Comment choisir le bon écran LCD TFT pour les applications intégrées

Introduction

Choisir un écran pour un système embarqué est plus difficile qu’il n’y paraît. Vous devez équilibrer simultanément performances, fiabilité et coût, et les écrans grand public ne suffiront tout simplement pas. Les modules LCD TFT intégrés doivent fonctionner avec des budgets énergétiques serrés. Ils doivent survivre à des variations de température qui tueraient un panel de consommateurs typique. L'interface doit correspondre au contrôleur que vous utilisez. Et le module doit rester disponible pendant des années, et non des mois. Si vous vous trompez, vous vous retrouverez avec des délais retardés, des budgets explosés ou des retours sur le terrain. Cet article passe en revue les facteurs réels qui comptent lors du choix d'un écran LCD TFT pour le travail intégré.

Puissance et interface : les éléments non négociables

Sur quelle tension fonctionne votre système

La plupart des cartes embarquées fonctionnent avec une logique de 3,3 V ou 5 V. Votre écran doit correspondre à cela sans étages de régulation supplémentaires. Certains modules LCD TFT intégrés prennent en charge une alimentation unique de 3,3 V, ce qui maintient le chemin d'alimentation propre. Si votre système est alimenté par batterie, recherchez les modules qui consomment moins de 1 mA en veille. Cela seul peut prolonger considérablement la durée de vie de la batterie. Vérifiez toujours les numéros d'alimentation du module aux états actif et en veille par rapport au budget de votre système avant de verrouiller un choix.

Options d'interface et ce qu'elles signifient

L’interface détermine une grande partie de vos décisions de conception. Voici comment ils se décomposent en pratique.

SPI est votre ami pour les petits écrans jusqu’à environ 3,5 pouces. Il utilise environ 6 à 8 broches de signal, ce qui fonctionne bien lorsque votre microcontrôleur a des E/S limitées. Le problème est la bande passante. SPI ne peut pas pousser des fréquences d'images élevées ou de grandes résolutions, alors ignorez-le pour tout ce qui concerne la vidéo ou les animations.

Le parallèle RVB vous offre plus de débit pour les écrans moyens de l’ordre de 3,5 à 7 pouces. Vous le payez en nombre de broches. Attendez-vous à 16 à 24 lignes de données plus des signaux de contrôle. Associez-le à un MCU doté de suffisamment d’E/S ou à un processeur d’application.

LVDS prend le relais pour les écrans de 7 pouces et plus. Les paires différentielles gèrent les données à grande vitesse et rejettent bien le bruit électrique, ce qui est important dans les usines et les environnements industriels. Vous aurez besoin d'un émetteur LVDS sur votre carte.

MIPI DSI apparaît dans les conceptions haut de gamme exécutant des processeurs d'application. Il offre une bande passante solide avec moins de broches que le parallèle RVB. Les résolutions de 3,5 pouces à 10 pouces ou plus sont gérables. Les contrôleurs MIPI DSI résident généralement dans des processeurs et des SoC basés sur ARM.

Les spécifications optiques dépendent de l'endroit où se trouve l'écran

La luminosité concerne votre environnement lumineux

Pensez à l'endroit où l'appareil sera réellement placé.

Les équipements industriels intérieurs comme les terminaux d'usine et les scanners d'entrepôt conviennent avec 300 à 500 cd/m². Les modules LCD TFT standard avec rétroéclairage LED gèrent ces conditions sans problème.

La lumière extérieure ou ambiante lumineuse change les calculs. Optez pour au moins 800 cd/m². Les modules haute luminosité utilisent des matrices de LED et des films optiques plus puissants pour rester lisibles sous le soleil direct. IPS aide ici aussi en maintenant le contraste à des angles de vision plus larges.

Les instruments médicaux et de laboratoire se trouvent au milieu. Ciblez 400 à 600 cd/m² avec un rapport de contraste de 800:1 ou mieux si la précision des couleurs est importante pour le diagnostic.

Angle de vision : TN contre IPS

Les panneaux TN coûtent moins cher et répondent plus rapidement. Le problème est la sensibilité angulaire. Les changements de couleur et la baisse de contraste deviennent perceptibles au-delà d'environ 30 à 40 degrés de décentrement. Pour un outil de diagnostic portable que l'opérateur regarde directement, TN fonctionne bien.

Les panneaux IPS maintiennent des couleurs et un contraste cohérents jusqu'à 178 degrés. Si plusieurs personnes peuvent regarder l'écran depuis différentes positions, ou si l'écran est monté incliné à l'intérieur du boîtier, l'IPS est la meilleure solution.

Exigences de température

Les équipements embarqués se retrouvent dans toutes sortes d’endroits. L’indice de température doit couvrir votre pire cas.

Les équipements intérieurs tels que les instruments de laboratoire, les terminaux de point de vente et les kiosques ont généralement besoin de -20 ℃ à +70 ℃. Les environnements d'usine avec des panneaux IHM et des postes de contrôle poussent cela de -30 ℃ à +80 ℃. Les équipements extérieurs tels que les stations de surveillance, les appareils agricoles et les chargeurs de véhicules électriques exigent -40 ℃ à +85 ℃. Les dispositifs médicaux à proximité des patients n'ont besoin que de 0 ℃ à +50 ℃.

De nombreux modules LCD TFT de qualité industrielle sont dotés de plages de température étendues. Certains incluent des options de chauffage ou des mélanges de cristaux liquides à grande température. Choisissez-en un qui couvre vos conditions.

Conception physique et toucher

Montage et ajustement mécanique

Les modules LCD TFT sont livrés dans quelques formats mécaniques. Les modules standard sont livrés avec un cadre métallique et des trous de montage, ce qui simplifie l'intégration des découpes du panneau. Si votre boîtier a des dimensions inhabituelles, des conceptions mécaniques personnalisées sont une option. Les dimensions clés à vérifier incluent la taille de la zone active et l'épaisseur totale, l'emplacement des trous de montage et les spécifications de filetage, la direction de sortie du FPC et la longueur du câble, ainsi que la compatibilité de l'écran tactile si vous envisagez d'en ajouter un.

Panneau tactile : CTP ou RTP

De nombreuses applications embarquées fonctionnent mieux avec une interface tactile. Les écrans tactiles capacitifs prennent en charge les gestes multi-touch et ont fière allure sous une vitre. Les écrans tactiles résistifs sont la solution idéale lorsque les opérateurs portent des gants ou lorsque l'appareil peut voir de l'humidité. Certains fournisseurs proposent une intégration tactile collée ou aérienne pour simplifier votre construction.

Chaîne d'approvisionnement et qualité

Des certifications qui comptent

Les applications industrielles et médicales nécessitent généralement des données de fiabilité documentées. Recherchez les modules LCD TFT construits selon la gestion de la qualité ISO9001. La conformité RoHS et REACH est la norme pour les marchés européens. Les dispositifs médicaux peuvent nécessiter une biocompatibilité supplémentaire ou une documentation CEM.

Que se passe-t-il lorsque vous avez besoin de plus d'unités

Les produits intégrés restent plus longtemps que les équipements grand public. Des cycles de vie de cinq à dix ans sont courants. Vérifiez que votre fournisseur d'écrans peut prendre en charge la production aussi longtemps et n'échangera pas de spécifications sans préavis. Les solutions LCD TFT personnalisées proposées par des fabricants qui gèrent leur propre R&D et production vous offrent un meilleur contrôle que les modules grand public disponibles dans le commerce.

Conclusion

Le bon écran LCD TFT pour votre projet embarqué se résume à faire correspondre la compatibilité de l'interface, les performances optiques, la plage de température et la stabilité de l'alimentation par rapport aux exigences réelles de l'application. Si vous les réussissez, vous éviterez les cycles de refonte tout en gardant le produit sur la bonne voie.