Neviditelné sklo - antireflex jako řešení povrchu displejů
2. 11. 2011 07:00 Rubrika: Technologie Autor: Jakub Pavlis
Určitě tu situaci znáte - otevřete víko, zapnete notebook a z displeje na vás hledí vaše vlastní tvář, zásuvka daleko, ale jas je třeba zvýšit na plno. Nebo jedete vlakem a s pravidelností pár sekund vidíte - nevidíte - vidíte - nevidíte. Jak na ochranu displeje proti odleskům a obrazům a přitom nepřijít o vyšší kontrast a jasnost podání barev? Odpověď může být jednoduchá - antireflexní sklo.
Před pár dny proběhla internetem zpráva, kterak japonská sklářská společnost Nippon Electric Glass (NEG) vyvinula a vyrobila „neviditelné sklo“. Mnoho podrobností se neuvádělo, takže zpráva zněla o to zajímavěji, vyčíst šlo snad jen to, že jde o jakousi kouzelnou vrstvu o tloušťce několika nanometrů po obou stranách skla. Na první pohled možná vítězství nejmodernějších technologií, ale už na ten druhý něco trochu méně převratného.
Ale než se pustíme do technologické „novinky“, pojďme se zamyslet nad tím, proč vlastně tolik na krycím skle záleží. O uživatelském komfortu jsme již mluvili v úvodu celého článku a je to jistě to, co člověka zarazí první a bude obtěžovat nejčastěji. Přesto jsou lesklé displeje dnes oblíbenější, matné povrchy se udržují už jen mezi mobilními přístroji z business segmentu, čím víc výrobce zaměří notebook na multimédia a na zábavu, tím spíše ho vybaví displejem lesklým. Výhody jsou jasné: sytější a často i přesnější podání barev a také lepší kontrast. Zejména pro prohlížení fotek, sledování filmů i hraní her jde o jednoznačně lepší volbu, ale musíte mít kontrolu nad světelnými podmínkami. Nevýhodou jsou samozřejmě mnohokráte zmiňované odlesky světelných zdrojů a také fakt, že na něm vyniknou různé šmouhy, špína či otisky prstů. Matný displej je více méně opakem – barvy a kontrast nejsou stoprocentní, ale obrazovka to vynahrazuje větší odolností vůči nečistotám a odleskům. Faktem je, že na přímém ostrém slunci budete mžourat do displejů obou technologií.
Vedle záležitostí komfortu je tu také otázka spotřeby. A jak se povrch displeje nebo přímo krycí sklo jako zcela neaktivní součástka může podílet na úspoře energie a potažmo prodloužení doby výdrže na baterie. Zcela jednoduše, při nevhodných světelných podmínkách je potřeba tyto „přesvítit“, zejména u lesklých displejů. Pokud LED jako nejobvyklejší zdroj podsvícení pro obrazovku překoná intenzitu odlesku, pohltí ho. Ale výkon LEDek nemusí vždy stačit, případně pro jakous takous viditelnost je třeba nastavit podsvícení naplno. A displej patří mezi energeticky nejnáročnější součásti notebooku.
Sklo ve dvou různých úhlech k dopadajícímu světlu ukazuje i barvu antireflexu.
A zde již navážeme na „neviditelné sklo“ z úvodu. Běžné sklo běžně propouští zhruba 93 procent světla, které na něj dopadá, a patří tak mezi nejprůhlednější materiály které známe. Zbytek, tedy asi 8 procent, odrazí zpět. Pokud bychom v našem případě dostali část z oněch odražených 8 procent skrz sklo, mohli bychom o ně snížit jas podsvícení displeje bez pozorovatelných změn v obraze a tím tedy ušetřit nemalé množství energie proudící do osvětlovacích diod nebo CCFL trubic.
Jak odrazům zabránit? Za všechno může fakt, že při přechodu paprsku světla mezi dvěma materiály (vzduch a sklo) s různým indexem lomu svět se část světla lomí do druhého prostředí (92 %) a část odrazí pod stejným úhlem a ve stejné rovině (8 %). Na nejjednodušší způsob antireflexu, tedy potlačení odlesků, přišel Lord Rayleigh (jak příznačné jméno) už v roce 1866, když při svých výzkumech zjistil, že staré nekvalitní a lehce zakalené sklo propouští více světla než nové, perfektně čiré. Je to způsobeno tím, že zákal má index lomu mezi světlem a vzduchem a docházelo tedy ke dvojímu lomu – mezi vzduchem a zákalem a poté mezi zákalem a samotným čirým sklem. Fyzikálně toto lze popsat jako vytvoření vrstvy, která má ideálně rozměr čtvrtiny dílky dopadající světelné vlny a jehož index lomu se rovná druhé odmocnině indexu lomu druhého materiálu, v našem případě skla. Poté získáme nulovou odrazivost světla dané vlnové délky a výrazné potlačení odrazů vln s podobnou délkou, a to ve velkém okruhu kolem původní délky.
S antireflexní vrstvou se často potkáme i u sklíček luxusnějších náramkových hodinek.
Ideálních stavů se samozřejmě dosahuje velice těžko, proto se používá celá řada podobných lomových přechodů v jednotlivých vrstvách. Nejčastěji vrstvy oxidů křemíku, fluoridů hořčíku a polymerů na základě uhlíku a fluoru. Efektivita těchto opatření je dotažena až k pouhým desetinám procenta odraženého světla konkrétní délky. Protože jednotlivé vrstvy odfiltrovávají dokonale pouze určité oblasti vlnových délek, z některých (obvykle velice ostrých) úhlů lze vidět jeho barvu, nejčastěji zlatou, zelenou či modrofialovou.
Antireflexní sklo tedy není žádným supermoderním vynálezem, náhodou vznikalo vlastně už od vynálezu skla, používá se na povrch mikroskopů, dalekohledů a asi vůbec nejčastěji čoček brýlí. Dokonce i můry si vytvořili na povrchu očí antireflexní vrstvu. My jen můžeme doufat, že tato náročná optická aplikace se bude v IT objevovat stále častěji a za dostupnější ceny. Ušetříme nejen energii, ale nejvíce právě vlastní oči.
