LCD, OLED ou EPD : quelle technologie d’affichage choisir pour les interfaces homme-machine (IHM) dans le domaine de l’automatisation industrielle ?

L’écran s’impose de plus en plus comme un élément clé d’une application IHM. Elle permet aux utilisateurs d’accéder aux données, à l’état des équipements, aux alarmes et aux informations essentielles nécessaires au fonctionnement d’une machine, d’un système ou d’un processus. C’est pourquoi le choix de la technologie d’affichage appropriée ne doit pas se fonder uniquement sur la taille ou la résolution de l’écran. Les conditions d’éclairage, le type d’informations affichées, le mode de fonctionnement, la consommation d’énergie, la durabilité et les exigences d’intégration sont tout aussi importants. Dans cet article, nous comparons les principales technologies d’affichage utilisées dans les applications IHM industrielles et expliquons comment les technologies LCD, OLED et EPD répondent aux différentes exigences des équipements et conditions d’exploitation.

Dans les applications IHM, différentes technologies d’affichage peuvent être utilisées, et leur choix doit dépendre du type d’appareil, de l’environnement d’exploitation et des données présentées. Dans cet article, nous nous concentrons principalement sur les applications d’automatisation industrielle, notamment les appareils de mesure, les panneaux de commande locaux et les systèmes de contrôle des procédés.

Nous abordons la technologie LCD sous deux aspects : les écrans LCD monochromes, destinés aux interfaces industrielles simples qui affichent des états, des valeurs mesurées et des messages, et les écrans LCD-TFT couleur, destinés aux panneaux de commande avancés des machines et des chaînes de production. Nous abordons également les écrans OLED, des solutions compactes à fort contraste destinées aux appareils nécessitant un accès rapide aux informations clés. Enfin, nous nous intéressons aux EPD, ou « e-paper », qui méritent d’être pris en considération lorsque le contenu change rarement et qu’une faible consommation d’énergie est primordiale.

Écrans LCD monochromes dans les applications IHM

Les écrans LCD monochromes sont utilisés depuis de nombreuses années dans les applications d’interface homme-machine (IHM) et restent un choix pratique pour de nombreux appareils. Ils sont particulièrement adaptés lorsque l’interface doit afficher des données de base, telles que des valeurs mesurées, des états, des alarmes, des modes de fonctionnement, de courts messages d’entretien ou des symboles simples.

Ce type d’écran peut être utilisé, entre autres, dans :

• panneaux de commande d’équipements industriels – destinés à afficher les paramètres de fonctionnement, les états, les alarmes, les modes de fonctionnement et les messages d’entretien simples ;
• contrôleurs et régulateurs industriels – par exemple pour la température, l’humidité, la pression, la vitesse, le débit ou le niveau de liquide ;
• dispositifs de mesure et de contrôle – tels que les compteurs, les enregistreurs de données, les analyseurs de paramètres de fonctionnement ou les modules de diagnostic ;
• systèmes de commande de machines et de chaînes de production – destinés à l’affichage des états de base, des consignes, des messages d’alarme et des informations de fonctionnement ;
• dispositifs auxiliaires d’automatisation – tels que les blocs d’alimentation, les relais programmables, les modules d’E/S, les onduleurs ou de simples terminaux de service.

Dans quels cas est-il préférable d’opter pour un écran LCD monochrome ?

Un écran LCD monochrome constitue un bon choix lorsque l’application nécessite un moyen simple, durable et économique de présenter des informations de base. Il est particulièrement adapté aux applications industrielles classiques où la fiabilité, la simplicité des exigences matérielles, la facilité d’intégration avec l’électronique des appareils et un fonctionnement prévisible sur un long cycle de vie du produit sont des critères importants.

Lors du choix d’un écran LCD monochrome, il convient de prendre en compte non seulement la taille du module, le nombre de lignes et de colonnes, la résolution, la couleur de fond et la couleur d’affichage, mais également les paramètres qui influent sur la lisibilité, le montage et l’intégration à l’appareil. Les plus importants d’entre eux sont décrits ci-dessous.

Variantes typographiques et graphiques

Les écrans LCD monochromes existent en versions « caractères » et « graphiques ». Chaque version gère différemment la mise en page et la présentation des informations.

Afficheurs de caractères, également appelés afficheurs alphanumériques, présentent des informations à l’aide de caractères prédéfinis : lettres, chiffres et symboles de base. Ils conviennent aux interfaces devant afficher des messages simples, des valeurs numériques, des états de fonctionnement ou de brèves descriptions des fonctions d’un appareil.

Les écrans graphiques offrent davantage de souplesse dans la disposition du contenu à l’écran. Elles permettent d’afficher non seulement du texte, mais aussi des icônes, des symboles, des graphiques simples, des diagrammes ou d’autres éléments graphiques, ce qui les rend mieux adaptées aux applications nécessitant une mise en page plus flexible des informations.

Sens de visionnage

Les écrans LCM monochromes présentent généralement des angles de vision limités ; il convient donc de tenir compte de la direction d’observation lors du choix de l’écran. Les variantes les plus courantes sont définies comme « 6 h » ou « 12 h » et sont choisies en fonction de la position de l’écran par rapport à l’utilisateur. Une direction de vision à 6 h est généralement utilisée lorsque l’écran est placé au-dessus de la ligne des yeux de l’utilisateur et que celui-ci le regarde depuis le bas. Une direction de vision à 12 h est utilisée lorsque l’écran est placé en dessous de la ligne des yeux et que l’utilisateur le regarde depuis le haut.

Structure optique du module

Dans les écrans LCD monochromes, la structure optique du module influe sur la manière dont la lumière est exploitée et sur la lisibilité du contenu dans certaines conditions d’utilisation. Les variantes les plus courantes sont les suivantes :

• écrans réfléchissants – ils utilisent une couche réfléchissante placée derrière les cristaux liquides ; la lumière pénètre dans le module par l’avant, traverse les couches de l’écran, se réfléchit sur le réflecteur et revient vers l’utilisateur, créant ainsi une image visible ;
• écrans transmissifs – utilisent la lumière générée par un rétroéclairage placé derrière la matrice LCD ; les cristaux liquides modulent cette lumière pour créer des caractères, des symboles ou des graphiques à l’écran ;
• Écrans transflectifs : ils combinent des éléments réfléchissants et transmissifs, ce qui permet au module d’utiliser à la fois la lumière provenant du rétroéclairage et la lumière ambiante réfléchie par la couche réfléchissante.

La structure optique doit être choisie en fonction des conditions d’utilisation de l’appareil. Si l’écran est utilisé dans un hall de production bien éclairé, une version transflective peut constituer un bon choix : elle utilise la lumière ambiante pour améliorer la lisibilité, tandis que le rétroéclairage assure la visibilité lorsque la luminosité diminue.

Structure du module

Les LCM monochromes peuvent se décliner en plusieurs variantes structurelles, notamment les modèles COB et COG. Ces solutions se distinguent par la manière dont le circuit intégré de commande est intégré au module d’affichage :

• COB (Chip-on-Board): le contrôleur est monté sur le circuit imprimé du module ;
• COG, ou « Chip-on-Glass » : le contrôleur est monté directement sur la vitre de l’écran, ce qui réduit le nombre d’éléments intermédiaires et permet d’obtenir une structure plus compacte.

La structure du module doit être choisie en fonction des exigences de conception de l’appareil. Dans de nombreuses applications IHM classiques, la technologie COB reste un choix naturel : elle a fait ses preuves, est largement disponible et facile à intégrer. La technologie COG mérite d’être envisagée dans les projets où une structure plus compacte est requise en raison d’un espace de montage limité.

Interface de communication

Dans les écrans LCD monochromes, on utilise souvent des interfaces simples, parallèles ou série, telles que SPI ou I²C. Celles-ci sont parfaitement adaptées à la nature de ces modules, qui servent généralement à afficher des données de base : états de fonctionnement, alarmes, valeurs mesurées ou messages de service. Ce type d’informations ne nécessitant ni bande passante élevée ni contrôle graphique avancé, ces interfaces simples permettent de réduire la complexité de conception, de simplifier l’intégration avec un microcontrôleur et de garantir un fonctionnement stable et prévisible dans les applications industrielles.

Écrans LCD TFT dans les applications IHM

Les écrans LCD TFT comptent parmi les solutions les plus couramment choisies dans les applications IHM modernes. Leur polyvalence constitue l’un de leurs principaux atouts : ils sont disponibles dans une large gamme de tailles, offrent différents niveaux de luminosité et options d’interface, et peuvent être équipés d’une dalle tactile ou d’une vitre de protection.

La technologie TFT LCD est particulièrement bien adaptée aux applications dans lesquelles l’écran doit afficher des informations complexes : graphiques, recettes, alarmes, schémas de processus, données de production, icônes, menus et éléments de commande. Elle convient donc parfaitement aux équipements industriels modernes dans lesquels l’IHM sert de principal point de communication entre l’opérateur et la machine.

Exemples d’applications IHM utilisant des écrans LCD TFT

Dans le domaine de l’automatisation industrielle, les écrans LCD TFT s’avèrent particulièrement utiles partout où il est nécessaire d’afficher clairement plusieurs types de données, de paramètres et de messages. Ils sont notamment utilisés dans :

• panneaux de commande pour machines et lignes de production – destinés à la commande locale des appareils, à la configuration des paramètres, à la sélection des modes de fonctionnement et à l’affichage des alarmes, des recettes et des données de processus ;
• les systèmes d’automatisation industrielle, notamment les systèmes SCADA, destinés à la surveillance des processus, des installations ou de zones de production entières, ainsi qu’à l’analyse des données, à la visualisation des tendances, à l’élaboration de schémas technologiques et de rapports ;
• panneaux de commande – destinés à la commande de postes d’essai, d’appareils auxiliaires, de modules de service ou de postes de commande locaux ;
• appareils de mesure, de contrôle et de diagnostic – destinés à l’affichage des résultats, des graphiques, des points de consigne, des alertes et des données de maintenance.

Quels sont les critères à prendre en compte lors du choix d’un écran LCD TFT destiné à une application IHM industrielle ? La taille et la résolution de l’écran sont importantes, mais ce ne sont pas les seuls paramètres à prendre en considération. La luminosité, le contraste, les angles de vision, l’interface de communication et la durée de vie du rétroéclairage doivent également être analysés avant de choisir un modèle spécifique.

Taille de l’écran

Dans les applications IHM, on utilise souvent des écrans LCD TFT d’une diagonale de 7″, 10,1″, 12,1″ ou 15,6″. Les écrans plus petits conviennent bien aux appareils compacts disposant d’un espace de montage limité, où l’affichage présente principalement des paramètres de base, des états et des messages. Les écrans plus grands, quant à eux, permettent de présenter plus facilement et de manière claire des données plus complexes – par exemple plusieurs vues simultanées, des graphiques, des recettes, des alarmes ou des schémas de processus.

Lors du choix de la taille, la diagonale ne doit pas être le seul critère. La surface active, les dimensions extérieures du module et le mode de fixation dans le boîtier sont également des éléments importants. Cela s’avère particulièrement pertinent dans les projets où l’écran est intégré à une dalle tactile, à une vitre de protection, à un cadre ou à d’autres éléments mécaniques.

Paramètres optiques

Sur les écrans LCD TFT, les paramètres optiques sont essentiels à la lisibilité des informations affichées et au confort de l’utilisateur. Lors du choix d’un module, il convient de prêter une attention particulière à la résolution, à la luminosité, au contraste et aux angles de vision.

Résolution

La résolution doit être adaptée à la quantité et au type d’informations affichées à l’écran. Dans les applications plus simples, des résolutions plus faibles peuvent suffire, par exemple 800 × 480 px pour les écrans de 7 pouces ou 1 024 × 600 px pour les écrans de 10,1 pouces. Pour les panneaux de commande plus sophistiqués, il convient d’envisager des résolutions plus élevées – telles que 1 024 × 768 px, 1 280 × 800 px ou 1 920 × 1 080 px –, car elles permettent d’afficher clairement le texte, les icônes, les graphiques, les alarmes et les éléments de commande.

Luminosité et contraste

La luminosité de l’écran doit être adaptée à l’environnement d’utilisation de l’appareil, notamment aux conditions d’éclairage d’un hall de production. L’écran pouvant être exposé à un éclairage artificiel intense, à la lumière du soleil provenant de fenêtres ou de verrières situées à proximité, ou encore à des postes de travail éclairés localement, une luminosité standard ne garantit pas toujours une lecture confortable des données. Dans de nombreuses applications industrielles, il convient d’envisager l’utilisation d’écrans LCD TFT offrant une luminosité d’environ 1 000 cd/m² ou plus.

La luminosité à elle seule ne suffit toutefois pas si l’image n’offre pas un contraste suffisant. Le contraste détermine la netteté avec laquelle les éléments clairs et sombres de l’interface sont distingués, et donc la facilité avec laquelle l’opérateur peut lire les informations à l’écran. Dans la pratique, un contraste bien choisi améliore la lisibilité sans qu’il soit nécessaire d’augmenter excessivement la luminosité du rétroéclairage, ce qui est également important pour la consommation d’énergie et la durée de vie du module.

Angles

Les angles de vision larges sont également importants pour le confort de l’opérateur. Dans les applications IHM, les utilisateurs ne regardent pas toujours l’écran directement de face : les données peuvent être lues de côté, d’en haut ou d’en bas. C’est pourquoi, dans de nombreux projets industriels, il est judicieux d’opter pour des écrans qui garantissent une lisibilité stable quel que soit l’angle de vision, tels que les matrices IPS ou les solutions offrant des angles de vision proches de la totalité, par exemple 89°/89°/89°/89°.

Interface de communication

Les écrans LCD TFT utilisés dans les applications IHM peuvent prendre en charge différentes interfaces de signal, notamment RGB, SPI, MCU, LVDS, MIPI DSI, eDP et HDMI. Ce choix doit dépendre de l’architecture globale de l’appareil : le type de processeur ou de microcontrôleur, la résolution requise, la bande passante de transmission, la longueur de connexion, la disponibilité des connecteurs et la résistance aux interférences.

Dans les systèmes plus simples, on peut utiliser des interfaces adaptées aux microcontrôleurs et aux résolutions plus faibles, telles que SPI, MCU ou RGB. Dans les applications plus avancées, par exemple celles basées sur un ordinateur industriel, un module SoM ou un processeur d’application, on utilise plus couramment des interfaces à bande passante plus élevée, telles que LVDS, MIPI DSI, eDP ou HDMI. Celles-ci prennent en charge des résolutions plus élevées, des volumes de données plus importants et des interfaces graphiques plus complexes.

Dans les applications industrielles, la compatibilité des signaux ne suffit pas à elle seule : la stabilité de la communication revêt une importance tout aussi grande. Lors du choix d’une interface, il convient donc de prendre en compte la longueur des câbles, l’acheminement des signaux, la résistance aux interférences électromagnétiques ainsi que la disponibilité de la solution choisie tout au long du cycle de vie du produit.

Pour en savoir plus sur les interfaces de communication, consultez nos guides :

• Tour d’horizon des interfaces les plus courantes pour le transfert d’images – 1re partie,
• Passage en revue des interfaces les plus courantes pour le transfert d’images – 2e partie.

Durée de vie du rétroéclairage

Dans les écrans LCD TFT, la durée de vie du rétroéclairage LED constitue l’un des principaux paramètres de fonctionnement. Cela revêt une importance particulière dans les applications industrielles, où les appareils peuvent fonctionner en continu ou pendant de longues périodes.

Lors du choix d’un écran LCD TFT pour une application IHM, il convient de prendre en compte la durée de fonctionnement prévue de l’appareil, son mode d’utilisation, la durée de vie déclarée du rétroéclairage ainsi que le niveau de luminosité attendu après une utilisation à long terme. La disponibilité des modules tout au long du cycle de vie du produit est également importante, en particulier dans le cadre de projets industriels nécessitant une maintenance et un entretien pendant de nombreuses années.

Dans les projets industriels, la durée de vie du rétroéclairage a un impact direct sur la fiabilité des appareils et les coûts de maintenance. C’est pourquoi le choix d’un écran doit tenir compte non seulement des paramètres d’affichage au début du projet, mais également de la stabilité de fonctionnement à long terme.

Écrans LCD TFT Unisystem – Unisystem Lite, Unisystem Core et Unisystem Pro

Unisystem a développé ses propres gammes d’écrans LCD TFT en s’appuyant sur plusieurs décennies d’expérience acquise dans le cadre de projets liés aux écrans d’affichage. Cette gamme a été conçue pour répondre aux besoins identifiés dans les applications industrielles, notamment les systèmes d’interface homme-machine (IHM).

La gamme Unisystem de solutions TFT LCD exclusives comprend trois gammes 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 plus facilement les paramètres d’affichage aux besoins réels d’une application IHM donnée, sans surdimensionner la solution ni en augmenter inutilement le coût, tout en évitant de faire des compromis lorsque des paramètres techniques plus élevés sont requis.

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

Écrans OLED dans les applications IHM

Dans les applications IHM, les écrans OLED s’imposent comme des solutions compactes : il s’agit généralement de petits écrans utilisés lorsque des informations essentielles doivent être présentées de manière claire et avec un contraste élevé. Ils conviennent particulièrement aux appareils dont l’interface n’a pas besoin d’être complexe, mais qui doivent attirer immédiatement l’attention de l’opérateur sur un état, une alarme, une valeur mesurée ou un message de service.

La technologie OLED, ou diode électroluminescente organique, est une technologie auto-émissive. Cela signifie que chaque pixel émet sa propre lumière, sans avoir besoin d’un rétroéclairage distinct . De ce fait, les écrans OLED offrent des noirs profonds, des couleurs vives, un contraste élevé et une très bonne lisibilité, même sur des écrans de petite taille. Cela revêt une importance particulière pour les appareils industriels compacts, où les utilisateurs doivent pouvoir accéder rapidement aux données les plus importantes.

Dans le domaine de l’automatisation industrielle, les écrans OLED peuvent notamment être utilisés dans :

• panneaux de commande compacts – destinés à afficher les états de fonctionnement, les alarmes, les modes de fonctionnement et les messages courts ;
• contrôleurs et régulateurs – par exemple de température, de pression, d’humidité, de débit, de vitesse ou de niveau de liquide ;
• appareils de mesure et d’essai – tels que les compteurs, les analyseurs, les enregistreurs de données, les étalonneurs ou les testeurs ;
• modules d’information, de diagnostic et de maintenance – destinés à l’affichage des codes d’erreur, des paramètres de commande, des messages d’exploitation ou des données de maintenance de base ;
• appareils portables et périphériques – partout où la compacité, la lisibilité et l’accès rapide aux informations essentielles sont importants.

Dans quels cas devriez-vous opter pour un écran OLED ?

Un écran OLED constitue un bon choix lorsque l’application nécessite un écran compact et lisible, offrant un contraste élevé. Dans la pratique, il s’avère particulièrement adapté aux appareils qui affichent une quantité limitée de données, mais qui exigent une lecture rapide et sans ambiguïté. Il peut s’agir notamment de l’état de fonctionnement, d’alarmes, de valeurs mesurées, des modes de fonctionnement de l’appareil, de codes d’erreur ou de messages courts destinés à l’opérateur.

La technologie OLED est également particulièrement adaptée aux interfaces reposant sur un fond sombre, où seuls les éléments actifs sont éclairés. Cette approche offre une excellente lisibilité et peut également contribuer à réduire la consommation d’énergie, puisque celle-ci est principalement utilisée par les pixels actifs.

Lors du choix d’un écran OLED, il convient de prendre en compte non seulement la taille du module, le type d’affichage (monochrome ou couleur) et le mode de présentation du contenu, mais également les paramètres qui influent sur la lisibilité, l’intégration et le fonctionnement à long terme. Les plus importants d’entre eux sont décrits ci-dessous.

Variantes de présentation du contenu

Les écrans OLED sont disponibles en versions « caractères » et « graphiques », ainsi qu’en versions monochromes et couleur. Les versions « caractères » conviennent particulièrement aux interfaces simples où l’écran affiche principalement des chiffres, des lettres et des messages courts. Les versions « graphiques » offrent davantage de liberté dans la disposition des informations à l’écran : elles permettent d’afficher des icônes, des symboles, des graphiques simples, des barres de progression ou des messages selon une mise en page plus flexible.

Les écrans OLED monochromes affichent les informations dans une seule couleur, le plus souvent sur fond noir. Ils conviennent particulièrement aux applications où l’écran affiche des données de base, telles que des valeurs mesurées, et où la couleur n’est pas nécessaire pour distinguer les différents types d’informations. Les écrans OLED couleur, en revanche, permettent d’utiliser plusieurs couleurs. Ils méritent d’être envisagés lorsque la couleur joue un rôle informatif, par exemple en aidant à distinguer un fonctionnement normal d’un avertissement, d’une alarme, d’une erreur ou d’un état nécessitant une intervention de l’opérateur. Dans de telles applications, la couleur n’est pas seulement un élément visuel, mais peut également contribuer à l’intuitivité de l’interface dans son ensemble.

Contraste

L’un des principaux avantages des écrans OLED réside dans leur contraste extrêmement élevé. Chaque pixel émettant de la lumière de manière indépendante, les zones noires de l’écran peuvent rester totalement éteintes, tandis que les éléments actifs de l’interface se détachent clairement sur l’arrière-plan. Cela rend les informations très lisibles, même sur de petits écrans.

Angles

Les écrans OLED offrent également des angles de vision très larges. C’est un aspect important pour les appareils qui ne sont pas toujours observés directement de face, par exemple les écrans compacts, les équipements portables ou les modules montés selon différents angles. De ce fait, les informations restent claires et faciles à lire quelle que soit la position de l’utilisateur, même lorsque celui-ci regarde l’écran de profil, d’en haut ou d’en bas.

Interfaces

Les modules OLED utilisent souvent des interfaces SPI, I²C ou parallèles. Ces interfaces sont parfaitement adaptées aux caractéristiques des écrans OLED, car les petits écrans OLED ne nécessitent généralement pas une bande passante élevée ni un parcours graphique sophistiqué. Cela simplifie l’intégration avec un microcontrôleur et permet de concevoir des appareils embarqués compacts sans accroître inutilement la complexité du système.

Écrans EPD : peuvent-ils être utilisés dans des applications IHM ?

Les écrans EPD, ou « e-paper », ne constituent pas le choix le plus courant pour les applications d’interface homme-machine (IHM), mais dans certains cas précis, ils peuvent représenter une solution intéressante. Ils sont particulièrement bien adaptés aux applications dans lesquelles le contenu ne change pas de manière dynamique et où l’efficacité énergétique, la lisibilité à la lumière ambiante et la persistance d’image sans consommation d’énergie constante sont des critères importants.

La technologie EPD repose sur un principe de fonctionnement différent de celui des écrans LCD ou OLED. En termes simples, l’image est créée par le déplacement de particules de pigment contenues dans des microcapsules sous l’effet d’un champ électrique. Une fois le contenu affiché, l’écran n’a pas besoin d’être alimenté en continu pour conserver l’image : l’énergie est principalement consommée lors du rafraîchissement. Cela fait du papier électronique une solution particulièrement adaptée aux applications où les données changent périodiquement et où l’écran doit rester lisible pendant de longues périodes.

Dans le domaine de l’automatisation industrielle, les EPD peuvent notamment être envisagés dans les domaines suivants :

• panneaux d’état pour appareils industriels – destinés à afficher l’état des machines, les numéros de processus, les messages de service ou les informations d’exploitation ;
• le marquage des postes de travail, des composants et des ressources – sous forme d’étiquettes électroniques pour les chaînes de production, les rayonnages, les conteneurs, les outils ou les appareils ;
• modules d’information, de diagnostic et de service – destinés à afficher des instructions, des codes, des états, des données d’identification ou des messages mis à jour périodiquement ;
• systèmes de télémétrie – destinés à afficher des paramètres, des identifiants, des valeurs de référence ou des informations sur l’état des appareils ;
• les appareils fonctionnant sur batterie et à faible consommation d’énergie – pour lesquels la réduction de la consommation d’énergie prime sur la rapidité de rafraîchissement de l’image.

Dans quels cas faut-il opter pour une EPD ?

Il est judicieux d’envisager l’utilisation d’un écran EPD lorsque celui-ci est destiné à afficher des données qui ne changent pas en temps réel. Il peut s’agir notamment de l’état d’un appareil, du marquage d’un poste de travail, d’un numéro de processus, d’un message de service, d’un code d’identification ou d’un paramètre mis à jour uniquement de manière périodique. Avant d’opter pour ce type d’affichage, il convient toutefois d’analyser plusieurs facteurs clés : les conditions d’éclairage, le nombre de couleurs, le temps de rafraîchissement requis, le mode de communication avec l’électronique de l’appareil et le mode de fonctionnement prévu. Ces facteurs déterminent si le papier électronique est la technologie adaptée à une application IHM donnée.

Lisibilité et conditions d’éclairage

L’un des principaux avantages des écrans EPD réside dans leur excellente lisibilité à la lumière ambiante. L’image ressemble à un texte imprimé sur papier ; les informations restent donc claires même sous un éclairage intense, y compris à la lumière du soleil. Il s’agit là d’une différence importante par rapport aux technologies émissives ou rétroéclairées, où une forte lumière extérieure peut rendre l’écran plus difficile à lire.

Il convient toutefois de noter que les écrans EPD standard n’émettent pas de lumière par eux-mêmes. Dans des conditions de faible luminosité, un éclairage supplémentaire de l’écran peut donc s’avérer nécessaire.

Couleurs

Les écrans EPD sont disponibles en différentes variantes de couleurs : du monochrome aux versions à 3 ou 4 couleurs, en passant par des solutions en couleur. Dans les applications industrielles, le papier électronique monochrome est souvent suffisant, en particulier lorsque l’écran sert à afficher du texte, des chiffres, des codes, des états ou des marquages. Les variantes comportant des couleurs supplémentaires méritent d’être envisagées lorsque la couleur remplit une fonction informative, par exemple pour mettre en évidence un avertissement, un état nécessitant une attention particulière ou un changement d’état de l’appareil. Il convient toutefois de garder à l’esprit que davantage de couleurs impliquent généralement un temps de rafraîchissement plus long, ce qui peut s’avérer important dans les applications où le contenu est mis à jour plus fréquemment.

Temps de rafraîchissement

Lors du choix d’un écran à encre électronique, le temps de rafraîchissement est l’un des paramètres clés à prendre en compte. La mise à jour des images prend généralement plus de temps qu’avec les technologies LCD ou OLED, et le temps de rafraîchissement exact dépend du module utilisé, de la taille de l’écran, du nombre de couleurs et de la méthode de mise à jour. C’est pourquoi l’encre électronique est particulièrement adaptée aux messages, aux statuts, aux indications et aux données mises à jour périodiquement. Si l’écran doit afficher des changements dynamiques de processus, un écran à encre électronique ne constituera pas le choix optimal.

Interface

Les EPD utilisent souvent des interfaces bien adaptées aux systèmes embarqués à faible consommation d’énergie, telles que le SPI. Cela correspond à la nature même de cette technologie, car l’écran ne nécessite pas de transmission continue de grandes quantités de données : le contenu est généralement mis à jour périodiquement plutôt que modifié en temps réel.

De ce fait, le papier électronique peut être intégré à des microcontrôleurs et à des appareils alimentés par batterie sans accroître inutilement la complexité du système. Dans le cadre de projets plus avancés, il convient toutefois de prendre en compte le choix du contrôleur, la gestion du rafraîchissement et la mémoire nécessaire au traitement de l’image affichée.

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Le choix d’un écran pour une application IHM doit se fonder sur les conditions réelles d’exploitation de l’appareil, l’étendue des données affichées et les attentes de l’utilisateur final. Dans le cas des interfaces compactes, les écrans LCD monochromes et les écrans OLED monochromes constituent souvent la solution la plus adaptée : les premiers en tant que solution simple, durable et économique, les seconds en tant qu’option plus avancée pour les applications nécessitant une lecture rapide des données. Dans les panneaux de commande avancés, les écrans LCD TFT sont le plus souvent choisis car ils permettent d’afficher clairement plusieurs types d’informations simultanément. L’e-paper, en revanche, mérite d’être envisagé lorsque le contenu est mis à jour périodiquement, qu’une faible consommation d’énergie est essentielle et que l’écran fonctionne dans un environnement bénéficiant d’un accès constant à une source de lumière externe.

Vous concevez un dispositif IHM et recherchez un écran adapté à une application spécifique ? Contactez-nous : nous vous aiderons à choisir la technologie, les paramètres et la méthode d’intégration adaptés à votre appareil.

FAQ – Écrans destinés aux applications IHM dans le domaine de l’automatisation industrielle

Quel écran convient pour un panneau de commande, par exemple sur une chaîne de production ?

Dans les panneaux de commande des machines et des lignes de production, les écrans LCD TFT sont les plus couramment utilisés. Ils permettent d’afficher clairement les paramètres de processus, les alarmes, les recettes, les graphiques, les états de fonctionnement et les éléments de commande. Lors du choix d’un écran, il convient de prendre en compte la taille de l’écran, la résolution, la luminosité, les angles de vision, l’interface, la durée de vie du rétroéclairage ainsi que la possibilité d’intégration avec une dalle tactile ou une vitre de protection.

Comment choisir l’écran adapté à un appareil industriel doté d’un écran intégré ?

Le choix de l’écran dépend de la fonction de l’interface. Si l’écran doit afficher des données de processus détaillées, des alarmes, des recettes ou des éléments de commande, un écran LCD TFT constituera généralement le meilleur choix. Sur des machines plus simples, où l’écran affiche des états de base, des points de consigne ou des messages, un écran LCD monochrome ou OLED peut suffire.

Quel écran choisir pour un appareil de mesure ou de contrôle ?

Dans les appareils de mesure et de contrôle, le choix de l’écran dépend de la quantité et du type de données affichées. Si l’écran affiche principalement des valeurs mesurées, des états et des messages courts, un écran LCD ou OLED monochrome peut constituer le choix optimal.

Dans quelles circonstances un écran LCD ou OLED monochrome est-il suffisant dans une application d’interface homme-machine (IHM) ?

Un écran LCD ou OLED monochrome convient à l’affichage d’informations de base : valeurs numériques, états, alarmes, messages et symboles simples. Ces solutions sont particulièrement adaptées aux interfaces IHM simples, pour lesquelles la lisibilité des données et la facilité d’utilisation des fonctions de base de l’appareil sont essentielles. Elles sont souvent utilisées dans les régulateurs, les contrôleurs, les compteurs et les modules de diagnostic.

Dans quels cas est-il judicieux d’utiliser un écran LCD TFT ?

Il est judicieux d’utiliser un écran LCD TFT lorsque l’application IHM nécessite l’affichage d’informations plus complexes : menus, icônes, graphiques, recettes, alarmes, schémas de processus ou données de production. Cette technologie est particulièrement adaptée aux panneaux de commande des opérateurs de machines, aux panneaux de commande locaux et aux systèmes de surveillance.

Dans quelles applications IHM est-il judicieux d’envisager l’utilisation d’un EPD ?

Il est judicieux d’envisager l’utilisation d’un écran à encre électronique (EPD) lorsque le contenu affiché change rarement et qu’une faible consommation d’énergie ainsi qu’une bonne lisibilité à la lumière ambiante sont essentielles. L’encre électronique convient particulièrement aux panneaux d’état, aux étiquettes électroniques des postes de travail, aux modules d’information, aux systèmes de télémétrie et aux appareils fonctionnant sur batterie. Elle ne constitue toutefois pas la meilleure solution pour la présentation de données dynamiques.

Quel écran convient aux appareils fonctionnant sur batterie ?

Dans le cas des appareils fonctionnant sur batterie, il convient d’envisager la technologie EPD ou OLED, en fonction du mode de fonctionnement de l’interface. La technologie EPD est adaptée lorsque les données sont mises à jour périodiquement et que l’écran doit afficher une image statique sans consommer d’énergie en permanence. La technologie OLED constituera le meilleur choix pour les appareils compacts affichant des messages courts ou des éléments actifs sur fond sombre.

Un écran IHM peut-il être intégré à une dalle tactile, à une vitre de protection ou à un boîtier ?

Oui, un écran IHM peut être intégré à une dalle tactile, à une vitre de protection, à un cadre ou à un boîtier d’appareil. Cela permet d’adapter le module aux conditions d’exploitation, au mode d’utilisation et aux exigences mécaniques de l’application. Lors de la conception, il convient de prendre en compte le type de dalle tactile, le type de vitre, le mode de fixation, l’étanchéité et l’environnement d’exploitation visé.

Les écrans IHM peuvent-ils être associés à des éléments mécaniques tels que des boutons, des interrupteurs ou des claviers ?

Oui, les écrans IHM peuvent être associés à des boutons, des commutateurs, des encodeurs, des claviers ou des éléments de signalisation. Cette solution s’avère particulièrement adaptée lorsque la commande tactile seule ne suffit pas, par exemple en raison du port de gants, des conditions environnementales, de considérations ergonomiques ou de la nécessité d’accéder rapidement à certaines fonctions.