Robust und langlebig Vermeidung von Re-Designs bei Änderung des Displays

Anders als im Consumer-Bereich ist man im industriellen Umfeld daran interessiert, Produkte länger „am Leben“ zu erhalten. Der Entwicklungsaufwand ist oft beträchtlich, und diese Kosten müssen, im Vergleich mit Massenprodukten, auf geringere Stückzahlen umgelegt werden. Langlebigkeit bezieht sich in diesem Fall also nicht darauf wie lange ein Produkt funktioniert – da gehe ich davon aus, dass es das nach ordentlichem Design recht lange tut, sondern wie lange ich das Gerät ohne erzwungene Änderungen, etwa durch abgekündigte Teile, fertigen kann.

Das Display ist eines jener Bauteile, die unter Umständen ein Re-Design eines Gerätes notwendig machen können. Kurze Produktlebenszyklen können hier zum Problem werden. Es gilt daher ein besonderes Augenmerk auf die Verfügbarkeit einer Anzeige zu legen. Dieses Thema gewinnt gerade jetzt an Aktualität. In Zeiten von Engpässen ist es unter Umständen erforderlich, ein Display zu tauschen. Betrachten wir nun dieses Thema im Detail.

Allgemein sollte man darauf achten, dass es einen vernünftigen EOL (End-Of-Life) Prozess des Herstellers gibt. Bei der Auswahl von Lieferanten legt Codico als Distributor darauf großen Wert. Aber natürlich kann man präventiv Maßnahmen setzen, um zukünftig Schwierigkeiten zu vermeiden und den Aufwand einer Änderung in Grenzen zu halten. Je nach verwendeter Display-Technologie ist die Langzeitverfügbarkeit unterschiedlich zu bewerten.

Monochrome LCDs

Beginnen wir bei den monochromen LCDs (Liquid Crystal Displays) und LCMs (Liquid Crystal Modules). Das Display-Glas ist in diesem Fall unkritisch. Die Herstellung solcher Anzeigen ist relativ einfach, der dafür notwendige Maschinenpark ist vergleichsweise günstig. Es gibt daher eine Vielzahl von Herstellern, die ein solches Display grundsätzlich fertigen können. Durch ihre Einfachheit ist diese Art von LC-Displays auch selten von Abkündigungen betroffen. Diese erfolgen meist wenn die Nachfrage für eine bestimmte Type nicht mehr gegeben ist. Im Falle von LCMs (Display-Module, die auch Controller und/oder Hintergrundbeleuchtung enthalten) sieht die Sache schon etwas anders aus.

Die Gefahr liegt dabei auf zwei Ebenen. Betrifft es das Backlight – die dabei verwendeten LEDs unterliegen einer ständigen Verbesserung und werden dadurch eher durch neuere Typen ersetzt – muss möglicherweise mit einem Re-Design der Hintergrundbeleuchtung durch den Hersteller eine zumindest mechanisch kompatible Lösung gefunden werden. Das erspart auf der Anwenderseite Änderungen und die Kosten halten sich im Rahmen.

Muss ein Controller auf dem Display ersetzt werden, ist meist mit Änderungen in der Ansteuersoftware zu rechnen. Das Display selbst bleibt in den Abmessungen gleich und eine vielleicht geänderte Anschlussbelegung des Controllers kann durch kostengünstigen Methoden, wie ein geändertes FPC, angepasst werden. Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass man beim Einsatz von monochromen LCDs weitestgehend sicher vor unüberbrückbaren Schwierigkeiten ist.

OLED Displays

Wir betrachten nachstehend die sogenannten Passiv-Matrix OLED Displays. Aktiv-Matrix OLED (AMOLED) Displays sind durch ihr primäres Einsatzgebiet in Smartphones und der Kurzlebigkeit dieser Produkte in der Industrie selten bis gar nicht vertreten. OLED-Anzeigen werden mit einem Halbleiterprozess hergestellt, der wesentlich aufwändiger als die Herstellung von LCDs ist. Alleine dadurch ist der Hersteller bestrebt, die Produkte länger zu produzieren. Eine Langzeitverfügbarkeit von über 10 Jahren ist bei diesen Anzeigen durchaus realistisch.

Die hohen Kosten der Herstellungsanlagen und auch der Aufwand für Forschung & Entwicklung ergeben eine überschaubare Anzahl an Herstellern. Um daher auf dem Markt voneinander profitieren zu können, hat man sich, bewusst oder unbewusst, auf eine Reihe von gleichen oder sehr ähnlichen Displaygrößen festgelegt. Das gibt dem Anwender zusätzliche Sicherheit.

Einziger kritischer Punkt ist, wie auch beim LCM, der Controller. Anders als oben gibt es nur wenige Firmen, die Controller für PMOLED-Displays herstellen. Solomon Systech (SSD) ist dabei mit Abstand Marktführer. Daneben gibt es zwar einige kleinere Hersteller, wie Sino Wealth, diese werden aber nicht in großem Stil eingesetzt. Auf Grund der Größe von SSD und der guten Finanzlage der Firma ist aber nicht mit Problemen zu rechnen. Der Hersteller hält sich an übliche EOL-Vorgangsweisen. Auch PMOLED Displays bergen daher kein großes Risiko bei einem langfristigen Einsatz. Zusätzlich minimieren einige Lieferanten bei Codico das Risiko, auf einmal ohne Display dazustehen.

TFT-LCDs

TFT (Thin-Film-Transistor) LCDs sind in der Herstellung noch eine Klasse über OLED-Displays angesiedelt. Die Fabriken dafür sind entsprechend teuer, sodass für kleinere Unternehmen diese große Investition nicht wirtschaftlich ist. Die Hersteller teilen sich also in solche, die eigene Fabriken besitzen und entsprechend große Mengen herstellen, und in eine viel größere Anzahl, die sogenannte „Cells“ dort zukaufen und die nachfolgenden Schritte bis zum fertigen Display selbst machen. Letztgenannte (also die große Mehrheit) sind im Grunde vollständig von den TFT-Glas-Herstellern abhängig.

Hat man auf ein bestimmtes Glas aus welchem Grund auch immer keinen Zugriff mehr, ist guter Rat teuer. Der erste, wenn auch etwas theoretische Ansatz ist, sich ein baugleiches, voll kompatibles TFT-Display entwickeln und fertigen zu lassen. Die Initialkosten dafür liegen, abhängig von der Größe, bei circa 100.000 bis über 200.000 US-Dollar. Nicht jedes Projekt verträgt das.

Mechanik

Eine Grundregel ist, sich an Standard-Displaygrößen zu orientieren und keine Ausnahme zu verwenden. Für Standardgrößen stehen immer mehrere Hersteller zur Verfügung, somit kann im Falle des Falles ausgewichen werden. Der Teufel steckt aber im Detail. Das Glas hat vielleicht die gleiche aktive Fläche, mechanische Abmessungen des Moduls können aber unterschiedlich sein. Das bedeutet, dass Gehäuse eventuell angepasst werden müssen. Speziell bei Kunststoff-Spritzguss kann das teuer werden, wenn Formen geändert oder neu angefertigt werden müssen. Abhilfe kann ein Coverglas schaffen.

Nach unserer Erfahrung ist mittlerweile in gut 90 Prozent aller Designs ein kapazitiver Touch und damit ein Frontglas vorhanden. Dieses wird etwas größer ausgelegt, damit kann auch eine Anzeige mit leicht unterschiedlichen Abmessungen integriert werden. Standard-Stärken gibt es ebenfalls für die Gläser. Zu beachten ist, dass auch die Stärke der TFT-Module, beispielsweise durch ein anderes Backlight, differieren kann. Das Gehäuse sollte auch flexibel gestaltet sein. Mitunter funktioniert ein Display-Tausch auch ohne großen Aufwand. Sollte ein Display mit TNGlas nicht mehr zu bekommen sein, gibt es vielleicht diese Type mit IPS-Glas. Die Anzeige kann dann 1:1 ersetzt werden, da mechanisch und elektrisch kein Unterschied besteht. Das wäre sogar ein Upgrade zu besserer optischer Qualität.

Elektronik

Auch wenn die Abmessungen gleich sein sollten, kann es Unterschiede beim Interface geben. Und das beginnt ganz simpel wieder bei der Mechanik, nämlich beim Display-Anschluss. Mit großer Wahrscheinlichkeit wird bei einem Ersatzprodukt auch ein anderer Connector verwendet und ein weiteres Problem entsteht.

Leider hat es sich bei Herstellern eingebürgert, nach Möglichkeit (auch bei Displays des gleichen Herstellers) immer einen anderen Stecker zum Einsatz zu bringen. Diese Thematik kenne wir nun seit vielen Jahren. Die kostengünstigste Abhilfe, sollte es einmal notwendig sein, ist, entweder mit einem Adapterboard zu arbeiten oder das Anschlusskabel mit den entsprechenden Gegenstücken auszustatten. Einige (Kabel-)Hersteller bieten beide Möglichkeiten von der Stange an. Einziger Lichtblick ist hier, sobald ein Display über ein FPC angeschlossen wird, reduziert sich das Thema in den meisten Fällen auf die Pin-Belegung.

Damit wären wir schon beim Thema. Bei gleichem Interface-Standard ist in vielen Fällen die Anschlussbelegung unterschiedlich, auch wenn grundsätzlich die Signale, meist auch die Spannungspegel, ident sind. Adapterboard oder die richtige (geänderte) Verkabelung können hier ebenfalls das Problem beseitigen. Sollte jedoch nur ein Ersatz mit einem komplett anderen Interface gefunden werden, muss etwas tiefer in die Tasche gegriffen werden. Leider muss in solchen Fällen ein Schnittstellenkonverter zum Einsatz kommen. Die Kosten dafür sind höher, und die Anpassung könnte möglicherweise etwas Entwicklungszeit brauchen.

Mit routinierten Partnern auf der Herstellerseite, kann dagegen vielleicht die Interface-Umsetzung in das Display integriert werden. Standards ändern sich im Laufe der Zeit, man denke etwa an das 4:3-Format, das von Wide-Formaten abgelöst wird. Um das Design zukunftstauglich zu entwickeln, fragen Sie deshalb nach den aktuellen Trends, damit Sie auch noch morgen auf der sicheren Seite sind.