TWI699516B - 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法 - Google Patents

光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI699516B
TWI699516B TW108127281A TW108127281A TWI699516B TW I699516 B TWI699516 B TW I699516B TW 108127281 A TW108127281 A TW 108127281A TW 108127281 A TW108127281 A TW 108127281A TW I699516 B TWI699516 B TW I699516B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
phototransistor
light
capacitor
color
current
Prior art date
Application number
TW108127281A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202107050A (zh
Inventor
廖宜揚
Original Assignee
友達光電股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 友達光電股份有限公司 filed Critical 友達光電股份有限公司
Priority to TW108127281A priority Critical patent/TWI699516B/zh
Priority to CN202010383460.2A priority patent/CN111579073B/zh
Priority to US16/914,516 priority patent/US11041761B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI699516B publication Critical patent/TWI699516B/zh
Publication of TW202107050A publication Critical patent/TW202107050A/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J1/46—Electric circuits using a capacitor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/444—Compensating; Calibrating, e.g. dark current, temperature drift, noise reduction or baseline correction; Adjusting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • 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
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/4473—Phototransistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J2003/507—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors the detectors being physically selective

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Facsimile Heads (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

一種光學感測電路，包括一電容、以及與電容電性連接之光感單元、補償單元、及開關元件。光感單元包括第一光感電晶體，用以感測第一顏色。補償單元包括第二光感電晶體，用以感測第二顏色。第二顏色與第一顏色之頻譜係不重疊。當光線照射時，光感單元產生第一電流，補償單元產生第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於開關元件導通時，電容之電壓係被讀取，以判斷光線之顏色。第一光感電晶體之閘極或第二光感電晶體之閘極之電壓位準係為可調。

Description

光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法
本發明是有關於一種光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法。
傳統的光學感測電路係具有相互耦接之一薄膜電晶體(TFT)元件(光感電晶體)與一電容。當特定顏色的光源照射在光學感測電路時，關閉的非晶矽薄膜電晶體元件會產生光漏電流，此光漏電流將使得電容在照光的過程中放電而產生電壓變化。可藉由電容電壓的改變，來達到偵測是否有光學訊號輸入之目的。
然此種光學感測電路若在強環境光下，例如是在環境白光存在的情況下，會有誤動作產生。而且，薄膜電晶體(TFT)元件在長時間照光之下，會有臨界電壓(Vth)偏移(Shift)的問題產生。如何解決上述之因環境白光存在的情況所導致的誤動作產生的問題，乃目前業界所致力解決的方向之一。
根據本發明之一方面，提出一種光學感測電路，包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件。光感單元係與電 容電性連接，光感單元包括一第一光感電晶體，光感單元係用以感測一第一顏色。補償單元係與電容電性連接。補償單元包括一第二光感電晶體。補償單元係用以感測一第二顏色，第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件係與電容電性連接。其中，當一光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之一第一光成分係使光感單元產生一第一電流，光線之對應至第二顏色之一第二光成分係使補償單元產生一第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。其中，於開關元件導通時，電容之電壓係被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。其中，第一光感電晶體之閘極與第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係為可調。
根據本發明之另一方面，提出一種光學感測電路，包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件。光感單元係與電容電性連接。光感單元包括一第一光感電晶體，光感單元係用以感測一第一顏色，補償單元係與電容電性連接。補償單元包括一第二光感電晶體。補償單元係用以感測一第二顏色，第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件係與電容電性連接。其中，當一光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之一第一光成分係使光感單元產生一第一電流，光線之對應至第二顏色之一第二光成分係使補償單元產生一第二電流，第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。其中，於開關元件導通時，電容之電壓係被讀取，以作為判斷光線之顏色的 資訊。其中，第一光感電晶體與第二光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體。
根據本發明之更一方面，提出一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法，包括以下步驟。提供一光學感測電路，光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件。光感單元係與電容電性連接，光感單元包括一第一光感電晶體。光感單元係用以感測一第一顏色。補償單元係與電容電性連接。補償單元包括一第二光感電晶體。補償單元係用以感測一第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊，開關元件係與電容電性連接。第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號。開關元件係由一控制訊號所控制。於一重置期間，操作訊號係具有一第一電壓，以重置電容之電壓值。於一感測期間，操作訊號係具有一第二電壓，以使當光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元產生第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於一取樣期間，掃描訊號係致能，以使開關元件導通來使電容之電壓被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。其中，第一光感電晶體之閘極與第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係為可調。
根據本發明之再一方面，提出一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法，包括以下步驟。提供一光學感測電路，光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件，光 感單元係與電容電性連接，光感單元包括一第一光感電晶體，光感單元係用以感測一第一顏色，補償單元係與電容電性連接，補償單元包括一第二光感電晶體，補償單元係用以感測一第二顏色，第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊，開關元件係與電容電性連接，第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號，開關元件係由一控制訊號所控制。於一重置期間，操作訊號係具有一第一電壓，以重置電容之電壓值。於一感測期間，操作訊號係具有一第二電壓，以使當光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元產生第二電流，第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於一取樣期間，掃描訊號係致能，以使開關元件導通來使電容之電壓被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。其中，第一光感電晶體與第二光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
100、800、1000、1200、1500、1600、1900:光學感測電路
102、802、1002、1202、1502、1602、1902:光感單元
104、804、1004、1204、1504、1604、1904:補償單元
Tsw、Tswr:開關元件
C1、C2:電容
Tp1:第一光感電晶體
Tp2:第二光感電晶體
Tp3:第三光感電晶體
G_Tp1、G_Tp1’:第一控制訊號
G_Tp2、G_Tp2”:第二控制訊號
Sn:操作訊號
VA、VA’、VA”、VSL、VSH、VB、Vgp1、Vgp2、Vgp3、Vgp4:電壓
N1:第一端
N2:第二端
Gn:掃描訊號
Gr:讀取訊號
Tsw、Tswr:開關元件
V1、V1’:第一電壓
V2、V2’:第二電壓
Itp1、Itp2、Itp3、I1、I2、I3、I4、I5:電流
P_nt:重置期間
P_sns:感測期間
P_smp:取樣期間
R:偏壓電阻
第1圖繪示乃依照本揭露之實施例的光學感測電路的電路圖。
第2A~2C圖繪示第1圖之光學感測電路之操作示意圖。
第3圖繪示乃光學感測電路之相關訊號波形圖。
第4圖繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第5圖繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第6圖繪示將第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓設為2V，於環境光為2000勒克斯(lux)，且有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第7圖繪示將第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓設為2V，於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第8圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第9圖示乃第8圖之光學感測電路之相關訊號波形圖。
第10圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第11圖繪示乃第10圖之光學感測電路之相關訊號波形圖。
第12圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第13圖繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第12圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第14圖繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第12圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之另一例。
第15圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第16圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第17圖繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第16圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第18圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒紅色輸入光源的情況下，第16圖之光學感測電路之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。
第19圖繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路的電路圖。
第20A~20C圖繪示第19圖之光學感測電路之操作示意圖。
第21圖繪示乃第19圖之光學感測電路之相關訊號波形圖。
請參照第1圖，其繪示乃依照本揭露之實施例的光學感測電路的電路圖。光學感測電路100包括一電容C1、一光感單元102、一補償單元104、與一開關元件Tsw。光感單元102係與電容C1電性連接，光感單元102包括一第一光感電晶體Tp1。光感單元102係用以感測一第一顏色。補償單元104係與電容C1電性連接。補償單元104包括一第二光感電晶體Tp2。補償單元104係用以感測一第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件Tsw係與電容C1電性連接。
其中，當一光線照射光感單元102與補償單元104時，光線之對應至第一顏色之一第一光成分係使光感單元102產生一第一電流。光線之對應至第二顏色之一第二光成分係使補償單元104產生一第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容C1進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。
其中，於開關元件Tsw導通時，電容C1之電壓係被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。
其中，第一光感電晶體Tp1之閘極與第二光感電晶體Tp2之閘極至少二者其中之一之電壓位準係可調整。例如是係可根據一環境光之強弱或該光線之強弱來調整。
藉由使用補償單元104，可以在強環境光下，例如是在環境白光存在的情況下，對強環境光產生補償，以減少電容C1的電壓受到強環境光影響的程度，以解決因強環境光存在的情況所導致的誤動作產生的問題。茲更進一步詳細說明如下。
補償單元104更可包括一第三光感電晶體Tp3。第一光感電晶體Tp1、第二光感電晶體Tp2、第三光感電晶體Tp3係分別用以感測不同顏色。第一光感電晶體Tp1、第二光感電晶體Tp2、第三光感電晶體Tp3係分別用以感測紅色、綠色、藍色，或者分別用以感測綠色、紅色、藍色，或者分別用以感測藍色、紅色、綠色。如此，上述之第一顏色例如第一光感電晶體Tp1所感測的顏色、而第二顏色則例如為第二光感電晶體Tp2或第三光感電晶體Tp3所感測的顏色，或是第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3所感測的顏色的組合。以下說明將以第一光感電晶體Tp1、第二光感電晶體Tp2、第三光感電晶體Tp3係分別用以感測紅色、綠色、藍色為例做說明。如此，上述之第一顏色例如第一光感電晶體Tp1所感測的顏色，例如為紅色。上述之第二顏色則例如為第二光感電晶體Tp2或第三光感電晶體Tp3所感測的顏色，例如為綠色或藍色。或者上述之第二顏色則例如為第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3所感測的顏色的組合，例如為綠色與藍色的組合，例如是青色。
電容C1具有一第一端N1與一第二端N2。第一光感電晶體Tp1之閘極係受控於一第一控制訊號G_Tp1。第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3係均為二極體連接之薄膜電晶體。第一光感電晶體Tp1之一端、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端及閘極與第三光感電晶體Tp3之另一端及閘極係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請參照第2A~2C圖，其繪示第1圖之光學感測電路100之操作示意圖。請同時參考第3圖，其繪示乃光學感測電路100之相關訊號波形圖。第一光感電晶體Tp1之另一端係用以接收一操作訊號Sn。開關元件Tsw係受控於一掃描訊號Gn。如第3圖所示，於一重置期間(Initial Period)P_nt，操作訊號Sn係具有一第一電壓V1，以重置電容C1之電壓值。例如，假設第1圖所示之光學感測電路100係為充電式(charge mode)之光學感測電路。如第2A圖所示，於重置期間P_nt內，第一控制訊號G_Tp1係為電壓Vgp1，而操作訊號Sn則具有第一電壓V1。此時第一光感電晶體Tp1導通(ON)，使得電容C1中之電荷經由第一光感電晶體Tp1流出，以重置電容C1之電壓。
於一感測期間P_sns，操作訊號Sn係具有一第二電壓V2，以使當光線照射光感單元102與補償單元104時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元102產生此第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元104產生此第二電流。例如，如第2B圖所示，於感測期間P_sns內，第一控制訊號G_Tp1係為電壓Vgp2，使第一光感電晶體Tp1不導通(OFF)。操作訊號Sn則具有第二電壓V2。若此時之光線為白光時，則白色光線之對應至第一顏色(例如是紅色)之第一光成分(例如是紅光成分)使光感單元102產生第一電流(例如是電流Itp1)，而白色光線之對應至第二顏色(例如是綠色或藍色，或是青色)之第二光成分(例如是綠光成分或藍光成分，或是青色光成分)使補償單元104產生第二電流(例如是電流Itp2與電流Itp3)。其中，白色光線之紅光成分使光感單元102之第一光感電晶體Tp1產 生電流Itp1，而白色光線之綠光成分使補償單元104之第二光感電晶體Tp2產生電流Itp2，白色光線之藍光成分使補償單元104之第三光感電晶體Tp3產生電流Itp3。其中，假設Itp1=Itp2+Itp3。如此，將不會有電流流向電容C1以對電容C1充電。
如果於感測期間P_sns內，有第一顏色之光線(亦即有輸入光源存在)照射光感單元102與補償單元104時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元102產生第一電流。而由於光線(亦即輸入光源)並不具有對應至第二顏色之第二光成分，故將不會使補償單元104產生第二電流。例如，如第2C圖所示，若此時之光線(輸入光源)為紅光時，則紅色光線(紅色之輸入光源)之對應至第一顏色(例如是紅色)之第一光成分(例如是紅光成分)使光感單元102產生第一電流(例如是電流Itp1’)，而由於紅色光線不具有對應至第二顏色(例如是綠色或藍色，或是青色)之第二光成分(例如是綠光成分或藍光成分，或是青色光成分)，故補償單元104將可能只有環境白光所產生之第二電流(例如是電流Itp2與電流Itp3)。其中，由紅色光線之紅光成分使光感單元102之第一光感電晶體Tp1產生電流Itp1’，而白色光線之綠光成分使補償單元104之第二光感電晶體Tp2產生電流Itp2，白色光線之藍光成分使補償單元104之第三光感電晶體Tp3產生電流Itp3。其中，由於紅色光線之紅光成分將會大於環境白光之紅光成分，故所產生之電流Itp1’將會遠大於電流Itp1，而使得Itp1’>>Itp1，亦即Itp1’>>Itp2+Itp3。如此，將會有電流流向電容C1以對電容C1充電。
接著，於一取樣期間P_smp，掃描訊號Gn係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取。例如，於掃描訊號Gn致能的情況下，開關元件Tsw為導通，以使電容C1之第一端N1的電壓被讀取，以讓控制電路(未繪示)根據所讀取的電壓大小，來判斷是否有光線照射光學感測電路100。
請再參考第1圖。光學感測電路100選擇性地可更包括一電容C2與開關元件Tswr。電容C2係耦接於開關元件Tsw與開關元件Tswr之間的節點。開關元件Tswr係由讀取訊號Gr所控制。當掃描訊號Gn致能時，電容C1與電容C2的電荷係重新分配，而當讀取訊號Gr致能時，電容C2之電壓係被讀取。所讀取之電容C2之電壓值VB係與開關元件Tsw導通前之電容C1的電壓值相關。茲舉數個模擬結果之相關訊號之波形圖，以更進一步說明如下。
請參照第4圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路100之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。本例係以第一至第三光感電晶體Tp1~Tp3的大小(W/L)均為20μm/8μm，電容C1的電容值為0.8pf，操作訊號Sn的第一電壓V1(低電位)係為-5V，操作訊號Sn的第二電壓V1(高電位)係為10V，電容C1之第二端N2之電壓VSL為-5V，第一控制訊號G_Tp1之電壓Vgp1(高電位)與電壓Vgp2(低電位)分別為25V和-0.5V，掃描訊號Gn的致能電壓為25V，非致能電壓為-10V為例做說明。時間點t0與t1之間係為重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有第一電壓V1(例如-5V)，以重置電容C1之電壓值，例如電容C1之電壓VA 係被重置為-5V。時間點t1與t2之間係為感測期間P_sns，操作訊號Sn例如係為第二電壓V2(10V)，以使當光線照射光感單元102與補償單元104時，對電容C1進行充電。例如電容C1之電壓VA係被充電至約4V。於時間點t2與t3之間係為取樣期間P_smp，掃描訊號Gn係致能(例如轉變為25V)，以使開關元件Tsw導通。此時電容C1與C2之電壓會被調整成幾乎相同(例如約2.56V)。於時間點t4時，再次進入重置期間P_nt，此時操作訊號Sn係再次轉為第一電壓V1(例如-5V)，以重置電容C1之電壓值，例如電容C1之電壓VA再次被重置為-5V。而於時間點t5，讀取訊號Gr轉為致能(例如是轉為25V)，以讀取電容C2之電壓。所讀取之電容C2之電壓值係等於在時間點t2時將電容C1之電荷重新分配至電容C1與C2後之電壓值，例如是2.56V。藉由判斷所讀取之電容C2之電壓值係大於一臨界值，而可判斷出係有光線(對應至光感單元102所感測的顏色，例如是紅色)照射光學感測電路100，亦即是可判斷出有輸入光源的存在。
請參照第5圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路100之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。與第4圖不同的是，由於只有環境光照射光感單元102與補償單元104時，故光感單元102所產生的第一電流減去補償單元104所產生的第二電流的電流大小對電容C1進行充電後，例如電容C1之電壓VA係被充電至約-1.5V。於時間點t2掃描訊號Gn係致能(例如轉變為25V)，以使開關元件Tsw導通後，此時電容C1與C2之電壓會被調整成幾乎相同(例如約為-0.22V)。而於時間點 t5，讀取訊號Gr轉為致能(例如是轉為25V)，以讀取電容C2之電壓。所讀取之電容C2之電壓值係等於在時間點t2時將電容C1之電荷重新分配至電容C1與C2後之電壓值，例如是-0.22V。藉由判斷所讀取之電容C2之電壓值係小於一臨界值，而可判斷出係沒有對應至光感單元102所感測的顏色(例如是紅色)之光線照射光學感測電路100，亦即是可以判斷出係沒有輸入光源之存在。
請參照第6圖，其繪示將第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓設為2V，於環境光為2000勒克斯(lux)，且有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路100之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。與第4圖不同的是，在有輸入光源的情況下，當於時間點t1與t2之間之感測期間P_sns內，較高之第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓(2V)會使得感測期間P_sns內電容C1的電壓被更快速地充電至更高的電壓。因此，藉由提高第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓(2V)將有提升電容C1之充電速度、甚至縮短感測期間P_sns之時間長度的優點。甚至，若輸入光源之強度較弱時，藉由提高第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓，亦可達到使強度較弱的輸入光源得以更容易地被偵測出來。
請參照第7圖，其繪示將第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓設為2V，於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒有輸入光源的情況下，第1圖之光學感測電路100之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。與第5圖不同的是，在沒有輸入光源的情況下，當於時間點t1與t2之間之感測期間P_sns內，較高之第一控制訊號G_Tp1之低位準 電壓(2V)也會使得感測期間P_sns內電容C1的電壓被更快速地充電至更高的電壓。只要妥善控制第一控制訊號G_Tp1之低位準電壓(2V)的大小，即可避免於沒有輸入光源的情況下，電容C1之充電過高的情形。
請參照第8圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路800的電路圖。茲將光學感測電路800與光學感測電路100之差異之處說明如下。光學感測電路800包括一電容C1、一光感單元802、一補償單元804、與一開關元件Tsw。光感單元802包括第一光感電晶體Tp1，補償單元804包括第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3。電容C1具有一第一端N1與一第二端N2。第一光感電晶體Tp1之閘極、第二光感電晶體Tp2之閘極、與第三光感電晶體Tp3之閘極係均受控於一第一控制訊號G_Tp1。第一光感電晶體Tp1之一端、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端與第三光感電晶體Tp3之另一端係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請參考第9圖，其繪示乃第8圖之光學感測電路800之相關訊號波形圖。第一光感電晶體Tp1之另一端係用以接收操作訊號Sn。開關元件Tsw係受控於掃描訊號Gn。如第9圖所示，於重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有一第一電壓V1，第一控制訊號G_Tp1係為電壓Vgp1，以重置電容C1之電壓值。於感測期間P_sns，操作訊號Sn係具有第二電壓V2，第一控制訊號G_Tp1係為電壓Vgp2，以使當 光線照射光感單元802與補償單元804時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使此光感單元802產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元804產生第二電流。接著，於取樣期間P_smp內，掃描訊號Gn係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取，以根據所讀取的電壓大小，來判斷是否有光線照射光學感測電路800。
請參照第10圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路1000的電路圖。茲將光學感測電路1000與光學感測電路100之差異之處說明如下。光學感測電路1000包括一電容C1、一光感單元1002、一補償單元1004、與一開關元件Tsw。光感單元1002包括第一光感電晶體Tp1，補償單元1004包括第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3。電容C1具有一第一端N1與一第二端N2，第二光感電晶體Tp2之閘極與第三光感電晶體Tp3之閘極係受控於一第二控制訊號G_Tp2。第一光感電晶體Tp1係為二極體連接之薄膜電晶體。第一光感電晶體Tp1之一端及閘極、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端與第三光感電晶體Tp3之另一端係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請同時參考第11圖，其繪示乃第10圖之光學感測電路1000之相關訊號波形圖。第一光感電晶體Tp1之另一端係用以接收操作訊號Sn。開關元件Tsw係受控於掃描訊號Gn。如第11圖所示，於 重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有第一電壓V1，第二控制訊號G_Tp2係為電壓Vgp3，以重置電容C1之電壓值。於感測期間P_sns，操作訊號Sn係具有第二電壓V2，第二控制訊號G_Tp2係為電壓Vgp4，以使當光線照射光感單元1002與補償單元1004時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元1002產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元1004產生第二電流。接著，於取樣期間P_smp內，掃描訊號Gn係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取，以根據所讀取的電壓大小，來判斷是否有光線照射光學感測電路1000。
請參照第12圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路1200的電路圖。茲將光學感測電路1200與光學感測電路100之差異之處說明如下。光學感測電路1200包括一電容C1、一光感單元1202、一補償單元1204、與一開關元件Tsw。光感單元1202包括第一光感電晶體Tp1，補償單元1204包括第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3。電容C1具有第一端N1與第二端N2。第一光感電晶體Tp1之閘極係受控於第一控制訊號G_Tp1，第二光感電晶體Tp2之閘極與第三光感電晶體Tp3之閘極係受控於第二控制訊號G_Tp2。第一光感電晶體Tp1之一端、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端與第三光感電晶體Tp3之另一端係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請參照第13圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第12圖之光學感測電路1200之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。本例係以第一至第三光感電晶體Tp1~Tp3的大小(W/L)均為20μm/8μm，電容C1的電容值為0.8pf，操作訊號Sn的第一電壓V1(低電位)係為-5V，操作訊號Sn的第二電壓V1(高電位)係為10V，電容C1之第二端N2之電壓VSL為-5V，掃描訊號Gn之高電位與低電位分別為25V和-0.5V為例做說明。時間點t0與t1之間係為重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有第一電壓V1(例如-5V)，第一控制訊號G_Tp1係例如為25V，以重置電容C1之電壓值，例如電容C1之電壓VA係被重置為-5V。時間點t1與t2之間係為感測期間P_sns，操作訊號Sn例如係為第二電壓V2(10V)，第一控制訊號G_Tp1係例如為-2V，以使當光線照射光感單元1202與補償單元1204時，對電容C1進行充電，例如電容C1之電壓VA係被充電至約2.5V。時間點t2與t3之間係為取樣期間P_smp，掃描訊號Gn係致能(例如轉變為25V)，以使開關元件Tsw導通，以對電容C1之電壓進行取樣。
於本例中，第一控制訊號G_Tp1之低電位之電壓值係為可調的。當第一控制訊號G_Tp1之低電位之電壓值調高時，對應地，於時間點t1與t2之間之感測期間P_sns內，當光線照射光感單元1202與補償單元1204時，對電容C1進行充電之電壓VA將會對應地升高。例如，如第13所示，於感測期間P_sns內，當第一控制訊號 G_Tp1’之低電位之電壓值調高為2V時，電容C1之電壓VA’將被充電至約6.3V。
其中，藉由調高第一控制訊號G_Tp1之低電位之電壓值，更可達到針對強度太低之輸入光源進行補強的效果。透過調整第一控制訊號G_Tp1之電壓值，即可調整第一光感電晶體Tp1於光線照射時的光漏電流的大小，使感測期間P_sns內對電容C1充電的電流大小可以提高。如此，當輸入光源強度太低時，可以藉由調高第一控制訊號G_Tp1之電壓值，來產生較大之第一光感電晶體Tp1的光漏電流的大小，使得強度較低的輸入光源所產生之對電容C1充電的電流大小可以提高，以讓光學感測電路1200仍然可以感測出強度較小的輸入光源。
請參照第14圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第12圖之光學感測電路1200之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之另一例。與第13圖不同的是，第14圖係繪示調整第二控制訊號G_Tp2後之訊號波形圖。時間點t0與t1之間係為重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有第一電壓V1(例如-5V)，以重置電容C1之電壓值，例如電容C1之電壓VA係被重置為-5V。時間點t1與t2之間係為感測期間P_sns，操作訊號Sn例如係為第二電壓V2(10V)，第二控制訊號G_Tp2係例如為-2V，以使當光線照射光感單元1202與補償單元1204時，對電容C1進行充電，例如電容C1之電壓VA係被充電至約6.5V。時間點t2與t3之間係為取樣期間P_smp， 掃描訊號Gn係致能(例如轉變為25V)，以使開關元件Tsw導通，以對電容C1之電壓進行取樣。
於本例中，第二控制訊號G_Tp2之低電位之電壓值係為可調的。當第二控制訊號G_Tp2之低電位之電壓值調高時，對應地，於時間點t1與t2之間之感測期間P_sns內，當光線照射光感單元1202與補償單元1204時，對電容C1進行充電之電壓VA將會對應地降低。例如，如第14圖所示，當第二控制訊號G_Tp2”之低電位之電壓值調高為2V時，電容C1之電壓VA”將被充電至約1.2V，其係比第二控制訊號G_Tp2”之低電位之電壓值為-2V時電容C1之電壓VA(6.5V)還低。
其中，藉由調高第二控制訊號G_Tp2”之低電位之電壓值，更可達到降低環境光之影響或補強強度較弱之輸入光源的效果。透過調整第二控制訊號G_Tp2之電壓值，即可調整第二光感電晶體Tp2及第三光感電晶體Tp3於光線照射時的光漏電流的大小，以減少感測期間P_sns內對電容C1充電的電流大小。例如，在輸入光源強度較低，而環境光強度較高的情況下，原第二控制訊號G_Tp2(未調整前)之電壓值將可能使第二光感電晶體Tp2及第三光感電晶體Tp3產生較大的補償電流，而使電容C1沒有電流流入以對電容C1進行充電。此時，藉由調低第二控制訊號G_Tp2之低電位之電壓值，可以有效地降低第二光感電晶體Tp2及第三光感電晶體Tp3產生的補償電流的大小，而使得即使在輸入光源強度較低，而環境光源強度較高的情況下，仍可偵測出有輸入光源的存在。此外，在沒有輸入光源，而環境 光強度較高的情況下，在感測期間P_sns內，有可能會因為第二光感電晶體Tp2及第三光感電晶體Tp3產生之補償電流無法完全補償強環境光使第一光感電晶體Tp1所產生之光漏電流，而對使第一光感電晶體Tp1所產生之光漏電流對電容C1充電，而使光學感測電路1200造成誤動作。此時，可藉由調高第二控制訊號G_Tp2之低電位的電壓值，以增加第二光感電晶體Tp2及第三光感電晶體Tp3產生之補償電流，以對使第一光感電晶體Tp1所產生之光漏電流進行補償，來減少流入電容C1之電流，而減少對電容C1之充電。如此，藉由調高第二控制訊號G_Tp2之低電位之電壓值，可以在沒有輸入光源，且環境光強度較高的情況下，避免電流流入電容C1而對電容C1造成誤充電的誤動作產生。
請參照第15圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路1500的電路圖。茲將光學感測電路1500與光學感測電路100之差異之處說明如下。光學感測電路1500包括一電容C1、一光感單元1502、一補償單元1504、與一開關元件Tsw。光感單元1502包括第一光感電晶體Tp1，補償單元1504包括第二光感電晶體Tp2與第三光感電晶體Tp3。電容C1具有一第一端N1與一第二端N2。第二光感電晶體Tp2之閘極與第三光感電晶體Tp3之閘極係受控於第一控制訊號G_Tp1。第一光感電晶體Tp1之閘極係經由一偏壓電阻R接收第一控制訊號G_Tp1。第一光感電晶體Tp1之一端、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端與第三光感電晶體Tp3之另一端 係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
藉由使用偏壓電阻R，可以僅藉由一個控制訊號(例如是第一控制訊號G_Tp1)，即可達到同時調整第一光感電晶體Tp1之閘極、第二光感電晶體Tp2之閘極與第三光感電晶體Tp3之閘極之電壓的效果。
請參照第16圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路1600的電路圖。光學感測電路1600包括一電容C1、一光感單元1602、一補償單元1604、與一開關元件Tsw。光感單元1602係與電容C1電性連接。光感單元1602包括第一光感電晶體Tp1，光感單元1602係用以感測第一顏色。補償單元1604係與電容C1電性連接。補償單元1604包括第二光感電晶體Tp2。補償單元1604係用以感測第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件Tsw係與電容C1電性連接。當一光線照射光感單元1602與補償單元1604時，光線之對應至第一顏色之一第一光成分係使光感單元1602產生一第一電流。光線之對應至第二顏色之一第二光成分係使補償單元1604產生一第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容C1進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於開關元件Tsw導通時，電容C1之電壓係被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。第一光感電晶體Tp1與第二光感電晶體Tp2係為二極體連接之薄膜電晶體。
補償單元1604更包括一第三光感電晶體Tp3。第一光感電晶體Tp1、第二光感電晶體Tp2、第三光感電晶體Tp3係分別用以感測不同顏色。例如，第一光感電晶體Tp1、第二光感電晶體Tp2、第三光感電晶體Tp3係分別用以感測紅色、綠色、藍色，或者分別用以感測綠色、紅色、藍色，或者分別用以感測藍色、紅色、綠色。
電容C1具有一第一端N1與一第二端N2。第三光感電晶體Tp3係為二極體連接之薄膜電晶體。第一光感電晶體Tp1之一端及閘極、第二光感電晶體Tp2之一端、第三光感電晶體Tp3之一端係與電容C1之第一端N1電性連接。第二光感電晶體Tp2之另一端及閘極與第三光感電晶體Tp3之另一端及閘極係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請參照第17圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且有紅色輸入光源的情況下，第16圖之光學感測電路1600之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。第一光感電晶體Tp1之另一端係用以接收操作訊號Sn，開關元件Tsw係受控於掃描訊號Gn。於時間點t0到t1之間之重置期間P_nt內，操作訊號Sn係具有第一電壓，以重置電容C1之電壓值。於時間點t1到t2之間的感測期間P_sns內，操作訊號Sn係具有第二電壓，以使當光線照射光感單元1602與補償單元1604時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元1602產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元1604產生第二電流。於時間點t2到t3之間之取樣期間P_smp內，掃描訊號Gn 係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取。由於有紅色輸入光源，而使得於感測期間P_sns內電容C1之電壓VA被充電至高電位(於本例中例如是10V)，故於時間點t2時，導通的開關元件Tsw將使電容C1與C2的電荷重新分配，而使得電容C2之電壓VB上升(於本例中例如是6.6V)。由於電壓VB大於臨界值，故可判斷出有輸入光源之存在。
請參照第18圖，其繪示於環境光為2000勒克斯(lux)，且沒紅色輸入光源的情況下，第16圖之光學感測電路1600之相關訊號模擬結果之訊號波形圖之一例。於時間點t0到t1之間之重置期間P_nt內，操作訊號Sn係具有第一電壓，以重置電容C1之電壓值。於時間點t1到t2之間的感測期間P_sns內，操作訊號Sn係具有第二電壓。由於此時並沒有輸入光源，因此將幾乎不會有電流對電容C1進行充電。於時間點t2到t3之間之取樣期間P_smp內，掃描訊號Gn係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取。由於沒有輸入光源，而使得於感測期間P_sns內電容C1之電壓VA維持於低電位(於本例中例如是-5V)，故於時間點t2時，導通的開關元件Tsw將使電容C1與C2的電荷重新分配，而使得電容C2之電壓VB下降(於本例中例如是下降至-0.73V)。由於電壓VB小於臨界值，故可判斷出沒有輸入光源之存在。
請參照第19圖，其繪示乃依照本揭露之另一實施例的光學感測電路1900的電路圖。光學感測電路1900係為放電式(discharge mode)光學感測電路。光學感測電路1900包括一電容 C1、一光感單元1902、一補償單元1904、與一開關元件Tsw。光感單元1902係與電容C1電性連接。光感單元1902包括第一光感電晶體Tp1，光感單元1902係用以感測第一顏色。補償單元1904係與電容C1電性連接。補償單元1904包括第二光感電晶體Tp2。補償單元1904係用以感測第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件Tsw係與電容C1電性連接。當一光線照射光感單元1902與補償單元1904時，光線之對應至第一顏色之一第一光成分係使光感單元1902產生一第一電流。光線之對應至第二顏色之一第二光成分係使補償單元1904產生一第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容C1進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於開關元件Tsw導通時，電容C1之電壓係被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。第一光感電晶體Tp1與第二光感電晶體Tp2係為二極體連接之薄膜電晶體。
電容C1具有第一端N1與第二端N2。第三光感電晶體Tp3係為二極體連接之薄膜電晶體。第一光感電晶體Tp1之一端、第二光感電晶體Tp2之一端及閘極、第三光感電晶體Tp3之一端及閘極係與電容C1之第一端N1電性連接。第一光感電晶體Tp1之另一端及閘極係相互耦接。第二光感電晶體Tp2之另一端與第三光感電晶體Tp3之另一端係與電容C1之第二端N2電性連接。開關元件Tsw係與電容C1之第一端N1電性連接。
請參照第20A~20C圖，其繪示第19圖之光學感測電路1900之操作示意圖。請同時參考第21圖，其繪示乃第19圖之光學感 測電路1900之相關訊號波形圖。第一光感電晶體Tp1之另一端及閘極係接收操作訊號Sn，開關元件Tsw係受控於掃描訊號Gn。於重置期間P_nt，操作訊號Sn係具有一第一電壓V1’，以重置電容C1之電壓值。如第20A圖所示，導通之第一光感電晶體Tp1係產生電流I1以對電容C1進行充電，以使電容C1的第一端N1具有一高電位。
於感測期間P_sns，操作訊號Sn係具有第二電壓V2’，以使當光線照射光感單元1902與補償單元1904時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元1902產生第一電流(例如是第20B圖所示之電流I2)，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元1904產生第二電流(例如是第20B圖所示之電流I3及I4)。第一電流(例如是第20B圖所示之電流I2)將使電容C1的電壓下降，第二電流(例如是第20B圖所示之電流I3及I4)係用以減少第一電流(例如是第20B圖所示之電流I2)對電容C1進行放電時之放電電流的大小。亦即，第二電流(例如是第20B圖所示之電流I3及I4)將對第一電流(例如是第20B所示之電流I2)進行補償，以減少第一電流(例如是第20B圖所示之電流I2)讓電容C1的電壓下降的程度。
於取樣期間P_smp，掃描訊號Gn係致能，以使開關元件Tsw導通來使電容C1之電壓被讀取。第20C圖所示，當掃描訊號Gn係致能使開關元件Tsw導通時，將會有電流I5流向電容C2(未繪示於第20C圖中)，以對電容C2進行充電。之後，當讀取訊號Gr致能以開啟控制開關元件Tswr之後，電容C2之電壓係被讀取。藉由所讀取 之電容C2之電壓，可判斷出是否有輸入光源照射光學感測電路1900。其中，電容C1之第二端N2係偏壓於電壓VSH。
依照本揭露之實施例，更提出一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法。此方法包括以下步驟。提供一光學感測電路，光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件。光感單元係與電容電性連接。光感單元包括一第一光感電晶體，光感單元係用以感測一第一顏色。補償單元係與電容電性連接。補償單元包括一第二光感電晶體，補償單元係用以感測一第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件係與電容電性連接。第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號，開關元件係由一控制訊號所控制。於一重置期間，操作訊號係具有一第一電壓，以重置電容之電壓值。於一感測期間，操作訊號係具有一第二電壓，以使當光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元產生第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於一取樣期間，掃描訊號係致能，以使開關元件導通來使電容之電壓被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。其中，第一光感電晶體之閘極與第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係為可調。
其中，第一光感電晶體之閘極與第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係可根據一環境光之強弱或該光線之強弱來調整。
依照本揭露之實施例，更提出一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法。此方法包括以下步驟。提供一光學感測電路，光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件。光感單元係與電容電性連接，光感單元包括一第一光感電晶體，光感單元係用以感測一第一顏色。補償單元係與電容電性連接。補償單元包括一第二光感電晶體，補償單元係用以感測一第二顏色。第二顏色對應之頻譜與第一顏色對應之頻譜係不重疊。開關元件係與電容電性連接。第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號，開關元件係由一控制訊號所控制。於一重置期間，操作訊號係具有一第一電壓，以重置電容之電壓值。於一感測期間，操作訊號係具有一第二電壓，以使當光線照射光感單元與補償單元時，光線之對應至第一顏色之第一光成分使光感單元產生第一電流，光線之對應至第二顏色之第二光成分使補償單元產生第二電流。第二電流係用以減少第一電流對電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小。於一取樣期間，掃描訊號係致能，以使開關元件導通來使電容之電壓被讀取，以作為判斷光線之顏色的資訊。其中，第一光感電晶體與第二光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體。
本揭露上述之光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法，可以在強環境光下，例如是在環境白光存在的情況下，補償環境光所產生之電流，以避免誤動作產生。而且，部分實施例更可調整薄膜電晶體之閘極電壓，以對強度較弱的輸入光源或強度較強的環 境光源進行補償，以於判斷是否有輸入光源照射光學感測電路時，提高判斷的準確度。
綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:光學感測電路
102:光感單元
104:補償單元
Tsw、Tswr:開關元件
C1、C2:電容
Tp1:第一光感電晶體
Tp2:第二光感電晶體
Tp3:第三光感電晶體
G_Tp1:第一控制訊號
Sn:操作訊號
VA、VSL、VB:電壓
N1:第一端
N2:第二端
Gn:掃描訊號
Gr:讀取訊號

Claims (20)

  1. 一種光學感測電路，包括：一電容；一光感單元，係與該電容電性連接，該光感單元包括一第一光感電晶體，該光感單元係用以感測一第一顏色；一補償單元，係與該電容電性連接，該補償單元包括一第二光感電晶體，該補償單元係用以感測一第二顏色，該第二顏色對應之頻譜與該第一顏色對應之頻譜係不重疊；以及一開關元件，係與該電容電性連接；其中，當一光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之一第一光成分係使該光感單元產生一第一電流，該光線之對應至該第二顏色之一第二光成分係使該補償單元產生一第二電流，該第二電流係用以減少該第一電流對該電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小；其中，於該開關元件導通時，該電容之電壓係被讀取，以作為判斷該光線之顏色的資訊；其中，該第一光感電晶體之閘極與該第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係為可調。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測電路，其中，該第一光感電晶體之閘極與該第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係可根據一環境光之強弱或該光線之強弱來調整。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測電路，其中，該補償單元更包括一第三光感電晶體，該第一光感電晶體、該第二光感電晶體、該第三光感電晶體係分別用以感測不同顏色。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該第一光感電晶體、該第二光感電晶體、該第三光感電晶體係分別用以感測紅色、綠色、藍色，或者分別用以感測綠色、紅色、藍色，或者分別用以感測藍色、紅色、綠色。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第一光感電晶體之閘極係受控於一第一控制訊號，該第二光感電晶體與該第三光感電晶體係均為二極體連接之薄膜電晶體，該第一光感電晶體之一端、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端及閘極與該第三光感電晶體之另一端及閘極係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第一光感電晶體之閘極、該第二光感電晶體之閘極、與該第三光感電晶體之閘極係均受控於一第一控制訊號，該第一光感電晶體之一端、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端與該第三光感電晶體之另 一端係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第二光感電晶體之閘極與該第三光感電晶體之閘極係受控於一第二控制訊號，該第一光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體，該第一光感電晶體之一端及閘極、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端與該第三光感電晶體之另一端係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第一光感電晶體之閘極係受控於一第一控制訊號，該第二光感電晶體之閘極與該第三光感電晶體之閘極係受控於一第二控制訊號，該第一光感電晶體之一端、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端與該第三光感電晶體之另一端係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第二光感電晶體之閘極與該第三光感電晶體之閘極係受控於一第一控制訊號，該第一光感電晶體之閘極係經由一偏壓電阻接收該第一控制訊號，該第一 光感電晶體之一端、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端與該第三光感電晶體之另一端係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學感測電路，其中，該光感單元之該第一光感電晶體之一端係與該電容電性連接，該第一光感電晶體之另一端係用以接收一操作訊號，該開關元件係受控於一掃描訊號，於一重置期間，該操作訊號係具有一第一電壓，以重置該電容之電壓值，於一感測期間，該操作訊號係具有一第二電壓，以使當該光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之該第一光成分使該光感單元產生該第一電流，該光線之對應至該第二顏色之該第二光成分使該補償單元產生該第二電流，於一取樣期間，該掃描訊號係致能，以使該開關元件導通來使該電容之電壓被讀取。
  11. 一種光學感測電路，包括：一電容；一光感單元，係與該電容電性連接，該光感單元包括一第一光感電晶體，該光感單元係用以感測一第一顏色；一補償單元，係與該電容電性連接，該補償單元包括一第二光感電晶體，該補償單元係用以感測一第二顏色，該第二顏色對應之頻譜與該第一顏色對應之頻譜係不重疊；以及一開關元件，係與該電容電性連接； 其中，當一光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之一第一光成分係使該光感單元產生一第一電流，該光線之對應至該第二顏色之一第二光成分係使該補償單元產生一第二電流，該第二電流係用以減少該第一電流對該電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小；其中，於該開關元件導通時，該電容之電壓係被讀取，以作為判斷該光線之顏色的資訊；其中，該第一光感電晶體與該第二光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學感測電路，其中，該補償單元更包括一第三光感電晶體，該第一光感電晶體、該第二光感電晶體、該第三光感電晶體係分別用以感測不同顏色。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光學感測電路，其中，該第一光感電晶體、該第二光感電晶體、該第三光感電晶體係分別用以感測紅色、綠色、藍色，或者分別用以感測綠色、紅色、藍色，或者分別用以感測藍色、紅色、綠色。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第三光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體，該第一光感電晶體之一端及閘極、該第二光感電晶體之一端、該第三光感電晶體之一端係與該電容之該第一端電性連接，該第二光感電晶體之另一端及閘極與該第三光 感電晶體之另一端及閘極係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之光學感測電路，其中，該第一光感電晶體之另一端係用以接收一操作訊號，該開關元件係受控於一掃描訊號，於一重置期間，該操作訊號係具有一第一電壓，以重置該電容之電壓值，於一感測期間，該操作訊號係具有一第二電壓，以使當該光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之該第一光成分使該光感單元產生該第一電流，該光線之對應至該第二顏色之該第二光成分使該補償單元產生該第二電流，於一取樣期間，該掃描訊號係致能，以使該開關元件導通來使該電容之電壓被讀取。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之光學感測電路，其中，該電容具有一第一端與一第二端，該第三光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體，該第一光感電晶體之一端、該第二光感電晶體之一端及閘極、該第三光感電晶體之一端及閘極係與該電容之該第一端電性連接，該第一光感電晶體之另一端及閘極係相互耦接，該第二光感電晶體之另一端與該第三光感電晶體之另一端係與該電容之該第二端電性連接，該開關元件係與該電容之該第一端電性連接。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之光學感測電路，其中，該第一光感電晶體之另一端及閘極係接收一操作訊號，該開關元件係受控於一掃描訊號，於一重置期間，該操作訊號係具有 一第一電壓，以重置該電容之電壓值，於一感測期間，該操作訊號係具有一第二電壓，以使當該光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之該第一光成分使該光感單元產生該第一電流，該光線之對應至該第二顏色之該第二光成分使該補償單元產生該第二電流，於一取樣期間，該掃描訊號係致能，以使該開關元件導通來使該電容之電壓被讀取。
  18. 一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法，包括：提供一光學感測電路，該光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件，該光感單元係與該電容電性連接，該光感單元包括一第一光感電晶體，該光感單元係用以感測一第一顏色，該補償單元係與該電容電性連接，該補償單元包括一第二光感電晶體，該補償單元係用以感測一第二顏色，該第二顏色對應之頻譜與該第一顏色對應之頻譜係不重疊，該開關元件係與該電容電性連接，該第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號，該開關元件係由一控制訊號所控制；於一重置期間，該操作訊號係具有一第一電壓，以重置該電容之電壓值；於一感測期間，該操作訊號係具有一第二電壓，以使當該光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之該第一光成分使該光感單元產生該第一電流，該光線之對應至該第二顏色之該第二光成分使該補償單元產生該第二電流，該第 二電流係用以減少該第一電流對該電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小；於一取樣期間，該掃描訊號係致能，以使該開關元件導通來使該電容之電壓被讀取，以作為判斷該光線之顏色的資訊；其中，該第一光感電晶體之閘極與該第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係為可調。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中，該第一光感電晶體之閘極與該第二光感電晶體之閘極至少二者其中之一之電壓位準係可根據一環境光之強弱或該光線之強弱來調整。
  20. 一種應用光學感測電路之判斷光線顏色的方法，包括：提供一光學感測電路，該光學感測電路包括一電容、一光感單元、一補償單元、及一開關元件，該光感單元係與該電容電性連接，該光感單元包括一第一光感電晶體，該光感單元係用以感測一第一顏色，該補償單元係與該電容電性連接，該補償單元包括一第二光感電晶體，該補償單元係用以感測一第二顏色，該第二顏色對應之頻譜與該第一顏色對應之頻譜係不重疊，該開關元件係與該電容電性連接，該第一光感電晶體之一端係接收一操作訊號，該開關元件係由一控制訊號所控制；於一重置期間，該操作訊號係具有一第一電壓，以重置該電容之電壓值； 於一感測期間，該操作訊號係具有一第二電壓，以使當該光線照射該光感單元與該補償單元時，該光線之對應至該第一顏色之該第一光成分使該光感單元產生該第一電流，該光線之對應至該第二顏色之該第二光成分使該補償單元產生該第二電流，該第二電流係用以減少該第一電流對該電容進行充電或放電時之充電電流或放電電流的大小；於一取樣期間，該掃描訊號係致能，以使該開關元件導通來使該電容之電壓被讀取，以作為判斷該光線之顏色的資訊；其中，該第一光感電晶體與該第二光感電晶體係為二極體連接之薄膜電晶體。
TW108127281A 2019-07-31 2019-07-31 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法 TWI699516B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108127281A TWI699516B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法
CN202010383460.2A CN111579073B (zh) 2019-07-31 2020-05-08 光学感测电路与应用其的判断光线颜色的方法
US16/914,516 US11041761B2 (en) 2019-07-31 2020-06-29 Optical sensing circuit and method for determining light color by using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108127281A TWI699516B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI699516B true TWI699516B (zh) 2020-07-21
TW202107050A TW202107050A (zh) 2021-02-16

Family

ID=72115354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108127281A TWI699516B (zh) 2019-07-31 2019-07-31 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11041761B2 (zh)
CN (1) CN111579073B (zh)
TW (1) TWI699516B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI703314B (zh) * 2019-06-12 2020-09-01 友達光電股份有限公司 光學感測電路及光學感測電路陣列，與應用其之判斷光線顏色的方法
CN114046881B (zh) * 2021-11-15 2024-05-28 深圳知微创新技术有限公司 一种基于薄膜晶体管的高灵敏度颜色传感器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI539344B (zh) * 2014-07-21 2016-06-21 友達光電股份有限公司 光感應電路
TWI555184B (zh) * 2010-11-30 2016-10-21 半導體能源研究所股份有限公司 光感測器之驅動方法，半導體裝置之驅動方法，半導體裝置及電子裝置
TWI585490B (zh) * 2016-03-23 2017-06-01 友達光電股份有限公司 具有光感測電路的面板結構
US20170276541A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Au Optronics Corporation Optical sensing circuit and display panel utilizing the same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101018753B1 (ko) * 2004-10-04 2011-03-04 삼성전자주식회사 센서 및 이를 구비한 표시 장치
TWI367692B (en) * 2007-09-21 2012-07-01 Aussmak Optoelectronic Corp Light emitting device and control method thereof
KR101672344B1 (ko) * 2010-05-20 2016-11-04 삼성전자주식회사 광센싱 회로, 상기 광센싱 회로의 구동 방법, 및 상기 광센싱 회로를 채용한 광센싱 장치
TWI425494B (zh) 2011-04-25 2014-02-01 Au Optronics Corp 具光感應輸入機制之液晶顯示器
US9165960B2 (en) * 2013-01-04 2015-10-20 Industrial Technology Research Institute Pixel circuit, active sensing array, sensing device and driving method thereof
TWI475198B (zh) * 2013-05-15 2015-03-01 Au Optronics Corp 光感測電路
KR102080861B1 (ko) * 2013-08-06 2020-02-25 삼성디스플레이 주식회사 광 감지 회로, 이를 포함하는 광 감지 패널 및 이 광 감지 패널을 포함하는 표시 장치
CN110702223B (zh) 2018-11-16 2022-12-13 友达光电股份有限公司 光感测电路

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI555184B (zh) * 2010-11-30 2016-10-21 半導體能源研究所股份有限公司 光感測器之驅動方法，半導體裝置之驅動方法，半導體裝置及電子裝置
TWI539344B (zh) * 2014-07-21 2016-06-21 友達光電股份有限公司 光感應電路
TWI585490B (zh) * 2016-03-23 2017-06-01 友達光電股份有限公司 具有光感測電路的面板結構
US20170276541A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Au Optronics Corporation Optical sensing circuit and display panel utilizing the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN111579073B (zh) 2022-07-01
CN111579073A (zh) 2020-08-25
US11041761B2 (en) 2021-06-22
TW202107050A (zh) 2021-02-16
US20210033464A1 (en) 2021-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108280432B (zh) 指纹识别检测电路及其驱动方法、显示装置
KR100983524B1 (ko) 광감지 패널과, 이를 갖는 광감지 장치 및 이의 구동 방법
US9786723B2 (en) Pixel circuit, driving method thereof and display apparatus
CN109166517B (zh) 像素补偿电路以补偿方法、像素电路、显示面板
JP4814028B2 (ja) 液晶表示装置
US10205900B2 (en) Pixel circuit, semiconductor camera detection circuit and display device
TWI699516B (zh) 光學感測電路與應用其之判斷光線顏色的方法
US11222590B2 (en) Electrical signal detection module, driving method, pixel circuit and display device
TWI539344B (zh) 光感應電路
TWI450158B (zh) 光感應式觸控面板之光感應單元及其控制方法
US8294700B2 (en) Display device
US9647020B2 (en) Light sensing circuit and control method thereof
TW201843572A (zh) 光感測電路
TWI703314B (zh) 光學感測電路及光學感測電路陣列，與應用其之判斷光線顏色的方法
CN106782326B (zh) 像素电路及其驱动方法、显示装置
CN111427470B (zh) 光感测电路、显示面板以及显示感测面板
US9543954B2 (en) Driver circuit with device variation compensation and operation method thereof
JP4859638B2 (ja) 表示装置
CN113574859A (zh) 具有降低奇偶效应的矩阵检测器
CN115900938A (zh) 一种光探测器和显示设备
TWI410727B (zh) 主動式光感測畫素、主動式光感測陣列以及光感測方法
JP5234852B2 (ja) 表示装置
US8717335B2 (en) Active photosensing pixel
TWI744033B (zh) 主動式畫素感測電路及其驅動方法
US20240230403A1 (en) Luminous flux test circuitry, test method and display panel