CN106375687A - 像素感测装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种像素感测装置,其包含晶体管、电容、光电二极管、第一重置单元、第二重置单元、传递单元、控制单元及读取单元。晶体管包含第一端、控制端及第二端。光电二极管包含阳极端及阴极端,光电二极管感测光源以输出信号电压。第一重置单元根据第一重置信号以重置阴极端的电压。第二重置单元根据第二重置信号以对控制端输出重置电压。传递单元根据传递信号以将阴极端的信号电压传递至控制端,并透过电容耦合信号电压至第二端。控制单元用以根据控制信号以提供电源供应电压至第一端。读取单元根据读取信号以读取电流。
Description
技术领域
本发明有关于一种感测装置及其控制方法,且特别是有关于一种像素感测装置及其控制方法。
背景技术
一般主动像素感测器内包含多个晶体管与电容,以感测光源并相应地产生电流。然而,由于制程的影响或长时间操作后,每一主动像素感测器内的多个晶体管的临界电压(Vth)会不相同,在此状态下,即使给予每一主动像素感测器相同的照光量,每一主动像素感测器所产生的电流仍然会有差异,导致读取到的电流有所误差。
由此可见,上述现有的方式,显然仍存在不便与缺陷,而有待改进。为了解决上述问题,相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道,但长久以来仍未发展出适当的解决方案。
发明内容
发明内容旨在提供本发明内容的简化摘要,以使阅读者对本发明内容具备基本的理解。此发明内容并非本发明内容的完整概述,且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。
本发明内容的一目的是在提供一种像素感测装置及其控制方法,藉以改善现有技术的问题。
为达上述目的,本发明内容的一技术态样关于一种像素感测装置,此像素感测装置包含第一晶体管、第一电容、光电二极管、第一重置单元、第二重置单元、传递单元、控制单元、读取单元、第一电容以及第二电容。第一晶体管包含第一端、控制端及第二端。第一晶体管用以输出一电流。第一电容耦接于第一晶体管的控制端与第二端之间。光电二极管包含阳极端及阴极端,此光电二极管用以感测光源以输出信号电压。第一重置单元耦接于光电二极管的阴极端,用以根据第一重置信号以重置阴极端的电压。第二重置单元耦接于第一晶体管的控制端,用以根据第二重置信号以对控制端输出重置电压。传递单元耦接于阴极端与控制端之间,此传递单元用以根据传递信号以将阴极端的信号电压传递至控制端,并透过第一电容耦合信号电压至第二端。控制单元耦接于第一晶体管的第一端,用以根据控制信号以提供电源供应电压至第一端。读取单元耦接于第一晶体管的第二端,用以根据读取信号以读取电流。第二电容耦接于控制单元与读取单元之间。
为达上述目的,本发明内容的另一技术态样是关于一种控制方法,此控制方法用以控制像素感测装置。像素感测装置包含晶体管、电容及光电二极管,晶体管包含第一端、控制端及第二端,光电二极管包含阳极端及阴极端,电容耦接于控制端与第二端之间。此控制方法包含以下步骤:于补偿期间,根据第一重置信号以重置阴极端的电压;于补偿期间根据第二重置信号以对控制端写入重置电压;于一数据写入期间,根据传递信号以将光电二极管的阴极端输出的信号电压传递至控制端,并透过电容耦合信号电压至第二端;于读取期间,根据控制信号以提供电源供应电压至第一端,其中晶体管于读取期间根据控制端与第二端之间的电压以输出电流;以及于读取期间,根据读取信号以读取电流。
因此,根据本发明的技术内容,本发明实施例藉由提供一种像素感测装置及控制方法,藉以改善像素感测装置因其内晶体管的临界电压(Vth)不同而导致读取到的电流有所误差的问题。
在参阅下文实施方式后,本发明所属技术领域中的技术人员当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的,以及本发明所采用的技术手段与实施态样。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,附图说明如下:
图1为依照本发明一实施例绘示一种像素感测装置的示意图。
图2为依照本发明实施例绘示一种控制波形示意图。
图3为依照本发明图1所示的实施例绘示像素感测装置的详细电路示意图。
图4为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。
图5为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。
图6为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。
图7为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。
图8为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。
图9为绘示依照本发明另一实施方式的一种控制方法的流程图。
根据惯常的作业方式,图中各种特征与元件并未依比例绘制,其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外,在不同附图间,以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。
其中,附图标记:
110:第一重置单元
120:第二重置单元
130:传递单元
140:控制单元
150:读取单元
500:积分单元
900:方法
910~970:步骤
C1~C3:电容
D:第一端
EM:控制信号
G:控制端
IOUT:电流
N:阴极端
PD:光电二极管
P1~P5:期间
Reset1~Reset2:重置信号
S:第二端
Select:读取信号
SW:开关
T1~T6:晶体管
TX:传递信号
VDD:电源供应电压
Vref:参考电压
Vrst:重置电压
Vsig:信号电压
Vss:电压
Vth:临界电压
具体实施方式
为了使本发明内容的叙述更加详尽与完备,下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述;但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而,亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
除非本说明书另有定义,此处所用的科学与技术词汇的含义与本发明所属技术领域中的技术人员所理解与惯用的意义相同。此外,在不和上下文冲突的情形下,本说明书所用的单数名词涵盖该名词的复数型;而所用的复数名词时亦涵盖该名词的单数型。
另外,关于本文中所使用的“耦接”,可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触,或是相互间接作实体或电性接触,亦可指二或多个元件相互操作或动作。
图1为依照本发明一实施例绘示一种像素感测装置的示意图。如图所示,像素感测装置包含第一晶体管T1、第一电容C1、第二电容C2、光电二极管PD、第一重置单元110、第二重置单元120、传递单元130、控制单元140及读取单元150。第一晶体管T1包含第一端D、控制端G及第二端S。光电二极管PD包含阳极端及阴极端N。
于连接关系上,第一重置单元110耦接于光电二极管PD的阴极端N,并可接收电源供应电压VDD及第一重置信号Reset1。传递单元130耦接于光电二极管PD的阴极端N与第一晶体管T1的控制端G之间,并可接收传递信号TX。第二重置单元120耦接于第一晶体管T1的控制端G,并可接收重置电压Vrst及第二重置信号Reset2。第一电容C1耦接于第一晶体管T1的控制端G与第二端S之间。控制单元140耦接于第一晶体管T1的第一端D,并可接收电源供应电压VDD及控制信号EM。读取单元150耦接于第一晶体管T1的第二端S与外部的积分单元500之间,并可接收读取信号Select。第二电容C2耦接于控制单元140与读取单元150之间。
为使本发明实施例的像素感测装置的操作方式易于理解,请一并参阅图2,其为依照本发明实施例绘示一种控制波形示意图。如图图1及图2所示,光电二极管PD用以感测光源以输出信号电压。第一重置单元110用以于补偿期间P2根据第一重置信号Reset1以重置阴极端N的电压。第二重置单元120用以于补偿期间P2根据第二重置信号Reset2以对控制端G写入重置电压Vrst,以使第二端S渐趋于重置电压Vrst扣掉晶体管T1的临界电压。积分期间P3为光电二极管PD曝光积分时间。
此外,传递单元130用以于数据写入期间P4根据传递信号TX以将阴极端N的信号电压传递至控制端G,并透过第一电容C1耦合信号电压至第二端S。于读取期间P5,控制单元140用以根据控制信号EM以提供电源供应电压VDD至第一端D,第一晶体管T1根据控制端G与第二端S之间的电压以输出电流,读取单元150用以根据读取信号Select以读取上述电流。
如此一来,由于本案的像素感测装置于上述期间内,对第一晶体管T1进行重置以及补偿,使第一晶体管T1输出的电流与其本身的临界电压无关,因此,得以有效改善像素感测装置因其内晶体管的临界电压(Vth)不同而导致读取到的电流有所误差的问题。
请一并参阅图1与图2,举例而言,第一重置单元110在补偿期间P2根据高位准的第一重置信号Reset1以重置阴极端N的电压。随后,第二重置单元120在补偿期间P2根据高位准的第二重置信号Reset2以对控制端G写入重置电压Vrst,以于第二端S形成第一电压差(Vrst-Vth)。
接着,光电二极管PD感测光源以于其阴极端N产生信号电压Vsig,传递单元130在数据写入期间P4根据高位准的传递信号TX以将阴极端N的信号电压Vsig传递至控制端G,并透过第一电容C1耦合信号电压Vsig至第二端S,以于第二端S形成第一电压差(Vrst-Vth)与第二电压差(Vsig-Vrst)*a的电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)。然后,在读取期间P5,控制单元140用以根据高位准的控制信号EM以提供电源供应电压VDD至第一端D,此时,第一晶体管T1即可根据上述电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)以输出电流IOUT,上述参数a为第一电容C1的电容值与第一电容C1及第二电容C2的电容值和的比例,其关系式如下:
依据上述操作而产生的电流IOUT将与临界电压Vth无关,说明如后。
首先,晶体管的电流公式如下:
于读取期间P5,第一晶体管T1的控制端G与第二端S之间的电压VGS为Vsig-((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a),将上述电压VGS带入公式1,得到第一晶体管T1的电流IOUT如下:
将上述公式2进行整理后,得到以下公式:
由公式3可知,即使主动像素感测器内采用的晶体管基于制程的影响或长时间操作后,而导致临界电压Vth不同,本案的像素感测装置的读取单元150输出的电流IOUT确实与第一晶体管T1的临界电压Vth无关,因此,得以有效改善现有技术中基于临界电压Vth不同而导致读取到的电流有所误差的问题。
请参阅图2,补偿期间P2与积分期间P3部分重迭。因此,本案的像素感测装置在上述重迭时段内可同时执行补偿与积分操作,以增进像素感测装置的执行效率。
请一并参阅图1与图2,控制单元140于初始期间P1根据控制信号EM以对第一端D写入电源供应电压VDD,读取单元150于初始期间P1根据读取信号Select对第二端S写入参考电压Vref。在一实施例中,初始期间P1与读取期间P5部分重迭。在另一实施例中,请参阅图2,初始期间P1与读取期间P5可为同一期间,亦即本案的像素感测装置可同时执行初始化与读取电流操作,以增进像素感测装置的执行效率。
图3为依照本发明图1所示的实施例绘示像素感测装置的详细电路示意图。如图所示,第一重置单元110包含第二晶体管T2,此第二晶体管T2包含第一端、控制端及第二端,第二晶体管T2的第一端用以接收电源供应电压VDD,第二晶体管T2的控制端用以接收第一重置信号Reset1,第二晶体管T2的第二端耦接于光电二极管PD的阴极端N。此外,第二重置单元120包含第三晶体管T3,此第三晶体管T3包含第一端、控制端及第二端,第三晶体管T3的第一端用以接收重置电压Vrst,第三晶体管T3的控制端用以接收第二重置信号Reset2,第三晶体管T3的第二端耦接于第一晶体管T1的控制端G。再者,传递单元130包含第四晶体管T4,此第四晶体管T4包含第一端、控制端及第二端,第四晶体管T4的第一端耦接于光电二极管PD的阴极端N,第四晶体管T4的控制端用以接收传递信号TX,第四晶体管T4的第二端耦接于第一晶体管T1的控制端G。
此外,控制单元140包含第五晶体管T5,此第五晶体管T5包含第一端、控制端及第二端,第五晶体管T5的第一端用以接收电源供应电压VDD,第五晶体管T5的控制端用以接收控制信号EM。第五晶体管T5的第二端耦接于第一晶体管T1的第一端D。另一方面,读取单元150包含第六晶体管T6,此第六晶体管T6包含第一端、控制端及第二端,第六晶体管T6的第一端耦接于第一晶体管T1的第二端S,第六晶体管T6的控制端用以接收读取信号Select,第六晶体管T6的第二端耦接于外部的积分单元500的反相输入端。另外,第二电容C2耦接于第五晶体管T5的第一端与第一晶体管T1的第二端S之间,并耦接到第六晶体管T6的第一端。此外,积分单元500包含放大器、第三电容C3与开关SW。第三电容C3耦接于放大器的反相输入端与输出端之间。开关SW亦耦接于放大器的反相输入端与输出端之间。放大器的反相输入端耦接于第六晶体管T6的第二端,放大器的非反相输入端用以接收参考电压Vref。
图4为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。请一并参阅图2与图4,于初始期间P1,读取信号Select为高准位信号,第六晶体管T6根据读取信号Select而导通,同时,积分单元500的放大器的反相输入端与非反相输入端等电位而均为参考电压Vref,因此,第六晶体管T6会将反相输入端的参考电压Vref写入第一晶体管T1的第二端S。此外,控制信号EM为高准位信号,第五晶体管T5根据控制信号EM而导通,以提供电源供应电压VDD至第一端D。再者,其余信号皆为低位准信号,因此,第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4皆未被导通。于此期间,光电二极管PD可用以感测光源而于其阴极端N产生信号电压,然而,由于第二晶体管T2与第四晶体管T4皆未被导通,因此,光电二极管PD的阴极端N会向接地端VSS放电,且光电二极管PD不会传递信号电压至第一晶体管T1的控制端G。再者,第三晶体管T3未被导通,因此,重置电压Vrst不会传递至第一晶体管T1的控制端G,据此,第一晶体管T1依据控制端G与第二端S的电压差而未导通。
图5为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。请一并参阅图2与图5,于补偿期间P2,第一重置信号Reset1为高准位信号,第二晶体管T2根据第一重置信号Reset1而导通,以将电源供应电压VDD写入光电二极管PD的阴极端N。此外,控制信号EM依旧为高准位信号,第五晶体管T5根据控制信号EM而导通,以提供电源供应电压VDD至第一端D。再者,其余信号皆为低位准信号,因此,第三晶体管T3、第四晶体管T4及第六晶体管T6皆未被导通。于此期间,由于第四晶体管T4皆未被导通,因此,光电二极管PD不会传递信号电压至第一晶体管T1的控制端G。再者,第三晶体管T3未被导通,因此,重置电压Vrst不会传递至第一晶体管T1的控制端G,据此,第一晶体管T1依据控制端G与第二端S的电压差而未导通。此外,第六晶体管T6未被导通,因此,积分单元500的反相端不会收到电压,且其开关SW短路,据此,积分单元500不会进行积分以读出任何信号。
图6为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。请一并参阅图2与图6,于补偿期间P2,第二重置信号Reset2为高准位信号,第三晶体管T3根据第二重置信号Reset2而导通,以对第一晶体管T1的控制端G写入重置电压Vrst,以于第二端S形成第一电压差(Vrst-Vth)。此外,控制信号EM依旧为高准位信号,第五晶体管T5根据控制信号EM而导通,以提供电源供应电压VDD至第一端D。再者,其余信号皆为低位准信号,因此,第二晶体管T2、第四晶体管T4及第六晶体管T6皆未被导通。于此期间,光电二极管PD可用以感测光源而于其阴极端N产生信号电压,然而,由于第二晶体管T2与第四晶体管T4皆未被导通,因此,光电二极管PD的阴极端N会向接地端VSS放电。此外,第六晶体管T6未被导通,因此,积分单元500的反相端不会收到电压,且其开关SW短路,据此,积分单元500不会进行积分以读出任何信号。
图7为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。请一并参阅图2与图7,于数据写入期间P4,光电二极管PD感测光源以于其阴极端N产生信号电压Vsig,传递信号TX为高位准信号,第四晶体管T4根据传递信号TX而导通,以将光电二极管PD的阴极端N的信号电压Vsig传递至第一晶体管T1的控制端G,并透过第一电容C1耦合信号电压Vsig至第二端S,以于第一晶体管T1的第二端S形成第一电压差(Vrst-Vth)与第二电压差(Vsig-Vrst)*a的电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)。再者,其余信号皆为低位准信号,因此,第二晶体管T2、第三晶体管T3、第五晶体管T5、第六晶体管T6皆未被导通。此外,第六晶体管T6未被导通,因此,积分单元500的反相端不会收到电压,且其开关SW短路,据此,积分单元500不会进行积分以读出任何信号。
图8为依照本发明图3所示的实施例绘示像素感测装置的操作示意图。请一并参阅图2与图8,于读取期间P5,控制信号EM为高位准信号,第五晶体管T5根据控制信号EM而导通,以提供电源供应电压VDD至第一晶体管T1的第一端D,此时,第一晶体管T1即可根据控制端G的电压Vsig与第二端S的电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)以输出电流IOUT,依据上述操作而产生的电流IOUT将与临界电压Vth无关。再者,读取信号Select为高准位信号,第六晶体管T6根据读取信号Select而导通,以读取电流IOUT。上述第一晶体管T1第二端S的电压和的参数a为第一电容C1的电容值与第一电容C1及第二电容C2的电容值和的比例,其关系式如下:
依据上述操作而产生的电流IOUT将与临界电压Vth无关,说明如后。
首先,晶体管的电流公式如下:
于读取期间P5,第一晶体管T1的控制端G与第二端S之间的电压VGS为Vsig-((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a),将上述电压VGS带入公式1,得到第一晶体管T1的电流IOUT如下:
将上述公式2进行整理后,得到以下公式:
由公式3可知,即使主动像素感测器内采用的晶体管基于制程的影响或长时间操作后,而导致临界电压Vth不同,本案的像素感测装置的第六晶体管T6输出的电流IOUT确实与第一晶体管T1的临界电压Vth无关,因此,得以有效改善现有技术中基于临界电压Vth不同而导致读取到的电流有所误差的问题。此外,其余信号皆为低位准信号,因此,第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4皆未被导通。于此期间,积分单元500的开关SW断路,且由第六晶体管T6接收到电流IOUT并对其进行积分操作,以将相应于光电二极管PD感测到的光源强度的电流IOUT读出到外部电路。此外,光电二极管PD于此时依然可用以感测光源而于其阴极端N产生信号电压,然而,由于第二晶体管T2与第四晶体管T4皆未被导通,因此,光电二极管PD的阴极端N会向接地端VSS放电。
图9为绘示依照本发明另一实施方式的一种控制方法的流程图。如图所示,此控制方法900可用以控制如图1所示的像素感测装置,其包含以下步骤:
步骤910:于初始期间,根据读取信号以对第二端写入参考电压;
步骤920:于初始期间,根据控制信号以对第一端写入电源供应电压;
步骤930:于补偿期间,根据第一重置信号以重置阴极端的电压;
步骤940:于补偿期间根据第二重置信号以对控制端写入重置电压;
步骤950:于积分期间,光电二极管曝光而于光电二极管的阴极端产生信号电压;
步骤960:于数据写入期间,根据传递信号以将光电二极管的阴极端输出的信号电压传递至控制端,并透过电容耦合信号电压至第二端;
步骤970:于读取期间,根据控制信号以提供电源供应电压至第一端,其中晶体管于读取期间根据其控制端与第二端之间的电压以输出电流;以及
步骤980:于读取期间,根据读取信号以读取电流。
为使本发明实施例的控制方法900易于理解,请一并参阅图1、图2及图9。在步骤910中,于初始期间P1,藉由读取单元150根据读取信号Select以对晶体管T1的第二端S写入参考电压Vref。在步骤920中,于初始期间P1,藉由控制单元140根据控制信号EM以对晶体管T1的第一端D写入电源供应电压VDD。在步骤930中,于补偿期间P2,藉由第一重置单元110根据第一重置信号Reset1以重置光电二极管PD的阴极端N的电压。在步骤940中,于补偿期间P2,藉由第二重置单元120根据第二重置信号Reset2以对晶体管T1的控制端G写入重置电压Vrst,以使晶体管T1的第二端S渐趋于第一电压差(Vrst-Vth)。在步骤950中,于积分期间P3,光电二极管PD曝光积分并于阴极端N产生信号电压。在一实施例中,请参阅图2,补偿期间P2与积分期间P3部分重迭。
在步骤960中,于数据写入期间P4,藉由传递单元130根据传递信号TX以将光电二极管PD的阴极端N输出的信号电压Vsig传递至控制端G,并透过电容C1耦合信号电压Vsig至第二端S,以于第二端S形成第一电压差(Vrst-Vth)与第二电压差(Vsig-Vrst)*a的电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)。在步骤970中,于读取期间P5,藉由控制单元140根据控制信号EM以提供电源供应电压VDD至第一端D,此外,于读取期间P5,晶体管T1根据控制端G的电压Vsig与第二端S的电压和((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a)以输出电流,依据上述操作而产生的电流将与临界电压Vth无关。于步骤980中,于读取期间P5,藉由读取单元150根据读取信号Select以读取电流。上述第一晶体管T1第二端S的电压和的参数a为第一电容C1的电容值与第一电容C1及第二电容C2的电容值和的比例,其关系式如下:
依据上述操作而产生的电流IOUT将与临界电压Vth无关,说明如后。
首先,晶体管的电流公式如下:
于读取期间P5,第一晶体管T1的控制端G与第二端S之间的电压VGS为Vsig-((Vrst-Vth)+(Vsig-Vrst)*a),将上述电压VGS带入公式1,得到第一晶体管T1的电流IOUT如下:
将上述公式2进行整理后,得到以下公式:
由公式3可知,即使控制方法900所控制的像素感测装置内采用的晶体管基于制程的影响或长时间操作后,而导致临界电压Vth不同,经由本案控制方法900对像素感测装置的控制,使得像素感测装置的第六晶体管T6输出的电流IOUT确实与第一晶体管T1的临界电压Vth无关,因此,得以有效改善现有技术中基于临界电压Vth不同而导致读取到的电流有所误差的问题。
所属技术领域中具有通常知识者当可明白,控制方法900中的各步骤依其执行的功能予以命名,仅系为了让本案的技术更加明显易懂,并非用以限定该等步骤。将各步骤予以整合成同一步骤或分拆成多个步骤,或者将任一步骤更换到另一步骤中执行,皆仍属于本发明内容的实施方式。
由上述本发明实施方式可知,应用本发明具有下列优点。本发明实施例藉由提供一种像素感测装置及控制方法,藉以改善像素感测装置因其内晶体管的临界电压不同而导致读取到的电流有所误差的问题。
虽然上文实施方式中公开了本发明的具体实施例,然其并非用以限定本发明,本发明所属技术领域的技术人员,在不悖离本发明的原理与精神的情形下,当可对其进行各种更动与修改,因此本发明的保护范围当以附随权利要求书保护范围所界定者为准。
Claims (13)
1.一种像素感测装置,其特征在于,包含:
一第一晶体管,包含一第一端、一控制端及一第二端,用以输出一电流;
一第一电容,耦接于该第一晶体管的该控制端与该第二端之间;
一光电二极管,包含一阳极端及一阴极端,用以感测一光源以输出一信号电压;
一第一重置单元,耦接于该光电二极管的该阴极端,用以根据一第一重置信号以重置该阴极端的电压;
一第二重置单元,耦接于该第一晶体管的该控制端,用以根据一第二重置信号以对该控制端输出一重置电压;
一传递单元,耦接于该阴极端与该控制端之间,用以根据一传递信号以将该阴极端的该信号电压传递至该控制端,并透过该第一电容耦合该信号电压至该第二端;
一控制单元,耦接于该第一晶体管的该第一端,用以根据一控制信号以提供一电源供应电压至该第一端;
一读取单元,耦接于该第一晶体管的该第二端,用以根据一读取信号以读取该电流;以及
一第二电容,耦接于该控制单元与该读取单元之间。
2.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该控制单元根据该控制信号以对该第一端写入该电源供应电压,且该读取单元根据该读取信号对该第二端写入一参考电压。
3.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该第一重置单元包含:
一第二晶体管,包含:
一第一端,用以接收该电源供应电压;
一控制端,用以接收该第一重置信号;以及
一第二端,耦接于该阴极端。
4.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该第二重置单元包含:
一第三晶体管,包含:
一第一端,用以接收该重置电压;
一控制端,用以接收该第二重置信号;以及
一第二端,耦接于该第一晶体管的该控制端。
5.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该传递单元包含:
一第四晶体管,包含:
一第一端,耦接于该阴极端;
一控制端,用以接收该传递信号;以及
一第二端,耦接于该第一晶体管的该控制端。
6.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该控制单元包含:
一第五晶体管,包含:
一第一端,用以接收该电源供应电压;
一控制端,用以接收该控制信号;以及
一第二端,耦接于该第一晶体管的该第一端。
7.如权利要求1所述的像素感测装置,其特征在于,该读取单元包含:
一第六晶体管,包含:
一第一端,耦接于该第一晶体管的该第二端;
一控制端,用以接收该读取信号;以及
一第二端。
8.一种控制方法,用以控制一像素感测装置,其特征在于,该像素感测装置包含一晶体管、一电容及一光电二极管,该晶体管包含一第一端、一控制端及一第二端,该光电二极管包含一阳极端及一阴极端,其中该电容耦接于该控制端与该第二端之间,其中该控制方法包含:
于一补偿期间,根据一第一重置信号以重置该阴极端的电压;
于该补偿期间根据一第二重置信号以对该控制端写入一重置电压;
于一数据写入期间,根据一传递信号以将该光电二极管的该阴极端输出的一信号电压传递至该控制端,并透过该电容耦合该信号电压至该第二端;
于一读取期间,根据一控制信号以提供一电源供应电压至该第一端,其中该晶体管于该读取期间根据该控制端与该第二端之间的电压以输出一电流;以及
于该读取期间,根据一读取信号以读取该电流。
9.如权利要求8所述的控制方法,其特征在于,还包含:
于该补偿期间前的一初始期间,根据该控制信号以对该第一端写入该电源供应电压。
10.如权利要求8所述的控制方法,其特征在于,还包含:
于该初始期间,根据该读取信号以对该第二端写入一参考电压。
11.如权利要求8所述的控制方法,其特征在于,于该补偿期间根据该第二重置信号以对该控制端写入该重置电压的步骤,包含:
于该补偿期间提供该重置电压至该控制端,以于该第二端形成一第一电压差,其中该第一电压差为该重置电压与一临界电压的电压差。
12.如权利要求11所述的控制方法,其特征在于,于该数据写入期间,根据该传递信号以将该光电二极管的该阴极端输出的该信号电压传递至该控制端,并透过该电容耦合该信号电压至该第二端的步骤,包含:
于该数据写入期间透过该第一电容耦合该信号电压至该第二端,以于该第二端形成该第一电压差与一第二电压差的一电压和,该第二电压差为该信号电压与该重置电压的电压差。
13.如权利要求12所述的控制方法,其特征在于,该晶体管于该读取期间根据该控制端与该第二端之间的电压以输出该电流的步骤,包含:
该第一晶体管于该读取期间根据该电压和以输出该电流。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109215580A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 昆山国显光电有限公司 | 像素电路结构及其驱动方法 |
CN112667104A (zh) * | 2020-08-07 | 2021-04-16 | 友达光电股份有限公司 | 光感测电路与触控显示器 |
CN113469076A (zh) * | 2020-08-17 | 2021-10-01 | 友达光电股份有限公司 | 指纹感测装置及包含其的显示设备 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1368825A (zh) * | 2001-02-05 | 2002-09-11 | 凌阳科技股份有限公司 | 将重置晶体管与其他电路电压源分离的主动像素感测器 |
CN1791184A (zh) * | 2004-12-14 | 2006-06-21 | 原相科技股份有限公司 | 简化晶体管结构的主动式像素传感器及图像传感模块 |
US20070262238A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photo detecting apparatus |
CN104469189A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 恒景科技股份有限公司 | 影像处理电路 |
CN104867434A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 北京大学深圳研究生院 | 一种光电传感器和显示面板 |
CN105654907A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-08 | 友达光电股份有限公司 | 像素电路以及驱动方法 |
-
2016
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- 2016-08-25 CN CN201610720385.8A patent/CN106375687B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1368825A (zh) * | 2001-02-05 | 2002-09-11 | 凌阳科技股份有限公司 | 将重置晶体管与其他电路电压源分离的主动像素感测器 |
CN1791184A (zh) * | 2004-12-14 | 2006-06-21 | 原相科技股份有限公司 | 简化晶体管结构的主动式像素传感器及图像传感模块 |
US20070262238A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-11-15 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Photo detecting apparatus |
CN104469189A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 恒景科技股份有限公司 | 影像处理电路 |
CN104867434A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 北京大学深圳研究生院 | 一种光电传感器和显示面板 |
CN105654907A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-06-08 | 友达光电股份有限公司 | 像素电路以及驱动方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109215580A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 昆山国显光电有限公司 | 像素电路结构及其驱动方法 |
CN112667104A (zh) * | 2020-08-07 | 2021-04-16 | 友达光电股份有限公司 | 光感测电路与触控显示器 |
CN112667104B (zh) * | 2020-08-07 | 2023-09-01 | 友达光电股份有限公司 | 光感测电路与触控显示器 |
CN113469076A (zh) * | 2020-08-17 | 2021-10-01 | 友达光电股份有限公司 | 指纹感测装置及包含其的显示设备 |
CN113469076B (zh) * | 2020-08-17 | 2023-04-21 | 友达光电股份有限公司 | 指纹感测装置及包含其的显示设备 |
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