Warum ein LCD durch polarisierende Sonnenbrillen dunkel erscheint

Mit einer polarisierenden Sonnenbrille kann ein ansonsten gut ablesbares LCD dunkel oder fast schwarz erscheinen. Dreht man die Brille, kann das Bild wieder sichtbar werden. Diese Veränderung deutet auf eine Wechselwirkung zwischen dem Licht des Displays und den Brillengläsern hin. Eine stärkere Hintergrundbeleuchtung kann das zugrunde liegende Problem bestehen lassen.

Bei der Entwicklung von Geräten für den Außeneinsatz sollte das geklärt sein, bevor Gehäuse und Displayausrichtung festgelegt werden. Ein Handmessgerät lässt sich drehen. Ein in eine Maschine eingebautes Display meist nicht. Der Bediener sollte den Kopf nicht in eine bestimmte Stellung bringen müssen, um es abzulesen.

Warum das Bild verschwindet

Herkömmliche LCDs verwenden Polarisatoren zur Bilderzeugung. Hat das Licht, das die Sonnenbrille erreicht, einen starken linear polarisierten Anteil, lässt das Brillenglas je nach Ausrichtung seiner Transmissionsachse zu diesem Anteil unterschiedlich viel Licht durch. Bei annähernd gekreuzten Achsen kann die Transmission sehr gering sein. Reale Polarisatoren haben Verluste und lassen auch im Sperrzustand etwas Licht passieren. „Schwarz“ muss daher nicht bedeuten, dass überhaupt kein Licht durchtritt. Edmund Optics erläutert diesen Zusammenhang und die Grenzen des idealisierten Modells.

Entscheidend ist der vollständige Displayaufbau. Optische Schichten vor dem LCD können den Polarisationszustand des Lichts verändern, das das Auge erreicht. Zwei Module mit ähnlichen Helligkeitsangaben müssen sich deshalb durch dieselbe Brille nicht gleich verhalten.

Das erklärt auch, warum eine Softwareeinstellung nicht ausreicht. Beim Drehen der angezeigten Benutzeroberfläche bleiben die optischen Schichten physisch an ihrem Platz. Erst das tatsächliche Drehen des Moduls verändert ihre Ausrichtung gegenüber der Brille. Ein seitlicher Wechsel der Betrachtungsposition verändert wiederum eine andere Größe.

Was Helligkeit und IPS aussagen

Eine hellere Hintergrundbeleuchtung bringt mehr Licht in das System, dreht aber nicht die Polarisationsachsen. Sie kann das verbleibende Bild heller machen, während eine unzulässig dunkle Stellung bestehen bleibt. Klären Sie daher die Ursache, bevor Sie in mehr Hintergrundbeleuchtung investieren. Unser Beitrag zur Ablesbarkeit von LCDs im Sonnenlicht behandelt die weiteren Abwägungen zwischen Helligkeit und Reflexionen.

IPS beeinflusst das Verhalten bei unterschiedlichen Blickwinkeln. Die Bezeichnung allein macht jedoch keine Aussage zur Kompatibilität mit polarisierenden Brillen. LG führt in den Spezifikationen des 55XE3P-B ein IPS/M+-Panel, eine typische Helligkeit von 3.500 Nits, Hoch- und Querformatbetrieb sowie eine Viertelwellenplatte als getrennte Merkmale auf. Diese Angaben gelten für dieses Produkt und sind keine Zusage für jedes IPS-Modul.

Eine Viertelwellenplatte ist eine mögliche optische Lösung. Bei passender Phasenverzögerung und Ausrichtung kann sie lineare in zirkulare Polarisation umwandeln und so Helligkeitsschwankungen beim Drehen eines linear polarisierenden Brillenglases verringern. Ihre Wirkung hängt von Wellenlänge, Einfallswinkel und optischem Aufbau ab. Eine nicht näher spezifizierte Zusatzfolie ist deshalb kein Nachweis der Kompatibilität. Edmund Optics erklärt die Auswahl von Wellenplatten und die Umwandlung von Polarisationszuständen.

Auch Optical Bonding ist gesondert zu beurteilen. Seine Vorteile hinsichtlich Reflexionen und Mechanik, beschrieben in unserem Vergleich von Optical Bonding und Luftspalt, legen die Ausgangspolarisation des montierten Displays nicht fest. Auch ein optisch verklebtes Muster muss mit der vorgesehenen Brille geprüft werden.

Manche Hersteller benennen diese Anforderung ausdrücklich: Raymarine beschreibt seine Alpha-Instrumentendisplays als mit polarisierenden Sonnenbrillen kompatibel und nennt zusätzlich ihre großen Betrachtungswinkel. Achten Sie auf eine ausdrückliche Aussage zur passenden Konfiguration und prüfen Sie diese unter den Einsatzbedingungen Ihres Produkts.

Kritische Betrachtungspositionen finden

Eine erste Musterprüfung kann einfach sein. Stellen Sie die Hintergrundbeleuchtung auf einen festen Wert und betrachten Sie weiße und graue Flächen sowie die tatsächliche Benutzeroberfläche zunächst ohne Brille. Halten Sie anschließend ein nachweislich polarisierendes Brillenglas vor dieselbe Betrachtungsposition. Lassen Sie Display und Blickpunkt unverändert, während Sie die Brille um die Blickachse drehen.

Drehen Sie kontinuierlich über 180°, um die dunkelste Stellung zu finden, beispielsweise von −90° bis +90° um die normale Trageposition. Diese Winkel beschreiben die Drehung der Brille, nicht die unbekannte optische Achse des Panels. Erfassen Sie auch dunkle Zwischenstellungen, statt nur einige feste Positionen zu prüfen.

Dieser Suchlauf zeigt die Empfindlichkeit. Für die Abnahme ist der Bereich maßgeblich, den die Benutzer tatsächlich benötigen. Wiederholen Sie die Prüfung in jeder unterstützten Einbaulage und kontrollieren Sie anschließend die vorgesehenen Betrachtungspositionen und Kopfneigungen. Verwenden Sie mehrere eindeutig gekennzeichnete Brillenmuster, die für die Anwendung repräsentativ sind. Ein bestandenes Ergebnis mit einer Brille bei einem Winkel sagt nichts über die übrigen Bedingungen aus.

Prüfen Sie das endgültige Touchpanel, das Abdeckglas und die dauerhaft vorgesehenen optischen Folien gemeinsam. Entfernen Sie vorübergehende Transportschutzfolien nach den Anweisungen des Lieferanten. Kontrollieren Sie unter repräsentativen Lichtbedingungen, ob die kleinste erforderliche Schrift und wichtige Statusanzeigen noch erkennbar sind. Halten Sie bei Vergleichsfotos die Belichtung konstant. Eine automatische Belichtung kann verdecken, wie stark sich das Bild verdunkelt hat.

Dies ist ein vorgeschlagenes Vorgehen für eine erste Prüfung, keine Qualifikationsnorm. Vereinbaren Sie die erforderlichen Bedien- und Ableseaufgaben sowie den Betrachtungsbereich, bevor Sie Displays vergleichen. Wiederholen Sie die betroffenen Prüfungen, wenn sich der optische Aufbau ändert.

Was in die Angebotsanfrage gehört

Geben Sie an, dass die Bediener polarisierende Brillen tragen. Teilen Sie dem Lieferanten die Einbaulage, Betrachtungspositionen, erwarteten Kopfbewegungen und den Aufbau der Frontabdeckung mit und stellen Sie repräsentative Brillen bereit. Beschreiben Sie, was lesbar bleiben muss, einschließlich der relevanten Hintergrundbeleuchtungsmodi und Umgebungsbedingungen. Auch Pacific Display fordert in seinen Hinweisen zur Entwicklung kundenspezifischer LCDs dazu auf, die Nutzung polarisierender Sonnenbrillen bei der Spezifikation anzugeben.

Bringen Sie diese Bedingungen und gegebenenfalls reproduzierbare Beobachtungen an Mustern in ein Projektgespräch mit SuccessLCD ein. So erhält der Lieferant eine klar beschriebene optische Aufgabe, und Ihr Team hat eine konkrete Grundlage für die Abnahme der fertigen Baugruppe.