TWI263952B - Display device - Google Patents

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1263952 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種具有影像梅取功能的顯示裝置。 【先前技術】 種具有ρ車列基板之液晶顯示裝置設置有信號線、掃 “線及像素TFT(TFT) ’ &驅動該等信號線與掃描線之驅動 電路。隨著近年來積體電路技術之進展及研發，將一部份 «電路形成在陣列基板上之製程技術已付諸實際應用。 基於此技術一液晶顯示裝置整體可製成薄型與精簡，且 廣泛用作一用於例如可义崔4 + Μ π 士 “式電活及膝上型個人電腦的各型 可攜式設備的顯示裝置。 本發明提出—具有影像練取功能之顯示裝置，其中緊密 陣列區域感測^即’―光電轉換元件）係置於該陣列基板 上（芩見例如日本專利特許公開申請案號及 2001-339640 中）。 具有此種衫像拍貝取功能的習知顯示裝置根據由光電轉 換元件接收到的光量’改變一連接至一光電轉換元件的電 容器之電荷，且偵測在該電容器二端之電壓，目而擷取一 影像。 近來，根據複晶矽（即多晶矽）製程形成一影像TFT及一 驅動電路在相同玻璃基板上的技術業經發展出。光電轉換 元件也易於根據多晶矽製程形成在各像素上。 當一顯示元件及一光電轉換元件係結合於該顯示裝置之 像素中時，控制顯示元件及光電轉換元件之控制線數目會 97118.doc 1263952 增加，因而降低孔徑比。當控制線數目增加時，連接至控 制線的控制電路區域也會增加，導致增加該陣列基板之^ 框區域。 【發明内容】 為解決上述問題，本發明的一目的係提供一顯示裝置， 其圖框能製成很小而不降低孔徑比，甚至當一光電轉換元 件被納入一像素中時。 一種依照本發明一具體實施例之顯示裝置，其包含： 顯示元件’其設置於形成在依矩陣形式對齊之信號線及 掃描線鄰近的像素内部； /複數個影像擷取電路，各擷取在—主題—特定範圍處之 影像，且每一多重像素均設置一影像擷取電路； 一掃描線驅動電路，其驅動該等掃描線； 一佗號線驅動電路，其驅動該等信號線； 一像素μ供應控制電路，其控制是否供應—像素電麼 至對應的信號線；及 -預：電電麼供應控制電路，其控制是否供應一能改變 用於各信號線之電壓位準的預充電電I至對應的信號線。 依據本發明一具體實施例之顯示裝置，其包 含·· j 丁兀"牛* '又置於形成在依矩陣形式對齊之信號線及 掃描線鄰近的像素内部； 複數個影像掏取電路， ^ 电峪各擷取在一主題一特定範圍處之 影像； 97118.doc 1263952 -第-控制線’其控制該等顯示元件之開/關· 一掃描線驅動電路，其驅動該等掃描線；，及 其中各該等影像擷取電路包括： -感測器元件’其轉換—外部輸人成為 至少一第二控制線，其控制該感測器電路之二“虎’及 其中該掃描線驅動電路包括·· 木作， 一具有複數個級之暫存器電路的偏移暫 定脈衝寬度與像素顯示時序同步偏移—脈衝^ 虎其以一指 、-供應控制電路，其根據該偏移暫存器二及 複數個控制信號線。 雨出^號控制 再者，依據本發明一具體眚 顯示元件…置於开示裳置，其包括： 掃描線鄰近的像素内部； 丁Θ之k说線及 複數個影像擷取電路，各擁取在— 影像； Μ 狩疋靶圍處之 一位準偏移電路，其轉換 換该衫像榻取電路之輸出位準；及 串Η千行轉換電路，其一 、 轉換之芦妒成Α ’、、 由該位準偏移電路 唬成為一串列信號； 其中該位準偏移電路包括·· 一高速讀出部份，苴 -參考電壓相比〜據〜像操取電路之輸出電壓與 比疋阿或低而輪出一電壓； 一低消耗功率部份，其 而不轉換位準。 “出该影像擷取電路之輸出電壓 之顯示裝置，其包含 此外，依據本發明一具體實施例 97ll8.doc 1263952 形式對齊之信號線及 主題一特定範圍處之 顯示元件，其設置於形成在依矩陣 掃描線鄰近的像素内部；及 複數個影像擷取電路，各擷取在一 影像， 其中各該等複數個影像擷取電路包括： 一光電轉換元件，其施行光電轉換； 一電容器電何， 其累積 由該光電轉換 元件經光電轉換獲得之 其切換是否將初始 一預充電電路 裔， 電荷累積至該電容 一放大器，其放大在該電容器二端的_電壓丨及 -輸出控制電路，其切換是否供應該放大：之 對應之信號線， d 其中該放大器具有一反相哭，用 汉和叩用以反向地放大該電容器 二端的一電壓。 σ 再者，依據本發明一具體實施例之顯示裝置，其包含. ，顯示元件’其設置於形成在依矩陣形式對齊之信號：及 知^曰線鄰近的像素内部； 之 複數個影像擷取電路，各擷取在一 _ 土畸一特定範圍處 影像；及 顯示元件之影像電 輔助電容器，其用以累積連接至該等 極 其中各該等複數個影像擷取電路包括·· 一光電轉換元件，其實行光電轉換； 97118.doc ^952 ^952 一電容器 電荷； 其累積由該光電轉換 元件經光電轉換獲得之 -放大器，其放大在該電容器二端的一電壓；及 一輸出控制電路，苴切施η丈w 對寐… 換疋否供應該放大器之輸出至該 射應之信號線，·及 人 〜一累積控制電路’其依據該放大器之輸出或該放大哭中 〜内部信號’控制週期性地累積電荷至該輔助電容器。 此外’依據本發明一具體實施例之顯示裝置，其包含. 顯示元件’其設置於形成在依矩陣形式對齊之信號線及 掃描線鄰近的像素内部； 複數個影像擷取電路，各擷取在一主題—特定範圍處之 影像；及 其中各該等複數個影像擷取電路包括： 一光電轉換元件，其實行光電轉換； 一電容器，其累積由該光電轉換元件經光電轉換獲得之 電荷； 一預充電電路’其切換是否累積初始電荷至該電容器；及 一放大為'，其放大在該電容器二端的一電壓； 其中ϋ玄放大為之輸出係供應至一鄰近像素。 再者，一種顯示裝置包含·· 顯示元件，係設置於形成在依矩陣形式對齊之信號線及 掃描線鄰近的像素内部；及 複數個影像擷取電路，所有複數個像素岣設置一影像掏 取電路，其各實行光電轉換； 97118.doc 1263952 其中該等影像擷取電路之一輸入端子在一指定時序係經 由該等信號線獲供應一指定電壓； 該影像擷取電路的一接地端子在一指定時序係經由該等 信號線獲供應一指定電壓；及 各該等影像擷取電路在一指$時序經由該信號線輸出該 信號。 【實施方式】 圖1係根據本發明之顯示裝置的示意性組態的方塊圖， 尤:是指在一陣列基板上之電路的組態。圖1中顯示的顯 示裝置包括-與信號線及掃描線置放在—起之像素部份 1 ’且具有-影像_取功能；—驅動該等信號線之信號線 驅動電路2 ; 一驅動該等掃描線之閘極線驅動電路3;及一 串列地輸出指頁取一寻;k 〜像之〜果的串列式信號輸出電路4。 此等電路係使用例如一多曰 夕日日石夕丁FT形成在一玻璃陣列基板 上0 該像素陣列部份1 各像素電路5具有_ 影像擷取感測器。 具有依矩陣置放之複數個像素電路5。 用於顯示之像素TFT’及—擷取影像之

圖2疋一顯示像夸^* < 電路係提供用於各V:5;内部組態的實例之電路圖 素TFT 6,其係ί 圖2中所示之像素電路5包括 、、精由來自—閘極線的一信號钯動日 接至該信號線旦 縣動且一 像素TF丁 6之並# 夺里Cs及一液晶容量LC係連 器容量…光二極體_取-影像，·- 子應於由光二極體pD擷取的一影像. 97118.doc -10-

V 1263952 荷；一放大器AMP係連接至感測器容量c丨之一端；一電曰 體NT1係由來自一控制線SFB之一信號所驅動，且其切換 是否自放大器AMP供應一輸出至該等信號線；及_用於預 充電器之電晶體NT2，其係由一來自該控制線CRT的一信 號驅動。 感測器容量C1、放大器AMP及電晶體NT1與NT2構成了 影像擷取感測器。 圖3係圖2中所示的像素電路5之佈局圖。如圖3中所示， 料係依-藍像素、-綠像素及—紅像素的順序置放。此 等三彩色像素共享一影像擷取感測器7。或者是，影像擷 取感測器7可提供用於各彩色。 圖4是顯示在圖i中所示的閘極線驅動電路3之内部组能 的-實例的電路圖。在圖4中所示的閘極線驅動電路3包： 一偏移暫存器U、-連接至偏移暫存器u各級的_輸出端 子之NAND閘極12、一連接NAND閘極㈣一輸出端子之 位準偏移器13、-連接至位準偏移器13的—輸出端子的 閘極14 連接至NOR閘極14的一輸出端子之信號分 配電路⑽）15，及一關關電路_χ)16，其切換以^定 所有間極線是否至一高位準。 位準偏移HU將該偏移暫存器η的—輸出電職5/〇伏 寺轉換到10/-5伏特。圖5是一顯示位準偏移器13之内部袓 態的實例之電路圖。圖5中所示之位準偏移器⑽括交叉 電晶體q1AQ2 ;在讀⑽電晶體㈣沒極端 與—接地端子間級聯的一 PM〇s電晶體⑴及一 電 97118.doc -11 - 1263952 晶體Q4 ;在PMOS電晶體Q2的一汲極端子與一接地端子間 級聯的一 PMOS電晶體Q5及一 NMOS電晶體Q6 ;構成一使 輸入信號IN反轉之反相器的一 PMOS電晶體Q7及一 NMOS 電晶體Q8 ;在二電源端子YGVDD及YGVSS間級聯的一 PMOS電晶體Q9、一 NMOS電晶體Q10、一 NMOS電晶體 Q11 ;及在二電源端子YGVDD及YGVSS間級聯的一 PMOS 電晶體Q12、一 NMOS電晶體Q13及一 NMOS電晶體Q14。

輸入信號IN係輸入至PMOS電晶體Q3及NMOS電晶體Q4 之二閘極極端子間。輸入信號IN係由PMOS電晶體Q7及 NMOS電晶體Q8反轉。反轉之輸入信號IN係輸入至PMOS 電晶體Q5及NMOS電晶體Q6的閘極極端子。在PMOS電晶 體Q5及NMOS電晶體Q6間的一連接節點A係輸入至PMOS 電晶體Q1的一閘極極端子。在PMOS電晶體Q3及NMOS電 晶體Q4間的一連接節點B係輸入至PMOS電晶體Q2的一閘 極極端子。

信號分配電路15產生在圖3中所示像素電路5中的控制信 號GATE、CRT及SFB。圖6是一顯示信號分酉己電路15之内 部組態的一實例的電路圖。圖6中所示的信號分配電路1 5 包括一輸出控制信號GATE之三輸出NOR閘極21、一輸出 控制信號CRT之三輸入NOR閘極22及一輸出控制信號SFB 的三輸入NOR閘極23。 圖7是圖6中所示的信號分配電路1 5之輸入及輸出信號的 邏輯圖。如圖7中所示，一自NOR閘極14輸出之信號 INPUT係藉由依據外部控制信號MOD及SEL的一邏輯切 97118.doc 12 1263952 換，以輸出至控制信號GATE、CRT& SFB。 圖8是顯示⑽關電路16之内部組態的—實例㈣路圖。 圖8中所示的Η開關電路16包括一職閉極24及_反相哭 2二當—輸入至腿閉極24-端之控制信號爾被設定： N位準蚪，所有閘極線變成在高位準。 圖9疋圖1中所示信號線驅動電路2之内部組態的實例的 鬼圖圖9中所示之信號線驅動電路2包括一偏移暫存器 八輸出由偏移開始脈衝獲得之偏移脈衝；24個視 訊匯流排32(每-彩色包括八匯流排），其供應一以一未顯 示之數位/類比轉換器（DAC)經D/A轉換數位資料而獲得之 類比像素電壓；視訊資料開關控制電路33，其切換地控制 以是否供應在匯流排32上之類比像素電壓至對應信號線； 及一預充電電路34，其控制是否供應預定之預充電電壓至 對應信號線。 該DAC係一轉換數位像素資料成為適於液晶驅動器之類 比電壓的電路，且此電路能根據一低溫度多晶矽tf丁技術 形成在一玻璃基板上，或可形成為一與該玻璃基板分離之 IC晶片。根據本發明的具體實施例，來自DAC之電壓輸出 的乾圍係從(例如)〇·5伏特到4·5伏特。一應用至相對基板 之透明共同電極的相反電壓Vc〇m係取決於極性，例如〇伏 特（正極性）或5伏特（負極性）。此相反電壓Vcom係驅動一 正系扭轉向列型液晶的標準電壓。來自DAC之電壓輸出的 範圍通常比供應至DAC之電源電壓（Vdd、GND)的範圍小 約0.2到0.5伏特。 97118.do, 1263952 圖10係一顯示圖9中的信號線驅動電路2之實例的電路 圖。一來自視訊資料開關控制電路33之輸出，及一來自對 應之預充電電路34之輸出係佈線成〇R。用於紅色開關之 預充電電路34控制是否供應一預充電電壓vpRc r至一對 應的信號線。用於綠色開關之預充電電路34控制是否供應 -預充電電壓VPRC—(5至_對應的信號線。用於藍色開關 之預充電電路34控制是否供應一預充電電壓vpRc b至一 對應的信號線。 如上述供應用於各彩色之個別預充電電壓至對應之信號 線係習知技術中未發現的一特徵。習知上，一液晶顯示裝 置的信號線預充電電路大體上會供應一共同電壓至所有= 號線。 σ

對於八像素各自的紅、綠及藍色之該視訊資料開關控制 電路33係同時全部打開。例如，該偏移暫存器”之第一級 輸出係經由-緩衝器電路連接至包括圖1〇中所示分為以至 R8、G1至G8及Β1至Β8八像素之視訊資料的視訊資料開關 控制電路33的控制端子。此等視訊資料開關控制電路㈣ 同時打開或關閉。 圖11係由信號線驅動電路2寫入信號線之順序的時序 圖。如圖11中所7F，R1到R8、⑺到⑺及⑴到則的像素資 料係首先寫人對應之信號線中。其次，R9m G9至 G16及B9至B16的像素資料被寫人對應之信號線中。像素 資料依此順序寫入。最後，R297sR32〇、〇297至仍2〇及 B290至B320的像素資料被寫入對應之信號線中。換句話 97118.doc -14- 1263952 説’各個八像素的像素資料被在相同的時序寫入信號線 中。在此之後，一空白期間會繼續。在此空白期間，共同 電壓之極性會反轉。之後，會重複類似之操作。 圖12是一顯示在供應給預充電電路34中一類比開關35的 一端的預充電電壓VPRC—R、VPRC一G及VPRC—B，及類比 開關35之控制端子PRC—R、pRC—G&pRCJB之邏輯間的關 係圖。 如圖12中所示，在正常顯示期間pl，當Vc〇m及vcs的極 性反轉時，類比開關35僅保持打開一短期間，且所有信號 線均被預充電至一中間電位2·5伏特。以此配置，在極性 反轉時，由於與相對基板之透明電極輕合，使信號線電位 免於極度改變。在預成像顯示設定期間Ρ2及Ρ3，共同電極 =位係設成0伏特，且所有信號線係預充電至〇伏特。同 時，所有列之閘極線〇341至24〇均在Η位準。基於此，整 個勞幕係顯示白色1為共同電極電位及像素電極電位均 在0伏特，施加於液晶層之電壓成為〇伏特。白色之透射率 艾侍比正常顯示要高，且供成像之光利用效率變得更具優 勢。此顯示在常白模式使用—扭轉向列型液晶情況下之實 例。甚至在常黑模式的情況及使用其他液晶材料與顯示模 式之情況下’如果預充電電路在正常顯示時供應在DAC的 輸出範IS外的-電a，將可獲得比正常顯示時間更高之哀 度。 儿 士在正常顯示時，當應用〜。㈣伏特及08伏特於液晶層 日守’-像素電應成為0.8伏特。因此’嚴格地說，透射在 97Π 8.doc 某種程度上會有所敎。此取決於從DAC輸出之範圍的_ ，制。從此觀點而纟’將預充電電路而非DAC用於預成像 顯示設定較有利。 為了只讀取一已成像主題之特定彩色成份（例如紅色部 h )’至綠信號線及藍信號線之預充電電壓係設成5伏特。 方、此”、、員示可被设成紅色。紅色之色度變得比正常顯示 時更高。原因是紅色亮度增加，且綠及藍色像素之亮度變 低。當在正常顯示於DAC之輸出範圍外的電壓係自預充電 電路應用時，能夠顯示具有比正常顯示時間更寬之彩色再 生範圍的紅色。在該等背光成份中，只有紅色成份主要到 達該已成像主題，且一反射光進入一光感測器中。其他光 疋用一液晶單元遮蔽。在成像期間（即，預充電/曝露/資料 輪出）P4，預充電電壓VPRC一r、vPRC一〇及VPRC—B係設 成各自的預定電壓（在圖4之例中為5伏特、〇伏特及4伏 特）。 如上述，因為在成像期間能分別地設定預充電電壓 VPRC_R、VPRC—G及VPRC_B，攝像的影像品質得以改 進。 在實施一光電轉換的光二極體PD下方，會提供一光遮 敝層以防止背光之光照射該光二極體PD。此光遮蔽層能以 树脂或其類似物形成。另一選擇是，該光遮蔽層能在形 成用於佈線之金屬層的階段時使用一金屬層形成。 圖1 3係一電路之佈局圖，其具有一在形成用於佈線之金 屬層的步驟中光一極體PD形成之光遮蔽層44，光遮蔽層44 8.doc -16- 1263952 圖14係圖13之電路沿一 λ 係由與金屬層相同之金屬製成 陣列基板41包括一形成 成在鈍化膜43上之光遮 之透明樹脂層45。該光 α’線切開之斷面圖 。在圖 14中 ，一 在閘極絕緣膜42上的鈍化膜43、形 蔽層44，及一形成在光遮蔽層料上 一極體PD係形成在閘極絕緣膜42中 光遮蔽層44係在與形成供佈線用之金屬層的相同步驟中 形成。供佈線的-金屬層（以τ稱—佈線層）46係形成在如 圖15中所示之陣列基板的一圖框部份。圖16係圖15所示電 路沿- Α-Α’線切開之斷面圖。如圖16中所示，該佈線層46 具有一二層結構，其可降低電阻。 田使用如圖13中所不之佈線層46形成光遮蔽層44時，該 佈線層46及光遮蔽層44可在相同步驟中形成，因而簡化製 程0 圖17係一顯示圖15中所示之佈局的實例之電路圖。如圖 1 7中所不，#有二級反相器之放大器ΑΜρ係設置在感測器 容量C1的後級處，該感測器容量〇累積一藉由光二極體 叩藉光電轉變獲得的電荷。在放大器ΑΜρ内構成第一級 反相器之NMOS電晶體51可加以省略。 圖18顯示一 NM0S電晶體51自圖17中所示之組態中省略 的貝例之電路圖。根據圖1 8中之電路所示，一（例如）對 應於5伏特電壓的電荷係預充電至該感測器容量ci。光二 極體PD開始擷取一在此狀態中的影像。當只有少量光照射 光二極體PD時，累積在感測器容量C1中的電荷會少許放 電（即，洩漏）。在這種情況下，來自由反相器組成之放大 97118.doc 1263952 器AMP的輸出變成在低位準。之後，控制電壓SFB及CRT 變成在高位準，該等電晶體NT1及NT2變導電，且PMOS電 晶體52打開。結果，一電源電壓JVDD會應用於感測器容 量C 1之二端，因而更新感測器容量C 1。 另一方面，當大量光照射至光二極體PD時，感測器容 量C 1放電，且降低感測器容量C 1二端的電壓。結果，來 自具有反相器之放大器AMP的輸出變成在高位準（例如4伏 特）。 為從感測器容量C1讀出已累積的電荷，電晶體NT 1及 NT3會打開，且與感測器容量C1中累積電荷對應之信號會 供給信號線。 圖19顯示增加一 NMOS電晶體NT5至圖17中所示之電路 的一電路圖。該NMOS電晶體NT5係根據一控制信號JPOL 加以控制。此電晶體的一端係連接在介於像素TFT 6與電 晶體NT2及NT3間之連接節點上，且該電晶體的另端係連 接在放大器AMP内反相器IV1及IV2間的連接節點A上。 基於NMOS電晶體NT5的供應，能利用放大器AMP以保 持一像素電壓，因而在維持一靜態影像顯示時降低功率消 耗。 根據在圖19中顯示之電路，當辅助容量C s的電壓是0伏 特（正極性）時，放大器AMP的輸出電壓係藉由使電晶體 NT1及電晶體6導電而寫入輔助容量Cs中。當輔助容量Cs 的電壓是5伏特（負極性）時，放大器AMP的輸出電壓係藉 由使電晶體NT5及電晶體6導電而寫入輔助容量Cs中。 97118.doc -18- !263952 如上述，根據電晶體NT5的供應，相反極性的電壓能在 —預定循環中自放大器AMP寫入輔助容量Cs中。如果電晶 體NT5不存在，只有在放大器卿之輸出極性中的資料: 夠恆被寫入。因此，在相同極性中的資料會持續地寫入液 晶層中，其使液晶分子退化及失去可靠性。此問題可根據 電晶體NT5的提出而避免。 "尸、土 Ιό现深。 而’此增加驅動信號線的負荷。再者，將影像資料寫入 2號線的時間變短。因此，難以增加螢幕尺寸或增加解析 =為解決這些問題’與其供給影像資料至信號線，該影 像貧料可在相鄰像素間依序傳送。 『:：：示影像擷取感測器7之周邊組態的實例之電 傳送影像資料至榮幕的-下游方向，示範 ==送影像資料的一實例。影像 限於向下之方向’且可為向上或側向。 不 在圖20中顯示之電路 及電晶體。來自反相器之輸出;:電路中排除了反相器 間的一連接節點。 别” 應至相鄰像素之電晶體 根據在圖2 〇中晶旨+ ΑΑ 口 a r顯不的電路， 次 信號線，而是供應至小負荷 貝’、未供應至大負荷之 測器容量Ck後級對I、° ^象素。因此，無須在感 、俛、、次對母一個 而，能減少電晶體的數目。”，供放大器AMP。因 影像資料，且也能降低功率消耗負何小’故能以高速傳送 圖21係-顯示圖I所示串 σ就輪出電路4之内部組態 97118.doc 1263952 的實例之方塊圖。在圖21中顯示的串列式㈣輸出電路4 =複數個ws轉換器61、一用以在一陣列基板外部偵測‘ 資料位置的ENAB 62及一輸出緩衝器63。 丄各p/s轉換器61均連接32〇條信號線，且串列地輸出這些. k號線上的影像資料。 圖22係-顯示P/s轉換器61内部組態的實例之方塊圖。 在圖22中顯示的P/s轉換器61包括一位準偏移器料、一連 接在位準偏移器64之輸出的鎖存器電路65、一連接鎖存器 電=65之輸出的開關66 ’及一連接在開關崎級的偏移冑鲁 圖23係一顯示一位準偏移器以内部組態的實例之電路 圖。圖23中顯示之位準偏移器包括在一輸入端子㈣及一 輪出端子（out)間串聯的一開關71、一電容器Ο、一反相哭

_73'—反相器74及—開關& _連接至輸入: 子及輸出端子之開關76; 一連接至反相器，之輸入端子及 輸出端子的開關77;—在開關71與電容器心之連接路徑及 電源端子糟間連接的開關78;及一在開關73與反相心 之連接路徑及接地間連接的開關79。 位準偏移裔64在一高i♦靖 円迷喂取拉式及低功率消耗讀取模式 間實施不同之操作。當待擷取的影像資料量係大如彩色f 1 象時，會選擇高速讀取模式。當擁取影像資料量小如單色 影像時，會選擇低功率消耗讀取模式。 為實現高速讀取’控制信號TPC係設成高位準，且 信號THU係設成低位準’因而預充電該位準偏移器64之容 971】 8.doc -20- 1263952 里：電谷器C2。其次’控制信號Tpc係設成低位準，且控 係設成低位準。以此配置，—高位準信號或低 Ί#υ被輸出’其取決於—輸人該位準偏移器Μ之传號 線電壓是否比電源電壓ντρ( = 4伏特)更高。如上述，二 速讀取期間’位準偏移器64將-電Μ轉成〇伏特或5伏特: 大巾田度差，即使在該信號線中的電位變化很小。 為貝現低功率消耗讀取，控制信號沉係設成高位準， 且控制信號THU係設成高位準，因而使位準偏移器μ旁 通，且輸出一如原來之信號線電壓。纟此情況下，只有直 到一信號線的電位達到如5伏特或〇伏特之相當大變化時才 會讀取資料。因此，資料讀取速度變得相對地慢。然而， 因為未應肖中間電壓至反相器或其類似纟，因此功率消耗 係相對較小。在低功率消耗讀取期間，供應至位準偏移器 之反相器72及反相器74的電源被中斷（未顯示）。 在正常顯示時，控制信號TPC係設成高位準，且控制传 號THU係設成低位準。在此情況下，沒有資料輪出。 圖24係一顯示在圖21中顯示的串列式信號輸出電路4中 一 ENAB電路62之内部組態的實例之電路圖。在圖24中顯 不的ENAB電路62包括級聯中之反相器8丨及82、一偏移暫 存器83及一輸出緩衝器84。 圖25係一顯示在圖24顯示的enab電路62中的輸出緩衝 器63之内部組態的實例之電路圖。在圖25中顯示的輸出緩 衝器63包括複數個反相器。 圖26係一顯示在圖24中顯示的ENAB電路62中之p/s電路 971I8.doc 21 1263952 6 1内鎖存②E路之内部組態的實例之電路圖。在圖26中 顯示的鎖存器電路包括—具時脈之反相器及—反相器。 圖27係一顯示在圖26中所示的p/s電路。内一 s/R電路之 内部組態的實例之電路I在圖27中顯示的驗電路包括 一具時脈的反相器及一反相器。 圖28及圖29係圖！中所示顯示裝置之操作時序圖。在圖 28中’ 一期間pl表示一正常顯示期間。圖28中的期間及 圖29中之期間p3分別表示預成像顯示設定期間。諸中的 期間P4表示一影像擷取期間的操作時序（即，-預充電/曝 露/資料輸出期間）。為方便緣故，圖28中的㈣p2及圖Μ 中的期間p3是相同的。

正常顯示期間pl中之操作將加以解釋。在正常操作期間 Pl，圖4中所示之控制信號Μυχ、M〇]^sEL將分別設成 L、Η及HH ’偏移暫#器}1之偏移脈衝在一列之單元 中對間極線如1到240係依次地輸出，且信號線電位（0.5 至（5伏特）係針對辅助容量㈣之各列依次地累積。 下文中將解釋在預成像顯示設定期間p2及p3時的操作。 在預成像顯示設定期間P2及？3中，圖4中所示之控制信號 MUX、、^〇D及SEL係分別設成Η、η及η。結果，所有問極 線均被δ又成雨位準，且信號線電位㈧伏特或5伏特）將針對 所有像素同時累積到辅助容量以中。 現將解釋影像擷取期間Ρ4的操作。在圖29中，時間_ U的一期間表示一預充電期間，且時間t3到t4的—期間表 丁曝路及衫像貝料輸出期間。在充電期間期間，控制信號 97118.doc -22- 1263952

MUX、MOD及SEL係分別設成L、Η及L。結果，控制線 CRT1至240被依序驅動，且預充電電壓（5伏特）依針對各列 寫入感測器容量C1中。在曝露及影像資料輸出期間，控制 信號MUX及MOD分別設成L及L，且控制信號SEL係設成Η 或L。當控制信號SEL在Η時，各列之控制信號SFB係設成 Η。在像素内的放大器AMP係連接至信號線，且自該等像 素讀出之資料被傳送到串列式信號輸出電路4。當控制信 號SEL係在L時，信號線被預充電至5伏特，使得在由一來 源跟隨器組成的像素内之放大器正常地操作。

圖30係顯示依據本發明具體實施例之顯示裝置的一資料 流及一信號流的示意圖。一陣列基板90係經由一介面 (I/F2)91連接至一記憶體嵌入式應用特定積體電路 (ASIC)92。ASIC 92係經由一介面（I/F1)93連接至一主個人 電腦（PC)94。記憶體嵌入式ASIC 92具有一靜態隨機存取 記憶體（SRAM)95及一處理電路96。記憶體嵌入式ASIC 92 可為一場可程式閘極陣列（FPGA)。 主PC 94發送用於顯示之視覺資料及視訊設定重寫命令 到記憶體嵌入式ASIC 92。SRAM 95儲存來自主PC 94之顯 示資料，且處理電路96儲存該視訊設定重寫命令。在 SRAM 95中儲存的視訊資料經由介面91送到陣列基板90。 處理電路96經由介面91將一顯示/成像控制信號送到陣列 基板90。由陣列基板90攝像的影像資料經由介面91送至 SRAM 95。處理電路96對儲存在SRAM 95中的視訊資料及 影像資料施行影像處理操作。SRAM 95經由介面93發送已 97118.doc -23 - 1263952 處理的影像資料到主PC 94。 處理兒路96能藉由硬體或軟體實行影像處理。在該顯示 衣置毛送大置影像資料到記憶體嵌入式%之同時， 該嵌入式記憶體ASIC 92僅發送已處理的影像資料到tpc 94 〇 如能從圖30中理解，所有該等各種控制信號、視訊信號 及影像資料係在未經過中央處理器（CPU)匯流排下，在記 憶體嵌入式ASIC 92及陣列基板間9〇傳送。因此，資料傳 ϋ不取决方、CPU匯流排之聚結，且能夠減少CPU的處理負 何0 僅有已處理的影像資料集合及視訊設定重寫命令係經由 CPU匯流排傳送。因此，此等資料能較慢地傳送。每當一 影像被攝像時，可在ASIC中實施重新組態及增加。因此， 月b貝貝地減少影像處理時間。因為CPU匯流排的速度可減 f艾’因此能減少整個系統之費用。 如上述，根據目前具體實施例，在閘極線驅動電路3 3中 僅提供一偏移暫存器丨丨。控制該像素電路5的三種控制信 號GATE、CRT及SFB係由來自此偏移暫存器之輸出偏移脈 衝產生。因此，能簡化閘極線驅動電路33的組態，且減少 功率消耗。再者，能減少陣列基板的圖框區域。 預充電該等信號線之預充電電路34係設置在信號線驅動 电路2中。預充電電路34根據彩色以不同預充電電壓將各 自的信號線預充電。因此，可設定使擷取影像最佳化的預 充電電壓。 97118.doc 1263952 像素電路可具有如圖3丨所示之組態。一 JVSS線係從圖2 中所示電路組態中刪除，取而代之的是，一綠色信號線係 用作該感測器及容量（^之接地線。根據此構造，無須專用 於接地線之佈線，因此孔徑比例變高，且可節省功率消 耗。根據在圖31中顯示的電路，該綠色信號線在資料輸出 時係預充電至0伏特。以上優勢可根據為各彩色提供一預 充電電路34而獲得。 在上述具體實施例中，已解釋各像素均設有光感測器 實例。然而，根據本發明’如果此等感測器可將在顯示 上的夕卜部輸入仏號轉成電氣信號，則除光感測器外的 類感測器（諸如電容式感測器）均可使用。 在以上具體實施例中，已解說了將諸如文件、圖片及 片之影像攝像主題置於顯示器上以操取影像之實例。 二:：發明係可應用於一具有藉由手指觸碰以谓測位置 ::式面板功能的顯示裝置，及一具有藉 :發光裝置之光筆觸碰以侦測位置的數位器功能之顯示』 【圖式簡單說明】 顯示裝置之 示思性組態的實例之 圖1係一顯示本發明一 方塊圖。 京琶路之内部組態的實例之電路圖

圖3係圖2之像素電路的—佈局圖 圖4係顯不圖1的—間極線驅動 之電路圖。 路之内部組態的實例 97m.doc -25- 1263952 圖5係顯示一位準偏移器之内部組態的實例之電路圖。 圖6係一顯示一信號分配電路之内部組態的一實例之電 路圖。 圖7係圖6之信號分配電路之輸入/輸出信號的邏輯圖。 · 圖8係一顯示Η開關電路之内部組態的實例之電路圖。 圖9係一顯示圖丨之信號線驅動電路之内部組態的實例之 方塊圖。 圖10係一對應於圖9之電路圖。 圖11係-顯示由-信號線驅動電路寫人信號線之順序的鲁 時序圖。 圖1 2係一顯示預充電電壓與一類比開關之控制端子間的 關係圖。 圖1 3係當由相同材料製成的一光遮蔽層係在—形成用於 佈線之金屬層的步驟中形成時之佈局圖。 圖14係圖13沿一 Α_Α，線之斷面圖。

圖15係形成—佈線層至陣列基板的一圖框之圖式。 圖1 6係圖1 5沿一 Α_α，線之斷面圖。 圖丨7係一對應於圖15之佈局圖的—電路圖。 圖U係自圖17省略_NM〇s電晶體的電路圖。 = :::曾加—NM〇s電晶體至圖17之電路的電路圖。 圖20係顯示一影像擷 路圖，1持砵砧神 Π透、、且恶的—實例之 、持1地傳送影像資料至螢幕的—下 圖21係-顯示圖1之串列式信號輪出電路之广 實例之方塊圖。 】出電路之内部組態 97118.doc -26- 1263952 圖 圓22係一顯示一 p/s轉換器之内部組 ° 彳之方4% 圖23係一顯示一位準偏移器之内部組態的實 例之 電路

圖24係一顯示一 ENAB 圖 圖 。 電路之内部組態的實 < t路 圓25係一顯示一輸出緩衝器之内部組態的實 例之 電路 圖26係一顯示在一p/s轉換 組態的實例之電路圖。 圖27係顯示在一 p/s轉換器内的—s/r電路 一實例之電路圖。 圖28係圖！之顯示裝置之操作時序圖。 圖29係圖28的一接續圖。 、圖係-顯示依據本發明具體實施例之顯 料流及一信號流的示意圖。 " 圖31係-顯示一冑素電路之已修改實例之電 【主要元件符號說明】 回。 器内的一鎖存器電路之 内部 之内部組態的 的一資 # 1 2 3 4 5 6

像素部份 信號線驅動電路 閘極線驅動電路 串列式信號輸出電路 像素電路 像素TFT 97118.doc -27-

影像擷取感測器 偏移暫存器 NAND閘極 位準偏移器 NOR閘極 信號分配電路/MS Η開關電路/MUX 三輸入Ν Ο R間極 三輸入Ν Ο R閘極 三輸入Ν Ο R間極 NOR閘極 反相器 偏移暫存器 視訊匯流排

視訊資料開關控制電路 預充電電路 類比開關 陣列基板 閘極絕緣膜 純化膜 光遮蔽層 透明樹脂層 金屬層/佈線層 NMOS電晶體 -28- 1263952 52 PMOS電晶體 61 P/S轉換器 62 ENAB電路 63 輸出緩衝器 64 位準偏移器 65 鎖存器電路 66 開關 67 偏移暫存器 71 開關 72 反相器 73 開關 74 反相器 75 開關 76 開關 77 開關 78 開關 79 開關 81 反相器 82 反相器 83 偏移暫存器 84 輸出緩衝器 90 陣列基板 91 介面（I/F 2) 92 記憶體欲入式專用積體電路/ ASIC 97118.doc -29-

1263952 93 介面（I/F 1)

94 主個人電腦/PC

95 靜態隨機存取記憶體/SRAM 96 處理電路

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Claims (1)

1263952 十、申請專利範圍： 1 · 一種顯示裝置，其包含： 顯示元件，其係設置於形成在依矩陣形式對齊之信號 線及掃描線鄰近的像素内部； 複數個影像擷取電路，各擷取在一主題一特定範圍處 之影像，且對每一多重像素均設置一影像擷取電路； 一掃描線驅動電路，其驅動該等掃描線； 一信號線驅動電路，其驅動該等信號線； 一像素電壓供應控制電路，其控制是否供應一像素電 壓至該對應的信號線；及 一預充電電壓供應控制電路，其控制是否供應一預充 電電屬至該對應的信號線，該預充電電壓能改變用於各 信號線之電壓位準。 2.如請求項1之顯示裝置，其中該影像擷取電路的一接地 端子係連接至一特定信號線；及 當該影像擷取電路輸出影像擷取資料時，該預充電電 壓供應控制電路供應一預指定電壓至該一特定信號線。 3·如請求項1之顯示裝置，其中該預充電電壓供應控制電 路以用於各彩色之共同電壓位準，與極性反轉之時序同 步供應該預充電電壓至該對應的信號線，且依據各信號 線供應該預充電電壓至該對應之信號線。 4·如請求項3之顯示裝置，其中該預充電電壓供應控制電 路提供該預充電電壓至該對應的信號線，該預充電電壓 在正常顯示時具有一中間電位；該預充電電壓在該正常 97118.doc 1263952 顯不時，像素之免度較其在正常顯示期間且剛要影像擷 取前為高；在影像擷取時，該預充電電壓係取決於各信 號線。 5·如請求項3之顯不裝置，其中該預充電電壓供應控制電 路以該等像素之彩色重製範圍寬於剛要擷取影像前之正 常顯示期間的該預充電電壓，供應至對應一預指定彩色 的信號線。 6。 一種顯示裝置，其包括： 顯示元件，其係設置於形成在依矩陣形式對齊之信號 線及掃描線鄰近的像素内部； 複數個影像擷取電路，各擷敌名一主 口鉍取在主碭一特定範圍處 之影像； -第-控制線，其控制該等顯示元件之開/關：及 一掃描線驅動電路，其驅動該等掃描線； 其中各該等影像擷取電路包括： 電氣信 -感測器元件，其轉換一外部輸入成為 號；及 ’ 其 至少一第二控制線，其控制該感測器電路之操作 中該掃描線驅動電路包括： 一具有複數個級之暫存器 一預指定脈衝寬度與像素顯 號；及 電路的偏移暫存器，其以 示時序同步偏移一脈衝信 一供應控制電路，直4η y “路/、根據该偏移暫存器之 信號控制複數個控制信號線。 輸出 97118.doc 1263952 7. ::請求項6之顯示裝置，其中該感測器元件係一光電轉 換元件； 該感測器電路包括： —放大器，其放大該光電轉換元件之輸出； -輸出控制電晶體，其切換是否供應該放大器之輸 出至一偵測線； -預充電電晶體，其初始化該放大器之輸入； j二控制線’其切換該輸出控制電晶體之開/關；及 :第三控制線’其控制該預充電電晶體之開/關， 耸笛’路具有一供應控制電路’其控制在該 ' 、弟二及第三控制線中至少二信號位準。 8. 如請求項6之顯示裝置，豆 + 路，其轉換該等暫存器電路之輪出17—位準偏移電 邏：中電路根據由外部供應之該控制信號的 第一、;二準偏移電路之該輪出信號至該等對應之 弟 弟一及弟三控制線。 9.如請求項6之顯示裝置，1 紅之三顯示元件的單元二像素的藍、綠及 …-種顯示裝置，其包括 置路。 綠ΓΓ件’其係設置於形成在依㈣形式對齊之^ 線及掃描線鄰近的像素内部； 彳5唬 =«_取電路’各擷取在—主題—特定 之影像； 一位準偏移電路，其轉 範圍處 換該影像擷取電路之輪出位 97118.doc 1263952 準；及 串列/平行轉換電路’其轉換一 路轉振夕a t 此千彳倚移電 复、5號成為一串列信號； "中"亥位準偏移電路包括： 電壓與Γ速讀出部份，其根據該影像擷取電路之該輪出 多考黾壓相比係向或低而輸出一電壓丨及 出電厣功率部份，其輸出該影像擷取電路之該輪 土而不轉換位準。 11. 12. 13. 士 σ月求項1〇之顯 今你淮 ”、、、不衣置，其中當實施彩色影像擷取時， 像操取!!移電路操作該高速㈣部份，且當實施單色影 、守刼作該低消耗功率部份。 之該Ρ胃1(),顯不裝置’其中當從該影像擷取電路輸出 準：移：取！料的量係一預指定參考量或更多時，該位 於兮：：,知作该南速讀出部份，且當該資料之量係少 多考I時操作該低消耗功率部份。 一種顯示裝置，其包括： 及：件其係设置於形成在依矩陣形式對齊之信號 線及知描線鄰近的像素内部；及 複數個影像擷取電路， 々W悔 各祕取在一主題一特定範圍處 之影傢， 其中各該等複數個影像擷取電路包括. 換元件，其施行光電轉換； β帝.：σπ λπ'積由該光電轉換元件經光電轉換獲 97118.doc 1263952 一預充電雷& ’，、切換是否將初始電荷累積至爷 容器； 貝王d兒 一放大器，发丄I 〃敌大在該電容器二端的一電壓；及 輸出控制電路，其切換是否供應該放大器之輸出 至4對應之信號線， 其中該放大哭呈古 ^ A % 一有一反相器，用以反向地放大該電容 二端的一電壓。 14. 15. 如請求項13之鞀+壯m #丄， , '”、、貝不叙置，其中當一從該光電轉換元件入 射的光係予員指定量或更多時，累積在該電容器中之電 荷：電’且該放大器之輸出反轉；及 田《違光電轉換元件入射的該光係少於該預指定量 時，預充電電路累積電荷。 一種顯示裝置，其包括： 顯示元件’其係設置於形成在依矩陣形式對齊之信號 線及掃描線鄰近的像素内部； 複數個影像擷取電路，各擷取在一主題一特定範圍處 之影像；及 輔助電容器’用以累積連接至該顯示元件之影像電 極， 其中各該等複數個影像擷取電路包括： 一光電轉換元件，其實行光電轉換； 一電容器’其累積由該光電轉換元件經光電轉換獲 得之電荷， 一放大器’其放大在該電容器二端的一電壓；及 97118.doc 1263952 其切換是否供應該放大器之輸出 —輪出控制電路， 至該對應之信號線；及 器中一 器〇 累積控制電路，其依據該放大器 内部信铁、、 広^ 3放大 以週期性地累積電荷至該輔助電容 16. 17. 18. 如請求項15之顯 供庳雷# i ‘，，、、不衣置，其中該累積控制電路以一極性 军二至錢助電容器，該極性係與在預指定循環中 累積至該辅助電容器之該電荷相反。 —種顯示裝置，其包括： 顯示元件，t # ”你k置於形成在依矩陣形式對齊之作声 線及掃描㈣近的像素㈣； 複數個衫像操取電路，各搁取在一主題一特定範圍處 之影像；及 〃中各δ亥等複數個影像擷取電路包括： 光電轉換元件，其實行光電轉換； 電谷為’其累積由該光電轉換元件經光電轉換獲 得之電荷； 一預充電電路’其切換是否累積初始電荷至該電容 器；及 一放大杰’其放大在該電容器二端的一電壓； 其中該放大器之輸出係供應至一鄰近像素。 一種顯示裝置，其包括： 顯示元件’其係設置於形成在依矩陣形式對齊之信號 線及掃描線鄰近的像素内部；及 97118.doc 1263952 稷數個影像擷取電路，所有複數個像素均設置〆影像 擷取電路，其各實行光電轉換； 其中在一指定時序，係經由該等信號線供應一預指定 電慶給該影像擷取電路的一輸入端子； 該影像擷取電路的一接地端子在一預指定時序，經由 该荨信號線被供應一預指定電壓；及 各該等影像擷取電路在一預指定時序’係經由該信號 線輪出該信號。 97118.doc