Anorganische Polarisatoren: Technologie und Mechanismen

Was ist Polarisation?

Eine der wichtigsten optischen Komponenten in Geräten wie LCDs und Projektoren ist ein Polarisator. Dexerials entwickelt seit 2008 optische Komponenten und brachte erstmals anorganische Polarisatoren mit hervorragender Hitzebeständigkeit und Langlebigkeit auf den Markt. Dieser Artikel behandelt die Hauptfunktionen von Polarisatoren und ihre Weiterentwicklungen 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 zufällig schwingendem Licht künstlich polarisiertes Licht erzeugt. Durch die Platzierung eines Filters auf einem Substrat, der nur in eine bestimmte Richtung schwingendes Licht durchlässt, lässt sich polarisiertes Licht aus natürlichem Licht extrahieren. Unten sehen Sie ein Diagramm von unpolarisiertem natürlichem Licht, bei dem die 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 Wesentlichen die gleiche Funktion erfüllen, müssen die in Projektoren verwendeten Polarisatoren unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dieser Abschnitt beschreibt die Merkmale und Funktionen der in Projektoren verwendeten anorganischen Polarisatoren von Dexerials.

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 folgende Grafik zeigt die Transmission und Reflexion der anorganischen Polarisatoren von Dexerials (grüne Linie) im Verhältnis zur Wellenlänge (horizontale Achse). Die Transmission gibt den Prozentsatz des in die Zielrichtung durchgelassenen Lichts an, während die Absorption die Rate angibt, mit der unerwünschtes Licht den Polarisator durchlässt. Die Grafik zeigt, dass die Transmission bei einer Wellenlänge von etwa 550 nm über 90 % liegt, während die Absorption nahe Null liegt. Dies deutet darauf hin, dass der Polarisator den Durchgang des gewünschten Lichts nicht beeinträchtigt, während er unerwünschtes Licht zuverlässig blockiert. Eine zu hohe Reflexion auf der Transmissions- und Absorptionsachse kann, wie oben erwähnt, Streulicht verursachen.

Hitzebeständigkeit: Wie bereits erwähnt, wird Licht, das den Polarisator nicht passiert, vom Polarisator absorbiert und in Wärme umgewandelt. Neuere Projektoren mit bemerkenswert hoher Leuchtdichte können Temperaturen von 250 bis 300 °C erreichen. 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 des Standardprodukts mit 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 werden in den unterschiedlichsten Umgebungen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt. An Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit kann Kondensation auftreten, die die in anorganischen Polarisatoren verwendeten Metallmaterialien korrodieren kann. Um dies zu verhindern, werden die anorganischen Polarisatoren von Dexerials mit einer feuchtigkeitsbeständigen Schutzfolie versehen.

Hoher Kontrast: Die Bildqualität von Projektoren lässt sich durch Erhöhung des Kontrastverhältnisses verbessern. Polarisatoren können dazu beitragen, da sie die Durchlässigkeit bestimmter Lichtarten erhöhen und die Durchlässigkeit anderer unerwünschter Lichtarten verhindern. Die folgende Grafik zeigt die Durchlässigkeit des gewünschten Lichts auf der horizontalen und die Durchlässigkeit des unerwünschten Lichts auf der vertikalen Achse. Die blaue Linie kennzeichnet konventionelle Polarisatoren, die grüne Linie die von Dexerials entwickelten anorganischen Polarisatoren. Die anorganischen Polarisatoren von Dexerials erreichen ein höheres Kontrastverhältnis als herkömmliche Polarisatoren.

Die kontinuierliche Innovation der Polarisatoren von Dexerials

Das oben genannte Kontrastverhältnis ist heutzutage ein direkter Indikator für die Bildqualität von Projektoren. Bis vor etwa 10 Jahren waren jedoch anorganische Polarisatoren mit einer Transmission von etwa 88 % die Norm. Dexerials hat die Polarisatoren durch den Einsatz alternativer Substratmaterialien und die Entwicklung neuer Polarisatorstrukturen kontinuierlich verbessert. Da die Nachfrage nach Laserlichtprojektoren weiter steigt, ist Dexerials bestrebt, die vielfältigen Kundenbedürfnisse durch die Bereitstellung einer breiten Palette anorganischer Polarisatoren zu erfüllen.