Optoelektronik, Displays & HMI Aufbruchstimmung bei ​Industriedisplays

Bei Fernsehern und Heimcomputern hatte sich sehr früh ein Bildschirmseitenverhältnis von 4:3 als De-facto-Standard etabliert. Aber die Dominanz dieser Bildschirme hielt in der PC-Welt nicht lange an. Mit der Einführung von Breitbildformaten fand ein Wechsel hin zu den Seitenverhältnissen 16:10 und 16:9 statt, mit der Folge, dass die alten „quadratischen“ Monitore bei neuen Heim-PCs kaum noch anzutreffen sind. Aufgrund der rasanten Geschwindigkeit bei der Produktentwicklung, die für die Unterhaltungselektronik charakteristisch ist, vollzog sich dieser Wandel quasi über Nacht.

Bei Industriedisplays sieht die Situation jedoch völlig anders aus. Hier erweisen sich lange Produktlebenszyklen von Displays für die Hersteller von Industriemaschinen sogar als Vorteil. Dies führt zu einer deutlich langsameren Akzeptanz neuer Displaygrößen und Technologien. Folglich sind 4:3-Displays für industrielle Anwendungen auch heute noch üblich, und bei den erhältlichen HD-Displays im Breitbildformat mangelt es an Auswahl.

So kommt es, dass Ingenieure und Entwickler von Industrieanlagen an ihren Bürocomputern vor modernen Breitbildmonitoren sitzen und nach wie vor Mensch-Maschine-Schnittstellen für Industriedisplays mit niedriger Auflösung und einem Seitenverhältnis von 4:3 entwickeln. Doch auch Maschinenbediener würden wie die Anwender von Büro-PCs gleichermaßen von der Produktivitätssteigerung hochauflösender Breitbildmonitore profitieren. Laut einer vom Displayhersteller NEC in Auftrag gegebenen Studie der Universität Utah sorgt der Einsatz von Breitbildmonitoren gegenüber herkömmlichen 4:3-Monitoren für eine Produktivitätssteigerung von über 30 Prozent.

Neben der Effizienzsteigerung durch größere Bildschirme ermöglichen moderne LCDs heutzutage auch die Bedienung per Touchsteuerung. Von Smartphones und Tablets über neue Windows-PCs mit kapazitiven Multi-Touch-Funktionen bis hin zu Digitalkameras sind Touchscreens heute allgegenwärtig.

Der menschliche Touch

Auch bei dieser Entwicklung halten Industriedisplays kaum Schritt, wobei resistive Touchscreens derzeit die vorherrschend eingesetzte Touch-Technologie darstellen. Die Multi-Touch-Bedienung wird im Windows-Ökosystem seit der Veröffentlichung von Windows 7 im Jahr 2009 unterstützt. Aber auch im industriellen Umfeld kann die Touch-Bedienung als effizientes Interaktionsmittel dienen. Die jüngste Touchscreen-Technologie in Form von projiziert-kapazitiven Touchscreens beziehungsweise PCAP ermöglicht die Multi-Touch-Bedienung auch bei Verwendung von Schutzglasschichten über dem Display – eine unverzichtbare Anforderung für viele industrielle Anwendungen.

Außerdem leiden PCAP-Displays im Gegensatz zu den resistiven nicht unter dem Drift-Phänomen, das bei Touchscreens zu einer unpräziseren Ermittlung der Eingabeposition führt. Dies stellt etwa in der Medizintechnik ein großes Problem dar, weil die Touchscreen-Abweichung Auswirkungen auf die Sicherheit des Patienten haben könnte. PCAP-Displays hingegen bewahren ihre Präzision auch langfristig und sind zudem dem Betrieb bei den extremen Temperaturen gewachsen, die im industriellen Umfeld häufig herrschen. Bei entsprechender Kalibrierung ist sogar eine Bedienung mit Handschuhen möglich.

Eine weitere häufig anzutreffende Gefahr beim industriellen und kommerziellen Einsatz besteht in der Belastung durch Staub oder andere Verunreinigungen. Staub ist als effektiver Killer von Elektrogeräten nur allzu gut bekannt. Industriedisplays müssen jedoch deutlich länger halten und zuverlässiger sein als vergleichbare Produkte für Endverbraucher. Abgedichtete Gehäuse lösen das Problem mit dem Staub, der sich negativ auf die Langlebigkeit des Geräts auswirken würde.

Allerdings bedeutet dies auch den Verzicht auf einen Lüfter. Das Wärmemanagement wird damit zu einem entscheidenden Faktor für das Gerätedesign, beispielsweise bei All-in-one-PCs für den kommerziellen Einsatz. Folglich zählt beim Stromverbrauch jedes Watt – auch beim Stromverbrauch des Displays. Daher müssen Industriedisplays nicht nur robust und zuverlässig, sondern auch möglichst energieeffizient sein, um in lüfterlosen Geräten eingesetzt werden zu können.

Niedrige Kosten, gute Ablesbarkeit

Die Kostenentwicklung für elektronische Bauteile und Geräte ist weiter rückläufig, wobei zu erwarten ist, dass LCD-Preise diesem Trend generell folgen werden. Dessen ungeachtet erscheinen immer wieder neue Anwendungen, die auf spezielle Fähigkeiten angewiesen sind: beispielsweise auf die gute Ablesbarkeit bei strahlendem Sonnenlicht oder auf einen extrem niedrigen Stromverbrauch. Um die Marktbedürfnisse erfüllen und gleichzeitig die Kosten unter Kontrolle halten zu können, sind neue Technologien gefragt, die mit den vorhandenen Produktionsprozessen und Fertigungsanlagen kompatibel sind. Sharp hat eine Reihe von Display-Technologien entwickelt, um die vielfältigen und sich rasch entwickelnden Bedürfnisse im Bereich der Industrieanwendungen abzudecken. Beispielsweise senken die extrem genügsamen Memory-in-Pixel-Displays von Sharp den Stromverbrauch bei statischen Anzeigen deutlich. Erreicht wird dies durch die Integration eines 1-Bit-Speicherschaltkreises für jedes Pixel des Displays. Die transreflektiven Displays des Unternehmens nutzen die Hintergrundbeleuchtung oder das Licht aus einer externen Quelle, um bei Tag und Nacht einen hohen Kontrast zu gewährleisten.

Orientierung an Consumer-Bereich

Trotz der langsameren Gangart bei der Einführung neuer Technologien hat es für die Industriedisplay-Branche nie einen besseren Zeitpunkt gegeben, um mit den jüngsten Entwicklungen in der Unterhaltungselektronik gleichzuziehen. Bei dem Displayhersteller Sharp ist man davon überzeugt, dass die Anwender die Vorteile für ihre industriellen Anwendungen bald erkennen werden. Vor diesem Hintergrund befindet sich derzeit eine Reihe von neuen touch-fähigen Industriedisplays im Breitbildformat mit Bildschirmdiagonalen von 10 Zoll (25,4 cm) bis 18,5 Zoll (47 cm) in der Entwicklung, darunter auch weitere Full-HD-Einheiten.

Ein Beispiel für ein bereits erhältliches Industriedisplay im Breitbildformat ist das Modell LQ156M1LG21 mit einer Bildschirmdiagonale von 15,6 Zoll (39,6 cm). Es weist neben seiner Full-HD-Auflösung (1.920 × 1.080 Pixel) und der auf 50.000 Betriebsstunden ausgelegten Hintergrundbeleuchtung einen hohen Kontrast und eine Leuchtdichte von bis zu 600 cd/m² auf.