Hellere Bilder, effizientere LCD-Displays: Neuer Polarisationsfilter lässt mehr Licht durch

- Dec 25, 2017 -

【F & E-Abteilung von Blaze Display】 Ingenieure der University of Utah haben einen Polarisationsfilter entwickelt, der mehr Licht ermöglicht und wegweisend für mobile Geräte ist, die viel länger auf einer einzigen Batterieladung und Kameras, die bei schwachem Licht schießen können.

Polarisatoren sind in der digitalen Fotografie und in LCD-Displays unverzichtbar, blockieren aber enorm viel Licht, verschwenden Energie und erschweren die Fotografie bei schlechten Lichtverhältnissen.

Die Utah-Elektro- und Computeringenieursforscher schufen den Filter durch Ätzen eines Siliziumwafers mit nanoskaligen Säulen und Löchern unter Verwendung eines fokussierten Galliumionenstrahls. Dieses neue Konzept der Lichtfilterung kann die gleiche Funktion erfüllen wie ein Standard-Polarisator, aber bis zu 30 Prozent mehr Licht durchlässt, sagt U-Elektronik- und Computeringenieur Professor Rajesh Menon. Die Studie wird in der November-Ausgabe von Optica veröffentlicht, einer neuen Zeitschrift von The Optical Society.

Sonnenlicht und das meiste Umgebungslicht emittieren die Hälfte seiner Energie als Licht, das entlang einer horizontalen Achse und die andere Hälfte entlang einer vertikalen Achse polarisiert ist. Ein Polarisator lässt typischerweise nur die Hälfte des Lichts durch, weil entweder die horizontale oder die vertikale Energie durchgelassen wird, aber nicht beide. Währenddessen wird die andere Hälfte zurückreflektiert oder absorbiert, aber das resultierende Bild ist viel dunkler. Polarisatoren werden beispielsweise von Fotografen häufig verwendet, um Blendungen im Bild zu reduzieren. Sie werden auch in LCD-Anzeigen verwendet, um zu regeln, welches Licht durchläuft, um Bilder auf dem Bildschirm zu erzeugen.

"Wenn Sie ein Foto machen und den polarisierten Filter einsetzen, versuchen Sie, Blendung loszuwerden", sagt Menon. "Aber die meisten Polarisatoren werden irgendwo zwischen 60 und 70 Prozent des Lichts eliminieren. Sie können es mit Ihren Augen sehen."

Doch mit dem neuen Polarisator von Menon wird ein großer Teil des normalerweise zurückreflektierten Lichts stattdessen in den gewünschten polarisierten Zustand umgewandelt, sagt er. Die U-Forscher waren in der Lage, etwa 74 Prozent des Lichts zu durchlassen, obwohl es ihr Ziel ist, schließlich das gesamte Licht durchzulassen.

LCD-Displays auf Geräten wie Smartphones und Tablets haben zwei Polarisatoren, die bei der Arbeit mit dem Flüssigkristalldisplay das meiste Licht wegwerfen. "Wenn man diese Energieeffizienz erhöhen kann, ist das eine enorme Steigerung der Akkulaufzeit Ihres Displays. Oder Sie können Ihr Display heller machen", sagt Menon.

Menons Team validierte ihr Konzept mit einem nur 20 mal 20 Mikrometer großen Polarisator, der nur mit Infrarotlicht getestet wurde. Aber sie planen, die Größe des Filters zu vergrößern, es mit sichtbarem Licht zu verwenden und einen Weg zu finden, es kosteneffektiver herzustellen. Laut Menon könnten die ersten marktfähigen Anwendungen dieser Technologie in fünf bis zehn Jahren verfügbar sein. Die Technologie könnte auch ein Segen für Fotografen sein, die bei Aufnahmen in Situationen mit wenig Licht mehr Details in ihre Bilder bringen wollen, sowie für Wissenschaftler, die Mikroskope und Teleskope verwenden, um dunkle Phänomene sichtbar zu machen.




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