Traditionellt har elektrisk skärmning av displayer, fönster och bildskärmar utförts med kopparnät som elektriskt förbundits med apparathöljet för att ge en obruten bur runt objektet. På senare tid, i takt med ökande krav, har denna typ av enklare nätlösningar för displayskärmning i de flesta fall inte uppfyllt användarnas önskemål på god läsbarhet.

 

Upplösningen hos skärmade displayer och arbetsstationer har följt i stort sett samma ökningstakt som på PC-sidan. Leverantörerna tillhandahåller paneler med allt högre upplösning och användarnas krav ökar.

Problem med moareeffekter

För konstruktörer av skärmade monitorer blir detta en utmaning. Användarna kräver en högupplöst, distorsionsfri och ljusstark bild helt utan de moareproblem som tidigare förknippats med skärmande fönster. Dessutom ska panelen vara rimligt reflexfri och lättläst i omgivningsljus av växlande karaktär. För att tillgodose önskemålen på läsbarhet hos skärmade displayer har utvecklingen av lösningar för EMC-skärmning löpande tagit steg framåt.

De nät som ursprungligen användes för skärmning av displayer och fönster var egentligen avsedda för mekanisk filtrering. Man anpassade dessa enkla nät genom att belägga väven med ett mattsvart skikt för att minska reflexer och därigenom förbättra de optiska egenskaperna. Ett problem uppstod i och med att det svarta oxidskiktet inte var elektrisk ledande.

 

Det gjorde implementeringen av skärmfönstren komplicerad. Det var viktigt att man bröt igenom oxidskiktet när fönstren skulle termineras elektriskt. Det hände att man vid monteringen missade att få god galvanisk förbindning med risk för att dämpningen inte svarade mot de kalkyler man utgått ifrån.

EMC-nät specifikt för displayer

En lösning på problemet var att utveckla en unik kemisk process där man skapade ett mattsvart skikt som var elektriskt ledande. Detta förenklade den mekaniska anpassningen av fönstren och förbättrade prestanda i hög grad. De ökande kraven på läsbarhet gjorde att en helt ny typ av nät specifikt avsett för skärmande fönster utvecklades. Det utvecklingsarbetet ledde till att det s.k. EmiClare-nätet började användas i skärmande displayfönster.

 

I ett slag blev det möjligt att optiskt nå ett mycket bättre resultat än vad hittills varit möjligt, detta med bibehållen elektrisk dämpning. Det för displayskärmning specialutvecklade nätet har maskor som vävs på ett sätt som ger ett minimum av moareeffekter och begränsar den optiska distorsionen.

Stridsfordon

Ett exempel på en applikation där denna typ av displayfönster med optiskt anpassat nät tidigt implementerades var för en applikation i ett stridsfordon. Man krävde en ljusstark skärm med god läsbarhet för bland annat kartor och videosekvenser som också uppfyllde RÖS-kraven, detta samtidigt som skärmen hade höga hållbarhetskrav. Något som inte gick att uppnå med ett traditionellt EMC-skärmande skyddsglas.

 

Lösningen blev ett laminerat EMC-fönster av kemiskt härdat glas med antireflexbehandling och nät anpassat för displayer. Skärmande displayfönster kan anpassas för att passa allehanda applikationer. Laminerade fönster kan utföras i plast eller glas i många olika kvaliteter och utföranden med anti glare eller antireflexbehandling. Skärmfönstren kan naturligtvis även kombineras med andra typer av optiska filter.

Känslig miljö

I vissa sammanhang kan det finnas krav på att modifiera en redan befintlig produkt för att den ska vara kompatibel i sin elektriska miljö. Det kan t.ex. röra utrustning som används i närheten av MRI-scanners i medicinska sammanhang.

 

I denna typ av applikation kan man dra nytta av de möjligheter som nu finns att utnyttja extremt tunna skärmfönster på t.ex polykarbonat- eller CR39-substrat som erbjuder höga optiska och elektriska prestanda. Dessa passar utmärkt för ”retro fit” och kan ofta passas in i redan befintlig mekanik utan ändringar eller med bara minimal anpassning av ursprungskonstruktionen.

Som tidigare nämnts gör högupplösta PC-applikationer att användarna ställer allt högre krav på en tydlig skärm med hög läsbarhet i industriella, medicinska eller militära sammanhang. Det har blivit vanligt med skärmade monitorer, RÖS- eller tempest- kompatibla i stora storlekar med hög upplösning. För att möta kraven på skärmning med utmärkt läsbarhet har sedan några år en för marknaden helt ny typ av skärmfönster med väsentligt förbättrade optiska prestanda introducerats.

 

En vanlig effekt vid skärmning med nät hos stora displayfönster har varit optisk interferens som uppstår på grund av ”wave”-problem. De stora fönstren har gjort det komplicerat att med traditionella konstruktionslösningar behålla en rätvinklig struktur hos skärmningsnätet genom hela tillverkningsprocessen. Wave-effekten uppstår då nätet får en varierande vinkel gentemot skärmens pixlar och en över ytan varierande moareeffekt uppstår.

 

Lösningen på detta är att använda sig av en teknik där nätstrukturen är låst till bäraren. Nätet kan t.ex. vara etsat ur ett kopparskikt på lamineringsfilmen, tryckt eller förångad på ett substrat. En perfekt regelbunden struktur erhålls.

Skärmning med mikro-nät

Displayskärmning med så kallade micro mesh-fönster bygger på en helt unik teknik där man istället för att lita till ett vävt nät använder sig av perfekt replikerade öppningar låsta till substratet. Öppningarna kan vara etsade i ett kopparbelag eller skapade genom en förångningsprocess. Detta ger en perfekt struktur. Med dessa metoder fås en mängd fördelar. Man har möjlighet att fullt ut styra ”maskornas” storlek och fysiska utseende i förhållande till skärmens pixlar. Man kan därmed på ett helt annat sätt optimera de optiska egenskaperna hos EMC-fönstret.

Resultat blir en förbluffande klar och distorsionsfri display som klarar alla normala krav på dämpning. Denna typ av displayfönster används idag i stor utsträckning för monitorer och arbetsstationer i militära sammanhang där man måste uppfylla tempest- och RÖS- krav samtidigt som man har höga krav på läsbarhet. För att ytterligare förbättra de optiska egenskaperna har antireflex och anti-glare behandlingar utvecklats i takt med den optimerade skärmningstekniken.

 

Ett displayfönster med den senaste generationen av EMC-skärmning och anti-glare behandlat frontglas ger en överlägset ljusstark, klar och reflexfri skärmbild även där kraven på dämpning är höga, i synnerhet om fönstret optiskt bondas till displayen . På senare tid har även skärmning av stora högupplösta böjda displayer kommit på tal. Ett önskemål som med rimlig optisk kvalitet till helt nyligen fick anses vara svårt att tillgodose. Idag fortfarande en utmaning men fullt möjligt med utnyttjande av rätt teknik.

Indium-tennoxid

Ett enklare alternativ till skärmning med nät kan vara displayfönster försedda med ITO-film. Glaset eller en polyesterfolie är i detta fall belagt med ett tunt skikt av indium-tennoxid (ITO). Med ITO-tekniken har man inga problem med distorsion eller interferenser eftersom fönstret inte innehåller något raster. Denna teknik kan vara ett alternativ vid lite mindre displayer där kraven på dämpning inte är de allra högsta.

Elektrisk anslutning av skärmfönster

Terminering av skärmfönstret till apparathöljet eller motsvarande är en viktig detalj som inte får förbises. Fönstren kan förses med en ledande ram av speciellt komponerat ledande material där så är lämpligt eller kontakteras direkt mot det exponerade skärmningsskiktet. Kontaktering sker vanligen med mjuka lister av ”fabric-over-foam”-typ. De har ett yttre lager av metallpläterad polyesterväv över en mjuk kärna och ger god elektrisk kontakt.

Kombination av filter

Skärmning av displayer i kombination med andra typer av filter även tillsammas med touchpaneler efterfrågas allt oftare. Detta är ofta önskvärt i samband med resistiva ruggade touchpaneler av glas/glas-typ eller tillsammans med kapacitiva touchpaneler. I vissa sammanhang kombineras t.ex. skärmning med ett polariserande filter för att öka läsbarheten under besvärliga förhållanden t.ex. vid direkt solljus. Vid ”Cold Stores” eller ”Outdoor”-applikationer är ofta en kombination av ruggat skyddsglas eller touchpanel och uppvärmning den perfekta lösningen vid problem med kondens, frost eller snö.

 

Uppvärmda skyddsfönster används med fördel även till inneslutningar av övervaknings-, web- och väderkameror för att hålla dessa fria från snö och imma. Uppvärmningsfunktionen ger ingen negativ påverkan av bildkvaliteten och gör det möjligt att leverera en klar bild under alla väderförhållanden. Där man hanterar känslig information, ex. bankterminaler, medicin och apotek, kan det vara lämplig att addera ett ”privacy”-filter, så kallad ljuskontrollfilm, framför displayen.

 

Detta gör att displayen endast kan läsas av i den optiska axeln av operatören, från sidan blir skärmen svart. Samma typ av filter används även för ljuskontroll hos informationssignaler ex. trafikljus. Denna typ av lamellfilter kan lamineras ihop med fönster av plast eller glas.

Optisk bondning

Tekniker för optisk bondning utvecklas i takt med ökande krav. Att eliminera speglingar mellan skärmande skyddsglas och display genom våtbondning ger ytterligare förutsättningar för god läsbarhet. Under de senaste åren har utvecklingen av lamineringsprocesser gått framåt. Olika typer av tekniker som förbättrar funktionen hos displayer har tagits fram.

 

Ett exempel är tekniken med mikro-nät som har satt en ny standard vad gäller skärmande fönster. Ett annat exempel på framåttänkande är nya möjligheter vid bondning av glas och plast till displayer. Det senaste innovativa komplementet till traditionell torrfilmslaminering är nya utvecklade system för våtlaminering. Man använder en lågviskös vätska som härdar till ett gel vid rumstemperatur utan assistans av vakuum, förhöjd temperatur eller tryck.

 

Denna teknik kan även användas för bondningsprocesser där UV-blockerande material ingår. Att förena EMI-skärmning med god läsbarhet är idag möjligt. Tekniken har kommit en bra bit ifrån de lösa kopparnät som användes för inte så länge sedan. Moareproblem och låg ljustransmission hos displayfilter är historia.

 

 

Lars Falk
Stigab AB