CN116546858A - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示装置，其包括基板、发光元件、驱动元件以及感光元件。发光元件设置在基板上，驱动元件电连接发光元件，感光元件用以感测光线，其中感光元件包括光感测层与光遮蔽层，且光遮蔽层投影重叠于光感测层的一部分。光遮蔽层设置在发光元件与基板之间，且光遮蔽层设置在发光元件与光感测层之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置以及其驱动方法，特别是涉及一种包括感光元件的显示装置。
背景技术
现今的显示装置已被广泛地应用在各式电子产品，例如：笔记本电脑、智能手机、穿戴装置、智能手表以及车用显示屏等，提供用户更方便的信息传递与显示。为了使显示装置能更方便使用或具有更多功能，可在显示装置中设置例如感测件，以感测外界信息。然而，将感测件整合在显示装置中可能会产生许多问题，例如元件之间的彼此屏蔽效应、元件之间整合复杂、高成本、高耗能等，因此，如何将感测件整合在显示装置中是现今业界关注的重要项目。
发明内容
本发明提供一种具有感测用的感光元件的显示装置，其通过设计感光元件以及设计感光元件与发光元件之间的设置关系来提升显示装置的品质。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种显示装置，其包括基板、发光元件、驱动元件以及感光元件。发光元件设置在基板上，驱动元件电连接发光元件，感光元件用以感测光线，其中感光元件包括光感测层与光遮蔽层，且光遮蔽层投影重叠于光感测层的一部分。光遮蔽层设置在发光元件与基板之间，且光遮蔽层设置在发光元件与光感测层之间。
由于本发明的感光元件与发光元件的位置设计，使得发光元件所发射的光线在射出显示装置之前不需穿透过感光元件，因此，可减少对于感光元件的光学设计，以降低将感光元件整合至显示装置中的难度、简化显示装置的整体架构及/或降低显示装置的成本。此外，在本发明的感光元件中，光遮蔽层投影重叠于光感测层的一部分，以避免光感测层所接收到的光线过强，进而使光感测信号的分析难度降低。
附图说明
图1所示为本发明第一实施例的显示装置的剖面示意图。
图2所示为本发明第一实施例的显示装置与光线的剖面示意图。
图3所示为本发明第二实施例的显示装置的剖面示意图。
图4所示为本发明第三实施例的显示装置的剖面示意图。
图5所示为本发明第四实施例的显示装置的发光元件、感光元件、驱动元件的等效电路图。
图6所示为本发明第四实施例的显示装置的剖面示意图。
图7所示为本发明第五实施例的显示装置的发光元件、感光元件、驱动元件的等效电路图。
图8所示为本发明第五实施例的显示装置的剖面示意图。
附图标记说明：100、200、300、400、500-显示装置；110-基板；120-电路元件层；120s-凹槽；122-感光元件；124-驱动元件；126-发光元件；126a-第一端；126b-第二端；126c-第三端；412-扫描线；414-数据线；416-信号输出线；420-反射结构；BL-缓冲层；CL1-第一导电层；CL2-第二导电层；CL3-第三导电层；CS-连接结构；Cst-电容；D1-第一漏极；D2-第二漏极；D3-第三漏极；FG-手指；G1-第一栅极；G2-第二栅极；G3-第三栅极；IL1-第一绝缘层；IL2-第二绝缘层；IL3-第三绝缘层；IL4-第四绝缘层；L1、L2、L3-光线；LB-光遮蔽层；LB'-遮蔽结构；LE1、LE2-长度；LS-光感测层；LSa-第一部分；LSb-第二部分；S1-第一源极；S2-第二源极；S3-第三源极；SCS1-第一半导体结构；SCS2-第二半导体结构；SCS3-第三半导体结构；SM-半导体层；ST1-第一开关元件；ST2-第二开关元件；ST3-第三开关元件；TR1、TR2-导电走线；Vc-共同电压；Vdd-电压源；Z-方向。
具体实施方式
为使本领域技术人员能更进一步了解本发明，以下特列举本发明的优选实施例，并配合附图详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。须注意的是，附图均为简化的示意图，因此，仅显示与本发明有关的组件与组合关系，以对本发明的基本架构或实施方法提供更清楚的描述，而实际的组件与布局可能更为复杂。另外，为了方便说明，本发明的各附图中所示的组件并非以实际实施的数目、形状、尺寸做等比例绘制，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。
在下文说明书与权利要求书中，当“A1构件由B1所形成”，则表示A1构件的形成存在有B1或使用B1，且A1构件的形成不排除一个或多个其他的特征、区域、步骤、操作及/或构件的存在或使用。
在下文说明书与权利要求书中，当“C1构件投影重叠于D1构件”时，则表示C1构件在铅直方向(即，附图中的方向Z)上的投影重叠于D1构件，且C1构件可直接接触于D1构件或C1构件与D1构件之间存在有间隔件。
说明书与权利要求书中所使用的序数例如“第一”、“第二”等的用词用以修饰元件，其本身并不意含及代表该(或该些)元件有任何之前的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的元件得以和另一具有相同命名的元件能作出清楚区分。权利要求书与说明书中可不使用相同用词，据此，说明书中的第一构件在权利要求中可能为第二构件。
须知悉的是，以下所举实施例可以在不脱离本发明的精神下，可将数个不同实施例中的特征进行替换、重组、混合以完成其他实施例。各实施例间特征只要不违背发明精神或相冲突，均可任意混合搭配使用。
本发明的显示装置可为自发光式的显示装置，其中自发光式的显示装置可包括发光二极管(light emitting diode,LED)，例如有机发光二极管(organic light-emittingdiode,OLED)、无机发光二极管(inorganic light-emitting diode,LED)、次毫米发光二极管(mini LED)、微型发光二极管(micro-LED)、量子点发光二极管(QLED、QDLED)或其他适合的发光二极管，但不以此为限。本发明的显示装置可为具有感测功能的显示装置，例如具有触控功能及/或指纹感测功能的显示装置，但不以此为限。
本发明的显示装置可包括显示区以及位于显示区的至少一外侧的周边区，其中显示区内可设置有用以进行显示功能的元件，周边区内所设置的元件举例可辅助显示区内的元件，使得显示区内的元件可进行显示功能。在一些实施例中，周边区可设置在显示区的多个外侧。举例而言，周边区可环绕显示区，但不以此为限。
显示装置的显示区可包括多个像素(Pixel)，像素可包括至少一个子像素(Sub-pixel)。在一些实施例中，若显示装置为彩色显示器，一个像素举例可包括多个子像素，例如绿色子像素、红色子像素与蓝色子像素，但不限于此，像素所包括的子像素数量与颜色可依据需求而改变。在一些实施例中，若显示装置为单色显示器，一个像素举例可包括一个子像素，但不限于此。像素与子像素的数量、排列方式与形状可依据需求而调整。
请参考图1，图1所示为本发明第一实施例的显示装置的剖面示意图。如图1所示，本实施例的显示装置100可包括基板110，其中基板110可包括任何适合的材料。在本实施例中，基板110可为硬质基板或可挠式基板，并可依据其类型而对应包含例如半导体材料(如，硅及/或锗)、玻璃、塑料、石英、蓝宝石、聚酰亚胺(polyimide,PI)及/或聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)，但不以此为限。
如图1所示，本实施例的显示装置100可包括电路元件层120，设置在基板110上，其中电路元件层120可由至少一绝缘层、至少一导电层、至少一半导体层、其他适合的膜层或其组合而形成，其中导电层的材料可包括金属、合金、透明导电材料(例如氧化铟锡、氧化铟锌等)、其他适合的导电材料或其组合，绝缘层的材料举例可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、有机绝缘材料、其他适合的绝缘材料或其组合，半导体层的材料举例可包括多晶硅、非晶硅、金属氧化物半导体(例如氧化铟镓锌)、其他适合的半导体材料或其组合，但不以此为限。在图1中，电路元件层120可包括半导体层SM、第一绝缘层IL1、第一导电层CL1、第二绝缘层IL2、第二导电层CL2以及第三绝缘层IL3，其中半导体层SM与第一绝缘层IL1在第一导电层CL1与基板110之间，第二绝缘层IL2在第二导电层CL2与第一导电层CL1之间，第二导电层CL2在第二绝缘层IL2与第三绝缘层IL3之间，但不以此为限。此外，在图1中，电路元件层120可选择性地包括缓冲层BL，设置在半导体层SM与基板110之间，以提升半导体层SM的质量。
电路元件层120可包括多个电子元件，以进行显示功能与感测功能(例如，发光元件、触控感测及/或指纹感测)。在图1中，电路元件层120可包括驱动元件124、发光元件126与感光元件122，其中驱动元件124可电连接并驱动发光元件126，使得发光元件126能发射出所需的光线而进行画面显示，而感光元件122用以感测光线以进行感测功能。须说明的是，电路元件层120中的至少部分电子元件可通过电路元件层120中的绝缘层、导电层、半导体层的其中至少一个来形成。
感光元件122可包括光感测层LS与光遮蔽层LB，光感测层LS设置在基板110与光遮蔽层LB之间，且光感测层LS分离于光遮蔽层LB(即，光感测层LS与光遮蔽层LB之间存在有间隔结构)，其中光感测层LS用以进行光线的感测，光遮蔽层LB的材料可具有阻光功能(例如，光遮蔽层LB的光线穿透率小于10％)，光遮蔽层LB投影重叠于光感测层LS的一部分，以避免光感测层LS所接收到的光线过强，进而使光感测信号的分析难度降低。详细而言，光感测层LS的第一部分LSa可投影重叠于光遮蔽层LB，使得第一部分LSa被光遮蔽层LB遮蔽，光感测层LS的第二部分LSb不投影重叠于光遮蔽层LB，使得第二部分LSb不被光遮蔽层LB遮蔽而暴露，因此，光感测层LS可通过第二部分LSb来进行光线感测。
在本发明中，感光元件122可为任何包括光感测层LS与光遮蔽层LB的电子元件。在本实施例中，感光元件122可为第一开关元件ST1，其中第一开关元件ST1举例可为薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)，而薄膜晶体管可为顶栅型(top gate)薄膜晶体管、底栅型(bottom gate)薄膜晶体管、双栅(dual gate)薄膜晶体管或其他适合类型的晶体管，但不以此为限。在图1中，第一开关元件ST1可为顶栅型薄膜晶体管，因此，第一开关元件ST1可包括第一栅极G1、第一源极S1、第一漏极D1与第一半导体结构SCS1，第一半导体结构SCS1设置在第一栅极G1与基板110之间，且第一半导体结构SCS1可连接于第一源极S1与第一漏极D1之间，其中第一半导体结构SCS1可包括光感测层LS，光感测层LS可为第一半导体结构SCS1的通道层(即，通道层为第一半导体结构SCS1中第一源极S1与第一漏极D1之间的区域)，而光遮蔽层LB可为第一栅极G1。须说明的是，由于光遮蔽层LB投影重叠于光感测层LS的第一部分LSa，且不投影重叠于光感测层LS的第二部分LSb，因此，在作为感光元件122的第一开关元件ST1中，第一栅极G1仅投影重叠于第一半导体结构SCS1的通道层的一部分。
在本发明中，感光元件122的设置位置可依据需求而设计。在本实施例中，感光元件122可设置在子像素内。须说明的是，各子像素可依据需求而包括至少一个感光元件122或不包括感光元件122(即，所有子像素都包括感光元件122，或者，一些子像素包括感光元件122，另一些子像素不包括感光元件122)。此外，如图1所示，在感光元件122中，包括光感测层LS的第一半导体结构SCS1可由半导体层SM所形成(即，光感测层LS包括半导体材料)，第一源极S1与第一漏极D1可由第一导电层CL1所形成，第一栅极G1(光遮蔽层LB)可由第二导电层CL2所形成，但不以此为限。
发光元件126设置在基板110上，并依据对应的显示灰阶信号来发光而显示画面，其中各子像素内可包括一个或多个发光元件126。在本实施例中，发光元件126可为发光二极管，例如有机发光二极管、无机发光二极管、次毫米发光二极管、微型发光二极管、量子点发光二极管或其他适合的发光二极管，但不以此为限。在一些实施例中，发光元件126举例可包括第一端126a、第二端126b与第三端126c，其中发光元件126所发射的光线强度相关于第一端126a与第二端126b之间的电压差，而第三端126c可电连接一共同电压，但不以此为限。
在一些实施例中，发光元件126可依据所在的子像素而分别发射不同颜色的光，例如红光、绿光或蓝光，但不以此为限。在一些实施例中，所有发光元件126可发射同一种颜色的光线，而显示装置100可额外包括设置在发光元件126上的光转换层(图未示)，以将发光元件126所发射的光转换或过滤为不同颜色的光。光转换层可包括色阻(color filter)、量子点(Quantum Dot,QD)材料、萤光(fluorescence)材料、磷光(Phosphorescence)材料、其他适合的材料或其任意组合。举例而言，发光元件126可发射白光，光转换层可将白光转换为子像素所需的颜色，例如红光、绿光或蓝光，但不以此为限。
发光元件126的形成方式可依据需求及/或发光元件126的种类而调整。在一些实施例中，发光元件126的形成方式举例可包括沉积工艺、蚀刻工艺及/或微影工艺等半导体工艺，但不以此为限。在一些实施例中，发光元件126举例可通过接合工艺及/或转移工艺而设置在显示装置100中，但不以此为限。此外，在图1中，发光元件126可设置在第三绝缘层IL3上，并且，第三绝缘层IL3可选择性地具有凹槽120s，而发光元件126可设置在凹槽120s中，但不以此为限。
在本发明中，驱动元件124可设置在子像素内，并可包括用以驱动发光元件126的电子元件，以形成子像素中的显示驱动电路。举例而言，各子像素中的显示驱动电路的驱动元件124可包括开关元件、被动元件(例如，电容)、其他适合的电子元件或其组合，而各子像素中驱动电路的元件的数量与配置可依据需求而设计。在本实施例中，作为驱动元件124的开关元件举例可为薄膜晶体管，而薄膜晶体管可为顶栅型薄膜晶体管、底栅型薄膜晶体管、双栅薄膜晶体管或其他适合类型的晶体管，但不以此为限。
在图1中，驱动元件124可包括第二开关元件ST2，而第二开关元件ST2可为顶栅型薄膜晶体管，因此，第二开关元件ST2可包括第二栅极G2、第二源极S2、第二漏极D2与第二半导体结构SCS2，第二半导体结构SCS2设置在第二栅极G2与基板110之间，且第二半导体结构SCS2可连接于第二源极S2与第二漏极D2之间，其中第二源极S2与第二漏极D2的其中一个可通过连接结构CS而电连接发光元件126，但不以此为限。须说明的是，连接结构CS可包括任何适合的导电材料(例如金属)，且连接结构CS可各自依据需求而穿过至少一层的绝缘层(例如，在图1中，连接在第二漏极D2与发光元件126的第一端126a之间的连接结构CS穿过第二绝缘层IL2与第三绝缘层IL3)，但不以此为限。
举例而言，在本实施例的驱动元件124的第二开关元件ST2中，如图1所示，第二半导体结构SCS2可由半导体层SM所形成，第二源极S2与第二漏极D2可由第二导电层CL1所形成，第二栅极G2可由第二导电层CL2所形成，因此，第一半导体结构SCS1(包括光感测层LS)与第二半导体结构SCS2可以同一膜层(即，半导体层SM)形成，第一源极S1、第一漏极D1、第二源极S2与第二漏极D2可以同一导电层(即，第一导电层CL1)形成，第一栅极G1(即，光遮蔽层LB)与第二栅极G2可以同一导电层(即，第二导电层CL2)形成，但不以此为限。
在本发明中，光遮蔽层LB设置在发光元件126与基板110之间，且光遮蔽层LB设置在发光元件126与光感测层LS之间(即，光遮蔽层LB设置在发光元件126的底表面与光感测层LS的顶表面之间)，使得发光元件126所发射的光线在射出显示装置100之前不需穿透过感光元件122。因此，可减少对于感光元件122的光学设计(例如，膜层的折射率、穿透率等)，以降低将感光元件122整合至显示装置100中的难度，并简化显示装置100在整合感光元件122后的整体架构，进而降低显示装置100的成本。
请参考图2，并同时参考图1，图2所示为本发明第一实施例的显示装置100与光线的剖面示意图。在图2中，光线L1、L2为发光元件126所发射的光线，而光线L3是触碰物经由反射发光元件126所发射的光线(如，光线L1)所形成的反射光，其中发光元件126朝着相反于基板110的一侧发射光线L1(即，光线L1向上发射)，而光线L2可为发光元件126所发射的其他光线，其中光线L1的一部分可照射到第三绝缘层IL3的凹槽120s的侧壁，并折射而向上射出显示装置100。须说明的是，触碰物可为任何适合的物体，例如手指、触控笔等，本文的触碰物以手指FG为例进行说明，但本发明的触碰物并不以此为限。在本实施例中，光线L3可照射到感光元件122的光感测层LS，而感光元件122可依据照射到光感测层LS的光线L3的光强度而产生对应的感应值，因此，可通过感光元件122所产生的感应值来进行光线L3(即，手指FG的反射光)的光强度的侦测，以达到例如触控感测的功能。在本实施例中，由于感光元件122的光感测层LS可包括半导体材料，因此，当光线L3照射到光感测层LS时，光感测层LS可依据光线L3的光强度而对应在半导体材料中产生载子，以使感光元件122产生对应的漏电流(光电流)，进而通过测量感光元件122所产生的电流而侦测到光线L3(即，手指FG的反射光)的光强度。举例而言，当感光元件122所侦测到的光强度较大时，表示触碰物触碰显示装置100的感测区，而当感光元件122所侦测到的光强度较小时，表示触碰物并未触碰显示装置100的感测区，但不以此为限。
为了降低发光元件126所发射的光线L2照射到感光元件122的光感测层LS的可能性，以提升感光元件122对于光线L3的光强度的准确性，感光元件122的光遮蔽层LB可在投影重叠于光感测层LS的一部分的情况下往发光元件126靠近。详细而言，在图1与图2中，光感测层LS的第一部分LSa(投影重叠于光遮蔽层LB)比第二部分LSb(不投影重叠于光遮蔽层LB)更靠近发光元件126，但不以此为限。
在本实施例中，包括半导体材料的光感测层LS在照射光线的条件下的载子产生率G的公式为其中η为一个光子所能产生的载子数量，POT为光功率，hv为光子能量，W为光感测层LS中能照射到光线的区域的宽度，L为光感测层LS中能照射到光线的区域的长度，D为光感测层LS的厚度。在感光元件122进行感测的操作中，感光元件122所产生的电流包括漏极电流(ID)与漏电流，而漏电流与载子产生率G呈正相关。根据上述载子产生率G的公式，可以理解到可通过设计光遮蔽层LB所遮蔽的光感测层LS的面积(即，调整L、D)来控制感光元件122所产生的漏电流，以达到所需的感测敏感度与准确性。
在一些实施例中，光感测层LS的第一部分LSa(投影重叠于光遮蔽层LB)对于光感测层LS的面积的比值可大于或等于0.14且小于1，使得感光元件122可以产生适当的漏电流，以达到所需的感测敏感度与准确性，但不以此为限。举例而言，在图1中，第一部分LSa的长度LE1可为5微米(μm)，第二部分LSb的长度LE2可为30微米，使得光感测层LS的第一部分LSa对于光感测层LS的面积的比值可为0.142，但不以此为限。须说明的是，若光感测层LS所包括的半导体材料具有低漏电性质(例如氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO))，则光感测层LS的第一部分LSa对于光感测层LS的面积的比值可较小(例如小于0.5)，以提升漏电流。
显示装置100还可包括任何所需的膜层及/或结构。显示装置100可包括多条扫描线与多条数据线，其中扫描线用以传输开关信号，数据线用以传输显示灰阶信号，使得子像素中的发光元件126与驱动电路的驱动元件124可对应接收信号，以使发光元件126可依据显示灰阶信号来发光而显示画面。举例而言，扫描线可电连接驱动元件124的第二开关元件ST2的第二栅极G2，数据线可电连接发光元件126的第一端126a，发光元件126的第二端126b可接地，但不以此为限。举例而言，扫描线可同时电连接驱动元件124的第二开关元件ST2的第二栅极G2与感光元件122的第一开关元件ST1的第一栅极G1，但不以此为限。
显示装置100可选择性地包括具有阻光特性的光阻挡层，设置在像素之间或子像素之间，以遮蔽下层元件(例如，开关元件或导线)或降低外界光经由显示装置100中的元件(例如，开关元件或导线)所反射的概率。光阻挡层举例可包括黑色光阻、黑色油墨、黑色树酯、黑色颜料、其他适合的材料或上述的组合。另外，在一些实施例中，显示装置100还可选择性地包括光学膜层，例如抗反射膜、增亮膜、偏光片、其他适合的膜层或其任何组合，而光学膜层可设置在任何适合的位置。
本发明的显示装置不以上述实施例为限。下文将继续揭示本发明的其它实施例与变化实施例，然而为了简化说明并突显各实施例与变化实施例之间的差异，下文中使用相同标号标注相同组件，并不再对重复部分作赘述。
请参考图3，图3所示为本发明第二实施例的显示装置的剖面示意图。如图3所示，本实施例与第一实施例的差异在于显示装置200的感光元件122与驱动元件124的设计，其中感光元件122的第一开关元件ST1与驱动元件124的第二开关元件ST2可为底栅型薄膜晶体管。详细而言，电路元件层120还可包括第四绝缘层IL4与第三导电层CL3，第三导电层CL3设置在基板110(或缓冲层BL)与第四绝缘层IL4之间，第四绝缘层IL4设置在第三导电层CL3与半导体层SM之间。在图3的感光元件122(第一开关元件ST1)中，包括光感测层LS的第一半导体结构SCS1可由半导体层SM所形成，第一源极S1与第一漏极D1可由第一导电层CL1所形成，第一栅极G1可由第三导电层CL3所形成，光遮蔽层LB可由第二导电层CL2所形成，使得光感测层LS设置在第一栅极G1与光遮蔽层LB之间，其中光遮蔽层LB可为浮接(floating)或连接到固定电压，但不以此为限。在图3的驱动元件124的第二开关元件ST2中，第二半导体结构SCS2可由半导体层SM所形成，第二源极S2与第二漏极D2可由第二导电层CL1所形成，第二栅极G2可由第三导电层CL3所形成。因此，第一半导体结构SCS1(包括光感测层LS)与第二半导体结构SCS2可以同一膜层(即，半导体层SM)形成，第一源极S1、第一漏极D1、第二源极S2与第二漏极D2可以同一导电层(即，第一导电层CL1)形成，第一栅极G1与第二栅极G2可以同一导电层(即，第三导电层CL3)形成，但不以此为限。此外，为了避免光线照射到驱动元件124的第二开关元件ST2的第二半导体结构SCS2以使第二开关元件ST2可以正常运作，第二导电层CL2可另包括投影重叠于第二开关元件ST2的第二半导体结构SCS2的遮蔽结构LB’，其中遮蔽结构LB’可为浮接或连接到固定电压。
在另一实施例中，可将图3所示的感光元件122的第一开关元件ST1改变为双栅型薄膜晶体管，因此，感光元件122(第一开关元件ST1)具有两个第一栅极G1，分别由第二导电层CL2与第三导电层CL3所形成，且第二导电层CL2的第一栅极G1作为感光元件122的光遮蔽层LB。在另一实施例中，可将图3所示的驱动元件124的第二开关元件ST2改变为双栅型薄膜晶体管，因此，第二开关元件ST2中具有两个第二栅极G2，分别由第二导电层CL2与第三导电层CL3所形成。
在另一实施例中(图未示)，感光元件122的第一开关元件ST1与驱动元件124的第二开关元件ST2可为不同类型的薄膜晶体管。举例而言，感光元件122的第一开关元件ST1可为图3所示的底栅型薄膜晶体管，驱动元件124的第二开关元件ST2可为顶栅型薄膜晶体管，使得感光元件122的第一开关元件ST1的光遮蔽层LB与驱动元件124的第二开关元件ST2的第二栅极G2以同一导电层(即，第二导电层CL2)形成，但感光元件122的第一开关元件ST1的第一栅极G1与驱动元件124的第二开关元件ST2的第二栅极G2以不同的导电层形成，但不以此为限。
请参考图4，图4所示为本发明第三实施例的显示装置的剖面示意图。如图4所示，本实施例与第一实施例的差异在于显示装置300的感光元件122与驱动元件124的设计，其中感光元件122(第一开关元件ST1)中包括光感测层LS的第一半导体结构SCS1以及驱动元件124的第二开关元件ST2的第二半导体结构SCS2为基板110的一部分。也就是说，感光元件122的光感测层LS为基板110的一部分。在本实施例中，基板110可包括半导体材料。举例而言，基板110可为硅基板110(N型/P型硅基板)，但不以此为限。本实施例所述的结构可相容于典型的发光二极管的制造工艺，并可提高显示装置中的电子元件在物理上的电特性。此外，在本实施例中，由于可不需在基板110上额外设置用以包含第一半导体结构SCS1与第二半导体结构SCS2的半导体层，因此可降低成本。
请参考图5与图6，图5所示为本发明第四实施例的显示装置的发光元件、感光元件、驱动元件的等效电路图，图6所示为本发明第四实施例的显示装置的剖面示意图，其中图6所示的导电走线TR1与栅极以不同的厚度来进行区别，但实际上导电走线TR1与栅极属于同一膜层而具有相同的厚度。如图5与图6所示，本实施例的显示装置400还详细描述了子像素中的电路。在图5与图6中，驱动元件124可包括第二开关元件ST2、第三开关元件ST3与电容Cst，其中第三开关元件ST3的第三半导体结构SCS3可连接于第三源极S3与第三漏极D3之间，第三开关元件ST3的第三栅极G3可电连接扫描线412，第三开关元件ST3的第三源极S3与第三漏极D3的其中一个可电连接数据线414，第三开关元件ST3的第三源极S3与第三漏极D3的其中另一个可通过导电走线TR1电连接电容Cst与第二开关元件ST2的第二栅极G2，第二开关元件ST2的第二源极S2与第二漏极D2的其中一个可电连接一电压源Vdd，第二开关元件ST2的第二源极S2与第二漏极D2的其中另一个可电连接发光元件126的第一端126a，发光元件126的第二端126b可接地，但不以此为限。另外，在本发明中，第二开关元件ST2与第三开关元件ST3的类型与膜层设计可依据需求而调整。举例而言，第二开关元件ST2与第三开关元件ST3可都为顶栅型薄膜晶体管，并具有相同的膜层设计，但不以此为限。此外，电容Cst可由电路元件层120中的至少两个导电层以及夹设于其中的绝缘层而形成。
如图5与图6所示，在感光元件122(第一开关元件ST1)中，第一栅极G1举例可电连接扫描线412(即，第一开关元件ST1的第一栅极G1与第三开关元件ST3的第三栅极G3连接到相同的扫描线412)，第一源极S1与第一漏极D1的其中一个可电连接共同电压Vc(即，第一开关元件ST1的第一源极S1与第一漏极D1的其中一个可电连接发光元件126的第三端126c)，第一源极S1与第一漏极D1的其中另一个可电连接信号输出线416，但不以此为限。
此外，在图6中，显示装置400还可选择性地包括反射结构420，设置在发光元件126的周围，以反射发光元件126所发射出来的光线(如，光线L2)，进而提升发光元件126的光线使用率，并同时集中光线。举例而言，在图6中，发光元件126与反射结构420都设置在第三绝缘层IL3的凹槽120s中，而反射结构420可设置在凹槽120s的侧壁与底面，但不以此为限，前述的反射结构420也可适用于在其他实施例中设置。
请参考图7与图8，图7所示为本发明第五实施例的显示装置的发光元件、感光元件、驱动元件的等效电路图，图8所示为本发明第五实施例的显示装置的剖面示意图，其中图8所示的导电走线TR1与栅极以不同的厚度来进行区别，但实际上导电走线TR1与栅极属于同一膜层而具有相同的厚度。如图7与图8所示，本实施例与第四实施例的差异在于显示装置500的子像素中的电路设计，其中感光元件122(第一开关元件ST1)的第一源极S1与第一漏极D1的其中一个可通过导电走线TR2电连接电压源Vdd(即，电压源Vdd可电连接第一开关元件ST1的第一源极S1与第一漏极D1的其中一个以及第二开关元件ST2的第二源极S2与第二漏极D2的其中一个)，第一源极S1与第一漏极D1的其中另一个可电连接信号输出线416，但不以此为限。由于本实施例的感光元件122(第一开关元件ST1)从电连接共同电压Vc(如，图6)改为电连接电压源Vdd，且扫描线412同时连接感光元件122的第一栅极G1与第三开关元件ST3的第三栅极G3，因此，可通过上述信号共用的设计而简化电路，并降低感光元件122的设计难度。
在本发明中，导电走线TR2可依需求而设计。举例而言，在图8中，电路元件层120还可包括第四绝缘层IL4与第三导电层CL3，第三导电层CL3可设置在基板110(或缓冲层BL)与第四绝缘层IL4之间，第四绝缘层IL4可设置在第三导电层CL3与半导体层SM之间(即，第三导电层CL3可设置在第一导电层CL1与基板110之间)，其中第三导电层CL3可包括导电走线TR2，且导电走线TR2可电连接在感光元件122(即，第一开关元件ST1)的第一源极S1与第一漏极D1(例如，都包括在第一导电层CL1中)的其中一个以及驱动元件124的第二开关元件ST2的第二源极S2与第二漏极D2(例如，都包括在第一导电层CL1中)的其中一个之间。由于本实施例的显示装置500多设置了一层导电层(第三导电层CL3)，因此，显示装置500的电路设计可更加弹性。
综上所述，由于本发明的感光元件与发光元件的位置设计，使得发光元件所发射的光线在射出显示装置之前不需穿透过感光元件，因此，可减少对于感光元件的光学设计，以降低将感光元件整合至显示装置中的难度、简化显示装置的整体架构及/或降低显示装置的成本。此外，在本发明的感光元件中，光遮蔽层投影重叠于光感测层的一部分，以避免光感测层所接收到的光线过强，进而使光感测信号的分析难度降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
一基板；
一发光元件，设置在所述基板上；
一驱动元件，电连接所述发光元件；以及
一感光元件，用以感测光线，其中所述感光元件包括一光感测层与一光遮蔽层，且所述光遮蔽层投影重叠于所述光感测层的一部分；
其中所述光遮蔽层设置在所述发光元件与所述基板之间，且所述光遮蔽层设置在所述发光元件与所述光感测层之间。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光感测层包括一第一部分以及一第二部分，所述第一部分投影重叠于所述光遮蔽层，所述第二部分不投影重叠于所述光遮蔽层，所述第一部分比所述第二部分更靠近所述发光元件。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述感光元件包括一第一源极、一第一漏极与一第一半导体结构，所述第一半导体结构连接于所述第一源极与所述第一漏极之间，所述第一半导体结构包括所述光感测层，且所述光感测层为所述第一半导体结构的通道层。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，还包括一第一导电层与一第二导电层，其中所述第二导电层设置在所述第一导电层与所述基板之间，所述驱动元件包括一第二源极与一第二漏极，所述第一导电层包括所述第一源极、所述第一漏极、所述第二源极与所述第二漏极，所述第二导电层包括一导电走线，所述导电走线电连接在所述第一源极与所述第一漏极的其中一个以及所述第二源极与所述第二漏极的其中一个之间。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光感测层包括半导体材料，所述光遮蔽层为所述感光元件的一第一栅极。
6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光感测层包括半导体材料，所述感光元件包括一第一栅极，所述光感测层设置在所述第一栅极与所述光遮蔽层之间。
7.如权利要求5或6所述的显示装置，其特征在于，所述驱动元件包括一第二栅极，所述第二栅极与所述第一栅极以同一导电层形成。
8.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述驱动元件包括一第二栅极，所述第二栅极与所述光遮蔽层以同一导电层形成。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光感测层包括半导体材料，所述光感测层为所述基板的一部分。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述驱动元件包括一第二半导体结构，所述光感测层与所述第二半导体结构以同一膜层形成。
11.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光感测层包括一第一部分以及一第二部分，所述第一部分投影重叠于所述光遮蔽层，所述第二部分不投影重叠于所述光遮蔽层，所述第一部分的面积对于所述光感测层的面积的比值大于或等于0.14且小于1。
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