Displayauswahl Welches Display sich für welches Projekt eignet

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Wer ein neues Gerät entwickelt oder ein bestehendes Design modernisieren möchte, steht schnell vor der Qual der Displaywahl. Ob stromsparendes LC-Display, blickwinkelstabiles IPS oder kontraststarkes OLED – die Technologie bestimmt nicht nur den Energiebedarf, sondern auch die Einsatzmöglichkeiten und das Nutzererlebnis.

Die Auswahl an Displays ist immens: Von einfachen STN- (Super-Twisted-Nematic-)Textanzeigen über Grafikdisplays bis hin zu hochauflösenden Farbmodulen mit Touchsteuerung. Auch die Einsatzbereiche und der Zusatznutzen sind sehr vielfältig. Dieser Beitrag soll als Leitfaden bei der Erstellung eines Pflichtenhefts dienen – besonders für alle Entwicklerinnen und Entwickler, die ein geeignetes Display für ein neues Gerät oder ein Upgrade wählen müssen.

Warum es kein ideales Display gibt

Noch immer existiert kein Universaldisplay, das alle Anforderungen gleichermaßen erfüllt und zugleich günstig in der Anschaffung ist. Monochrome Displays beispielsweise bieten zwar ein weniger ansprechendes Erscheinungsbild als farbige Modelle, sind jedoch stromsparend und in der Regel sehr gut bei hellem Umgebungslicht ablesbar. OLEDs wiederum gelten als moderne Technologie mit einem sehr guten Kontrast und Rundum-Blickwinkel, können aber meist nicht uneingeschränkt als Ersatz für klassische LC-Displays dienen.

Ein sinnvoller Ansatz, um die riesige Modellvielfalt einzugrenzen, führt über den konkreten Anwendungsfall und die zu priorisierenden Anforderungen. Denn Faktoren wie Stromverbrauch, Akkukapazität, Lebensdauer, Kosten und nicht zuletzt die benötigte Helligkeit müssen früh im Entwicklungsprozess festgelegt werden.

Handheld-Anwendungen und Stromverbrauch

In kompakten, akkubetriebenen Geräten ist vor allem ein kleines, möglichst flaches Display gefragt. Häufig darf die Breite die 80 mm nicht überschreiten, was beispielsweise für ein 3,5-Zoll-Display im Hochformat (Portrait-Modus) spricht. In diesem Bereich stehen sowohl kostengünstige Farbdisplays als auch hochwertige IPS-Varianten mit guten Helligkeitswerten zur Verfügung.

Der Strombedarf eines Displays – und damit vor allem dessen Hintergrundbeleuchtung – kann für tragbare Geräte kritisch werden. Als Anhaltspunkt: Ein 3,5-Zoll-Farbdisplay benötigt im Betrieb eine Leistung von ungefähr 450 mW. Bei acht Stunden Laufzeit pro Tag und einer Versorgungsspannung von 3,7 V mit einem LiPo-Akku ergibt sich eine erforderliche Akkukapazität von C = (Leistungsbedarf x Betriebsdauer) / Spannung. Mit Werten ergibt sich: C = (8 h x 450 mW) / 3,7 V ≈ 1.000 mAh. Der Energiebedarf des Controllers und weiterer Baugruppen kommt zusätzlich hinzu.

Monochrome Displays benötigen oft nur ein Drittel oder sogar ein Zehntel dieser Leistung und erlauben damit gleichzeitig kleinere, stromsparendere Controller. Wird ihre Hintergrundbeleuchtung abgeschaltet, reduziert sich der Stromverbrauch zusätzlich, während die Anzeige noch immer ablesbar bleibt. So kommt ein 2,8-Zoll-Monochromdisplay, wie das EA DOGL128W, auf einen Strom zwischen 350 µA und 50 mA im Betrieb. Das ermöglicht eine beträchtlich längere Akkulaufzeit.

Anwendungen für Outdoor-Applikationen

Für Außenanwendungen sind ein großer Temperaturbereich und gute Ablesbarkeit bei direkter Sonneneinstrahlung entscheidend. Letzteres erfordert entweder ein reflektierendes/transflektierendes Displaydesign oder eine sehr helle Hintergrundbeleuchtung. Typische Werte liegen bei etwa 1.000 cd/m², was eine spezielle LED-Hintergrundbeleuchtung voraussetzt. Gleichzeitig steigt mit der Helligkeit auch die thermische Belastung. Bei hohen Umgebungstemperaturen ist daher ein entsprechendes Derating, also eine Reduzierung des LED-Stroms, vorzusehen. So können vorzeitige Alterung oder Ausfälle vermieden werden.

Hochwertige Optik für moderne Geräte

Bei einem Redesign, das dem Gerät ein zeitgemäßes Erscheinungsbild verleihen soll, nimmt das Display eine Schlüsselposition ein: Es bestimmt maßgeblich, wie ein Nutzer das Produkt wahrnimmt. IPS-Farbdisplays bieten einen großen Betrachtungswinkel und brillanten Farben. Auch bei seitlicher Draufsicht bleibt der Kontrast hoch (Stichwort AACS-Technologie).

OLED-Displays punkten wiederum mit ihrem tiefschwarzen Hintergrund und hohem Kontrast, insbesondere in Innenräumen. Hier ermöglicht das Selbstleuchten der Pixel ein sehr klares Bild und uneingeschränkte Ablesbarkeit, unabhängig vom Blickwinkel. Für industrielle Anwendungen sind allerdings meist nur monochrome OLED-Ausführungen in stabiler Verfügbarkeit. Insbesondere bei direktem Sonnenlicht und längerem Dauereinsatz zeigen sich dagegen Einschränkungen, wie mögliche Einbrenneffekte.

Resistive oder kapazitive Touchpanels als Mehrwert

Für die Benutzereingabe lässt sich nahezu jedes Display um ein Touchpanel erweitern. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen resistiven und kapazitiven (PCAP) Varianten:

• Resistive Touchpanels lassen sich unter fast allen Bedingungen bedienen, sei es mit dem Finger, einem Stift, Handschuhen oder bei Feuchtigkeit. Allerdings kann ihre Oberfläche verkratzen.

• Kapazitive Touchpanels (PCAP) bestehen meist aus einer Glasoberfläche und sind daher kratzfester. Wasser auf dem Panel kann jedoch die Bedienung erschweren, und mit Handschuhen ist oftmals keine Eingabe möglich. Kundenspezifische Abdeckgläser ermöglichen dabei ein unverwechselbares Design und eine passgenaue Integration ins Gehäuse.

Wenn ein Display im Gerät keine Schlüsselfunktion einnimmt und lediglich geringe Anforderungen an Helligkeit und Größe gestellt werden, sind einfache, kostengünstige Displays eine Option. Beispielsweise gibt es 0,9-Zoll-Ausführungen für rund vier Euro oder Farbdisplays unter zehn Euro. Bei Direktbezug aus Fernost sollte man jedoch die Wiederbeschaffbarkeit (Identität der Spezifikation) und die Vorgehensweise bei Qualitätsproblemen gründlich abwägen. Häufig sind derartige Modelle schneller abgekündigt oder in ihrer Bauform verändert als Produkte etablierter Anbieter.

Ein Blick auf die Langzeitverfügbarkeit

Eine langfristige Verfügbarkeit kann ausschlaggebend sein, etwa in der Medizintechnik, wo Zertifizierungsprozesse aufwendig sind, oder auch bei Projekten mit geringeren Stückzahlen. Ein frühzeitiger Komponentenwechsel wirbelt hier nicht selten die gesamte Kalkulation durcheinander. Demgegenüber ist das Angebot an günstigen Consumer-Displays auf dem Massenmarkt zwar umfangreich, aber auch schnelllebig. Besonders bei farbigen OLEDs ist oft unklar, wie lange eine bestimmte Serie lieferbar bleibt.

Auch der benötigte Support beim Design-In kann sich unterscheiden: Manche Hersteller stehen bei technischen Fragen eng zur Seite, während sich andere stark auf Massenanwendungen fokussieren.

Eine Gegenüberstellung im Detail

LCD, TFT, IPS oder OLED – was eignet sich wann?

Im Rahmen der Pflichtenhefterstellung taucht oft die Frage auf: „Welche Displaytechnologie ist die bessere Wahl?“ Dazu sollte man grundsätzlichwissen:

• TFT (Thin-Film-Transistor) und IPS (In-Plane Switching) sind beides Untergruppen der Flüssigkristalltechnologie (LCD = Liquid Crystal Display).

• „LCD-Display“ ist eine redundante Bezeichnung, da LCD bereits „Liquid Crystal Display“ bedeutet.

• Monochrome LC-Displays kommen ohne dünnschichttransistorbasierte Ansteuerung aus und sind dadurch meist sehr energieeffizient.

• Farbige LC-Displays nennt man häufig TFT-Displays, wobei IPS eine Weiterentwicklung ist, die insbesondere beim seitlichen Betrachten farbstabiler ist.

• OLED-Displays basieren auf einer eigenständigen (aktiven) Technologie, bei der die Bildelemente selbst leuchten. Das führt zu exzellentem Kontrast und sehr weiten Einblickwinkeln, kann jedoch Nachteile bei der Alterung mit sich bringen.

 (heh)

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* Ralph Tischer ist Entwicklungsleiter bei DISPLAY VISIONS.

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