Kundenspezifische Anzeigen Kriterien zur Auswahl des richtigen Displays

Um für die jeweilige Anwendung das passende Display auszuwählen, muss der Kunde einige Kriterien beachten. Die geeignetste Displaytechnologie, die Art der Schnittstelle und die Anforderungen an die Qualität müssen im Vorfeld geklärt werden. Hierzu muss man einige Details kennen.

Anbieter zum Thema

ACTRON AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

DMB Technics AG

Wenn Otto Lehmann gewusst hätte, was sein Buch „Flüssige Kristalle“ aus dem Jahre 1904 bewegt hat, er würde aus dem Staunen nicht heraus kommen. Der heutige Entwicklungsingenieur hat neben den „flüssigen Kristallen“ eine Reihe anderer Dinge zu beachten, um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine reibungslos zu gestalten. Dazu zählen neben der Ablesbarkeit, der Displaytechnologie und dem Controller auch die Temperaturstabilität, die Erkennungsmerkmale und die jeweilige Applikationseignung. Nicht zuletzt sind natürlich Verfügbarkeit und Preis entscheidende Kriterien.

Um die jeweiligen Ansprüche zu erfüllen, stehen heute aktive sowie passive Anzeigen unterschiedlicher Technologien zur Verfügung:

• LCD
• OLED
• LED
• EL
• VFD

Für welche der Anwender sich entscheidet, richtet sich nach den oben aufgeführten Merkmalen. Nicht zu vergessen die Frage nach Schnittstelle und Qualität. Die Begriffe Wiedererkennung und kopiergeschützte herausragende Stellung sollen an den Begriffen Displaytechnologie, Schnittstelle und Qualität näher untersucht werden.

Displaytechnologie

Hier sollen nur die heute gebräuchlichsten Technologien genannt werden. Da die meisten kundenspezifischen LCD-Modul-Lösungen grafischer Natur sind, haben wir es auch mit höheren Multiplexraten zu tun, was wiederum für unsere Auswahl der Technologie entscheidend ist:

• FSTN (Film Super Twist Nematic)
• FFSTN (Film Film Super Twist Nematic)
• UB LCD (Ultra Black LCD)

Betrachten wir zuerst einmal die FSTN-Technologie. Hierbei handelt es sich um eine STN-Zelle, die mit einem so genannten „Retardation Film“ versehen wird. Was bewirkt dieser Film? STN-Zellen haben einen Verdrillungswinkel von 180° bis 270°. Das Resultat dieses Verdrillungswinkels ist eine steilere elektro-optische Kennlinie gegenüber einer TN-Zelle und somit ein deutlich verbesserter Kontrast.

Nachteil dieser Technologie ist die fehlende bzw. eingeschränkte Farbneutralität. Fazit: keine eindeutige Schwarz/weiß-Darstellung und somit keine optimale Graustufendarstellung. Um dennoch eine Graustufendarstellung zu erzielen, die nicht gelblich bzw. grünlich bei hellen Farben und bläulich bzw. rötlich bei dunklen Farben ist, wird der Film „Retardation Film“ aufgebracht. Er befindet sich zwischen STN-Zelle und rückwärtigem Polfilter und hat die Aufgabe, das Licht in die Richtung zu drehen, die der Polarisationsebene der TN-Zelle entgegenwirkt. Dadurch werden die Farbverfälschung kompensiert.

Für negative Darstellung, also helle Schrift auf schwarzem Hintergrund, hat sich die FFSTN-Technologie (Aufmacherbild) bewährt. Ein weiterer Film wird hierbei zwischen STN-Zelle und Frontpolfilter eingebracht. Dieser bewirkt eine Verbesserung der Lichtabsorption und damit einen höheren Kontrast. Eine positive Darstellung ist möglich, jedoch nicht so optimal. Bei geeigneter Beleuchtung z.B. mit weißen LEDs lassen sich hervorragende Ergebnisse nur in negative Mode erzielen.

Eine neue Darstellungsform im „negativen Bereich“ erobert den passiven LCD Markt: UB-LCD (Ultra Black LCD). Diese Technologie wird als Alternative zur „Black-Mask“-Darstellung gesehen. Hoher Kontrast und große Blickwinkel bei Multiplexraten bis 64 duty sind die Merkmale.

Schnittstelle und Controller

Die Auswahl des Controllers und die damit verbundene Schnittstelle hängt von folgenden Faktoren ab:

• Auflösung
• Anzahl der Graustufen
• Display Data RAM
• Spannungsversorgung
• Gehäusetyp
• Verfügbarkeit

Um im Einzelnen die Faktoren an einem Beispiel näher zu verdeutlichen, greifen wir einen gängigen 32-Graustufen-Controller/Treiber von Sitronix heraus. Es ist der Typ ST7529, der 244 Segment- und 160 Commonleitungen handhaben kann. Auf Grund der Anfragen über kundenspezifische grafische LCD-Module – die Auflösungen sind von 128 × 32 bis 240 × 128 dots gefordert – ist er einer der gebräulichsten Controllerbausteine.

Der Steckbrief des Controllers: Die Maximale Auflösung beträgt 255 × 160 Punkte. Die Anbindung erfolgt über eine 8/16-Bit parallele, bi-direktionale Schnittstelle (6800- oder 8080-Serie) bzw. wahlweise über eine serielle Anbindung, 4-line oder 9-Bit-3-line. Diese gibt dem Entwickler die entsprechenden Freiheitsgrade bei der Auswahl des Controllers. Durch Nutzung des internen „operating clocks“ wird beim On-Chip-Display-Data-RAM Leistung eingespart.

Der Betriebsspannungsbereich ist mit 2,4 bis 3,3 V ausreichend, obwohl es noch Vertreter mit 5 V gibt. Die LCD-Treiberspannung muss heutzutage ein Intervall von 3,7 bis 18,0 Volt abdecken. All diese Spezifikationen und Merkmale erfüllt der Sitronix-Chip.

Bleibt noch die Frage des Gehäusetyps. Aus Platz- und Kostengründen käme dann nur ein COG- (Chip On Glass) bzw. ein TCP- (Tape Carrier Package) in Frage.

Besonders zu achten ist auf die Verfügbarkeit des ICs. Nicht alle Controller lassen sich einfach substituieren und es ist ärgerlich, nach einer kurzen Laufzeit des Produktes schon das erste Redesign durchführen zu müssen. Bild 3 zeigt das Blockschaltbild des ST7529.

Qualitätsmerkmale

Manchmal stimmen zugesicherte und erhaltene Qualität nicht überein. Was kann man im Vorfeld unternehmen um keine unangenehmen Überraschungen zu erleben? Die drei Zuberwörter heißen „Quality Assurance System“. Im Hause URT beinhaltet diese Aussage neben den Zertifizierungen ISO-9001 und ISO/TS-16949 auch klare Strukturen der Qualtitäts-Systeme. Die Grundsäulen sind Training der Mitarbeiter, Ausbau und optimale Nutzung der vorhandenen Infrastruktur: Einkauf, Eingangskontrolle, Produktionskontrolle, Endkontrolle, Lieferung sowie Servicefunktionen wie beispielsweise Audits. Diese Aufgaben nehmen die einzelnen Untergruppen der QC-Organisation wahr. Tabelle 1 zeigt das Testprogramm für Muster- und Serieproduktion.

Basierend auf diesen Testabläufen werden von LCD Herstellern die Eingangsinspektionswerte in Tabelle 2 vorgegeben. Sollten die Werte nach AQ–Tabellen und -Richtlinien überschritten werden, wird die Produktion verworfen. Minor-, Major- und Critical- Fehler muss der Hersteller genau beschreiben.

Alle relevanten QS-Daten sollen im Vorfeld besprochen und akzeptiert werden. Sollte es zu einem Fehler im Produkt kommen, so bilden diese Richtlinien und ein dazugehöriger 8D-Testbericht die Basis allen weiteren Handelns.

*Michael Marks ist Product Manager, Displays & Embedded Boards bei Abacus-Deltron. Material von Technical News URT April 2008, Datenblatt Sitronix ST7529 und QS Richtlinien URT.

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