CN109581747A - 光源模组和显示模组 - Google Patents
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Abstract
提供一种光源模组和显示模组。所述光源模组包括:基板;设置在所述基板上的多个第一光源,所述多个第一光源中的每一个被配置为发射可见光,所述多个第一光源间隔分布在所述基板上;和设置在所述基板上的深度传感器。所述深度传感器包括第二光源和受光部件,所述第二光源被配置为发射不可见光,所述受光部件被配置为感测所述不可见光,所述第二光源在所述基板上的正投影落入两个相邻的所述第一光源之间的间隙在所述基板上的正投影内。
Description
技术领域
本发明涉及光源技术领域,尤其涉及一种光源模组以及包括该光源模组的显示模组。
背景技术
近年来,随着技术的发展,例如手机的显示装置逐渐集成各种传感器,利用传感器来采集各种信息,供显示装置使用。
同时,随着3D技术的发展,立体显示、机器视觉、卫星遥感等方面的技术应用越来越多地需要获取场景的深度信息。例如,深度相机能够获取相机视野内目标的深度信息,但是,在目前的深度相机中,感光传感器的芯片尺寸过大,导致很难实现深度传感器的小型化。因此,难以将现有的深度相机与显示装置的屏幕集成起来。
发明内容
为了解决上述问题的至少一个方面,本公开提供一种光源模组以及包括该光源模组的显示模组。
在一个方面,提供一种光源模组,包括:
基板;
设置在所述基板上的多个第一光源,所述多个第一光源中的每一个被配置为发射可见光,所述多个第一光源间隔分布在所述基板上;和
设置在所述基板上的深度传感器,
其中,所述深度传感器包括第二光源和受光部件,所述第二光源被配置为发射不可见光,所述受光部件被配置为感测所述不可见光,所述第二光源在所述基板上的正投影落入两个相邻的所述第一光源之间的间隙在所述基板上的正投影内。
可选地,所述受光部件在所述基板上的正投影落入两个相邻的所述第一光源之间的间隙在所述基板上的正投影内。
可选地,所述深度传感器还包括光线会聚部件,所述光线会聚部件设置在所述受光部件背离所述基板的一侧,所述受光部件在垂直于所述基板的方向上与所述光线会聚部件间隔布置,并且所述光线会聚部件在所述基板上的正投影与所述受光部件在所述基板上的正投影至少部分重叠。
可选地,所述光源模组还包括:设置在所述第一光源和所述第二光源背离所述基板一侧的光学膜层,所述光学膜层包括扩散片、荧光层和棱镜中的至少一个。
可选地,所述光线会聚部件设置在所述光学膜层面向所述基板的一侧。可选地,所述光源模组还包括第一阻挡部件,所述第一阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述光线会聚部件包括面向所述受光部件的第一侧,所述第一阻挡部件设置在所述光线会聚部件的除所述第一侧之外的其它侧上。
可选地,所述光线会聚部件设置在所述光学膜层背离所述基板的一侧。可选地,所述光源模组还包括第一阻挡部件,所述第一阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述光线会聚部件包括背离所述受光部件的第二侧,所述第一阻挡部件设置在所述光线会聚部件的除所述第二侧之外的其它侧上。
可选地,所述光源模组还包括第二阻挡部件,所述第二阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述第二阻挡部件设置在所述受光部件的面向所述第一光源的侧上。
可选地,所述多个第一光源包括发光二极管。例如,所述发光二极管可以包括微发光二极管和/或迷你发光二极管。
可选地,所述第一光源、所述第二光源和所述受光部件均位于所述基板的同一侧。
可选地,所述基板为玻璃基板。
可选地,所述第一光源和所述第二光源设置在所述基板的一侧,所述受光部件设置在所述基板背离所述第一光源和所述第二光源的另一侧。
可选地,所述基板为印刷电路板。
可选地,所述受光部件设置在所述基板的周边区域中。
可选地,所述第二光源被配置为发出红外光,所述受光部件被配置为感测红外光。
在另一方面,还提供一种显示模组,包括上面任一个所述的光源模组。
在又一方面,还提供一种显示模组,包括:上述的光源模组;和设置在所述光源模组出光侧的显示面板,所述显示面板包括:阵列基板;与所述阵列基板相对设置的彩膜基板;和设置在所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶层,所述液晶层包括第一部分,所述受光部件在所述基板上的正投影与所述液晶层的第一部分在所述基板上的正投影重合,其中,所述液晶层的第一部分被配置为:响应于深度成像信号,所述液晶层的第一部分被偏转以形成光线会聚部件,使得光线会聚至所述受光部件上。
在上述光源模组和显示模组中,可以将深度传感器集成于光源模组中,有利于实现将深度传感器集成于显示装置的背光源中,复用了显示装置的背光源,从而可以简化结构,降低制造成本。
附图说明
通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。
图1示出了基于TOF测量法的深度传感器的方框图;
图2A是根据本公开实施例的光源模组的平面图;
图2B是根据本公开实施例的光源模组沿图2A中的线AA’截取的截面图;
图3A是根据本公开实施例的光源模组的平面图,其中深度传感器的光源和受光部件一一对应;
图3B是根据本公开实施例的光源模组沿图3A中的线AA’截取的截面图;
图4是根据本公开实施例的光源模组中的光学膜层的结构示意图;
图5是根据本公开另一实施例的光源模组沿图2A中的线AA’截取的截面图;
图6是根据本公开另一实施例的光源模组的平面图;
图7是根据本公开实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图;
图8是根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图;
图9是根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图;
图10是根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图;
图11是根据本公开实施例的显示模组的平面图;
图12是根据本公开实施例的显示模组沿图11中的线CC’截取的截面图;
图13示意性示出了根据本公开实施例的显示模组中各个像素与深度传感器的位置关系;
图14示出了集成有深度传感器的显示模组的等效光路图;
图15是根据本公开另一实施例的显示模组的截面图;
图16是根据本公开另一实施例的显示模组的平面图;和
图17是根据本公开另一实施例的显示模组的截面图。
需要注意的是,为了清晰起见,在用于描述本发明的实施例的附图中,层、结构或区域的尺寸可能被放大或缩小,即这些附图并非按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中,相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释,而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
需要说明的是,本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上,也可以表示一层间接形成或设置在另一层上,即两层之间还存在其它的层。
需要说明的是,虽然术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种部件、构件、元件、区域、层和/或部分,但是这些部件、构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。而是,这些术语用于将一个部件、构件、元件、区域、层和/或部分与另一个相区分。因而,例如,下面讨论的第一部件、第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二部件、第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分,而不背离本公开的教导。
在本文中,“传感器”可以指检测对象的状态并且把检测结果转换成相应的电信号的器件。其中,某些传感器还能够把相应的电信号传送到多种外部电路。例如,传感器可以包括光传感器、温度传感器、压力传感器、磁性传感器、距离传感器或深度传感器等。
在本文中,“深度传感器”可以指代(作为一种状态类型)检测对象的位置(或相对位置,例如传感器与对象之间的距离)的一类传感器。深度传感器可以用来检测某个对象关于特定范围的电磁信号(例如微波信号、可见光信号、红外信号、超声信号等等)的状态。在某些应用中,深度传感器将与朝向对象发送(或发射)“源信号”或测距信号的“源”相关联,对象可以反射源信号的一部分,并且通过深度传感器检测源信号的反射部分。例如,深度传感器可以利用飞行时间(time of flight,简称为TOF)测量法、结构光技术或双目可见光技术来测量对象与传感器之间的深度(或者说范围或距离)。
在本文中,“微发光二极管(又称为微LED,micro LED)”可以指将LED(发光二极管)进行微缩化和矩阵化之后形成的发光二极管,例如,将LED背光源进行薄膜化、微缩化和矩阵化之后,可以让单个LED的尺寸小于100μm,甚至小于50μm。与OLED(有机发光二极管显示器)类似,采用micro LED的显示器可以实现每个像素单独定址、单独驱动发光(自发光)。“迷你发光二极管(又称为迷你LED,次毫米发光二极管,mini LED)”可以指代尺寸在100μm~300μm之间、或约100μm的发光二极管,它的尺寸介于传统LED与micro LED之间。
图1示出了基于TOF测量法的深度传感器的方框图。例如,TOF测量法的工作原理为:发射一束照明光,该照明光经对象反射后被受光部件接收,利用发射光波信号与反射光波信号的相位变化来实现距离测量。如图1所示,深度传感器1可以包括光源2、调制电路3、受光部件4、解调电路5和计算电路6。光源2可以是红外光发射器,用于发出红外光,例如光源2可以是一个发光二极管。受光部件4可以是硅基图像传感器,例如,受光部件4可以是成阵列布置的光敏传感器,诸如CMOS传感器。为了实现光线的发射和会聚,在深度传感器1与对象8之间还设置有光学部件7,例如透镜。
在工作时,光源2发出一束经调制电路3调制的红外光,例如图1中所示的方波形信号(在其它实施例中,可以使用连续波信号),经过光学部件7照射到对象8上,例如图1中的光线L1所示;光线L1被对象8反射后,形成光线L2,光线L2通过光学部件7的会聚而被受光部件4接收;解调电路5对调制的光线L1和光线L2进行解调,提取例如相位的信息;然后,计算电路6基于提取的例如相位的信息计算光源2/受光部件4与对象8之间的距离。
需要说明的是,某一个具体的深度传感器具有一定的视场,例如,围绕对象8的区域、实际上接收到光源2发出的光线L1的区域和/或实际上被受光部件4接收或检测到的区域可以被称作“视场”。例如,如图1所示,由线条L3、线条L4和对象8共同限定的区域,可以称为深度传感器1的视场,在该视场之外的反射光线,不能被受光部件4接收到。
图2A是根据本公开实施例的光源模组的平面图,图2B是根据本公开实施例的光源模组沿图2A中的线AA’截取的截面图。需要说明的是,为了示出各个光源与深度传感器的光源和受光部件在平面中的位置关系,图2A中省略了一些部件,例如省略了位于光源上方的一些层。如图2A和图2B所示,根据本公开实施例的光源模组20可以包括:基板21、设置在基板21上的多个第一光源22和设置在基板21上的深度传感器30。基板21可以为电路板(例如PCB或FPC)或玻璃基板。第一光源22可以为发射可见光的光源,例如,第一光源22可以为发光二极管(简称为LED),具体地,第一光源22可以为迷你发光二极管(mini LED)。多个第一光源22可以间隔分布在基板21上,如图2A所示,多个第一光源22成阵列地布置在基板21上,每一行第一光源22与相邻的一行第一光源22间隔预定的行间距R1,每一列第一光源22与相邻的一列第一光源22间隔预定的列间距C1。以此方式,两个相邻的第一光源22之间形成间隙,如图2A所示的间隙G和图2B所示的间隙G1、G2、G3、G4和G5。
如图2B所示,深度传感器30可以包括第二光源31和受光部件32。第二光源31可以被配置为发射不可见光,例如红外光,即第二光源31可以为红外光源。相应地,受光部件32可以被配置为感测或接收不可见光,例如红外光。在图示的实施例中,深度传感器30的第二光源31和受光部件32均设置在第一光源22之间的间隙G中,即,第二光源31在基板21上的正投影落入两个相邻的第一光源22之间的间隙G在基板21上的正投影内,和/或,受光部件32在基板21上的正投影落入两个相邻的第一光源22之间的间隙G在基板21上的正投影内。在本公开的实施例中,通过这样的设置方式,可以在光源的间隙中形成深度传感器,特别是形成深度传感器的光源和/或受光器件,可以将深度传感器集成于光源模组中,特别是,有利于实现将深度传感器集成于显示装置的背光源中,复用了显示装置的背光源,从而简化结构,降低制造成本。
例如,在基板21上可以设置多个第二光源31和多个受光部件32,每一个第二光源31可以设置在一个单独的间隙G中,每一个受光部件32也可以设置在一个单独的间隙G中,即,多个第二光源31和多个受光部件32所处的间隙G均不相同。在图示的实施例中,示出了在基板21上设置有3个第二光源31和2个受光部件32,3个第二光源31和2个受光部件32分别设置在5个间隙G中。需要说明的是,第二光源31和受光部件32的数量仅为示例性的,在其它实施例中,可以设置更多数量的第二光源和受光部件,而且,第二光源的数量和受光部件的数量可以相等,也可以不相等。
在图示的实施例中,第一光源22、第二光源31和受光部件32位于基板21的同一侧,并且它们三者可以位于同一层中。例如,第一光源22、第二光源31和受光部件32均直接设置在基板21上,即它们均直接接触基板21的上表面。例如,第一光源22、第二光源31和受光部件32可以通过转印工艺形成在基板21上,不会增加转印基板,从而降低工艺难度,节省加工成本。
例如,第一光源22、第二光源31和受光部件32上方可以设置平坦化层,以便在其上方设置其它的部件或其它层。
例如,多个第二光源31和多个受光部件32可以交替设置在各个间隙G中。具体地,在图示的实施例中,基板21上从左至右形成有5个间隙,分别记为G1、G2、G3、G4、G5。一个第二光源31设置在间隙G1中,一个受光部件32设置在与间隙G1相邻的间隙G2中,一个第二光源31设置在与间隙G2相邻的间隙G3中,一个受光部件32设置在与间隙G3相邻的间隙G4中,一个第二光源31设置在与间隙G4相邻的间隙G5中。
示例性地,受光部件32可以为感光芯片,它可以包括位于上方的受光部和位于下方的电路连接部,受光部通过电路连接部连接至基板21上的走线,并且通过基板21上的走线电连接至外部电路。类似地,第二光源31可以电连接至基板21上的走线,并且通过基板21上的走线电连接至外部电路。
如图2B所示,深度传感器30还可以包括光线会聚部件33,例如,光线会聚部件33可以是凸透镜、微透镜或菲涅尔透镜。在图2B示出的实施例中,光线会聚部件33设置在受光部件32背离基板21的一侧,并且,在垂直于基板21的方向(即图2B中的上下方向)上,受光部件32与光线会聚部件33间隔布置,光线会聚部件33在基板21上的正投影与受光部件32在基板21上的正投影至少部分重叠。例如,光线会聚部件33在基板21上的正投影至少覆盖受光部件32的受光部在基板21上的正投影。结合图1所示,受光部件32与光线会聚部件33在垂直于基板21的方向(即图2B中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件33的焦距,这样,光线会聚部件33可以将光线会聚到受光部件32上。
具体地,根据本公开实施例的集成有深度传感器的光源模组在工作时,多个第一光源22可以发射可见光,用于正常显示或照明;设置在第一光源22之间的间隙中的深度传感器30可以发射红外光等不不可见光,用于感测深度信息,例如,基于TOF测量法感测第二光源31或受光部件32与对象之间的距离。结合图1和图2B,第二光源31可以发出经过调制的红外光,该红外光经过位于光源模组上方的对象反射后,反射的红外光在光线会聚部件33的作用下,可以被受光部件32接收,基于第二光源31发出的调制红外光和受光部件32接收的调制反射光,可以计算出对象的深度信息。
在上述实施例中,第二光源31和受光部件32可以不一一对应,即,第二光源31主要用于提供例如红外光的不可见光,即,给深度传感器提供光源。在一个示例中,为了避免多个第二光源31发射的红外光之间互相干扰,可以采取逐点扫描的方式激发多个第二光源31。具体地,在第一时刻t1,仅激发图2A中示出的第二光源31A,第二光源31A发射红外光,多个受光部件32接收反射的红外光信号;在第二时刻t2,仅激发图2A中示出的第二光源31B,第二光源31B发射红外光,多个受光部件32接收反射的红外光信号;以此类推,逐个激发第二光源,以使得在同一时间段内仅一个第二光源发光。
当然,在其它实施例中,第二光源31和受光部件32可以一一对应。例如,如图3A和3B所示,一个第二光源31A对应一个受光部件32A,一个第二光源31B对应一个受光部件32B,在图中,示意性示出了2组一一对应的第二光源和受光部件,但这不应视为对本公开实施例的限制,在其它实施例中,可以设置更多组一一对应的第二光源和受光部件,使得多组一一对应的第二光源和受光部件的视场可以覆盖显示装置的整个显示区域。“第二光源和受光部件可以一一对应”可以指:一个第二光源发出的光经对象反射后基本上被与其对应的受光部件接收,基于一个第二光源发出的调制红外光和与其对应的受光部件接收的调制反射光,可以计算出该对象在与一个受光部件对应的位置处的深度信息。这样,通过设置多组一一对应的第二光源和受光部件,可以获得对象的整幅深度图像。
如图2B所示,根据本公开实施例的光源模组20还可以包括第一阻挡部件23。光线会聚部件33可以包括面向受光部件32的第一侧33A、背离受光部件32的第二侧33B、连接第一侧33A与第二侧33B的第三侧33C和第四侧33D,第一阻挡部件23可以设置在第二侧33B、第三侧33C和第四侧33D上,即,第一阻挡部件23可以设置在光线会聚部件33的除第一侧33A之外的所有其它侧上,并且,第一阻挡部件23在基板21上的正投影覆盖光线会聚部件33在基板21上的正投影,这样,第一阻挡部件23基本上半包围光线会聚部件33。第一阻挡部件23可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。通过设置这样的第一阻挡部件23,第一光源22发射的光线基本不会入射到光线会聚部件33上,从而可以避免第一光源22发射的光线在光线会聚部件33作用下产生不规则的偏转。
如图2B所示,根据本公开实施例的光源模组20还可以包括设置在第一光源22和第二光源31背离基板21一侧的光学膜层24。在图示的实施例中,光学膜层24设置在第一阻挡部件23背离基板21的表面上。例如,光学膜层24可以包括扩散片、荧光层和棱镜中的至少一个。如图4所示,光学膜层24包括扩散片241、荧光层242和棱镜243三者。光学膜层24设置在第一光源22和第二光源31的出光侧,用于对第一光源22和第二光源31发射的光线产生作用。例如,扩散片241用于扩散从第一光源22和第二光源31发射的光线。荧光层242可以包括荧光粉层或量子点层,用于转换从第一光源22发射的光的颜色。示例性地,第一光源22可以为发射蓝光的mini LED,荧光层242可以包括受蓝光激发发射红光的红色量子点和受蓝光激发发射绿光的绿色量子点,荧光层242可以将第一光源22发射的蓝光转换为红光和绿光,在转换的过程中,可以进一步实现光线的扩散,这样,蓝光、红光和绿光混合,可以使得光源模组20可以发射出均匀的白光。棱镜243可以均匀化从第一光源22和第二光源31发射的光线。
可选地,根据本公开实施例的光源模组20还可以包括设置在光学膜层24背离基板21一侧的偏振片25,使得光源模组20发射出偏振光。
在图2B示出的实施例中,光线会聚部件33设置在光学膜层24面向基板21的一侧,即,设置在光学膜层24面向基板21的下表面上。在设置第一阻挡部件23的情况下,光线会聚部件33和第一阻挡部件23均设置在光学膜层24面向基板21的一侧,即,均设置在光学膜层24面向基板21的下表面上。
可选地,图5示出了根据本公开另一实施例的光源模组沿图2A中的线AA’截取的截面图,需要说明的是,除光线会聚部件和/或第一阻挡部件的设置位置不同之外,根据该实施例的光源模组的结构与上述实施例中的光源模组的结构相同。
如图5所示,光线会聚部件33设置在光学膜层24背离基板21的一侧,即,设置在光学膜层24背离基板21的上表面上。在设置第一阻挡部件23的情况下,光线会聚部件33和第一阻挡部件23均设置在光学膜层24背离基板21的一侧,即,均设置在光学膜层24背离基板21的上表面上。结合图1所示,受光部件32与光线会聚部件33在垂直于基板21的方向(即图5中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件33的焦距,这样,光线会聚部件33可以将光线会聚到受光部件32上。在图5的实施例中,可以通过设计光学膜层的厚度,保证受光部件32与光线会聚部件33在垂直于基板21的方向(即图5中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件33的焦距,从而可以保证光线会聚部件33将光线会聚到受光部件32上。
在图5示出的实施例中,光线会聚部件33可以包括面向受光部件32的第一侧33A、背离受光部件32的第二侧33B、连接第一侧33A与第二侧33B的第三侧33C和第四侧33D,第一阻挡部件23可以设置在第一侧33A、第三侧33C和第四侧33D上,即,第一阻挡部件23可以设置在光线会聚部件33的除第二侧33B之外的所有其它侧上,并且,第一阻挡部件23在基板21上的正投影覆盖光线会聚部件33在基板21上的正投影,这样,第一阻挡部件23基本上半包围光线会聚部件33。第一阻挡部件23可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。通过设置这样的第一阻挡部件23,第一光源22发射的光线基本不会入射到光线会聚部件33上,从而可以避免第一光源22发射的光线以及经光学膜层24扩散的光线在光线会聚部件33作用下产生不规则的偏转。
图6是根据本公开另一实施例的光源模组的平面图,图7是根据本公开实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图。需要说明的是,为了示出各个光源与深度传感器的光源和受光部件在平面中的位置关系,图6中省略了一些部件,例如省略了位于光源上方的一些层。如图6和图7所示,根据本公开实施例的光源模组60可以包括:基板61、设置在基板61上的多个第一光源62和设置在基板61上的深度传感器70。
例如,基板61可以为电路板(例如PCB或FPC)或玻璃基板。在示例性的实施例中,基板61为玻璃基板。
例如,第一光源62可以为发射可见光的光源,例如,第一光源62可以为发光二极管(简称为LED),具体地,第一光源62可以为微发光二极管(micro LED)。多个第一光源62可以间隔分布在基板61上,如图6所示,多个第一光源62成阵列地布置在基板61上,每一行第一光源62与相邻的一行第一光源62间隔预定的行间距R2,每一列第一光源62与相邻的一列第一光源62间隔预定的列间距C2。以此方式,两个相邻的第一光源62之间形成间隙,如图7所示的间隙G’。结合图6和图2A可以看出,第一光源62可以比第一光源22更密集地布置在基板上,即,行间距R2可以小于行间距R1,列间距C2可以小于列间距C1,间隙G’可以小于间隙G。
如图7所示,深度传感器70可以包括第二光源71和受光部件72。第二光源71可以被配置为发射不可见光,例如红外光,即第二光源71可以为红外光源。相应地,受光部件72可以被配置为感测或接收不可见光,例如红外光。在图示的实施例中,深度传感器70的第二光源71和受光部件72均设置在第一光源62之间的间隙G’中,即,第二光源71在基板61上的正投影落入两个相邻的第一光源62之间的间隙G’在基板61上的正投影内,和/或,受光部件72在基板61上的正投影落入两个相邻的第一光源62之间的间隙G’在基板61上的正投影内。
例如,在基板61上可以设置多个第二光源71和多个受光部件72,每一个第二光源71可以设置在一个单独的间隙G’中,每一个受光部件72也可以设置在一个单独的间隙G’中,即,多个第二光源71和多个受光部件72所处的间隙G’均不相同。在图示的实施例中,示出了在基板61上设置有3个第二光源71和2个受光部件72,3个第二光源71和2个受光部件72分别设置在5个间隙G’中。需要说明的是,第二光源71和受光部件72的数量仅为示例性的,在其它实施例中,可以设置更多数量的第二光源和受光部件,而且,第二光源的数量和受光部件的数量可以相等,也可以不相等。
在图示的实施例中,第一光源62、第二光源71和受光部件72位于同一层中。例如,第一光源62、第二光源71和受光部件72均直接设置在基板61上,即它们均直接接触基板61的上表面。例如,第一光源62、第二光源71和受光部件72可以通过转印工艺形成在基板61上,不会增加转印基板,从而降低工艺难度,节省加工成本。
例如,多个第二光源71和多个受光部件72可以交替设置在各个间隙G’中。具体地,在图示的实施例中,基板61上从左至右形成有7个间隙,分别记为G1’、G2’、G3’、G4’、G5’、G6’、G7’。一个第二光源71设置在间隙G1’中,一个受光部件72设置在与间隙G1’相邻的间隙G2’中,一个第二光源71设置在与间隙G2’相邻的间隙G3’中,一个受光部件72设置在间隙G5’中,一个第二光源71设置在间隙G7’中。
示例性地,受光部件72可以为感光芯片,它可以包括位于上方的受光部和位于下方的电路连接部,受光部通过电路连接部连接至基板61上的走线,并且通过基板61上的走线电连接至外部电路。类似地,第二光源71可以电连接至基板61上的走线,并且通过基板61上的走线电连接至外部电路。
如图7所示,深度传感器70还可以包括光线会聚部件73,例如,光线会聚部件73可以是凸透镜、微透镜或菲涅尔透镜。在图7示出的实施例中,光线会聚部件73设置在受光部件72背离基板61的一侧,并且,在垂直于基板61的方向(即图7中的上下方向)上,受光部件72与光线会聚部件73间隔布置,光线会聚部件73在基板61上的正投影与受光部件72在基板61上的正投影至少部分重叠。例如,光线会聚部件73在基板61上的正投影至少覆盖受光部件72的受光部在基板61上的正投影。结合图1所示,受光部件72与光线会聚部件73在垂直于基板61的方向(即图7中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件73的焦距,这样,光线会聚部件73可以将光线会聚到受光部件72上。
具体地,根据本公开实施例的集成有深度传感器的光源模组在工作时,多个第一光源62可以发射可见光,用于正常显示或照明;设置在第一光源62之间的间隙中的深度传感器70可以发射红外光等不不可见光,用于感测深度信息,例如,基于TOF测量法感测第二光源71或受光部件72与对象之间的距离。结合图1和图7,第二光源71可以发出经过调制的红外光,该红外光经过位于光源模组上方的对象反射后,反射的红外光在光线会聚部件73的作用下,可以被受光部件72接收,基于第二光源71发出的调制红外光和受光部件72接收的调制反射光,可以计算出对象的深度信息。
如图7所示,根据本公开实施例的光源模组60还可以包括第一阻挡部件63。光线会聚部件73可以包括面向受光部件72的第一侧73A、背离受光部件72的第二侧73B、连接第一侧73A与第二侧73B的第三侧73C和第四侧73D,第一阻挡部件63可以设置在第二侧73B、第三侧73C和第四侧73D上,即,第一阻挡部件63可以设置在光线会聚部件73的除第一侧73A之外的所有其它侧上,并且,第一阻挡部件63在基板61上的正投影覆盖光线会聚部件73在基板61上的正投影,这样,第一阻挡部件63基本上半包围光线会聚部件73。第一阻挡部件63可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。通过设置这样的第一阻挡部件63,第一光源62发射的光线基本不会入射到光线会聚部件73上,从而可以避免第一光源62发射的光线在光线会聚部件73作用下产生不规则的偏转。
如图7所示,根据本公开实施例的光源模组60还可以包括设置在第一光源62和第二光源71背离基板61一侧的光学膜层64。在图示的实施例中,光学膜层64设置在第一阻挡部件63背离基板61的表面上。例如,光学膜层64可以包括扩散片、荧光层和棱镜中的至少一个。光学膜层64的结构和作用与光学膜层24的结构和作用相同,可以参照上文对光学膜层24的描述,在此不再赘述。
可选地,根据本公开实施例的光源模组60还可以包括设置在光学膜层64背离基板61一侧的偏振片65,使得光源模组60发射出偏振光。
如图7所示,根据本公开实施例的光源模组60还可以包括第二阻挡部件66,第二阻挡部件66设置在受光部件72的面向第一光源62的两侧上。具体地,第二阻挡部件66可以包括阻挡子部66A和阻挡子部66B,阻挡子部66A可以设置在受光部件72的左侧,即设置在受光部件72与左侧相邻的第一光源62之间,阻挡子部66B可以设置在受光部件72的右侧,即设置在受光部件72与右侧相邻的第一光源62之间。第二阻挡部件66可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。在该实施例中,由于基板61是透明玻璃基板,所以可能存在从基板61的方向入射(例如斜射进入)的光,通过设置第二阻挡部件,可以阻挡从其它方向传来的光,避免这些光影响受光部件。
在图7示出的实施例中,光线会聚部件73设置在光学膜层64面向基板61的一侧,即,设置在光学膜层64面向基板61的下表面上。在设置第一阻挡部件63的情况下,光线会聚部件73和第一阻挡部件63均设置在光学膜层64面向基板61的一侧,即,均设置在光学膜层64面向基板61的下表面上。
可选地,图8示出了根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图,需要说明的是,除光线会聚部件和/或第一阻挡部件的设置位置不同之外,根据该实施例的光源模组的结构与图7示出的实施例中的光源模组的结构相同。
如图8所示,光线会聚部件73设置在光学膜层64背离基板61的一侧,即,设置在光学膜层64背离基板61的上表面上。在设置第一阻挡部件63的情况下,光线会聚部件73和第一阻挡部件63均设置在光学膜层64背离基板61的一侧,即,均设置在光学膜层64背离基板61的上表面上。结合图1所示,受光部件72与光线会聚部件73在垂直于基板61的方向(即图8中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件73的焦距,这样,光线会聚部件73可以将光线会聚到受光部件72上。在图8的实施例中,可以通过设计光学膜层的厚度,保证受光部件72与光线会聚部件73在垂直于基板61的方向(即图8中的上下方向)上的距离可以基本等于光线会聚部件73的焦距,从而可以保证光线会聚部件73将光线会聚到受光部件72上。
在图8示出的实施例中,光线会聚部件73可以包括面向受光部件72的第一侧73A、背离受光部件72的第二侧73B、连接第一侧73A与第二侧73B的第三侧73C和第四侧73D,第一阻挡部件63可以设置在第一侧73A、第三侧73C和第四侧73D上,即,第一阻挡部件63可以设置在光线会聚部件73的除第二侧73B之外的所有其它侧上,并且,第一阻挡部件63在基板61上的正投影覆盖光线会聚部件73在基板61上的正投影,这样,第一阻挡部件63基本上半包围光线会聚部件73。第一阻挡部件63可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。通过设置这样的第一阻挡部件63,第一光源62发射的光线基本不会入射到光线会聚部件73上,从而可以避免第一光源62发射的光线以及经光学膜层64扩散的光线在光线会聚部件73作用下产生不规则的偏转。
可选地,图9示出了根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图,需要说明的是,除受光部件和/或第二阻挡部件的设置位置不同之外,根据该实施例的光源模组的结构与图7示出的实施例中的光源模组的结构相同。
如图9所示,受光部件72设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即设置在基板61的下表面上。在设置第二阻挡部件66的情况下,受光部件72和第二阻挡部件66均设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即均设置在基板61的下表面上。具体地,第一光源62和第二光源71设置在基板61的一侧,例如,第一光源62和第二光源71设置在基板61的上表面上,并且第一光源62和第二光源71位于同一层中。受光部件72和第二阻挡部件66均设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即均设置在基板61的下表面上,并且受光部件72和第二阻挡部件66位于同一层中。在该实施例中,受光部件与光源设置在基板的不同侧,这样,可以分开制作受光部件和光源,使得它们的制作能够互不影响。
可选地,图10示出了根据本公开另一实施例的光源模组沿图6中的线BB’截取的截面图,需要说明的是,除受光部件和/或第二阻挡部件的设置位置不同之外,根据该实施例的光源模组的结构与图8示出的实施例中的光源模组的结构相同。
如图10所示,受光部件72设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即设置在基板61的下表面上。在设置第二阻挡部件66的情况下,受光部件72和第二阻挡部件66均设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即均设置在基板61的下表面上。具体地,第一光源62和第二光源71设置在基板61的一侧,例如,第一光源62和第二光源71设置在基板61的上表面上,并且第一光源62和第二光源71位于同一层中。受光部件72和第二阻挡部件66均设置在基板61背离第一光源62和第二光源71的一侧,即均设置在基板61的下表面上,并且受光部件72和第二阻挡部件66位于同一层中。在该实施例中,受光部件与光源设置在基板的不同侧,这样,可以分开制作受光部件和光源,使得它们的制作能够互不影响。
进一步地,根据本公开上述各个实施例的光源模组可以用于显示模组中,例如,根据本公开上述各个实施例的光源模组可以用作显示装置的背光模组。
图11是根据本公开实施例的显示模组的平面图,图12是根据本公开实施例的显示模组沿图11中的线CC’截取的截面图。需要说明的是,为了示出各个光源与深度传感器的光源和受光部件在平面中的位置关系,图11中省略了一些部件,例如省略了位于光源上方的一些层。如图11和图12所示,根据本公开实施例的显示模组可以为液晶显示装置110,具体地,它可以包括:背光模组,该背光模组可以为根据上述各个实施例中任一个所述的光源模组,例如,在图12示出的示例中,背光模组为图2B所示的光源模组20,应该理解,背光模组也可以为图5、图7-图10所示的光源模组,该背光模组的具体结构可以参照上文各个实施例对光源模组的描述,在此不再重复;LCD显示面板,例如,该LCD显示面板可以包括阵列基板112、与阵列基板相对设置的彩膜基板114以及设置在阵列基板与彩膜基板之间的液晶层113,其具体结构可以参照本领域中LCD显示面板的常见结构,在此不再赘述。
如图12所示,液晶显示装置110采用直下式背光源的结构,即,背光模组设置在LCD显示面板的正下方。在本公开的实施例中,背光模组采用成阵列布置在基板上的mini LED或micro LED作为光源,可以提供均匀的背光,从而提升了显示画质。
例如,彩膜基板114可以包括衬底基板114A、设置在衬底基板114A上的彩色滤光片114B和设置在衬底基板114A上的黑矩阵114C。黑矩阵114C可以被配置为阻挡可见光透过以及允许例如红外光的不可见光透过。示例性地,黑矩阵114C、第一阻挡部件23/63和第二阻挡部件66可以采用相同的材料制成。
图13示意性示出了根据本公开实施例的显示模组中各个像素与深度传感器的位置关系。如图13所示,在根据本公开实施例的显示模组中,设置有多条平行的栅线GL和多条平行的数据线DL,显示面板的各个像素的晶体管分别与栅线GL和数据线DL电连接,栅线GL电连接至栅驱动电路131,数据线DL电连接至驱动IC。而且,在根据本公开实施例的显示模组中,还设置有第一走线CL1和第二走线CL2,第二光源31电连接至第一走线CL1,受光部件32电连接至第二走线CL2,第一走线CL1和第二走线CL2还电连接至驱动IC。示例性地,第一走线CL1和第二走线CL2均平行于数据线DL。
在图12所示的实施例中,背光模组不仅包括可以发射可见光以用于显示的第一光源,还集成有深度传感器,所以,包括该背光模组的显示装置不仅可以实现正常显示,还可以实现高精度的空间定位和人机交互。下面,以“手势识别”为例来说明根据本公开实施例的显示装置实现正常显示和高精度的空间定位和人机交互的过程。
响应于第一信号,第一光源22被驱动,以发射可见光,例如,发射蓝光。第一光源22发射的部分蓝光经过光学膜层24的转换后,变为红光和绿光,蓝光、红光和绿光混合,使得光源模组20可以发射出均匀的白光,该白光经过偏振片25后,变为偏振光。该偏振光入射至LCD显示面板,用于正常显示。
响应于第二信号,第二光源31被驱动,以发射经过调制的红外光,由于红外光为不可见光,所以,它不会影响正常显示。调制红外光经对象(例如,位于显示面板上方的使用者的手)反射后,发射光依次通过显示面板、光线会聚部件33而被受光部件32接收。基于第二光源31发出的调制红外光和受光部件32接收的调制反射光,可以计算出该对象的深度信息。进一步地,可以根据对象的深度信息,识别出该对象的深度信息的变化,例如,可以识别出使用者的手从图12中的手势GES1(例如,食指朝大拇指靠拢)至手势GES2(例如,食指远离大拇指而向上翘起)的变化,即,实现手势识别。
可选地,可以改变与受光部件32相邻的第一光源22的驱动信号,例如,通过改变驱动信号,提高与受光部件32相邻的第一光源22发射的光的亮度,以进一步提高显示均匀性。
图14示出了集成有深度传感器的显示模组的等效光路图。结合图1和图14,如前所述,每一个深度传感器具有一定的视场,具体地,如图14所示,第一受光部件32A具有由线条L5、线条L6共同限定的视场VF1,第二受光部件32B具有由线条L7、线条L8共同限定的视场VF2,视场VF1和视场VF2在第一平面P1上具有交点S1。通过合理地设计各个受光部件32的位置,特别是各个受光部件32之间的距离,可以使得显示模组的所有受光部件32成像后,成像的图像可以拼接形成一个完整的深度图,即所有受光部件32的视场可以刚好覆盖显示模组的整个显示区域(如图14中P2所示的平面内的区域),从而有利于实现手势识别和空间交互。
图15是根据本公开另一实施例的显示模组的截面图,在图15示出的实施例中,可以省略前述实施例中的光线会聚部件和第一阻挡部件,液晶层可以复用为光线会聚部件。
例如,液晶层113可以包括第一部分113A和第二部分113B,液晶层113的第一部分113A在基板21上的正投影与受光部件32在基板21上的正投影重合,液晶层113的第二部分113B在基板21上的正投影与受光部件32在基板21上的正投影不重合。
液晶层113的复用过程如下:在显示阶段,响应于显示信号,液晶层(包括液晶层的第一部分113A和第二部分113B)中的液晶分子被偏转,以实现显示功能;在深度成像阶段,响应于深度成像信号,液晶层的第一部分113A中的液晶分子被偏转,以使得液晶层的第一部分113A形成为光线会聚部件,可以会聚手反射的红外光至受光部件32上。
在该实施例中,不用设置单独的光线会聚部件和第一遮挡部件,能够简化显示模组的结构,减少加工工艺步骤。
在上述实施例中,深度传感器的受光部件均设置在显示模组的显示区域中,可替换地或附加地,受光部件可以设置在显示模组的非显示区域,例如,设置在显示模组的周边区域或外围区域中。如图16所示,多个受光部件32可以设置在基板21的周边区域,该周边区域对应显示模组的非显示区域,更具体地,对应显示屏的边框区域。
应该理解,在该实施例中,由于多个受光部件32均设置在基板21的周边区域,所以,多个受光部件32的视场需要互相配合,以使得多个受光部件32的视场的组合可以覆盖显示模组的中心区域。
可选地,根据本公开实施例的显示模组还可以是micro LED显示装置170,具体地,它可以包括:背光模组,该背光模组可以为根据上述各个实施例中任一个所述的光源模组,例如,在图17示出的示例中,背光模组为图7-10所示的光源模组60,该背光模组的具体结构可以参照上文各个实施例对光源模组的描述,在此不再重复。micro LED显示装置可以不包括液晶显示面板,它的其它结构可以参照现有的micro LED显示装置的结构,在此不再赘述。
虽然本发明总体构思的一些实施例已被图示和说明,本领域普通技术人员将理解,在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下,可对这些实施例做出改变,本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
Claims (19)
1.一种光源模组,包括:
基板;
设置在所述基板上的多个第一光源,所述多个第一光源中的每一个被配置为发射可见光,所述多个第一光源间隔分布在所述基板上;和
设置在所述基板上的深度传感器,
其中,所述深度传感器包括第二光源和受光部件,所述第二光源被配置为发射不可见光,所述受光部件被配置为感测所述不可见光,所述第二光源在所述基板上的正投影落入两个相邻的所述第一光源之间的间隙在所述基板上的正投影内。
2.根据权利要求1所述的光源模组,其中,所述受光部件在所述基板上的正投影落入两个相邻的所述第一光源之间的间隙在所述基板上的正投影内。
3.根据权利要求1或2所述的光源模组,其中,所述深度传感器还包括光线会聚部件,所述光线会聚部件设置在所述受光部件背离所述基板的一侧,所述受光部件在垂直于所述基板的方向上与所述光线会聚部件间隔布置,并且所述光线会聚部件在所述基板上的正投影与所述受光部件在所述基板上的正投影至少部分重叠。
4.根据权利要求3所述的光源模组,还包括:设置在所述第一光源和所述第二光源背离所述基板一侧的光学膜层,所述光学膜层包括扩散片、荧光层和棱镜中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的光源模组,其中,所述光线会聚部件设置在所述光学膜层面向所述基板的一侧。
6.根据权利要求4所述的光源模组,其中,所述光线会聚部件设置在所述光学膜层背离所述基板的一侧。
7.根据权利要求5所述的光源模组,还包括第一阻挡部件,所述第一阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述光线会聚部件包括面向所述受光部件的第一侧,所述第一阻挡部件设置在所述光线会聚部件的除所述第一侧之外的其它侧上。
8.根据权利要求6所述的光源模组,还包括第一阻挡部件,所述第一阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述光线会聚部件包括背离所述受光部件的第二侧,所述第一阻挡部件设置在所述光线会聚部件的除所述第二侧之外的其它侧上。
9.根据权利要求7或8所述的光源模组,还包括第二阻挡部件,所述第二阻挡部件被配置为阻挡可见光透过以及允许不可见光透过,所述第二阻挡部件设置在所述受光部件的面向所述第一光源的侧上。
10.根据权利要求1-2和4-8中任一项所述的光源模组,其中,所述多个第一光源包括发光二极管。
11.根据权利要求10所述的光源模组,其中,所述发光二极管包括微发光二极管和/或迷你发光二极管。
12.根据权利要求1-2、4-8和11中任一项所述的光源模组,其中,所述第一光源、所述第二光源和所述受光部件均位于所述基板的同一侧。
13.根据权利要求1-2、4-8和11中任一项所述的光源模组,其中,所述基板为玻璃基板。
14.根据权利要求13所述的光源模组,其中,所述第一光源和所述第二光源设置在所述基板的一侧,所述受光部件设置在所述基板背离所述第一光源和所述第二光源的另一侧。
15.根据权利要求1-2、4-8和11中任一项所述的光源模组,其中,所述基板为印刷电路板。
16.根据权利要求1所述的光源模组,其中,所述受光部件设置在所述基板的周边区域中。
17.根据权利要求1-2、4-8、11、14和16中任一项所述的光源模组,其中,所述第二光源被配置为发出红外光,所述受光部件被配置为感测红外光。
18.一种显示模组,包括根据权利要求1-17中任一项所述的光源模组。
19.一种显示模组,包括:
根据权利要求1-2和16中任一项所述的光源模组;和
设置在所述光源模组出光侧的显示面板,所述显示面板包括:
阵列基板;
与所述阵列基板相对设置的彩膜基板;和
设置在所述阵列基板与所述彩膜基板之间的液晶层,所述液晶层包括第一部分,所述受光部件在所述基板上的正投影与所述液晶层的第一部分在所述基板上的正投影重合,
其中,所述液晶层的第一部分被配置为:响应于深度成像信号,所述液晶层的第一部分被偏转以形成光线会聚部件,使得光线会聚至所述受光部件上。
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