Почему LCD темнеет через поляризационные солнцезащитные очки

Наденьте поляризационные солнцезащитные очки, и хорошо читаемый LCD может потемнеть или стать почти чёрным. Поверните очки — изображение может вернуться. Такое изменение указывает на взаимодействие света дисплея с линзами; увеличение яркости подсветки может не устранить саму причину.

Разработчику оборудования для работы на улице стоит разобраться с этим до окончательного выбора корпуса и ориентации дисплея. Ручной прибор можно повернуть. Экран, встроенный в машину, обычно повернуть нельзя, а оператору не должно требоваться особое положение головы, чтобы прочитать показания.

Почему изображение исчезает

В обычных LCD поляризаторы участвуют в формировании изображения. Если свет, доходящий до очков, содержит значительную линейно поляризованную составляющую, линза пропускает разное количество света при повороте своей оси пропускания относительно направления этой составляющей. Когда оси близки к скрещённому положению, пройти может лишь малая часть света. У реальных поляризаторов есть потери и остаточное пропускание, поэтому чёрный экран не обязательно означает полное отсутствие прошедшего света. Edmund Optics объясняет эту зависимость и ограничения идеализированной модели.

Важна конструкция дисплея в сборе. Оптические слои перед LCD могут изменить состояние поляризации света, доходящего до глаза. Поэтому два модуля с похожими характеристиками яркости могут выглядеть по-разному через одни и те же очки.

Это также объясняет, почему одной настройки в программном обеспечении недостаточно. Поворот графики интерфейса не меняет положения физических оптических слоёв. Физический поворот модуля меняет их ориентацию относительно очков; смещение точки наблюдения в сторону изменяет уже другую переменную.

О чём говорят яркость и IPS

Более яркая подсветка увеличивает количество света в системе, но не поворачивает оси поляризации. Остаточное изображение может стать ярче, а в определённом положении экран всё равно останется неприемлемо тёмным. Разберитесь с причиной, прежде чем платить за увеличение светового потока подсветки. В статье о читаемости LCD на солнечном свету подробнее рассматриваются компромиссы, связанные с яркостью и отражениями.

IPS определяет поведение изображения при изменении угла обзора, но само обозначение IPS не задаёт совместимость с очками. В спецификации LG 55XE3P-B панель IPS/M+, типичная яркость 3 500 нит, работа в портретной и альбомной ориентации и четвертьволновая пластинка перечислены как отдельные характеристики. Это спецификация конкретного изделия, а не гарантия для любого IPS-модуля.

Четвертьволновая пластинка — одно из возможных оптических решений. При подходящей фазовой задержке и правильной ориентации она может преобразовать линейную поляризацию в круговую, уменьшая изменение яркости при повороте линейно поляризующей линзы очков. Результат зависит от длины волны, угла падения и выбранной оптической конструкции; добавление плёнки с неопределёнными характеристиками не подтверждает совместимость. Edmund Optics объясняет выбор волновых пластинок и преобразование поляризации.

Оптическая склейка также требует отдельной оценки. Её преимущества с точки зрения отражений и механики, рассмотренные в сравнении оптической склейки и воздушного зазора, не определяют поляризацию света на выходе из дисплея в сборе. Образец с оптической склейкой всё равно нужно проверить с очками.

Иногда производители указывают совместимость напрямую: Raymarine описывает приборные дисплеи Alpha как совместимые с поляризационными солнцезащитными очками, отдельно отмечая широкие углы обзора. Ищите явное заявление для нужной конфигурации, затем проверяйте его применимость к условиям использования вашего изделия.

Найдите положения с худшей читаемостью

Первичная проверка образца может быть простой. Зафиксируйте настройку подсветки и посмотрите без очков на белое поле, серые поля и реальное содержимое интерфейса. Затем поместите заведомо поляризационную линзу перед той же точкой наблюдения. Не перемещайте экран и не меняйте точку наблюдения, пока поворачиваете очки вокруг линии визирования.

Непрерывно поверните очки в диапазоне 180°, чтобы найти самое тёмное положение. Например, пройдите от −90° до +90° относительно обычного положения очков при ношении. Эти углы описывают поворот очков, а не неизвестное направление оптической оси панели. Отмечайте промежуточные положения с затемнением, а не проверяйте лишь несколько фиксированных точек.

Такой исследовательский поворот показывает чувствительность к ориентации; приёмка должна охватывать диапазон, действительно необходимый пользователям. Повторите проверку для каждой предусмотренной физической ориентации установки, затем проверьте ожидаемые положения наблюдения и наклоны головы. Используйте несколько идентифицированных образцов очков, характерных для этой области применения. Успешная проверка одной пары под одним углом оставляет остальные условия непроверенными.

Оценивайте окончательную конфигурацию сенсорной панели, защитного стекла и постоянных оптических плёнок в сборе. Снимите временную транспортировочную плёнку согласно указаниям поставщика. При характерном для эксплуатации освещении проверьте, различимы ли самые мелкие необходимые надписи и важные индикаторы состояния. Если фотографируете образцы для сравнения, зафиксируйте экспозицию: автоматическая экспозиция может скрыть степень затемнения изображения.

Это предлагаемый способ предварительной проверки, а не стандарт квалификационных испытаний. До сравнения дисплеев согласуйте обязательные задачи пользователя и диапазон наблюдения, а при изменении оптического узла повторяйте затронутые проверки.

Что указать в запросе ценового предложения

Сообщите, что операторы используют поляризационные очки, и передайте поставщику ориентацию установки, положения наблюдения, ожидаемые движения головы, конфигурацию переднего защитного элемента и представительные образцы очков. Опишите, какая информация должна оставаться читаемой, указав соответствующие режимы подсветки и условия внешнего освещения. В рекомендациях Pacific Display по проектированию заказных LCD также предлагается указывать использование поляризационных солнцезащитных очков при составлении спецификации.

При обсуждении проекта с SuccessLCD предоставьте эти условия и любые воспроизводимые наблюдения по образцам. Так поставщик получит чётко определённую оптическую задачу для оценки, а ваша команда — конкретную основу для приёмки готового узла.