Anwendungsspezifische Displays
Lösungen abseits des Standards
Wenn ein Standard-Display nicht passt oder weitere Funktionen integriert werden sollen, finden Sie bei uns eine Lösung.
Das Herzstück einer HMI-Anwendung ist das Display. Leider passt nicht immer ein Standard-Modell, oder dessen Parameter erfüllen nicht die Anforderungen des Einsatzgebietes. Dazu zählt beispielsweise die Helligkeit oder die Lebensdauer eine Backlights, ein eingebauter Treiber hierfür, oder die Integration eines Touchsensors mit entsprechendem Frontglas.
Hier kommen anwendungsspezifische Displays zum Einsatz. Manchmal reicht eine kleine Modifikation wie die Änderung einer Flexfolie oder eines Steckverbinders aus, in anderen Fällen muss das Modul komplett ausgehend von dem TFT-Mutterglas neu aufgebaut werden. Damit sind ganz individuelle Lösungen möglich, die sich bereits ab 1.000 Stück lohnen.
Kundenspezifische Display-Anpassungen
Nachdem selbst große Hersteller eine Produktlebensdauer zwischen drei und fünf Jahren garantieren, kann mit der anwendungsspezifischen Lösung eine deutliche längere Lebensdauer abgebildet werden. Wird z.B. das Display-Glas nicht mehr hergestellt, kann der Hersteller auf ein ähnliches Produkt zurückgreifen, so dass der Kunde ein in Form-Fit-Function kompatibles Modell erhält, das keine Änderungen in der systemseitigen Hard- oder Software erfordert und damit die Verfügbarkeit deutlich verlängert.
Der hohe Integrationsgrad ermöglicht, alle auf dem Display vorhandenen Funktionen – Touchscreen, Backlight-Treiber, Helligkeits- und Präsenzsensor – über einen einzigen Flexfoil-Steckverbinder mit dem Hostsystem zu verbinden. Dadurch wird die Montage vereinfacht und die Zuverlässigkeit gesteigert.
Natürlich muss das Frontglas nicht uniform schwarz bedruckt sein; die Abmessungen, Kontur und Bedruckung (Farbe, Logo, Aussparungen) werden individuell nach den Anforderungen des Projekts definiert. Reflexionen werden minimiert, wenn das Display mit der Frontscheibe optisch gebondet ist. Damit wird das Erscheinungsbild des Geräts aufgewertet und die Ablesbarkeit gesteigert.
Individuelle Anpassung
Für Projekte bereits ab 1.000 Stück können Anpassungen durchgeführt werden, bei denen sich die zusätzlichen Kosten lohnen, um das TFT-Modul individuell zu gestalten (z.B. Deckglas) oder an die Anwendung (z.B. Interface) anzupassen. Welche Möglichkeiten es gibt, listet der folgende Abschnitt auf.
Flüssigkristall und Polfilter
Da die TFT-Zelle ohne Polfilter und Flüssigkristall geliefert wird, können im Rahmen ihrer eigenen Spezifikation Materialien ausgewählt werden, die bestimmte Eigenschaften haben. Bei manchen Projekten muss ein erweiterter Temperaturbereich garantiert werden, bei anderen kommt es eher auf die Ersparnis an, wenn ein normaler Polfilter verwendet wird.
Backlight
Hat man das Modul gefunden, das alle gewünschten Parameter erfüllt, fehlt es vielleicht noch an der Helligkeit, die für den Einsatz im Außenbereich erforderlich ist. Durch Ersetzen der LED-Typen oder dem Design eines Backlights mit mehr LEDs kann die Helligkeit gesteigert oder die Lebensdauer (Halbwertszeit) des Backlights erhöht werden.
Die Systemintegration wird einfacher, wenn sich der Wandler für die LEDs gleich auf dem Modul befindet, und das Backlight mit einer festen Spannung betrieben und dessen Helligkeit über ein PWM-Signal gedimmt werden kann.
Controller-IC und Schnittstelle
Auch wenn das TFT-Glas für einen bestimmten Controller-Chip ausgelegt ist, gibt es für manche kompatible Typen. Sie können eine Schnittstelle haben, die besser in das System passt oder andere Eigenschaften, wie z.B. einen Sleep-Mode mit Auffrischung des Display-Inhalts in geringeren Raten, oder einen Bildspeicher, der die CPU entlastet.
Design der Flexfolie
Für die mechanische Integration sollte die Flexfolie möglichst dort im Gerät landen, wo sich der Anschlussstecker für das Display befindet. Unter Umständen muss die Steckerbelegung an das Vorgängermodell angepasst werden, um Hardwareänderungen im Gerät zu vermeiden.
Besonders einfach wird die Anwendung, wenn alle Komponenten – Display, Touchscreen und LED-Backlight auf einen einzigen Steckverbinder geführt werden. Dadurch wird die Montage vereinfacht, und Fehlerquellen werden minimiert.
Design des Deckglases
Bei professionellen Anwendungen wird das empfindliche Display immer mit einem Deckglas geschützt – die Frontseite wird vom Polfilter gebildet, der empfindlich gegenüber Kratzern und Feuchtigkeit ist. Ob sich hinter dem Deckglas noch ein Touchscreen befindet, spielt dabei keine Rolle. Das Deckglas kann bedruckt werden, im einfachsten Fall ist dies eine schwarze Maske, die den Rand des Displays kaschiert. Die Bedruckung liegt dabei hinter dem Glas, so dass sie kratzfest ist und sich im Betrieb nicht abnutzt.
Die Farbe der Bedruckung kann beliebig gewählt werden, mit so genannten keramischen Farben wird sie eingebrannt und widersteht extremen Temperaturen genauso wie permanenter UV-Bestrahlung im Außenbereich. Auch Größe und Form des Glases sind beliebig – abgerundete Ecken und geschliffene Kanten gehören zum Standard-Repertoire.
Optical Bonding
Für höchste Darstellungsqualität auch in schwierigen Lichtverhältnissen wie in Montagehallen mit Deckenbeleuchtung oder im Außenbereich wird das Deckglas nicht mit einem umlaufenden Klebeband, sondern vollflächig mit dem Display verklebt. Dadurch werden Reflexionen des einfallenden Lichts deutlich reduziert. Ein angenehmer Nebeneffekt ist die Abdichtung, so dass weder Staub noch Feuchtigkeit in den Spalt zwischen Display und Deckglas eindringen können.
Integration eines Touchscreens
Soll das Display interaktiv eingesetzt werden, wird hinter das Deckglas ein Touchsensor laminiert. Der Touchscreen verwendet in den meisten Fällen die PCAP-Technologie, bei der kleinste Änderungen der Kapazität als Touch-Ereignis ausgewertet werden. Seine Funktion kann in weiten Bereichen parametriert werden – von der Einfinger-Bedienung bis hin zur Gestensteuerung, von der Bedienung mit Arbeitshandschuhen bis hin zur Benetzung mit Wasser und anderen Flüssigkeiten.
Für beste optische Performance und elektrische Funktion wird der Touchsensor mit dem Frontglas laminiert und dieser Verbund mit dem Display-Modul verklebt. Hier besteht der Freiheitsgrad, die Verklebung mit einem umlaufenden Klebeband oder durch optisches Bonding herzustellen. Aktuelle Technologien wie OCA ermöglichen auch nach der Fertigung eine Reparatur im Werk, ohne die beteiligten Komponenten zu beschädigen oder zu zerstören.
Auswahl des Touch-Controllers
Die oben erwähnten Funktionen werden mit der Auswahl eines geeigneten Touch-Controllers realisiert. Er wird ebenfalls auf der Flexfolie des Displays integriert. Mit einem High-Performance-Controller können alle Anwendungsfälle abgedeckt werden, ist die Applikation einfach (nur ein Finger, keine Umwelteinflüsse), können mit einem einfachen Controller die Kosten niedrig gehalten werden.
Zusätzliche Sensoren
Durch die variable Bedruckung der Glasoberfläche kann ein Sichtfenster für einen Sensor freigehalten werden, der die Umgebungshelligkeit misst und die Displayhelligkeit beeinflusst. Auch eine Fotodiode für eine Infrarot-Fernbedienung kann im Deckglas eingebaut werden. Ein Präsenzdetektor schaltet das Display nur dann ein oder auf volle Helligkeit, wenn sich ein Bediener davor befindet.
Zusätzliche Tastflächen
Soll ein grafisches HMI mit zusätzlichen Tasten versehen werden, kann die Auswerte-Elektronik dazu auf der Flexfolie integriert werden. Ein separater Aufbau für Lautstärke, ein/aus oder den Reinigungsmodus wird überflüssig.
Indikator-LEDs
Ebenso wie zusätzliche Tastflächen können hinter dem Glas LEDs integriert werden. Sie können sowohl umlaufend als ein Ambiente-Beleuchtung als auch individuell für die Anzeige von Betriebszuständen verwendet werden. Besonders geeignet sind dafür auch Mehrfarb-Dioden, die mit Hilfe einer bestimmten Farbe verschiedene Maschinen-Zustände anzeigen können.
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