Jak dobrać wyświetlacz do aplikacji? Poradnik od Unisystemu

Ekran to dziś coś więcej niż tylko element prezentujący dane. Stał się kluczowym interfejsem użytkownika, umożliwiającym intuicyjne sterowanie, błyskawiczną reakcję na komunikaty systemowe oraz bezpośrednią interakcję z funkcjami urządzenia.

W tym przewodniku przedstawiamy najważniejsze kwestie, na które warto zwrócić uwagę przy wyborze odpowiedniego wyświetlacza do projektowanego rozwiązania. To swoisty przewodnik po zagadnieniach, które niemal zawsze pojawiają się na początkowym etapie współpracy – pomagają nam lepiej zrozumieć potrzeby użytkownika końcowego oraz specyfikę aplikacji, w której ma zostać zastosowany nasz produkt.
Taki „technologiczny wywiad” to nie tylko formalność – to fundament efektywnej współpracy, który znacząco przyspiesza proces projektowania i pozwala uniknąć kosztownych błędów.

Technologia wyświetlania

Wybór odpowiedniej technologii wyświetlania to jeden z kluczowych etapów projektowania. W ofercie Unisystemu znajdują się m.in. wyświetlacze LCD-TFT, OLED, EPD (e-papier) oraz monochromatyczne (graficzne i znakowe). Każda z nich różni się budową i funkcjonalnością – m.in. sposobem prezentacji obrazu, poborem energii czy wymaganiami względem podświetlenia.

LCD-TFT to obecnie najpopularniejsze i najbardziej uniwersalne rozwiązanie. Sprawdzone, elastyczne i stale rozwijane, oferuje znakomite parametry optyczne, szeroki zakres przekątnych i formatów, dzięki czemu znajduje zastosowanie w niemal każdej aplikacji. Warto zwrócić uwagę na funkcję local dimmingu – miejscowego sterowania podświetleniem, które poprawia kontrast, umożliwiając wygaszanie nieaktywnych obszarów i jednoczesne doświetlanie tych z treścią. To sposób na znaczącą poprawę jakości obrazu bez rezygnacji z zalet TFT.
Coraz większym zainteresowaniem cieszą się także wyświetlacze EPD – szczególnie w urządzeniach zasilanych bateryjnie, gdzie liczy się niski pobór prądu.

Wymiary zewnętrzne wyświetlaczy

Dobór wyświetlacza warto rozpocząć od praktycznego pytania: ile miejsca może zająć moduł z wyświetlaczem? Znając dokładne wymiary przestrzeni przeznaczonej na ekran, łatwiej dobrać odpowiednie rozwiązanie i uniknąć problemów montażowych.

Wymiary zewnętrzne to nie tylko przekątna, ale pełna fizyczna wielkość całego modułu – wraz z ramką, panelem dotykowym, szkłem ochronnym i elektroniką sterującą. Właściwe dopasowanie eliminuje konieczność późniejszych modyfikacji konstrukcji obudowy.

Znając układ wnętrza urządzenia, można również lepiej zaplanować trasę przewodów, rozmieszczenie złączy czy system chłodzenia lub ogrzewania. Choć może się wydawać trywialny, ten parametr ma ogromny wpływ na ergonomię, estetykę i niezawodność projektu.

Rozmiary wyświetlaczy

Rozmiar wyświetlacza, czyli jego przekątna wyrażona w calach, wpływa na ogólne wymiary urządzenia, jednak to powierzchnia aktywna (ang. Active Area – AA) określa faktyczną przestrzeń, na której prezentowane są treści. Dobór odpowiedniego rozmiaru powinien uwzględniać zarówno warunki montażowe, jak i sposób interakcji użytkownika z urządzeniem.

Oprócz standardowych formatów prostokątnych dostępne są również wyświetlacze o niestandardowych kształtach – na przykład kwadratowe czy okrągłe – które sprawdzają się w miejscach, gdzie tradycyjne proporcje byłyby nieefektywne.

Warto również rozważyć formaty panoramiczne, szczególnie przydatne w systemach informacji pasażerskiej, w których szerokoformatowy obraz zwiększa czytelność i efektywność przekazu.

Rozdzielczość

Rozdzielczość to parametr określający liczbę pikseli, z których składa się obraz na wyświetlaczu – wyrażana jest jako iloczyn dwóch liczb: liczby pikseli w poziomie oraz w pionie. Dla przykładu, rozdzielczość 1920 × 1080 oznacza, że ekran prezentuje 1920 kolumn i 1080 wierszy pikseli, co daje w sumie ponad 2 miliony punktów tworzących obraz.
Dobór odpowiedniej rozdzielczości zależy od odległości, z jakiej użytkownik patrzy na ekran. Im większa gęstość pikseli, tym większa szczegółowość i komfort odbioru. Należy jednak pamiętać, że wyższa rozdzielczość oznacza większe wymagania sprzętowe – w tym m.in. dla kontrolera. Dlatego warto szukać balansu między jakością obrazu a możliwościami systemu.

Jasność wyświetlacza

Jasność wyświetlacza, określana w cd/m² (kandelach na metr kwadratowy), zwanych również nitami, to jeden z kluczowych parametrów wpływających na czytelność prezentowanej treści.

Warto podkreślić, że parametr ten odnosi się przede wszystkim do technologii LCD-TFT, w której obraz powstaje poprzez przepuszczanie światła z tylnego podświetlenia (tzw. backlight) przez warstwę ciekłych kryształów i filtrów kolorów. To właśnie system podświetlenia LED odpowiada za rzeczywistą jasność ekranu – jego moc, jakość komponentów i rozmieszczenie wpływają bezpośrednio na końcowy efekt wizualny.

Nie wszystkie technologie wizualizacji informacji emitują światło – przykładem są wyświetlacze EPD (e-papierowe), które odbijają światło otoczenia. W ich przypadku zamiast o „jasności” mówimy o czytelności w danych warunkach oświetleniowych.

W przypadku LCD-TFT dobór poziomu podświetlenia powinien być uzależniony od warunków, w jakich pracuje urządzenie – niezależnie od tego, czy jest to światło naturalne, sztuczne, intensywne czy ograniczone.
Dla zobrazowania:

• ok. 250 cd/m² – poziom wystarczający w warunkach domowych lub biurowych,
• ok. 750 cd/m² – do pracy w silnie oświetlonych wnętrzach,
• min. 1000 cd/m² – aplikacje zewnętrzne (w lokalizacjach o wysokim nasłonecznieniu rekomendujemy wyświetlacze o jasności min. 2500 cd/m² – np. rozwiązania od Litemaxa).

Zakres temperatur pracy

To, w jakim środowisku będzie funkcjonować urządzenie – w niskich lub wysokich temperaturach, a może w lokalizacjach o dużych wahaniach termicznych – bezpośrednio wpływa na dobór odpowiedniego wyświetlacza.
W ofercie Unisystemu dostępne są moduły o szerokim zakresie temperatur pracy, z których często spotykanym, a jednocześnie optymalnym zakresem jest od -20°C do +70°C.

W środowiskach, w których urządzenie może być narażone na skrajne warunki temperaturowe, powszechnie stosuje się dodatkowe rozwiązania wspomagające – systemy ogrzewania (np. grzałki) przy niskich temperaturach lub chłodzenia (np. wentylatory) przy wysokich temperaturach otoczenia. Pozwalają one utrzymać parametry pracy urządzenia na poziomie zapewniającym jego prawidłowe działanie.

W przypadku ekranów narażonych na bezpośrednie działanie promieniowania słonecznego istotna jest jeszcze jedna kwestia – odporność matrycy na przegrzewanie. Ekstremalne temperatury mogą doprowadzić do przejścia ciekłych kryształów ze stanu nematycznego w izotropowy, co skutkuje tzw. „czarnymi plamami” – trwałymi zaburzeniami obrazu. Aby temu zapobiec, stosuje się technologię HiTNI (High TNI), która bazuje na ciekłych kryształach o wyższej temperaturze przemiany fazowej. Dzięki niej matryca zachowuje stabilność optyczną nawet przy intensywnym nagrzewaniu, gwarantując czytelność obrazu. To technologia dedykowana aplikacjom pracującym w bezpośrednim świetle słonecznym – bez ryzyka uszkodzeń wynikających z przegrzania matrycy.

Panel dotykowy

Wiele nowoczesnych urządzeń wykorzystuje panele dotykowe jako główny interfejs użytkownika – umożliwiają one intuicyjne sterowanie funkcjami urządzenia bez potrzeby korzystania z fizycznych przycisków. W ofercie Unisystemu znajdują się panele dotykowe w różnych technologiach, m.in. pojemnościowej (CTP), rezystancyjnej (RTP) oraz opartej na podczerwieni (IR). Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od wymagań aplikacji oraz warunków, w jakich urządzenie będzie użytkowane.

Kluczowym aspektem wpływającym na jakość działania panelu dotykowego jest jego kalibracja. To właśnie ona decyduje o tym, czy urządzenie będzie prawidłowo reagować na dotyk – również w sytuacjach, które odbiegają od idealnych warunków laboratoryjnych. Odpowiednio skalibrowany panel potrafi rozpoznać gest nawet wtedy, gdy na powierzchni ekranu pojawiają się różnego rodzaju zanieczyszczenia, w tym ciecze.

Podobnie jest w przypadku obsługi urządzeń w rękawicach. Trudno wyobrazić sobie sytuację, w której pracownicy linii produkcyjnych musieliby je zdejmować, aby wykonać operację na ekranie. Byłoby to nie tylko niepraktyczne, ale w niektórych przypadkach także potencjalnie niebezpieczne. Dlatego panele dotykowe wykorzystywane w takich aplikacjach muszą być precyzyjnie skalibrowane – tak, aby zapewniały niezawodną obsługę w każdych warunkach, również w rękawicach.

W Unisystemie pomagamy nie tylko dobrać odpowiednią technologię panelu dotykowego, ale też skonfigurować go w taki sposób, by spełniał wymagania funkcjonalne i sprawdzał się w realnych warunkach pracy.

Multitouch

Technologia multitouch (wielodotykowa) umożliwia jednoczesne wykrywanie wielu punktów dotyku na powierzchni ekranu – to rozwiązanie, które diametralnie zmieniło sposób interakcji użytkownika z urządzeniami elektronicznymi. Dzięki multitouchowi możemy nie tylko wskazywać, ale także powiększać i pomniejszać, przesuwać czy obracać obiekty na ekranie – co znacząco zwiększa intuicyjność i komfort obsługi.

Multitouch może występować w różnych wariantach – od najprostszych, obsługujących dwa punkty jednocześnie (np. podstawowe gesty powiększania/zmniejszania), po zaawansowane systemy rozpoznające 10 i więcej punktów dotyku. Wybór odpowiedniego rozwiązania powinien być podyktowany specyfiką aplikacji; przykładowo: w interaktywnych kioskach warto rozważyć pełny zakres obsługi gestów z wieloma punktami dotyku.

Air bonding vs. optical bonding

Jednym z kluczowych etapów produkcji modułów wyświetlaczy jest proces łączenia poszczególnych warstw – od matrycy, przez panel dotykowy, po szkło ochronne. W praktyce stosuje się dwie technologie: air bonding oraz optical bonding. Różnią się one nie tylko sposobem wykonania, ale także właściwościami, którymi charakteryzuje się gotowy moduł.

Poniższa tabela przedstawia porównanie obu technologii:

Interfejs

Interfejs to swoisty „język”, za pomocą którego wyświetlacz komunikuje się z resztą systemu – dobór odpowiedniego interfejsu transmisji danych ma kluczowe znaczenie już na etapie projektowania urządzenia. Każdy z dostępnych interfejsów ma swoje zalety i wady – dlatego tak ważne jest, aby dopasować go do specyfiki zastosowania, wymagań sprzętowych oraz środowiska pracy.

Jednym z najczęściej stosowanych interfejsów jest LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) – rozwiązanie o dużej stabilności transmisji, wykorzystywane w wielu wyświetlaczach LCD-TFT, zwłaszcza tych o większych przekątnych. LVDS pozwala na szybki przesył danych przy niskim poziomie zakłóceń elektromagnetycznych, co czyni go idealnym dla np. aplikacji przemysłowych, medycznych czy transportowych. Wraz z rozwojem technologii pojawiają się też nowsze interfejsy – jak HDMI, MIPI czy eDP – oferujące większe przepustowości lub uproszczone okablowanie.

Szkło na froncie ekranu

W przestrzeniach publicznych, w których urządzenia są narażone na intensywną eksploatację, standardowy moduł z wyświetlaczem może wymagać dodatkowej ochrony – np. w postaci kilkumilimetrowej tafli szkła montowanej na froncie ekranu. Stanowi ona zabezpieczenie przed uszkodzeniami mechanicznymi, w tym również będącymi efektem aktów wandalizmu.

Odporność szkła na uszkodzenia klasyfikowana jest za pomocą oznaczeń IK. System ten został zdefiniowany w europejskiej normie EN 62262 (oraz jej międzynarodowym odpowiedniku – IEC 62262:2002). Skala obejmuje 10 poziomów – od IK01 do IK10, z których każdy odpowiada konkretnej wartości energii uderzenia, wyrażonej w dżulach. Przykładowo: szkło o oznaczeniu IK08 potrafi wytrzymać uderzenie o energii 5 dżuli, co odpowiada upuszczeniu ciężkiego przedmiotu o masie 1,7 kg z wysokości 300 mm. Taki poziom ochrony znacząco podnosi trwałość konstrukcji i pozwala ograniczyć ryzyko uszkodzeń wynikających z punktowych uderzeń.

Warto dodać, że szkło można dowolnie formować – nadawać mu niestandardowe kształty, wycinać otwory (np. pod przyciski mechaniczne), a także malować, nanosząc dowolne elementy graficzne, w tym logotyp producenta.

Powłoki na szkło lub powierzchnię wyświetlacza

Na rynku dostępne są również różne warianty powłok, które można nanieść na szkło ochronne lub powierzchnię wyświetlacza. Ich przeznaczeniem jest przede wszystkim poprawa wrażeń użytkownika korzystającego z ekranu. Poniżej opisujemy wybrane rodzaje powłok.

• AG (anti-glare) i AR (anti-reflective) – eliminują odbicia światła i poprawiają widoczność obrazu.
• AF (antifingerprint) – powłoka oleofobowa, redukująca pozostawianie odcisków palców. Ułatwia utrzymanie powierzchni ekranu w czystości, nawet przy częstej interakcji.
• AM (antimicrobial) – ogranicza rozwój mikroorganizmów na powierzchni. Rekomendowana dla miejsc publicznych o dużym natężeniu ruchu.
• AS (antishatter) – warstwa zapobiegająca rozpryskowi odłamków szkła w przypadku pęknięcia.
• UV – utwardzana promieniowaniem UV warstwa ochronna, niwelująca ryzyko degradacji komponentów spowodowane promieniowaniem słonecznym.

EAU – Estimated Annual Usage

W procesie projektowania i wdrażania urządzeń z modułami wyświetlaczy jednym z istotnych parametrów, który warto uwzględnić już na początku współpracy z dostawcą, jest EAU (Estimated Annual Usage), czyli szacunkowe roczne zapotrzebowanie na dany komponent, najczęściej wyrażone w liczbie sztuk.

Określenie EAU jest tak ważne, ponieważ wpływa bezpośrednio na kluczowe elementy całego łańcucha dostaw:

• dostępność komponentów – znając przybliżone zapotrzebowanie, możliwe jest wcześniejsze zabezpieczenie partii produkcyjnych u dostawcy – to szczególnie ważne w przypadku komponentów z długim czasem realizacji lub produkowanych na zamówienie;
• stabilność dostaw – produkty o stabilnym i przewidywalnym EAU łatwiej wprowadzić do harmonogramów produkcyjnych, co pozwala ograniczyć ryzyko przestojów czy opóźnień;
• dopasowanie rozwiązania – znając wolumen roczny, dostawca może zaproponować odpowiednie technologie i komponenty – optymalne kosztowo, ale też dostępne w długim horyzoncie czasowym (ważne dla projektów o kilkuletnim cyklu życia).

Warto zaznaczyć, że EAU nie musi być sztywno określoną liczbą – wystarczy orientacyjna estymacja, która pomoże w planowaniu produkcji i logistyki.

Zastosowanie

Jednym z kluczowych etapów doboru modułu wyświetlacza jest analiza przeznaczenia urządzenia, która pozwala określić, w jakich warunkach będzie ono użytkowane. To właśnie zastosowanie definiuje środowisko pracy oraz szczegółowe wymagania, wpływając bezpośrednio na wybór odpowiednich technologii, parametrów, zabezpieczeń i funkcjonalności.

Zanim zapadnie decyzja o konkretnym rozwiązaniu, warto odpowiedzieć na kilka pytań, takich jak:

• Czy urządzenie będzie wykorzystywane wewnątrz (indoor) czy na zewnątrz (outdoor)?
• Czy znajdzie się w przestrzeni publicznej, gdzie będzie narażone na intensywną eksploatację?
• Czy w otoczeniu, w którym ekran będzie obsługiwany, mogą występować ciecze, pyły lub inne zanieczyszczenia?
• Czy urządzenie będzie użytkowane w skrajnych temperaturach lub przy gwałtownych zmianach temperatury?
• Jak jasne będzie otoczenie, w którym ekran będzie obsługiwany? A może będzie narażony na bezpośrednie działanie promieni słonecznych?

Odpowiedzi na te pytania pozwalają zawęzić wybór technologii i rozwiązań konstrukcyjnych, które zapewnią nie tylko niezawodne działanie, ale też długą żywotność urządzenia. W wielu przypadkach samo wskazanie docelowego zastosowania wystarcza, by zaproponować optymalną konfigurację.

Unisystem jako kompleksowy Display Solution Provider

W Unisystemie stawiamy na partnerstwo technologiczne – dostarczamy rozwiązania z wyświetlaczami, które umożliwiają intuicyjną obsługę i skuteczną komunikację z elektroniką, niezależnie od przeznaczenia urządzenia.
Od 1995 roku konsekwentnie rozwijamy się w branży optoelektronicznej. Przez lata ewoluowaliśmy – od firmy skupionej na dystrybucji do roli dostawcy kompleksowych rozwiązań. Ta transformacja sprawiła, że dziś wspieramy klientów na każdym etapie realizacji projektów.

Zaufały nam firmy z całego świata, które poszukują nie tylko komponentów, ale przede wszystkim zaangażowanego partnera technologicznego, zdolnego przełożyć potrzeby projektu na funkcjonalne systemy. Naszą siłą jest wiedza i doświadczenie zdobywane przez dekady pracy w branży optoelektronicznej, które przekładamy na realne wsparcie dla naszych klientów. Dzielimy się naszym know-how, aby precyzyjnie dobierać komponenty, technologie i producentów zgodnie z potrzebami konkretnego konceptu.

Naszą współpracę opieramy na jasnej komunikacji – tak, by wspólnie tworzyć rozwiązania, które realnie wspierają rozwój produktów i wzrost biznesu naszych klientów.

Źródło: UNISYSTEM Sp. z o.o.