Industrie-LCDs im Einsatz, Teil 2 Worauf bei den optischen Eigenschaften eines Displays zu achten ist

Autor / Redakteur: Mark Stephenson, Ina Susanne Rao und Marco Schreiber* / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für Industriedisplays gibt es verschiedene Merkmale, die beim Design zu berücksichtigen sind: Im zweiten Teil unserer Serie stellen wir Ihnen die optischen Eigenschaften vor. Dazu gehört ein großer Betrachtungswinkel und eine geeignete Hintergrundbeleuchtung des Panels.

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Zu den optimalen, optischen Eigenschaften gehören ein großer Betrachtungswinkel und eine geeignete Hintergrundbeleuchtung
Zu den optimalen, optischen Eigenschaften gehören ein großer Betrachtungswinkel und eine geeignete Hintergrundbeleuchtung
( Archiv: Vogel Business Media )

Grafische Benutzerschnittstellen müssen in der Lage sein, Informationen klar und deutlich mit ausreichender Helligkeit und hohem Kontrast darzustellen. Die Nachfrage nach einem großen Betrachtungswinkel und -feld hat in vielen Embedded- und industriellen Systemen sprunghaft zugenommen.

Viele Benutzerschnittstellen verlangen nach beständigen optischen Eigenschaften und akkurater Bilddarstellung sowie Farbechtheit. Kontrast und Farbreproduktion müssen über einen weiten Betrachtungswinkel sichergestellt sein. Ein konventionelles TFT-Display kann bei Betrachtung aus einem extremen Winkel nicht die Helligkeit oder den Kontrast bieten.

Zwei Technologien für großen Betrachtungswinkel

IPS (In-Plane-Switching) und VA (Vertical-Alignment) basieren auf zwei Technologien, die einen großen Betrachtungswinkel erlauben und nun von multinationalen Konzernen mit stetig steigender Tendenz für Mobiltelefone, Monitore und die geläufigen Flat-Screen-TV-Geräte eingesetzt werden.

Die Technologien stellen die Lösung dar, den eingeschränkten Betrachtungswinkel der Standard-TFT-Technologie zu verlassen und dabei immer noch eine gute Farbwiedergabe sowie Kontrast und Leuchtdichte selbst bei Betrachtungswinkeln bis zu 176° in horizontaler und vertikaler Richtung zu gewährleisten. Der industrielle Markt beginnt jetzt, die Vorteile der IPS-Technologie in variablen Anwendungen zu nutzen.

Die IPS-Displays etablieren sich somit immer mehr im industriellen Sektor. Die Verwendung von IPS-Displays in industriellen Anwendungen bietet zudem auch einen kosteneffektiven Technologievorsprung gegenüber den traditionellen TN- (Twisted-Nematic) TFT-Displays. Beinahe blickwinkelunabhängig bieten diese Displays eine große Farbbrillanz bei hohem Kontrastverhältnis. Bis zu 1000:1 werden durch niedrige Schwarzwerte, kombiniert mit immer besseren Transmissionsgraden erzielt.

Eng verknüpft mit der Ablesbarkeit eines Displays sind die optischen Werte für die Helligkeit und Kontrast. Aktuelle Benchmarks zeigen, dass industrielle Displays hinsichtlich ihrer Helligkeit bei 600 cd/m2 liegen. Um die Ablesbarkeit unter Sonneneinstrahlung zu gewährleisten, die mit dem Prädikat „sunlight readable“ spezifiziert wird, werden auch bis zu 1000 cd/m2 gefordert.

LEDs als Hintergrundbeleuchtung

Dieser erhöhten Anforderung kann man sogar durch entsprechende Modifikationen der Backlight-Filterfolien gerecht werden, ohne den Leistungsbedarf der Leuchtquellen zu erhöhen. Weiße LEDs haben die althergebrachten CCFLs (Cold Cathode Fluorescent Lamp) in vielen industriellen Anwendungen bereits den Rang abgelaufen. Und das zu Recht, denn die Vorteile beim Einsatz von LEDs liegen klar auf der Hand.

LEDs sind robuster und zuverlässiger und haben den Vorteil, dass sie keine Hochspannung zum Ansteuern benötigen. Somit entfällt die sonst unverzichtbare Hardwarekomponente eines Inverters. Einige Display-Module haben auch einen LED-Controller bereits On-Board. Die LEDs werden damit korrekt über eine Stromquelle angesteuert und sind von 0 bis 100% regelbar. CCFLs können dahingegen in der Regel nur auf 50% gedimmt werden.

Lebensdauer einer LED genau interpretieren

Die Lebensdauer der LED wird heute vom Hersteller mit 70 bis 100 k Stunden angegeben. Dabei ist zu beachten, dass diese Angaben aus den Datenblättern der Hersteller genau zu interpretieren sind. 100 k Stunden kann beispielsweise die Zeitspanne bis zu 50% der Anfangshelligkeit bedeuten.

70 k Stunden kann dagegen bis zu 70% der Anfangshelligkeit ermittelt oder hochgerechnet sein. Vorteilhaft ist auch, dass die Lebensdauer einer LED weit weniger von der Betriebstemperatur abhängt wie die einer CCFL. Besonders bei den rauen Umgebungsbedingungen einer industriellen Anwendung kann dies zu einem zuverlässigeren Betrieb mit deutlich längeren Serviceintervallen führen.

Im dritten Teil werden wir die mechanischen und die elektrischen Eigenschaften beleuchten, die für ein Industriedisplay wichtig sind.

*Mark Stephenson ist Produktmanager der Hitachi Display Group in Maidenhead Berhshire (UK), Ina Susanne Rao ist Diplom-Technikredakteurin bei MSC in Stutensee und Marco Schreiber ist Application Engineer Displays and Systems bei MSC in Wiesbaden.

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