magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

codico2Manapság mindannyian ismerjük a kijelzőket, szó szerint körülvesznek minket a sokféle technológiával létrehozott típusaik. Számos eszközben a kijelzők felhasználói felületként szolgálnak, és érintőképernyővel kombinálva lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy interakcióba lépjen az adott eszközzel.

 

 

 

Ipari környezetben, de a fogyasztói szektorban is jelentősen eltérhetnek egymástól a kijelzőkre vonatkozó követelmények. Nem minden megjelenítőtípus felel meg feltétlenül egy-egy adott feladatnak. Mi áll a jelenlegi kijelzőtervezések mögött? Milyen előnyeik vagy hátrányaik vannak? Mely technológia melyik alkalmazáshoz használható?
A közelebbi vizsgálat érdekében az iparágakban legáltalánosabban használt technológiák mindegyikéből választottunk egy-egy képviselőt, és a következőkben megvizsgáljuk azok jellemzőit. Az egyes technológiák jellemzőinek korrekt összehasonlítása érdekében törekedtünk azonos méretű kijelzők kiválasztására.

 

codico1

 

Kik tehát az összehasonlításra pályázók?

LCD (Liquid Crystal Display – folyadékkristályos kijelző)

Ez a típusú kijelző folyadékkristályokat használ a fény polarizálására és a kép ilyen módon történő kivetítésére. Technológiai szempontból ez a legrégebb óta jelenlévő résztvevő, amely a passzív mátrix vagy a közvetlen meghajtású kijelzők csoportjába tartozik. Az LCD-ket ma is számtalan alkalmazásban és nagy mennyiségben használják. Ez a technológia továbbra is a legjobb választás számos projekt számára.

 

LCD / BL (Liquid Crystal Display with Backlight – folyadékkristályos kijelző háttérvilágítással)

Ha háttérvilágítást adnak a szokásos LCD-hez, bizonyos paraméterek megváltoznak, emellett számos új alkalmazásban használható, ami összehasonlításunk szempontjából is fontos. Ez az oka annak is, hogy ezt a bizonyos (al)típust felvettük a listánkba.


TFT LCD (Thin Film Transistor & Liquid Crystal Display – vékonyfilm-tranzisztor és folyadékkristályos kijelző)

Ez a folyadékkristályos kijelzők egyik változata. Vékonyfilm-tranzisztorokat használ az egyes pixelek címzésére azzal a céllal, hogy nagyobb pixelsűrűséget érjen el. Aktív mátrix kijelző néven is ismert. Az LCD-hez hasonlóan az ipari környezetben is nagyon sok TFT LCD-t használnak.

 

OLED (Organic Light Emitting Diode – szerves fénykibocsátó dióda)

A folyadékkristályos kijelzőktől eltérően a kijelzők ezen típusa szerves anyagból álló fénykibocsátó diódákat működtet a képek kivetítéséhez. Ebben a konkrét esetben úgynevezett passzív mátrix OLED kijelzőket fogunk megvizsgálni. Az aktív mátrix OLED kijelzőkkel ellentétben az egyes pixeleket az LCD-khez hasonlóan közvetlenül címzik. Egy ideje az OLED kijelzőket már ipari alkalmazásokban is felhasználják, aminek okát az előnyei képezik, amelyeket az alábbiakban részletesebben tárgyalunk.

 

EPD (ElectroPhoretic Display – elektroforézises kijelző)

Ez a kijelzőtípus ismertebb nevén az E-papír vagy elektronikus papír. A rendszer apró mikrokapszulákból áll, amelyek negatív töltésű fehér részecskéket és pozitív töltésű fekete részecskéket tartalmaznak. Az alkalmazott elektromos mezőtől függően a megfelelő részecskék a felületre kerülnek és láthatóvá válnak. Az elektroforézises technológia a legújabb megjelenítési mód, amely ipari alkalmazásokba került.

 

AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode – aktív mátrix szerves fénykibocsátó dióda)

Formailag ezt a technológiát is meg kell említenünk az összehasonlításunkban. Csakúgy, mint a TFT kijelzők esetében, ez a technológia is vékonyfilm-tranzisztorokkal címzi meg az egyes pixeleket. Legfeltűnőbb előnye a ragyogó képek és a nagy felbontás. Hátrányai közé tartozik a bizonytalan hosszabb távú utánrendelhetőség és a viszonylag nagy energiafogyasztás. Ezek a kijelzők nagy mennyiségben találhatók meg olyan fogyasztási cikkekben, mint például az okostelefonok. Az ipari alkalmazások szempontjából nem igazán érdekesek, ezért ebben a cikkben nem vizsgáljuk őket részletesebben.

 

Mit is fogunk pontosan összehasonlítani?


Méret és felbontás

Mint azt már említettük, az igazságos összehasonlítás érdekében azonos méretű kijelzőket választottunk. A képernyő mérete 2,7" és 2,8" között mozog, mivel ez jelenti a TFT-k szokásos méretét. Fontos megjegyezni, hogy a passzív mátrix kijelzők (LCD, OLED) kisebb felbontásúak, mint az aktív mátrix kijelzők (TFT, EPD). Ez a ppi (pixel/hüvelyk) érték alapján különböztethető meg. Passzív kijelzők esetén a pixelek számát korlátozza a címzési vonalak hossza (feszültségesés). Ez azt jelenti, hogy ha nagyobb felbontásra van igény vagy szükség, aktív mátrix technológiához kell folyamodni.
A méret-összehasonlításban meg kell említeni a lehető legnagyobb képernyőméretet is. A TFT-k jelenleg legfeljebb 120" méretig érhetők el. A rendelkezésre álló legnagyobb EPD-k nem haladják meg a 32"-et. A passzív mátrix OLED kijelzők legfeljebb 5,5"-ig állnak rendelkezésre, a grafikus LCD kijelzőket jelenleg csak kb. 5-6"-es méretig gyártják.

Térjünk rá a mechanikai méretekre:

1,00 mm vastagságával az EPD külön osztályba sorolható. Az összes többi kijelző – különösen azok, amelyek háttérvilágítást igényelnek – vastagabbak. Ez az összehasonlítás ugyanakkor azt is bizonyítja, hogy a modern háttérvilágítású kijelzők öntartók. A választott háttérvilágítású TFT kijelző például ugyanolyan vastag, mint az önvilágító OLED. Általánosságban elmondható azonban, hogy a TFT LCD-k sok esetben kissé vastagabbak, mint az OLED kijelzők és az LCD-k is jelentősen vastagabbak, ha háttérvilágításra van szükség.

 

Optikai paraméterek

Kezdjük a látószöggel. 180°-os látószögük révén az OLED kijelzők és az e-papír verhetetlenek. A megjelenített tartalom minden irányból nehézség nélkül látható.
A TFT LCD-k közel kerülnek ehhez a kettőhöz a 160°-os látószöggel. Meg kell azonban jegyezni, hogy egyes TFT kijelzők úgynevezett síkban váltó (In-Plane Switching – IPS) technológiával készültek, és ennélfogva nagyobb a látószög, a kép minden irányból ugyanaz marad. A TN (Twisted Nematic) technológia alkalmazásával készített többi TFT LCD-nél valamivel kisebb a látószög és előnyben részesített az irány, ahonnan a legjobb kép látható. 90°-os látószöggel az LCD-k kissé elmaradnak, bár a látószög általában nem kérdés az LCD-ket felhasználó alkalmazásokban.
Most nézzük meg a kontrasztarányt, amely megegyezik a fekete és a fehér közötti fényerő maximális relatív különbségével. Azonnal egyértelművé válik, hogy 10 000:1 feletti kontrasztaránnyal az OLED technológia messze a leggazdagabb kontrasztot kínálja. A jellemző 800:1 kontrasztarányával a TFT technológia sem tűnik komoly versenytársnak, amíg az LCD és az EPD jóval lemarad, a 4:1, illetve 8:1 kontrasztaránnyal.

 

Miért különböznek a fenti értékek ilyen nagy mértékben?

Az OLED esetében a háttér jellemzően rendkívül sötét, míg a TFT és az LCD háttérvilágítást használ a jobb olvashatóság érdekében, ez viszont negatívan befolyásolja a kontrasztot. Ami a háttérvilágítás nélküli LCD-t és az E-papírt illeti, esetükben a kontrasztot a kijelző fényvisszaverő háttere csökkenti.

A jobb olvashatóság azonban nagymértékben függ a kijelző fényerejétől is.
A TFT-k esetében a 350 cd/m2 több mint megfelelő beltéri használatra. Ehhez képest az OLED 80 cd/m2 értéke alacsonynak tűnik. Ha figyelembe vesszük az utóbbi kontrasztját, az OLED kijelzők tökéletesen olvashatók még a szabadban is. A háttérvilágítással rendelkező LCD-k maximális fényereje kb. 90 cd/m2. Ha világos körülmények között kívánják használni ezeket, célszerű transzflektív változatot választani, amely az idegen fényt visszatükrözi, ezáltal javítva az olvashatóságot.
A fenti összehasonlítás nem vette figyelembe a színes kijelző minőségét!

 

codico2

 

Elektromos paraméterek

A kijelző vezérléséről lényegében keveset lehet mondani. A kiválasztott kijelzőket párhuzamos és soros interfésszel is ellátták (kivéve az EPD-t, amely csak sorossal rendelkezik). Mindkettő közvetlen kapcsolatot biztosít a vezérlővel.
Vessünk egy pillantást a kijelző válaszidejére. (A válaszidő az az idő, amely alatt a kijelző feketéről fehérre és újra feketére vált.) Bár az LCD-k lassúnak tűnhetnek, válaszidejük több mint megfelelő. Végül is általában nem jelenítenek meg mozgóképeket, amihez a gyorsabb válasz szükséges. A TFT technológia sokkal jobb válaszidővel rendelkezik, lehetővé téve a videoszekvenciák megjelenítését kis méretben is késés nélkül. Most pedig fókuszáljunk a csoportunk két szélső pontjára: mivel nincs szükség folyadékkristályok helyzetbe hozására, az OLED kijelzők kiváló válaszideje 10-15 µs. Ez talán a merevlemez-meghajtók (HDD) és a szilárdtestalapú meghajtók (SSD) adatsebessége közötti különbséghez hasonlítható. A 14 másodperces válaszidővel viszont az EPD a leglassabb technológia csoportunkban. Az e-papír tartalmának megváltoztatása elég sok időt vehet igénybe. Az e-papír kijelzők elektromos mezővel hozzák a mikrokapszulákat a kívánt állapotba, ami tökéletesen alkalmas statikus képek készítésére. A technológia legújabb fejlesztései azonban lehetővé teszik a megjelenített tartalom részleges megváltoztatását, ami ennek megfelelően csökkentheti a válaszidőt.

 

Mi a helyzet az áramfogyasztással?

A háttérvilágítást használó technológiák vagy az önvilágító technológiák eredendően nagyobb energiafogyasztással rendelkeznek. Az LCD-k (és TFT-k) esetében az energiafogyasztást jelentősen befolyásolja a háttérvilágítás. Ami az OLED-eket illeti, ez nagymértékben függ attól, hogy hány pixel világít, és azok fényerejétől. Ez néha jelentős különbségekhez vezethet az LCD-khez képest. A háttérvilágítás nélküli LCD kijelző viszont nagyon kevés energiát fogyaszt. Az összes kijelzőtípus közül azonban az EPD-k fogyasztják a legkevesebb energiát. A bistabil technológiájuk eredményeként – vagyis a megjelenített tartalmat áram nélkül is a képernyőn tartják – energiafogyasztásuk nulla. Amint azonban a megjelenített kép megváltozik, és ha ez rövid időközönként történik, az energiafogyasztás még magasabbra fog emelkedni, mint az LCD esetében, és időnként még egy OLED kijelző is jobb értékeket mutat az energiafogyasztás szempontjából.


Hőmérséklet-tartomány

Az ipari felhasználáshoz szükséges üzemi hőmérséklet-tartomány -20 °C és +70 °C között van. Az LCD és TFT kijelzők minden nehézség nélkül megfelelnek ezeknek a követelményeknek. Az OLED kijelzők még nagyobb tartományban mozognak -40 °C és +70 °C, néha +80 °C között, és időnként elérhetik a + 105 °C-ot is.
Az EPD technológia még nem jutott el erre a szintre. Vannak olyan alkalmazásokban használt verziók, amelyek pl. 0 °C és +40 °C között, míg mások akár -20 °C vagy -25 °C hőmérsékleten is működhetnek, mégsem állnak rendelkezésre olyan termékek, amelyek valóban széles hőmérsékleti tartományt tudnának lefedni. Emellett természetesen az EPD esetében is előrelátható a nagyobb hőmérsékleti tartomány felé történő fejlődés.

 

Élettartam és hosszú távú rendelhetőség

A fenti technológiák mindegyikében a kijelző élettartama különböző feltételektől és definícióktól függ. Az LCD üveg várható élettartama gyakorlatilag korlátlan. Ha nem történik mechanikai sérülés, a kijelző szinte örökké tart. Ha a kijelző háttérvilágítással rendelkezik, az élettartam a fénykibocsátó diódák alapján határozható meg, vagyis amíg a LED-ek fényereje a felére csökken. Ez az alkalmazott LED-ek típusától, a meghajtó áramától és a hőmérséklettől függ. Hasonló szempontok vonatkoznak az OLED kijelzőkre is. Az élettartam itt is az az idő, amikor a kijelző eléri a kezdeti fényerő 50%-át. Ez a kijelző minden egyes LED-jére vonatkozik. Azonban nem minden pixel aktiválódik egyformán. Könnyen lehet, hogy egyes fénykibocsátó diódák fényesebbek, mint mások, mert ritkábban vagy egyáltalán nem aktiválódnak, míg mások folyamatosan világítanak. Mivel az emberi szem könnyen érzékeli a fényerő különbségeit, ezt figyelembe kell venni a kijelző tartalmának programozásakor. Más a helyzet az EPD esetében. A gyártó által megadott élettartam 5 év vagy 1 millió frissítési ciklus. Általánosságban elmondható, hogy az EPD, valamint a TFT és az LCD kijelzők átlagos élettartama azonos.
Mivel az ipari termékek élettartama hosszabb, mint a fogyasztási cikkeké, és fejlesztési idejük szintén általában tovább tart, különös figyelmet kell fordítani hosszú távú rendelhetőségükre.
Az OLED kijelzők nagyon hosszú ideig állnak rendelkezésre. Ezeket félvezető technológiával gyártják, és változások nélkül több éven keresztül gyárthatók. Egyszerű kialakításuknak köszönhetően az LCD-k viszonylag könnyen gyárthatók, és sok gyártó rendelkezik a szükséges háttérrel, ennek köszönhetően elérhetőségük hosszú időn keresztül garantált. A TFT-k és az EPD-k esetében azonban más a helyzet. Ezek a termékek összetettebbek, és csak korlátozott számú vállalat gyártja a kijelzőket. Arra mindig számítani kell, hogy az üvegszállítók rendelési helyzete megváltozhat, ami szükségessé teszi egy gyár eltérő méretre történő átalakítását, illetve változhat a technológia jövedelmezősége, aminek következtében más, különböző termékeket részesíthetnek előnyben. E termékek elérhetősége 3-5 év között becsülhető. Ha hosszú rendelkezésre állási időre van szükség a saját termékhez, akkor a kijelzőhelyzet elemzését is el kell végeznie a jövőbeni elérhetőség biztosítása érdekében, pl. szállítói megállapodások vagy megfelelő kialakítás révén.

 

Következtetés

Mindenképpen javasolt alaposan átgondolni az alkalmazás által támasztott követelményeket. A gyártani kívánt termék tervezett tulajdonságaitól függően kell kiválasztani a megfelelő megjelenítési technológiát. Mindazonáltal mindig szem előtt kell tartani, hogy egy adott alkalmazáshoz sincs tökéletes kijelző. A végén nagyon jó – és némely esetben kevésbé jó – kompromisszum lesz a műszakilag megvalósítható lehetőség és a szükséges követelmény között.
Most adódik a kérdés, hogyan kell osztályozni ezeket az adatokat, paramétereket és lehetőségeket, továbbá hogyan lehet ezeket észszerűen felhasználni a projekthez?
Ne habozzon megkérdezni a CODICO szakembereit, akik örömmel adnak tanácsot arról, melyik lehet az Ön igényeinek a legtökéletesebben megfelelő a rendelkezésre álló lehetőségek közül.

 

CODICO GmbH
Balogh Gergely
értékesítőmérnök – aktív alkatrészek
Tel: +36 30 867 0687
E-mail: gergely.balogh@codico.com