主动式像素传感器电路及其操作方法.pdf

一种主动式像素传感器电路及其操作方法，其中主动式像素传感器电路包括重置晶体管、丰氧化硅光传感器以及读出晶体管。重置晶体管，具有栅极、源极以及漏极。丰氧化硅光传感器具有阳极以及阴极，阳极以及阴极电耦合至重置晶体管的源极。读出晶体管具有源极、漏极以与栅极，栅极电耦合至丰氧化硅光传感器的阴极。

1.  一种主动式像素传感器电路，其特征在于，包含：
一重置线，用于提供一重置信号；
一列选择线，用于提供一列选择信号；
一第一供应电压线，用于提供一第一供应电压；
一第二供应电压线，用于提供一第二供应电压；
一行读出线，用于输出一光电信号；
一重置晶体管，具有：
一栅极，电耦合至该重置线；
一源极；以及
一漏极，电耦合至该第一供应电压线；
一光电二极管，具有：
一阳极，电耦合至该列选择线；以及
一阴极，电耦合至该重置晶体管的源极；
一积分电容器，具有：
一第一终端，电耦合至该列选择线；以及
一第二终端，电耦合至一节点N1，该节点N1电耦合至该重置晶体管的源极；以及
一读出晶体管，具有：
一栅极，电耦合至该节点N1；
一源极，电耦合至一节点N2处的该行读出线；以及
一漏极，电耦合至该第二供应电压线。

2.  根据权利要求1所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，该重置晶体管与该读出晶体管为一N通道金氧半薄膜晶体管。

3.  根据权利要求1所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含一偏压电流源，该偏压电流源具有：
一第一终端，以接收该第一供应电压；以及
一第二终端，电耦合至该行读出线。

4.  根据权利要求1所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含一N通道金氧半晶体管，该N通道金氧半晶体管具有：
一栅极，以接收一控制信号Vb；
一源极，以接收该第一供应电压；以及
一漏极，电耦合至该行读出线。

5.  根据权利要求1所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含：
一N通道金氧半晶体管，具有：
一栅极，以接收一控制信号；
一源极，以接收该第一供应电压；以及
一漏极，电耦合至该行读出线；以及
一电容器，具有一第一终端及一第二终端，该第一终端以及该第二终端分别电耦合至该N通道金氧半晶体管的该源极以及该漏极。

6.  根据权利要求1所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，该重置信号与该列选择信号为一脉冲，该脉冲具有一低电压与一高电压，该列选择信号的该脉冲为该重置信号的该脉冲偏移一时间周期。

7.  一种主动式像素传感器电路，其特征在于，包含：
一重置晶体管，具有一栅极、一源极以及一漏极；
一光电二极管，具有一阳极及一阴极，该阴极电耦合至该重置晶体管的该源极；
一积分电容器，具有一第一终端以及一第二终端，该第二终端电耦合至一节点N1，该节点N1电耦合至该重置晶体管的该源极；及
一读出晶体管，具有一源极、一漏极以及一栅极，该栅极电耦合至该节点N1。

8.  根据权利要求7所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含：
一重置线，电耦合至该重置晶体管的该栅极，该重置线用于提供一重置信号；
一列选择线，电耦合至该光电二极管的该阳极与该积分电容器的该第一终端，该列选择线用于提供一列选择信号；
一第一供应电压线，电耦合至该重置晶体管的该漏极，该第一供应电压线用于提供一第一供应电压；
一第二供应电压线，电耦合至该读出晶体管的该漏极，该第二供应电压线用于提供一第二供应电压；以及
一行读出线，电耦合至该读出晶体管的该源极，该行读出线输出该光电二极管受光线照射所产生的一光伏打信号(photovoltaic signal)。

9.  根据权利要求8所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，该重置信号与该列选择信号各为一脉冲，该脉冲具有一低电压与一高电压，且该列选择信号的该脉冲为该重置信号的该脉冲偏移一时间周期。

10.  一种根据权利要求7所述的主动式像素传感器电路的操作方法，其特征在于，包含：
分别施加一第一供应电压及一第二供应电压到该重置晶体管的该漏极以及该读出晶体管的该漏极；
分别施加一重置信号以及一列选择信号至该重置晶体管的该栅极以及该光电二极管的该阳极，其中该重置信号以及该列选择信号各为一脉冲，该脉冲具有一低电压以及一高电压，且该列选择信号的该脉冲由该重置信号的该脉冲偏移一时间周期T；以及
于一读出阶段自该读出晶体管的该源极读出一信号，该信号与受光线照射的该光电二极管所产生的光电子相应。

11.  根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该读出阶段对应于该列选择信号在该高电压的时间周期。

12.  一种主动式像素传感器电路，其特征在于，包含：
一重置晶体管，具有一栅极、一源极以及一漏极；
一丰氧化硅光传感器，具有一阳极以及一阴极，该阴极电耦合至该重置晶体管的该源极；以及
一读出晶体管，具有一源极、一漏极以及一栅极，该栅极电耦合至该丰氧化硅光传感器的该阴极。

13.  根据权利要求12所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含：
一重置线，电耦合至该重置晶体管的该栅极，该重置线用于提供一重置信号；
一列选择线，电耦合至该丰氧化硅光传感器的该阳极，该列选择线用于提供一列选择信号；
一第一供应电压线，电耦合至该重置晶体管的该漏极，该第一供应电压线用于提供一第一供应电压；
一第二供应电压线，电耦合至该读出晶体管的该漏极，该第二供应电压线用于提供一第二供应电压；以及
一行读出线，电耦合至该读出晶体管的该源极，该行读出线输出受光线照射的该丰氧化硅光传感器所产生的一光伏打信号。

14.  根据权利要求13所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含一偏压电流源，具有：
一第一终端，接收该第一供应电压；以及
一第二终端，电耦合至该行读出线。

15.  根据权利要求13所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含一N通道金氧半晶体管，该N通道金氧半晶体管具有：
一栅极，以接收一控制信号Vb；
一源极，以接收该第一供应电压；以及
一漏极，电耦合至该行读出线。

16.  根据权利要求13所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，还包含：
一N通道金氧半晶体管，具有：
一栅极，以接收一控制信号；
一源极，以接收第一供应电压；以及
一漏极，电耦合至该行读出线；以及
一电容器，具有一第一终端以及一第二终端，该第一终端以及该第二终端分别电耦合至该N通道金氧半晶体管的一源极与一漏极。

17.  根据权利要求13所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，该重置信号与该列选择信号为一脉冲，该脉冲具有一低电压与一高电压，且该列选择信号的该脉冲由该重置信号的该脉冲偏移一时间周期。

18.  根据权利要求12所述的主动式像素传感器电路，其特征在于，该重置晶体管与该读出晶体管为一N通道金氧半薄膜晶体管。

19.  一种根据权利要求12所述的主动式像素传感器电路的操作方法，其特征在于，包含：
分别施加一第一供应电压及一第二供应电压到该重置晶体管的该漏极以及该读出晶体管的该漏极；
分别施加一重置信号及一列选择信号到该重置晶体管的该栅极以及该丰氧化硅光传感器的该阳极，其中该重置信号以及该列选择信号各为一脉冲，该脉冲具有一低电压与一高电压，且该列选择信号的该脉冲由该重置信号的该脉冲偏移一时间周期T；以及
于一读出阶段自该读出晶体管的该源极读出一信号，该信号与受到光线照射的该丰氧化硅光传感器所产生的光电荷相应。

20.  根据权利要求19所述的方法，其特征在于，该读出阶段对应于该列选择信号在该高电压的时间周期。

主动式像素传感器电路及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种主动式像素传感器，尤其涉及一种主动式像素传感器电路，其利用一个双晶体管的设计来改善光圈比及感应度。
背景技术
一般而言，CMOS主动式像素传感器利用建构在每个像素中的放大器来放大由光传感器回应于光线照射所产生的光电信号(或称光伏打信号，photovoltaic signal)，其可根据每个像素的X-Y地址来选择性地读出。对于这种CMOS主动式像素传感器，光电信号在被传送到外部控制电路之前由内建的放大器所放大，借此减少该等信号传送过程中的噪声。
主动式像素传感器的感应度一般由至少三个因素决定。第一个因素是关于可用于转换光子到电子的主动式像素传感器中的面积。增加此面积即造成所产生的电荷量的增加。第二个因素是关于由主动式像素传感器的感应电荷累积而成的电容。理论上，在一给定电容量的电容器上的电压反比于电容器的电容值。因此，在相同的电荷量下，电容值增加时电压即降低。第三个因素为读出放大器的电荷对电压增益的影响。在具有嵌入式像素传感器的显示器中，源极跟随器(source follower)基本上做为一电荷到电压放大器。但是，源极跟随器增益实质上小于或等于1。
图10所示为一现有技术CMOS主动式像素传感器10，具有三个N通道金氧半晶体管1、4及5。在此主动式像素传感器10中，作为一光传感器的光电二极管2具有连接至接地的一阳极，及同时连接至重置晶体管1的源极及读出晶体管4的栅极。一积分电容器3连接在光电二极管2的阳极与阴极之间。重置晶体管1的栅极连接至一重置线。重置晶体管1的漏极与读出晶体管4的漏极皆连接至一供应电压VDD。读出晶体管4的源极连接至列选择晶体管5的漏极。晶体管5的栅极与源极分别连接至一列选择线与一行输出线。行输出线的一端连接至一电流源6的终端，其另一端连接至该接地。
图11绘示主动式像素传感器10的运作时序图。主动式像素传感器10于一重置阶段期间由一RESET信号先重置，其开启重置晶体管1使光电二极管2的阴极为供应电压VDD。一积分阶段开始于当RESET信号进行由HIGH转换至LOW，其中光产生的电子在光电二极管2上做收集，以在重置阶段期间将光电二极管2阴极上的电压由VDD值降低。当一ROW SELECT信号由LOW转换到HIGH时，主动式像素传感器10开始一读出状态。于读出状态期间，ROW SELECT信号被确立(assert)来开启选择晶体管5，使行输出在线的电压等于读出晶体管4源极处的电压，来进行检测。读出晶体管4的源极上的电压会追随读出晶体管4栅极上的电压，而晶体管4栅极上的电压由光电二极管2阴极上累积的电荷所形成。
对于这种主动式像素传感器10，其感应度可由增加光电二极管2及/或读出晶体管4的大小来改善。但是，增加光电二极管2及/或读出晶体管4的大小，将降低一显示器的光圈比及单元的光穿透性。在显示器亮度需要维持一定的条件下，照射显示器的背光亮度必须增加，造成显示器的电力消耗增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主动式像素传感器电路及其操作方法，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
依照本发明的一实施例，本发明提供一种主动式像素传感器电路，该主动式像素传感器电路含有一重置线、一列选择线、一第一供应电压线、一第二供应电压线、一行读出线、一重置晶体管、一光电二极管(photodiode)、一积分电容器以及一读出晶体管。重置线用于提供一重置信号。列选择线用于提供一列选择信号(ROW SELECT)。第一供应电压线用于提供一第一供应电压。第二供应电压线用于提供第二供应电压。行读出线用于输出一光电信号。重置晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，其栅极电耦合至重置线，漏极电耦合至第一供应电压线。光电二极管具有一阳极以及一阴极，阳极电耦合至列选择线，阴极电耦合至重置晶体管的源极。积分电容器，具有一第一终端以及一第二终端，第一终端电耦合至列选择线，第二终端电耦合至一节点N1，节点N1电耦合至重置晶体管的源极。读出晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极，栅极电耦合至节点N1，源极电耦合至一节点N2处的行读出线，漏极电耦合至第二供应电压线。
本发明的另一目的在于提供一种主动式像素传感器电路，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
依照本发明的另一实施例，主动式像素传感器电路含有一重置晶体管、一光电二极管、一积分电容器以及一读出晶体管。重置晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极。光电二极管具有一阳极及一阴极，此阴极电耦合至重置晶体管的源极。积分电容器具有一第一终端以及一第二终端，第一终端以及第二终端电耦合至一节点N1，此节点N1电耦合至重置晶体管的源极。读出晶体管具有一源极、一漏极以及一栅极，栅极电耦合至节点N1。
本发明的再一目的在于提供一种主动式像素传感器电路的操作方法，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
依照本发明的再一实施例，主动式像素传感器电路的操作方法分别施加一第一供应电压及一第二供应电压到重置晶体管的漏极以及读出晶体管的漏极，并分别施加一重置信号以及一列选择信号至重置晶体管的栅极以及光电二极管的阳极，其中重置信号以及列选择信号各为一脉冲，脉冲具有一低电压以及一高电压，且列选择信号的脉冲为重置信号的脉冲偏移一时间周期T。然后于一读出阶段自读出晶体管的源极读出一信号，信号为由受光线照射的光电二极管所产生。
本发明的又一目的在于提供一种主动式像素传感器电路，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
依照本发明的又一实施例，主动式像素传感器电路含有一重置晶体管、一丰氧化硅(silicon rich oxide，SRO)光传感器以及一读出晶体管。重置晶体管具有一栅极、一源极以及一漏极。丰氧化硅光传感器，具有一阳极以及一阴极，此阴极电耦合至重置晶体管的源极。读出晶体管具有一源极、一漏极以及一栅极，此栅极电耦合至丰氧化硅光传感器的阴极。
本发明的更一目的在于提供一种主动式像素传感器电路的操作方法，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
依照本发明的更一实施例，主动式像素传感器电路的操作方法为分别施加一第一供应电压及一第二供应电压到重置晶体管的漏极以及读出晶体管的漏极，并分别施加一重置信号(RESET)及一列选择信号(ROW SELECT)到重置晶体管的栅极以及丰氧化硅光传感器的阳极，其中重置信号以及列选择信号各为一脉冲，脉冲具有一低电压与一高电压，且列选择信号的脉冲为由重置信号的脉冲偏移一时间周期T。接着于一读出阶段自读出晶体管的源极读出一信号，此信号为受到光线照射的丰氧化硅光传感器所产生的光电荷。
根据上述实施例，主动式像素传感器电路及其操作方法，能够改善感应度、显示器的光圈比例以及光穿透性，并减少显示器的电力消耗。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下：
图1绘示本发明一实施例的的主动式像素传感器电路；
图2绘示本发明的一实施例主动式像素传感器电路的运作的时序图；
图3绘示本发明另一实施例的主动式像素传感器电路；
图4绘示本发明又一实施例的主动式像素传感器电路；
图5绘示图4的主动式像素传感器电路的操作时序图；
图6绘示本发明一实施例的主动式像素传感器电路；
图7绘示本发明另一实施例的主动式像素传感器电路；
图8绘示本发明又一实施例的主动式像素传感器电路；
图9绘示本发明一实施例具有主动式像素传感器电路的显示面板的架构图；
图10为一传统主动式像素传感器电路；
图11绘示图10的传统主动式像素传感器电路的运作的时序图。
其中，附图标记：
1：重置晶体管                2：光电二极管
3：积分电容器                4：读出晶体管
5：列选择晶体管              6：电流源
10：传统CMOS主动式像素传感器
100：主动式像素传感器电路    111：重置线
113：列选择线                115：第一供应电压线
117：第二供应电压线          119：行读出线
120：重置晶体管            122：栅极
124：源极                  126：漏极
130：读出晶体管            132：栅极
134：源极                  136：漏极
140：光电二极管            142：阳极
144：阴极                  150：积分电容器
152：第一终端              154：第二终端
170：偏压电流源            172：第一终端
174：第二终端              180N：通道金氧半晶体管
182：栅极                  184：源极
186：漏极
190：N通道金氧半晶体管     191：栅极
192：源极                  193：漏极
195：电容器                196：第一终端
197：第二终端
200：主动式像素传感器电路  211：重置线
213：列选择线              215：第一供应电压线
217：第二供应电压线        219：行输出线
220：重置晶体管            222：栅极
224：源极                  226：漏极
230：读出晶体管            232：栅极
234：源极                  236：漏极
240：丰氧化硅光传感器      242：阳极
244：阴极                  270：偏压电流源
272：第一终端              274：第二终端
280：N通道金氧半晶体管     282：栅极
284：源极                  286：漏极
290：N通道金氧半晶体管     291：栅极
292：源极                  293：漏极
295：电容器                296：第一终端
297：第二终端            300：主动式像素传感器电路
301：像素                311：重置线
313：列选择线            315：第一供应电压线
317：第二供应电压线      319：行读出线
320：重置晶体管          324：源极
330：读出晶体管          340SRO：光传感器
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明一实施例的主动式像素传感器电路100的示意图。在此实施例中，主动式像素传感器电路100包括一用于提供一重置信号RESET的重置线111、一用于提供一列选择信号ROW SELECT的列选择线113、一用于提供一第一供应电压VREF的第一供应电压线115、一用于提供一第二供应电压VDD的第二供应电压线117，及一用于输出一光电信号的行读出线119。
主动式像素传感器电路还包括重置晶体管120，重置晶体管120具有电耦合至重置线111的栅极122，其源极124以及漏极126，电耦合至第一供应电压线115。光电二极管140，具有一阳极142电耦合至列选择线113，以及一阴极电耦合至重置晶体管120的源极124；一积分电容器150，具有一第一终端152电耦合至列选择线113，及一第二终端154电耦合至一节点N1，节点N1电耦合至重置晶体管120的源极124；及一读出晶体管130，具有一栅极132电耦合至节点N1，一源极134电耦合至节点N2处的行读出线119，以及一漏极136，电耦合至第二供应电压线117。光电二极管140受到光线的照射而产生电荷(光电信号)。每个重置晶体管与读出晶体管为一N通道金氧半薄膜晶体管(N-channel Metal Oxide Semiconductor Thin Film transistor)。也可利用其它种类的晶体管来实施本发明。
此外，主动式像素传感器电路100包括一偏压电流源170，其具有一第一终端172，经配置以接收第一供应电压VREF，及一第二终端174，其电耦合至行读出线119。读出晶体管130及电流源170构成一源极跟随器，其用于放大光电二极管140受到光线照射所产生的电荷(光电信号)。放大的光电信号自行读出线119经由节点N2读出，其被延伸到一外部电路。
主动式像素传感器电路100的运作步骤包括分别施加一第一供应电压VREF及一第二供应电压VDD到重置晶体管120的漏极126与读出晶体管130的漏极136，并分别施加一重置信号RESET及一列选择信号ROW SELECT到重置晶体管120的栅极122与光电二极管140的阳极142，然后，在一读出周期期间自读出晶体管130的源极134读出一信号，此信号对应于光电二极管受到光线的照射所产生的电荷。
请参阅图2，其绘示本发明一实施例的主动式像素传感器电路100的操作时序图。在此实施例中，重置信号RESET具有一脉冲宽度为t1至t0的脉冲、一低电压VSS以及一高电压VDD，高电压VDD与施加于读出晶体管130的漏极136的第二供应电压VDD相同。列选择信号ROW SELECT具有脉冲宽度为t3至t2的脉冲、一低电压VSS及一高电压VREF，其中高电压VREF与施加于重置晶体管120的漏极126的第一供应电压VREF相同。设定让列选择信号ROW SELECT的脉冲自重置信号RESET的脉冲偏移一时间周期T＝(t2-t0)。
在运作上，主动式像素传感器电路100经历三个阶段：一重置阶段、一积分阶段及一读出阶段。
在运作开始时，重置信号RESET的电压为低电压VSS，重置晶体管120关闭，而节点N1的电位为浮动。当重置信号RESET于时间t0自低电压VSS转换到高电压VDD时，重置晶体管120因此被开启，第一供应电压VREF被施加到光电二极管140的阴极142，而主动式像素传感器电路100在重置阶段中运作一时间周期(t1-t0)，其中重置信号RESET在高电压VDD。
当重置信号RESET于时间t1自高电压VDD转换到低电压VSS时，重置晶体管120被关闭。因此，光电二极管140的阴极144与阳极142具有一电压差(VREF-VSS)，其也为积分电容器150的第二终端154与第一终端152之间的电压差。光电二极管140具有一逆向偏压，即阴极144的电位高于阳极142。此时，节点N1的电位为浮动。主动式像素传感器电路100在积分阶段中开始运作。
当主动式像素传感器电路100在积分阶段中运作时，节点N1的电位随着照射光电二极管140的光线强度而改变。受到光线的照射，光电二极管140产生光电荷。所产生的光电荷重新结合积分电容器150中的电荷，降低积分电容器150的第二终端154与第一终端152之间的电压差。因此，在节点N1处的电位随着在(t2-t1)的时间周期的积分阶段中时间而降低。光线的照射愈强，于节点N1处电位降低的斜率愈大。如图2所示，虚线表示强度为Lux B的光线于N1所产生的电位，其斜率大于强度Lux A光线于N1所产生电位的斜率，其中Lux A＜Lux B。
在t2至t1的时间周期内的积分阶段中，重置晶体管120被关闭，而节点N1的电位为浮动。当列选择信号ROW SELECT于时间t2时自低电压VSS转换到高电压VREF时，节点N1的电位被积分电容器150提升(VREF-VSS)的压差，其足够高而开启读出晶体管130。
当节点N1的电位经由积分电容器150被增加(VREF-VSS)的压差时，源极跟随器的读出晶体管130被开启。
当源极跟随器的读出晶体管130被开启时，连接至读出晶体管130的源极134的节点N2将输出一电压(VA-Vth)至行输出线119，来进行读取。当节点N1受到强度Lux A的光线的照射，节点N2会产生电压VA。因此，主动式像素传感器电路100在时间周期(t3-t2)中的读出阶段内运作，其中列选择信号ROWSELECT为高电压VREF。
在图1所示的主动式像素传感器电路100中，源极跟随者包括读出晶体管130以及电流源170。
源极跟随器也可由读出晶体管130及其它组件所形成。例如，源极跟随器可包括读出晶体管130及一N通道金氧半晶体管180，具有一栅极182以接收一控制信号Vb、一源极184以接收第一供应电压VREF，及一漏极186电耦合至行读出线119，如图3所示。如图3所示的主动式像素传感器电路100的运作相同于图1所示的主动式像素传感器电路。
图4所示为主动式像素传感器电路的另一实施例，其中源极跟随器包括读出晶体管130，一N通道金氧半晶体管190，具有一栅极191以接收一控制信号RESET2、一源极192以接收该第一供应电压VREF，及一漏极193电耦合至行读出线119，及一电容器195，具有一第一终端196及一第二终端197，第一终端196及第二终端197分别电耦合至N通道金氧半晶体管190的源极192与漏极193。主动式像素传感器电路的运作相同于图1所示的主动式像素传感器电路。此外，为了正确地读出下一列的光电信号，控制信号RESET2具有一正脉冲，此脉冲在读出阶段之后不久即施加于晶体管190的栅极191，以清除行读出线119的电压。主动式像素传感器电路的运作的时序图示于图5。
图6绘示本发明一实施例的主动式像素传感器电路200。在此实施例中，主动式像素传感器电路200包括一重置晶体管220，具有一栅极222、一源极224及一漏极226，一丰氧化硅(SRO)光传感器240，具有一阳极242及一阴极244，阴极244其于一节点N1处电耦合至重置晶体管220的源极222，及一读出晶体管230，具有一源极234、一漏极236以及一栅极232电耦合至丰氧化硅光传感器240的阴极244。丰氧化硅光传感器光传感器240受到光线的照射而产生电荷(光电信号)。每个重置晶体管220与读出晶体管230为一N通道金氧半薄膜晶体管。也可利用其它种类的晶体管来实施本发明。
主动式像素传感器电路200也包括一重置线211，电耦合至重置晶体管220的栅极222，以提供一重置信号RESET；一列选择线113，其电耦合至丰氧化硅光传感器240的阳极242，用以提供一列选择信号ROW SELECT；一第一供应电压线215，其电耦合至重置晶体管220的漏极226，用以提供一第一供应电压VREF；一第二供应电压线217，电耦合至读出晶体管230的漏极236，用于提供一第二供应电压VDD；及一行读出线219，其于节点N2处电耦合至读出晶体管230的源极234，用于输出丰氧化硅光传感器光传感器240受光线照射所产生的光电信号。
此外，主动式像素传感器电路200包括一偏压电流源270，具有一第一终端272以接收第一供应电压VREF，以及第二终端274电耦合至行输出线219。一源极跟随器，包括读出晶体管230及电流源270，源极跟随器用于放大由丰氧化硅光传感器240受光线照射所产生的电荷(光电信号)。放大的光电信号自行输出线219经由节点N2读出，其被延伸到一外部电路。
主动式像素传感器电路200的运作包括以下步骤：分别施加第一供应电压VREF以及第二供应电压VDD到重置晶体管220的漏极226与读出晶体管230的漏极236，并分别施加一重置信号RESET及一列选择信号ROW SELECT到重置晶体管220的栅极222与丰氧化硅光传感器光传感器240的阳极242，并在一读出周期期间自读出晶体管230的源极234读出一信号。此信号对应于光电二极管响应于光线的照射所产生的电荷。
请回头参照图2，其绘示主动式像素传感器电路的运作的时序图。在此示例性具体实施例中，重置信号RESET经配置以具有一脉冲宽度(t1-t0)的脉冲、一低电压VSS，及一高电压VDD，此高电压VDD相同于被施加于读出晶体管230漏极236的第二供应电压VDD。列选择信号ROW SELECT具有一脉冲宽度为(t3-t2)的脉冲、一低电压VSS及一高电压VREF，高电压VREF相同于施加于重置晶体管220的漏极226的第一供应电压VREF。设计让列选择信号ROWSELECT自重置信号RESET的脉冲偏移一时间周期T＝(t2-t0)。
在运作上，主动式像素传感器电路200经历三个阶段：一重置阶段、一积分阶段以及一读出阶段。
在运作开始时，重置信号RESET是在低电压VSS，重置晶体管220为关闭，而节点N1的电位为浮动。当重置信号RESET于时间t0自低电压VSS转换到高电压VDD时，重置晶体管220因此被开启，第一供应电压VREF被施加到丰氧化硅光传感器240的阴极242，而主动式像素传感器电路200在重置阶段中运作一时间周期(t1-t0)，其中重置信号RESET在高电压VDD。
当重置信号RESET于时间t1自高电压VDD转换到低电压VSS时，重置晶体管220被关闭。因此，丰氧化硅光传感器240的阴极244与阳极242具有一电压差(VREF-VSS)。丰氧化硅光传感器240具有一逆偏电压(reversed bias)，即阴极244中的电位高于阳极242。此时，节点N1的电位为浮动。主动式像素传感器电路200在该积分阶段中开始运作。
当主动式像素传感器电路200在积分阶段中运作时，节点N1的电位随着照射丰氧化硅光传感器240的光线强度而改变。受到光线的照射，丰氧化硅光传感器240产生光电荷。所产生的光电荷降低丰氧化硅光传感器240的阴极244与阳极242之间的电压差。因此，节点N1处的电位在当于(t2-t1)的时间周期的积分阶段中随时间进行而降低。光线的照射愈强，于节点N1处电位降低的斜率愈大。例如如图2所示，由虚线所表示强度Lux B光线于N1所产生的电位的斜率，大于强度Lux A光线所产生电位的斜率，其中Lux A＜Lux B。
在(t2-t1)的时间周期内的积分阶段中，重置晶体管220被关闭，而节点N1的电位为浮动。当列选择信号ROW SELECT于时间t2时自低电压VSS转换到高电压VREF时，节点N1的电位由于丰氧化硅光传感器240的电容值而被提升(VREF-VSS)的压差，其足够高而开启读出晶体管230。
当节点N1的电位由于丰氧化硅光传感器240所含电容值而被增加(VREF-VSS)的压差时，源极跟随器的读出晶体管230被开启。
当源极跟随器的读出晶体管230被开启时，连接至读出晶体管230的源极234的节点N2将输出一电压(VA-Vth)到行输出线219来进行读取。VA为节点N2在节点N1受到强度Lux A光线的照射下所产生的电压。因此，主动式像素传感器电路200在时间周期(t3-t2)中的读出阶段内运作，其中列选择信号ROWSELECT为高电压VREF。
在图6所示的主动式像素传感器电路200中，源极跟随器具有读出晶体管230及电流源270。
图7绘示主动式像素传感器电路200，与图6所示的主动式像素传感器电路相关。源极跟随器也可由读出晶体管230及其它组件所形成。例如，源极跟随器包括读出晶体管230及一N通道金氧半晶体管280，具有一栅极282，其经配置以接收一控制信号Vb；一源极284，其经配置以接收第一供应电压VREF，及一漏极286，其电耦合至行读出线，如图7所示。
图8所示为该主动式像素传感器电路的另一具体实施例，其中该源极跟随者包括读出晶体管230、一N通道金氧半晶体管290，具有一栅极291以接收一控制信号RESET2；一源极292以接收第一供应电压VREF、及一漏极293电耦合至行读出线219，及一电容器295具有一第一终端296及一第二终端297，第一终端296及第二终端297分别电耦合至N通道金氧半晶体管290的源极292与漏极293。主动式像素传感器电路的运作相同于图5所示的主动式像素传感器电路。此外，为了正确地读出下一列的光电信号，控制信号RESET2具有一正脉冲，其在读出阶段之后不久即施加于晶体管290的栅极291，以清除行输出线219的电压。主动式像素传感器电路的运作的时序图示于图5。
请参照图9，所示为根据本发明一具体实施例中具有主动式像素传感器电路的显示面板。该显示面板包括配置成矩阵型式的复数个像素。每个像素具有一主动式像素传感器电路300。在图9中，仅显示一个像素301。主动式像素传感器电路300包括一用于提供一重置信号RESET的重置线311、一用于提供一列选择信号ROW SELECT的列选择线313、一用于提供一第一供应电压VREF的第一供应电压线315、一用于提供一第二供应电压VDD的第二供应电压线317，及一用于输出一光电信号的行读出线319。主动式像素传感器电路300也包括一重置晶体管320，具有一栅极电耦合至重置线311；一源极及一漏极，电耦合至第一供应电压线315；一丰氧化硅光传感器340，具有一阳极电耦合至列选择线313，及一阴极电耦合至重置晶体管320的源极324；及一读出晶体管330，具有一栅极电耦合至丰氧化硅光传感器340的阳极；一源极电耦合至行输出线319，及一漏极电耦合至第二供应电压线317。
当丰氧化硅光传感器(SRO)340被光线照射时，例如背光及/或周遭光线，即会产生光电荷。所产生的光电荷可经由延伸到一外部电路的行读出线319读出。
除此之外，本发明揭示一种主动式像素传感器电路，及其操作方法。在一具体实施例中，该主动式像素传感器电路包括一重置晶体管、一读出晶体管及一丰氧化硅光传感器。丰氧化硅光传感器不仅具有电容，但可用于增加该加压层级，借以开启该源极跟随器。根据本发明，可改善一显示器的光圈比及感应度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。