TW201337871A - 具影像擷取功能之顯示器裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種具影像擷取功能之顯示器裝置，至少包括：一第一基板；一畫素陣列設置於該第一基板上，其中該畫素陣列包括多個次畫素；一薄膜電晶體陣列設置於該畫素陣列中，用以控制一影像資料傳送至該畫素陣列；以及一感光元件陣列設置於該畫素陣列中，當一光照射該畫素陣列中之一次畫素時，該感光元件陣列中對應該次畫素之一感光元件會產生一漏電流，以反映該光之灰階量。

Description

具影像擷取功能之顯示器裝置及其操作方法

本發明是有關於一種網路攝影機裝置，且特別是有關於一種與顯示器電晶體陣列共構之網路攝影機裝置。

網路攝影機(WebCam)是將來自影像感測器的訊號數位化後產生視訊流，並將視訊流透過USB資料傳輸線傳輸至電腦，而使用者僅可透過與此攝影機連接的電腦觀看此網路攝影機所擷取的影像，再經由電腦內的網路應用程式，將攝影機影像傳送至另一特定的電腦裝置。

上述的外接型網路攝影機是透過USB傳輸線與電腦連接，然而現今之筆記型電腦均是採用內建方式將網路攝影機直接裝設於電腦內部，其配置方式通常是將網路攝影機模組設置於螢幕頂部邊緣中央部位。然而，如此之配置方式，須於螢幕邊緣預留一凹槽位置來裝置網路攝影機模組，如此除了會破壞螢幕邊緣之完整性及不美觀外，更無助於整體筆記型電腦體積之降低。

根據本發明之一態樣，主要是提供一種具影像擷取功能之顯示器裝置，至少包括：一第一基板；一畫素陣列設置於該第一基板上，其中該畫素陣列包括多個次畫素；一薄膜電晶體陣列設置於該畫素陣列中，用以控制一影像資料傳送至該畫素陣列；以及一感光元件陣列設置於該畫素陣列中，當一光照射該畫素陣列中之一次畫素時，該感光元件陣列中對應該次畫素之一感光元件會產生一漏電流，以反映該光之灰階量。

在一實施例中，更包括複數條平行排列於行方向之資料線設置於該第一基板上；以及複數條平行排列於列方向之閘極線設置於該第一基板上，其中該些條資料線與該些條閘極線共同定義出該畫素陣列。

在一實施例中，更包括更包括一第二基板與該第一基板面對面放置，一色層以及一黑色矩陣形成於該第二基板上，其中該色層更包括紅、藍和綠三種色單元，重複依序排列於該第二基板上以分別通過紅、藍、綠三原色光，其中每一色單元對應該畫素陣列中之一次畫素，該黑色矩陣係設置於該三種色單元間之位置上。

在一實施例中，該畫素陣列中之每一次畫素至少包括該薄膜電晶體陣列中之一薄膜電晶體以及該感光元件陣列中之一感光元件，該黑色矩陣更設置於該第二基板對應該次畫素薄膜電晶體之位置上，以及設置於該第二基板對應該次畫素環繞該感光元件之位置上。

在一實施例中，其中該感光元件為一薄膜電晶體，其中該薄膜電晶體陣列與該感光元件陣列係使用相同製程形成於該畫素陣列中。

根據本發明之另一態樣在提供一種具影像擷取功能之顯示器裝置，至少包括：一第一基板，一第二基板以及一液晶層，位於該第一基板和該第二基板間。其中第一基板包括一畫素陣列具有多個次畫素；一薄膜電晶體陣列設置於該畫素陣列中，用以控制一影像資料傳送至該畫素陣列；以及一感光元件陣列設置於該畫素陣列中，當一光照射該畫素陣列中之一次畫素時，該感光元件陣列中對應該次畫素之一感光元件會產生一漏電流，以反映該光之灰階量。第二基板與該第一基板面對面放置，一色層以及一黑色矩陣形成於該第二基板上，其中該色層更包括紅、藍和綠三種色單元，重複依序排列於該第二基板上以分別通過紅、藍、綠三原色光，其中每一色單元對應該畫素陣列中之一次畫素，該黑色矩陣係設置於該三種色單元間之位置上。

根據本發明之另一態樣在提供上述顯示器裝置進行影像擷取之方法，包括：使用該感光元件陣列檢測射入該畫素陣列每一次畫素之色光所產生之對應漏電流；根據產生之漏電流轉換成射入對應次畫素之色光灰階強度；根據色光灰階強度進行混色來形成一畫素影像；以及組合所有之畫素影像得到該影像。

在一實施例中，該色光包括紅、藍、綠三原色光，而根據色光灰階強度進行混色來形成一畫素影像，是將相鄰次畫素之紅、藍、綠三原色色光之灰階強度進行混色。

綜上所述，本發明藉由在薄膜電晶體陣列中額外形成感光元件陣列，藉此感光元件陣列擷取影像，使得顯示器面板同時具有擷取影像功能，而不需額外配置一網路攝影機，因此有助於整體電腦體積之降低。

以下為本發明較佳具體實施例以所附圖示加以詳細說明，下列之說明及圖示使用相同之參考數字以表示相同或類似元件，並且在重複描述相同或類似元件時則予省略。

鑒於習知內建之方式，係將網路攝影機直接裝設於螢幕邊緣，造成須於螢幕邊緣預留一裝設位置，並無助於整體筆記型電腦體積之降低。因此本發明利用在薄膜電晶體陣列中另形成一感光元件陣列，藉此感光元件陣列擷取影像，使得顯示器面板同時具有擷取影像功能，而不需額外配置一網路攝影機，因此有助於整體筆記型電腦體積之降低。且，由於薄膜電晶體亦為一感光元件，因此感光元件陣列可使用薄膜電晶體製程，而和顯示器之薄膜電晶體陣列同時形成，並不需額外製程步驟。以下將以一實施例說明本發明之應用。

第1圖所示係根據本發明一實施例之陣列基板平面圖，第2圖所示為從第1圖AA’線視入之剖視圖。在本實施例中，該陣列基板中之每一次畫素同時具有作為開關元件之薄膜電晶體，以及用以擷取影像作為感光元件之薄膜電晶體。

請先參閱第2圖所示，具影像擷取功能之顯示器裝置100包含有：一陣列基板110、一濾光片基板120和一液晶層130。液晶層130係挾持於陣列基板110和濾光片基板120之間。

陣列基板110至少包含有：一第一基板101，以及形成於該第一基板之上作為開關元件之薄膜電晶體陣列，和用以擷取影像之感光元件陣列，其中薄膜電晶體陣列中之薄膜電晶體105，和感光元件陣列中之薄膜電晶體106係使用相同之製程同時形成於第一基板101上，並具有相同之結構，例如：包括位於第一基板101上薄膜電晶體105之閘極1051以及薄膜電晶體106之閘極1061，其中第一基板可為一玻璃基板。一介電層102位於閘極1051和1061上。薄膜電晶體105之通道1052和薄膜電晶體106之通道1062則分別形成於介電層102上，並位於閘極1051和閘極1061之上，其中通道1052和通道1062可由非晶矽(amorphous Si)層所形成。接著在通道1052和通道1062以及介電層102之上，分別形成薄膜電晶體105之一源極電極1053與一汲極電極1054，和薄膜電晶體106之一源極電極1063與一汲極電極1064。之後，一保護層103位於源極電極1053和1063以及汲極電極1054和1064之上。其中，保護層103具有一接觸洞1055，以暴露出薄膜電晶體105之一部分汲極電極1054，一畫素電極1056透過接觸洞1055可與汲極電極1054電性連接，而此畫素電極1056，例如，為由氧化銦錫(Indium Tim Oxide，ITO)所組成。

濾光片基板120係包含有：一第二基板121、一黑色矩陣123、一色層124及一氧化銦錫層(Indium Tin Oxide，ITO)125。第二基板121係作為黑色矩陣123、色層124和氧化銦錫層125之載體。該色層124具紅(R)124a、藍(B)124b和綠(G)124c三種色單元，重複規則排列該三種色單元124a,124b和124c於該第二基板121上以分別通過紅、藍、綠三原色光，阻擋其他波長的光通過，其中每個色單元124a、124b和124c分別對應陣列基板110上之一次畫素，相鄰之紅、藍、綠色單元124a、124b和124c之對應次畫素組合成一畫素。而該黑色矩陣123設置於該三種色單元124a,124b和124c之間，其作用係遮斷通過三種色單元124a,124b和124c間之光線，防止光線洩漏。而氧化銦錫層125則與陣列基板110配合控制液晶層130之旋轉角度，以控制色層124中各色單元之光線通過多寡以顯示不同之顏色，藉由混合通過該三種色單元124a,124b和124c之光線，可顯示一畫素影像。

此外，在本實施例中，在每個色單元124a、124b和124c對應一次畫素中之薄膜電晶體106位置上，亦形成有黑色矩陣123，且該黑色矩陣123係以環繞對應薄膜電晶體106之方式建置在第二基板121。以第2圖為例，薄膜電晶體106係位於綠色單元124c之對應次畫素中，因此在第二基板121上，黑色矩陣123係以環繞對應薄膜電晶體106之方式建置在綠色單元124c中。在此架構下，只有直向射入綠色單元124c之光線可通過，藉以杜絕其他種色光為薄膜電晶體106所接收，依此可擷取面板正前方影像。在上述之實施例中，係於每個色單元之對應次畫素中，均配置有用以擷取影像作為感光元件之薄膜電晶體106。然而在另一實施例中，亦可以六個相鄰色單元為一組，於相同顏色色單元之兩對應次畫素其中之一，配置用以擷取影像作為感光元件之薄膜電晶體106。在一實施例中，若濾光片基板120上之色單元排列如第3圖所示，其中區域301中之六個相鄰色單元可被劃歸為一組，為了感應射入紅色色單元301a和301b之光線強度，可於紅色色單元301a和301b其中之一之對應次畫素區域中，配置用以擷取影像之薄膜電晶體106。而在另一實施例中，其配置位置亦可於紅色色單元301a和301b之兩對應次畫素之鄰接位置上，並不限於須配置於次畫素區域中。值得注意的是，第3圖僅為一概略圖，且為方便說明僅畫出濾光片基板120上之部分色單元，且其中之色單元排列方式，亦不以第3圖為限。

其中陣列基板100之佈置如第1圖所示，陣列基板100，具有多條排列在行方向之資料線107，以及多條排列在列方向之閘極線108，資料線107和閘極線108彼此交叉而在第一基板101上界定出一畫素陣列。畫素陣列中之每一次畫素104包括至少兩薄膜電晶體，一為作為開關元件之薄膜電晶體105，以及用以擷取影像作為感光元件之薄膜電晶體106。其中薄膜電晶體105佈置在閘極線108與資料線107之交越部分附近。而薄膜電晶體106則佈置在次畫素104中不和薄膜電晶體105接觸之任一位置中。此薄膜電晶體105係包含有：形成在基板101上之閘極電極1051與對應之閘極線108耦接、在此閘極電極1051上面之閘極介電層(圖中未畫出)、在此閘極介電層上面之一源極電極1053與對應之資料線107耦接和汲極電極1054透過接觸洞1055與畫素電極1056相接觸，畫素電極1056佈置在次畫素104內。薄膜電晶體106係包含有：形成在基板101上之閘極電極1061、在此閘極電極1061上面之閘極介電層(圖中未畫出)、在此閘極介電層上面之一源極電極1063和汲極電極1064。其中薄膜電晶體105係作為開關元件，當薄膜電晶體105因閘極線108之選擇而開啟後，資料線107上之資料電壓，可透過源極電極1053和汲極電極1054傳送至畫素電極1056，驅動對應之液晶層旋轉一定角度，而讓一定量之光通過。而薄膜電晶體106作為感光元件，因此當此一定量之光照射到薄膜電晶體106時會產生一漏電流，藉由檢測此漏電流之大小，既可得到對應之色光灰階強度。在一實施例中，薄膜電晶體106之源極電極1062可耦接一傳輸線，藉以傳送薄膜電晶體106照光時產生之漏電流至一漏電流檢測器。此外閘極線108與儲存電極109相交疊，且和儲存電極109一起界定出儲存電容器。該儲存電極109係透過儲存接觸洞109a，與畫素電極1056相接觸。

紅色色單元124a、藍色色單元124b和綠色色單元124c，是形成濾光片基板200上之對應次畫素104位置上。其中紅色色單元124a、藍色色單元124b和綠色色單元124c可由厚絕緣樹脂製成，以分別通過紅、藍、綠三原色光，阻擋其他波長的光通過。此外，黑色矩陣123佈置在濾光片基板200上，且形成在對應之薄膜電晶體105位置上，以及薄膜電晶體106之周圍位置上。

第4圖所示為利用本發明顯示裝置擷取影像之流程圖，請同時參閱第1~3圖。其中該顯示裝置之每個色單元對應之次畫素均形成有作為感光元件之薄膜電晶體106。當進行顯示裝置螢幕前方影像擷取時，首先於步驟401檢測射入螢幕紅、藍、綠三原色光產生之對應漏電流。在一實施例中，射入之光線，經由濾光片基板200上之紅色色單元124a、藍色色單元124b和綠色色單元124c分色後，會分別照射設置在對應次畫素中之薄膜電晶體106，此時被照射到薄膜電晶體106時會產生一漏電流。

接著於步驟402，根據產生之漏電流轉換成對應之色光灰階強度。在一實施例中，薄膜電晶體106因照光產生之漏電流會透過與薄膜電晶體106源極電極1062耦接之一傳輸線，傳送至一漏電流檢測器，藉由檢測漏電流之大小，來轉換成對應之色光灰階強度。

接著於步驟403，將紅、藍、綠三原色光進行混色。在一實施例中，根據紅、藍、綠三原色各色光之灰階強度進行混色，來形成一畫素影像。

最後於步驟404，組合所有之畫素影像得到螢幕前方影像。

綜合上述所言，本發明係藉由在薄膜電晶體陣列中額外形成感光元件陣列，藉此感光元件陣列擷取影像，使得顯示器面板同時具有擷取影像功能，而不需額外配置一網路攝影機，因此有助於整體電腦體積之降低。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，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．．．顯示器裝置

101．．．第一基板

102．．．介電層

103．．．保護層

104．．．次畫素

105、106．．．薄膜電晶體

107．．．資料線

108．．．閘極線

109．．．儲存電極

109a．．．儲存接觸洞

110．．．陣列基板

120．．．濾光片基板

121．．．第二基板

123．．．黑色矩陣

124．．．色層

124a、124b、124c．．．色單元

125．．．氧化銦錫層

130．．．液晶層

1051、1061．．．閘極

1052、1062．．．通道

1053、1063．．．源極電極

1054、1064．．．汲極電極

1055、109a．．．接觸洞

1056．．．畫素電極

301．．．區域

301a 301b．．．紅色色單元

401~404．．．步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖所示係根據本發明一實施例之陣列基板平面圖。

第2圖所示為從第1圖AA’線視入之剖視圖。

第3圖所示為濾光片基板上之色單元排列概略圖。

第4圖所示為利用本發明顯示裝置擷取影像之流程圖。

100．．．顯示器裝置

101．．．第一基板

104．．．次畫素

105、106．．．薄膜電晶體

107．．．資料線

108．．．閘極線

109．．．儲存電極

109a．．．儲存接觸洞

123．．．黑色矩陣

124a、124b．．．色單元

1051、1061．．．閘極

1053、1063．．．源極電極

1054、1064．．．汲極電極

1055．．．接觸洞

1056．．．畫素電極

Claims (10)

1. 一種具影像擷取功能之顯示器裝置，至少包括：一第一基板；一畫素陣列設置於該第一基板上，其中該畫素陣列包括多個次畫素；一薄膜電晶體陣列設置於該畫素陣列中，用以控制一影像資料傳送至該畫素陣列；以及一感光元件陣列設置於該畫素陣列中，當一光照射該畫素陣列中之一次畫素時，該感光元件陣列中對應該次畫素之一感光元件會產生一漏電流，以反映該光之灰階量。
2. 如請求項1所述之顯示器裝置，更包括複數條平行排列於行方向之資料線設置於該第一基板上；以及複數條平行排列於列方向之閘極線設置於該第一基板上，其中該些條資料線與該些條閘極線共同定義出該畫素陣列。
3. 如請求項2所述之顯示器裝置，更包括一第二基板與該第一基板面對面放置，一色層以及一黑色矩陣形成於該第二基板上，其中該色層更包括紅、藍和綠三種色單元，重複依序排列於該第二基板上以分別通過紅、藍、綠三原色光，其中每一色單元對應該畫素陣列中之一次畫素，該黑色矩陣係設置於該三種色單元間之位置上。
4. 如請求項3所述之顯示器裝置，其中該畫素陣列中之每一次畫素至少包括該薄膜電晶體陣列中之一薄膜電晶體以及該感光元件陣列中之一感光元件，該黑色矩陣更設置於該第二基板對應該次畫素薄膜電晶體之位置上，以及設置於該第二基板對應該次畫素環繞該感光元件之位置上。
5. 如請求項1所述之顯示器裝置，其中該感光元件為一薄膜電晶體。
6. 如請求項1所述之顯示器裝置，其中該薄膜電晶體陣列與該感光元件陣列係使用相同製程形成於該畫素陣列中。
7. 一種具影像擷取功能之顯示器裝置，至少包括：一第一基板，包括：一畫素陣列，其中該畫素陣列包括多個次畫素；一薄膜電晶體陣列設置於該畫素陣列中，用以控制一影像資料傳送至該畫素陣列；以及一感光元件陣列設置於該畫素陣列中，當一光照射該畫素陣列中之一次畫素時，該感光元件陣列中對應該次畫素之一感光元件會產生一漏電流，以反映該光之灰階量；以及一第二基板與該第一基板面對面放置，一色層以及一黑色矩陣形成於該第二基板上，其中該色層更包括紅、藍和綠三種色單元，重複依序排列於該第二基板上以分別通過紅、藍、綠三原色光，其中每一色單元對應該畫素陣列中之一次畫素，該黑色矩陣係設置於該三種色單元間之位置上；以及一液晶層，位於該第一基板和該第二基板間。
8. 一種使用如請求項1所述之顯示器裝置進行一影像擷取之方法，至少包括：使用該感光元件陣列檢測射入該畫素陣列每一次畫素之色光所產生之對應漏電流；根據產生之漏電流轉換成射入對應次畫素之色光灰階強度；根據色光灰階強度進行混色來形成一畫素影像；以及組合所有之畫素影像得到該影像。
9. 如請求項8所述之方法，其中該色光包括紅、藍、綠三原色光。
10. 如請求項9所述之方法，根據色光灰階強度進行混色來形成一畫素影像，是將相鄰次畫素紅、藍、綠三原色色光之灰階強度進行混色。