工業用品質の TFT ディスプレイ要件

1. 製品の信頼性

LCD ディスプレイの大部分は、スマートフォン、カメラ、タブレット コンピューター、ゲーム デバイスなどの消費者向けデバイス向けに設計されています。ただし、産業用アプリケーションの要件とは大きく異なる要件があります。非常に競争力のある価格設定と迅速な生産サイクルにより、民生用ディスプレイ モジュールには、産業環境で生き残るために必要な耐久性、信頼性、高度な機能が必ずしも組み込まれているわけではありません。製品のライフサイクルも一般に、消費者向けアプリケーションでははるかに短くなります。これらの用途向けに製造されたスクリーンは、通常 1 年間、最も良い場合でも 2 年間しか利用できません。対照的に、産業用アプリケーションのディスプレイ モジュールには、長い製品ライフ サイクル (多くの場合、最大 10 年以上) が必要です。さらに、産業用モジュールがメーカーによって製造中止になった場合、システム全体の再設計を必要とせずに既存のエンクロージャに適合できるように、後継製品には下位互換性がなければなりません。


2. 動作環境

温度変化や衝撃、振動に耐える能力も、今日の産業用途向けのディスプレイを選択する際の重要な考慮事項です。機械オペレーターや周囲の機器による頻繁な衝突や揺れに耐えられる十分な弾力性が必要であり、また、さまざまな動作温度に対応できなければなりません。

幅広い動作温度

産業用ディスプレイは通常、より大きな機器の一部として筐体内に収容されます。このような状況では、周囲の機器によって発生した熱が筐体内に閉じ込められ、多くのディスプレイに悪影響を与える可能性があります。したがって、ディスプレイを選択するときは、実際の保管温度と動作温度の要件を念頭に置くことが重要です。発生した熱を放散するための対策 (筐体内でファンを使用するなど) を講じることはできますが、保管温度と動作温度の要件を確実に遵守するための最も効率的な方法は、この種の環境に最適化されたディスプレイを選択することです。幸いなことに、液晶材料の改良により、現在では LCD の動作温度範囲を -30 度から 80 度まで拡張することが可能になりました。

衝撃、振動、EMI、機械的損傷

一般に、産業用デバイスは標準デバイスと比較してより堅牢である必要があります。ピンとソケットのコネクタの数を最小限に抑え、チップオングラス半導体を導入することは、より高い耐衝撃性と耐振動性を実現する 1 つの方法です。また、プラスチック製のキャビネットの代わりに金属製のベゼルを取り付けることで、ユニットの EMI 特性と機械的耐性が向上します。化学強化された前面ガラスを追加することで、ユーザーの表面に傷や汚れが付くのを防ぎます。

3. 可読性

輝度

産業用アプリケーションで使用されるディスプレイは、さまざまな周囲光条件下で複数の角度から鮮明で正確な表示をサポートすることが重要です。環境が明るくなると、一般的な輝度が 250 ～ 300 cd/m2 の標準的な透過型 LCD ディスプレイを読み取ることが難しくなります。 NVD は、バックライト ユニットに高効率 LED を実装し、必要に応じて特別な輝度向上フィルムと組み合わせることにより、800-cd/m2- 以上の範囲で動作できるディスプレイを開発しました。

コントラスト比

ディスプレイのコントラスト比を高めることは、ディスプレイ メーカーが明るい環境でのディスプレイの可読性を向上させるもう 1 つの効果的な方法です。非産業用ディスプレイの一般的なコントラスト比は 200:1 ～ 300:1 の範囲ですが、機械オペレータが離れたところからディスプレイを見ている場合には、これでは十分ではない場合があります。コントラスト比が約 500:1 以上のディスプレイは、産業環境に適しています。この方法のもう 1 つの利点は、消費電力が増加しないことです。

半透過型LCD

半透過型 LCD は、照明が変化する環境に適したソリューションです。半透過型 LCD は透過特性と反射特性の両方を備えているため、薄暗い照明でバックライトを使用する (透過モード) だけでなく、明るい照明で反射特性を使用する (反射モード) というオプションもあります。バックライトが使用されないため、反射モードでは消費電力と発熱が削減されます。

視野角

マルチアングルの可読性も重要な選択要素です。一般的な産業環境では、機械オペレーターは画面の真正面よりも、斜めから離れた位置に配置されることが多くなります。民生用アプリケーション向けに設計されたディスプレイの実装は、角度から見ると画像の歪みや色の変化が発生するため、通常、この状況ではうまく機能しません。しかし、ディスプレイのオフアングル視野を改善するために多くの技術が採用されており、産業用途に適しています。一部のフィルムベースの技術では、水平方向に 160 度、垂直方向に 140 度の視野角が得られますが、場合によってはこれでもまだ十分ではありません。インプレーン スイッチング テクノロジ (IPS)、マルチドメイン垂直アラインメント (MVA)、およびフリンジ フィールド スイッチング (FFS) が代替手段を提供します。これらの独自のテクノロジーにより、色ずれを起こすことなく、4 方向すべてに対してほぼ 90- 度の視野角を実現できます。

サイズと解像度の向上

サイズと解像度も全体的な読みやすさに影響します。産業用アプリケーションでは、対角 2 ～ 25- インチのディスプレイが最もよく使用されます。これらのサイズは、機器上のスペースをあまり占有せずに、図、波形、その他のグラフィック データを表示するのに十分な領域を提供します。

産業用ディスプレイは、当初はアスペクト比 4:3 でしたが、現在は解像度が WVGA から WXGA のワイド フォーマットに移行しています。ワイドアスペクト形式により、ユーザーは単一のディスプレイで長い波形とより多くのデータを表示できます。これらのディスプレイ モジュールはタッチキー機能を組み込むように設計することもできるため、機器メーカーは物理的なスイッチやボタンを省略して、ハードウェアではなくソフトウェアに基づいて HMI を設計できます。