透過型フィルムの仕組み

ネバダ州ラスベガスで開催された 2008 年のコンシューマーエレクトロニクスショー (CES) では、最新のカーステレオテクノロジー、車載機器、快適性を誇示するためのコンセプトカーが展示されていました。その中には、ビステオンと3Mが発表した漆黒のBMW X5もあった。

CESの黒いBMWは、Visteonと3Mの宣伝用プロトタイプで、両社が力を合わせれば何ができるかを誇示した。 BMW には、リアバンパーの距離センサーから人目を引く 3D ダッシュボードディスプレイに至るまで、50 の新しいテクノロジーが組み込まれています。

しかし、おそらく最もクールな機能の 1 つは、ダッシュボード上のLCDディスプレイの鮮明さと明るさを大幅に向上させるために、透過フィルムと呼ばれるものを使用したことです。透過型フィルムの名前は、バックライトを使用して画面上の個々のピクセルを照らす透過型 LCDスクリーンに由来しています。透過型 LCD スクリーンは、コンピュータモニタ、ハイエンド LCD テレビ、 PDA 、携帯電話、さらには一部のデジタル時計でも一般的です。

3M は透過フィルムのパイオニアであり、厚さ 62μm (1 メートルの 6200 万分の 62) までの信じられないほど薄いポリマーシートを設計しており、LCD 画面の外側または内側に貼り付けることで、明るさ、鮮明さ、方向制御を大幅に向上させることができます。画像の。

一般的な LCD ディスプレイは、バックライトと画面に表示される画像の間でかなりの明るさが失われます。 3M は、バックライトの 8 ～ 10% だけが実際に視聴者に見えるだけであると推定しています。

LCD スクリーンのもう 1 つの問題はセキュリティです。あなたが現金自動預け払い機の前に立っている場合、当座預金口座にいくら現金があるかを周囲の人に知られたくないでしょう。あるいは、地元のスターバックスで小説の執筆に取り組んでいる場合、隣のテーブルにいる男性にプレビューを見せられたくないでしょう。透過型フィルムは、画面の真正面に立っていない人からの LCD 画像をブロックするのに役立ちます。

それでは、透過型フィルムは LCD デバイス内でどのように正確に機能するのでしょうか?さらに言えば、LCD デバイスはどのように動作するのでしょうか? LCD テクノロジーの概要と、さまざまな種類の透過フィルムがどのように LCD エクスペリエンスをより効率的でユーザーフレンドリーにすることができるかを説明します。

LCDの基本

LCD は液晶ディスプレイの略称です。液晶とは、この革新的な技術の中心となる特殊な化合物を指します。しかし、それについてはすぐに説明します。

まず、デジタル画像について話しましょう。 LCD ディスプレイを含むすべてのデジタル画像は、数百万個の個別のピクセルで構成されています。これは、画像の目に見える最小単位の名前です。カラー LCD ディスプレイでは、各ピクセルは 3 つのサブピクセルに分割されます。これらのサブピクセルにはそれぞれ、赤、青、緑の色が割り当てられます。 LCD ディスプレイに表示されるさまざまな色は、赤、緑、青の各サブピクセルに利用できる光の強度を制御することによって生成されます。

ここが興味深いところです。 LCD ディスプレイが赤、緑、青の各サブピクセルに利用できる光の量を制御する方法は、ツイストネマチック相液晶と呼ばれる非常に小さな粒子を通じて行われます。ツイステッドネマティックは、自然な状態でねじれているため、その名前が付けられています。しかし、ねじれたネマチック結晶に電荷を加えると、ねじれが戻ります。

研究者らが発見したのは、ねじれたネマティックに異なる電荷を適用して、部分的にのみねじれを戻すことができるということです。 LCD ディスプレイでは、赤、緑、青の各サブピクセルに独自のツイスト液晶があります。赤色のピクセルに関連付けられた液晶が完全にねじれていないが、青色と緑色の液晶が閉じたままである場合、ピクセルは純粋な赤色を示します。青いクリスタルを緩めると、ピクセルが紫色になります。 3 つすべてをさまざまな程度にひねると、スペクトル内で想像できるすべての色を作成できます。

ほとんどのハイエンド LCD スクリーンは、光源がスクリーンの後ろから来るため、透過型と呼ばれます。その光は、LCD パネルに向かって前方に光を導くライトガイドに取り付けられた小さな蛍光管によって生成されます。

光が LCD パネルに到達するとき、光はまず偏光子を通過し、光をねじれた液晶の列に合わせる必要があります。クリスタルを帯電させることにより、光は特定のサブピクセルのみを通過し、デジタル画像に関連付けられた何百万ものピクセルのそれぞれの色を設定します。

LCD ディスプレイの背後にあるテクノロジーの詳細については、「LCD の仕組み」に関する記事を参照してください。

それでは、透過型フィルムはこれらすべてのどこに当てはまるのでしょうか?透過フィルムを LCD システムのバックライト領域または LCD ディスプレイ画面自体に適用すると、システムの鮮明さ、明るさ、安全性、エネルギー効率が大幅に向上します。さまざまなタイプの透過フィルムについて詳しく知りたい方は、以下をお読みください。

透過フィルムの種類

3M は、 LCDディスプレイの性能を向上させるために、単独で使用することも、同じ製品内で組み合わせて使用することもできる、いくつかの異なるタイプの透過フィルムを設計および製造しています。

まずは明るさについてお話しましょう。 3M は、BMW コンセプトカーの LCD ディスプレイに 2 種類の輝度向上フィルムを使用しています。 1 つ目は、プリズム状の表面パターンがインプリントされた単一のポリマーシートです。このパターンは、歯車の歯、または平らなフィルムの表面から突き出た一連の三角形のように見えます。

輝度向上フィルム上のプリズムは、バックライトからの光の方向を観察者に向けます。これらのプリズムがなければ、バックライトからの光の多くが無駄になり、観察者には見えないほど高すぎたり、低すぎたりして光りすぎてしまいます。光が天井や床に反射する非液晶テレビを考えてみましょう。輝度向上フィルムを使用すると、すべての光が観察者に向かってまっすぐに照射され、余分な光はディスプレイの背面パネルに再吸収されます。

輝度を高めるために使用される 2 番目の透過フィルムは、デュアル輝度向上フィルムと呼ばれます。その名前は、フィルムにプリズムが取り付けられているだけでなく、正しい角度でプリズムに当たらない光を再利用するための追加の反射シートが取り付けられているという事実に由来しています。この構成では、光は観察者に向けて照射される最適な角度で輝度向上フィルムに当たるまで、LCD ディスプレイの背面で反射し続けます。

反射防止透過フィルムを LCD ディスプレイの表面に貼り付けると、ぎらつきを軽減し、鮮明度を高めることができます。 3M の反射防止フィルムは、実際には複数のフィルムが 1 枚になったものです。最上層は指紋防止フィルムで、 PDAやコンピューターの画面についた指紋を簡単に拭き取れます。 2層目はアンチグレアフィルムで、光を複数の角度で反射し、ぎらつき効果を拡散します。 3 番目の層は PDA の画面を傷から保護します。 4 番目の層は非粘着性の接着剤で、傷やその他の損傷があった場合にフィルムを簡単に剥がして交換できます。

プライバシーとセキュリティの問題を解決するために、3M は、マイクロルーバーを使用して、LCD ディスプレイの正面以外の人の画面画像をブロックする光制御フィルムを開発しました。マイクロルーバーは、見る人に向かってまっすぐに向いている微細なベネチアンブラインドのようなものです。画面の左または右にいる人には黒だけが見えます。 3M は、ラップトップおよびその他の LCD コンピュータモニター用のプライバシーフィルターと呼ばれる特別な製品を販売しています。プライバシーフィルターは本質的には、コンピューター画面に直接貼り付けることができる光制御フィルムです。

強化鏡面反射フィルムと呼ばれる別のタイプの透過フィルムをバックライトの後ろに適用して、単一光源からの光の分布を最大化することができます。強化された鏡面反射フィルムは、実際には、高周波反射体と低周波反射体が交互に積層された何百もの微細なポリマー層で構成されています。その結果、反射率は 98 パーセントを超え、バスルームにある通常の銀の鏡よりも高くなります。

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