CN113450667A - 光源模组、其制作方法及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光源模组、其制作方法及显示装置。其中，光源模组包括基板以及设于该基板上的多个发光单元，每个发光单元由反射杯、第一LED和第二LED构成，在同一反射杯凹槽内，第一LED设于反射杯凹槽的焦点位置，其发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；第二LED设于反射杯凹槽的非焦点位置，其发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；每个发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的，当控制第一LED独立显示时，可实现窄视角显示，用于防窥；当控制第二LED显示时，可实现宽视角显示，用于共享显示。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种光源模组、其制作方法及显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，现有的平板显示器的出光角度都非常大，大的视角在一些应用如电视产品给消费者带来了极好的用户体验，但在一些应用如个人移动产品或者特殊应用场合，会造成个人信息或隐私的泄漏，又或者在车载显示中，乘客观看影视会干扰驾驶员，导致危险发生。针对这一问题，防窥或者切换视角显示的技术开发被提上日程。
发明内容
本申请的目的是提供一种光源模组及其制作方法以及一种显示装置。
本申请第一方面提供一种光源模组，包括：
基板；
多个发光单元，其设于所述基板上；
每个所述发光单元包括：
反射杯，其具有凹槽；
第一LED和第二LED，其设于同一所述反射杯凹槽内，其中
所述第一LED设于所述反射杯凹槽的焦点位置，以使得所述第一LED发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；
所述第二LED设于所述反射杯凹槽的非焦点位置，以使得所述第二LED发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；
所述第一LED和所述第二LED为独立可控的。
本申请第二方面提供一种显示装置，包括：
如第一方面中所述的光源模组。
本申请第三方面提供一种光源模组的制作方法，用于制作如第一方面所述的光源模组，包括：
提供基板；
在所述基板的一侧形成多个反射杯，所述反射杯具有凹槽；
提供第一LED和第二LED；
将所述第一LED设于所述凹槽的焦点位置，以使得所述第一LED发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；
将所述第二LED设于所述凹槽的非焦点位置，以使得所述第二LED发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；
其中，所述第一LED和所述第二LED为独立可控的。
相较于现有技术，本申请提供的光源模组，包括基板以及设于该基板上的多个发光单元，每个发光单元由反射杯、第一LED和第二LED构成，在同一反射杯凹槽内，第一LED设于反射杯凹槽的焦点位置，其发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；第二LED设于反射杯凹槽的非焦点位置，其发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；每个发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的，当控制第一LED独立显示时，可实现窄视角显示，用于防窥；当控制第二LED显示时，可实现宽视角显示，用于共享显示。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了示出了本申请的一些实施方式所提供的一种光源模组的截面图；
图2示出了独立控制第一LED打开时的光路图；
图3示出了独立控制第二LED打开时的光路图；
图4示出了同时控制第一LED和第二LED打开时的光路图；
图5A、5B、5C示出了至少2个第二LED呈轴对称分布的示意图；
图6A、6B示出了至少3个第二LED的分布示意图；
图7示出了一种图1所提供的光源模组的俯视图；
图8示出了另一种图1所提供的光源模组的俯视图；
图9示出了图7所示光源模组用作直显时的平面结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
另外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例提供一种光源模组、一种光源模组的制作方法以及一种显示装置，下面结合附图进行说明。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本申请内容。
请参考图1，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种光源模组的截面图，如图1所示，该光源模组包括：基板100以及设于基板100上的多个发光单元200。
每个发光单元200包括：第一LED 210和第二LED 220和反射杯230。
反射杯230设于基板100上，其具有凹槽，并且背向基板100的一侧具有开口，也就是发光单元的出光口，该出光口的形状可以是圆形，也可以是椭圆形或者是其它形状，本申请对此不做限定。
第一LED和第二LED可以是Mini LED或者micro LED。第一LED 210和第二LED 220共同设置于同一反射杯230的凹槽内。应理解，本申请的每一个反射杯的凹槽内均设置有两种类型的LED，即第一LED和第二LED。
实际应用中，反射杯的底部可以是镂空的，也可以不是镂空的。当反射杯的底部镂空时，基板与反射杯接触形成上述凹槽，凹槽的底面为基板的表面，第一LED和第二LED设置于基板上；当反射杯的底部不是镂空时，也就是说反射杯本身自有一定厚度的底部，第一LED和第二LED直接设置于反射杯的底部上。凹槽的焦点位置位于凹槽底面的中心，凹槽底面中心以外的其它位置为非焦点位置。
具体的，第一LED 210设于反射杯凹槽的焦点位置，以使得第一LED发出的至少部分光线通过反射杯凹槽内壁反射后呈准直出射。
第二LED 220设于反射杯凹槽的非焦点位置，以使得第二LED发出的光线通过反射杯凹槽内壁反射后呈散射出射。
具体的，反射杯凹槽的内壁可以为抛物面形状，反射杯凹槽的焦点位置的计算，可以根据抛物面的解析方程进行计算。
例如，抛物面的解析方程为2P*Z＝X2+Y2，其是一个圆形抛物面，位于Z轴上方，其横截面平行于XOY平面，焦点位置为Z＝P/2。
应理解，第一LED和第二LED发出的光线，一部分是直接从出光口射出，另一部分是经过反射杯内壁反射后射出。第一LED和第二LED的区别在于，第一LED位于反射杯焦点位置，因此第一LED经过反射杯凹槽内壁反射后的那部分光线，其中的大部分可以从出光口呈准直出射，也就是说正对出光口的方向光线强，其他角度光线较弱，可视角窄，如图2所示。而第二LED位于反射杯非焦点位置，因此第二LED经过反射杯凹槽内壁反射后的那部分光线，其中的大部分是从出光口呈散射出射，也就是说出光口各个角度出射的光线分布较均匀，可视角宽，如图3所示。
应理解，第一LED所处的焦点位置是指在该焦点位置发出的光线经过反射杯凹槽内壁的反射后大部分从出光口呈准直出射；而非焦点位置发出的光线经过反射杯凹槽内壁的反射后大部分从出光口呈散射出射。
本申请中，处于同一发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的。当独立控制第一LED 210打开时，如图2所示，大部分光线从出光口呈准直出射，可视角窄；当独立控制第二LED 220打开时，如图3所示，大部分光线从出光口呈散射出射，可视角宽。一些实施方式中，还可以控制第一LED 210和第二LED 220同时打开，如图4所示。
在本申请的一些实施方式中，在同一个发光单元中，第二LED可以为多个，多个第二LED分布在经过反射杯凹槽的焦点位置的至少一条直线上。
具体的，第二LED是设于反射杯凹槽的非焦点位置处的，其分布方式可以有多种。
优选的，至少2个第二LED呈轴对称分布在第一LED的两侧，如图5A、5B、5C所示。
优选的，至少3个第二LED之间的连线形成第一图形，所述第一图形中心与反射杯凹槽的焦点重合或者近乎重合。如图6A和6B所示，第一图形为三角形，该三角形的中心与反射杯凹槽的焦点位置重合或者近乎重合，当然第一图形也可以是菱形、五边形、六边形等其他形状，本申请对此不做限定。
本申请的一些实施方式中，每个反射杯凹槽的内壁上镀有反射层，该反射层可以为金属膜、氧化膜或有机物膜。
具体的，在反射杯凹槽的内壁上镀反射层可以增加凹槽内壁对光线的反射率，在独立控制第一LED打开时，使出射光集中在一个相对小的角度范围内，可以在保证防窥的同时，提升发光单元中央角度区域的亮度。
具体的，上述反射层可以采用多层膜结构，例如布拉格反射镜，以进一步提升发光单元中央角度区域的亮度。
本申请的一些实施方式中，反射杯凹槽为中空的或者其中填充有透明保护材料。在反射杯凹槽中填充透明保护材料(例如硅胶)，可以保护凹槽内壁上的反射层以及凹槽中的第一LED和第二LED，可以避免水汽的侵入，造成光源模组的线路腐蚀，使得光源模组更加耐用。
本申请的一些实施方式中，发光单元200还包括：封装盖板，该封装盖板设置在反射杯的上顶面，用于保护整个发光单元，使得光源模组更加耐用，该封装盖板可以采用硅胶等透明材料。
本申请的一些实施方式中，所述光源模组还包括：控制器。
所述控制器用于：在第一显示模式下，控制第一LED打开，第二LED关闭；在第二显示模式下，控制第二LED打开。
其中，当控制第一LED打开且第二LED关闭时，第一显示模式为窄视角显示模式，即防窥模式；当控制第二LED打开时，第二显示模式为宽视角显示模式，即共享模式。
所述控制器，还用于：在第二显示模式下，将第一LED的驱动功率调整至第一预设值，将第二LED的驱动功率调整至第二预设值，以使光源模组在第一显示模式和第二显示模式下的发光亮度相同。
实际应用中，在两种显示模式下保证亮度相同，可以通过多种控制方式控制各LED的驱动功率，例如电压调节、电流调节、PWM(脉冲宽度调制)等方式。LED的驱动电路可以制作在基板100中。例如，在基板表面以薄膜工艺制作驱动电路，具体可以通过磁控溅射、图形化光刻、干法湿法蚀刻、电镀加厚等工艺，在基板上制作出超细线条驱动电路图形。
其中，第一预设值和第二预设值可以根据发光单元中第一LED和第二LED的数量、排布方式、额定功率等参数进行标定。
例如，当只有第一LED点亮时，显示为防窥模式，正视亮度高，大视角亮度低；切换到共享模式时，第一LED的驱动功率适当降低，例如降低一半，同时第二LED打开，显示为共享模式，正视亮度和大视角亮度均为正常值。
发光单元200在基板100上的排列方式可以是多种多样的，具体可以根据实际情况进行选择，本申请在此不做限定，本申请图7和图8给出了2种排列方式，供参考。
请参考图7，其示出了一种图1所提供的光源模组的俯视图，如图7所示，多个发光单元200均匀分布在基板100上，且相邻两行或两列的发光单元200之间对齐排布。
请参考图8，其示出了另一种图1所提供的光源模组的俯视图，如图8所示，多个发光单元200均匀分布在基板100上，且相邻两行或两列的发光单元200之间错开排布。
本申请提供的光源模组可用于显示装置的背光源或者直显，在用于背光源或者直显时，均可以通过上述控制器实现显示装置在宽窄视角间的切换。
基于图7所示光源模组，其用作直显时，平面结构如图9所示，每个发光单元为一个像素，发光单元尺寸一般可以为小于200微米，保证显示的细腻程度。图9中示出了像素采用RGB色彩模式，当然也可以采用RGBW色彩模式，两种模式均可以实现全彩显示，还可以采用其它色彩模式，本申请对此不作限定。
本申请提供的光源模组，包括基板以及设于该基板上的多个发光单元，每个发光单元由反射杯、第一LED和第二LED构成，在同一反射杯凹槽内，第一LED设于反射杯凹槽的焦点位置，其发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；第二LED设于反射杯凹槽的非焦点位置，其发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；每个发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的，当控制第一LED独立显示时，可实现窄视角显示，用于防窥；当控制第二LED显示时，可实现宽视角显示，用于共享显示。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述实施例中的光源模组。该显示装置可以用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、车载显示器等。
如图1所示，该光源模组包括：基板100以及设于基板100上的多个发光单元200。
每个发光单元200包括：第一LED 210和第二LED 220和反射杯230。
反射杯230设于基板100上，其具有凹槽，并且背向基板100的一侧具有开口，也就是发光单元的出光口，该出光口的形状可以是圆形，也可以是椭圆形或者是其它形状，本申请对此不做限定。
第一LED和第二LED可以是Mini LED或者micro LED。第一LED 210和第二LED 220设于反射杯230的凹槽内。
具体的，第一LED 210设于反射杯凹槽的焦点位置，以使得第一LED发出的至少部分光线通过反射杯凹槽内壁反射后呈准直出射。
第二LED 220设于反射杯凹槽的非焦点位置，以使得第二LED发出的光线通过反射杯凹槽内壁反射后呈散射出射。
具体的，反射杯凹槽的内壁可以为抛物面形状，反射杯凹槽的焦点位置的计算，可以根据抛物线的解析方程进行计算。
应理解，第一LED和第二LED发出的光线，一部分是直接从出光口射出，另一部分是经过反射杯内壁反射后射出。第一LED和第二LED的区别在于，第一LED经过反射杯凹槽内壁反射后的那部分光线，其中的大部分可以从出光口呈准直出射，也就是说正对出光口的方向光线强，其他角度光线较弱，可视角窄，如图2所示。而第二LED经过反射杯凹槽内壁反射后的那部分光线，其中的大部分是从出光口呈散射出射，也就是说出光口各个角度出射的光线较均匀，可视角宽，如图3所示。
应理解，第一LED所处的焦点位置是指在该焦点位置发出的光线经过反射杯凹槽内壁的反射后大部分从出光口呈准直出射；而非焦点位置发出的光线经过反射杯凹槽内壁的反射后大部分从出光口呈散射出射。
本申请中，处于同一发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的。当独立控制第一LED 210打开时，如图2所示，大部分光线从出光口呈准直出射，可视角窄；当独立控制第二LED 220打开时，如图3所示，大部分光线从出光口呈散射出射，可视角宽。一些实施方式中，还可以控制第一LED 210和第二LED 220同时打开，如图4所示。
在本申请的一些实施方式中，在同一个发光单元中，第二LED可以为多个，多个第二LED分布在经过反射杯凹槽的焦点位置的至少一条直线上。
具体的，第二LED是设于反射杯凹槽的非焦点位置处的，其分布方式可以有多种。
优选的，至少2个第二LED呈轴对称分布在第一LED的两侧，如图5A、5B、5C所示。
优选的，至少3个第二LED之间的连线形成第一图形，所述第一图形中心与反射杯凹槽的焦点重合或者近乎重合。如图6A和6B所示，第一图形为三角形，当然第一图形也可以是菱形、五边形等形状，本申请对此不做限定。
本申请的一些实施方式中，每个反射杯凹槽的内壁上镀有反射层，该反射层可以为金属膜、氧化膜或有机物膜。
具体的，在反射杯凹槽的内壁上镀反射层可以增加凹槽内壁对光线的反射率，在独立控制第一LED打开时，使出射光集中在一个相对小的角度范围内，可以在保证防窥的同时，提升发光单元中央角度区域的亮度。
具体的，上述反射层可以采用多层膜结构，例如布拉格反射镜，以进一步提升发光单元中央角度区域的亮度。
本申请的一些实施方式中，反射杯凹槽为中空的或者其中填充有透明保护材料。在反射杯凹槽中填充透明保护材料(例如硅胶)，可以保护凹槽内壁上的反射层以及凹槽中的第一LED和第二LED，使得光源模组更加耐用。
本申请的一些实施方式中，发光单元200还包括：封装盖板，该封装盖板设置在反射杯的上顶面，用于保护整个发光单元，使得光源模组更加耐用，该封装盖板可以采用硅胶等透明材料。
本申请的一些实施方式中，所述光源模组还包括：控制器。
所述控制器用于：在第一显示模式下，控制第一LED打开，第二LED关闭；在第二显示模式下，控制第二LED打开。
其中，当控制第一LED打开且第二LED关闭时，第一显示模式为窄视角显示模式，即防窥模式；当控制第二LED打开时，第二显示模式为宽视角显示模式，即共享模式。
所述控制器，还用于：在第二显示模式下，将第一LED的驱动功率调整至第一预设值，将第二LED的驱动功率调整至第二预设值，以使光源模组在第一显示模式和第二显示模式下的发光亮度相同。
实际应用中，在两种显示模式下保证亮度相同，可以通过多种控制方式控制各LED的驱动功率，例如电压调节、电流调节、PWM(脉冲宽度调制)等方式。
其中，第一预设值和第二预设值可以根据发光单元中第一LED和第二LED的数量、排布方式、额定功率等参数进行标定。
例如，当只有第一LED点亮时，显示为防窥模式，正视亮度高，大视角亮度低；切换到共享模式时，第一LED的驱动功率适当降低，例如降低一半，同时第二LED打开，显示为共享模式，正视亮度和大视角亮度均为正常值。
发光单元200在基板100上的排列方式可以是多种多样的，具体可以根据实际情况进行选择，本申请在此不做限定，本申请图7和图8给出了2种排列方式，供参考。
本申请提供的光源模组可用于显示装置的背光源或者直显，在用于背光源或者直显时，均可以通过上述控制器实现显示装置在宽窄视角间的切换。
基于图7所示光源模组，其用作直显时，平面结构如图9所示，每个发光单元为一个像素，发光单元尺寸一般可以为小于200微米，保证显示的细腻程度。
本申请提供的显示装置，其光源模组包括基板以及设于该基板上的多个发光单元，每个发光单元由反射杯、第一LED和第二LED构成，在同一反射杯凹槽内，第一LED设于反射杯凹槽的焦点位置，其发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；第二LED设于反射杯凹槽的非焦点位置，其发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；每个发光单元中的第一LED和第二LED为独立可控的，当控制第一LED独立显示时，可实现窄视角显示，用于防窥；当控制第二LED显示时，可实现宽视角显示，用于共享显示。
本申请实施例还提供了一种光源模组的制作方法，用于制作上述实施例的光源模组，该方法包括：
提供基板；
在所述基板的一侧形成多个反射杯，所述反射杯具有凹槽；
提供第一LED和第二LED；
将所述第一LED设于所述凹槽的焦点位置，以使得所述第一LED发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；
将所述第二LED设于所述凹槽的非焦点位置，以使得所述第二LED发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；
其中，所述第一LED和所述第二LED为独立可控的。
本申请中，LED的驱动电路可以预先制作在基板100中。例如，在基板表面以薄膜工艺制作驱动电路，具体可以通过磁控溅射、图形化光刻、干法湿法蚀刻、电镀加厚等工艺，在基板上制作出超细线条驱动电路图形。第一LED和第二LED可以通过焊接或者转运的方式与驱动电路上对应的电极电连接。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (13)
1.一种光源模组，其特征在于，包括：
基板；
多个发光单元，其设于所述基板上；
每个所述发光单元包括：
反射杯，其具有凹槽；
第一LED和第二LED，其设于同一所述反射杯凹槽内，其中
所述第一LED设于所述反射杯凹槽的焦点位置，以使得所述第一LED发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；
所述第二LED设于所述反射杯凹槽的非焦点位置，以使得所述第二LED发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；
所述第一LED和所述第二LED为独立可控的。
2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述第二LED为多个，多个所述第二LED分布在经过所述反射杯凹槽的焦点位置的至少一条直线上。
3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，至少2个所述第二LED呈轴对称分布在所述第一LED的两侧。
4.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，至少3个所述第二LED之间的连线形成第一图形，所述第一图形中心与所述反射杯凹槽的焦点重合或者近乎重合。
5.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述反射杯凹槽的内壁上镀有反射层。
6.根据权利要求5所述的光源模组，其特征在于，所述反射层为金属膜、氧化膜或有机物膜。
7.根据权利要求5所述的光源模组，其特征在于，所述反射杯凹槽为中空的或者其中填充有透明保护材料。
8.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述反射杯凹槽的内壁为抛物面。
9.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述发光单元还包括：封装盖板，其设置在所述反射杯的上顶面。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括：
控制器，用于：
在第一显示模式下，控制所述第一LED打开，所述第二LED关闭；
在第二显示模式下，控制所述第二LED打开；
所述第一显示模式为窄视角显示模式，所述第二显示模式为宽视角显示模式。
11.根据权利要求10所述的光源模组，其特征在于，所述控制器，还用于：
在所述第二显示模式下，将所述第一LED的驱动功率调整至第一预设值，将所述第二LED的驱动功率调整至第二预设值，以使所述光源模组在所述第一显示模式和所述第二显示模式下的发光亮度相同。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的光源模组。
13.一种光源模组的制作方法，用于制作如权利要求1至11中任一项所述的光源模组，其特征在于，包括：
提供基板；
在所述基板的一侧形成多个反射杯，所述反射杯具有凹槽；
提供第一LED和第二LED；
将所述第一LED设于所述凹槽的焦点位置，以使得所述第一LED发出的至少部分光线通过所述凹槽内壁反射后呈准直出射；
将所述第二LED设于所述凹槽的非焦点位置，以使得所述第二LED发出的光线通过所述凹槽内壁反射后呈散射出射；
其中，所述第一LED和所述第二LED为独立可控的。
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