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LC-Display und OLED als Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine

| Autor / Redakteur: Ralph Tischer * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Maschinen und Anlagen werden nicht mehr ausschließlich mit Schaltern bedient. Längst haben sich LC-Displays oder OLED in der Industrie etabliert. Doch welche Möglichkeiten gibt es?

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Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine: Noch sind LC-Displays stark verbreitet, aber auch OLED-Displays bieten Vorteile in der Industrie.
Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine: Noch sind LC-Displays stark verbreitet, aber auch OLED-Displays bieten Vorteile in der Industrie.
(Bild: Electronic Assembly)

Das menschliche Gehirn verarbeitet bis zu 80 Prozent visuelle Wahrnehmungen. Deshalb verwundert es nicht, dass elektronische Geräte und Systeme mit Anzeigeelementen ausgestattet sind: den Mensch-Maschine-Schnittstellen. Auf dem Markt existieren ganz unterschiedliche Displaybausteine. Das beginnt von der einfachen Sieben-Segment-Anzeige für Messinstrumente bis zu hochauflösenden Displays mit integriertem Touch-Panel für anspruchsvolle Anwendungen in Labor und Industriesteuerungen.

Die Entwicklung der Technik der Ausgestaltung unterliegt einem gewissen Wandel. So schätzen Experten, dass heute in professionellen Anwendungen die LC-Displays weit überwiegen. Doch die konkurrierende OLED-Technik mit ihren hohen Kontrastwerten findet zunehmend Anhänger. Neben der Konsumelektronik zunehmend auch in der Industrie.

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Display mit 3,3 Volt betreiben

Einen Eindruck über die große Bandbreite unterschiedlicher Techniken, Formfaktoren und Eigenschaften gibt das Produktspektrum von Electronic Assembly. Einige ausgewählte Beispiele aus dem Lieferprogramm bieten einen guten Überblick über den Stand der Technik und aktuelle Entwicklungstrends, die in ähnlicher Form für die gesamte Branche gelten können. Mit ihrer kompakten Bauweise eignet sich die Displayserie EA DOG für ganz verschiedene Einsätze: Die Spanne reicht vom batteriebetriebenen Handheld-Messgerät bis zum elektronischen Verkaufsautomaten. Die Displays werden direkt an eine Spannungsquelle mit 3,3 V angeschlossen. Hier sind es vor allem tragbare Geräte ohne Netzstromversorgung.

Ein weiß hinterleuchtetes, unter allen Umgebungshelligkeiten lesbares Display kommt mit einem Treiberstrom von 3 mA aus. Die flach bauenden Komponenten sind wahlweise als Vollgrafik-Displays mit einer Auflösung von maximal 240 x 128 Bildpunkten oder als Text-Displays mit bis zu vier Zeilen á 20 Zeichen verfügbar. Getrennt sind Beleuchtungs- und Displayeinheit. So können Kunden Displaytyp und -farbe individuell kombinieren. Neben Standard-Beleuchtungsfarben weiß, gelb/grün oder rot steht auch eine RGB-Beleuchtungseinheit zur Verfügung, deren Farbe sich im gesamten sichtbaren Spektrum beliebig einstellen und sogar während des Betriebs variieren lässt. Alle Displays sind in LCD-Supertwist-Technologie ausgeführt. Diese Technik bietet einen weiten Blickwinkel und hohen Kontrast. Dank der beiden Merkmale punktet das Display bei der Ablesbarkeit auch unter ungünstigen Lichtbedingungen.

OLED-Module mit Pins

Ein großes Marktpotential sagen Experten den OLED-Displays voraus. Im Endkundengeschäft sind sie bereits etabliert, in industriellen Anwendungen dagegen haben sie ihren Durchbruch noch vor sich. Eine nach eigenen Angaben weltweit erste OLED-Displayfamilie mit Pins bietet Electronic Assembly an: Die Module lassen sich per Stecksockel oder zum direkten Einlöten in die Platine verbauen. Dem OLED-Displays haftet der Ruf einer beschränkten Lebensdauer an. Das stimmt nicht: Dank einer patentierten Technologie erreichen die OLED-Bausteine eine Lebensdauer je nach Farbe und Umgebungstemperatur von 50.000 bis 100.000 Betriebsstunden.

Hinzu kommt ein Betriebstemperaturbereich bei den OLED-Modulen von -40 bis zu 80 °C. Sie messen in der Diagonalen von 2 bis 5 Zoll und bieten einen typisch großen Betrachtungswinkel von 170 Grad sowie einem großen Kontrast von mehr als 1:1000. Die Reaktionszeit beträgt 10 µs. Dieser Wert erreicht das OLED-Modul auch bei Minusgraden. Eine Eigenschaft, die im Displaymarkt keineswegs selbstverständlich ist. Mit ihrer Auflösung von 102 x 64 Pixel bei der monochromen Variante empfehlen sich die OLED-Displays als Anzeigeeinheit in kompakten Geräten im Innen- und Außeneinsatz.

Benutzeroberflächen entwickeln

In der Entwicklung der Benutzeroberflächen für Maschinen und Systeme geht ein starker Trend dahin, die Ausgabeeinheit (Display) wie bei den verbreiteten Tablet-Computern gleichzeitig für die Eingabe von Steuerbefehlen und Parametern zu nutzen. Dazu bilden entsprechende Systeme die früher als mechanische Schalter und Regler ausgeführten Steuerelemente als „virtuelle“ Regler auf dem Bildschirm ab.

Der Vorteil: Solche Eingabeelemente lassen sich kontextsensitiv je nach den gerade aktuellen Erfordernissen darstellen. Eine Überfrachtung der Benutzerführung lässt sich vermeiden. Kombinationen aus Displays mit Touchpanel sind daher am Markt zunehmend gefragt. Hier bietet sich die Produktfamilie uniTFT an: Sie sind in sieben Größen mit Bildschirmdiagonalen von 2 bis 10,1 Zoll verfügbar. Damit eignen sie sich für Anwendungen in Industrie, Medizintechnik und im privaten Umfeld.

Das optisch gebondete kapazitive Touchpanel bietet ähnlich komfortable Eingabemöglichkeiten, wie sie heute von Smartphones bekannt sind. Den Anforderungen dieser Anwendungswelt entsprechend sind sie mit einem leistungsstarken Grafik- und I/O-Controller ausgestattet. Bei der uniTFT-Produktreihe handelt es sich also nicht um einfache Anzeigenpanels, sondern um Display-Rechner mit eigener Intelligenz: Die Produkte sind sogar in der Lage, eigenständig logische Entscheidungen zu treffen und bestimmte mathematische Berechnungen durchzuführen. Dazu gehören neben den Grundrechenarten auch Potenz- und Wurzelberechnungen und das Abspeichern von Daten. Die integrierte Software ermöglicht grafische Effekte. Dazu gehören „Hereinfliegen“ von Objekten sowie deren sanftes Ein- und Ausblenden. Alle Objekte lassen sich verschieben, drehen und beliebig platzieren. Über Stylesheets können Systementwickler einheitliche Designs für Menüführungen und für die Darstellung aller erdenkbaren Betriebszustände erstellen. Selbst das Abspielen von MP3-Sounds als akustische Komponente der Benutzerführung ist möglich.

Technische Trends in der Display-Branche

Die hausinterne Entwicklungsabteilung von Electronic Assembly sorgt dafür, dass technische Entwicklungen fortgeführt werden. So zeichnen sich bereits eine Reihe von Trends ab, die in der Zukunft von Bedeutung sein werden: Farb-Displays treten zunehmend an die Stelle von monochromen Anzeigen, anwendungsspezifische Formfaktoren ermöglichen spezifische Lösungen – etwa in der Form runder OLED-Anzeigen, mit denen sich auf elegante Weise die digitalen Gegenstücke zu klassischen analogen Rundinstrumenten realisieren lassen. In jedem Fall darf man erwarten, dass die Welt der Displays in der Zukunft noch vielseitigere und vielfältigere Lösungen ermöglichen wird.

* Ralph Tischer arbeitet als Entwicklungsleiter bei Electronic Assembly in Gilching bei München.

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