Jste zde

ChLCD - Displeje bez potřeby trvalého napájení !

Antonín Vojáček, 30. Květen 2005 - 19:41

ChLCD, tedy Cholesterické LCD dipleje, umožňují trvalé zobrazení obrazu bez napájení displeje a s čitelností ze širokého rozpětí zorných úhlů. Komunikace s oddělenými řadiči displejů probíhá přes sériovou komunikaci RS-232 , RS-485 nebo bezdrátově RF přenosem. Takové displeje a vývojové kity vyrábí firma Kent Displays a do čR je distribuuje HT-Eurep Electronics.

Firma Kent Displays Incorporated se vyznačuje výrobou cholesterických LCD displejů (ChLCD) různých rozměrů pro různé aplikace. Tyto displeje se vyznačují nulovou spotřebou energie při zobrazování neměnného zobrazení v podobě libovolné grafiky, obrázku nebo textu. To je řadí jako hlavní volbu pro dlouhodobé zobrazování pomalu měnících se informací v průmyslovém prostředí, prostředí výměníkových stanic a všude tam, kde je nutné stále zobrazovat data, parametry a informace ze senzorů, systémů s PLC, PAC či průmyslových počítačů s minimální spotřebou energie a velkou spolehlivostí. Komunikace s displejem může probíhat přes sériovou komunikaci RS-232/TTL nebo RS-485, příp. radiovým RF přenosem.

Stručný přehled vlastností

Všechny běžné ChLCD se vyznačují společnými vlastnostmi dané strukturou displeje:

Nulová spotřeba energie během zobrazení na displeji
Napájení je nutné jen při nahrávání nového zobrazení do displeje
Velký zorný úhel srovnatelný s klasickým papírem
Kontrast 25:1
Nepoužívá se podsvícení ani jiný umělý zdroj světla
Odraznost externího dopadajícího světla až 40%
Horší dynamické vlastnosti - úplný update zobrazení trvá 0.4 až 1 s
RS-232 a RS-485 komunikace s řadiči displejů
Vývojový kit k dispozici ke každému typu displeje

APLIKACE

Zařízení HMI (Human-Machine Interface)
Zobrazování informací pro příchozí klienty na úřadech (viz. obrázek)
Informační směrové tabule v chodbách budov
Označení dveří
Informační tabule na nádražích a zastávkách veřejné dopravy
Zobrazení aktuální nabídky a cen sortimentu v prodejnách
Zobrazování libovolných informací, dat a parametrů z PLC, PAC systémů
Zobrazování informací o teplotách, režimu a nastavení MaR výměníkových stanic
Indikace stavů a parametrů libovolných senzorů
Zařízení s bateriovým napájením
Přenosná informační zařízení
Elektronické informační etikety na prodávaných výrobcích, regálech
Terminálové aplikace
apod.

Princip funkce a vlastnosti ChLCD

Základem všech cholesterických displejů je odraz a rozptyl dopadajícího světla od natočených molekul kapalných krystalů. Výsledkem jsou LCD displeje bez použití podsvícení nebo odrazných ploch, jak je tomu u klasických LCD. Protože se zde nevyužívá polarizace dopadajícího světla, cholesterické displeje se vyznačují širokým zorným úhlem pro čtení, téměř srovnatelný s klasickým papírem. S velikostí úhlu se pouze trošku mění kontrast a barevné podání. Odráží se až 40% dopadajícího světla a kontrast se pohybuje v rozsahu 11:1 až 25:1 (dle zorného úhlu) - viz. obrázek 1.

Obr. 1. Polární reprezentace změny kontrastu displeje se zorným úhlem

Další obrovskou výhodou je možnost dlouhodobého zobrazení informace i bez dodávané energie. V praxi to znamená, že připojené napájecí napětí je nutné pouze během načítání a přepisu nového zobrazení do displeje. Poté již je možné zdroj odpojit, zatímco text či grafika je stále vidět na displeji - viz. obrázek 2.

Obr. 2. Porovnání energetické náročnosti ChLCD a klasických STN LCD

Plný update obsahu zobrazení displeje trvá zhruba okolo 0,4 až 1,2 sekund při teplotě 25 °C, ale až jednotky sekund při teplotě okolo 0°C. Proto tento displej není příliš vhodný pro zobrazování rychlých dynamických dějů. Jeho výhoda tedy spočívá v stálém zobrazování neměnného nebo pomalu měnícího se textu nebo obrázku.

Obr. 3. Průběh doby potřebné pro plný přepis zobrazení displeje v závislosti na teplotě (detail)

ChLCD Displeje od Kent Display

Firma Kent Displays Incorporated vyrábí cholesterické displeje v širokém rozsahu velikostí a rozlišení. Z hlediska těchto parametrů je celý sortiment souhrnně znázorněn tabulkou 1.

LCD Display Module	Rozlišení / Formát Sloupce x řádky	DPI	Aktivní oblast v palcích šířka x výška x úhlopříčka	Aktivní oblast v mm šířka x výška x úhlopříčka
128x32x2.3	128 x 32	54	2.17 x 0.64 x 2.26	55 x 16 x 57
240x160x2.9 (1/8 VGA)	240 x 160	100	2.40 x 1.60 x 2.88	41 x 61 x 73.5
320x80x3.8	320 x 80	80	3.78 x 1.11 x 3.94	96 x 28 x 100
320x240x5.6 (1/4 VGA)	320 x 240	72	4.50 x3.43 x 5.63	114 x 87 x 143
640x480x9.4 (LVGA)	640 x 480	85	7.56 x 5.67 x 9.45	192 x1 44 x 240
SVGA	800 x 600	55	14.5 x 10.9 x 18.1	368 x 276 x 460
INFOSIGN®	240 x 30	20	12.0 x 1.5 x 12.1	305 x 38 x 307

Tab. 1. Přehled nabídky cholesterických displejů Kent

ChLCD 128x32x2.3

Tyto moduly displejů jsou vhodné pro malá textová a grafická zobrazení. řada je koncipována jako modulární jednotky s odděleným obvodem řadiče a samotného displeje. Displej s formátem 128 x 32 pixelů a rozlišení 54 dpi má rozměry zobrazovací plochy 55 x 16,3 mm. Napájecí napětí musí být v rozsahu 3 až 9V. Komunikace s nadřazeným systémem (CPU) může probíhat přes klasické rozhraní RS-232 nebo sériové TTL prostřednictvím řadiče displeje obsahující generátor fontů, částečný nebo plný update grafiky obsahu zobrazení displeje a propojení s displejem pomocí 18pinového konektoru (8 datových vodičů) nebo 20drátovým ZIF Flex kabelem. K řízení spotřeby je zde automatický sleep mód a pro zpětnou kontrolu funkce a stavu displeje zase diagnostické LED.
Plný update obsahu zobrazení displeje trvá zhruba 0,42 sekund při teplotě 25 °C, ale až 2,6 s při teplotě blížící se 0°C. Pracovní rozsah teplot je 0 až 60 °C.

ChLCD VGA 640x480x9.4

Tato řada představuje displej formátu 640x480 pixelů, 85 dpi a úhlopříčkou 240 mm pro grafiku, text a terminálové aplikace. řada je opět koncipována jako modulární jednotky pro obecné textové a grafické aplikace s odděleným obvodem řadiče a samotného displeje (viz. obrázek 4.). To umožňuje využít řadič jiných výrobců nebo softwarový řadič nějakého CPU. Firemní řadič 10120, propojený s displejem pomocí rozhraní 2x 10 pinů, umožňuje komunikaci a programování displeje prostřednictvím sériového rozhraní RS-232, TTL, RS-485 nebo RF přenosem. Každý řadič má svoji adresu, a proto je možné adresovat paralelně až 32 řadičů.

VGA displej nabízí mnoho funkcí přechodu mezi snímky (narolování, plynulý přechod apod. nebo různé animované sekvence) a plný nebo jen částečný update zobrazení. VGA řadič obsahuje textový generátor s možností volby fontů (10, 15 nebo 30 řádkové fonty nebo znaky 5x7). Například 30 řádkový font umožňuje generovat až 16 řádků textu se 40 znaky. Displeje se nabízejí v různých kombinacích barev (žlutá/černá, bílá/modrá, zelená/černá). Mezi další funkce patří Wait/Idle/Slep módy, které nulují nebo velmi omezují spotřebu displeje resp. řadiče displeje v době bez komunikace s řídícím procesem.

Napájení lze provádět zdrojem 3,5 až 9V. Pracovní teplota displejů je -20 °C až +80 °C.

INFOSIGN ChLCD 240x30x12.1

Tato řada představuje univerzální displej s formátem 240x30 pixelů a rozlišením 20 dpi. Svojí konstrukcí a provedením se však nejvíce hodí pro použití v budovách a kancelářích jako informační displej nebo vizitky na dveřích. Tomu je uzpůsoben i formát a rozměr (viz. obrázek). Součástí je široká podpora komunikace s displejem prostřednictvím RS-232 a RS-485, přičemž při použití RS-232 lze paralelně z hostitelského zařízení ovládat až 12 displejů a s použitím RS-485 až 384 displejů !

Obr. 4. Blokové schéma řízení displejů prostřednictvím RS-232 a RS-485

Nabízí se tedy možnost prostřednictvím programu pro OS Windows řídit zobrazování dat v celé budově z jednoho PC.

Obr. 5. Obrazovka programu Infosoft pro editaci zobrazovaných textů paralelně pro 4 displeje

Vývojové kity

K dispozici ke každému typu displeje je příslušný vývojový kit obsahující vše potřebné pro zprovoznění a testování displeje včetně CD-Rom se softwarem pro PC. Pro OS Windows je nabízen software VGAsoft, který umožňuje generovat znaky a jednoduše navrhovat grafiku pro zobrazení na displej.

Závěr

Všechny druhy displejů, uvedených v tomto článku, i ostatní výrobky firmy Kent Displays distribuuje do české republiky firma HT-Eurep Electronics spol. s r.o. Bližší informace o nabízených produktech i s odkazy na stránky výrobců najdete na www.hte.cz.