夜视兼容的LED液晶显示器背光模组的研究

摘要

液晶显示技术现在已经成为平板显示的主流技术。用于野外特殊领域的液晶显示屏不仅需要满足亮度高、可靠性高，强光下可直视等特点外，还有满足夜视兼容的要求，夜视兼容就是设备在夜间发出的光和能量不会干扰夜视成像系统。单座驾驶舱和双座驾驶舱对于夜视兼容有区别，单座驾驶舱液晶屏是针对单个驾驶员使用的，在使用夜视仪的情况下，减少液晶屏发出的干扰夜视仪使用的近红外光和红光就可以实现夜视兼容。但是双座驾驶舱液晶显示屏针对的是两个不同的用户，一个用户使用夜视仪，另一个用户不用夜视仪。在夜视兼容模式下，液晶显示屏在使用夜视仪的用户方向不能发出干扰夜视仪使用的近红外光和红光，在不使用夜视仪的用户方向还要正常使用红光，保证了用户看见的图片的真实性。双座驾驶舱液晶显示屏要同时满足两个不同用户的不同要求。 本文主要针对现有液晶显示器的缺点，提出了两种不同驾驶舱的夜视兼容LED液晶显示屏背光模组设计方案，对这两种背光模组进行了光学设计和模拟仿真；最后对它们进行测试，并对测试结果进行了分析。 在本文提出的两种方案中，第一种方案是针对单座驾驶舱设计的，这种方案在背光模组的光源采用了两套不同功率的RGB三色LED作为光源。在白天，采用大功率的红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）LED，能够满足显示屏高亮度和宽色域的要求；在光线较暗的情况下，采用小功率红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）LED，能够满足显示屏夜晚的要求；在使用夜视仪的时候，明显降低红色LED的功率，主要使用绿色LED，显示屏发出的光线不会干扰夜视仪。 第二种方案是针对双座驾驶舱设计的，该种方案提出了在直下式液晶屏背光模组中增加菲涅尔透镜，通过菲涅尔透镜以控制光线方向，这样不仅能改善显示效果，并且可以满足驾驶舱中两个用户的不同需求，一个用户使用的夜视仪不受红光和红外线干扰，另外一个不使用夜视仪的用户，能够看到颜色正确的图像，双方都能看清液晶屏显示的图像。 经过计算和测试，两种背光模组的部分性能达到预期指标，有些性能指标和国军标还有一定差距，为特种液晶显示器的进一步研究和开发提供了借鉴。

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摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1夜视兼容技术

1.2 夜视兼容技术国内外研究现状

1.2.1夜视兼容技术国外研究现状

1.2.2夜视兼容技术国内研究现状

1.3 课题的研究内容

第二章 背光模组及菲涅尔透镜

2.1 背光模组

图2侧入式（a）和直下式(b)背光模组结构图

2.1.1光源

2.1.2导光板

2.1.3扩散板

2.1.4棱镜片

2.1.5反射偏光棱镜片

2.2菲涅尔透镜

2.2.1菲涅尔透镜原理与加工

2.2.2 菲涅尔透镜分类

第三章 单座驾驶舱夜视兼容背光模组的设计方案

3.1 设计指标

3.2 设计方案

3.3 光学模型

3.4 仿真与测量

（14）

表4显示屏色坐标

第四章 双座驾驶舱夜视兼容背光模组的设计方案

4.1设计指标

4.2设计方案

4.3光学模型

4.4仿真与测量

在夜晚情况下，不使用红色LED，仅使用绿色LED和蓝色LED时的测量结果如下图27所示。

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 下一步工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间的成果

1.朱向冰，崔海田，钱立勇，杨宏运，朱子辰，陈瑾.一种具有夜视兼容的液晶显示LED背光系统，发明专利，号

2.朱向冰，钱立勇，崔海田，朱子辰，金慧敏，高腾，王先盛，付贝贝，钟婷婷.一种基于LED和透镜的低成本微

3.杨宏运，钱立勇，王从柯，崔海田，朱向冰，宫明艳，王元航，黄云飞.一种内置导光光纤的显微镜设计方案，发

4.李改有，朱向冰，陈瑾，钱立勇，崔海田，王从柯，程玲.一种提高开关电源效率的方法，发明专利，号码：20