Połączenia optyczne - Serwis Elektroniki
Transkrypt
Połączenia optyczne - Serwis Elektroniki
Połączenia optyczne P ołączenie optyczne polega na złączeniu dwóch elementów optycznych jednego z drugim, używając w tym celu płynnej substancji klejącej. Użycie słowa „optyczny” oznacza wykorzystanie substancji klejącej przezroczystej, o odpowiednim współczynniku rozproszenia i wytworzonej pod odpowiednim nadzorem, dzięki czemu właściwości optyczne tej substancji nie będą zmienione. Firma Barco korzysta z wyświetlaczy łączonych od przodu, w których warstwa ochronna jest przymocowana bezpośrednio do panelu LCD. Firma Barco opracowała unikalną technologię pozwalającą na ochronę wyświetlacza LCD przed ekstremalnymi warunkami środowiskowymi (temperatura, wstrząsy, wibracje, wilgotność, pola magnetyczne) i zwiększającą wydajność optyczną i ochronę przed kondensacją. 1. Stos optyczny Technologia firmy Barco pozwalająca na łączenie dużych paneli LCD wyróżnia firmę na docelowych rynkach w porównaniu do konkurencji, nie oferującej łączonych paneli. Kompletny stos optyczny przedstawiony został na rysunku 1 – skład się on z kilku elementów. System podświetlenia tylnego wytwarza światło potrzebne do uzyskania jasnego obrazu na wyświetlaczu. Mogą to być zarówno lampy fluorescencyjne z zimną katodą, jak również diody LED. Dyfuzor rozkłada światło równomiernie po całym obszarze wyświetlacza Dodatkowe filtry ulepszają wyjście i kąt widzenia. W niektórych wyświetlaczach dodaje się również filtr NVIS, zapewniający widoczność w nocy. Przedni panel zapewnia lepsze wyrównanie na całym wyświetlaczu i jest dokładniej omówiony w dalszej części artykułu. 2. Przednie łączenie Osłona panelu LCD jedynie za pomocą zwykłej warstwy szklanej nie wystarczy w bardziej wymagających warunkach środowiskowych. Wydajność optyczna będzie malała z powodu dodatkowych odbić i przebłysków. Ponadto, na całkowitą jakość wyświetlania wpływają także inne czynniki, takie jak temperatura (poniżej zera), zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), kompatybilność elektromagnetyczna (EMC), wilgotność i wstrząsy lub udary mechaniczne. Poniżej omówione są czynności podejmowane w stosie optycznym mające na celu zwiększenie wydajności i odporności właściwości optycznych. 2.1 O połączeniu optycznym Każda powierzchnia optyczna będzie miała utratę odbicia. Wielkość odbicia jest wynikiem różnic w indeksach rozproszenia między dwoma mediami optycznymi. Zjawisko to opisane zostało matematycznie za pomocą równań Fresnela. POWIETRZE n1 4% 4% S Z K Ł O n2 POWIETRZE n1 Rys.2. Odbicia Można to porównać do niezgodności impedancji, powodującej odbicia (w tym wypadku na przykład obrazy lub zjawy na ekranie). Pokrycie antyrefleksyjne Osłona szklana Osłona (ekran) przeciwko polu elektromagnetycznemu Ciekły kryształ Filtr NVIS (jeśli jest wymagany) Filtry pokrywające Dyfuzor Układ podświetlenia Rys.1 Stos optyczny SERWIS ELEKTRONIKI Celem łączenia optycznego jest minimalizacja różnic we współczynnikach odbicia, a przez to minimalizacja tych odbić. Normalne przejście z powietrza do szkła powoduje spadek odbicia rzędu 4%. Korzystając z odpowiedniego pokrycia spadek ten można zmniejszyć do zaledwie 0.5%. 2.2. Temperatura Firma Barco gwarantuje bezawaryjną pracę swoich odpornych wyświetlaczach przy temperaturze poniżej 0°C. Wyświetlacz LCD składa się z cząsteczek płynnych kryształów. Wyświetlanie polega na obrocie tych cząsteczek. Przy temperaturach poniżej 0°C cząsteczki te krystalizują się, przez co nie można uzyskać obrazu. Rozwiązanie firmy Barco polega na dodaniu grzałki do przedniego pokrycia i panelu LCD (z tyłu przedniej osłony). Grzałka pokryta jest tlenkiem cynowo-indowym, przewodzącym i przezroczystym. Wzrost mocy powoduje rozgrzanie grzałki i wyświetlacza LCD, dzięki czemu obraz można uzyskać także w niskich temperaturach. Należy zwrócić uwagę, że pokrycie tlenkiem cynowoindowym zostało wybrane ze względu na odpowiednią wartość współczynnika rozproszenia. 2.3. Zakłócenia elektromagnetyczne EMI i kompatybilność elektromagnetyczna EMC Przednia osłona jest luką dla fal elektromagnetycznych (brak metalowego pokrycia), więc zakłócenia elektromagnetyczne mogą tu stanowić duży problem. Fale te mogą pochodzić z urządzeń elektronicznych znajdujących się wewnątrz wyświetlacza, a ich działanie może wpłynąć na inne urządzenia elektryczne znajdujące się w pobliżu, zakłócając ich działanie. Aby rozwiązać ten problem, stosowana jest warstwa przewodzącej osłony, pokryta wspomnianym już tlenkiem cynkowo-irydowym. 2.4. Powłoka antyrefleksyjna Ostateczny użytkownik zwykle rozróżnia dwa rodzaje odbić – lustrzane i rozpraszające. Odbicia lustrzane odbijają się od powierzchni w taki sam sposób, jak w lustrze (na gładkiej powierzchni). Odbicie rozpraszające rozpro- LCD Osłona przeciwuszkodzeniowa Ekran dotykowy Filtr, itd. 0.2% odbicia ~0% odbicia ~0% odbicia Materiał łączący Rys.3. Odbicia po zastosowaniu warstwy łączącej i powłoki antyrefleksyjnej wadza wchodzące światło na różne strony (chropowata powierzchnia). Najbardziej uciążliwe odbicia dla użytkownika to odbicia lustrzane. Firma Barco wyposażyła przednie warstwy osłony swoich wyświetlaczy w dodatkową powłokę antyrefleksyjną, która jest nakładana warstwa po warstwie. Dzięki precyzyjnemu procesowi współczynnik załamania światła spada z wartości 4% w przypadku zwykłego szkła do zaledwie 0.5% – rysunek 3. 2.5. Wilgotność Filtr przedniej warstwy ochronnej, jak już zostało wcześniej wspomniano, znajduje się z przodu panelu LCD. Bez żadnych dodatków, powstaje wolna przestrzeń między dwiema szklanymi warstwami. Powoduje to załamanie między szkłem a powietrzem oraz stwarza potencjalne problemy przy dużej wilgotności. Wilgotne powietrze może wnikać we wspomnianą przestrzeń, a przy spadku temperatury skroplić się, powodując niezdatność panelu do użytku. Można to częściowo rozwiązać przez zainstalowanie małego wentylatora, jednak pozostaje problem kurzu i brudu wnikającego w powierzchnię. Firma Barco także w tym celu stosuje łączenie frontu. Płytka LCD i przedni filtr są połączone przezroczystą warstwą wypełniającą wolną przestrzeń, eliminując problem wilgotności. 2.6. Wibracje i wstrząsy mechaniczne Po zainstalowaniu na przednim panelu dodatkowego filtru wypełniającego cały panel jest teraz bardziej odporny na trudne warunki środowiskowe, jak również na zaburzenia mechaniczne. Ponadto, przednie filtry mogą być traktowane jako zabezpieczenie lepsze niż szkło hartowane chemicznie, bądź temperaturowo. Gdzie normalne szkło roztrzaska się, filtry użyte w panelach przetrwają nawet uderzanie młotkiem. 3. Podsumowanie Przednie połączenie uzyskuje się poprzez połączenie przedniego filtru z frontem panelu LCD. Daje to następujące korzyści: ● wzmocnienie panelu LCD: łączenie przednie daje odporność, dzięki której panele AMLCD przetrwają mechaniczne uszkodzenia w nietypowych warunkach środowiskowych oraz dostarczają mechanizmu grzewczego dla LCD, ● doskonała wydajność optyczna: odbicia są redukowane a paralaksa jest zminimalizowana (efekt niezgodności różnych obrazów tego samego obiektu obserwowanych z różnych kierunków. W szczególności paralaksa odnosi się do jednoczesnego obserwowania obiektów leżących w różnych odległościach od obserwatora lub urządzenia obserwującego, a objawia się tym, że obiekty te na obu obrazach są oddalone od siebie o odmienną odległość kątową lub też nachodzą na siebie na tych obrazach w odmiennym stopniu), ● Brak zamgleń: eliminuje ryzyko skroplenia pary na powierzchni obrazu. SERWIS ELEKTRONIKI