CN101581807B - 特殊滤光片及夜视兼容型背光光学膜组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特殊滤光片及夜视兼容型背光光学膜组，该特殊滤光片基片为红外吸收、可见光高透的玻璃，滤光片上镀制有较少层数的多层干涉膜，使红外光同时吸收和反射，且保持非常接近中性的色彩。对于LED背光和CCFL背光，根据需要可选择特殊滤光片靠近背光灯和靠近液晶屏，从而获得低辐亮度、较宽视角范围内色彩一致性好的夜视兼容性能，而且可以使LCD昼夜模式的亮度和色彩均符合航空使用要求。

Description

特殊滤光片及夜视兼容型背光光学膜组

技术领域

本发明涉及航空液晶显示器领域，尤其是一种特殊滤光片及夜视兼容型背光光学膜组，该膜组采用一种特殊的红外截止滤光片，而且通过调整它在膜组中的相对位置可以获得出色的夜视兼容性能，使液晶显示器与夜视成像系统更好地兼容。

背景技术

液晶显示器作为航空领域重要的信息显示终端，若不进行任何处理通常会发出大量的红外辐射，干扰夜视成像系统(NVIS)的正常使用，还会使得NVIS的对比度或分辨率下降，严重时使得飞行员产生类似于镁光灯效应的光晕或光盲。

实现液晶显示器的夜视兼容通常有两类方式，一类是通过采用经过过滤的光源或者近几年提出的合成光源，抑制近红外光的产生，达到夜视兼容的目的；另一类是通过在光学膜组中加装滤光片，该滤光片可以是吸收型、干涉型或者两者相结合型，对红外光吸收或者高反射。前一类适用于不易制造或买到较大尺寸均匀性好的红外吸收/截止滤光片的情形，背光灯设计制作复杂；后一类适合于简化背光灯本身的夜视兼容设计，而充分利用光学膜组的红外过滤实现夜视兼容功能。

后一类方法通常有多种方式实现，但核心都是红外吸收/截止滤光片的设计和制造。这种滤光片可以采用吸收型塑料材料，通过在塑料材料中添加红外吸收成分来吸收背光灯的红外辐射；也可以采用真空镀膜的多层干涉膜系来实现对红外辐射的高反射。红外吸收型塑料滤光片虽然可以通过添加必要成分和调整配方的形式控制色彩使LCD的色彩尽可能中性化，但是显见的缺点是通过率仅有20％～40％左右，这对于LCD昼模式工作极为不利，极大地增加背光功耗。多层干涉型红外截止滤光片可以通过膜系设计获得接近中性化的色彩，但对从通带到截止带的过渡区陡度要求很高，膜层数达100以上，设计和制作都有较高的难度。红外吸收、反射相结合的滤光片通常是分别采用红外吸收、红外高反射的两种滤光片复合，增加了LCD系统厚度和重量。

本发明正是在这种背景下，克服传统技术方案的缺点，提出一种夜视兼容型光学膜组。

发明内容

本发明克服传统夜视兼容型光学膜组缺点，改变以往的红外吸收/截止滤光片的设计和制作思想，将一种特殊滤光片置于光学膜组，该滤光片色彩非常接近中性，对可见光高透且对红外吸收并反射，相对传统红外吸收/反射型滤光片而言降低LCD系统的重量和厚度，而且可以通过调整在光学膜组中位置的方法获得出色的夜视兼容性能，提高NVIS在夜模式下的工作性能，确保飞行员在夜间的正常飞行。

本发明采用以下技术方案：

特殊滤光片，其特征在于：在对红外吸收、可见光高透的玻璃基片上，镀多层干涉膜，对红外光同时吸收和反射、对可见光高透且色彩非常接近或几乎为中性。

所述的特殊滤光片，其特征在于：在所述的玻璃基片两面分别镀制针对665-825nm和800-930nm光截止的短波通和长波通干涉膜层，总膜层数控制在60层以下。

夜视兼容型背光光学膜组，其特征在于：将所述的特殊滤光片，并将其置于光学膜组中，并具有二种膜系结构，其一为特殊滤光片靠近背光灯的膜系结构：双面减反玻璃、增亮膜I、增亮膜II、两张漫射膜、特殊滤光片，双面减反玻璃是在玻璃双面镀制400-700nm增透膜，靠近液晶屏；增亮膜II与增亮膜I棱镜方向垂直；其二为特殊滤光片靠近液晶屏的膜系结构：漫射膜通过光学双面胶复合在特殊滤光片上、增亮膜I、增亮膜II、一张漫射膜、双面减反玻璃，双面减反玻璃靠近背光灯；增亮膜II与增亮膜I棱镜方向垂直。

所述的夜视兼容型背光光学膜组，其特征在于：所述的光学膜组的四周涂上密封胶。

本发明在可见高透过、红外吸收的玻璃基片上镀制多层干涉膜层，降低设计制作难度，获得红外吸收/反射的特殊滤光片，对于白光源的可见光透过率高且几乎呈中性，满足LCD昼模式的亮度和色彩需要；根据背光类型的实际需要可以调整滤光片在光学膜组中的位置，典型的位置是靠近背光灯或者靠近液晶屏，从而获得优异的夜视兼容性能。

本发明的优点：

具有简化设计，方案灵活，制作周期缩短等多个优点，特别适用于航空用LCD领域的夜视兼容。

附图说明

图1是特殊滤光片结构示意图。

图2是特殊滤光片靠近背光灯的膜系结构示意图。

图3是特殊滤光片靠近液晶屏的膜系结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

首先是选用商用的对红外吸收、可见光高透的玻璃基片1，例如肖特公司的KG系列玻璃或者Kopper公司的相应玻璃等，裁切成所需要的尺寸，经过超声清洗后置于镀膜机真空室内，可以采用电子束蒸发加离子辅助或者磁控溅射方式来镀制已设计好的多层干涉膜2，玻璃基片1和多层膜2共同构成特殊滤光片3。设计膜系时可以采用短波通叠加长波通的方式来实现，根据背光的类型和夜视兼容的具体需要确定截止区。以LED背光符合Class B兼容(白色)为例，分别采用针对665-825nm和800-930nm光截止的短波通和长波通干涉膜分别镀制在玻璃基片的两面，膜层数可以控制在60层以内，对于可见光可以获得90％左右的高透过率，而对665-930nm光的吸收后透过控制在10^-4以下，对665nm以前的可见光透过光谱控制可以使该滤光片对背光灯的发射光谱影响较小，使得颜色偏移Δu’v’＜0.01，而且使红外吸收和反射同时兼备，仅在一个元件上同时实现，可以有效降低LCD系统的厚度和重量。

本发明夜视兼容的光学膜组可以采用图2或图3的结构或者类似的派生结构，以增强抗震性和可靠性。图2的膜系结构为双面减反玻璃4(双面镀制400-700nm增透膜，靠近液晶屏)、增亮膜I 5、增亮膜II 6(与I棱镜方向垂直)、两张漫射膜7、8、特殊滤光片3。图3的结构为漫射膜8通过光学双面胶9(例如3M公司9483光学双面胶)复合在滤光片3上、增亮膜I 5、增亮膜II 6(与I棱镜方向垂直)、一张漫射膜7、双面减反玻璃4(靠近背光灯)，其中漫射膜7、8可以选用常见的商用产品(例如POC公司漫射膜)。两种结构的光学膜组四周都可以涂上密封胶，增强气密性。图2表示的结构事实上光经过漫射后经增亮膜准直，而图3所示的结构则是光先漫射、准直再漫射。

实验表明图3所示结构有利于更低的辐亮度，通过漫射膜的应用可以弥补色彩随视角明显变化的不足，整个光学膜组的增亮效率、亮度和颜色均匀性两种方案大致相当。经过特殊设计制作的特殊滤光片降低了色彩随视角的快速变化，可以在较宽的视角范围内获得几乎一致的色彩。理论分析和实验结果表明干涉型滤光片2经过准直后可以获得更好的红外抑制性能，但是色彩几乎不变化的视角范围缩小。LED相对CCFL的红外发射强度较弱。因此对于LED背光，可以将特殊滤光片置于靠近LED灯，形成图2所示的结构(也可以采用图3)，在较宽的视角范围内吸收和反射近红外光，使辐亮度和色彩、亮度均达到要求。而对于CCFL背光，如果由于膜系设计的原因，特殊滤光片的吸收和反射可能会不足以抑制红外光的辐射，可以将特殊滤光片移植增亮膜的上方，再添加一张雾度低的漫射膜8，形成图3的结构，以获得更低辐亮度和较宽视角内的色彩保持一致性、维持低亮度损失。

上述实施例已经试验证实，经过该方案设计制作的光学膜组，将其应用于CCFL和LED两种背光，通过对可见光的高透过、红外光的吸收和反射，使得LCD昼夜模式的亮度和色彩均符合航空要求，同时使得夜模式下LCD的辐亮度低于公认的MIL-STD-3009规定要求，兼容Class B(白色)达到9*10^-10～1.3*10^-9W/cm²·sr@0.5fL，颜色也落入该标准规定的范围内。

Claims (3)

1.特殊滤光片，其特征在于：在对红外吸收、可见光高透的玻璃基片两面分别镀制针对665-825nm和800-930nm光截止的短波通和长波通干涉膜层，总膜层数控制在60层以下，对红外光同时吸收和反射、对可见光高透且色彩非常接近或几乎为中性。

2.夜视兼容型背光光学膜组，其特征在于：包括权利要求1所述的特殊滤光片，并将其置于光学膜组中，并具有二种膜系结构，其一为特殊滤光片靠近背光灯的膜系结构：从液晶屏到背光灯方向，依次具有双面减反玻璃、增亮膜I、增亮膜II、两张漫射膜、特殊滤光片，双面减反玻璃是在玻璃双面镀制400-700nm增透膜，靠近液晶屏；增亮膜II与增亮膜I棱镜方向垂直；其二为特殊滤光片靠近液晶屏的膜系结构：从液晶屏到背光灯方向，依次具有漫射膜、特殊滤光片、增亮膜I、增亮膜II、一张漫射膜、双面减反玻璃，双面减反玻璃靠近背光灯；漫射膜通过光学双面胶复合在特殊滤光片上，增亮膜II与增亮膜I棱镜方向垂直。

3.根据权利要求2所述的夜视兼容型背光光学膜组，其特征在于：所述的光学膜组的四周涂上密封胶。

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