TW202223500A

TW202223500A - 顯示裝置及掃描影像的方法

Info

Publication number: TW202223500A
Application number: TW109143408A
Authority: TW
Inventors: 朱訓箴; 童子謙; 黃郁涵; 蕭家斌; 丘兆仟
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-06-16
Also published as: CN113160712B; TWI765457B; US20220182508A1; CN113160712A

Abstract

一種顯示裝置，包括第一基板、紅色子畫素、綠色子畫素、藍色子畫素、多個感光裝置以及第二基板。紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素位於第一基板的第一側上。多個感光裝置位於第一基板的第一側上。各感光裝置分別重疊於紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素中的至少一者。各感光裝置包括主動元件以及感光元件。主動元件位於第一基板上。感光元件電性連接至主動元件。第二基板重疊於第一基板。

Description

顯示裝置及掃描影像的方法

本發明是有關於一種顯示裝置及掃描影像的方法。

目前，許多需要驗證身分的場所，如機場、金融機構、私人企業等常會於出入口處設置用於驗證身分的機器。舉例來說，機場的海關設置有用於掃描護照的裝置，用於確認旅客的各人訊息。常見的掃描裝置通常會有一個掃描平台以及顯示器，將欲掃描的物件置於掃描平台上，接著依照顯示器上顯示操作訊息進行操作。

本發明提供一種顯示裝置，整合了掃描影像以及顯示影像的功能。

本發明提供一種掃描影像的方法，將掃描影像的功能整合於顯示面板中。

本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置，包括第一基板、紅色子畫素、綠色子畫素、藍色子畫素、多個感光裝置以及第二基板。紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素，位於第一基板的第一側上。多個感光裝置位於第一基板的第一側上。各感光裝置分別重疊於紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素中的至少一者。各感光裝置包括主動元件以及感光元件。主動元件位於第一基板上。感光元件電性連接至主動元件。第二基板重疊於第一基板。

本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置，包括第一基板、畫素、第一感光裝置、第二感光裝置、以及第二基板。畫素位於第一基板上。畫素包括第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素。第一感光裝置，重疊於第一子畫素以及第二子畫素。第二感光裝置，重疊於第三子畫素。第二感光裝置的面積不同於第一感光裝置的面積。第二基板重疊於第一基板。

本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置，包括第一基板、畫素、多個感光裝置以及第二基板。畫素位於第一基板上。畫素包括第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素。多個感光裝置重疊於第一子畫素、第二子畫素以及第三子畫素。第二基板重疊於第一基板。一種掃描影像的方法包括：提供顯示裝置。將物件置於顯示裝置上。開啟第一子畫素，且顯示裝置發出第一色光，第一色光被物件反射後由感光裝置中的至少一者接收並轉換為第一灰階訊號。開啟第二子畫素，且顯示裝置發出第二色光，第二色光被物件反射後由感光裝置中的至少一者接收並轉換為第二灰階訊號。開啟第三子畫素，且顯示裝置發出第三色光，第三色光被物件反射後由感光裝置中的至少一者接收並轉換為第三灰階訊號。將第一灰階訊號乘上第一常數以獲取第一顏色數據。將第二灰階訊號乘上第二常數以獲取一第二顏色數據。將第三灰階訊號乘上第三常數以獲取第三顏色數據。組合第一顏色數據、第二顏色數據以及第三顏色數據以獲取物件的影像。

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。

請參考圖1，顯示裝置1包含顯示面板10以及背光模組20。顯示面板10包含第一基板100、多個畫素110、多個感光裝置120以及第二基板200。在本實施例中，顯示面板10還包含液晶層300、準直結構CLM、上偏光片210以及下偏光片130。

第一基板100具有第一側102以及相對於第一側102的第二側104，其中第一基板100的第二側104朝向背光模組20。

畫素110位於第一基板100的第一側102上。各畫素110包括第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3。在本實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別包括第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3各自包括開關元件A以及畫素電極（圖1未繪出）。

感光裝置120位於第一基板100上。在本實施例中，感光裝置120、第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3皆位於第一基板100的第一側102上。在本實施例中，各感光裝置120分別重疊於紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素中的至少一者。舉例來說，各感光裝置120分別重疊於第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226。在本實施例中，感光裝置120的數量等於第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3的總數，但本發明不以此為限。在其他實施例中，感光裝置120的數量不等於第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3的總數。下偏光片130位於第一基板100的第二側104上。

第二基板200重疊於第一基板100。第二基板200具有第一側202以及相對於第一側202的第二側204，其中第二基板200的第二側204朝向第一基板100。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226位於第二基板200的第二側204上。在一些實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226分別為紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別為紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素。在本實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226中的每一者重疊於對應的一個感光裝置120。

在本實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226形成於第二基板200的第二側204上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226形成於第一基板100的第一側102上以構成彩色濾光層於畫素陣列上（color filter on array, COA）之結構。此外，在一些實施例中，在上述第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226之間更包括黑矩陣（Black matrix, BM）。

上偏光片210位於第二基板200的第一側202上。準直結構CLM位於第二基板200的第一側202上，且重疊於畫素110以及感光裝置120。在一些實施例中，準直結構CLM上具有多個通孔（未繪出）。準直結構CLM有助於使光線在通過準直結構CLM後沿著垂直第二基板200的表面的方向前進。準直結構CLM除了能防偷窺外，還能限縮進入感光裝置之反射光的角度，以防止來自鄰近的其他畫素之反射光進入感光裝置120，造成串擾（cross talk）。

在本實施例中，將物件400置於顯示裝置1上以掃描物件400。在本實施例中，顯示裝置1重疊於物件400的區域為掃描區SCR，顯示裝置1未重疊於物件400的區域為顯示區DSR。在執行掃描功能的過程中，顯示區DSR可用於顯示操作訊息或其他資訊。在執行掃描功能的過程中，顯示區DSR中的感光裝置120不執行訊號處理，掃描區SCR中的感光裝置120執行訊號處理。掃描區SCR的尺寸可依據物件400的尺寸而進行調整。

掃描物件400的方法包括開啟第一子畫素SP1，光線從背光模組20發出並經過第一子畫素SP1，使顯示裝置1發出第一色光LR（例如紅光），第一色光LR被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第一灰階訊號GS ₁；開啟第二子畫素SP2，光線從背光模組20發出並經過第二子畫素SP2，使顯示裝置1發出第二色光LG（例如綠光），第二色光LG被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第二灰階訊號GS ₂；開啟第三子畫素SP3，光線從背光模組20發出並經過第三子畫素SP3，使顯示裝置1發出第三色光LB（例如藍光），第三色光LB被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第三灰階訊號GS ₃。

在一些實施例中，同時開啟第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別在不同的時間開啟。在其他實施例中，同時開啟第一子畫素SP1以及第三子畫素SP3，且在開啟第一子畫素SP1以及第三子畫素SP3時不開啟第二子畫素SP2。

將第一灰階訊號GS ₁乘上第一常數η ₁以獲取第一顏色數據（例如獲得紅色的深淺）；將第二灰階訊號GS ₂乘上第二常數η ₂以獲取第二顏色數據（例如獲得綠色的深淺）；將第三灰階訊號GS ₃乘上第三常數η ₃以獲取第三顏色數據（例如獲得藍色的深淺）。接著組合第一顏色數據、第二顏色數據以及第三顏色數據以獲取該物件的影像，在一些實施例中，影像為彩色影像。第一常數η ₁、第二常數η ₂以及第三常數η ₃會根據感光裝置120選用的材料的收光波段所對應的能量以及感光裝置120的外部量子轉換效率而有所不同。前述對應的能量指的是進入子畫素的光經過濾光元件後到達感光裝置的光波長對應的電磁波能量。

雖然在本實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3並非自發光元件，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3為自發光元件（例如微型發光二極體或有機發光二極體），且顯示裝置不需要設置背光模組。

圖2A是依照本發明的一實施例的一種畫素與感光裝置的上視示意圖，為了方便說明，圖2A省略繪示了部分結構。圖2B是依照本發明的一實施例的一種黑矩陣以及第一至第三色濾光元件的上視示意圖。圖2C是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。圖2C例如是圖2A線a-a’的剖面示意圖。圖2A中之第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3具有類似的結構，在圖2C中以第一子畫素SP1為例進行說明。

請參考圖2A至圖2C，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3各自包括開關元件A以及電性連接至開關元件A的畫素電極PE。開關元件A位於第一基板100的第一側102上。

在本實施例中，開關元件A包括閘極G1、通道CH1、源極S1以及汲極D1。閘極G1與掃描線SL1電性連接。通道CH1位於閘極G1的上方，且通道CH1與閘極G1之間夾有閘極絕緣層GI。源極S1以及汲極D1位於通道CH1的上方，且源極S1與資料線DL1電性連接。在一些實施例中，源極S1與通道CH1之間以及汲極D1與通道CH1之間還具有歐姆接觸層OCL，但本發明不以此為限。上述之開關元件A是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之開關元件A也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

第一絕緣層I1覆蓋開關元件A。共用電極C1（圖2A省略繪出）位於第一絕緣層I1上。第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3的共用電極C1彼此相連。第二絕緣層I2覆蓋共用電極C1。畫素電極PE位於第二絕緣層I2上，且透過通孔TH而電性連接至汲極D1，其中通孔TH貫穿第一絕緣層I1以及第二絕緣層I2。畫素電極PE具有重疊於開口區OP的多個狹縫st，且畫素電極PE重疊於共用電極C1。畫素電極PE的材料例如包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

感光裝置120位於第一基板100的第一側102上。各感光裝置120包括主動元件T以及感光元件L。主動元件T位於第一基板100的第一側102上。

在本實施例中，主動元件T包括閘極G2、通道CH2、源極S2以及汲極D2。閘極G2與掃描線SL2電性連接。通道CH2位於閘極G2的上方，且通道CH2與閘極G2之間夾有閘極絕緣層GI。源極S2以及汲極D2位於通道CH2的上方，且源極S2與資料線DL2電性連接。在一些實施例中，源極S2與通道CH2之間以及汲極D2與通道CH2之間還具有歐姆接觸層OCL，但本發明不以此為限。上述之主動元件T是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件T也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

共用訊號線CL位於第一基板100的第一側102上。在本實施例中，共用訊號線CL、閘極G1、掃描線SL1、閘極G2與掃描線SL2屬於相同導電層，且材料例如包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或其他合適的材料或是金屬材料與其他導材料的堆疊層。共用訊號線CL、掃描線SL1與掃描線SL2實質上沿著第一方向DR1延伸。閘極絕緣層GI覆蓋共用訊號線CL。

感光元件L位於閘極絕緣層GI上方，且重疊於共用訊號線CL。感光元件L包括第一電極E1、第二電極E2以及感光層SR。第一電極E1電性連接至主動元件T的汲極D2。在本實施例中，第一電極E1、源極S1、汲極D1、資料線DL1、源極S2、汲極D2與資料線DL2屬於相同導電層，且材料例如包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或其他合適的材料或是金屬材料與其他導材料的堆疊層。資料線DL1與資料線DL2實質上沿著第二方向DR2延伸。

第一絕緣層I1覆蓋主動元件T，並具有重疊第一電極E1的開口O1。感光層SR位於開口O1中，並接觸第一電極E1。感光層SR的材料例如包括富矽氧化層（Silicon-rich oxide），但本發明不以此為限。在其他實施例中，感光層SR包括P型半導體、本質半導體以及N型半導體的堆疊層。第二電極E2位於感光層SR上，並接觸感光層SR。在本實施例中，多個第二電極E2彼此相連，且沿著第一方向DR1延伸。在本實施例中，第二電極E2與共用電極C1屬於相同導電層，且材料例如包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。在本實施例中，第二電極E2覆蓋主動元件T，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二電極E2未覆蓋主動元件T。

液晶層300、開關元件A、主動元件T、感光元件L位於第一基板100與第二基板200之間。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226位於第二基板200上，且分別為紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件。在本實施例中，三個感光元件L分別重疊於紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件。在其他實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226形成於於第一基板100的第一側102上以構成彩色濾光層於畫素陣列上（color filter on array, COA）之結構。在一些實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226之間更包括黑矩陣BM。在一些實施例中，黑矩陣BM在垂直第二基板200的方向上重疊於掃描線SL1、掃描線SL2、資料線DL1、資料線DL2、開關元件A以及主動元件T。光線可以穿過黑矩陣BM的開口而抵達感光層SR以及開口區OP。

在本實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3各自包括開關元件A以及電性連接至開關元件A的畫素電極PE，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別包括第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226重疊於開關元件A以及畫素電極PE。

圖3是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖3的顯示裝置2與圖1的顯示裝置1的差異在於：顯示裝置2的準直結構CLM設置於第一基板100與背光模組20之間。在本實施例中，準直結構CLM設置於下偏光片130上。

圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖4的實施例沿用圖1的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖4的顯示裝置3與圖1的顯示裝置1的主要差異在於：顯示裝置3的感光裝置120未設置於第一基板100與第二基板200之間。

請參考圖4，顯示裝置3包含顯示面板10a、背光模組20以及感測器面板30。顯示面板10a包含第一基板100、多個畫素110以及第二基板200。在本實施例中，顯示面板10a還包含液晶層300、準直結構CLM、下偏光片130、第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226。感測器面板30包括第三基板500、多個感光裝置120、保護層510以及上偏光片210。

畫素110位於第一基板100的第一側102上。各畫素110包括第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3。在本實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別包括第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3各自包括開關元件A以及畫素電極（圖1未繪出）。下偏光片130位於第一基板100的第二側104上。

第二基板200重疊於第一基板100。第二基板200具有第一側202以及相對於第一側202的第二側204，其中第二基板200的第二側204朝向第一基板100。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226位於第二基板200的第二側204上。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226分別為紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3分別為紅色子畫素、綠色子畫素以及藍色子畫素。

在本實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226形成於第二基板200的第二側204上，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226形成於第一基板100的第一側102上以構成彩色濾光層於畫素陣列上（color filter on array, COA）之結構。此外，在一些實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226之間更包括黑矩陣（Black matrix, BM）。

準直結構CLM位於第二基板200的第一側202上。在一些實施例中，準直結構CLM上具有多個通孔（未繪出）。準直結構CLM有助於使光線在通過準直結構CLM後沿著垂直第二基板200的表面的方向前進。準直結構CLM除了能防偷窺外，還能限縮進入感光裝置之反射光的角度，防止來自鄰近的其他畫素之反射光進入感光裝置120，造成串擾（cross talk）。

第三基板500重疊於第二基板200。第三基板500具有第一側502以及相對於第一側502的第二側504，其中第三基板500的第二側504朝向第二基板200的第一側202。感光裝置120位於第三基板500的第一側502。在本實施例中，第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3中的每一者重疊於對應的一個感光裝置120，但本發明不以此為限。在一些實施例中，一個感光裝置120重疊於第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3中的兩者以上。

保護層510覆蓋感光裝置120。上偏光片210位於保護層510上。

在本實施例中，將物件400置於顯示裝置3上以掃描物件400。在本實施例中，重疊於物件400的區域為掃描區SCR，未重疊於物件400的區域為顯示區DSR。在執行掃描功能的過程中，顯示區DSR可用於顯示操作訊息或其他資訊。在執行掃描功能的過程中，顯示區DSR中的感光裝置120不執行訊號處理，掃描區SCR中的感光裝置120執行訊號處理。掃描區SCR的尺寸可依據物件400的尺寸而進行調整。

掃描物件400的方法包括開啟第一子畫素SP1，光線從背光模組20發出並經過第一子畫素SP1，使顯示裝置3發出第一色光LR（例如紅光），第一色光LR被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第一灰階訊號GS ₁；開啟第二子畫素SP2，光線從背光模組20發出並經過第二子畫素SP2，使顯示裝置3發出第二色光LG（例如綠光），第二色光LG被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第二灰階訊號GS ₂；開啟第三子畫素SP3，光線從背光模組20發出並經過第三子畫素SP3，使顯示裝置3發出第三色光LB（例如藍光），第三色光LB被物件400反射後由感光裝置120中的至少一者接收並轉換為第三灰階訊號GS ₃。

將第一灰階訊號GS ₁乘上第一常數η ₁以獲取第一顏色數據（例如獲得紅色的深淺）；將第二灰階訊號GS ₂乘上第二常數η ₂以獲取第二顏色數據（例如獲得綠色的深淺）；將第三灰階訊號GS ₃乘上第三常數η ₃以獲取第三顏色數據（例如獲得藍色的深淺）。接著組合第一顏色數據、第二顏色數據以及第三顏色數據以獲取該物件的影像。在一些實施例中，影像為彩色影像。第一常數η ₁ _、第二常數η ₂以及第三常數η ₃會根據感光裝置120選用的材料所對應的收光波段的能量以及感光裝置120的外部量子轉換效率而有所不同。

圖5A是依照本發明的一實施例的一種感測器面板的上視示意圖，為了方便說明，圖5A省略繪示了部分結構。圖5B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的上視示意圖。圖5C是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。圖5C例如是圖5A以及圖5B線b-b’的剖面示意圖。圖5A中之第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3具有類似的結構，在圖5C中以第一子畫素SP1為例進行說明。

請參考圖5A至圖5C，顯示面板10a的第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3各自包括開關元件A以及電性連接至開關元件A的畫素電極PE。開關元件A位於第一基板100的第一側102上。

第一絕緣層I1覆蓋開關元件A。共用電極C1位於第一絕緣層I1上。第二絕緣層I2覆蓋共用電極C1。畫素電極PE位於第二絕緣層I2上，且透過通孔TH而電性連接至汲極D1，其中通孔TH貫穿第一絕緣層I1以及第二絕緣層I2。畫素電極PE具有重疊於開口區OP的多個狹縫st，且畫素電極PE重疊於共用電極C1。畫素電極PE與共用電極C1的材料例如包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。

液晶層300、開關元件A、主動元件T、感光元件L位於第一基板100與第二基板200之間。第一色濾光元件222、第二色濾光元件224以及第三色濾光元件226位於第二基板200上，且分別為紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件。

第三基板500位於第二基板200上。準直結構CLM位於第三基板500與第二基板200之間。

感光裝置120位於第三基板500的第一側502上。各感光裝置120包括主動元件T以及感光元件L。主動元件T位於第三基板500的第一側502上。

在本實施例中，主動元件T包括閘極G2、通道CH2、源極S2以及汲極D2。閘極G2與掃描線SL2電性連接。通道CH2位於閘極G2的上方，且通道CH2與閘極G2之間夾有閘極絕緣層GI1。源極S2以及汲極D2位於通道CH2的上方，且源極S2與資料線DL2電性連接。在一些實施例中，源極S2與通道CH2之間以及汲極D2與通道CH2之間還具有歐姆接觸層OCL，但本發明不以此為限。上述之主動元件T是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件T也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

在一些實施例中，開關元件A與主動元件T在垂直第一基板100的方向上重疊，掃描線SL1與掃描線SL2在垂直第一基板100的方向上重疊，資料線DL1與資料線DL2在垂直第一基板100的方向上重疊，藉此提升各子畫素的開口率。

共用訊號線CL位於第三基板500的第一側502上。閘極絕緣層GI1覆蓋共用訊號線CL。在本實施例中，共用訊號線CL、閘極G2與掃描線SL2屬於相同導電層，且材料例如包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或其他合適的材料或是金屬材料與其他導材料的堆疊層。共用訊號線CL與掃描線SL2實質上沿著第一方向DR1延伸。

感光元件L位於閘極絕緣層GI1上方，且重疊於共用訊號線CL。感光元件L包括第一電極E1、第二電極E2以及感光層SR。第一電極E1電性連接至主動元件T的汲極D2。在本實施例中，第一電極E1、源極S2、汲極D2與資料線DL2屬於相同導電層，且材料例如包括金屬、合金、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物或其他合適的材料或是金屬材料與其他導材料的堆疊層。資料線DL2實質上沿著第二方向DR2延伸。

第三絕緣層I3覆蓋主動元件T，並具有重疊第一電極E1的開口O2。感光層SR位於開口O2中，並接觸第一電極E1。感光層SR的材料例如包括富矽氧化層（Silicon-rich oxide），但本發明不以此為限。在其他實施例中，感光層SR包括P型半導體、本質半導體以及N型半導體的堆疊層。第二電極E2位於感光層SR上，並接觸感光層SR。在本實施例中，多個第二電極E2彼此相連，且沿著第一方向DR1延伸。在本實施例中，第二電極E2的材料例如包括銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物或其他合適的氧化物或者是上述至少二者之堆疊層。在本實施例中，第二電極E2覆蓋主動元件T，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第二電極E2未覆蓋主動元件T。

第四絕緣層I4位於第二電極E2以及第三絕緣層I3上。保護層510位於第四絕緣層I4上，且覆蓋感光裝置120。上偏光片210位於保護層510上。在本實施例中，黑矩陣BM位於保護層510上，且上偏光片210位於黑矩陣BM以及保護層510上。

在本實施例中，三個感光元件L分別重疊於第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3，但本發明不以此為限。在其他實施例中，一個感光元件L重疊於第一子畫素SP1以及第二子畫素SP2，另一個感光元件L重疊於第三子畫素SP3。在其他實施例中，一個感光元件L重疊於第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3。

圖6是依照本發明的一實施例的一種畫素與感光裝置的上視示意圖。在此必須說明的是，圖6的實施例沿用圖5A和圖5B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。

圖6的實施例與圖5A的實施例的主要差異在於：在圖6的顯示裝置中，第一感光裝置120a重疊於第一色濾光元件222以及第二色濾光元件224，且第二感光裝置120b重疊於第三色濾光元件226。為方便說明，圖6省略繪示黑矩陣、子畫素的開關元件A、畫素電極PE、掃描線SL1以及資料線DL1。

在本實施例中，顯示裝置包括第一基板、畫素110、第一感光裝置120a、第二感光裝置120b以及第二基板。畫素110位於第一基板上，且包括第一子畫素SP1、第二子畫素SP2、第三子畫素SP3。第一子畫素SP1、第二子畫素SP2、第三子畫素SP3各自包括開關元件以及電性連接至開關元件的畫素電極，且第一子畫素SP1、第二子畫素SP2、第三子畫素SP3分別包括第一色濾光元件222、第二色濾光元件224、第三色濾光元件226。主動元件位於第一基板的第一側。

第一感光裝置120a重疊於第一子畫素SP1以及第二子畫素SP2。第二感光裝置120b重疊於第三子畫素SP3。第二基板重疊於第一基板。

在本實施例中，第一感光裝置120a包括主動元件Ta以及感光元件La。

主動元件Ta包括閘極G2a、通道CH2a、源極S2a以及汲極D2a。閘極G2a與掃描線SL2a電性連接。通道CH2a位於閘極G2a的上方，且通道CH2a與閘極G2a之間夾有閘極絕緣層。源極S2a以及汲極D2a位於通道CH2a的上方，且源極S2a與資料線DL2電性連接。在一些實施例中，源極S2a與通道CH2a之間以及汲極D2a與通道CH2a之間還具有歐姆接觸層，但本發明不以此為限。

感光元件La位於閘極絕緣層上方，且重疊於共用訊號線CL。感光元件La包括第一電極E1a、第二電極E2a以及感光層（未繪出）。第一電極E1a電性連接至主動元件Ta的汲極D2a。

在本實施例中，第二感光裝置120b包括主動元件Tb以及感光元件Lb。

主動元件Tb包括閘極G2b、通道CH2b、源極S2b以及汲極D2b。閘極G2b與掃描線SL2b電性連接。通道CH2b位於閘極G2b的上方，且通道CH2b與閘極G2b之間夾有閘極絕緣層。源極S2b以及汲極D2b位於通道CH2b的上方，且源極S2b與資料線DL2電性連接。在一些實施例中，源極S2b與通道CH2b之間以及汲極D2b與通道CH2b之間還具有歐姆接觸層，但本發明不以此為限。上述之主動元件Ta與主動元件Tb是以底部閘極型薄膜電晶體為例來說明，但本發明不限於此。根據其他實施例，上述之主動元件Ta與主動元件Tb也可是以頂部閘極型薄膜電晶體。

感光元件Lb位於閘極絕緣層上方，且重疊於共用訊號線CL。感光元件Lb包括第一電極E1b、第二電極E2b以及感光層（未繪出）。第一電極E1b電性連接至主動元件Tb的汲極D2b。第二電極E2a與第二電極E2b彼此相連，且沿著第一方向DR1延伸。

第二感光裝置Lb的面積不同於第一感光裝置La的面積。在本實施例中，感光元件La的面積大於感光元件Lb的面積。在本實施例中，感光元件La之感光層的面積大於感光元件Lb之感光層的面積。在一些實施例中，感光元件La之感光層的面積約等於第一電極E1a與第二電極E2a之重疊面積，且感光元件Lb之感光層的面積約等於第一電極E1b與第二電極E2b之重疊面積。

圖7是本發明的一些實施例中，感光裝置之外部量子轉換效率（External quantum efficiency, EQE%）與波長的關係示意圖。在一些實施例中，感光元件對紅光與綠光的感受度較差，因此，針對紅光與綠光需要較大的收光面積以感測更多光。

在圖6的實施例中，第一色濾光元件222、第二色濾光元件224、第三色濾光元件226分別為紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件。換句話說，在本實施例中，紅色子畫素與綠色子畫素共用一個第一感光裝置120a，藍色子畫素則單獨使用第二感光裝置120b。

圖8是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置在掃描時的訊號時序圖。

請參考圖6與圖8，dGn代表顯示裝置中第一子畫素SP1、第二子畫素SP2以及第三子畫素SP3之掃描線上的訊號。在dGn的第N~N+3幀中，開啟第一子畫素SP1以及第三子畫素SP3並關閉第二子畫素SP2，此時顯示裝置的掃描區發出第一色光與第三色光（紅光與藍光）。

sGn代表顯示裝置中第一感光裝置120a以及第二感光裝置120b之掃描線上的訊號。在sGn的第M幀中第一色光被物件反射後由第一感光裝置120a接收並轉換為紅色灰階訊號。第三色光被物件反射後由第二感光裝置120b接收並轉換為藍色灰階訊號。

在dGn的第N+4~N+7幀中，開啟第二子畫素SP2並關閉第一子畫素SP1以及第三子畫素SP3，此時顯示裝置的掃描區發出第二色光（綠光）。

在sGn的第M+1幀中第二色光被物件反射後由第一感光裝置120a接收並轉換為綠色灰階訊號。第三色光被物件反射後由第二感光裝置120b不接收訊號。

最後各自運算前述紅色灰階訊號、綠色灰階訊號以及藍色灰階訊號（例如分別乘上第一常數、第二常數以及第三常數），以獲取紅色數據、綠色數據以及藍色數據。最後組合紅色數據、綠色數據以及藍顏色數據以獲取物件的影像。

綜上所述，本發明將顯示功能與彩色掃描功能整合於同一裝置中，且在顯示面板的同一個表面同時距有掃描物件以及顯示畫面的功能。此外，本發明藉由運算將灰階訊號轉換為顏色數據，再結合不同的顏色數據以獲得彩色影像。

1、2、3:顯示裝置 10、10a:顯示面板 20:背光模組 30:感測器面板 100:第一基板 102、202、502:第一側 104、204、504:第二側 110:畫素 120:感光裝置 120a:第一感光裝置 120b:第二感光裝置 130:下偏光片 200:第二基板 210:上偏光片 222:第一色濾光元件 224:第二色濾光元件 226:第三色濾光元件 300:液晶層 400:物件 500:第三基板 510:保護層 A:開關元件 BM:黑矩陣 C1:共用電極 CH1、CH2:通道 CL:共用訊號線 CLM:準直結構 D1、D2、D2a、D2b:汲極 DL1、ÐL2:資料線 DR1:第一方向 DR2:第二方向 DSR:顯示區 E1、E1a、E1b:第一電極 E2、E2a、E2b:第二電極 G1、G2、G2a、G2b:閘極 GI、GI1:閘極絕緣層 I1:第一絕緣層 I2:第二絕緣層 I3:第三絕緣層 I4:第四絕緣層 L、La、Lb:感光元件 LB:第三色光 LG:第二色光 LR:第一色光 O1、O2:開口 OCL:歐姆接觸層 OP:開口區 PE:畫素電極 st:狹縫 S1、S2、S2a、S2b:源極 SCR:掃描區 SL1、SL2:掃描線 SP1:第一子畫素 SP2:第二子畫素 SP3:第三子畫素 SR:感光層 T:主動元件 TH:通孔

圖1是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖2A是依照本發明的一實施例的一種畫素與感光裝置的上視示意圖。圖2B是依照本發明的一實施例的一種黑矩陣以及第一至第三色濾光元件的上視示意圖。圖2C是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。圖3是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置的剖面示意圖。圖5A是依照本發明的一實施例的一種感測器面板的上視示意圖。圖5B是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的上視示意圖。圖5C是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。圖6是依照本發明的一實施例的一種畫素與感光裝置的上視示意圖。圖7是本發明的一些實施例中，感光裝置之外部量子轉換效率（External quantum efficiency, EQE%）與波長的關係示意圖。圖8是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置在掃描時的訊號時序圖。

1:顯示裝置

10:顯示面板

20:背光模組

100:第一基板

102、202:第一側

104、204:第二側

110:畫素

120:感光裝置

130:下偏光片

200:第二基板

210:上偏光片

222:第一色濾光元件

224:第二色濾光元件

226:第三色濾光元件

300:液晶層

400:物件

A:開關元件

CLM:準直結構

DSR:顯示區

LB:第三色光

LG:第二色光

LR:第一色光

SCR:掃描區

SP1:第一子畫素

SP2:第二子畫素

SP3:第三子畫素

Claims

一種顯示裝置，包括：一第一基板；一紅色子畫素、一綠色子畫素以及一藍色子畫素，位於該第一基板的第一側上；多個感光裝置，位於該第一基板的該第一側上，且各該感光裝置分別重疊於該紅色子畫素、該綠色子畫素以及該藍色子畫素中的至少一者，且各該感光裝置包括：一主動元件，位於該第一基板上；以及一感光元件，電性連接至該主動元件；以及一第二基板，重疊於該第一基板。
如請求項1所述的顯示裝置，更包括：一準直結構，重疊於該些畫素以及該些感光裝置。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一開關元件的閘極、該第二開關元件的閘極、該第三開關元件的閘極以及該主動元件的閘極屬於相同導電層。
如請求項1所述的顯示裝置，其中：該紅色子畫素、該綠色子畫素以及該藍色子畫素分別包括一紅色濾光元件、一綠色濾光元件以及一藍色濾光元件。
如請求項4所述的顯示裝置，其中至少三個該感光元件分別重疊於該紅色濾光元件、該綠色濾光元件以及該藍色濾光元件。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該開關元件以及該主動元件位於該第一基板與該第二基板之間。
一種顯示裝置，包括：一第一基板；一畫素，位於該第一基板上，且該畫素包括一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素；一第一感光裝置，重疊於該第一子畫素以及該第二子畫素；一第二感光裝置，重疊於該第三子畫素，其中該第二感光裝置的面積不同於該第一感光裝置的面積；以及一第二基板，重疊於該第一基板。
如請求項7所述的顯示裝置，其中該第一子畫素、該第二子畫素以及該第三子畫素分別包括紅色濾光元件、綠色濾光元件以及藍色濾光元件。
如請求項7所述的顯示裝置，其中該第一感光裝置包括一第一主動元件以及電性連接至該第一主動元件的一第一感光元件，該第二感光裝置包括一第二主動元件以及電性連接至該第二主動元件的一第二感光元件，其中該第一感光元件的面積大於該第二感光元件的面積。
一種掃描影像的方法，包括：提供一顯示裝置，該顯示裝置包括：一第一基板；一畫素，位於該第一基板上，且該畫素包括一第一子畫素、一第二子畫素以及一第三子畫素；多個感光裝置，重疊於該第一子畫素、該第二子畫素以及該第三子畫素；以及一第二基板，重疊於該第一基板；將一物件置於該顯示裝置上；開啟該第一子畫素，且該顯示裝置發出一第一色光，該第一色光被該物件反射後由該些感光裝置中的至少一者接收並轉換為一第一灰階訊號；開啟該第二子畫素，且該顯示裝置發出一第二色光，該第二色光被該物件反射後由該些感光裝置中的至少一者接收並轉換為一第二灰階訊號；開啟該第三子畫素，且該顯示裝置發出一第三色光，該第三色光被該物件反射後由該些感光裝置中的至少一者接收並轉換為一第三灰階訊號；將該第一灰階訊號乘上一第一常數以獲取一第一顏色數據；將該第二灰階訊號乘上一第二常數以獲取一第二顏色數據；將該第三灰階訊號乘上一第三常數以獲取一第三顏色數據；以及組合該第一顏色數據、該第二顏色數據以及該第三顏色數據以獲取該物件的影像。
如請求項10所述的掃描影像的方法，其中同時開啟該第一子畫素、該第二子畫素以及該第三子畫素。
如請求項10所述的掃描影像的方法，其中同時開啟該第一子畫素以及該第三子畫素，且在開啟該第一子畫素以及該第三子畫素時不開啟該第二子畫素。