Anorganische Polarisatoren: Technologie und Mechanismen

Was ist Polarisation?

Eine der wichtigsten optischen Komponenten in Geräten wie LCDs und Projektoren ist der Polarisator. Dexerials entwickelt seit 2008 optische Komponenten und brachte damals seine ersten anorganischen Polarisatoren mit hervorragender Hitzebeständigkeit und Langlebigkeit auf den Markt. Dieser Artikel beschreibt die Hauptfunktionen von Polarisatoren und deren Weiterentwicklung im Laufe der Zeit.

Lassen Sie uns zunächst untersuchen, was polarisiertes Licht ist. Licht ist eine Art elektromagnetische Welle, die sich in Wellenrichtung ausbreitet. Natürliches Licht wie Sonnenlicht, Mondlicht und fluoreszierendes Licht ist eine zufällige Mischung aus vertikalen, horizontalen und diagonalen Wellen. Polarisiertes Licht hingegen bezeichnet Licht, bei dem die Wellen in eine bestimmte Richtung schwingen.

Ein Polarisator ist ein optisches Bauteil, das aus ungerichtetem Licht künstlich polarisiertes Licht erzeugt. Indem man einen Filter auf ein Substrat aufbringt und nur Licht mit einer bestimmten Schwingungsrichtung durchlässt, lässt sich polarisiertes Licht aus natürlichem Licht gewinnen. Unten ist ein Diagramm von unpolarisiertem natürlichem Licht dargestellt, dessen vertikale Komponente durch einen Polarisator herausgefiltert wurde, sodass nur die horizontale Komponente übrig bleibt.

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Anforderungen an Polarisatoren in Projektoren

Obwohl Polarisatoren in LCDs und Projektoren im Prinzip dieselbe Funktion erfüllen, müssen die in Projektoren verwendeten Polarisatoren unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dieser Abschnitt beschreibt die Eigenschaften und Funktionen der anorganischen Polarisatoren von Dexerials, die in Projektoren zum Einsatz kommen.

Hohe Transmission: Die wichtigste Voraussetzung ist die Übertragung bestimmter Lichtwellen. Licht, das den Polarisator nicht passiert, wird absorbiert und in Wärme umgewandelt. Das in Projektoren verwendete Laserlicht hat eine höhere Energie als die Hintergrundbeleuchtung von LCDs. Daher wird mehr Energie in Wärme umgewandelt, was eine gewisse Hitzebeständigkeit erfordert. Eine optimierte Lichtnutzung hilft dem Projektor zudem, Strom zu sparen.

Geringe Reflexion: Wenn Licht von einem Polarisator reflektiert wird, entsteht Streulicht. Dabei wird das Licht im Gehäuse in verschiedene Richtungen gestreut. Trifft Streulicht auf andere optische Komponenten, kann es zu Geisterbildern oder Doppelbildern kommen, d. h. zu einem doppelt projizierten Bild. Aus diesem Grund müssen Polarisatoren eine geringe Reflexion aufweisen.

Die untenstehende Grafik zeigt die Transmission und Reflexion der anorganischen Polarisatoren von Dexerials (grüne Linie) in Abhängigkeit von der Wellenlänge (horizontale Achse). Die Transmission gibt den prozentualen Anteil des in die gewünschte Richtung durchgelassenen Lichts an, während die Absorption den Anteil unerwünschten Lichts beschreibt, der den Polarisator passiert. Die Grafik zeigt, dass die Transmission bei einer Wellenlänge von etwa 550 nm über 90 % liegt, während die Absorption nahezu null beträgt. Dies bedeutet, dass der Polarisator den Durchgang von erwünschtem Licht nicht behindert, unerwünschtes Licht jedoch zuverlässig blockiert. Eine zu hohe Reflexion sowohl auf der Transmissions- als auch auf der Absorptionsachse kann, wie bereits erwähnt, Streulicht verursachen.

Hitzebeständigkeit: Wie bereits erwähnt, wird Licht, das den Polarisator nicht durchdringt, von diesem absorbiert und in Wärme umgewandelt. Moderne Projektoren mit besonders hoher Leuchtdichte erreichen Temperaturen von 250 bis 300 °C. Daher müssen Polarisatoren ausreichend hitzebeständig sein, um diesen hohen Temperaturen standzuhalten. Um den Marktanforderungen gerecht zu werden, hat Dexerials eine Reihe anorganischer Polarisatoren mit verbesserter Hitzebeständigkeit entwickelt. Das folgende Foto zeigt einen Vergleich zwischen dem Standardprodukt und dem hochhitzebeständigen Produkt.

Die folgende Grafik zeigt die Veränderung des Reflexionsgrads auf der Absorptionsachse der Polarisatoren von Dexerials nach einem Hitzebeständigkeitstest bei 300 °C über 3000 Stunden. Die Veränderung des Reflexionsgrads hitzebeständiger Produkte ist im Laufe der Zeit geringer als bei Standardprodukten.

Feuchtigkeitsbeständigkeit: Projektoren finden in verschiedensten Umgebungen, sowohl im Innen- als auch im Außenbereich, breite Anwendung. An Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit kann sich Kondenswasser bilden, das die in anorganischen Polarisatoren verwendeten Metallmaterialien korrodieren kann. Um dies zu verhindern, sind die anorganischen Polarisatoren von Dexerials mit einer feuchtigkeitsbeständigen Schutzfolie versehen.

Hoher Kontrast: Die Bildqualität von Projektoren lässt sich durch ein höheres Kontrastverhältnis verbessern. Polarisatoren tragen dazu bei, indem sie die Durchlässigkeit bestimmter Lichtarten erhöhen und unerwünschtes Licht blockieren. Die Grafik unten zeigt die Durchlässigkeit des gewünschten Lichts auf der horizontalen und die des unerwünschten Lichts auf der vertikalen Achse. Die blaue Linie repräsentiert herkömmliche Polarisatoren, die grüne Linie die von Dexerials entwickelten anorganischen Polarisatoren. Der anorganische Polarisator von Dexerials erzielt ein höheres Kontrastverhältnis als herkömmliche Polarisatoren.

Die kontinuierliche Innovation der Polarisatoren von Dexerials

Das oben genannte Kontrastverhältnis ist ein direkter Indikator für die Bildqualität moderner Projektoren. Bis vor etwa zehn Jahren waren anorganische Polarisatoren mit einer Lichtdurchlässigkeit von ca. 88 % Standard. Dexerials hat die Polarisatoren kontinuierlich verbessert, indem alternative Substratmaterialien eingesetzt und neue Polarisatorstrukturen entwickelt wurden. Angesichts der stetig steigenden Nachfrage nach Laserprojektoren wird Dexerials auch zukünftig ein breites Sortiment anorganischer Polarisatoren anbieten, um den vielfältigen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden.