Wyświetlacze LCD do wymagających aplikacji

Czym są wymagające aplikacje? – uogólniając można powiedzieć, że to wszelkie urządzenia, które narażone są na działanie niepożądanych czynników, takich jak, np. zakłócenia elektromagnetyczne, zakurzenie i zawilgocenie środowiska czy zmieniające się warunki atmosferyczne. Każdy z nich może wpływać na funkcjonowanie elektroniki skutkując nawet uszkodzeniem modułu. Jakie kroki podjąć, aby uniknąć takich sytuacji?

Każdy, kto korzystał ze smartphone’a w „ekstremalnych” warunkach pogodowych, tj. w szczególnie upalne lub mroźne dni, mógł zaobserwować, jak te czynniki wpłynęły na jego działanie – wolniejsza praca urządzenia, szybsze rozładowywanie baterii, oporne sterowanie; jednocześnie rośnie również podatność na uszkodzenia mechaniczne. Tego typu problemy dotyczą wszelkiej elektroniki, nie pozostając obojętnymi dla takich komponentów jak wyświetlacze LCD. W tym artykule, na przykładzie wybranych aplikacji w przemyśle i digital signage, wskazujemy, co zrobić, aby zapewnić jak najsprawniejsze działanie modułów LCD w skrajnych środowiskach.

Wyświetlacze LCD dla przemysłu

Przenośne urządzenia pomiarowe. Do tej grupy możemy zakwalifikować różnego rodzaju mierniki, rejestratory czy detektory, które powszechnie stosowane są w przemyśle, np. przy wydobyciu kopalin czy w branży stoczniowej. Takie sprzęty zwykle wymagają rozwiązań o podwyższonej jasności (co najmniej 1000 cd/m²) oraz jak najszerszym zakresie temperatur pracy (co najmniej -20~70°C). Wskazane jest również zachowanie pełnych kątów obserwacji, aby ułatwić dostęp do prezentowanych treści, bez względu na płaszczyznę oglądu.

W tego typu aplikacjach może znaleźć zastosowanie m.in. 5-calowy WF50DSYA3MNN0# od Winstara (1100 cd/m², -20~70°C, 80°/80°/80°/80°). To model z interfejsem MIPI, który – choć kojarzony przede wszystkim z telefonami, tabletami czy laptopami – jest powszechnie stosowany również w innych przenośnych urządzeniach, np. służących do pomiarów. Jego najważniejszymi atutami jest zapewnianie wysokiej wydajności przy niskim poborze mocy, a także odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Panele sterownicze HMI. Obecnie standardem w urządzeniach typu HMI są rozwiązania dotykowe o przekątnych od 5 do 10 cali. Doskonale nadają się do usprawniania nadzoru nad procesami, np. w halach produkcyjnych. Aby zapewnić jak najlepszą jakość prezentowanych treści, warto wybierać modele o jasności co najmniej 750 cd/m² oraz temperaturze pracy od -20 do 70°C. Użytkownicy na pewno docenią również pełne kąty obserwacji.

W tego typu aplikacjach klienci Unisystemu chętnie sięgają po np. 7-calowy WF70A8SYAHLNN0#od Winstara (1100 cd/m², -20~70°C, 85°/85°/85°/85°, interfejs – LVDS). Obecnie jednak mogą występować problemy z dostawami tego typu produktów – już od kilku miesięcy na rynku elektroniki doświadczamy niedoborów niektórych komponentów, co jest związane z pandemicznym zapotrzebowaniem na sprzęty konsumenckie, np. tablety (których jednym z najpopularniejszych rozmiarów jest właśnie 7 cali). Według analityków taka sytuacja może utrzymać się do końca 2021 roku. Aby uniknąć opóźnień zachęcamy klientów do składania zamówień ramowych – szczególnie dla projektów, w których kluczowy jest czas realizacji (skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o zamówieniach ramowych).

W wypadku rozwiązań dotykowych stosowanych w przemyśle warto rozważyć również inne szczególne okoliczności, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla wygody użytkowników, jak np. możliwość obsługi w roboczych rękawicach osiągana poprzez odpowiednią kalibrację modułu.

Ciekawym rozwiązaniem dla przemysłu jest seria Smart Display od Winstara, którą reprezentuje m.in. model WL0F00050000FGAAASA00(400 cd/m², -20~70°C, 80°/80°/80°/80°, interfejs – CAN). To moduły „out of the box” umożliwiające projektowanie wyglądu interfejsów urządzeń z wykorzystaniem bazy standardowych obiektów takich jak, np. wskaźniki, liczniki i mierniki, suwaki, wykresy, ikony postępu procesów. Jednak – ze względu na jasność określoną na zaledwie 400 cd/m² – to rozwiązanie może nie sprawdzić się w intensywnie oświetlonych przestrzeniach (dowiedz się więcej o serii Smart Display).

Wyświetlacze LCD dla digital signage

Wyświetlacze LCD stosowane w systemach digital signage są zwykle przeznaczone do pracy w trybie ciągłym – 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu. W tego typu aplikacjach warto zwracać uwagę na parametr określany jako „LED life time”, czyli czas życia LED. To średni okres bezawaryjnej pracy diod LED tworzących podświetlenia w wyświetlaczach LCD. Jest on wyrażany jako liczba godzin, po której następuje stopniowa degradacja LED-ów (dowiedz się więcej o czasie życia LED). W rozwiązaniach dla systemów digital signage ten parametr powinien osiągać jak najwyższe wartości – przeważnie jest to ok. 70 000 godzin.

Reklama w przestrzeni miasta. Do tej kategorii zaliczamy szeroką gamę nośników umieszczanych w obszarach zurbanizowanych. To m.in. bilbordy, panele na stacjach i przystankach, interaktywne kioski i totemy itp. W wypadku wyświetlaczy LCD instalowanych w naszej umiarkowanej strefie klimatycznej, jedną z kluczowych kwestii będzie nieprzerwalne funkcjonowanie modułu zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach. Można przyjąć, że zakres temperatur pracy dla tego typu rozwiązań powinien mieścić się w przedziale co najmniej od -20 do 60°C. (Stosowanie wyświetlaczy LCD o węższym zakresie temperatur np. 0~50°C wiąże się z koniecznością zapewnienia dodatkowego ogrzewania zimą i chłodzenia latem.) Aby prezentowane treści były wystarczająco czytelne konieczne jest zapewnienie odpowiedniej jasności – minimum 1000 cd/m²*, a także kątów obserwacji – 89°/89°/89°/89°. Ponadto, jeśli urządzenie będzie znajdować się w nasłonecznionej lokalizacji warto zastosować model z technologią hiTNI, która zapobiega występowaniu tzw. „czarnych plam” pojawiających się na wyświetlaczach LCD w wyniku czasowej utraty pierwotnych właściwości przez ciekłe kryształy pod wpływem intensywnego promieniowania słonecznego (dowiedz się więcej o ciekłych kryształach). 

Właściwymi parametrami cechuje się m.in. 31.5-calowy P320HVN07.0od AUO (2500 cd/m², 89°/89°/89°/89°, -20~60°C, interfejs – LVDS, czas życia LED – 70 000 godz.) czy 43-calowy DLH4309-B od Litemaxa (1800 cd/m², 89°/89°/89°/89°, -20~60°C, interfejs – DVI, HDMI lub DP, czas życia LED – 100 000 godz.). W obu modelach zaimplementowano technologię hiTNI.

*Pod warunkiem, że nie są to nasłonecznione lokalizacje – wówczas rekomendujemy stosowanie wyświetlaczy LCD o jasności co najmniej 2500 cd/m² (dostępne są m.in. w ofercie Litemaxa). 

Nośniki informacji pasażerskiej w pojazdach. To różnego rodzaju rozwiązania, z którymi możemy zetknąć się w transporcie zbiorowym – eksponowane są na nich, np. rozkłady jazdy, przebiegi tras ze spodziewanym czasem dotarcia do kolejnej stacji/przystanku, a także dodatkowe informacje, np. o aktualnym stanie pogody. Mogą również służyć do prezentowania reklam. W tego typu aplikacjach kluczowy nie będzie zakres temperatur pracy (z pewnością wystarczy przedział 0-50°C), jednak warto zwrócić uwagę parametry, które wpływają na czytelność prezentowanych treści tj. jasność (optymalnie ok. 1000 cd/m²) czy kąty obserwacji (89°/89°/89°/89°). Należy jednak pamiętać, że to urządzenia, które muszą spełniać również szereg innych wymogów, aby mogły być dopuszczone do użytku w transporcie. W wypadku, np. pojazdów szynowych, reguluje je norma PN-EN 50155, wskazując m.in. wymaganą odporność urządzeń na wstrząsy, wibracje czy zakłócenia.

W ofercie Unisystemu dostępny jest m.in. 28-calowy SSH2845-E od Litemaxa (1000 cd/m², 89°/89°/89°/89°, 0~50˚C, interfejs – VGA lub DVI, czas życia LED – 70 000 godz.), dla którego producent deklaruje spełnienie normy PN-EN 50155. Jego panoramiczny kształt doskonale wpasuje się w ograniczoną przestrzeń np. przedziałów w pociągach.

Dodatkowe formy zabezpieczania wyświetlaczy LCD

Opisywane powyżej „dostrajanie” parametrów wyświetlacza LCD zapewnia ochronę jedynie przed takimi czynnikami, jak np. niskie i wysokie temperatury. Poza nimi pozostaje jeszcze szereg innych szkodliwych czynników m.in. pyły i woda. Najlepszą formą ochrony przed zapyleniem i zalaniem będzie umieszczenie modułu w odpowiednio szczelnej obudowie, której stopień ochrony określany jest z wykorzystaniem kodów IP zdefiniowanych w normie PN-EN 60529 (dowiedz się więcej o kodach IP).

Warto rozważyć również wykorzystanie technologii optical bonding w wypadku urządzeń, w których wyświetlacze łączone są z sensorami dotykowymi i szkłem ochronnym. Polega ona na spajaniu poszczególnych warstw przezroczystymi klejami lub foliami, które utwardzane są np. promieniowaniem UV. W efekcie usuwa się powietrze występujące pomiędzy poszczególnymi komponentami, ograniczając możliwość występowania zamgleń powstających na skutek wnikania zanieczyszczeń w szczeliny modułu (dowiedz się więcej o technologii optical bonding).

Na rynku dostępnych jest również szereg powłok nakładanych na moduły, które – w zależności od aplikacji – mogą przysłużyć się użytkownikom urządzeń. Dość powszechnym rozwiązaniem są powłoki AG (anti-glare) i AR (anti-reflective), które redukują odbicia świetlne. W wypadku urządzeń zlokalizowanych w przestrzeni publicznej, np. obsługiwanych za pomocą dotyku kiosków czy totemów, wskazane może być zastosowanie powłoki AS, czyli anti-shatter, która przy uszkodzeniu powierzchni ekranu, np. jego rozbiciu, zapobiega rozprzestrzenianiu się odłamków szkła czy powłoki AM, czyli anti-microbial, która redukuje ilość drobnoustrojów nanoszonych na powierzchnię ekranów przez użytkowników.

***

W artykule wskazaliśmy wybrane parametry i zabiegi, od których może zależeć sprawne funkcjonowanie urządzenia przeznaczonego do pracy w ekstremalnych warunkach. Zawsze powtarzamy, że każdy koncept wymaga indywidualnego podejścia; tak samo w wypadku tego typu modułów – powinniśmy uważnie przeanalizować wszystkie czynniki, które mogą na nie oddziaływać, co pomoże w wyborze właściwego wyświetlacza LCD na miarę projektowanej wymagającej aplikacji.