Lcd industriali in evoluzione

DISPLAY –

Gli sviluppi della tecnologia Tft e l’adozione di tecnologie che supportano angoli di visione molto ampi da parte dei display industriali, consentono di scegliere il display più adatto all’applicazione da un portafoglio di moduli Tft industriali ad alte prestazioni sempre più ricco e diversificato.

I monitor Lcd industriali sono sempre più diffusi e in continua evoluzione. Ma che cos'è esattamente un Lcd industriale? I produttori di display sono principalmente spinti a progettare e sviluppare monitor destinati a mercati e applicazioni Oem dai volumi elevati, quali smartphone, tablet, dispositivi multimediali portatili, navigatori Gps, monitor e televisori. Gli enormi volumi produttivi associati a questi mercati stimolano lo sviluppo dei display, oltre all'adozione e implementazione di nuove tecnologie. Le tecnologie di visualizzazione impiegate nel mercato consumer possono in molti casi essere considerate precorritrici di quelle utilizzate nei display industriali di nuova generazione. Ciò, tuttavia, non preclude lo sviluppo di monitor specificamente destinati al mercato industriale. I progettisti devono fare in modo che gli Lcd industriali garantiscano prestazioni ottiche eccellenti, siano intrinsecamente affidabili e, cosa forse ancora più importante, possano assicurare la continuità della fornitura durante l'intera vita del prodotto. Dal settore industriale possono provenire richieste uniche di display destinati ad apparecchiature e sistemi elettronici. Inoltre, in un tipico ambito industriale possono sussistere fattori problematici quali una luce ambientale particolarmente alta, temperature estreme, vibrazioni e urti meccanici. Il monitor Lcd industriale deve rispettare standard o formati particolari? In genere, sono quattro le caratteristiche fondamentali che influenzano il design e l'impiego dei display: ottiche, meccaniche, elettriche e ambientali.

Le caratteristiche ottiche

L'interfaccia utente grafica deve consentire la visualizzazione di immagini e informazioni perfettamente chiare e vivide. La domanda di display in grado di offrire ampie angolature di visualizzazione e campi visivi estesi è in costante aumento in numerosi sistemi industriali e incorporati. Molte interfacce utente richiedono un'elevata uniformità nelle prestazioni ottiche e nella rappresentazione delle immagini. Contrasto e uniformità cromatica devono essere mantenuti in un'ampia gamma di angolature e posizioni di visualizzazione. Se guardati da un'angolatura particolarmente stretta, alcuni display Tft possono presentare una perdita di luminosità che provoca una riduzione del contrasto e l'inversione dell'immagine visualizzata.
Le tecnologie che supportano angoli di visione molto ampi, come Ips (In-Plane Switching) o la tecnologia di allineamento verticale, sono ora ampiamente utilizzate da tutti i principali produttori di smartphone, tablet, monitor e televisori a schermo piatto ad alte prestazioni. I moduli dei display Tft Ips e VA superano i limiti dei display Tft tradizionali garantendo immagini dai colori stabili da qualsiasi angolo di visualizzazione (fino a 176˚, sia sul piano verticale che orizzontale), un'ottima saturazione dei colori, stabilità cromatica ed elevati rapporti di contrasto. Ora anche i mercati industriali possono beneficiare di queste caratteristiche, in quanto i display Ips a specifica industriale sono sempre più facili da reperire.
I display Ips a specifica industriale offrono un ottimo rapporto costi-prestazioni rispetto ai moduli Tft TN (Twisted Nematic) tradizionali. I monitor Lcd Ips garantiscono una saturazione cromatica eccezionale anche a elevati rapporti di contrasto; livelli di nero ottimizzati combinati a un coefficiente di trasparenza migliorato permettono rapporti di contrasto fino a 1000:1. Le prestazioni ottiche o la leggibilità di un display sono determinate dalle specifiche di luminosità e contrasto. In genere, la specifica di luminosità di riferimento per un Lcd industriale è di 600 cd/m². Per applicazioni in cui è richiesta la leggibilità alla luce del sole, questo valore aumenta fino a un minimo di 1000 cd/m². Resistenti, affidabili e dai consumi energetici ridotti, i pannelli di retroilluminazione a Led hanno ormai sostituito le lampade a fluorescenza a catodo freddo nei moduli Lcd industriali. Alcuni monitor Lcd industriali presentano anche dei controller Led integrati che consentono il dimming della retroilluminazione da 0 a 100%, mentre il dimming della retroilluminazione Ccfl era in genere possibile fino al 50%. Le caratteristiche di durata operativa della retroilluminazione Led sono importanti; alcuni produttori di display arrivano a dichiarare durate operative previste tra le 70.000 e le 100.000 ore. Un'attenta analisi della scheda tecnica del produttore è fondamentale per comprendere come viene determinata la durata operativa della retroilluminazione Led. Una durata pari a 100.000 ore potrebbe riferirsi a un funzionamento al 50% della luminosità minima specificata, mentre una durata di 70.000 ore potrebbe riferirsi a un'operatività al 50% della luminosità tipica specificata. La durata operativa delle retroilluminazioni Led è meno influenzata dalle variazioni della temperatura di esercizio, un fattore che in ambienti industriali estremi è fondamentale per garantire installazioni caratterizzate da alta affidabilità e scarsa necessità di manutenzione.

Le caratteristiche meccaniche

Le caratteristiche fisiche del display sono ugualmente importanti e il design meccanico di un monitor Lcd industriale può differire sensibilmente da quello di un display utilizzato in un'applicazione Oem dai volumi elevati. Il display Lcd industriale deve essere idoneo per l'impiego nelle applicazioni più diversificate. La possibilità di montare il display in modo semplice e sicuro all'interno di un alloggiamento o installazione è fondamentale. I display industriali dovrebbero presentare dispositivi di montaggio facili da usare e che non richiedano la progettazione di un telaio ad-hoc. Il display e il relativo alloggiamento meccanico dovrebbero inoltre essere sufficientemente solidi da sopportare gli urti e le vibrazioni di ambienti potenzialmente ostili. Ad esempio, i sottili e leggeri moduli Lcd utilizzati per i tablet e i dispositivi palmari sono probabilmente molto meno resistenti, non impiegano dispositivi di montaggio generici e non garantiscono la continuità della fornitura a causa della natura evolutiva del mercato dell'elettronica di consumo. Le dimensioni e il formato del display sono in genere determinati dal design del sistema in cui viene installato. Alcuni standard di settore predominano: i moduli da 5,7", 6,5", 10,4" e 12,1" sono disponibili nel formato tradizionale da 4:3. Il formato wide da 15:9 dei display da 7,0", 8,0" e 9,0" è sempre più utilizzato nelle applicazioni con interfaccia utente, dove informazioni, dati e immagini devono essere visualizzati in modo chiaro.

Le caratteristiche elettriche

Esistono due standard di settore per l'interfaccia elettrica utilizzati nella maggior parte dei display Lcd industriali: Rgb Cmos e Lvds. Queste due interfacce dati possono supportare dati a 6 o 8 bit, che consentono di gestire tavolozze con fino a 262.000 e 16,7 milioni di colori, rispettivamente. L'integrazione di un'interfaccia dati Lvds in un display industriale consente la trasmissione digitale ad alta velocità dei dati immagine con un basso consumo energetico, un'eccellente tolleranza agli effetti delle linee di trasmissione e una straordinaria riduzione del disturbo, per una visualizzazione costante di immagini chiare e nitide. In numerose applicazioni industriali vengono impiegati moduli Sbc (Single Board Computer) funzionali per eseguire le attività chiave dell'applicazione, alimentare Lcd ad alta risoluzione e garantire il controllo della retroilluminazione Led. L'implementazione di interfacce dati Lvds e l'utilizzo sempre più diffuso di interfacce DisplayPort su computer Sbc e moduli Lcd industriali stanno ormai diventando indispensabili, in quanto le risoluzioni dei display sono sempre più alte ed è spesso richiesta la capacità di supportare il monitoraggio remoto. Inoltre, l'interfaccia Mipi (Mobile Industry Processor Interface) è ora ampiamente utilizzata nei display progettati e sviluppati per i prodotti portatili di consumo. La sempre più diffusa implementazione dello standard Mipi potrebbe portare a una progressiva adozione di questa interfaccia anche nei display industriali di dimensioni più piccole.

Le caratteristiche ambientali

La specifica natura delle applicazioni industriali implica che l'ambiente a cui il prodotto o sistema è destinato sia più ostile ed estremo rispetto a quello di un tipico prodotto consumer. Un pannello operatore montato su un carrello elevatore o uno strumento di navigazione di un'imbarcazione verrà sicuramente sottoposto a un numero maggiore di test ambientali rispetto a uno smartphone o a un tablet. Le specifiche di molti display impiegati nei prodotti consumer presentano una temperatura di esercizio limitata, dai +5˚ C ai +40˚ C. Generalmente, questo range di temperatura si riferisce a un ambiente domestico o d'ufficio stabile. Un utilizzo costante e prolungato del display al di fuori di questo range può essere garantito esclusivamente dal produttore. Un tipico display industriale sarà garantito per temperature di esercizio comprese tra -20˚ C e +70˚ C, un range in grado di coprire le variazioni di temperatura rilevabili nella maggior parte degli ambienti esterni e interni. Alcuni display industriali presentano un range di temperatura più esteso, che va da -30˚ C a +80˚ C, a indicare, molto probabilmente, che il display originale era stato inizialmente progettato per l'uso all'interno di veicoli
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