TWI716113B - 光感測電路 - Google Patents

Abstract

一種光感測電路包含第一、第二、第三光感電晶體，第一、第二電容與第一、第二開關元件。第一、第二、第三光感電晶體用以分別感測第一、第二、第三顏色光。第一開關元件耦接於第一電容，並用以輸出取樣訊號。第二開關元件耦接於該第一光感電晶體與第一電容之間。第一光感電晶體耦接第二光感電晶體、第三光感電晶體與第二電容。第一光感電晶體、第二光感電晶體與第三光感電晶體用以接收第一感測訊號。第三光感電晶體與第一電容用以接收第一電壓。第二電容用以接收第二感測訊號。

Description

光感測電路

本揭示內容是關於一種感測電路，特別是關於一種光感測電路。

隨著面板技術日新月異，面板的解析度也隨之快速提高。因此，面板中每一個畫素的面積越來越小，為了維持相同功能，畫素中電子元件的密度也亦趨關鍵。

本揭示內容之一實施方式係關於一種光感測電路，其包含第一光感電晶體、第二光感電晶體、第三光感電晶體、第一電容、第二電容、第一開關元件以及第二開關元件。第一光感電晶體包含第一端、第二端以及控制端，第一光感電晶體用以感測第一色光。第二光感電晶體包含一第一端、第二端以及控制端，第二光感電晶體用以感測第二色光。第三光感電晶體包含第一端、第二端以及控制端，第三光感電晶體用以感測第三色光。第一電容包含第一端以及第二端。第二電容包含第一端以及第二端。第一開關元件耦接於第一電容的第一端，用以輸出取樣訊號。第二開關元件耦接 於第一光感電晶體的第一端與第一電容的第一端之間。第一光感電晶體的第二端耦接第二光感電晶體的第一端、第三光感電晶體的第一端與第二電容的第二端。第一光感電晶體的控制端、第二光感電晶體的控制端、第二光感電晶體的第二端與第三光感電晶體的控制端用以接收第一感測訊號。第三光感電晶體的第二端與第一電容的第二端用以接收第一電壓。第二電容的第一端用以接收第二感測訊號。

綜上所述，本案一些實施例所提供的光感測電路可在同一感測電路的結構下，感測不同組合的色光。如此，可以避免感測不同組合的色光，需要個別對應的電路，電路面積大幅提升的問題。

100‧‧‧感測系統

110‧‧‧畫素陣列

120‧‧‧時序控制電路

130‧‧‧處理電路

140‧‧‧驅動電路

150‧‧‧驅動電路

160‧‧‧驅動電路

200‧‧‧光感測電路

M1‧‧‧光感電晶體

M2‧‧‧光感電晶體

M3‧‧‧光感電晶體

CF1‧‧‧濾色片

CF2‧‧‧濾色片

CF3‧‧‧濾色片

Tsw1‧‧‧開關元件

Tsw2‧‧‧開關元件

C1‧‧‧電容

C2‧‧‧電容

Sn1‧‧‧感測訊號

Sn2‧‧‧感測訊號

VSH‧‧‧電壓

Sout‧‧‧取樣訊號

Gsw1‧‧‧控制訊號

Gsw2‧‧‧控制訊號

SF1‧‧‧第一子幀

SF2‧‧‧第二子幀

Iini1‧‧‧第一初始化操作

Iini2‧‧‧第二初始化操作

Isen1‧‧‧第一感測操作

Isen2‧‧‧第二感測操作

Isam1‧‧‧第一取樣操作

Isam2‧‧‧第二取樣操作

t‧‧‧時間

P1‧‧‧路徑

P2‧‧‧路徑

P3‧‧‧路徑

P4‧‧‧路徑

P5‧‧‧路徑

P6‧‧‧路徑

P7‧‧‧路徑

L‧‧‧光源

Gswn+1‧‧‧控制訊號

Gswn+2‧‧‧控制訊號

Gswn+3‧‧‧控制訊號

Gswn+4‧‧‧控制訊號

Gswn+x‧‧‧控制訊號

Tsw3‧‧‧開關元件

Tsw4‧‧‧開關元件

Gn‧‧‧控制訊號

VDD‧‧‧電壓

Ss‧‧‧輸出訊號

210‧‧‧輸出電路

1200A‧‧‧畫素佈局

1200B‧‧‧畫素佈局

1200C‧‧‧畫素佈局

M1a‧‧‧光感電晶體

M1b‧‧‧光感電晶體

M2a‧‧‧光感電晶體

M2b‧‧‧光感電晶體

M3a‧‧‧光感電晶體

M3b‧‧‧光感電晶體

PI‧‧‧畫素

SPI‧‧‧子畫素

300‧‧‧光感測電路

M4‧‧‧光感電晶體

M5‧‧‧光感電晶體

M6‧‧‧光感電晶體

M7‧‧‧光感電晶體

M8‧‧‧光感電晶體

M9‧‧‧光感電晶體

CF4‧‧‧濾色片

CF5‧‧‧濾色片

CF6‧‧‧濾色片

CF7‧‧‧濾色片

CF8‧‧‧濾色片

CF9‧‧‧濾色片

Tsw5‧‧‧開關元件

Tsw6‧‧‧開關元件

Tsw7‧‧‧開關元件

Gsw5‧‧‧控制訊號

Gsw6‧‧‧控制訊號

Gsw7‧‧‧控制訊號

C3‧‧‧電容

C4‧‧‧電容

Sn3‧‧‧感測訊號

Sn4‧‧‧感測訊號

VSL‧‧‧電壓

藉由閱讀以下對實施例之詳細描述可以更全面地理解本揭示案，參考附圖如下：第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種感測系統的示意圖；第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路的示意圖；第3圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示操作於第2圖中光感測電路於一幀中的操作模式的訊號波形圖；第4圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖； 第5A、5B圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖；第6圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖；第7A、7B圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖；第8圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖；第9圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的掃描操作波形圖；第10圖為根據本揭示文件之另一些實施例所繪示的光感測電路的示意圖；第11圖為根據本揭示文件之另一些實施例所繪示操作於第10圖中光感測電路的訊號波形圖；第12圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的畫素佈局的示意圖；第13圖為根據本揭示文件之其他些實施例所繪示的光感測電路的示意圖；以及第14圖為根據本揭示文件之其他些實施例所繪示操作於第13圖中光感測電路於一幀中的操作模式的的訊號波形圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所描述的具體實施例僅僅用以解釋本案實施例，並不用來限 定本案實施例，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本案實施例揭示內容所涵蓋的範圍。

關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

參考第1圖。第1圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示之一種感測系統100的示意圖。如第1圖所示，感測系統100包含畫素陣列110、時序控制電路120、處理電路130、驅動電路140、驅動電路150以及驅動電路160。畫素陣列110耦接時序控制電路120、處理電路130、驅動電路140、驅動電路150以及驅動電路160。時序控制電路120耦接處理電路130、驅動電路140、驅動電路150以及驅動電路160。處理電路130耦接驅動電路150。

在一些實施例中，畫素陣列110由多個畫素(未繪示)組成，該些畫素用以感應光訊號。在另一些實施例中，畫素陣列110更用以顯示。

畫素陣列110中的每個畫素包含光感測電路200(示於第2圖)，光感測電路200用以感測照射在畫素上的光。光感測電路200之其他內容搭配第2~14圖於後討論。

在一些實施例中，畫素陣列110藉由驅動電路140控制，驅動電路140用以傳輸感測訊號Sn1、感測訊號Sn2控制訊號Gsw1、控制訊號Gsw2與控制訊號Gn與至畫素陣列110。畫素陣列110依據感測訊號Sn1與感測訊號Sn2感測 光，並依據控制訊號Gsw1、控制訊號Gsw2與控制訊號Gn產生輸出訊號Ss至處理電路130。

在一些實施例中，時序控制電路120用以控制驅動電路140，使驅動電路140可驅動畫素陣列110以感測光。時序控制電路120亦用以傳輸電壓VSH與電壓VSL至畫素陣列110。在一些實施例中，電壓VSH與電壓VSL為畫素陣列110工作時的電壓參考位準，電壓VSH為系統高電位，電壓VSL為系統低電位。

在一些實施例中，時序控制電路120更用以同步處理電路130，使處理電路130可以依據時序處理所接收的輸出訊號Ss。

在一些其他的實施例中，時序控制電路120用以控制驅動電路150與驅動電路160。驅動電路150用以傳輸閘極驅動訊號至畫素陣列100，以及驅動電路160用以傳輸資料訊號至畫素陣列110，使畫素陣列110可依據閘極驅動訊號與資料訊號顯示影像於畫素陣列上。在更多的一些實施例中，畫素陣列110可依據閘極驅動訊號與資料訊號顯示影像於不同於畫素陣列的一顯示銀幕上。

上述的感測系統100的設置僅為示意之用途。各種不同的感測系統100均在本揭露文件的考量與範疇之內。

在參考第2圖。第2圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200的示意圖。如第2圖所示，光感測電路200包含光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3、電容C1、電容C2、開關元件Tsw1以及開關元件 Tsw2。

光感電晶體M1由濾色片CF1覆蓋。濾色片CF1用以通過第一色光，例如第一色光為紅色光，波長範圍界於620~750nm(紅色光的波長範圍)的光比起範圍外的其他色光更容易通過濾光元件。當含有第一色光的光照射至光感電晶體M1時，第一色光穿透濾色片CF1至光感電晶體M1，使得光感電晶體M1可感測第一色光。光感電晶體M2由濾色片CF2覆蓋。光感電晶體M3由濾色片CF3覆蓋。濾色片CF2與濾色片CF3分別用以通過第二色光與第三色光，其功能與濾色片CF1類似，於此不再贅述。

在一些實施例中，第一色光、第二色光與第三色光相互不同。例如，第一色光為紅色，第二色光為藍色，第三色光為綠色。上述第一色光、第二色光與第三色光僅為示例之用途，各種不同排列的第一色光、第二色光與第三色光皆在本揭露文件的考量與範疇之內。

如第2圖所示，光感電晶體M1、光感電晶體M2與光感電晶體M3分別具有第一端、第二端與控制端，電容C1與電容C2分別具有第一端與第二端，開關元件Tsw1與開關元件Tsw2分別具有第一端、第二端與控制端。光感電晶體M1的控制端、光感電晶體M2的控制端、光感電晶體M2的第二端與光感電晶體M3的控制端用以接收感測訊號Sn1。光感電晶體M1的第二端耦接光感電晶體M2的第一端、光感電晶體M3的第一端與電容C2的第二端。光感電晶體M1的第一端耦接開關元件Tsw2的第二端。光感電晶體M3的第二端與電 容C1的第二端用以接收電壓VSH。開關元件Tsw2的第一端耦接電容C1的第一端與開關元件Tsw1的第二端。電容C2的第一端用以接收感測訊號Sn2。開關元件Tsw2的控制端用以接收控制訊號Gsw2。開關元件Tsw1的控制端用以接收控制訊號Gsw1。開關元件Tsw1的第一端用以輸出取樣訊號Sout。

在一些實施例中，光感測電路200用以在同一幀內執行兩次感測，一幀包含第一子幀SF1與第二子幀SF2(示於第3圖中)。光感測電路200用以在第一子幀SF1中感測第一種顏色的光與在第二子幀SF2中感測第二種顏色的光。換言之，光感測電路200使用同一種電路即可感測兩種不同顏色的光。光感測電路200的操作搭配第3~8圖於後討論。

參考第3圖。第3圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示操作於第2圖中光感測電路200於一幀中的操作模式的訊號波形圖。如第3圖所示，訊號波形圖顯示了控制訊號Gsw1、控制訊號Gsw2、感測訊號Sn1以及感測訊號Sn2。第一子幀SF1包含第一初始化操作Iini1、第一感測操作Isen1以及第一取樣操作Isam1。第二子幀SF2包含第二初始化操作Iini2、第二感測操作Isen2以及第二取樣操作Isam2。在操作模式中，第一初始化操作Iini1、第一感測操作Isen1、第一取樣操作Isam1、第二初始化操作Iini2、第二感測操作Isen2以及第二取樣操作Isam2照著時間t依序執行。

第一子幀SF1中的第一初始化操作Iini1與第二 子幀SF2中的第二初始化操作Iini2搭配第4圖進行說明。第一子幀SF1中的第一感測操作Isen1搭配第5A~5B圖進行說明。第一子幀SF1中的第一取樣操作Isam1搭配第6圖進行說明。第二子幀SF2中的第二感測操作Isen2搭配第7A~7B圖進行說明。第二子幀SF2中的第二取樣操作Isam2搭配第8圖進行說明。

參考第4~8圖。第4圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖。第5A、5B圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖。第6圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖。第7A、7B圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖。第8圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的光感測電路200搭配第3圖中所繪示的訊號波形圖的示意圖。

在一些實施例中，第一初始化操作Iini1與第二初始化操作Iini2用以重置電容C1與電容C2的電位，使光感測電路200可準備開始感測光訊號。

在第一初始化操作Iini1中，參考第3~4圖，感測訊號Sn1具有能使光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3導通的電位，例如大約15V。感測訊號Sn2具有一低電位，例如大約0V。控制訊號Gsw1具有能夠關閉開關元件Tsw1的低電位，例如大約-10V。控制訊號Gsw2具有能夠 導通開關元件Tsw2高電位，例如大約25V。光感測電路200的光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3以及開關元件Tsw2被導通，開關元件Tsw1被關閉。因此，如第4圖所示，電容C1與電容C2藉由電壓VSH與感測訊號Sn1透過路徑P1被充電。在第一初始化操作Iini1中，電容C1與電容C2被重置至一電位，其接近電壓VSH與感測訊號Sn1的電位，例如大約15V。在第二初始化操作Iini2類似第一初始化操作Iini1，於此不再贅述。

在一些實施例中，第一感測操作Isen1用以感測第一色光、第二色光以及第三色光，並用決定光感測電路200是否有感測到第一色光與第二色光的混色光。例如，第一色光為藍光，第二色光為紅光，紅光與藍光的混色光為紫光，則光感測電路200在第一感測操作Isen1用以感測是否有紫光。

在第一感測操作Isen1中，參考第3、5A、5B圖，感測訊號Sn1具有能使光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3關閉的電位，例如大約-10V。感測訊號Sn2具有一低電位，例如大約0V。控制訊號Gsw1具有能夠關閉開關元件Tsw1的低電位，例如大約-10V。控制訊號Gsw2具有能夠導通開關元件Tsw2的高電位，例如大約25V。

在一些實施例中，光源L照射至光感測電路200，其中光源L包含第一色光與第二色光，以及沒有包含第三色光。如第5A圖所示，光感電晶體M1與光感電晶體M2因為感測第一色光與第二色光產生漏電路徑而導通一漏電流。 開關元件Tsw1被關閉，開關元件Tsw2被開啟，光感電晶體M1與光感電晶體M2將儲存在電容C1與電容C2的電荷透過路徑P2向光感電晶體M2的第二端漏電。因此電容C1第一端的電位與電容C2第二端的電位降低，且低於一電壓閥值Vth1，例如降低至大約-10V。

在一些實施例中，光源L照射至光感測電路200，其中光源L包含第一色光、第二色光以及第三色光。如第5B圖所示，光感電晶體M1、光感電晶體M2與光感電晶體M3因為分別感測第一色光、第二色光與第三色光產生漏電路徑。光感電晶體M2與光感電晶體M3透過路徑P3向光感電晶體M2的第二端漏電。在一些實施例中，因為路徑P3的漏電能力比從電容C1與電容C2漏電能力強，因此電容C1與電容C2儲存的電荷不易被漏電，電容C1與電容C2的電位不改變。換言之，當光源L包含第一色光、第二色光以及第三色光時，例如光源L為強白光(亦稱為環境光)，因為光感電晶體M3產生較強漏電路徑，電容C1與電容C2儲存的電荷不漏電，使光感測電路200可分辨光源L是否包含第一色光與第二色光，且不包含第三色光。在一些實施例中，光感電晶體M3稱為環境光補償單元。

在另一些實施例中，光源L照射至光感測電路200，其中光源L包含第二色光與第三色光，且不包含第一色光。光感電晶體M1沒有產生漏電路徑。因此，電容C1的電壓不改變。

在第一感測操作Isen1中，當光源L僅包含第一 色光與第二色光時，電容C1的第一端的電位才會降低且低於電壓閥值Vth1。

在一些實施例中，第一取樣操作Isam1用以取樣電容C1的第一端上的電位，並輸出為取樣訊號Sout。

在第一取樣操作Isam1中，參考第3、6圖，感測訊號Sn1具有能使光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3關閉的電位，例如大約-10V。感測訊號Sn2具有一低電位，例如0V。控制訊號Gsw1具有能夠開啟開關元件Tsw1的高電位，例如大約25V。光感測電路200的光感電晶體M1、光感電晶體M2與光感電晶體M3被關閉，以及開關元件Tsw1被開啟。不論開關元件Tsw2是否導通，如第6圖所示，電容C1第一端的電位透過路徑P4傳輸至開關元件Tsw1的第一端，並輸出為取樣訊號Sout。

如第5A、5B圖所說明，若取樣訊號Sout的電位低於電壓閥值Vth1，則代表光感應電路200感測到第一色光與第二色光，且沒有感測到第三色光。若取樣訊號Sout的電位高於電壓閥值Vth1，則代表感應電路200感測到其他光源的組合或無感測到光源。

在一些實施例中，第二感測操作Isen2用以感測第一色光、第二色光以及第三色光，並用以決定光感測電路200是否僅有感測到第一色光。

在第二感測操作Isen2中，參考第3、7A、7B圖，感測訊號Sn1具有能使光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3關閉的電位，例如大約-10V。感測訊號Sn2 具有相較於在第二初始化操作中較高的電位，例如大約15V。控制訊號Gsw1具有能夠關閉開關元件Tsw1的低電位，例如大約-10V。控制訊號Gsw2具有能夠導通開關元件Tsw2的高電位，例如大約25V。

在一些實施例中，光源L照射至光感測電路200，其中光源L僅包含第一色光。如第7A圖所示，光感電晶體M1因為感測第一色光產生漏電路徑。電容C2的第二端的電位因為感測訊號Sn2的提升而提升，因此，電容C2的第二端的電位相較於電容C1第一端的電位高。儲存在電容C2第二端上的電荷透過路徑P5向電容C1漏電。電容C1的第一端的電位因此而提高，且高於一電壓閥值Vth2，例如提高至大約22V。

在一些實施例中，光源L照射至光感測電路200，其中光源L包含第一色光、第二色光以及第三色光。如第7B圖所示，光感電晶體M1、光感電晶體M2與光感電晶體M3因為分別感測第一色光、第二色光與第三色光產生漏電路徑。因感測訊號Sn2提高而提高的電容C2第二端上的電位，藉由路徑P6向光感電晶體M2的第二端與光感電晶體M3的第二端漏電。因為路徑P6的漏電能力比漏電至電容C1的能力強，因此電容C2儲存的電荷不易被漏電至電容C1，電容C1的電位不改變。

在第二感測操作Isen2中，當光源L僅包含第一色光時，電容C1的第一端的電位才會提高且高於電壓閥值Vth2。

在一些實施例中，第二取樣操作Isam2用以取樣電容C1的第一端上的電位，並輸出為取樣訊號Sout。

在第二取樣操作Isam2中，參考第3、8圖，感測訊號Sn1具有能使光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3關閉的電位，例如大約-10V。控制訊號Gsw1具有能夠開啟開關元件Tsw1的高電位，例如大約25V。控制訊號Gsw2具有能夠關閉開關元件Tsw2的低電位，例如大約-10V。光感測電路200的光感電晶體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3與開關元件Tsw2被關閉，以及開關元件Tsw1被開啟。如第8圖所示，電容C1第一端的電位透過路徑P7傳輸至開關元件Tsw1的第一端，並輸出為取樣訊號Sout。

綜合第3~8圖之說明，電壓閥值Vth2大於電壓閥值Vth1，因此，取樣訊號Sout的電位可藉由電壓閥值Vth1與電壓閥值Vth2分為三個區間，亦即小於電壓閥值Vth1的區間、大於等於電壓閥值Vth1且小於等於電壓閥值Vth2的區間、以及大於電壓閥值Vth2的區間。在一些實施例中，小於電壓閥值Vth1的區間稱為取樣低電位，大於等於電壓閥值Vth1且小於等於電壓閥值Vth2的區間稱為取樣中電位，以及大於電壓閥值Vth2的區間稱為取樣高電位。在第一子幀SF1中，當取樣訊號Sout位於取樣低電位的區間時，代表光感測電路200感測到第一色光與第二色光的混色光，且當取樣訊號Sout位於取樣中電位的區間時，代表光感測電路200沒有感測到第一色光與第二色光的混色光。在第二子幀SF2中，當取樣訊號Sout位於取樣高電位的區間時，代表光感測電路 200感測到單純第一色光，且當取樣訊號Sout位於取樣中電位的區間時，代表光感測電路200沒有感測到單純第一色光。

上述操作與第一色光、第二色光與第三色光之組合僅為示例之用途。各種不同的操作與色光組合均在本揭露文件的考量與範疇之內。例如，當第一色光為紅光，第二色光為綠光，第三色光為藍光，感測電路200在第一子幀SF1中用以感測是否有紅光與綠光的混色光黃光，以及在第二子幀SF2中用以感測是否有單純的紅光。

參考第9圖。第9圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的掃描操作波形圖。在一些實施例中，畫素陣列110中多個畫素中的光感測電路200接收相同的感測訊號Sn1，且接收相同的感測訊號Sn2，其中每個光感測電路200中的控制訊號Gsw1在不同的時間使每個光感測電路200中的開關元件Tsw1開啟，使畫素陣列110中多個畫素中的光感測電路200可以同時感測，並分時開啟開關元件Tsw1以讀取取樣訊號Sout。

如第9圖所示，控制訊號Gswn+1、控制訊號Gswn+2、控制訊號Gswn+3、控制訊號Gswn+4與控制訊號Gswn+x分別代表不同的畫素中的光感測電路200中的控制訊號Gsw1。在第9圖中，控制訊號Gsw1、控制訊號Gswn+1、控制訊號Gswn+2、控制訊號Gswn+3、控制訊號Gswn+4與控制訊號Gswn+x分別在不同時段具有能夠使開關元件Tsw1開啟的電位。因此，畫素陣列110中的多個畫素的光感測電路200能夠實現同一時段感測並分時讀取取樣訊號的功 能。

在一些實施例中，第一子幀SF1與第二子幀SF2的時間長度為大約8ms，第一初始化操作Iini1與第二初始化操作Iini2的時間長度為大約1ms，第一感測操作Isen1與第二感測操作Isen2的時間長度為大約4ms，以及第一感測操作Isen1至第二初始化操作Iini2之間的時間長度為大約3ms。在另一些實施例中，在第二感測操作Isen2中，控制訊號Gsw2在感測訊號Sn2提高電位的大約0.5ms之後即具有能夠使開關元件Tsw2關閉的電位。

在一些實施例中，控制訊號Gsw1、控制訊號Gswn+1、控制訊號Gswn+2、控制訊號Gswn+3、控制訊號Gswn+4與控制訊號Gswn+x藉由不同控制線傳輸，並藉由同一資料線將每個取樣訊號Sout傳輸至處理電路130。因此，控制訊號Gsw1、控制訊號Gswn+1、控制訊號Gswn+2、控制訊號Gswn+3、控制訊號Gswn+4與控制訊號Gswn+x相互在不同時段具有能夠使開關元件Tsw1開啟的電位，使每個光感測電路200的取樣訊號Sout不致相互干擾。

上述第9圖中的時間長度僅為示例之用途。各種不同的時間長度皆在本揭露文件的考量與範疇之內。例如，第一子幀SF1的時間長度大於8ms。

參考第10圖。第10圖為根據本揭示文件之另一些實施例所繪示的光感測電路200的示意圖。相較於第2圖，如第10圖所示，光感測電路200更包輸出電路210，輸出電路210含開關元件Tsw3與開關元件Tsw4。

開關元件Tsw3具有第一端、第二端與控制端。開關元件Tsw4具有第一端、第二端與控制端。開關元件Tsw3的控制端用以接收取樣訊號Sout。開關元件Tsw3的第一端用以接收供應電壓VDD。開關元件Tsw3的第二端耦接開關元件Tsw4的第一端。開關元件Tsw4的控制端用以耦接一控制線，並藉由控制線接收控制訊號Gn。開關元件Tsw4的第二端用以耦接一資料線，並藉由資料線輸出輸出訊號Ss。在一些實施例中，開關元件Tsw3與開關元件Tsw4用以放大取樣訊號Sout以輸出為輸出訊號Ss。

在一些實施例中，畫素陣列110中每一行的畫素耦接同一資料線，每一列的畫素耦接同一些控制線。因此，畫素陣列110中包含多個資料線與多個控制線。藉由控制資料線與控制線，畫素陣列110可輸出陣列中特定畫素的輸出訊號Ss。

在一些實施例中，取樣訊號Sout的電位的大小與開關元件Tsw3的第二端的電壓有關。供應電壓VDD從開關元件Tsw3的第一端傳輸至開關元件Tsw3的第二端，其中的壓降與取樣訊號Sout的電位的大小有關。

參考第11圖。第11圖為根據本揭示文件之另一些實施例所繪示操作於第10圖中光感測電路200的訊號波形圖。將較於第3圖，如第11圖所示，訊號波形圖更包含控制訊號Gn的波形圖。

在第一取樣操作Isam1與第二取樣操作Isam2中，控制訊號Gn具有能夠使開關元件Tsw4開啟的電位，在 其他時間中，控制訊號Gn具有能夠使開關元件Tsw4關閉的電位。如第11圖所示，控制訊號Gn在第一取樣操作Isam1中具有能夠使開關元件Tsw4開啟的電位的時間小於第一取樣操作Isam1的時間，以及控制訊號Gn在第二取樣操作Isam2中具有能夠使開關元件Tsw4開啟的電位的時間小於第二取樣操作Isam2的時間。

在第一取樣操作Isam1中，控制訊號Gsw1的電位會先提高，控制訊號Gn會在控制訊號Gsw1的電位提高之後才提高。在第一取樣操作Isam1結束前，控制訊號Gn的電位降低，以使開關元件Tsw4關閉。

在第二取樣操作Isam2中，控制訊號Gsw1的電位會先提高，控制訊號Gn會在控制訊號Gsw1的電位提高之後才提高。在第二取樣操作Isam2結束前，控制訊號Gn的電位降低，以使開關元件Tsw4關閉。

在一些實施例中，在第一取樣操作Isam1中，開關元件Tsw3依據取樣訊號Sout將供應電壓VDD由開關元件Tsw3的第一端傳輸至第二端，其中電壓的變化與取樣訊號Sout有關。在將供應電壓VDD傳輸至開關元件Tsw3的第二端後開關元件Tsw4被開啟，如第11圖中控制訊號Gn之波形圖所示，而將與取樣訊號Sout有關的開關元件Tsw3的第二端的電壓輸出為輸出訊號Ss。

參考第12圖。第12圖為根據本揭示文件之一些實施例所繪示的畫素佈局1200A、1200B、1200C的示意圖。

在一些實施例中，光感測電路200中的光感電晶 體M1、光感電晶體M2、光感電晶體M3、開關元件Tsw1與開關元件Tsw2以薄膜電晶體(TFT：thin film transistor)實現。

如第12圖所示，畫素佈局1200A為一個畫素PI的佈局圖。畫素佈局1200A包含三個子畫素，第一個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M1與開關元件Tsw1，第二個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M2，以及第三個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M3與開關元件Tsw2。

如第12圖所示，畫素佈局1200B為兩個畫素PI的佈局圖。畫素佈局1200B包含六個子畫素，第一個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M1，第二個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M2與開關元件Tsw1，以及第三個子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M3與開關元件Tsw2。

在一些實施例中，畫素中的光感電晶體因為開口面積太大，而改由兩個較小的光感電晶體並聯代替，例如光感電晶體M1改由光感電晶體M1a與光感電晶體M1b並聯代替，光感電晶體M2改由光感電晶體M2a與光感電晶體M2b並聯代替，以及光感電晶體M3改由光感電晶體M3a與光感電晶體M3b並聯代替。其中，光感電晶體M1a與光感電晶體M1b中的每個的開口面積都比光感電晶體M1小，光感電晶體M2a與光感電晶體M2b中的每個的開口面積都比光感電晶體M2小，以及光感電晶體M3a與光感電晶體M3b中的每個的開口面積都比光感電晶體M3小。

如第12圖所示，畫素佈局1200C為兩個畫素PI 的佈局圖。畫素佈局1200C包含六個子畫素，第一列子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M1a與光感電晶體M1b，第二列子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M2a、光感電晶體M2b與開關元件Tsw1，以及第三列子畫素SPI的佈局包含光感電晶體M3a、光感電晶體M3b與開關元件Tsw2。

在一些實施例中，畫素佈局1200A、畫素佈局1200B與畫素佈局1200C中，具有光感電晶體與開關元件的區域為非發光區，其餘部分為發光區，其用以顯示。

上述的畫素佈局1200A、畫素佈局1200B與畫素佈局1200C僅為示例之用途。各種不同的畫素佈局皆在本揭露文件的考量與範疇之內。

參考第13圖。第13圖為根據本揭示文件之其他些實施例所繪示的光感測電路300的示意圖。如第13圖所示，光感測電路300包含光感電晶體M4、光感電晶體M5、光感電晶體M6、光感電晶體M7、光感電晶體M8、光感電晶體M9、電容C3、電容C4、開關元件Tsw5、開關元件Tsw6與開關元件Tsw7。

光感電晶體M4、光感電晶體M5、光感電晶體M6、光感電晶體M7、光感電晶體M8、光感電晶體M9、開關元件Tsw5、開關元件Tsw6與開關元件Tsw7均具有第一端、第二端以及控制端。電容C3與電容C4均具有第一端與第二端。

如第13圖所示，光感電晶體M4的第一端與控制端耦接開關元件Tsw7的第二端。光感電晶體M4的第二端耦 接光感電晶體M5的第一端、光感電晶體M5的控制端與光感電晶體M6的第一端。光感電晶體M5的第二端與光感電晶體M8的第二端用以接收感測訊號Sn3。光感電晶體M6的第二端與控制端、光感電晶體M9的第二端與控制端以及電容C4的第二端用以接收電壓VSL。開關元件Tsw7的控制端用以接收控制訊號Gsw7。開關元件Tsw7的第一端耦接電容C3的第一端與開關元件Tsw6的第二端。電容C3的第二端用以接收感測訊號Sn4。開關元件Tsw6的控制端用以接收控制訊號Gsw6。開關元件Tsw6的的第一端耦接光感電晶體M7的第一端、電容C4的第一端與開關元件Tsw5的第二端。接光感電晶體M7的控制端與第二端耦接接光感電晶體M8的第一端、光感電晶體M8的控制端與光感電晶體M9的第一端。開關元件Tsw5的控制端用以接收控制訊號Gsw5。開關元件Tsw5的第二端用以輸出取樣訊號Sout。

在一些實施例中，光感電晶體M7與光感電晶體M8用以感測第一色光，光感電晶體M4與光感電晶體M5用以感測第二色光，以及光感電晶體M6與光感電晶體M9用以感測第三色光。光感電晶體M4、光感電晶體M5、光感電晶體M6、光感電晶體M7、光感電晶體M8與光感電晶體M9分別由濾色片CF4、濾色片CF5、濾色片CF6、濾色片CF7、濾色片CF8與濾色片CF9覆蓋。濾色片CF7與濾色片CF8用以通過第一色光。濾色片CF4與濾色片CF5用以通過第二色光。濾色片CF6與濾色片CF9用以通過第三色光。

光感測電路300用以在同一幀內執行兩次感 測，一幀包含第一子幀SF1與第二子幀SF2(示於第14圖中)。光感測電路300用以在第一子幀SF1中感測第一種顏色的光與在第二子幀SF2中感測第二種顏色的光。換言之，光感測電路300使用同一種電路即可感測兩種不同顏色的光。光感測電路300的操作搭配第14圖於後討論。

參考第14圖。第14圖為根據本揭示文件之其他些實施例所繪示操作於第13圖中光感測電路300於一幀中的操作模式的訊號波形圖。如第14圖所示，訊號波形圖顯示了控制訊號Gsw5、控制訊號Gsw6、控制訊號Gsw7、感測訊號Sn3以及感測訊號Sn4。第一子幀SF1包含第一初始化操作Iini1、第一感測操作Isen1以及第一取樣操作Isam1。第二子幀SF2包含第二初始化操作Iini2、第二感測操作Isen2以及第二取樣操作Isam2。在操作模式中，第一初始化操作Iini1、第一感測操作Isen1、第一取樣操作Isam1、第二初始化操作Iini2、第二感測操作Isen2以及第二取樣操作Isam2照著時間t依序執行。

在第一子幀SF1中，控制訊號Gsw6具有使開關元件Tsw6關閉的電位。在第13圖中，在第一子幀SF1中，開關元件Tsw6左側的電路與開關元件Tsw6右側的電路互相獨立作業，

在一些實施例中，在第一感測操作Isen1中，感測訊號Sn3具有高電位，若光感電晶體M7與光感電晶體M8有感測到第一色光，則電容C4的第一端將被充電並具有高電位，以及若光感電晶體M4與光感電晶體M5有感測到第二色 光，則電容C3的第一端將被充電並具有高電位以及電容C4的第一端將被充電並具有高電位。在另一些實施例中，若光感測電路300被強白光照射到，則光感電晶體M6與光感電晶體M9產生漏電路徑，使電容C3與電容C4無法被充電。

在一些實施例中，在第一取樣操作Isam1中，開關元件Tsw5被開啟，並將電容C4的第一端上的電位輸出為取樣訊號Sout。若取樣訊號Sout具有被感測訊號Sn3充電的高電位，則代表光感測電路300有感測到第一色光。

在一些實施例中，在第二感測操作Isen2中，感測訊號Sn4提高，若在第一感測操作Isen1中光感測電路300有感測到第二色光，則儲存在電容C3的第一端的電位因為感測訊號Sn4提高而提高。並且，開關元件Tsw6在第二感測操作Isen2中被開啟，電容C3提升的電位產生的電荷流向電容C4的第一端。因此，在第二取樣操作Isam2中，若取樣訊號Sout具有被感測訊號Sn3充電後再被感測訊號Sn4充電的電位，則代表光感測電路300有感測到第一色光與第二色光的混色光。

在一些作法中，一個感光電路若要感測兩種不同顏色的光，需要兩個不同結構的電路來實施。因此，單一畫素的面積大幅增加，解析度下降。

相較於上述的作法，在本案實施例中，光感測電路200與光感測電路300用以使用一種電路結構感測兩種不同色光，不須大幅增加電路面積，並維持解析度，增加電路的效能。

雖然本案之實施例已揭露如上，然其並非用以限定本案實施例，任何熟習此技藝者，在不脫離本案實施例之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾，因此本案實施例之保護範圍當以後附之申請專利範圍所界定為準。

200‧‧‧光感測電路

M1‧‧‧光感電晶體

M2‧‧‧光感電晶體

M3‧‧‧光感電晶體

CF1‧‧‧濾色片

CF2‧‧‧濾色片

CF3‧‧‧濾色片

Tsw1‧‧‧開關元件

Tsw2‧‧‧開關元件

C1‧‧‧電容

C2‧‧‧電容

Sn1‧‧‧感測訊號

Sn2‧‧‧感測訊號

VSH‧‧‧電壓

Sout‧‧‧取樣訊號

Gsw1‧‧‧控制訊號

Gsw2‧‧‧控制訊號

Claims (10)

1. 一種光感測電路，包含：一第一光感電晶體，包含一第一端、一第二端以及一控制端，該第一光感電晶體用以感測一第一色光；一第二光感電晶體，包含一第一端、一第二端以及一控制端，該第二光感電晶體用以感測一第二色光；一第三光感電晶體，包含一第一端、一第二端以及一控制端，該第三光感電晶體用以感測一第三色光；一第一電容，包含一第一端以及一第二端；一第二電容，包含一第一端以及一第二端；一第一開關元件，耦接於該第一電容的該第一端，用以輸出一取樣訊號；以及一第二開關元件，耦接於該第一光感電晶體的該第一端與該第一電容的該第一端之間，其中該第一光感電晶體的該第二端耦接該第二光感電晶體的該第一端、該第三光感電晶體的該第一端與該第二電容的該第二端，該第一光感電晶體的該控制端、該第二光感電晶體的該控制端、第二光感電晶體的該第二端與該第三光感電晶體的該控制端用以接收一第一感測訊號，該第三光感電晶體的該第二端與該第一電容的該第二端用以接收一第一電壓，以及該第二電容的該第一端用以接收一第二感測訊號。
2. 如請求項1所述之光感測電路，其中該第一光感電晶體由一第一濾色片覆蓋，該第一濾色片用以通 過該第一色光，該第二光感電晶體由一第二濾色片覆蓋，該第二濾色片用以通過該第二色光，該第三光感電晶體由一第三濾色片覆蓋，以及該第三濾色片用以通過該第三色光。
3. 如請求項1所述之光感測電路，其中該光感測電路操作於一操作模式中，該操作模式包含一第一感測操作以及一第二感測操作。
4. 如請求項3所述之光感測電路，其中該第一感測操作用以關閉該第一光感電晶體、關閉該第二光感電晶體、關閉該第三光感電晶體、關閉該第一開關元件以及開啟該第二開關元件，並用以感測該第一色光、該第二色光以及該第三色光，以及該第二感測操作用以關閉該第一光感電晶體、關閉該第二光感電晶體、關閉該第三光感電晶體、關閉該第一開關元件以及開啟該第二開關元件，並用以感測該第一色光、該第二色光以及該第三色光。
5. 如請求項4所述之光感測電路，其中在該第一感測操作中，當該取樣訊號小於一第一電壓閥值時，該第一光感電晶體感測到該第一色光，該第二光感電晶體感測到該第二色光，以及該第三感測元件沒有感測到該第三色光。
6. 如請求項5所述之光感測電路，其中在該第二感測操作中，當該取樣訊號大於一第二電壓閥值時，該第一光感電晶體感測到該第一色光，該第二光感電晶體沒有感測到該第二色光，以及該第三感測元件沒有感測到該第三色光。
7. 如請求項6所述之光感測電路，其中該第二電壓閥值大於該第一電壓閥值。
8. 如請求項4所述之光感測電路，其中在該第一感測操作中，該第二感測訊號具有一第二電壓，以及在該第二感測操作中，該第二感測訊號具有一第三電壓，其中該第三電壓大於該第二電壓。
9. 如請求項3所述之光感測電路，其中該操作模式更包含一第一取樣操作以及一第二取樣操作，其中該第一取樣操作用以開啟該第一開關元件，並透過該第一開關元件輸出該第一電容的該第一端的一電壓為該取樣訊號，以及該第二取樣操作用以開啟該第一開關元件，關閉該第二開關元件，並透過該第一開關元件輸出該第一電容的該第一端的該電壓為該取樣訊號，以及其中該第一取樣操作用以實施於該第一感測操作之後與該第二感測操作之前，以及該第二取樣操作用以實施於該第二感測操作之後。
10. 如請求項1所述之光感測電路，其中當該第一光感電晶體被關閉並感應到該第一色光時，該第一光感電晶體用以導通一第一電流，當該第二光感電晶體被關閉並感應到該第二色光時，該第二光感電晶體用以導通一第二電流，以及當該第三光感電晶體被關閉並感應到該第三色光時，該第三光感電晶體用以導通一第三電流。

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