Vereisten voor TFT-schermen van industriële kwaliteit

1. Productbetrouwbaarheid

De overgrote meerderheid van LCD-schermen is ontworpen voor consumentenapparaten zoals smartphones, camera's, tabletcomputers en spelapparaten. Maar ze stellen heel andere eisen dan die voor industriële toepassingen. Vanwege de zeer concurrerende prijzen en snelle productiecycli bevatten consumentendisplaymodules niet altijd de duurzaamheid, betrouwbaarheid en geavanceerde functies die nodig zijn om te overleven in een industriële omgeving. De levenscycli van producten zijn doorgaans ook veel korter in consumententoepassingen. Schermen die voor deze toepassingen zijn vervaardigd, zijn doorgaans slechts één, in het beste geval twee jaar verkrijgbaar. Displaymodules voor industriële toepassingen vereisen daarentegen lange productlevenscycli - vaak tot tien jaar of langer. Bovendien moet, wanneer een industriële module door de fabrikant wordt stopgezet, een vervolgproduct achterwaarts compatibel zijn, zodat het in de bestaande behuizing past zonder dat het hele systeem opnieuw hoeft te worden ontworpen.


2. Bedrijfsomgeving

Het vermogen om temperatuurvariaties, schokken en trillingen te weerstaan, is ook een belangrijke overweging bij het selecteren van displays voor de hedendaagse industriële toepassingen. Ze moeten veerkrachtig genoeg zijn om bestand te zijn tegen frequente stoten of schudden door machinebedieners en omringende apparatuur, en moeten ook bestand zijn tegen verschillende bedrijfstemperaturen.

Brede bedrijfstemperaturen

Industriële displays worden doorgaans in een behuizing ondergebracht als onderdeel van een groter apparaat. In deze situaties raakt de warmte die wordt gegenereerd door de omringende apparatuur vast in de behuizing, wat schadelijk kan zijn voor veel beeldschermen. Daarom is het belangrijk om bij het kiezen van een display rekening te houden met de werkelijke vereisten voor opslag en bedrijfstemperatuur. Hoewel er maatregelen kunnen worden genomen om de gegenereerde warmte af te voeren (zoals het gebruik van ventilatoren in de behuizing), is de meest efficiënte manier om te voldoen aan de vereisten voor opslag en bedrijfstemperatuur het selecteren van een beeldscherm dat is geoptimaliseerd voor dit soort omgevingen. Gelukkig hebben verbeteringen in vloeibare-kristalmaterialen het mogelijk gemaakt om het bedrijfstemperatuurbereik van LCD's momenteel uit te breiden van -30 tot 80 graden.

Schokken, trillingen, EMI en mechanische schade

Over het algemeen moeten industriële apparaten robuuster zijn in vergelijking met standaardapparaten. Het minimaliseren van het aantal pin- en socketconnectoren en het introduceren van chip-op-glas halfgeleiders is één manier om een ​​hogere schok- en trillingsbestendigheid te bereiken. Bovendien helpt het installeren van metalen randen in plaats van plastic kasten om de EMI-eigenschappen en mechanische weerstand van het apparaat te verbeteren. Het toevoegen van chemisch versterkt frontglas helpt krassen en vlekken op het gebruikersoppervlak te voorkomen.

3. Leesbaarheid

Helderheid

Het is belangrijk dat displays die in industriële toepassingen worden gebruikt, een heldere en nauwkeurige weergave vanuit meerdere hoeken onder verschillende omgevingslichtomstandigheden ondersteunen. Hoe helderder de omgeving, hoe moeilijker het kan zijn om een ​​standaard transmissief LCD-scherm met een typische helderheid van 250 tot 300 cd/m2 te lezen. NVD heeft beeldschermen ontwikkeld die kunnen presteren in het 800-cd/m2--bereik en hoger door het implementeren van zeer efficiënte LED's voor de achtergrondverlichting – indien nodig in combinatie met speciale helderheidsverbeteringsfilms.

Contrastverhouding

Het verhogen van de contrastverhouding van het beeldscherm is een andere effectieve manier waarop beeldschermfabrikanten de leesbaarheid van het beeldscherm in heldere omgevingen kunnen verbeteren. Typische contrastverhoudingen voor niet-industriële beeldschermen liggen in het bereik van 200:1 tot 300:1, wat mogelijk niet voldoende is wanneer een machinebediener het beeldscherm vanaf een afstand bekijkt. Beeldschermen met een contrastverhouding van ongeveer 500:1 of hoger zijn beter geschikt voor industriële omgevingen. Een ander voordeel van deze methode is dat het energieverbruik niet toeneemt.

Transflectieve LCD's

Transflectieve LCD's zijn een goede oplossing voor omgevingen met variabele verlichting. Omdat ze zowel doorlatende als reflecterende eigenschappen hebben, hebben transflectieve LCD's de mogelijkheid om achtergrondverlichting te gebruiken bij weinig licht (doorlatende modus), maar ook om reflecterende eigenschappen te gebruiken bij fel licht (reflecterende modus). Dit vermindert het energieverbruik en de warmteproductie in de reflecterende modus, omdat de achtergrondverlichting niet wordt gebruikt.

Kijkhoeken

Leesbaarheid vanuit meerdere hoeken is een andere belangrijke selectiefactor. In een typische industriële omgeving is de kans groter dat een machinebediener zich in een andere hoek bevindt dan recht voor het scherm. Het implementeren van een beeldscherm dat is ontworpen voor consumententoepassingen werkt in deze situatie doorgaans niet goed, omdat er sprake is van beeldvervorming en kleurverschuiving wanneer er vanuit een hoek naar wordt gekeken. Maar er is een aantal technologieën gebruikt om de weergave vanuit een andere hoek op beeldschermen te verbeteren, waardoor ze geschikt worden voor industriële toepassingen. Sommige op film gebaseerde technologieën leveren kijkhoeken op van 160 graden horizontaal en 140 graden verticaal, maar in sommige gevallen is dit nog steeds niet voldoende. In-plane-switchingtechnologie (IPS), multi-domein verticale uitlijning (MVA) en fringe field-switching (FFS) bieden alternatieven. Deze gepatenteerde technologieën kunnen kijkhoeken van bijna 90-graden in alle vier de richtingen bereiken zonder enige kleurverschuiving.

Groter formaat en resolutie

Grootte en resolutie spelen ook een rol bij de algehele leesbaarheid. Beeldschermen met een diagonaal van 2 tot 25-inch worden het meest gebruikt in industriële toepassingen. Deze formaten bieden voldoende ruimte om cijfers, golfvormen en andere grafische gegevens te bekijken zonder al te veel ruimte op een apparaat in beslag te nemen.

Van aanvankelijk een beeldverhouding van 4:3 verschuiven industriële beeldschermen nu naar breedbeeldformaten met WVGA- tot WXGA-resoluties. Dankzij het breedbeeldformaat kunnen gebruikers langere golfvormen en meer gegevens op één scherm bekijken. Deze displaymodules kunnen ook worden ontworpen met touch-key-functies, waardoor fabrikanten van apparatuur fysieke schakelaars en knoppen kunnen overslaan en HMI's kunnen ontwerpen die meer op software dan op hardware zijn gebaseerd.