光学装置及其光学扫描方法
光学装置及其光学扫描方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种光学装置;具体而言，本发明关于一种具有可选择性允许或阻挡外部光的结构的光学扫描装置。
【背景技术】
[0002]随着扫描科技的持续进化以及扫描科技在工作环境中迅速普及使用来提升工作效率，扫描装置(例如光学扫描仪)的厂商，不断的在寻找可帮助让他们的产品在市场上有进步及竞争力。为了符合产品的需求，研发已倾向将光学扫描仪应用于显示器中以提供扫描及触控的功能的方向研发。然而，传统上以光学扫描技术撷取精确的扫描影像，例如指纹影像，并非为很可靠的方法。
[0003]以传统的光学扫描装置5而言，如图1A所示，通常包含具有一检测单元S的一检测阵列A。设于光学扫描装置5下方的背光模块所发出的光线可穿透光学扫描装置5，其中在该光线抵达触碰检测阵列A上的保护片P的使用者手指时，该光线会被反射回光学扫描装置5中。此时，检测单元S会检测被反射回来的光线并依此产生影像。借此方式，光学扫描装置5可扫描使用者的手指并且产生对应的指纹影像。然而，如图1B所示，由于在进行手指扫描过程时有外部光照耀在光学扫描装置5上，检测单元S会接收过多的光线而使指纹影像中区域E的部分不清楚。故此，势必需要有产生更好、更准确的扫描影像的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种光学装置及其光学扫描方法，可提高影像扫描的质量。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层的光学装置，借以提高影像扫描的质量。
[0006]本发明提供一种光学装置，包含第一基板、检测层、滤光层及控制模块。该检测层设置于该基板上并产生一预扫描影像。滤光层设置于检测层上方并且允许或阻挡外部光抵达检测层。控制模块与检测层及滤光层耦接，其中控制模块依据预扫描影像控制滤光层以允许或阻挡外部光。
[0007]其中，该控制模块进一步包含一储存单元，该控制模块储存该预扫描影像于该储存单元中，该控制模块在接收一扫描指令后依据该储存单元中最新版的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0008]其中，该滤光层包含:
[0009]—液晶层；
[0010]—上基板，设置于该液晶层上方；以及[0011 ] 一像素电极层，设置该液晶层下方；
[0012]其中，该控制模块依据该预扫描影像产生一光阻挡图案信号并传送该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该液晶层的显示。
[0013]其中，该检测层具有多个检测单元，该检测层及该滤光层系与该控制模块相关联的一栅单元耦接，该栅单元具有至少一栅线，其中各该栅线相对于该第一基板上该些检测单元及多个像素电极。
[0014]其中，该多个检测单元及该多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读写单元，该数据读写单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号并依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据读写单元经由该检测读取线接收该检测单元的该预扫描影像，以及经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。
[0015]其中，该控制模块包含一计时单元，用于以列顺序启动该些栅线，以使得该数据读写单元可驱动该数据信号至该滤光层的该些像素电极，并且该数据读写单元可自该检测层接收并传输该预扫描影像至该控制模块。
[0016]其中，相邻的该些栅线间或相邻的该些检测读取线间的一区域界定一像素区，该像素区中的该像素电极与在该像素区中的该检测单元重迭。
[0017]其中，相邻的该些栅线间及相邻的该检测读取线和该数据输入线间具有该检测单元及该像素电极的一区域界定一像素区；其中，在该检测单元于该像素区中该像素电极上的投影范围，该像素电极为中空;或该像素电极围绕该像素区中该像素电极上该检测单元的投影范围。
[0018]其中，在该第一基板上，与一条该栅线相对应的一对相邻该检测单元及该像素电极系与相邻的另一条该栅线相对应的一对相邻的该像素电极及该检测单元相邻;在其中一对中，连接该检测单元至该检测读取线的一电路系与连接该像素电极至该数据输入线的另一电路交错。
[0019]其中，该滤光层进一步包含一第二基板位于该检测层上方，该第二基板承载该像素电极层及该液晶层。
[0020]其中，该检测层及该滤光层分别耦接至与该控制模块相关联的一第一栅单元及一第二栅单元;该第一栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些检测单元，该第二栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些像素电极。
[0021]其中，该多个检测单元及多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读取单元及一数据写入单元，该数据读取单元经由该检测读取线从该些检测单元接收该预扫描影像，该数据写入单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号且依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据写入单元经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。
[0022]其中，该控制模块包含一计时单元，用于以先后顺序启动该检测层中的该些栅线，以使得该数据读取单元接收并传输该预扫描影像至该控制模块。
[0023]其中，该光学装置进一步包含一第三基板设置于该第二基板下方，其中该第三基板与该第一基板夹合该检测层。
[0024]本案提供一种光学扫描方法，用于一光学装置，该方法包含:(A)在控制模块中接收检测层所产生的预扫描影像；(B)在控制模块接收扫描指令；以及(C)根据扫描指令，以控制模块依据预扫描影像控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0025]其中，该检测层包含至少一检测单元分别连接至一数据读取单元，该步骤(A)进一步包含:
[0026](al)在该检测单元中产生一检测信号；
[0027](a2)在该数据读取单元中接收并综合该检测信号；以及
[0028](a3)在该控制模块将自该数据读取单元的该检测信号转换为该预扫描影像。
[0029]其中，该光学扫描方法进一步包含重复步骤(al)至(a3)直到该控制模块接收到该扫描指令，该步骤(C)包含该控制模块依据最新的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0030]其中，该光学扫描方法进一步包含在步骤(C)之后重复步骤(A)以产生该预扫描影像为一结果扫描影像。
[0031]其中，该步骤(C)进一步包含:
[0032](Cl)根据该预扫描影像，产生一光阻挡图案信号；以及
[0033](c2)传输该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该滤光层的显示。
[0034]本发明的光学装置及其光学扫描方法，该光学装置且具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层，借以提高影像扫描的质量。
[0035]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0036]图1A为传统光学扫描装置的示意图；
[0037]图1B为图1A的光学扫描装置所产生的扫描影像；
[0038]图2A为本发明的光学装置的一实施例的示意图；
[0039]图2B为光学装置内元件之间的互动的一实施例的示意图；
[0040]图2C为本发明的光学装置所产生的较佳影像画质的扫描影像的一实施例的示意图；
[0041 ]图3A为图2A中的光学装置的剖面示意图；
[0042]图3B为图3A中像素电极及检测单元的电路图的一实施例的示意图；
[0043]图4A为图3B的另一实施例的像素电极及检测单兀的电路图的不意图；
[0044]图4B为图4A的光学装置的剖面示意图；
[0045]图5A及5B为电路图及其光学装置的另一实施例的示意图；
[0046]图6A至7B为光学装置的像素电极及检测单元的其它不同实施例的电路图的示意图；
[0047]图8A为图2A光学装置具有滤光层且检测层设于不同基板的另一实施例的示意图；
[0048]图8B为图8A的光学装置的剖面图的示意图；
[0049]图8C为图8B的另一实施例的不意图；以及
[0050]图9至11为本发明光学扫描方法的流程图。
[0051 ]其中，附图标记:
[0052]A:检测阵列
[0053]DL:数据输入线
[0054]DM1:预设模式指令
[0055]E:手指影像中区域
[0056]GL:栅线
[0057]LBP:光阻挡图案信号
[0058]P:保护片
[0059]PA:像素区
[0060]PAl ?PA6:像素区
[0061]P1:预扫描影像
[0062]R1:结果扫描影像
[0063]S:检测单元
[0064]SL:检测读取线
[0065]TS:信号
[0066]5:光学扫描装置
[0067]10:第一基板
[0068]20:检测层
[0069]21:检测单元
[0070]30:滤光层
[0071]31:液晶层
[0072]32:像素电极层
[0073]4 0:控制模块
[0074]41:栅单元
[0075]41A:第一栅单元
[0076]41B:第二栅单元
[0077]42:数据读写单元
[0078]42A:数据读取单元
[0079]42B:数据写入单元
[0080]43:储存单元[0081 ]45:计时单元
[0082]50:第一基板
[0083]51:第二基板
[0084]52:第三基板
[0085]100:光学装置
【具体实施方式】
[0086]本发明提供一种光学装置及用于光学装置的光学扫描方法。在较佳实施例中，光学装置可与各种显示装置(如，触控显示器等等)搭配使用;然而，本发明的光学装置并不仅限于应用在触控显示器的领域中。
[0087]图2A为本发明的光学装置的一实施例。如图2A所示，光学装置100包含有第一基板
10、检测层20、滤光层30以及控制模块40，其中检测层20设置于第一基板10上。滤光层30用于选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。借此方式，检测层20可减少感应不相关或不必要的光线，进而能使检测层20所相对产生的噪声数据可被有效的降低。滤光层30可例如以液晶分子实施。然而，在其它不同实施例中，滤光层30可借由其它不同方式过滤光线以避免光线抵达到检测层20。在本实施例中，滤光层30设置于检测层20上，而控制模块40分别耦接至检测层20及滤光层30。在本实施例中，控制模块40是经由栅单元41及数据读写单元42耦接至检测层20及滤光层30。栅单元41及数据读写单元42可以各种不同的驱动电路实施，如覆晶玻璃(0^?-011飞1&%、0?)、薄膜覆晶封装(0^?-011^1111、0)?)或其它驱动电路。检测层20较佳具有多个检测单元(或检测器)来检测通过滤光层30的光线，并且可依据所检测到的光线产生信号并将该信号传输至数据读写单元42。当数据读写单元42接收到检测层20的信号时，数据读写单元42将会产生预扫描影像PI。较佳地，在本实施例中，控制模块40也会是与储存单元43以内建的方式或外接的方式连接，进而可储存数据读写单元42所产生的预扫描影像PI。在一实施例中，储存单元43可包含闪存，例如动态随机存取内存或任何其它可储存预扫描影像PI的储存内存。
[0088]在本实施例中，预扫描影像PI为数据读写单元42根据读取检测层20所输出的信号产生的最新或最近期的影像数据。如图2A及2B所示，在一实施例中，控制模块40可传送预设模式指令DMI至栅单元41以启动栅单元41将滤光层30设为预设启动模式。举例而言，滤光层30的预设启动模式可设为允许所有光线通过滤光层30。接着，控制模块40可进行预扫描程序，可经由传送信号TS至栅单元41借此驱动检测层20，以致使检测层20传输检测单元的信号(形成预扫描影像PI的信号)至数据读写单元42。藉由此方式，数据读写单元42然后可传输预扫描影像PI至控制模块40。
[0089]在本实施例中，预扫描程序可以任何数目重复进行，直到控制模块40接收到扫描指令为止。当接收到扫描指令后，控制模块40将依据储存于储存单元43中最新或最近期的预扫描影像PI来选择性允许或阻挡外部光。此扫描指令可依据使用者触碰光学装置100的显示器时自动被产生，或可基于使用者按了光学装置100的实体按键被产生;然而，扫描指令也可以其它方式被产生，例如，控制模块40可依据预定预设时间定期自动产生扫描指令。
[0090]图2C为本发明光学装置100所产生的指纹扫描的一实施例。如图2A至2C所示，以指纹扫描的例子而言，在控制模块40接收到扫描指令后，控制模块40会根据储存在储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP。接着，控制模块40会将光阻挡图案信号LBP传输至栅单元41以控制滤光层30的显示功能。具体而言，在一实施例中，栅单元41会根据光阻挡图案信号LBP驱动滤光层30，以致使能主动及选择性的依据光阻挡图案信号LBP中所定义的图案允许或阻挡外部光。举例而言，若滤光层30的预设模式是设定以允许让所有光线通过，从数据读写单元42产生并储存于储存单元43中的预扫描影像PI可能会是白色影像。当使用者将手指放在光学装置100上时，随后产生的预扫描影像PI会如图1B中的扫描影像相似。当控制模块40接收扫描指令后，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP，并且将光阻挡图案信号LBP传输至数据读写单元42，以致使滤光层30相对于预扫描影像PI中围着黑暗区域的白色区域主动及选择性的阻挡外部光。借由此方式，只有从使用者手指反射的光线会被允许通过滤光层30到达检测层20，以使得其随后产生的预扫描影像PI设定为结果扫描影像RI，如图2C的示范所显示。换言之，光学装置100可不受外部光阻碍地提供手指准确及详细的光学扫描影像(例如，指纹扫描影像)。
[0091]图3A为图2A中光学装置100的剖面图；如图3A所示，滤光层30包含液晶层31、设置于液晶层31上方的上基板(可形成为保护层P)以及位于该液晶层31下的像素电极层32;具体而言，液晶层31及像素电极层32是夹设于上基板及第一基板10之间。如图2A及3A所示，在本实施例中，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据读写单元42，并借由数据读写单元42依据光阻挡图案信号LBP产生的数据信号控制滤光层30的液晶层31的光产生过滤机制。此外，检测层20包含至少一检测单元21，借此数据读写单元42可接收并根据该至少一检测单元21所输出的影像信号产生预扫描影像PI。在本实施例中，检测单元21是借由薄膜晶体管(亦即，Thin-film Transistor、TFT)实施于检测层20里，其中检测单元21为光线检测器，用于检测通过滤光层30的光线。
[0092]图3B为图3A中的实施例的电路图。如图3B所示，在本实施例中，检测层20具有多个检测单元21。敬请参见图2及图3A-3B，在本实施例中，滤光层30的像素电极32是完全覆盖于检测层20的检测单元21上。每个检测单元21具有对应的像素电极31，以致使控制模块40可控制外部光是否可到达光学装置100的检测单元21中的各个像素单元。换言之，为了能控制外部光是否可抵达到检测层20中某特定的检测单元21，每个检测单元21与其正上方的像素电极层32相关联，借此在上方液晶层31中的液晶可经由相关联的像素电极层32被控制模块40控制。
[0093]在本实施例中，检测层20及滤光层30是与控制模块40相关联的栅单元41耦接，其中栅单元41具有至少一栅线GL。如图2及图3A-3B所示，在本实施例中，栅线GL是对应于第一基板10上的一列的检测单元21及像素电极32。换言之，栅单元41可包含多个栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的检测单元21及像素电极32。
[0094]此外，在本实施例中，每个检测单元21及像素电极32是分别经由检测读取线SL及数据输入线DL耦接至光学装置100的数据读写单元42。借由此方式，数据读写单元42可经由检测读取线SL从检测单元21接收预扫描影像数据，并且当控制模块40接收到扫描指令时，数据读写单元42可根据控制模块40传来的光阻挡图案信号LBP产生数据信号，并借由驱动数据信号至滤光层30的各个像素电极32，进而可将光阻挡或不阻挡的命令传达给滤光层30。为使光学装置100可系统性地、以规律的方式控制检测层20及滤光层30的接收/驱动动作，控制模块40可包含计时单元以按顺序启动该些栅线GL，以致使数据读写单元42可从检测层20接收并传输预扫描影像至控制模块40，并同时可驱动数据信号(显示/光滤的信号)至滤光层30。
[0095]如图3B所示，在本实施例中，相关联的检测单元21及像素电极32的组合界定一像素区PA。较佳的，相邻的栅线GL之间及相邻的检测读取线SL及数据输入线DL间具有检测单元21及像素电极32的区域界定一像素区PA。借此，如图3B所示的实施例，像素区PA中的像素电极32会与像素区PA中的检测单元21重迭。在本实施例中，如图3B所示，在特定的像素区PA的检测单元21及像素电极32分别于该像素区PA的相对侧连接至检测读取线SL及数据输入线DL。换言之，一对数据输入线DL及检测读取线SL是设置在对应同一栅线GL的位于两个相邻像素区PA间在同一列上。举例而言，如图3B所示，左边的像素区PA中的检测单元21是连接至其左侧的检测读取线SL，而同一像素区PA中的像素电极32则是连接至像素区PA的右侧的数据输入线DL。借由此方式，当控制模块40的计时单元例如以列顺序启动栅线GL时，检测单元21将会把影像数据经由检测读取线SL传输至数据读写单元42，而像素电极32则是依据经由数据输入线DL从数据读写单元42接收的数据信号受控制。在其它不同实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL的位置可设置于某特定像素区的同一侧上，其中该像素区的一或多个检测单元21及像素电极32可连接于同样位于该侧的检测读取线SL及数据输入线DL。
[0096]图4A及4B为图3A及3B的另一实施例。如图4A及4B所示，于特定的像素区PA中，在检测单元21的投影与像素电极32重迭的范围，像素电极32在该重迭范围形成挖空的形状。借由此方式，像素电极32比较不会阻碍到外 部光抵达检测单元21，进而能提高检测单元21的数据检测准确率。
[0097]如图5A及5B所示，图5A及5B为图4A及4B的另一实施例。在本实施例中，检测单元21及像素电极32是彼此相邻的设置于第一基板10上。然而，与前述图3A-4B中的实施例相似，像素区PA是以相邻的栅线GL之间、以及具有至少一检测单元21及像素电极32的相邻的检测读取线SL及数据输入线DL之间定义。此外，在本实施例中，像素区PA中的像素电极32至少部分包围像素区PA中的检测单元21。换言之，像素电极32可在像素区PA中至少部分围绕检测单元21的投影，如图5A所示。借由此方式，检测层20及像素电极32层的组合的迭层总高度可被降低，以致使光学装置100的总迭层高度可被降低。
[0098]在此必须说明的是，像素区PA并不仅限于只有一对检测单元21及像素电极32。在其它不同实施例中，像素区P亦可包含单一个像素电极32以及多个检测单元21、多个像素电极32及单一个检测单元21、或多个像素电极32及多个检测单元21。具例而言，如图6A所示，于相邻的信号读取线SL及数据输入线DL间的像素区PAl可包含单一个检测单元21及像素电极32。然而，如像素区PA2所示，多个检测单元21可对应于单一个像素电极32。在本实施例中，像素区PA2中的每个检测单元21分别连接至各自的信号读取线SL。虽然在本实施例里，在像素区PA2中，像素电极32是设置于一对检测单元21的组合的一侧，然而在其它不同实施例中，像素电极32亦可被设置于一对检测单元21之间。换言之，在像素区PA中，检测单元21及像素电极32的摆置位置是不受任何限制。举例而言，如图6B所示，像素区PA3可包含多个检测单元21包围着一特定的像素电极32，其中像素区PA3于三个相邻的栅线GL间跨越。在本实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL系以交替顺序设置。借由此方式，像素区中的检测单元21及像素电极32可以最短距离分别耦接至检测读取线SL及数据输入线DL。
[0099]图7A及7B为检测单元21及像素电极32的摆设方式的另一实施例。如图7A所示，检测单元21及像素电极32可被设置在位于相邻的栅线GL之间的一对相邻的检测读取线SL之间。在本实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL是以交替顺序设置，其中像素区较佳是定义为:对应于同一条栅线GL，于同一列的一对相邻的检测单元21及像素电极32，例如像素区PA5及像素区PA6。然而，在其它不同实施例中，像素区可包含像素区PA5及PA6的区域，以致使能于三个栅线GL间以一 4x4矩阵结构形成像素区。
[0100]如图6B及7A所示，在一实施例中，像素区也可定义在两个检测读取线SL之间，并且具有检测单元21及像素电极32至少其中之一。在本实施例中，像素区PA3设置于两个检测读取线SL之间，并且具有三个检测单元21包夹/围绕单一像素电极32，其中像素区PA5及PA6分别为一对单一检测单元21及单一像素电极32的组合。如图6B及7A所示，像素区可横跨多个栅线GL或可被局限于相邻的栅线GL之间。
[0101]图7B为图7A的另一实施例。如图7B所示，相较于像素区PA5，下方的像素区PA6的检测单元21及像素电极32的位子对换。在本实施例中，将检测单元21连接至检测读取线SL的电路是与连接像素电极32至数据输入线DL绝缘交错。换言之，在本实施例中，与一条栅线GL相关的一对相邻的检测单元21及像素电极32(参见图7B中的像素区PA5)会是与相邻的栅线GL相关的一对相邻像素电极32及检测单元21相邻(参见图7B中的像素区PA6);其中，分别连接检测单元21及像素电极32至检测读取线SL及数据输入线DL的电路相互绝缘交错(参见像素区PA6)。借此方式，可降低显示不均的效果(Mura Effect)，并且可使像素区PA5中位于像素区PA6的检测单元21上方的像素电极32被驱动。
[0102]参照图6A-7B，必须说明的是，像素阵列中的像素电极32可与同个像素阵列的检测单元21重迭或不重迭，例如图3A-4B中像素电极32与检测单元21重迭的方式相似。
[0103]图8A为图2A中光学装置100的另一实施例。图8B则是为图8A的实施例的剖视图。如图8A及SB所示，检测层20及滤光层30可分别设置于第一基板50及一第二基板51上，其中滤光层30还是直接设置于检测层20上。换言之，滤光层30包含第二基板51，其是设置于检测层
20上方并且是用于承载像素电极层32及液晶层31。如图8A及8B所示，检测层20及滤光层30分别耦接至与控制模块40相关的第一栅单元41A及第二栅单元41B。与前述的实施例相似，第一栅单元41A具有至少一栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的检测单元21。第二栅单元41B具有至少有一栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的像素电极32。在本实施例中，由于检测层20及滤光层30位于不同基板，图2A的数据读写单元42的功能由数据读取单元42A及数据写入单元42B分别承担。换言之，检测层20中的多个检测单元21以及滤光层30中的多个像素电极32均分别耦接至与控制模块40相关的数据读取单元42A及数据写入单元42B。与图2A中实施例相似，图8A的实施例中的每个检测单元21及像素电极32是分别经由检测读取线及数据输入线耦接数据读取单元42A及数据输入单元42B。借由此方式，控制模块40可接收检测单元21的预扫描影像PI以及输入数据信号至像素电极32。
[0104]此外，如图8A所示，控制模块也可包含计时单元45，是用于以顺序启动检测层20中的栅线以使得数据读取单元42A接收并传输预扫描影像PI至控制模块40。在其它不同实施例中，图8A的控制模块40也可包含储存单元43来储存预扫描影像。借此，在控制模块40接收到预扫描影像PI后，控制模块40可根据预扫描影像PI产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据写入单元42B，以致使数据写入单元42B可控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。
[0105]图8C为图8B的另一实施例。如图8C所示，可进一步包含第三基板52。具体而言，第三基板52是设置于第二基板51下方，并且可与第一基板50夹合检测层20。换言之，第三基板52、第一基板50及中间夹合的检测层20共同形成一模块;而第二基板51及其上的滤光层30则形成另一模块。两个模块相迭合以共同组成本实施例中的光学装置。第三基板52及第二基板51间较佳可借由光学胶来结合，以降低错位的机会，确保滤光层30与检测层20间的对位关系。借由第三基板52及第一基板51的保护，可提高预防检测层20因外力受损的功能。此外，由于两个模块可各自独立制造后再组合，因此此一设计在制程上也较为简易，可提高良率。
[0106]图9为光学扫描方法的流程图，其方法是用于一光学装置中。在本实施例中，此处所言的光学装置较佳为上述任一实施例的光学装置，其中光学装置包含检测层20、滤光层30以及控制模块40。如图9所示，光学扫描方法包含步骤S110、S120、S130及S140。
[0107]步骤SI10包含在控制模块中接收检测层所产生的一预扫描影像。在本实施例中，如图2A及8A所示，控制模块40会从检测层20接收预扫描影像PI，并且会将预扫描影像PI储存于储存单元43中。在一实施例中，如图2A及2B所示，控制模块40接着可进行一预扫描阶段，借由传输一信号TS至栅单元41来驱动检测层20以致使检测层20会将检测单元产生的信号(形成预扫描影像PI的信号)传输至数据读写单元42。借由此方式，数据读写单元42可接着将预扫描影像PI传输至控制模块40，其中此预扫描阶段可依需求被重复执行。
[0108]步骤S120包含在控制模块中接收一扫描指令。在本实施例中，在控制模块40接收并储存预扫描影像于储存单元43中后，控制模块40可接收扫描指令以执行影像扫描。在一实施例中，根据使用者触碰光学装置100的显示器，扫描指令可被自动产生;然而，在其它不同实施例中，扫描指令可根据使用者借由光学装置100的键盘按钮输入的讯息产生。在其它不同实施例中，控制模块40可依据预定预设时间定期自动产生扫描指令。
[0109]步骤S130包含根据扫描指令，依据预扫描影像以控制模块控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。换言之，当控制模块40自使用者接收扫描指令后，控制模块40会读取储存单元43中所储存的预扫描影像PI。控制模块40接着会依据预扫描影像PI控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。
[0110]在本实施例中，检测层20及滤光层30可被设置于同一个基板上，例如如图2A中所示的实施例。控制模块40会从数据读写单元42接收到预扫描影像PI，并且根据预扫描影像产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据读写单元42，以致使能借由数据读写单元42控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光。
[0111]在其它不同实施例中，检测层20及滤光层30可被设置于不同基板上，例如如图8A及SB所示的实施例。在本实施例中，控制模块40会从数据读取单元42A接收预扫描影像PI。根据预扫描影像PI，控制模块40会产生光阻挡图案信号LBP并传输至数据写入单元42B，以致使能借由数据写入单元42B控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光。
[0112]图10为产生预扫描影像的流程图。如图10所 示，图9中的步骤SllO可进一步包含步骤S11US112及S113。步骤Slll包含在检测单元中产生一检测信号。如图2A-8B所示，检测层20包含至少一检测单元21，其中检测单元21是借由数据读取单元42B或数据读写单元42耦接至控制模块40。在本实施例中，检测单元21根据其所检测的光线不断的产生检测信号。步骤S112包含接收并综合数据读取单元的检测信号。在本实施例中，若检测层20中具有多个检测单元21，数据读取单元42B或数据读写单元42将会把所有从检测层20中的多个检测单元21接收到的检测信号综合起来，并且将综合检测信号传输至控制模块40。步骤S113包含在控制模块中将从数据读取单元来的检测信号转换成预扫描影像。在本实施例中，控制模块40会从数据读取单元42B或数据读写单元42接收到综合检测信号，并且将综合检测信号转换成预扫描影像。
[0113]如图10所示，步骤Slll至S113可被重复执行来不断的更新储存单元43中的预扫描影像，以致使控制模块接收到扫描指令时，储存单元43将会有最新版本的预扫描影像。在本实施例中，步骤Slll至S113是不断的被重复执行以持续更新储存单元43中的预扫描影像。在其它不同实施例中，步骤Slll至S113可根据一预设时间定期的被执行，借此可定期更新储存单元43中的预扫描影像，且相较于前一个实施例可有较佳的节能功能。
[0114]此外，如图11所示，图9的流程图可进一步包含步骤S131及S132。步骤S131包含根据预扫描影像产生一光阻挡图案信号LBP。步骤S132包含传输光阻挡图案信号LBP至像素电极层以致使能控制滤光层的显示。如图2A-8B所示，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP，并且会将光阻挡图案信号LBP传输至数据读写单元42或数据写入单元42B以控制滤光层30中选择性允许或阻挡外部光的功能。换言之，滤光层30可根据光阻挡图案信号LBP所指示的图案形状选择性允许或阻挡外部光。
[0115]在步骤S130后，可执行步骤S140，如图10所示。步骤S140包含接收检测层所产生的预扫描影像并定义为一结果扫描影像。具体而言，当滤光层30在步骤S120根据光阻挡图案信号LBP所指定的图案形状选择性允许或阻挡外部光后，光学装置100可取得随后检测层20产生的预扫描影像，并定义其为结果扫描影像RI，如图2B所示。换言之，在控制模块40接收到预扫描影像PI后，步骤S110(或步骤Slll至S113)可被重新执行以致使预扫描影像PI可被产生为结果扫描影像RI。在其它不同实施例中，控制模块40可选择将结果扫描影像RI储存于储存单元43中，并且根据前次储存于储存单元43的预扫描影像PI与结果扫描影像RI的比较结果，控制滤光层30。
[0116]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权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种光学装置，其特征在于，包含: 一第一基板； 一检测层，设置该第一基板上，该检测层产生一预扫描影像； 一滤光层，设置于该检测层上方，该滤光层允许或阻挡外部光到达该检测层； 一控制模块，耦接至该检测层及该滤光层，其中该控制模块依据该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该控制模块进一步包含一储存单元，该控制模块储存该预扫描影像于该储存单元中，该控制模块在接收一扫描指令后依据该储存单元中最新版的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该滤光层包含: 一液晶层； 一上基板，设置于该液晶层上方；以及 一像素电极层，设置该液晶层下方； 其中，该控制模块依据该预扫描影像产生一光阻挡图案信号并传送该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该液晶层的显示。4.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，该检测层具有多个检测单元，该检测层及该滤光层系与该控制模块相关联的一栅单元耦接，该栅单元具有至少一栅线，其中各该栅线相对于该第一基板上该些检测单元及多个像素电极。5.根据权利要求4所述的光学装置，其特征在于，该多个检测单元及该多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读写单元，该数据读写单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号并依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据读写单元经由该检测读取线接收该检测单元的该预扫描影像，以及经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。6.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该控制模块包含一计时单元，用于以列顺序启动该些栅线，以使得该数据读写单元可驱动该数据信号至该滤光层的该些像素电极，并且该数据读写单元可自该检测层接收并传输该预扫描影像至该控制模块。7.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，相邻的该些栅线间或相邻的该些检测读取线间的一区域界定一像素区，该像素区中的该像素电极与在该像素区中的该检测单元重迭。8.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，相邻的该些栅线间及相邻的该检测读取线和该数据输入线间具有该检测单元及该像素电极的一区域界定一像素区；其中，在该检测单元于该像素区中该像素电极上的投影范围，该像素电极为中空；或该像素电极围绕该像素区中该像素电极上该检测单元的投影范围。9.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，在该第一基板上，与一条该栅线相对应的一对相邻该检测单元及该像素电极系与相邻的另一条该栅线相对应的一对相邻的该像素电极及该检测单元相邻;在其中一对中，连接该检测单元至该检测读取线的一电路系与连接该像素电极至该数据输入线的另一电路交错。10.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，该滤光层进一步包含一第二基板位于该检测层上方，该第二基板承载该像素电极层及该液晶层。11.根据权利要求10所述的光学装置，其特征在于，该检测层及该滤光层分别耦接至与该控制模块相关联的一第一栅单元及一第二栅单元;该第一栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些检测单元，该第二栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些像素电极。12.根据权利要求11所述的光学装置，其特征在于，该多个检测单元及多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读取单元及一数据写入单元，该数据读取单元经由该检测读取线从该些检测单元接收该预扫描影像，该数据写入单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号且依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据写入单元经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。13.根据权利要求12所述的光学装置，其特征在于，该控制模块包含一计时单元，用于以先后顺序启动该检测层中的该些栅线，以使得该数据读取单元接收并传输该预扫描影像至该控制模块。14.根据权利要求10所述的光学装置，其特征在于，进一步包含一第三基板设置于该第二基板下方，其中该第三基板与该第一基板夹合该检测层。15.一种用于一光学装置的光学扫描方法，其特征在于，该光学装置包含一检测层、一滤光层设置于该检测层上方、以及一控制模块耦接至该检测层及该滤光层，该方法包含: (A)在该控制模块中接收该检测层所产生的一预扫描影像； (B)在该控制模块接收一扫描指令；以及 (C)根据该扫描指令，该控制模块依据该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。16.根据权利要求15所述的光学扫描方法，其特征在于，该检测层包含至少一检测单元分别连接至一数据读取单元，该步骤(A)进一步包含: (al)在该检测单元中产生一检测信号； (a2)在该数据读取单元中接收并综合该检测信号；以及 (a3)在该控制模块将自该数据读取单元的该检测信号转换为该预扫描影像。17.根据权利要求16所述的光学扫描方法，其特征在于，进一步包含重复步骤(al)至(a3)直到该控制模块接收到该扫描指令，该步骤(C)包含该控制模块依据最新的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。18.根据权利要求15所述的光学扫描方法，进一步包含在步骤(C)之后重复步骤(A)以产生该预扫描影像为一结果扫描影像。19.根据权利要求15所述的光学扫描方法，其特征在于，该步骤(C)进一步包含: (Cl)根据该预扫描影像，产生一光阻挡图案信号；以及 (c2)传输该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该滤光层的显示。
【专利摘要】本发明提供一种光学装置及光学扫描方法，该光学装置包含：第一基板、检测层、滤光层及控制模块。检测层设置基板上并产生一预扫描影像。滤光层设置于检测层上方，滤光层允许或阻挡外部光到达检测层。控制模块耦接至检测层及滤光层，其中控制模块依据预扫描影像控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。本发明的光学装置及其光学扫描方法，该光学装置且具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层，借以提高影像扫描的质量。
【IPC分类】G02F1/1333, G02B27/00, G02F1/13
【公开号】CN105487225
【申请号】CN201510599355
【发明人】游家玮, 林东村, 毛媛, 薛芷苓
【申请人】友达光电股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月18日
【公告号】US20160086044
【技术领域】
[0001]本发明关于一种光学装置;具体而言，本发明关于一种具有可选择性允许或阻挡外部光的结构的光学扫描装置。
【背景技术】
[0002]随着扫描科技的持续进化以及扫描科技在工作环境中迅速普及使用来提升工作效率，扫描装置(例如光学扫描仪)的厂商，不断的在寻找可帮助让他们的产品在市场上有进步及竞争力。为了符合产品的需求，研发已倾向将光学扫描仪应用于显示器中以提供扫描及触控的功能的方向研发。然而，传统上以光学扫描技术撷取精确的扫描影像，例如指纹影像，并非为很可靠的方法。
[0003]以传统的光学扫描装置5而言，如图1A所示，通常包含具有一检测单元S的一检测阵列A。设于光学扫描装置5下方的背光模块所发出的光线可穿透光学扫描装置5，其中在该光线抵达触碰检测阵列A上的保护片P的使用者手指时，该光线会被反射回光学扫描装置5中。此时，检测单元S会检测被反射回来的光线并依此产生影像。借此方式，光学扫描装置5可扫描使用者的手指并且产生对应的指纹影像。然而，如图1B所示，由于在进行手指扫描过程时有外部光照耀在光学扫描装置5上，检测单元S会接收过多的光线而使指纹影像中区域E的部分不清楚。故此，势必需要有产生更好、更准确的扫描影像的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种光学装置及其光学扫描方法，可提高影像扫描的质量。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层的光学装置，借以提高影像扫描的质量。
[0006]本发明提供一种光学装置，包含第一基板、检测层、滤光层及控制模块。该检测层设置于该基板上并产生一预扫描影像。滤光层设置于检测层上方并且允许或阻挡外部光抵达检测层。控制模块与检测层及滤光层耦接，其中控制模块依据预扫描影像控制滤光层以允许或阻挡外部光。
[0007]其中，该控制模块进一步包含一储存单元，该控制模块储存该预扫描影像于该储存单元中，该控制模块在接收一扫描指令后依据该储存单元中最新版的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0008]其中，该滤光层包含:
[0009]—液晶层；
[0010]—上基板，设置于该液晶层上方；以及[0011 ] 一像素电极层，设置该液晶层下方；
[0012]其中，该控制模块依据该预扫描影像产生一光阻挡图案信号并传送该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该液晶层的显示。
[0013]其中，该检测层具有多个检测单元，该检测层及该滤光层系与该控制模块相关联的一栅单元耦接，该栅单元具有至少一栅线，其中各该栅线相对于该第一基板上该些检测单元及多个像素电极。
[0014]其中，该多个检测单元及该多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读写单元，该数据读写单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号并依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据读写单元经由该检测读取线接收该检测单元的该预扫描影像，以及经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。
[0015]其中，该控制模块包含一计时单元，用于以列顺序启动该些栅线，以使得该数据读写单元可驱动该数据信号至该滤光层的该些像素电极，并且该数据读写单元可自该检测层接收并传输该预扫描影像至该控制模块。
[0016]其中，相邻的该些栅线间或相邻的该些检测读取线间的一区域界定一像素区，该像素区中的该像素电极与在该像素区中的该检测单元重迭。
[0017]其中，相邻的该些栅线间及相邻的该检测读取线和该数据输入线间具有该检测单元及该像素电极的一区域界定一像素区；其中，在该检测单元于该像素区中该像素电极上的投影范围，该像素电极为中空;或该像素电极围绕该像素区中该像素电极上该检测单元的投影范围。
[0018]其中，在该第一基板上，与一条该栅线相对应的一对相邻该检测单元及该像素电极系与相邻的另一条该栅线相对应的一对相邻的该像素电极及该检测单元相邻;在其中一对中，连接该检测单元至该检测读取线的一电路系与连接该像素电极至该数据输入线的另一电路交错。
[0019]其中，该滤光层进一步包含一第二基板位于该检测层上方，该第二基板承载该像素电极层及该液晶层。
[0020]其中，该检测层及该滤光层分别耦接至与该控制模块相关联的一第一栅单元及一第二栅单元;该第一栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些检测单元，该第二栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些像素电极。
[0021]其中，该多个检测单元及多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读取单元及一数据写入单元，该数据读取单元经由该检测读取线从该些检测单元接收该预扫描影像，该数据写入单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号且依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据写入单元经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。
[0022]其中，该控制模块包含一计时单元，用于以先后顺序启动该检测层中的该些栅线，以使得该数据读取单元接收并传输该预扫描影像至该控制模块。
[0023]其中，该光学装置进一步包含一第三基板设置于该第二基板下方，其中该第三基板与该第一基板夹合该检测层。
[0024]本案提供一种光学扫描方法，用于一光学装置，该方法包含:(A)在控制模块中接收检测层所产生的预扫描影像；(B)在控制模块接收扫描指令；以及(C)根据扫描指令，以控制模块依据预扫描影像控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0025]其中，该检测层包含至少一检测单元分别连接至一数据读取单元，该步骤(A)进一步包含:
[0026](al)在该检测单元中产生一检测信号；
[0027](a2)在该数据读取单元中接收并综合该检测信号；以及
[0028](a3)在该控制模块将自该数据读取单元的该检测信号转换为该预扫描影像。
[0029]其中，该光学扫描方法进一步包含重复步骤(al)至(a3)直到该控制模块接收到该扫描指令，该步骤(C)包含该控制模块依据最新的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。
[0030]其中，该光学扫描方法进一步包含在步骤(C)之后重复步骤(A)以产生该预扫描影像为一结果扫描影像。
[0031]其中，该步骤(C)进一步包含:
[0032](Cl)根据该预扫描影像，产生一光阻挡图案信号；以及
[0033](c2)传输该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该滤光层的显示。
[0034]本发明的光学装置及其光学扫描方法，该光学装置且具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层，借以提高影像扫描的质量。
[0035]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0036]图1A为传统光学扫描装置的示意图；
[0037]图1B为图1A的光学扫描装置所产生的扫描影像；
[0038]图2A为本发明的光学装置的一实施例的示意图；
[0039]图2B为光学装置内元件之间的互动的一实施例的示意图；
[0040]图2C为本发明的光学装置所产生的较佳影像画质的扫描影像的一实施例的示意图；
[0041 ]图3A为图2A中的光学装置的剖面示意图；
[0042]图3B为图3A中像素电极及检测单元的电路图的一实施例的示意图；
[0043]图4A为图3B的另一实施例的像素电极及检测单兀的电路图的不意图；
[0044]图4B为图4A的光学装置的剖面示意图；
[0045]图5A及5B为电路图及其光学装置的另一实施例的示意图；
[0046]图6A至7B为光学装置的像素电极及检测单元的其它不同实施例的电路图的示意图；
[0047]图8A为图2A光学装置具有滤光层且检测层设于不同基板的另一实施例的示意图；
[0048]图8B为图8A的光学装置的剖面图的示意图；
[0049]图8C为图8B的另一实施例的不意图；以及
[0050]图9至11为本发明光学扫描方法的流程图。
[0051 ]其中，附图标记:
[0052]A:检测阵列
[0053]DL:数据输入线
[0054]DM1:预设模式指令
[0055]E:手指影像中区域
[0056]GL:栅线
[0057]LBP:光阻挡图案信号
[0058]P:保护片
[0059]PA:像素区
[0060]PAl ?PA6:像素区
[0061]P1:预扫描影像
[0062]R1:结果扫描影像
[0063]S:检测单元
[0064]SL:检测读取线
[0065]TS:信号
[0066]5:光学扫描装置
[0067]10:第一基板
[0068]20:检测层
[0069]21:检测单元
[0070]30:滤光层
[0071]31:液晶层
[0072]32:像素电极层
[0073]4 0:控制模块
[0074]41:栅单元
[0075]41A:第一栅单元
[0076]41B:第二栅单元
[0077]42:数据读写单元
[0078]42A:数据读取单元
[0079]42B:数据写入单元
[0080]43:储存单元[0081 ]45:计时单元
[0082]50:第一基板
[0083]51:第二基板
[0084]52:第三基板
[0085]100:光学装置
【具体实施方式】
[0086]本发明提供一种光学装置及用于光学装置的光学扫描方法。在较佳实施例中，光学装置可与各种显示装置(如，触控显示器等等)搭配使用;然而，本发明的光学装置并不仅限于应用在触控显示器的领域中。
[0087]图2A为本发明的光学装置的一实施例。如图2A所示，光学装置100包含有第一基板
10、检测层20、滤光层30以及控制模块40，其中检测层20设置于第一基板10上。滤光层30用于选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。借此方式，检测层20可减少感应不相关或不必要的光线，进而能使检测层20所相对产生的噪声数据可被有效的降低。滤光层30可例如以液晶分子实施。然而，在其它不同实施例中，滤光层30可借由其它不同方式过滤光线以避免光线抵达到检测层20。在本实施例中，滤光层30设置于检测层20上，而控制模块40分别耦接至检测层20及滤光层30。在本实施例中，控制模块40是经由栅单元41及数据读写单元42耦接至检测层20及滤光层30。栅单元41及数据读写单元42可以各种不同的驱动电路实施，如覆晶玻璃(0^?-011飞1&%、0?)、薄膜覆晶封装(0^?-011^1111、0)?)或其它驱动电路。检测层20较佳具有多个检测单元(或检测器)来检测通过滤光层30的光线，并且可依据所检测到的光线产生信号并将该信号传输至数据读写单元42。当数据读写单元42接收到检测层20的信号时，数据读写单元42将会产生预扫描影像PI。较佳地，在本实施例中，控制模块40也会是与储存单元43以内建的方式或外接的方式连接，进而可储存数据读写单元42所产生的预扫描影像PI。在一实施例中，储存单元43可包含闪存，例如动态随机存取内存或任何其它可储存预扫描影像PI的储存内存。
[0088]在本实施例中，预扫描影像PI为数据读写单元42根据读取检测层20所输出的信号产生的最新或最近期的影像数据。如图2A及2B所示，在一实施例中，控制模块40可传送预设模式指令DMI至栅单元41以启动栅单元41将滤光层30设为预设启动模式。举例而言，滤光层30的预设启动模式可设为允许所有光线通过滤光层30。接着，控制模块40可进行预扫描程序，可经由传送信号TS至栅单元41借此驱动检测层20，以致使检测层20传输检测单元的信号(形成预扫描影像PI的信号)至数据读写单元42。藉由此方式，数据读写单元42然后可传输预扫描影像PI至控制模块40。
[0089]在本实施例中，预扫描程序可以任何数目重复进行，直到控制模块40接收到扫描指令为止。当接收到扫描指令后，控制模块40将依据储存于储存单元43中最新或最近期的预扫描影像PI来选择性允许或阻挡外部光。此扫描指令可依据使用者触碰光学装置100的显示器时自动被产生，或可基于使用者按了光学装置100的实体按键被产生;然而，扫描指令也可以其它方式被产生，例如，控制模块40可依据预定预设时间定期自动产生扫描指令。
[0090]图2C为本发明光学装置100所产生的指纹扫描的一实施例。如图2A至2C所示，以指纹扫描的例子而言，在控制模块40接收到扫描指令后，控制模块40会根据储存在储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP。接着，控制模块40会将光阻挡图案信号LBP传输至栅单元41以控制滤光层30的显示功能。具体而言，在一实施例中，栅单元41会根据光阻挡图案信号LBP驱动滤光层30，以致使能主动及选择性的依据光阻挡图案信号LBP中所定义的图案允许或阻挡外部光。举例而言，若滤光层30的预设模式是设定以允许让所有光线通过，从数据读写单元42产生并储存于储存单元43中的预扫描影像PI可能会是白色影像。当使用者将手指放在光学装置100上时，随后产生的预扫描影像PI会如图1B中的扫描影像相似。当控制模块40接收扫描指令后，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP，并且将光阻挡图案信号LBP传输至数据读写单元42，以致使滤光层30相对于预扫描影像PI中围着黑暗区域的白色区域主动及选择性的阻挡外部光。借由此方式，只有从使用者手指反射的光线会被允许通过滤光层30到达检测层20，以使得其随后产生的预扫描影像PI设定为结果扫描影像RI，如图2C的示范所显示。换言之，光学装置100可不受外部光阻碍地提供手指准确及详细的光学扫描影像(例如，指纹扫描影像)。
[0091]图3A为图2A中光学装置100的剖面图；如图3A所示，滤光层30包含液晶层31、设置于液晶层31上方的上基板(可形成为保护层P)以及位于该液晶层31下的像素电极层32;具体而言，液晶层31及像素电极层32是夹设于上基板及第一基板10之间。如图2A及3A所示，在本实施例中，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据读写单元42，并借由数据读写单元42依据光阻挡图案信号LBP产生的数据信号控制滤光层30的液晶层31的光产生过滤机制。此外，检测层20包含至少一检测单元21，借此数据读写单元42可接收并根据该至少一检测单元21所输出的影像信号产生预扫描影像PI。在本实施例中，检测单元21是借由薄膜晶体管(亦即，Thin-film Transistor、TFT)实施于检测层20里，其中检测单元21为光线检测器，用于检测通过滤光层30的光线。
[0092]图3B为图3A中的实施例的电路图。如图3B所示，在本实施例中，检测层20具有多个检测单元21。敬请参见图2及图3A-3B，在本实施例中，滤光层30的像素电极32是完全覆盖于检测层20的检测单元21上。每个检测单元21具有对应的像素电极31，以致使控制模块40可控制外部光是否可到达光学装置100的检测单元21中的各个像素单元。换言之，为了能控制外部光是否可抵达到检测层20中某特定的检测单元21，每个检测单元21与其正上方的像素电极层32相关联，借此在上方液晶层31中的液晶可经由相关联的像素电极层32被控制模块40控制。
[0093]在本实施例中，检测层20及滤光层30是与控制模块40相关联的栅单元41耦接，其中栅单元41具有至少一栅线GL。如图2及图3A-3B所示，在本实施例中，栅线GL是对应于第一基板10上的一列的检测单元21及像素电极32。换言之，栅单元41可包含多个栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的检测单元21及像素电极32。
[0094]此外，在本实施例中，每个检测单元21及像素电极32是分别经由检测读取线SL及数据输入线DL耦接至光学装置100的数据读写单元42。借由此方式，数据读写单元42可经由检测读取线SL从检测单元21接收预扫描影像数据，并且当控制模块40接收到扫描指令时，数据读写单元42可根据控制模块40传来的光阻挡图案信号LBP产生数据信号，并借由驱动数据信号至滤光层30的各个像素电极32，进而可将光阻挡或不阻挡的命令传达给滤光层30。为使光学装置100可系统性地、以规律的方式控制检测层20及滤光层30的接收/驱动动作，控制模块40可包含计时单元以按顺序启动该些栅线GL，以致使数据读写单元42可从检测层20接收并传输预扫描影像至控制模块40，并同时可驱动数据信号(显示/光滤的信号)至滤光层30。
[0095]如图3B所示，在本实施例中，相关联的检测单元21及像素电极32的组合界定一像素区PA。较佳的，相邻的栅线GL之间及相邻的检测读取线SL及数据输入线DL间具有检测单元21及像素电极32的区域界定一像素区PA。借此，如图3B所示的实施例，像素区PA中的像素电极32会与像素区PA中的检测单元21重迭。在本实施例中，如图3B所示，在特定的像素区PA的检测单元21及像素电极32分别于该像素区PA的相对侧连接至检测读取线SL及数据输入线DL。换言之，一对数据输入线DL及检测读取线SL是设置在对应同一栅线GL的位于两个相邻像素区PA间在同一列上。举例而言，如图3B所示，左边的像素区PA中的检测单元21是连接至其左侧的检测读取线SL，而同一像素区PA中的像素电极32则是连接至像素区PA的右侧的数据输入线DL。借由此方式，当控制模块40的计时单元例如以列顺序启动栅线GL时，检测单元21将会把影像数据经由检测读取线SL传输至数据读写单元42，而像素电极32则是依据经由数据输入线DL从数据读写单元42接收的数据信号受控制。在其它不同实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL的位置可设置于某特定像素区的同一侧上，其中该像素区的一或多个检测单元21及像素电极32可连接于同样位于该侧的检测读取线SL及数据输入线DL。
[0096]图4A及4B为图3A及3B的另一实施例。如图4A及4B所示，于特定的像素区PA中，在检测单元21的投影与像素电极32重迭的范围，像素电极32在该重迭范围形成挖空的形状。借由此方式，像素电极32比较不会阻碍到外 部光抵达检测单元21，进而能提高检测单元21的数据检测准确率。
[0097]如图5A及5B所示，图5A及5B为图4A及4B的另一实施例。在本实施例中，检测单元21及像素电极32是彼此相邻的设置于第一基板10上。然而，与前述图3A-4B中的实施例相似，像素区PA是以相邻的栅线GL之间、以及具有至少一检测单元21及像素电极32的相邻的检测读取线SL及数据输入线DL之间定义。此外，在本实施例中，像素区PA中的像素电极32至少部分包围像素区PA中的检测单元21。换言之，像素电极32可在像素区PA中至少部分围绕检测单元21的投影，如图5A所示。借由此方式，检测层20及像素电极32层的组合的迭层总高度可被降低，以致使光学装置100的总迭层高度可被降低。
[0098]在此必须说明的是，像素区PA并不仅限于只有一对检测单元21及像素电极32。在其它不同实施例中，像素区P亦可包含单一个像素电极32以及多个检测单元21、多个像素电极32及单一个检测单元21、或多个像素电极32及多个检测单元21。具例而言，如图6A所示，于相邻的信号读取线SL及数据输入线DL间的像素区PAl可包含单一个检测单元21及像素电极32。然而，如像素区PA2所示，多个检测单元21可对应于单一个像素电极32。在本实施例中，像素区PA2中的每个检测单元21分别连接至各自的信号读取线SL。虽然在本实施例里，在像素区PA2中，像素电极32是设置于一对检测单元21的组合的一侧，然而在其它不同实施例中，像素电极32亦可被设置于一对检测单元21之间。换言之，在像素区PA中，检测单元21及像素电极32的摆置位置是不受任何限制。举例而言，如图6B所示，像素区PA3可包含多个检测单元21包围着一特定的像素电极32，其中像素区PA3于三个相邻的栅线GL间跨越。在本实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL系以交替顺序设置。借由此方式，像素区中的检测单元21及像素电极32可以最短距离分别耦接至检测读取线SL及数据输入线DL。
[0099]图7A及7B为检测单元21及像素电极32的摆设方式的另一实施例。如图7A所示，检测单元21及像素电极32可被设置在位于相邻的栅线GL之间的一对相邻的检测读取线SL之间。在本实施例中，检测读取线SL及数据输入线DL是以交替顺序设置，其中像素区较佳是定义为:对应于同一条栅线GL，于同一列的一对相邻的检测单元21及像素电极32，例如像素区PA5及像素区PA6。然而，在其它不同实施例中，像素区可包含像素区PA5及PA6的区域，以致使能于三个栅线GL间以一 4x4矩阵结构形成像素区。
[0100]如图6B及7A所示，在一实施例中，像素区也可定义在两个检测读取线SL之间，并且具有检测单元21及像素电极32至少其中之一。在本实施例中，像素区PA3设置于两个检测读取线SL之间，并且具有三个检测单元21包夹/围绕单一像素电极32，其中像素区PA5及PA6分别为一对单一检测单元21及单一像素电极32的组合。如图6B及7A所示，像素区可横跨多个栅线GL或可被局限于相邻的栅线GL之间。
[0101]图7B为图7A的另一实施例。如图7B所示，相较于像素区PA5，下方的像素区PA6的检测单元21及像素电极32的位子对换。在本实施例中，将检测单元21连接至检测读取线SL的电路是与连接像素电极32至数据输入线DL绝缘交错。换言之，在本实施例中，与一条栅线GL相关的一对相邻的检测单元21及像素电极32(参见图7B中的像素区PA5)会是与相邻的栅线GL相关的一对相邻像素电极32及检测单元21相邻(参见图7B中的像素区PA6);其中，分别连接检测单元21及像素电极32至检测读取线SL及数据输入线DL的电路相互绝缘交错(参见像素区PA6)。借此方式，可降低显示不均的效果(Mura Effect)，并且可使像素区PA5中位于像素区PA6的检测单元21上方的像素电极32被驱动。
[0102]参照图6A-7B，必须说明的是，像素阵列中的像素电极32可与同个像素阵列的检测单元21重迭或不重迭，例如图3A-4B中像素电极32与检测单元21重迭的方式相似。
[0103]图8A为图2A中光学装置100的另一实施例。图8B则是为图8A的实施例的剖视图。如图8A及SB所示，检测层20及滤光层30可分别设置于第一基板50及一第二基板51上，其中滤光层30还是直接设置于检测层20上。换言之，滤光层30包含第二基板51，其是设置于检测层
20上方并且是用于承载像素电极层32及液晶层31。如图8A及8B所示，检测层20及滤光层30分别耦接至与控制模块40相关的第一栅单元41A及第二栅单元41B。与前述的实施例相似，第一栅单元41A具有至少一栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的检测单元21。第二栅单元41B具有至少有一栅线GL，其中每个栅线GL对应于不同列的像素电极32。在本实施例中，由于检测层20及滤光层30位于不同基板，图2A的数据读写单元42的功能由数据读取单元42A及数据写入单元42B分别承担。换言之，检测层20中的多个检测单元21以及滤光层30中的多个像素电极32均分别耦接至与控制模块40相关的数据读取单元42A及数据写入单元42B。与图2A中实施例相似，图8A的实施例中的每个检测单元21及像素电极32是分别经由检测读取线及数据输入线耦接数据读取单元42A及数据输入单元42B。借由此方式，控制模块40可接收检测单元21的预扫描影像PI以及输入数据信号至像素电极32。
[0104]此外，如图8A所示，控制模块也可包含计时单元45，是用于以顺序启动检测层20中的栅线以使得数据读取单元42A接收并传输预扫描影像PI至控制模块40。在其它不同实施例中，图8A的控制模块40也可包含储存单元43来储存预扫描影像。借此，在控制模块40接收到预扫描影像PI后，控制模块40可根据预扫描影像PI产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据写入单元42B，以致使数据写入单元42B可控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。
[0105]图8C为图8B的另一实施例。如图8C所示，可进一步包含第三基板52。具体而言，第三基板52是设置于第二基板51下方，并且可与第一基板50夹合检测层20。换言之，第三基板52、第一基板50及中间夹合的检测层20共同形成一模块;而第二基板51及其上的滤光层30则形成另一模块。两个模块相迭合以共同组成本实施例中的光学装置。第三基板52及第二基板51间较佳可借由光学胶来结合，以降低错位的机会，确保滤光层30与检测层20间的对位关系。借由第三基板52及第一基板51的保护，可提高预防检测层20因外力受损的功能。此外，由于两个模块可各自独立制造后再组合，因此此一设计在制程上也较为简易，可提高良率。
[0106]图9为光学扫描方法的流程图，其方法是用于一光学装置中。在本实施例中，此处所言的光学装置较佳为上述任一实施例的光学装置，其中光学装置包含检测层20、滤光层30以及控制模块40。如图9所示，光学扫描方法包含步骤S110、S120、S130及S140。
[0107]步骤SI10包含在控制模块中接收检测层所产生的一预扫描影像。在本实施例中，如图2A及8A所示，控制模块40会从检测层20接收预扫描影像PI，并且会将预扫描影像PI储存于储存单元43中。在一实施例中，如图2A及2B所示，控制模块40接着可进行一预扫描阶段，借由传输一信号TS至栅单元41来驱动检测层20以致使检测层20会将检测单元产生的信号(形成预扫描影像PI的信号)传输至数据读写单元42。借由此方式，数据读写单元42可接着将预扫描影像PI传输至控制模块40，其中此预扫描阶段可依需求被重复执行。
[0108]步骤S120包含在控制模块中接收一扫描指令。在本实施例中，在控制模块40接收并储存预扫描影像于储存单元43中后，控制模块40可接收扫描指令以执行影像扫描。在一实施例中，根据使用者触碰光学装置100的显示器，扫描指令可被自动产生;然而，在其它不同实施例中，扫描指令可根据使用者借由光学装置100的键盘按钮输入的讯息产生。在其它不同实施例中，控制模块40可依据预定预设时间定期自动产生扫描指令。
[0109]步骤S130包含根据扫描指令，依据预扫描影像以控制模块控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。换言之，当控制模块40自使用者接收扫描指令后，控制模块40会读取储存单元43中所储存的预扫描影像PI。控制模块40接着会依据预扫描影像PI控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光抵达检测层20。
[0110]在本实施例中，检测层20及滤光层30可被设置于同一个基板上，例如如图2A中所示的实施例。控制模块40会从数据读写单元42接收到预扫描影像PI，并且根据预扫描影像产生并传输光阻挡图案信号LBP至数据读写单元42，以致使能借由数据读写单元42控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光。
[0111]在其它不同实施例中，检测层20及滤光层30可被设置于不同基板上，例如如图8A及SB所示的实施例。在本实施例中，控制模块40会从数据读取单元42A接收预扫描影像PI。根据预扫描影像PI，控制模块40会产生光阻挡图案信号LBP并传输至数据写入单元42B，以致使能借由数据写入单元42B控制滤光层30以选择性允许或阻挡外部光。
[0112]图10为产生预扫描影像的流程图。如图10所 示，图9中的步骤SllO可进一步包含步骤S11US112及S113。步骤Slll包含在检测单元中产生一检测信号。如图2A-8B所示，检测层20包含至少一检测单元21，其中检测单元21是借由数据读取单元42B或数据读写单元42耦接至控制模块40。在本实施例中，检测单元21根据其所检测的光线不断的产生检测信号。步骤S112包含接收并综合数据读取单元的检测信号。在本实施例中，若检测层20中具有多个检测单元21，数据读取单元42B或数据读写单元42将会把所有从检测层20中的多个检测单元21接收到的检测信号综合起来，并且将综合检测信号传输至控制模块40。步骤S113包含在控制模块中将从数据读取单元来的检测信号转换成预扫描影像。在本实施例中，控制模块40会从数据读取单元42B或数据读写单元42接收到综合检测信号，并且将综合检测信号转换成预扫描影像。
[0113]如图10所示，步骤Slll至S113可被重复执行来不断的更新储存单元43中的预扫描影像，以致使控制模块接收到扫描指令时，储存单元43将会有最新版本的预扫描影像。在本实施例中，步骤Slll至S113是不断的被重复执行以持续更新储存单元43中的预扫描影像。在其它不同实施例中，步骤Slll至S113可根据一预设时间定期的被执行，借此可定期更新储存单元43中的预扫描影像，且相较于前一个实施例可有较佳的节能功能。
[0114]此外，如图11所示，图9的流程图可进一步包含步骤S131及S132。步骤S131包含根据预扫描影像产生一光阻挡图案信号LBP。步骤S132包含传输光阻挡图案信号LBP至像素电极层以致使能控制滤光层的显示。如图2A-8B所示，控制模块40会根据储存单元43中的预扫描影像PI产生光阻挡图案信号LBP，并且会将光阻挡图案信号LBP传输至数据读写单元42或数据写入单元42B以控制滤光层30中选择性允许或阻挡外部光的功能。换言之，滤光层30可根据光阻挡图案信号LBP所指示的图案形状选择性允许或阻挡外部光。
[0115]在步骤S130后，可执行步骤S140，如图10所示。步骤S140包含接收检测层所产生的预扫描影像并定义为一结果扫描影像。具体而言，当滤光层30在步骤S120根据光阻挡图案信号LBP所指定的图案形状选择性允许或阻挡外部光后，光学装置100可取得随后检测层20产生的预扫描影像，并定义其为结果扫描影像RI，如图2B所示。换言之，在控制模块40接收到预扫描影像PI后，步骤S110(或步骤Slll至S113)可被重新执行以致使预扫描影像PI可被产生为结果扫描影像RI。在其它不同实施例中，控制模块40可选择将结果扫描影像RI储存于储存单元43中，并且根据前次储存于储存单元43的预扫描影像PI与结果扫描影像RI的比较结果，控制滤光层30。
[0116]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权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种光学装置，其特征在于，包含: 一第一基板； 一检测层，设置该第一基板上，该检测层产生一预扫描影像； 一滤光层，设置于该检测层上方，该滤光层允许或阻挡外部光到达该检测层； 一控制模块，耦接至该检测层及该滤光层，其中该控制模块依据该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。2.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该控制模块进一步包含一储存单元，该控制模块储存该预扫描影像于该储存单元中，该控制模块在接收一扫描指令后依据该储存单元中最新版的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。3.根据权利要求1所述的光学装置，其特征在于，该滤光层包含: 一液晶层； 一上基板，设置于该液晶层上方；以及 一像素电极层，设置该液晶层下方； 其中，该控制模块依据该预扫描影像产生一光阻挡图案信号并传送该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该液晶层的显示。4.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，该检测层具有多个检测单元，该检测层及该滤光层系与该控制模块相关联的一栅单元耦接，该栅单元具有至少一栅线，其中各该栅线相对于该第一基板上该些检测单元及多个像素电极。5.根据权利要求4所述的光学装置，其特征在于，该多个检测单元及该多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读写单元，该数据读写单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号并依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据读写单元经由该检测读取线接收该检测单元的该预扫描影像，以及经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。6.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，该控制模块包含一计时单元，用于以列顺序启动该些栅线，以使得该数据读写单元可驱动该数据信号至该滤光层的该些像素电极，并且该数据读写单元可自该检测层接收并传输该预扫描影像至该控制模块。7.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，相邻的该些栅线间或相邻的该些检测读取线间的一区域界定一像素区，该像素区中的该像素电极与在该像素区中的该检测单元重迭。8.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，相邻的该些栅线间及相邻的该检测读取线和该数据输入线间具有该检测单元及该像素电极的一区域界定一像素区；其中，在该检测单元于该像素区中该像素电极上的投影范围，该像素电极为中空；或该像素电极围绕该像素区中该像素电极上该检测单元的投影范围。9.根据权利要求5所述的光学装置，其特征在于，在该第一基板上，与一条该栅线相对应的一对相邻该检测单元及该像素电极系与相邻的另一条该栅线相对应的一对相邻的该像素电极及该检测单元相邻;在其中一对中，连接该检测单元至该检测读取线的一电路系与连接该像素电极至该数据输入线的另一电路交错。10.根据权利要求3所述的光学装置，其特征在于，该滤光层进一步包含一第二基板位于该检测层上方，该第二基板承载该像素电极层及该液晶层。11.根据权利要求10所述的光学装置，其特征在于，该检测层及该滤光层分别耦接至与该控制模块相关联的一第一栅单元及一第二栅单元;该第一栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些检测单元，该第二栅单元具有至少一栅线分别对应于不同列的该些像素电极。12.根据权利要求11所述的光学装置，其特征在于，该多个检测单元及多个像素电极分别经由一检测读取线及一数据输入线耦接至与该控制模块相关联的一数据读取单元及一数据写入单元，该数据读取单元经由该检测读取线从该些检测单元接收该预扫描影像，该数据写入单元从该控制模块接收该光阻挡图案信号且依据该光阻挡图案信号产生一数据信号，该数据写入单元经由该数据输入线驱动该数据信号至该些像素电极。13.根据权利要求12所述的光学装置，其特征在于，该控制模块包含一计时单元，用于以先后顺序启动该检测层中的该些栅线，以使得该数据读取单元接收并传输该预扫描影像至该控制模块。14.根据权利要求10所述的光学装置，其特征在于，进一步包含一第三基板设置于该第二基板下方，其中该第三基板与该第一基板夹合该检测层。15.一种用于一光学装置的光学扫描方法，其特征在于，该光学装置包含一检测层、一滤光层设置于该检测层上方、以及一控制模块耦接至该检测层及该滤光层，该方法包含: (A)在该控制模块中接收该检测层所产生的一预扫描影像； (B)在该控制模块接收一扫描指令；以及 (C)根据该扫描指令，该控制模块依据该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。16.根据权利要求15所述的光学扫描方法，其特征在于，该检测层包含至少一检测单元分别连接至一数据读取单元，该步骤(A)进一步包含: (al)在该检测单元中产生一检测信号； (a2)在该数据读取单元中接收并综合该检测信号；以及 (a3)在该控制模块将自该数据读取单元的该检测信号转换为该预扫描影像。17.根据权利要求16所述的光学扫描方法，其特征在于，进一步包含重复步骤(al)至(a3)直到该控制模块接收到该扫描指令，该步骤(C)包含该控制模块依据最新的该预扫描影像控制该滤光层以选择性允许或阻挡外部光。18.根据权利要求15所述的光学扫描方法，进一步包含在步骤(C)之后重复步骤(A)以产生该预扫描影像为一结果扫描影像。19.根据权利要求15所述的光学扫描方法，其特征在于，该步骤(C)进一步包含: (Cl)根据该预扫描影像，产生一光阻挡图案信号；以及 (c2)传输该光阻挡图案信号至该像素电极层以控制该滤光层的显示。
【专利摘要】本发明提供一种光学装置及光学扫描方法，该光学装置包含：第一基板、检测层、滤光层及控制模块。检测层设置基板上并产生一预扫描影像。滤光层设置于检测层上方，滤光层允许或阻挡外部光到达检测层。控制模块耦接至检测层及滤光层，其中控制模块依据预扫描影像控制滤光层以选择性允许或阻挡外部光。本发明的光学装置及其光学扫描方法，该光学装置且具有可控制以选择性允许或阻挡外部光的滤光层，借以提高影像扫描的质量。
【IPC分类】G02F1/1333, G02B27/00, G02F1/13
【公开号】CN105487225
【申请号】CN201510599355
【发明人】游家玮, 林东村, 毛媛, 薛芷苓
【申请人】友达光电股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月18日
【公告号】US20160086044
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