Unisystem Core – la référence industrielle en matière d’écrans LCD-TFT

Unisystem Core est une gamme de modules LCD-TFT conçue pour les applications industrielles courantes dans lesquelles l’écran doit conserver des paramètres stables lors d’un fonctionnement intensif, et souvent continu. Il s’agit d’une référence industrielle : une solution destinée aux projets exigeant fiabilité, performances prévisibles et composants adaptés aux conditions d’exploitation professionnelles. Dans cet article, nous vous présentons le concept qui sous-tend la gamme Core, ses principales caractéristiques ainsi que les critères à prendre en compte lors du choix du modèle le plus adapté.

La gamme LCD-TFT d’Unisystem comprend trois lignes de produits conçues pour répondre à différentes exigences d’application :

• Unisystem Lite – modules destinés aux appareils fonctionnant en intérieur dans des conditions stables,
• Unisystem Core – la référence industrielle pour une utilisation intensive,
• Unisystem Pro – modules destinés aux appareils fonctionnant en extérieur, y compris dans des environnements difficiles.

La distinction entre les versions Lite, Core et Pro permet d’adapter les paramètres des modules aux exigences réelles du projet, sans alourdir inutilement les spécifications ni augmenter le coût de la solution, tout en évitant de faire des compromis lorsque l’application nécessite des paramètres techniques plus élevés.

Vous souhaitez en savoir plus sur le développement de la gamme de produits propres à Unisystem ? Lisez l’interview : Nouveaux produits développés par Unisystem : écrans LCD-TFT industriels disponibles en trois versions.

Les origines des produits développés par Unisystem : les écrans LCD-TFT

Près de 30 ans d’expérience dans le domaine des technologies d’affichage nous ont permis de cerner à la fois les capacités et les limites des différentes technologies d’affichage, notamment les écrans LCD, OLED et EPD. Dans le cadre de projets menés pour le compte de fabricants d’appareils électroniques, nous avons développé des solutions adaptées à des applications, des modes de fonctionnement et des conditions environnementales spécifiques.

La création de nos propres gammes d’écrans LCD-TFT est le fruit de cette expérience et de notre volonté de relever les défis qui se posent régulièrement dans le cadre de projets industriels. Nous avons pris en compte non seulement les paramètres d’affichage, mais également le montage des modules, la conception du boîtier, l’intégration de l’écran tactile, les exigences en matière d’électronique de commande, le mode de fonctionnement de l’appareil et les conditions dans lesquelles il sera utilisé. Au fil de nombreux projets, les mêmes besoins se sont fait jour : une intégration plus aisée, des paramètres prévisibles, une disponibilité stable des produits et la flexibilité nécessaire pour adapter davantage le module à une conception spécifique. Dans les applications industrielles, la résistance à une utilisation intensive, la stabilité en fonctionnement continu et une longue durée de vie attendue des composants sont tout aussi importantes.

Le développement des produits propres à Unisystem ne se limite pas aux écrans. Il comprend également des solutions complémentaires pouvant s’intégrer dans une interface utilisateur complète. Citons par exemple le bouton tactile capacitif (UCB045-RGB-CMFDV1), développé pour des applications dans lesquelles les composants mécaniques classiques peuvent s’avérer insuffisants.

La gamme Unisystem Core a été développée pour les projets nécessitant des caractéristiques de niveau industriel, un fonctionnement stable et des composants conçus pour une utilisation intensive. Elle est principalement destinée aux appareils d’intérieur, notamment aux applications exposées à un éclairage ambiant plus intense, à des charges de fonctionnement plus élevées, à des interférences électromagnétiques ainsi qu’à un fonctionnement fréquent ou continu.

Unisystem Core peut donc être considéré comme une norme industrielle, un point de départ pour les projets dans lesquels l’affichage constitue un élément important de l’interface utilisateur.

Unisystem Core – des dizaines de variantes de modules LCD-TFT

La gamme Unisystem Core comprend des dizaines de variantes de modules qui se distinguent par leur diagonale, leur résolution, leur interface, la présence ou non d’un écran tactile et la conception de leur verre de protection. Cela permet de choisir une configuration adaptée à l’architecture électronique, à la conception mécanique, à l’aspect de l’interface et au mode de fonctionnement prévu.

Les principales caractéristiques de chaque module sont indiquées dans sa désignation produit, à savoir la référence (PN). Nous vous expliquons comment sont créées les références des produits Lite, Core et Pro d’Unisystem dans le guide : Comment déchiffrer les références Unisystem : guide des gammes Lite, Core et Pro.

Nous abordons ci-dessous certaines caractéristiques des écrans Unisystem Core.

Composants de qualité industrielle

L’une des caractéristiques distinctives de la gamme Unisystem Core réside dans l’utilisation de composants de qualité industrielle. Cela concerne les éléments qui influent directement sur la qualité d’image, la stabilité de fonctionnement et la durabilité des modules, notamment la dalle LCD-TFT, les circuits intégrés de commande, le système de rétroéclairage ainsi que les composants chargés de l’alimentation électrique et de la transmission des signaux. Leur sélection tient compte d’une utilisation intensive et d’un fonctionnement fréquent ou continu de l’appareil. Dans les applications industrielles, ce qui importe, ce n’est pas seulement la performance d’affichage au démarrage, mais également sa répétabilité après plusieurs milliers d’heures de fonctionnement.

Des composants correctement sélectionnés garantissent une qualité d’image constante, des performances prévisibles et un cycle de vie prolongé du produit. Cela revêt une importance particulière dans les projets où une défaillance de l’écran pourrait perturber un processus, limiter l’accès à des informations essentielles, contraindre un appareil ou une installation entière à s’arrêter et, par conséquent, entraîner des pertes d’exploitation, des coûts de maintenance et un risque de non-respect des délais.

Dimensions et résolutions

Les modules Unisystem Core sont disponibles en quatre formats courants et dans les résolutions correspondantes :

• 7,0 pouces – 1 024 × 600 pixels (WSVGA),
• 10,1 pouces – 1 280 × 800 px (WXGA),
• 12,1 pouces – 1 280 × 800 pixels (WXGA),
• 15,6 pouces – 1 920 × 1 080 pixels (Full HD).

Luminosité adaptée aux applications industrielles

La luminosité des écrans de la gamme Unisystem Core est comprise entre 750 et 1000 cd/m² (600 à 900 cd/m² pour les variantes avec panneau tactile), garantissant une bonne lisibilité de l’image dans de nombreuses applications industrielles en intérieur.

La luminosité doit toujours être choisie en fonction des conditions réelles d’utilisation de l’appareil. C’est pourquoi les gammes Lite, Core et Pro proposent différents niveaux de luminosité adaptés aux diverses conditions d’éclairage ambiant :

• Unisystem Lite – pour les appareils destinés à un usage intérieur fonctionnant dans des conditions d’éclairage ambiant modéré, par exemple dans les habitations, les bureaux, les hôtels, les espaces d’accueil, les points de service et les installations techniques,
• Unisystem Core – destiné aux appareils d’intérieur utilisés dans des environnements soumis à un éclairage plus intense, notamment les halls de production, les centres logistiques, les centres commerciaux, les hôpitaux et les cliniques, les gares, les aéroports et autres établissements publics,
• Unisystem Pro – destiné aux équipements utilisés en extérieur, y compris en plein soleil, par exemple aux arrêts de bus, sur les quais, dans les parkings, les stations-service, les installations sportives et les espaces urbains.

Le choix d’une luminosité adaptée n’est pas seulement important pour la lisibilité de l’image. Il permet également de réduire la consommation d’énergie et la production de chaleur, tout en diminuant le risque d’usure prématurée du rétroéclairage et de surchauffe de la dalle.

Modèles équipés d’un écran tactile

Outre les modules LCD-TFT « ouverts », la gamme Unisystem Core comprend également des modèles équipés d’une dalle tactile capacitive projetée (PCAP). Celle-ci permet une interaction directe à l’écran avec l’interface, sans avoir besoin de multiples boutons, commutateurs ou molettes externes.

La saisie tactile dans les modules Unisystem Core est gérée par le contrôleur ILITEK ILI2520, qui permet de configurer l’écran tactile en fonction de la conception spécifique de l’appareil et des conditions d’utilisation. Une configuration et un étalonnage adéquats permettent d’ajuster la sensibilité en fonction de facteurs tels que l’épaisseur de la vitre de protection, le mode d’utilisation prévu, les niveaux d’interférences et la présence de salissures à la surface de l’écran. Un réglage adapté peut également permettre l’utilisation de certains types de gants, notamment les gants en latex ou en nitrile. Ces paramètres doivent être définis au cas par cas : une sensibilité excessive peut entraîner des saisies involontaires, communément appelées « touches fantômes ».

Selon le modèle, les versions équipées d’un écran tactile offrent des niveaux de luminosité compris entre 600 et 900 cd/m². Cette luminosité inférieure à celle d’un écran LCD-TFT standard s’explique par les couches optiques supplémentaires que doit traverser le rétroéclairage. Malgré cela, cette plage offre une bonne lisibilité de l’image dans de nombreuses applications industrielles, y compris dans des environnements où la luminosité ambiante est plus élevée.

Interfaces RGB, MIPI DSI et LVDS

En fonction de la diagonale et du modèle, les modules Unisystem Core utilisent une interface RVB, MIPI DSI ou LVDS. Ces trois interfaces sont disponibles sur certains modèles de 7,0 pouces, tandis que les modules de 10,1 pouces, 12,1 pouces et 15,6 pouces utilisent l’interface LVDS. Cette diversité d’interfaces permet d’adapter l’écran à l’architecture électronique, à la conception des connexions ainsi qu’aux exigences en matière de bande passante et d’immunité aux interférences.

RVB

L’interface RVB est une interface parallèle dans laquelle les données relatives aux composantes de couleur individuelles et les signaux de synchronisation sont transmis par des lignes distinctes. Elle est prise en charge par de nombreux microcontrôleurs et processeurs équipés d’un contrôleur LCD, ce qui permet l’intégration directe de l’écran LCD-TFT à l’électronique de l’appareil.

En raison du grand nombre de lignes de signal, cette interface nécessite une conception minutieuse des connexions et un acheminement soigné des pistes sur le circuit imprimé. Elle est principalement utilisée dans des applications où la distance entre l’écran et l’unité de commande est courte et où le nombre de connexions requises ne constitue pas une contrainte majeure.

MIPI

Le MIPI DSI est une interface série haut débit conçue pour la transmission de données d’image vers des écrans. Elle utilise un nombre réduit de lignes de signal, ce qui contribue à réduire le nombre de connexions et permet un agencement efficace des composants sur le circuit imprimé.

Cette interface est principalement utilisée dans les conceptions compactes où l’écran est situé à proximité du processeur. Son utilisation nécessite une unité de commande équipée d’un contrôleur MIPI DSI.

LVDS

Le protocole LVDS transmet le signal d’image à l’aide de paires de fils différentiels. Ce mode de transmission permet de préserver l’intégrité du signal et de réduire la sensibilité aux interférences électromagnétiques.

Cette interface permet une transmission stable de grands volumes de données, ce qui explique pourquoi elle est couramment utilisée dans les écrans LCD-TFT à haute résolution ainsi que dans les conceptions nécessitant une connexion plus longue entre le module et le circuit électronique de génération d’images.

USB-C et HDMI – poursuite du développement des produits propres à Unisystem

Dans le cadre du développement continu de notre gamme de produits, nous prévoyons de proposer des variantes LCD-TFT dotées d’un circuit imprimé supplémentaire prenant en charge à la fois les interfaces USB-C et HDMI. Dans cette configuration, l’une ou l’autre de ces interfaces peut être utilisée pour la transmission vidéo, ce qui simplifie l’intégration avec des ordinateurs industriels, des ordinateurs monocarte et d’autres appareils fournissant un signal vidéo prêt à l’emploi.

Cette solution est de type « plug & play »: elle permet de connecter le module à une source vidéo compatible sans qu’il soit nécessaire de prendre directement en charge l’interface native de l’écran. Cela simplifie la mise en service de l’écran et réduit la charge de travail requise au niveau de l’électronique de commande.

USB-C

L’USB-C est un connecteur universel qui, selon la mise en œuvre, peut prendre en charge la vidéo, les données, les signaux des écrans tactiles et l’alimentation électrique. Il permet de réduire le nombre de câbles et de connecteurs distincts, ce qui peut simplifier le montage et l’intégration de l’écran à l’appareil. Les fonctionnalités disponibles dépendent des capacités de l’unité de commande et de l’électronique du module. La présence d’un connecteur USB-C ne garantit pas à elle seule la prise en charge de la transmission vidéo ou de l’alimentation électrique.

HDMI

Le HDMI est une interface numérique permettant de transmettre des signaux vidéo et audio prêts à l’emploi. Largement utilisé dans les appareils équipés d’une sortie vidéo standard, il permet de simplifier l’intégration de l’écran à l’unité de commande, car le processeur n’a pas besoin de prendre directement en charge l’interface de l’écran. Le module d’affichage doit toutefois intégrer des composants électroniques supplémentaires pour recevoir et traiter le signal HDMI.

RGB, MIPI, LVDS, USB-C et HDMI

Le tableau ci-dessous présente les principales caractéristiques des interfaces RGB, MIPI DSI, LVDS, USB-C et HDMI du point de vue de l’intégration d’un écran LCD-TFT à l’électronique de l’appareil. Cette comparaison est donnée à titre indicatif : les capacités de transmission réelles dépendent, entre autres, de la résolution et de la fréquence de rafraîchissement de l’écran, de la conception du circuit imprimé, de la longueur et de la qualité de la connexion, des paramètres de l’unité de commande et de la mise en œuvre de l’interface.

Ca­rac­té­ris­tiques	RVB	MIPI DSI	LVDS	USB-C	HDMI
Type de so­lu­tion	In­ter­face di­recte avec le pan­neau	In­ter­face di­recte avec le pan­neau	In­ter­face di­recte avec le pan­neau	Connec­teur pre­nant en charge di­verses normes de trans­mis­sion	In­ter­face vidéo et audio nu­mé­rique
Pro­cé­dé de trans­mis­sion vidéo	Pa­ral­lèle	Dif­fé­ren­tiel	Dif­fé­ren­tiel	Cela dé­pend de la norme mise en œuvre	Série, nu­mé­rique
Dis­po­ni­bi­li­té dans la gamme Core	Mo­dèles sé­lec­tion­nés de 7,0 pouces	Mo­dèles sé­lec­tion­nés de 7,0 pouces	Mo­dèles de 7,0 pouces, 10,1 pouces, 12,1 pouces et 15,6 pouces	So­lu­tion en­vi­sa­gée	So­lu­tion en­vi­sa­gée
Nombre de connexions	24 lignes de don­nées – 8 pour R, 8 pour G et 8 pour B – ainsi que les lignes VSync, HSync et DCLK	Gé­né­ra­le­ment 4 paires dif­fé­ren­tielles, soit 8 lignes de si­gnal ; cer­taines confi­gu­ra­tions peuvent uti­li­ser moins de paires	Gé­né­ra­le­ment 4 paires dif­fé­ren­tielles, soit par exemple 8 lignes de si­gnal	Un connec­teur com­pact	Un connec­teur de si­gnal
Lon­gueur ty­pique d’une connexion	Courts-cir­cuits sur le cir­cuit im­pri­mé ou entre des com­po­sants très proches les uns des autres	Connexion di­recte entre le pro­ces­seur et l’écran	Convient éga­le­ment aux rac­cor­de­ments plus longs	Cela dé­pend de la norme et du câble uti­li­sés	Convient aux rac­cor­de­ments uti­li­sant un câble ex­terne
Im­mu­ni­té aux in­ter­fé­rences	Faible : les lignes pa­ral­lèles et asy­mé­triques sont sen­sibles aux in­ter­fé­rences, à la dia­pho­nie et à une aug­men­ta­tion des émis­sions élec­tro­ma­gné­tiques	Bande pas­sante éle­vée, adap­tée aux mo­dules com­pacts trans­por­tant de grands vo­lumes de don­nées	Bande pas­sante éle­vée, adap­tée aux mo­dules à haute ré­so­lu­tion	Cela dé­pend de la mise en œuvre et de la qua­li­té du câble	Faible sen­si­bi­li­té lors­qu’un câble adap­té est uti­li­sé
Bande pas­sante et ré­so­lu­tion	Convient prin­ci­pa­le­ment aux ré­so­lu­tions faibles et moyennes	Une bande pas­sante éle­vée avec un nombre ré­duit de lignes	Bande pas­sante éle­vée, adap­tée aux ré­so­lu­tions plus éle­vées	Cela dé­pend de la norme de trans­mis­sion vidéo uti­li­sée	Cela dé­pend de la ver­sion HDMI et de l’élec­tro­nique du mo­dule
Exi­gences re­la­tives à l’unité de com­mande	Contrô­leur LCD pre­nant en charge le RVB	Contrô­leur MIPI DSI	Émet­teur LVDS ou conver­tis­seur adap­té	Prise en charge d’un mode de trans­mis­sion USB-C com­pa­tible	Sor­tie HDMI
Ca­pa­ci­té de four­ni­ture d’éner­gie	Non	Non	Non	Oui – cela dé­pend de la mise en œuvre	Non
Trans­mis­sion par contact via le même connec­teur	Non	Non	Non	Oui – cela dé­pend de la concep­tion du mo­dule	Non
Consé­quences sur la concep­tion des cir­cuits im­pri­més	Cela né­ces­site de ache­mi­ner de nom­breuses lignes en pa­ral­lèle et de pré­ser­ver les re­la­tions de syn­chro­ni­sa­tion	Né­ces­site un ache­mi­ne­ment cor­rect des paires dif­fé­ren­tielles à haut débit	Né­ces­site un ache­mi­ne­ment contrô­lé et une mise en cor­res­pon­dance des paires dif­fé­ren­tielles	Cela per­met de ré­duire le nombre de connec­teurs, mais né­ces­site des cir­cuits in­té­grés de com­mande sup­plé­men­taires	Cela sim­pli­fie la connexion à un or­di­na­teur, mais aug­mente la quan­ti­té de com­po­sants élec­tro­niques dans le mo­dule
Uti­li­sa­tion cou­rante	Mo­dèles dont l’écran est situé à proxi­mi­té de l’unité de com­mande	Ap­pa­reils com­pacts dotés d’une connexion di­recte entre l’écran et le pro­ces­seur	Les ap­pli­ca­tions né­ces­si­tant une trans­mis­sion stable, une ré­so­lu­tion plus éle­vée ou une connexion plus longue	Ap­pa­reils né­ces­si­tant un câ­blage sim­pli­fié et l’in­té­gra­tion de plu­sieurs fonc­tions dans un seul connec­teur	Ap­pa­reils fonc­tion­nant avec des or­di­na­teurs et équi­pe­ments dotés d’une sor­tie vidéo stan­dard

Les interfaces RGB, MIPI DSI et LVDS sont utilisées pour le pilotage direct d’une dalle LCD-TFT. Les interfaces USB-C et HDMI constituent un modèle d’intégration différent : elles nécessitent des composants électroniques supplémentaires au niveau du module, mais permettent de simplifier la connexion à une plateforme informatique prête à l’emploi.

Le choix final de l’interface doit tenir compte des capacités de l’unité de commande, de la résolution de l’écran, de la longueur et de la conception du câble, de l’espace disponible pour les composants électroniques, ainsi que des exigences en matière de bande passante, de l’immunité de transmission aux interférences et de la manière dont le module sera intégré à l’appareil.

Verre de protection

Dans les modules Unisystem Core équipés d’un écran tactile, la vitre de protection fait partie intégrante de la conception. Elle protège l’écran et la dalle tactile contre les rayures, la pression et tout autre dommage mécanique, tandis que sa conception peut être adaptée au mode de fixation et au design de la face avant de l’appareil. La vitre de protection est disponible en deux versions : sans ruban de fixation et avec ruban de fixation.

Verre de protection sans ruban de fixation

Dans cette variante, la vitre de protection n’est pas équipée d’un ruban de fixation appliqué en usine, ce qui offre une plus grande flexibilité pour mettre au point une méthode personnalisée de fixation du module dans le boîtier ou sur le panneau avant. Sa forme rectangulaire permet de l’adapter à chaque conception mécanique.

Recouvrez la vitre avec du ruban adhésif de fixation

Dans cette variante, la vitre est munie d’un ruban adhésif qui facilite le positionnement et le montage du module dans le boîtier ou sur la face avant. Cette solution permet de rationaliser l’assemblage et d’améliorer la répétabilité dans la production en série. La vitre présente également des angles arrondis, ce qui confère à la face avant de l’appareil un aspect plus harmonieux.

Collage optique de série

Tous les écrans LCD-TFT des gammes Unisystem Lite, Core et Pro équipés d’une dalle tactile intègrent de série la technologie de collage optique. Ce procédé consiste à coller l’écran, la dalle tactile et la vitre de protection sur l’ensemble de leur surface à l’aide d’un matériau optique transparent. La suppression de l’interstice d’air entre les différents composants réduit les reflets lumineux internes, améliore le contraste de l’image et renforce la rigidité mécanique de l’ensemble du module. Cela revêt une importance particulière dans les applications industrielles où l’écran doit non seulement offrir une lisibilité adéquate, mais également garantir une durabilité optimale en cas d’utilisation intensive et d’exposition aux chocs, aux vibrations et aux contraintes mécaniques localisées.

MTBF = 100 000 heures

Le MTBF (Mean Time Between Failures) est un indicateur statistique qui décrit la durée moyenne de fonctionnement attendue entre deux pannes au sein d’une population d’appareils analysée. Il ne correspond pas à la durée de vie garantie d’un module individuel, mais il peut être utilisé pour comparer la fiabilité attendue de solutions conçues pour des conditions d’exploitation similaires.

Pour les modules Unisystem Core, le MTBF annoncé est de 100 000 heures. Cette gamme a donc été conçue pour un fonctionnement à long terme, y compris pour des appareils fonctionnant en continu. La durée de vie réelle des modules dépend également des conditions d’utilisation, de la température, de l’alimentation électrique, de l’intensité du rétroéclairage et de la conception thermique de l’appareil dans son ensemble.

À quelles applications les modules Unisystem Core sont-ils destinés ?

La gamme Unisystem Core est principalement destinée aux appareils industriels utilisés en intérieur, notamment dans des applications impliquant une utilisation intensive, un fort éclairage ambiant ou un risque accru d’interférences électromagnétiques. Cette gamme peut notamment être utilisée dans :

• IHM, panneaux de commande, de contrôle et de surveillance,
• les systèmes de commande des machines et des chaînes de production, y compris les panneaux permettant de configurer les paramètres de fonctionnement,
• équipements de mesure, de diagnostic et de contrôle,
• des bornes en libre-service utilisées, entre autres, pour passer des commandes, prendre des rendez-vous, effectuer des paiements ou traiter des demandes,
• bornes d’information et totems,
• les systèmes de gestion et d’enregistrement des flux d’usagers, notamment les systèmes de gestion des files d’attente, les distributeurs de tickets, les bornes d’enregistrement et les systèmes d’enregistrement à l’entrée,
• les équipements médicaux et de laboratoire, tels que les analyseurs, les appareils de diagnostic, les incubateurs et les dispositifs de surveillance des paramètres,
• systèmes de surveillance des infrastructures,
• solutions utilisées dans les entrepôts et les centres logistiques : postes de travail, systèmes de préparation de commandes et panneaux de gestion des flux de marchandises.

La gamme Unisystem Core est conçue pour les équipements industriels destinés à une utilisation en intérieur, où la prévisibilité du fonctionnement, la fiabilité et la durabilité constituent des exigences essentielles. Ces solutions ne sont pas destinées à être exposées directement aux intempéries. Si l’équipement doit fonctionner à l’extérieur, en plein soleil ou soumis à des contraintes mécaniques accrues, il convient d’envisager la gamme Unisystem Pro.

Le choix du modèle approprié doit avant tout tenir compte des exigences réelles de l’application et des conditions dans lesquelles l’appareil sera utilisé.

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