Cómo las pantallas TFT IPS tipo barra maximizan el potencial gráfico en paneles con espacio limitado

Descripción general técnica: Las pantallas de transistor de película delgada (TFT) con conmutación en plano (IPS) de tipo barra de Newhaven Display proporcionan interfaces gráficas de formato ancho para equipos con espacio de panel limitado. Al estar disponible en tamaños de 2.9, 3.9 y 6.8 pulgadas, la familia combina amplios ángulos de visión, alta luminancia, interfaces host flexibles y temperaturas de funcionamiento de -20 °C a 70 °C. Los diseñadores pueden seleccionar configuraciones no táctiles, táctiles resistivas o táctiles capacitivas según la aplicación. Las opciones de interfaz varían según el modelo e incluyen RGB de 24 bits, control de interfaz periférica serial, tecnología de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS) e interfaz serial de pantalla MIPI. Los dispositivos representativos admiten controles industriales, equipos portátiles, electrodomésticos y sistemas de punto de venta, a la vez que proporcionan un área de visualización dentro de gabinetes/recintos alargados. (Descripción general cortesía de ChatGPT)

Los consumidores y profesionales esperan cada vez más pantallas a todo color y vibrantes que transmitan el estado del dispositivo y proporcionen interfaces de usuario intuitivas en aplicaciones que van desde equipos industriales y de uso médico hasta tableros de automóviles y electrónica de consumo. Sin embargo, los paneles de control compactos o alargados pueden dejar un espacio limitado para pantallas con relaciones de aspecto convencionales, lo que da lugar a diseños subóptimos que limitan las capacidades gráficas.

Los diseñadores necesitan pantallas compactas con una amplia relación de aspecto para maximizar el espacio limitado del panel, al tiempo que garantizan una gran legibilidad y capacidades de control táctil cuando sea necesario.

Este artículo analiza los desafíos de maximizar la legibilidad de la pantalla y las capacidades gráficas en aplicaciones con limitaciones de espacio. A continuación, presenta las soluciones de Newhaven Display y muestra cómo abordan estos desafíos y simplifican el desarrollo de interfaces hombre-máquina (HMI) compactas.

Por qué los paneles de control compactos o alargados tienen dificultades con las pantallas gráficas

Las pantallas gráficas permiten a los diseñadores comunicar la información del dispositivo con gran flexibilidad. Dependiendo de la Aplicación, una sola pantalla puede mostrar el estado del Dispositivo, las mediciones, las advertencias, los menús, los controles de usuario y más, y la información cambia según el modo de funcionamiento actual.

Muchas pantallas de transistores de película delgada (TFT) a todo color utilizan relaciones de aspecto familiares, como 16:9 y 4:3. Si bien son comunes en pantallas y monitores, estos formatos plantean desafíos de optimización espacial para los paneles de control con relaciones de aspecto anchas. Los sistemas de bastidores, los salpicaderos y los productos portátiles, por ejemplo, pueden ofrecer un amplio espacio en una dimensión, pero muy poco en la otra.

Al alojar pantallas TFT estándar, los diseñadores se enfrentan a dos opciones principales: aumentar el tamaño del gabinete para que quepa una pantalla más grande o utilizar una pantalla más pequeña para mantener el factor de forma del producto. Sin embargo, cuando el texto y los iconos son más pequeños y se pueden mostrar menos parámetros simultáneamente, la información importante puede resultar difícil de leer y puede requerir la navegación por varios niveles de menú o el cambio entre pantallas, lo cual no es adecuado para aplicaciones en las que los indicadores de estado deben permanecer visibles.

Para solucionar este problema, las pantallas TFT de tipo barra ofrecen un factor de forma alargado que se adapta a paneles de control anchos o verticales. Esto permite a los diseñadores implementar pantallas a todo color más grandes sin aumentar el tamaño del panel.

Sin embargo, la compatibilidad física es solo un desafío para lograr una integración eficaz de las pantallas. Las interfaces hombre-máquina (HMI) también deben mantenerse claramente legibles en las condiciones de funcionamiento previstas. La conmutación en el mismo plano (IPS) satisface este requisito.

Cómo mejora IPS el rendimiento de las pantallas TFT

Una pantalla de cristal líquido (LCD) TFT funciona cambiando la orientación de los cristales líquidos entre las capas polarizantes, lo que a su vez controla la cantidad de luz que pasa a través de cada píxel. La forma en que se organizan estas moléculas y cómo se mueven cuando se aplica voltaje depende de la tecnología LCD utilizada. En las pantallas IPS, los cristales líquidos giran en un plano paralelo a la pantalla (Figura 1). Esta disposición proporciona características ópticas más consistentes que las de las tecnologías de pantallas TFT tradicionales.

Figura 1: La tecnología IPS utiliza la alineación paralela de cristales líquidos para ayudar a mantener el contraste de la imagen y el color en amplios ángulos de visión. (Fuente de la imagen: Newhaven Display, modificado por Brandon Lewis)

Uno de los principales beneficios de la tecnología IPS es su amplio ángulo de visión, sobre el cual el color y el contraste se mantienen relativamente constantes. Esto es importante para las HMI que no siempre se visualizan de frente. En una pantalla industrial, por ejemplo, el texto, los gráficos o los indicadores de estado a menudo deben permanecer legibles a medida que un operador se desplaza alrededor de una máquina. De igual manera, las pantallas integradas en vehículos, equipos médicos o sistemas de control compartidos a menudo requieren una visibilidad clara desde múltiples posiciones.

Como tecnología LCD, IPS también evita los mecanismos de quemado permanente asociados con las tecnologías de pantallas emisivas. Esto resulta útil para productos como paneles de control industrial, concentradores de hogares inteligentes o pantallas de automoción, cuyas HMI a menudo muestran menús estáticos, información de estado o gráficos relativamente fijos durante largos periodos de funcionamiento.

Combinar la tecnología IPS con las pantallas TFT de tipo barra ayuda a los diseñadores a abordar los desafíos de diseño de paneles y legibilidad de pantallas para productos con relaciones de aspecto altas o anchas. Al seleccionar soluciones con capacidades adicionales, los diseñadores pueden mejorar aún más la experiencia de HMI.

Optimización del diseño de HMI compacto con pantallas TFT IPS de tipo barra con capacidad táctil

Con opciones de pantallas TFT IPS de tipo barra de 2.9", 3.9" y 6.8", Newhaven Display permite a los diseñadores maximizar las capacidades de visualización gráfica en paneles de control compactos o alargados. El alto brillo y contraste en toda la gama de productos favorece la legibilidad en entornos luminosos, incluida la luz solar directa, mientras que la tecnología IPS permite la visualización fuera del eje a 85° en las cuatro direcciones. Las pantallas también están clasificadas para funcionar de -20 °C a 70 °C, lo que las hace adecuadas para aplicaciones industriales, de automoción y de transporte exigentes.

Los modelos táctiles capacitivos están disponibles en todos los tamaños de pantallas TFT IPS de tipo barra y el factor de forma de 3.9" también ofrece una opción táctil resistiva adicional para una mayor flexibilidad de entrada. Este modelo y los modelos no táctiles de toda la gama también cuentan con un revestimiento antirreflejo para mejorar aún más la legibilidad de la pantalla en condiciones de mucha luz.

Para ayudar a proteger las señales de la pantalla contra interferencias electromagnéticas (EMI), el circuito impreso flexible (FPC) de cada pantalla incluye un blindaje y alberga el controlador de origen y el controlador táctil capacitivo de circuito interintegrado (I²C) (cuando corresponda). Esta protección es útil para las pantallas integradas en maquinaria industrial que contiene u opera cerca de motores, electrónica de potencia de conmutación y otras fuentes potenciales de EMI.

La programación gráfica y la conectividad de la pantalla varían en toda la gama. Cada modelo utiliza un cable flexible plano (FFC) de 40 pines con un paso de 0.5 milímetros (mm) para la conexión de la pantalla TFT. Las opciones táctiles capacitivas añaden un conector FFC de 6 pines independiente con un paso de 1 mm. Las pantallas de 2.9" combinan una interfaz RGB paralela de 24 bits para datos de píxeles con una interfaz periférica serial (SPI) de cuatro cables para la inicialización y el acceso a registros. Los modelos de 3.9" también utilizan una interfaz RGB paralela de 24 bits, con modos de control de habilitación de datos (DE), sincronización (SYNC) o SYNC-DE configurables por el usuario. Los modelos de 6.8" proporcionan una interfaz de pantalla de alta velocidad mediante una interfaz serial de pantalla (DSI) MIPI de dos carriles seleccionable por el usuario o una tecnología de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS).

Las opciones de pantallas TFT IPS de tipo barra de Newhaven Display permiten a los diseñadores adaptar las pantallas a todo color al diseño físico y a los requisitos de interacción del usuario de las HMI del producto final. Al examinar pantallas específicas, los diseñadores pueden comprender mejor sus ventajas para cada caso de uso.

Selección de la pantalla TFT IPS de tipo barra adecuada

Para obtener textos, gráficos e información de estado detallados, son importantes una alta densidad de píxeles y resolución. Estos requisitos hacen que el modelo NHD-2.9-376960AF-ASXP (Figura 2) sea una buena opción. Esta pantalla táctil de 2.9" ofrece tanto una alta densidad de píxeles como una resolución de 376 × 960 en un espacio de panel compacto diseñado para encajar horizontalmente en la altura de un bastidor de 1U.

Figura 2: La pantalla no táctil NHD-2.9-376960AF-ASXP ofrece una resolución de 376 × 960 para aplicaciones de pantallas compactas y alargadas. (Fuente de la imagen: Newhaven Display)

El NHD-2.9-376960AF-ASXP es muy adecuado para paneles de control industrial, dispositivos portátiles de uso médico y equipos audiovisuales profesionales, así como para otros sistemas en los que el espacio vertical del panel es limitado y los botones, interruptores o controles rotatorios ya forman parte de la HMI.

El NHD-3.9-480128AF-ASXP-T (Figura 3) de 480 × 128 píxeles está diseñado para adaptarse a una altura de bastidor de 1U y es la opción de 3.9" con control táctil resistivo. Este dispositivo permite a los diseñadores implementar un control táctil basado en la presión directamente en la pantalla, lo que reduce el espacio de panel necesario para las entradas físicas independientes. El control puede provenir del dedo sin revestimiento de un usuario, un guante grueso o una herramienta más precisa como un lápiz óptico, lo que aumenta la flexibilidad y la fiabilidad de la entrada.

Figura 3: El NHD-3.9-480128AF-ASXP-T combina una pantalla de 3.9 pulgadas y 480 × 128 píxeles con función táctil resistiva, lo que lo hace adecuado para HMI compactas que requieren una entrada directa del usuario. (Fuente de la imagen: Newhaven Display)

El panel táctil especifica una fuerza de activación de 30 a 100 gramos (g) y tiene una durabilidad contra picaduras clasificada en un millón de activaciones táctiles y una durabilidad de escritura con lápiz óptico clasificada en 100,000 caracteres. Esta resistencia hace que la pantalla sea adecuada para aplicaciones de control industrial, electrodomésticos y terminales de punto de venta (POS) que requieren una entrada táctil frecuente.

Con un tamaño de 6.8", el modelo NHD-6.8-4801280AF-ASXP-CTP (Figura 4) combina una pantalla TFT IPS de 480 × 1280 píxeles con función táctil capacitiva proyectada, lo que proporciona más espacio para gráficos y controles mientras mantiene una amplia relación de aspecto. La pantalla cabe dentro de la altura de un bastidor de 2U, lo que hace que el área gráfica adicional sea especialmente útil para equipos de servidores, sistemas de telecomunicaciones y controles industriales montados en rack.

Figura 4: El NHD-6.8-4801280AF-ASXP-CTP ofrece un toque capacitivo de 10 puntos, lo que permite un control complejo basado en gestos directamente en la pantalla. (Fuente de la imagen: Newhaven Display)

El controlador táctil admite hasta 10 puntos táctiles simultáneos. Esto permite a los diseñadores implementar interacciones multitáctiles y gestos definidos por software, como deslizar el dedo y pellizcar para hacer zoom, posibilitando interfaces de usuario que van más allá de las entradas táctiles de estilo de botones individuales.

Las capacidades multitáctiles y la mayor área de pantalla del NHD-6.8-4801280AF-ASXP-CTP permiten a los diseñadores crear HMI de dispositivos más complejos con menos restricciones, ya sea que el diseño del panel sea ancho o tenga limitaciones de espacio. Además, la tecnología IPS mantiene estas pantallas vibrantes y legibles desde muchas posiciones de funcionamiento.

Conclusión

Muchas aplicaciones de paneles requieren pantallas compactas y alargadas, legibilidad en gran angular y control táctil. Las pantallas TFT de tipo barra con tecnología IPS de Newhaven Display ayudan a los diseñadores a maximizar el espacio disponible en el panel y permiten interfaces gráficas a todo color que admiten amplios ángulos de visión y ofrecen una calidad de imagen constante, a la vez que ofrecen opciones flexibles de integración táctil y de interfaz.