TWI760267B - 讀出積體電路 - Google Patents

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Abstract

一種讀出積體電路，被配置成從光學感測面板讀出感測信號。光學感測面板包括用於指紋感測的感測器陣列。讀出積體電路包括多個輸入端子以及放電電路。輸入端子用於耦合到光學感測面板的輸出端子。放電電路耦合到多個輸入端子中的一個輸入端子且被配置成在讀出期間對光學感測面板的多個輸出端子中的一個輸出端子進行放電。讀出積體電路讀出輸出端子的電壓作為感測信號。

Description

讀出積體電路
本發明是有關於一種電子電路，且特別是有關於一種讀出積體電路。
在具有光學感測器的屏下（in-display）指紋感測面板中，光學感測器陣列被製作在顯示面板的下基底上。光學感測器被配置為感測器陣列以用於感測指紋感測面板上的手指的反射光，以產生指紋感測信號，且指紋讀出積體電路通過指紋感測面板的感測線及輸出端子接收指紋感測信號。指紋讀出積體電路被配置成讀出指紋感測信號且進一步將被轉換為數位感測資料的指紋感測信號傳輸到用於指紋辨識（fingerprint recognition）的處理器單元。舉例而言，例如行動電話（mobile phone）等掌上型裝置，其包括具有屏下指紋感測面板的觸控顯示幕幕，行動電話的指紋讀出積體電路將指紋感測資料傳輸到應用處理器（application processor）。應用處理器接著對指紋感測資料進行影像處理以產生用於指紋辨識的指紋影像。
然而，當指紋感測面板的尺寸較大時，從不同位置的光學感測器（稱為指紋感測像素）到指紋感測面板的輸出端子之間的傳輸距離是不同的。一些光學感測器較靠近對應的輸出端子且以較短的距離來傳輸指紋感測信號，而其他的光學感測器距離對應的輸出端子較遠且以較長的距離來傳輸指紋感測信號。對於距離對應的輸出端子較遠的光學感測器，指紋感測信號是在具有大的負載的感測線上傳輸。這可能會對指紋感測信號造成負面影響。舉例來說，可能造成指紋感測信號的穩定時間（settling time）太長，進而使得根據指紋感測信號產生的指紋影像的品質變差。
本發明提供一種讀出積體電路，其指紋感測信號的穩定時間短，可改善指紋影像的品質。
本發明的實施例提供一種讀出積體電路，所述讀出積體電路被配置成從光學感測面板讀出感測信號。所述光學感測面板包括用於指紋感測的感測器陣列。所述讀出積體電路包括多個輸入端子以及第一放電電路。所述多個輸入端子用於耦合到所述光學感測面板的多個輸出端子。所述第一放電電路耦合到所述多個輸入端子中的一個輸入端子。所述第一放電電路被配置成在讀出期間對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行放電。所述讀出積體電路讀出所述輸出端子的電壓作為所述感測信號。
在本發明的實施例中，所述讀出積體電路更包括控制電路。所述控制電路耦合到所述第一放電電路。所述控制電路被配置成輸出至少一個控制信號以控制所述第一放電電路的操作期間。所述第一放電電路被配置成在讀出期間通過第一電流對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行放電。
在本發明的實施例中，所述第一放電電路包括第一電流源。所述第一電流源通過第一電壓控制以產生所述第一電流。
在本發明的實施例中，所述第一電流源包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第一電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子。所述第一電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子。所述第一電流源的所述第二端子耦合到參考電壓。所述第一電流源的所述控制端子耦合到所述第一電壓。
在本發明的實施例中，所述至少一個控制信號包括第一控制信號及第二控制信號。所述第一放電電路還包括第一開關元件以及第二開關元件。所述第一開關元件通過所述第一控制信號控制。所述第一開關元件包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓。所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子。所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號。所述第二開關元件通過所述第二控制信號控制。所述第二開關元件包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第二開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子。所述第二開關元件的所述第二端子耦合到所述參考電壓。所述第二開關元件的所述控制端子耦合到所述第二控制信號。
在本發明的實施例中，所述第二控制信號是從所述第一控制信號反相而成。當所述第一開關元件被導通時，所述第二開關元件不被導通。當所述第二開關元件被導通時，所述第一開關元件不被導通。
在本發明的實施例中，所述至少一個控制信號包括第一控制信號。所述第一放電電路還包括第一開關元件。所述第一開關元件通過所述第一控制信號控制。所述第一開關元件包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子。所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述第一端子。所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號。
在本發明的實施例中，所述第一放電電路還包括第一開關元件以及二極體元件。所述第一開關元件通過所述第一控制信號控制。所述第一開關元件包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓。所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子。所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號。所述二極體元件包括陽極端子及陰極端子。所述二極體元件的所述陽極端子耦合到所述輸出端子。所述二極體元件的所述陰極端子耦合到所述第一開關元件的所述第一端子。
在本發明的實施例中，所述讀出積體電路還包括第二放電電路。所述第二放電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子。所述第二放電電路被配置成在所述讀出期間通過第二電流對所述輸出端子進行放電。
在本發明的實施例中，所述第二放電電路包括第二電流源。所述第二電流源通過第二電壓控制以產生所述第二電流。
在本發明的實施例中，所述第二電流源包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第二電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子。所述第二電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子。所述第二電流源的所述第二端子耦合到所述參考電壓。所述第二電流源的所述控制端子耦合到所述第二電壓。
在本發明的實施例中，預充電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子。所述預充電電路被配置成在預充電期間將所述輸出端子充電到初始電壓。所述預充電期間早於所述讀出期間。
在本發明的實施例中，所述預充電電路包括第三開關元件。所述第三開關元件通過第三控制信號控制。所述第三開關元件包括第一端子、第二端子及控制端子。所述第三開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子。所述第三開關元件的所述第二端子耦合到所述第二放電電路。所述第三開關元件的所述控制端子耦合到所述第三控制信號。
在本發明的實施例中，所述第二放電電路及所述預充電電路設置在所述讀出積體電路中。
在本發明的實施例中，所述第二放電電路及所述預充電電路設置在其中嵌置有所述感測器陣列的顯示面板中。
在本發明的實施例中，所述第一電流大於或等於所述第二電流。
在本發明的實施例中，所述輸出端子在所述預充電期間被預充電到接近類比-數位轉換器的最高輸入電壓的電壓位準。
本發明的實施例提供一種讀出積體電路，所述讀出積體電路被配置成從光學感測面板讀出感測信號。所述光學感測面板包括用於指紋感測的感測器陣列。所述讀出積體電路包括多個輸入端子以及第一充電電路。所述多個輸入端子用於耦合到所述光學感測面板的多個輸出端子。所述第一充電電路耦合到所述多個輸入端子中的一個輸入端子。所述第一充電電路被配置成在讀出期間對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行充電。所述讀出積體電路讀出所述輸出端子的電壓作為所述感測信號。
在本發明的實施例中，所述讀出積體電路更包括控制電路。所述控制電路耦合到所述第一充電電路。所述控制電路被配置成輸出至少一個控制信號以控制所述第一充電電路的操作期間。所述第一充電電路被配置成在讀出期間通過第一電流對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行充電。
在本發明的實施例中，所述讀出積體電路還包括第二充電電路。所述第二充電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子。所述第二充電電路被配置成在所述讀出期間通過第二電流對所述輸出端子進行充電。
在本發明的實施例中，預放電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子。所述預放電電路被配置成在預放電期間將所述輸出端子充電到初始電壓。所述預充電期間早於所述讀出期間。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下提供實施例來詳細闡述本發明，但本發明不限於所提供的實施例，且可適當地對所提供的實施例進行組合。本申請的說明書（包括申請專利範圍）中使用的用語“耦合（coupling/coupled）”或“連接（connecting/connected）”可指任何直接或間接的連接方式。舉例來說，“第一裝置耦合到第二裝置”應被解釋為“第一裝置直接連接到第二裝置”或者“第一裝置通過其他裝置或連接方式間接連接到第二裝置”。另外，用語“信號”可指電流、電壓、電荷、溫度、資料、電磁波或任何一個或多個信號。
圖1是根據本發明一實施例的讀出積體電路及光學感測面板的示意性方塊圖。在此實施例中，光學感測面板是被製作在顯示面板的屏下指紋感測面板。圖2是根據本發明一實施例的圖1中繪示的讀出積體電路的示意性方塊圖。圖3是根據本發明一實施例的多個感測器電路的示意圖，其繪示配置在圖1中的光學感測面板的感測器陣列的一行（column）感測器電路。
參照圖1到圖3，光學感測面板200包括感測器陣列、多個感測線204及多個輸出端子202。感測器陣列由作為感測像素的多個感測器電路210形成。輸出端子202可輸出指紋感測信號。感測器電路的各行耦合到各自的感測線204。光學感測面板200的輸出端子202的數量可相同或少於感測線204的數量。讀出積體電路100包括多個輸入端子206。輸入端子206被配置成耦合到光學感測面板200中的一些輸出端子202。應注意的是，對電流指紋感測操作而言，讀出積體電路100同時處理指紋感測信號的數量是基於讀出積體電路100的電路設計來決定，所述處理數量可相關於讀出積體電路100中類比前端電路的數量，但不限此，類比前端電路可平行處理接收到的指紋感測信號。進行電流指紋感測操作的感測器電路210位置及數量可以不是光學感測面板200中全部的感測器電路。進行電流指紋感測操作的感測器電路210可以是感測器陣列中預設的一部分，或者依據關於觸摸事件的觸摸位置來決定。在一實施例中，光學感測面板200具有1080行的感測器電路、1080條的感測線及1080個輸出端子，且讀出積體電路100包括250個輸入端子，而僅光學感測面板200的1080個輸出端子中的250個分別耦合到讀出積體電路100中的250個輸入端子。因此，在同一時間，從同一列（row）的250個感測器電路產生的指紋感測信號可通過250個輸出端子被傳輸到讀出積體電路100。
在圖3中，僅示出耦合到同一行感測線204的感測器電路210作為實例，但本發明不限於此。由讀出積體電路100的觀點來看，讀出積體電路100的輸入端子206通過光學感測面板200的一部分輸出端子202耦合到一部分的感測線204。讀出積體電路100被配置成讀出輸出端子202的輸出電壓Vout。輸出電壓Vout理想上可預期為與感測器電路的輸出電壓（其稱為感測電壓Vs）相等。然而，感測器電路與輸出端子202之間的距離愈遠，感測線204上的電阻電容的負載愈大，其將使得輸出端子202的輸出電壓Vout穩定到感測電壓Vs的時間愈長。應注意的是，關於在讀取期間的輸出端子202的輸出電壓Vout，在讀取期間開始時輸出端子202的輸出電壓Vout可稱為初始輸出電壓。在讀取期間開始時，如果初始輸出電壓Vout大於感測電壓Vs，則從初始輸出電壓Vout到感測器電路實際輸出感測電壓Vs的過程可以當作是一個放電的過程。此處，在讀取期間開始時輸出端子202的初始輸出電壓Vout可依據讀出積體電路100的電路設計來決定。在圖5及圖9中，是以放電過程來作為輸出電壓Vout穩定到感測電壓Vs的實施例。在其他實施例中，例如圖11及圖12，在讀取期間開始時，如果初始輸出電壓Vout小於感測電壓Vs，則從初始輸出電壓Vout到感測器電路實際輸出感測電壓Vs的過程可以當作是一個充電的過程。另一方面，初始輸出電壓可依據預充電過程或預放電過程來決定，其詳述如後。
讀出積體電路100還包括第一放電電路110及控制電路130。第一放電電路110耦合到如圖2中所示的一個輸入端子206。亦即，第一放電電路110通過輸入端子206耦合到光學感測面板200中的一些輸出端子202中的一個輸出端子。在一實施例中，由於第一放電電路110可服務複數個輸出端子202，因此，第一放電電路110可耦合到複數個輸入端子206且再通過複數個輸入端子206耦合到對應的輸出端子202。第一放電電路110被配置成在讀出期間通過如圖5中所示的第一電流I1對輸出端子202或多個輸出端子202進行放電。讀出積體電路100讀出輸出端子202的輸出電壓Vout作為感測信號，或者讀出多個輸出端子202的輸出電壓Vout作為感測信號。控制電路130耦合到第一放電電路110，且被配置成輸出至少一個控制信號Vctrl以控制第一放電電路110的操作期間。
圖4是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。參照圖2及圖4，本實施例的讀出積體電路400類似於圖2所示讀出積體電路100，且讀出積體電路400與讀出積體電路100之間的主要區別例如在於讀出積體電路400還包括第二放電電路120。第二放電電路120耦合到光學感測面板200的輸出端子202（或多個輸出端子202）（如圖3中所示）。第二放電電路120被配置成在讀出期間通過第二電流I2（如圖5中所示）對輸出端子202（或多個輸出端子202）進行放電。
圖5是根據本發明一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。圖5是以放電過程來作為輸出電壓Vout穩定到感測電壓Vs的實施例。參照圖5，讀出積體電路400A包括第一放電電路110A、第二放電電路120及控制電路130。另外，預充電電路500耦合到光學感測面板200的輸出端子202。在圖5中進一步示出感測器電路210、第一放電電路110A、第二放電電路120及預充電電路500的電路結構。然而，其電路結構並不旨在限制本發明。在另一實施例中，是以充電過程來作為輸出電壓Vout穩定到感測電壓Vs的實施例。第一放電電路110A可用第一充電電路來取代。第一充電電路包括類似的開關元件及提供與第一電流I1方向相反的電流源，以對輸出端子202進行充電，且參考電壓為電源電壓。控制電路130也可用來控制第一充電電路的操作期間。第二放電電路120可用第二充電電路來取代，且預充電電路500可用預放電電路來取代。類似地，圖8及圖9也可基於以充電過程來作為輸出電壓Vout穩定到感測電壓Vs的實施例而用類似的電路設計方式來取代其放電電路及預充電電路。
以四個電晶體的主動像素結構作為感測器電路210的實例。在重置期間中，重置電晶體M RS被導通，且節點Nr處的電壓被上拉到高電壓VDD以關斷由電晶體M SF形成的源極跟隨器。在重置期間中，輸出端子202的輸出電壓Vout被放電。在曝光期間中，執行光感測機制，且光電二極體PD產生電流。在讀出期間中，選擇電晶體M SEL被導通，且接著重置電晶體M RS再次被導通。接下來，傳送電晶體M TG被導通，且關於指紋資訊的感測電壓被傳輸到節點Nr。因此，節點Nr處的電壓從高電壓VDD改變為感測電壓，感測電壓低於高電壓VDD。在讀出期間中，穩定的輸出電壓Vout由節點Nr處的電壓決定。舉例來說，當讀出期間的節點Nr處的電壓是穩定的電壓2V時，穩定的輸出電壓Vout接近電壓2V-Vgs，其中Vgs是由電晶體M SF形成的源極跟隨器的柵極端子與源極端子之間的電壓差。因此，輸出電壓Vout在讀出期間中被讀出，並用作感測信號。輸出端子202是放電或充電是取決於在讀取期間開始時輸出端子202的初始輸出電壓。在圖5的實施例中，初始輸出電壓是由預充電過程中的預充電電壓Vpre來決定。
第一放電電路110A包括第一電流源112、第一開關元件114及第二開關元件116。第一電流源112通過第一電壓Vb1控制以產生第一電流I1。第一電流源112包括第一端子、第二端子及控制端子。第一電流I1從第一端子被傳輸到第二端子。第一電流源112的第一端子耦合到輸出端子202。第一電流源112的第二端子耦合到參考電壓。第一電流源112的控制端子耦合到第一電壓Vb1。在本實施例中，參考電壓可為接地電壓GND，但本發明不限於此。
第一開關元件114通過第一控制信號V HD控制。第一開關元件114包括第一端子、第二端子及控制端子。第一開關元件114的第一端子耦合到第一電壓Vb1。第一開關元件114的第二端子耦合到第一電流源112的控制端子。第一開關元件114的控制端子耦合到第一控制信號V HD。
第二開關元件116通過第二控制信號V HDB控制。第二開關元件116包括第一端子、第二端子及控制端子。第二開關元件116的第一端子耦合到第一電流源112的控制端子。第二開關元件116的第二端子耦合到參考電壓GND。第二開關元件116的控制端子耦合到第二控制信號V HDB。在本實施例中，第二控制信號V HDB是從第一控制信號V HD反相而成。第二控制信號V HDB是第一控制信號V HD的反相信號。當第一開關元件114被第一控制信號V HD導通時，第二開關元件116不被導通。當第二開關元件116被第二控制信號V HDB導通時，第一開關元件114不被導通。可將第二開關元件116導通以確保第一電流源112被關斷。
第二放電電路120耦合到光學感測面板200的輸出端子202。第二放電電路120被配置成在讀出期間通過第二電流I2對輸出端子202進行放電。第二放電電路120包括第二電流源122。第二電流源122通過第二電壓Vb2控制以產生第二電流I2。第二電流源122包括第一端子、第二端子及控制端子。第二電流I2從第一端子被傳輸到第二端子。第二電流源122的第一端子耦合到輸出端子202。第二電流源122的第二端子耦合到參考電壓GND。第二電流源122的控制端子耦合到第二電壓Vb2。
在一實施例中，第一電流I1大於第二電流I2，進而使得放電操作由第一放電電路110A主導，但本發明不限於此。在另一實施例中，第一電流I1可等於第二電流I2。光學感測面板200的功率消耗可被降低，因為第一電流源112的功率消耗是屬於讀出積體電路100的功率消耗，不屬於光學感測面板200的功率消耗。
控制電路130耦合到第一放電電路110A。控制電路130輸出至少一個控制信號來控制第一放電電路110A的操作期間。舉例來說，控制電路130可輸出第一控制信號V HD及第二控制信號V HDB來控制第一放電電路110A的操作期間。第一放電電路110A的操作期間指示第一放電電路110A對光學感測面板200的輸出端子202進行放電的期間。
在一實施例中，控制電路130可包括由例如以下一個或多個處理元件實施的控制器：邏輯閘的陣列、算數邏輯單位、數位訊號處理器、微型電腦、可程式設計邏輯控制器、現場可程式設計閘陣列、可程式設計邏輯陣列、微處理器、或者被配置成以所定義的方式回應並執行指令從而實現期望結果的任何其他裝置或裝置的組合。
預充電電路500耦合到光學感測面板200的輸出端子202。預充電電路500被配置成在預充電期間將輸出端子202充電到初始電壓。預充電期間早於讀出期間。預充電電路500包括第三開關元件510。第三開關元件510通過第三控制信號Vctrl_pre控制。第三開關元件510包括第一端子、第二端子及控制端子。第三開關元件510的第一端子耦合到輸出端子202。第三開關元件510的第二端子耦合到第二放電電路120。第三開關元件510的控制端子耦合到預充電電壓Vpre。當第三開關元件510被第三控制信號Vctrl_pre導通時，輸出端子202在預充電期間被充電到初始電壓。可從控制電路130或其他外部控制電路輸出第三控制信號Vctrl_pre。
在本實施例中，第二放電電路120及預充電電路500設置在讀出積體電路400A中。也就是說，讀出積體電路400A包括第二放電電路120及預充電電路500且實施在單個半導體晶片或電路系統中，但本發明不限於此。在一實施例中，第二放電電路120、預充電電路500及讀出積體電路400A可實施在單獨的裝置中。舉例來說，第二放電電路120及預充電電路500設置在其中嵌置有光學感測面板200的顯示面板中。
圖6是根據本發明一實施例的在不同操作期間輸出端子處的電壓的波形圖。參照圖5及圖6，預充電電路500在預充電期間T1期間將輸出端子202充電到初始電壓Vi。第一放電電路110A及第二放電電路120在讀出期間T2期間對輸出端子202進行放電，進而使得輸出電壓Vout的放電速度變得更快。指紋感測信號（即，輸出電壓Vout）的穩定時間短，可改善指紋影像的品質。穩定時間是輸出電壓Vout達到並維持在預設的電壓區間內所需的時間。讀出期間T2是第一放電電路110A的操作期間，且操作期間的時間跨度通過第一控制信號V HD控制。
在本實施例中，輸出電壓Vout可被傳輸到讀出積體電路400中的類比前端電路（未示出），接著傳輸到類比-數位轉換器（未示出）。或者，如果，沒有類比前端電路，輸出電壓Vout可直接被傳輸到讀出積體電路400中的類比-數位轉換器（未示出），而不經過類比前端電路進行處理。信號範圍SR是類比-數位轉換器的輸入電壓範圍。輸出端子202在預充電期間被預充電到比類比-數位轉換器的最高輸入電壓V1低的電壓位準，但本發明不限於此。在一實施例中，輸出端子202可在預充電期間被預充電到接近類比-數位轉換器的最高輸入電壓V1的電壓位準。
圖7是根據本發明另一實施例的在不同操作期間輸出端子處的電壓的波形圖。參照圖5及圖7，輸出端子202被預充電到初始電壓Vi，且在預充電期間T1期間，初始電壓Vi的電壓位準接近類比-數位轉換器的最高輸入電壓V1。第一放電電路110A及第二放電電路120在讀出期間T2期間進一步對輸出端子202進行放電，進而使得輸出電壓的放電速度變得更快。另外，可在重置期間，在讀取期間之前（意指曝光期間），或在選擇電晶體M SEL被導通之前讀出期間的早期階段執行預充電操作。在一實施例中，輸出端子202可在預放電期間被預放電到接近類比-數位轉換器的最低輸入電壓V2的電壓位準。
圖8是根據本發明另一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。參照圖5及圖8，本實施例的讀出積體電路400B類似於圖5所示讀出積體電路400A，且讀出積體電路400B與讀出積體電路400A之間的主要區別例如在於第一放電電路110B的電路結構。
具體來說，第一放電電路110B包括第一電流源112及第一開關元件114。第一開關元件114通過第一控制信號V HD控制。第一開關元件114包括第一端子、第二端子及控制端子。第一開關元件114的第一端子耦合到輸出端子202。第一開關元件114的第二端子耦合到第一電流源112的第一端子。第一開關元件112的控制端子耦合到第一控制信號V HD。控制電路130可通過控制第一開關元件114的導通狀態來直接接通或關斷輸出電壓Vout的放電路徑。
在本發明的實施例中闡述的讀出積體電路400B、第二放電電路120及預充電電路500的操作在圖5中所示的實施例中被充分地教示、建議及實施說明，且因此本文中不提供進一步的說明。
圖9是根據本發明另一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。參照圖5及圖9，本實施例的讀出積體電路400C類似於圖5所示讀出積體電路400A，且讀出積體電路400C與讀出積體電路400A之間的主要區別例如在於第一放電電路110C的電路結構。
具體來說，第一放電電路110C包括第一電流源112、第一開關元件114及二極體元件118。第一開關元件114通過第一控制信號V HD控制。第一開關元件114包括第一端子、第二端子及控制端子。第一開關元件114的第一端子耦合到第一電壓Vb1。第一開關元件114的第二端子耦合到第一電流源112的控制端子。第一開關元件114的控制端子耦合到第一控制信號V HD。二極體元件118包括陽極端子及陰極端子。二極體元件118的陽極端子耦合到輸出端子202，且二極體元件118的陰極端子耦合到第一開關元件114的第一端子。
二極體元件118可避免輸出電壓Vout被下拉到預設電壓。舉例來說，當輸出電壓Vout被下拉到預設電壓時，二極體元件118不被導通，進而使得第一電流源112被關斷以停止放電操作。
在本發明的實施例中闡述的讀出積體電路400C、第二放電電路120及預充電電路500的操作在圖5中所示的實施例中被充分地教示、建議及實施說明，且因此本文中不提供進一步的說明。
圖10是根據本發明一實施例的用於操作讀出積體電路的方法的流程圖。參照圖1、圖2及圖10，在本實施例中，用於操作讀出積體電路的方法至少適用於圖1及圖2中繪示的讀出積體電路100，但本公開不限於此。以讀出積體電路100作為實例，在步驟S100中，讀出積體電路100產生至少一個控制信號Vctrl以控制第一放電操作的操作期間。在步驟S110中，讀出積體電路100執行第一放電操作，以在讀出期間通過第一電流I1對輸出端子202進行放電。因此，光學感測面板200的輸出端子202的電壓可被讀出作為感測信號。
本發明的實施例闡述的用於操作讀出積體電路的方法在圖1到圖9中所示的實施例中被充分地教示、建議及實施說明，且因此本文中不提供進一步的說明。
圖11是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。參照圖11，讀出積體電路600包括多個輸入端子206，輸入端子206用於耦合到光學感測面板200的一些輸出端子202。讀出積體電路600更包括第一充電電路610以及控制電路130。第一充電電路610耦合到如圖2中所示的輸入端子206（或多個輸入端子206）。亦即，第一充電電路610通過輸入端子206耦合到光學感測面板200中的輸出端子202。第一充電電路610被配置成在讀出期間通過第一電流對輸出端子202進行充電。讀出積體電路600讀出輸出端子202的電壓Vout作為感測信號。控制電路130耦合到第一充電電路610，且被配置成輸出至少一個控制信號Vctrl以控制第一充電電路610的操作期間。
圖12是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。參照圖11及圖12，本實施例的讀出積體電路700類似於圖11所示讀出積體電路600，且讀出積體電路600與讀出積體電路700之間的主要區別例如在於讀出積體電路700還包括第二充電電路720。第二充電電路720耦合到光學感測面板200的輸出端子202（如圖3中所示）。第二充電電路720被配置成在讀出期間通過第二電流I2對輸出端子202進行充電。
在圖11及圖12的實施例中，在讀取期間開始時，如果初始輸出電壓Vout小於感測電壓Vs，則從初始輸出電壓Vout到感測器電路實際輸出感測電壓Vs的過程可以當作是一個充電的過程。初始輸出電壓可依據預放電過程來決定。
圖11及圖12的實施例闡述的讀出積體電路的操作方法在圖1到圖10中所示的實施例中被充分地教示、建議及實施說明，且因此本文中不提供進一步的說明。
綜上所述，在本發明的實施例中，充電/放電電路被進一步添加到讀出積體電路，以在讀出期間通過電流對感測器陣列的輸出端子進行充電/放電。因此，指紋感測信號的充電/放電速度可變得更快，且指紋感測信號的穩定時間短，可改善指紋影像的品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、400、400A、400B、400C、600、700:讀出積體電路 110、110A、110B、110C:第一放電電路 112:第一電流源 114:第一開關元件 116:第二開關元件 118:二極體元件 120:第二放電電路 122:第二電流源 130:控制電路 200:光學感測面板 202:輸出端子 204:行輸出線 206:輸入端子 210:感測器電路 500:預充電電路 510:第三開關元件 610、710:第一充電電路 720:第二充電電路 C:電容器 GND:接地電壓 I1:第一電流 I2:第二電流 M RS:重置電晶體 M SEL:選擇電晶體 M SF:電晶體 M TG:傳送電晶體 Nr:節點 PD:光電二極體 S100、S110:步驟 SR:信號範圍 T1:預充電期間 T2:讀出期間 V1:最高輸入電壓 V2:最低輸入電壓 Vb1:第一電壓 Vb2:第二電壓 Vctrl:控制信號 Vctrl_pre:第三控制信號 VDD:高電壓 V HD:第一控制信號 V HDB:第二控制信號 Vi:初始電壓 Vout:輸出電壓/電壓 Vpre:預充電電壓 Vs:感測電壓
圖1是根據本發明一實施例的讀出積體電路及光學感測面板的示意性方塊圖。 圖2是根據本發明一實施例的圖1中繪示的讀出積體電路的示意性方塊圖。 圖3是根據本發明一實施例的多個感測器電路的示意圖，其繪示配置在圖1中的光學感測面板的感測器陣列的一行感測器電路。 圖4是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。 圖5是根據本發明一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。 圖6是根據本發明一實施例的在不同操作期間輸出端子處的電壓的波形圖。 圖7是根據本發明另一實施例的在不同操作期間輸出端子處的電壓的波形圖。 圖8是根據本發明另一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。 圖9是根據本發明另一實施例的感測器電路及讀出積體電路的示意圖。 圖10是根據本發明一實施例的用於操作讀出積體電路的方法的流程圖。 圖11是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。 圖12是根據本發明另一實施例的讀出積體電路的示意性方塊圖。
100:讀出積體電路 110:放電電路 130:控制電路 206:輸入端子 Vctrl:控制信號

Claims (34)

  1. 一種讀出積體電路，被配置成從光學感測面板讀出感測信號，所述光學感測面板包括用於指紋感測的感測器陣列，所述讀出積體電路包括：多個輸入端子，用於耦合到所述光學感測面板的多個輸出端子；以及第一放電電路，耦合到所述多個輸入端子中的一個輸入端子且被配置成在讀出期間對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行放電，其中所述讀出積體電路讀出所述輸出端子的電壓作為所述感測信號。
  2. 如請求項1所述的讀出積體電路，更包括：控制電路，耦合到所述第一放電電路且被配置成輸出至少一個控制信號以控制所述第一放電電路的操作期間，其中所述第一放電電路在讀出期間通過第一電流對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行放電。
  3. 如請求項2所述的讀出積體電路，其中所述第一放電電路包括：第一電流源，通過第一電壓控制以產生所述第一電流。
  4. 如請求項3所述的讀出積體電路，其中所述第一電流源包括第一端子、第二端子及控制端子，且所述第一電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子，其中所述第一電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第一電流源的所述第二端子耦合到參考電壓，且所述第一電流源的所述控制端子耦合到所述第一電壓。
  5. 如請求項4所述的讀出積體電路，其中所述至少一個控制信號包括第一控制信號及第二控制信號，且所述第一放電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，且所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號；以及第二開關元件，通過所述第二控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第二開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，所述第二開關元件的所述第二端子耦合到所述參考電壓，且所述第二開關元件的所述控制端子耦合到所述第二控制信號。
  6. 如請求項5所述的讀出積體電路，其中所述第二控制信號是從所述第一控制信號反相而成，並且當所述第一開關元件被導通時，所述第二開關元件不被導通；且當所述第二開關元件被導通時，所述第一開關元件不被導通。
  7. 如請求項4所述的讀出積體電路，其中所述至少一個控制信號包括第一控制信號，且所述第一放電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述第一端子，且所述第一開關元件的所述 控制端子耦合到所述第一控制信號。
  8. 如請求項4所述的讀出積體電路，其中所述第一放電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，且所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號；以及二極體元件，包括陽極端子及陰極端子，其中所述二極體元件的所述陽極端子耦合到所述輸出端子，且所述二極體元件的所述陰極端子耦合到所述第一開關元件的所述第一端子。
  9. 如請求項2所述的讀出積體電路，還包括第二放電電路，耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子且被配置成在所述讀出期間通過第二電流對所述輸出端子進行放電。
  10. 如請求項9所述的讀出積體電路，其中所述第二放電電路包括：第二電流源，通過第二電壓控制以產生所述第二電流。
  11. 如請求項10所述的讀出積體電路，其中所述第二電流源包括第一端子、第二端子及控制端子，且所述第二電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子，其中所述第二電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第二電流源的所述第二端子耦合到所述參考電壓，且所述第二電流源的所述控制端子耦合到所述第二電壓。
  12. 如請求項9所述的讀出積體電路，其中預充電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子且被配置成在預充電期間將所述輸出端子充電到初始電壓，其中所述預充電期間早於所述讀出期間。
  13. 如請求項12所述的讀出積體電路，其中所述預充電電路包括：第三開關元件，通過第三控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第三開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第三開關元件的所述第二端子耦合到所述第二放電電路，且所述第三開關元件的所述控制端子耦合到所述第三控制信號。
  14. 如請求項12所述的讀出積體電路，其中所述第二放電電路及所述預充電電路設置在所述讀出積體電路中。
  15. 如請求項12所述的讀出積體電路，其中所述第二放電電路及所述預充電電路設置在其中嵌置有所述感測器陣列的顯示面板中。
  16. 如請求項9所述的讀出積體電路，其中所述第一電流大於或等於所述第二電流。
  17. 如請求項12所述的讀出積體電路，其中所述輸出端子在所述預充電期間被預充電到接近類比-數位轉換器的最高輸入電壓的電壓位準。
  18. 一種讀出積體電路，被配置成從光學感測面板讀出感測信號，所述光學感測面板包括用於指紋感測的感測器陣列，所述讀出積體電路包括： 多個輸入端子，用於耦合到所述光學感測面板的多個輸出端子；第一充電電路，耦合到所述多個輸入端子中的一個輸入端子且被配置成在讀出期間通過第一電流對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行充電，其中所述讀出積體電路讀出所述輸出端子的電壓作為所述感測信號。
  19. 如請求項18所述的讀出積體電路，更包括：控制電路，耦合到所述第一充電電路且被配置成輸出至少一個控制信號以控制所述第一充電電路的操作期間，其中所述第一充電電路在讀出期間通過第一電流對所述光學感測面板的所述多個輸出端子中的一個輸出端子進行充電。
  20. 如請求項18所述的讀出積體電路，其中所述第一充電電路包括：第一電流源，通過第一電壓控制以產生所述第一電流。
  21. 如請求項20所述的讀出積體電路，其中所述第一電流源包括第一端子、第二端子及控制端子，且所述第一電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子，其中所述第一電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第一電流源的所述第二端子耦合到參考電壓，且所述第一電流源的所述控制端子耦合到所述第一電壓。
  22. 如請求項21所述的讀出積體電路，其中所述至少一個控制信號包括第一控制信號及第二控制信號，且所述第一充電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端 子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，且所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號；以及第二開關元件，通過所述第二控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第二開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，所述第二開關元件的所述第二端子耦合到所述參考電壓，且所述第二開關元件的所述控制端子耦合到所述第二控制信號。
  23. 如請求項21所述的讀出積體電路，其中所述第二控制信號是從所述第一控制信號反相而成，並且當所述第一開關元件被導通時，所述第二開關元件不被導通；且當所述第二開關元件被導通時，所述第一開關元件不被導通。
  24. 如請求項21所述的讀出積體電路，其中所述至少一個控制信號包括第一控制信號，且所述第一充電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述第一端子，且所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號。
  25. 如請求項21所述的讀出積體電路，其中所述第一充電電路還包括：第一開關元件，通過所述第一控制信號控制且包括第一端 子、第二端子及控制端子，其中所述第一開關元件的所述第一端子耦合到所述第一電壓，所述第一開關元件的所述第二端子耦合到所述第一電流源的所述控制端子，且所述第一開關元件的所述控制端子耦合到所述第一控制信號；以及二極體元件，包括陽極端子及陰極端子，其中所述二極體元件的所述陽極端子耦合到所述輸出端子，且所述二極體元件的所述陰極端子耦合到所述第一開關元件的所述第一端子。
  26. 如請求項18所述的讀出積體電路，還包括第二充電電路，耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子且被配置成在所述讀出期間通過第二電流對所述輸出端子進行充電。
  27. 如請求項26所述的讀出積體電路，其中所述第二充電電路包括：第二電流源，通過第二電壓控制以產生所述第二電流。
  28. 如請求項27所述的讀出積體電路，其中所述第二電流源包括第一端子、第二端子及控制端子，且所述第二電流從所述第一端子被傳輸到所述第二端子，其中所述第二電流源的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第二電流源的所述第二端子耦合到所述參考電壓，且所述第二電流源的所述控制端子耦合到所述第二電壓。
  29. 如請求項26所述的讀出積體電路，其中預放電電路耦合到所述光學感測面板的所述輸出端子且被配置成在預放電期間將所述輸出端子放電到初始電壓，其中所述預放電期間早於所述讀出期間。
  30. 如請求項29所述的讀出積體電路，其中所述預放電電路包括：第三開關元件，通過第三控制信號控制且包括第一端子、第二端子及控制端子，其中所述第三開關元件的所述第一端子耦合到所述輸出端子，所述第三開關元件的所述第二端子耦合到所述第二充電電路，且所述第三開關元件的所述控制端子耦合到所述第三控制信號。
  31. 如請求項29所述的讀出積體電路，其中所述第二充電電路及所述預放電電路設置在所述讀出積體電路中。
  32. 如請求項29所述的讀出積體電路，其中所述第二充電電路及所述預放電電路設置在其中嵌置有所述感測器陣列的顯示面板中。
  33. 如請求項26所述的讀出積體電路，其中所述第一電流大於或等於所述第二電流。
  34. 如請求項29所述的讀出積體電路，其中所述輸出端子在所述預放電期間被預放電到接近類比-數位轉換器的最低輸入電壓的電壓位準。
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