其感應特定顏色是否有光訊號的判斷依據為觀察電容C是否被充電至高電位，如為高電位則判斷有特定顏色的光訊號輸入。因此本發明第二實施例的光感測電路200其感測光訊號的模式被稱為充電式的感測法 (Charging Type)。
綜上所述，本發明提供了一種光感測電路，於特定顏色的光源照射時，光感測電路會有正確的輸入判斷。於環境光源照射時，光感測電路不會有誤判的情況發生。因此，當特定顏色的光源和環境光源一起照射在光感測電路時，環境光源的部分將會被光感測電路內使用閉迴路電路(應用於放電式的感測法(Discharging Type))或是漏電路徑(應用於充電式的感測法(Charging Type))來抵抗電容不正常的充放電情況，而特定顏色的光源部分將會依照正常的電容充放電程序執行，因此光感測電路都能做出正確的輸入判斷。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧光感測電路
T1、T2、T3、T4、T5‧‧‧電晶體
C‧‧‧電容
A‧‧‧節點
F1、F2、F3、F4‧‧‧濾光片
G(n+1)、S(n+1)、G(n)‧‧‧驅動訊號
Vref_H‧‧‧高電壓端
Gd‧‧‧接地端
L‧‧‧讀出線

Claims (6)

  1. 一種光感測電路，包含：一電容，包含：一第一端；及一第二端，耦接於一接地點；及一第一電晶體，包含：一第一端，耦接於該電容之該第一端；一控制端，用以接收一第一驅動訊號；及一第二端；一第二電晶體，包含：一第一端，耦接於該第一電晶體之該第二端；一控制端，用以接收一第二驅動訊號；及一第二端，耦接於該第二電晶體之該控制端；一第三電晶體，包含：一第一端，耦接於一高電壓端；一控制端，耦接於該第二電晶體之該第一端；及一第二端，耦接於該第三電晶體之該控制端；一第四電晶體，包含：一第一端，耦接於該第三電晶體之該第一端；一控制端，耦接於該第三電晶體之該控制端；及一第二端，耦接於該第四電晶體之該控制端；及一第五電晶體，包含：一第一端，耦接於該第一電晶體之該第一端；一控制端，用以接收一第三驅動訊號；及一第二端，耦接於一讀出線(Readout Line)； 其中該第一電晶體及該第二電晶體分別覆蓋了二同色之濾光片，且該二同色之濾光片之顏色係為紅色、藍色及綠色中任一種顏色，該第三電晶體及該第四電晶體分別覆蓋了二異色之濾光片，該二異色之濾光片之顏色與該二同色之濾光片不同，且該二異色之濾光片為紅色、藍色及綠色中之兩色。
  2. 如請求項1所述之光感測電路，其中該第一驅動訊號係為一第(n+1)級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號，該第二驅動訊號係為一第(n+1)條資料線輸出的源極驅動訊號，該第三驅動訊係為一第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號，n係為一正整數。
  3. 一種光感測電路，包含：一電容，包含：一第一端；及一第二端，耦接於一接地點；及一第一電晶體，包含：一第一端；一控制端，耦接於該電容之該第一端；及一第二端，耦接於該第一電晶體之該控制端；一第二電晶體，包含：一第一端，用以接收一第一驅動訊號；一控制端，耦接於該第一電晶體之該第一端；及一第二端，耦接於該第二電晶體之該控制端；一第三電晶體，包含：一第一端，耦接於該第二電晶體之該第二端；一控制端，耦接於一高電壓端；及 一第二端，耦接於該第三電晶體之該控制端；一第四電晶體，包含：一第一端，耦接於該第三電晶體之該第一端；一控制端，耦接於該高電壓端；及一第二端，耦接於該第四電晶體之該控制端；及一第五電晶體，包含：一第一端，耦接於該電容之該第一端；一控制端，用以接收一第二驅動訊號；及一第二端，耦接於一讀出線；其中該第一電晶體及該第二電晶體分別覆蓋了二同色之濾光片，且該二同色之濾光片之顏色係為紅色、藍色及綠色中任一種顏色，該第三電晶體及該第四電晶體分別覆蓋了二異色之濾光片，該二異色之濾光片之顏色與該二同色之濾光片不同，且該二異色之濾光片為紅色、藍色及綠色中之兩色。
  4. 如請求項3所述之光感測電路，其中該第一驅動訊號係為一第(n+1)條資料線輸出的源極驅動訊號，該第二驅動訊號係為一第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號，n係為一正整數。
  5. 一種光感測電路，包含：一電容，包含：一第一端；及一第二端，耦接於一接地點；一第一電晶體，包含：一第一端，耦接於該電容之該第一端；一控制端；及 一第二端；一第二電晶體，包含：一第一端，耦接於該第一電晶體之該第二端；一控制端，用以接收一第一驅動訊號；及一第二端，耦接於該第一電晶體之該控制端；一第三電晶體，包含：一第一端，耦接於該第二電晶體之該第二端；一控制端，用以接收一第二驅動訊號；及一第二端，耦接於該第三電晶體之該控制端；一第四電晶體，包含：一第一端，耦接於一高電壓端；一控制端，耦接於該第三電晶體之該第一端；及一第二端，耦接於該第四電晶體之該控制端；一第五電晶體，包含：一第一端，耦接於該第四電晶體之該第一端；一控制端，耦接於該第四電晶體之該第二端；及一第二端，耦接於該第五電晶體之該控制端；及一第六電晶體，包含：一第一端，耦接於該電容之該第一端；一控制端，用以接收一第三驅動訊號；及一第二端，耦接於一讀出線；其中該第一電晶體、該第二電晶體及該第三電晶體分別覆蓋了三同色之濾光片，且該三同色之濾光片之顏色係為紅色、藍色及綠色中任一種顏色，該第四電晶體及該第五電晶體分別覆蓋了二異色之濾光片，該二異色之濾光片之顏色與該三同色之濾光片不同，且該二異色之濾光片為紅色、藍色及綠色中之兩色。
  6. 如請求項5所述之光感測電路，其中該第一驅動訊號係為一第(n+1)級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號，該第二驅動訊號係為一第(n+1)條資料線輸出的源極驅動訊號，該第三驅動訊號係為一第n級移位暫存器輸出的閘級驅動訊號，n係為一正整數。
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