CN108803139B - 一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，在光学腔中设置菲涅尔透镜，液晶面板表面做减反射处理，采用高功率的三基色LED光源和低功率的三基色LED光源，驱动电路分别控制各个区域的高、低功率的LED的发光强度。本申请的有益效果：能够同时满足使用夜视仪的用户和裸眼的用户不同的需求，既能满足夜视兼容的需求，也能同时满足裸眼观看的需求，即使在白天正午阳光直射显示屏的情况下，也能以较低的功耗满足用户的需求，更加节能。

Description

一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块

技术领域

本申请涉及液晶显示技术领域，尤其是用于双座驾驶舱，同时满足两个用户需求的夜视兼容的液晶显示模块。

背景技术

液晶显示已成为主流显示技术。在特殊场合使用的显示器，比如飞机座舱中的显示模块，具有一些特殊的要求，主流的显示模块不能满足这些特殊的要求，还需要进一步改进。

在飞机双座驾驶舱中常常有两个操作员同时工作，在夜晚环境下，一个用户不仅要通过头戴式夜视仪观察驾驶舱外的环境，还要经常观看显示模块的内容；另一个用户裸眼操作，主要观看显示模块的显示内容。如果使用普通的显示模块，裸眼用户能看到正确的图像，但是显示模块发出的红光和红外光干扰夜视仪工作，头戴夜视仪的用户看不到正确的图像。在申请号为CN201510608423.6，名称为“一种显示装置”的中国专利中，为了不干扰夜视仪，抑制显示模块发出的红光和红外光，这种显示模块虽然会使夜视仪用户满意，但是裸眼用户看不到正确的图像，用户得不到正确的信息可能会导致误操作，进而引起事故。

为使用户在正午阳光直射下能够看清显示屏上的内容，在申请号CN201610089489.3，名称为“一种户外高亮度液晶屏”的中国专利中，采用超过四千颗LED光源，虽然可以提高显示屏的最大亮度，但是当大量的LED同时工作时，会产生很多的热量，散热困难，特别是在环境温度较高的情况下，LED本身产生了大量的热量，使显示屏的内部温度较高，导致LED发光效率下降，缩短LED的寿命，增加了电路的故障率。

现在用于飞机双座驾驶舱的液晶显示模块主要存在下列问题：在夜晚的使用环境下，现有的双座驾驶舱的液晶显示模块不能同时满足头戴夜视仪用户和裸眼用户的需求；在白天阳光直射的环境下，液晶显示模块的功率过大，散热困难，液晶显示模块内部的温度太高，故障率较高。需要提供一种液晶显示模块，在夜晚情况下，既能满足夜视兼容的需求，也能同时满足裸眼观看的需求；在白天正午阳光直射显示屏的情况下，降低液晶显示模块的功率，能以较低的功耗满足用户的需求，并且降低故障率。

发明内容

为解决上述问题，本申请公开了一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，包括 LED光源、菲涅尔透镜、光学腔、驱动电路、液晶面板；所述的 LED 光源包括高功率 LED 光源和低功率 LED 光源，高功率 LED 光源包括红色高功率 LED 光源、绿色高功率 LED 光源、蓝色高功率 LED 光源；低功率 LED 光源包括红色低功率 LED 光源、绿色低功率 LED 光源、蓝色低功率 LED 光源；LED 光源放置在光学腔的底面附近；菲涅尔透镜为长方形，放置在光学腔中 LED 光源和液晶面板之间；光学腔内表面为黑色吸光材料。

所述的液晶显示模块中的 LED 光源分为左右两组，左侧 LED 光源对应右侧的人员，右侧LED 光源对应左侧的人员，两侧的 LED 光源发出的光线经过菲涅尔透镜再透过液晶面板，然后分别会聚到两个用户的面部，液晶面板对光线有轻微的散射作用，每个 LED光源发出的光线都形成一个光斑，覆盖用户的眼部。

在夜晚情况下，对于使用夜视仪的用户，点亮与他对应的绿色低功率 LED 光源和蓝色低功率 LED 光源，抑制或关闭与他对应的红色 LED 光源发出的光线；这样减少了红光和红外光对夜视仪的干扰，保证用户能看到正确的图像。

在夜晚情况下，对于不使用夜视仪的用户，点亮与他对应的 LED 光源中的绿色低功率 LED光源、蓝色低功率 LED 光源和红色低功率 LED 光源。这就使得不使用夜视仪的用户也能看到正确的图像，并且由于菲涅尔透镜作用，红光和红外光不会干扰另一个用户的夜视仪。

在白天阳光直射的环境下，LED光源发出的光线通过菲涅尔透镜和液晶面板后会聚到用户的眼部，而不是像普通液晶显示模块那样发散光线，只要点亮部分LED就能满足用户对亮度的需求，在白天情况下液晶显示模块的功耗也较低，也能使用户看清显示屏的图像。

优选的，液晶面板表面有低反射率的膜层，每个 LED 光源的光轴通过菲涅尔透镜的光心。

优选的，左右两组LED光源分成若干个区域，每个区域至少包含一个LED光源，驱动电路可以独立控制每个区域的LED光源。

本申请的有益效果：在夜晚的使用环境下，本申请公开的双座驾驶舱的液晶显示模块能同时满足头戴夜视仪用户和裸眼用户的需求，能满足夜视兼容的需求，也能同时满足裸眼观看的需求；在白天阳光直射的环境下，显示模块的功率小，液晶模块内部的温度不高，即使在环境温度较高的情况下，液晶显示模块的故障率也较低。

附图说明

下面将结合附图对本申请做进一步的详细说明。附图用来提供对本申请的进一步理解，与本申请的实施例共同用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。

图1是实施例中光路示意图。

图2是实施例中液晶显示模块的结构示意图。

图3是实施例中的LED和光学腔的示意图。

图4是实施例中LED的光轴通过菲涅尔透镜的光心示意图。

图中：1.低功率LED光源，2.高功率LED光源，3.菲涅尔透镜，4.光学腔，5.液晶面板，6.右侧观察者，7.左侧观察者。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请做进一步说明。一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，包括LED光源、菲涅尔透镜、光学腔、驱动电路、液晶面板。

在一个实施例中用的是一个宽高比为4:3的10.4英寸的液晶面板，其有效显示区域的宽度为212mm，高度为159mm，其光学腔的宽度为214mm，高度为161mm，比液晶面板的有效显示部分略大一些。

所述的LED光源包括高功率LED光源和低功率LED光源，高功率LED光源包括红色高功率LED光源、绿色高功率LED光源、蓝色高功率LED光源。

低功率LED光源包括红色低功率LED光源、绿色低功率LED光源、蓝色低功率LED光源。

实施例中高功率LED光源有180颗，采用Cree公司的CLX6D-FKB系列的产品作为高光功率的光源，三种颜色的小发光二极管封装在一起形成一颗完整的LED光源，一颗完整的LED光源的尺寸为3.5×3.4×2.8mm，在20mA的电流下，红色、绿色和蓝色高功率LED的发光强度大约是910mcd、2100mcd和480mcd，每一种颜色可以分别控制光强，正向电流最大值分别是50mA、35mA和35mA。

实施例中低功率LED光源有90颗，采用Cree公司UHD1110-FKA 系列的LED的作为低光功率的光源，也是在一颗完整的LED中封装了三颗小的发光二极管，一颗完整的LED尺寸为1.0×1.0×0.6mm，在电流是5mA的情况下，红色、绿色和蓝色低功率的LED的发光强度大约是78mcd、106mcd和24mcd，最大正向电流值10mA、10mA和10mA。

通常LED光源向各个方向发射光线，LED的光轴通过LED光源中心，并且沿着光轴方向光强最大，LED光源的光线以光轴为中心基本上呈对称分布，为了改善显示效果，每颗LED的光轴要通过菲涅尔透镜的光心，所以每颗LED要倾斜，图4是倾斜的LED示意图，在这种情况下，用户的眼睛处能得到LED发出的大量的光线，提高显示屏的亮度，减少了浪费的光线，提高了光线的利用率，可以降低液晶屏的功耗；由于LED倾斜放置大部分光线都透过菲涅尔透镜，而射到光学腔内壁的光线明显减少，减少了杂散光，改善了显示效果。

液晶显示模块中的光源分为左右两组，左右两组LED光源又分成若干区域，每个区域至少包含一个LED光源，驱动电路可以独立控制每个区域的LED光源。

实施例中光学腔的内部的长度是214mm，宽度161mm，壁厚2mm，深度70mm，在图3中可以看出LED光源分为左右两组，这两组光源共有270颗LED，这两组光源由驱动电路分别独立控制，并且每组的90颗红色、绿色和蓝色高功率LED光源由驱动电路单独控制，每组的45颗红色、绿色和蓝色低功率LED光源也由驱动电路单独控制。驱动电路通过控制不同区域的LED光源来控制出射的光通量，每组的光源含有红、绿、蓝三色的LED光源，每组的光源对应一个用户。左侧光源对应右侧的人员，右侧的光源对应左侧的人员，两侧的光源发出的光线经过菲涅尔透镜再透过液晶面板，然后分别会聚到两个用户的面部，液晶像素和液晶面板上的偏振片对光线会有轻微的散射作用，每颗LED光源发出的光线都不会成理想的像，而是形成一个光斑，覆盖用户眼部。在两个用户面部之间，有一片空间不需要光线，所以图3中两组LED光源之间没有LED光源，不仅减少了LED光源，而且还降低了故障率，降低了成本，降低了功耗。每组光源又分成多个区域，不同区域对应用户的不同位置，当用户位置改变时，如用户在座椅上左右移动，人眼也左右移动，在一个实施例中飞机座舱内有人眼跟踪模块，通过摄像头拍摄人的面部，并计算出人眼位置，只点亮与该位置对应的LED光源，不需要点亮这一组中的所有LED光源，只需要点亮较少的LED就能满足用户对亮度的要求，在白天阳光直射的环境下，LED光源发出的光线通过菲涅尔透镜和液晶面板后会聚到用户的眼部，而不是像普通液晶显示模块那样发散光线，本申请能减小液晶屏的功耗，也能使用户观看到显示屏的正确图像。

在另外的一个实施例中没有人眼跟踪模块，在阳光直射的情况下，分别点亮与每一个用户对应的一组LED光源。由于菲涅尔透镜对光线的约束作用，光线没有发散开，所以达到同样亮度情况下，可以降低显示模块的功耗。

菲涅尔透镜为长方形，放置在光学腔中LED光源和液晶面板之间。实施例中菲涅尔透镜采用的是聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）材料，其厚度是5mm，焦距是60mm，将其四边进行裁剪，使其尺寸适合光学腔，如图2所示。

光学腔内表面为黑色吸光材料；黑色吸光材料对光线吸收作用较好，可以减少杂散光干扰夜视仪。实施例中采用铝制作光学腔，光学腔内表面采用阳极氧化的方法来进行黑化处理，黑化处理后的光学腔内表面对光线吸收作用较好，可以明显减少杂散光，可以改善显示效果；如果LED的发光角度超过菲涅尔透镜收集光线的范围，在这些范围之外的光线，可以被光学腔内表面的黑色吸光材料吸收，所以在实施例中没有限制LED光线的发光角度。

在夜晚情况下，对于使用夜视仪的用户，点亮与他对应的LED光源中的绿色低功率LED光源和蓝色低功率LED光源，抑制或关闭与他对应的红色LED光源发出的光线，这样减少了红光和红外光对夜视仪的干扰，保证用户能看到正确的图像。

在夜晚情况下，对于不使用夜视仪的用户，点亮与他对应的LED光源中的绿色低功率LED光源、蓝色低功率LED光源和红色低功率LED光源，这就使得不使用夜视仪的用户也能看到正确的图像，并且由于菲涅尔透镜改变光线方向的作用，红光和红外光不会干扰另一个用户的夜视仪。

一个实施例中液晶面板表面有反射率较低的膜层。由于大多数的液晶面板的表面有漫射膜，漫射膜会显著改变光线方向，这种液晶面板会使红光或红外光干扰夜视仪，所以要减弱漫射膜的作用，因此在液晶面板表面做减反射处理可以减小漫射膜表面的微结构对光线的散射，减小漫射膜对光路的影响。实施例中在漫射膜的外表面贴有反射率较低的膜层，在粘贴过程中，光学胶填补在漫射膜表面的微结构中，使漫射膜表面变平整，减少对光线的散射，减少红光或红外光对夜视仪的干扰。

在另一个实施例中，使用的液晶面板表面没有漫射膜，在液晶面板表面有反射率较低的膜层，使用这种液晶面板能够降低加工成本，减少对夜视仪的干扰。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，但本申请的保护范围并不局限于此，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形，仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，包括LED光源、菲涅尔透镜、光学腔、驱动电路、液晶面板；其特征是：所述的LED光源包括高功率LED光源和低功率LED光源，高功率LED光源包括红色高功率LED光源、绿色高功率LED光源、蓝色高功率LED光源；低功率LED光源包括红色低功率LED光源、绿色低功率LED光源、蓝色低功率LED光源；LED光源放置在光学腔的底面附近；菲涅尔透镜为长方形，放置在光学腔中LED光源和液晶面板之间；光学腔内表面为黑色吸光材料；

所述的液晶显示模块中的LED光源分为左右两组，左侧LED光源对应右侧的人员，右侧LED光源对应左侧的人员，两侧的LED光源发出的光线经过菲涅尔透镜再透过液晶面板，然后分别会聚到两个用户的面部，液晶面板对光线有轻微的散射作用，每个LED光源发出的光线都形成一个光斑，覆盖用户的眼部；

在夜晚情况下，对于使用夜视仪的用户，点亮与他对应的绿色低功率LED光源和蓝色低功率LED光源，抑制或关闭与他对应的红色LED光源发出的光线；

在夜晚情况下，对于不使用夜视仪的用户，点亮与他对应的LED光源中的绿色低功率LED光源、蓝色低功率LED光源和红色低功率LED光源。

2.根据权利要求1所述的一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，其特征是：液晶面板表面有低反射率的膜层，每个LED光源的光轴通过菲涅尔透镜的光心。

3.根据权利要求1所述的一种用于双座驾驶舱的液晶显示模块，其特征是：左右两组LED光源分成若干个区域，每个区域至少包含一个LED光源，驱动电路可以独立控制每个区域的LED光源。

Images