Allt du behöver veta om kontrastjustering vid val av display
Displayer behöver tillräckligt hög kontrast för att synas bra och vara funktionsdugliga. Det är det omgivande ljuset som sätter förutsättningarna för vilka displayer som fungerar i varje enskild applikation.
En displays kontrastegenskaper har en liten variation från olika tillverkningsbatcher. I konstruktionsfasen av en ny produkt bör denna batchrelaterade variation i kontrastegenskaper kompenseras med kontrastjustering. Det räcker inte att låsa kontrastspänningen med ett fast resistorvärde utan justering av kontrastspänningen behövs.
LCD, EL, TFT eller OLED?
Monokroma passiva teckendisplayer kan ofta kommunicera korrekt information till en låg kostnad. Tänkvärt är att de traditionella grafiska LCD-displayerna drar mindre ström än TFT-färgskärmarna, och kan därför vara fullt tillräckliga om man samtidigt nöjer sig med lite långsammare uppdatering för grafer och staplar. För batteridrivna elektronikprodukter kan också en passiv STN (Super Twisted Nematic) vara rätt val tack vare den lägre strömförbrukningen som ökar drifttiden. Som mobiltelefonanvändare har vi vant oss vid displayer med fantastisk färgåtergivning, hög kontrast och hög upplösning i vår elektronik; TFT-displayer är mer lämpliga att visa avancerad grafik genom sina snabbare omslagstider. De är aktiva och har mycket hög kontrast och de är nämligen bättre anpassade för rörliga bilder vid bredare omgivningstemperatur. Även OLED displayer har fördelarna med snabba omslagstider, dessutom har de lägre strömförbrukning än TFT och extremt bra kontrast. EL displayer klarar extrema temperaturer, har fantastiskt bra kontrastegenskaper, är synlig från alla betraktningsvinklar och är liksom OLED illuminerande.
Transflektiva displayer för ljusstarka miljöer
LCD-displayer som är utrustade med ett lysande lager på ena sidan är transmissiva. De reflektiva använder istället ljus som finns i omgivningen för att reflektera bakre delen av skärmarna. När dessa tekniker kombineras kan man skapa en transflektiv LCD. Jämförelsevis uppvisar transmissiva displayer bättre färgåtergivning och ljusgenomsläpp än de transflektiva. Detta innebär generellt att transmissiva fungerar bäst i mörker och i vanlig inomhusbelysning, medan det omvända gäller i ljusstarka miljöer där läsbarheten blir skarpare genom de reflektiva respektive de transflektiva skärmarna, eftersom att de drar nytta av omgivningsljus.
För passiva mono-LCD:er fungerar transflektiviteten särskilt bra vid infallande ljus, trots sin låga kontrast. För transmissiva mono-LCD: er kan bakgrundsbelysningen ökas för bättre läsbarhet i ljusstarka miljöer, men det begränsas samtidigt av att det svarta också blir ljusare, så kallad genomblödning.
Positiva displayer ger bättre svärta
Displayens utseende och kontrast påverkas också om den är av positiv (normaly white) eller negativ (normally black) typ. Den sistnämnda har bättre ljusgenomsläpp över ljusspektrets alla våglängder medan den första ger bättre svärta.
Anpassningar av TFT för att nå god kontrast
Det hittills vanligaste sättet att anpassa TFT-displayer för läsbarhet i ljusa omgivningar är att öka ljusstyrkan för att på så sätt ”övervinna” omgivande ljus. Detta kan ske antingen ”aktivt” genom uppgradering eller utökning av bakgrundsbelysningen, eller ”passivt” genom optiska filmer och filter. Men med dessa anpassningar kommer många andra problem. Att höja displaypanelens ljusstyrka kan inte förbättra läsbarheten om det bekostas av att kontrasten försämras. Det vi människor är mest känsliga för och uppfattar är nämligen kontrast, dvs. kvoten mellan ljust och mörkt (observera och beakta det relativa i detta). Om ljusstyrkan ökas utan att kontrasten justeras kommer även det mörka på displayen att bli ljusare vilket resulterar i samma eller till och med sämre kontrast och effekten av den ökade ljusstyrkan är i stort sätt samma läsbarhet som innan. Med andra ord så behöver inte högre ljusstyrka nödvändigtvis betyda bättre läsbarhet i starkt omgivningsljus. Dessutom anpassar sig ögat snabbt till ljusare miljöer (läs ljusare displayer) och den uppnådda effekten blir relativt liten. Både kontrast och ljusstyrka är således viktiga parametrar för läsbarhet i starkt omgivningsljus, där hög kontrast är den viktigaste parametern. Några exempel på vad man bör tänka på angående ljus och kontrast redovisas nedan.
Problemlösning
Vid ökad ljusstyrka på aktiva skärmar bör man även vara mycket varsam på den ökade effektförbrukningen och se upp så att man inte hamnar i en negativ spiral där ljusstyrkan och effekten ökas på hela tiden för att få bättre läsbarhet i solljus utan att man egentligen uppnår något extra med detta. Ökad effektförbrukning betyder som bekant även ökad värmeutveckling – och värme i en display kan vara förödande för prestandan och livslängden. Lägg därtill inkommande värmestrålning utifrån om displayen används i direkt solljus. Detta kan skapa en direkt skadlig och förödande värmefälla (växthuseffekt) inuti displayen (UV-ljus i sig är även direkt skadligt för TFT-paneler), speciellt om man använder något slags front eller skyddsglas över displayen. Nyckeln till problemet är som alltid verkningsgraden, ju mindre effekt som behöver tillföras desto mindre värme behöver ledas bort från systemet. Det mest effektiva sättet att motverka en stegrande värmeutveckling och därmed förlust i verkningsgrad och prestanda i ett displaysystem är att leda bort värme genom användning av kylfläktsystem, sensorer och reglersystem som håller temperaturen på en så optimal nivå som möjligt. Kontrasten i en TFT-LCD försämras även avsevärt vid låga temperaturer under 0 °C. Både hög ljusstyrka och hög kontrast är således svårt att upprätthålla vid låga och ibland även vid höga temperaturer.
Kontrastjustering avgörande för funktion
LCD-displayer innehåller LC-vätska (Liquid Crystal) och denna blandning bidrar till vilka kontrastegenskaper displayen får. LC-vätskan tillsammans med polarisationsfilmer där den bakre väljs med olika reflektionsgrad avgör vilken kontrast som går att uppnå. Därefter är det drivningen av displayen som avgör hur bra kontrastegenskaperna blir. I drivningen behövs kompensation av kontrastspänningen då LC-vätska påverkas av omgivningstemperatur.
Viktigt att poängtera är att kontrastegenskaperna får en liten variation från olika tillverkningsbatcher. I konstruktionsfasen av en ny produkt bör denna batchrelaterade variation i kontrastegenskaper kompenseras med kontrastjustering. Det räcker inte att låsa kontrastspänningen med ett fast resistorvärde utan justering av kontrastspänningen behövs. Både batchrelaterade och temperaturberoende kontrastvariationer påverkar kontrasten och även betraktningsvinklarna, kort sagt hur bra displayen upplevs av användaren.
Vi guidar er gärna! Boka upp oss för ett besök så tar vi med mätinstrument och demoenheter med displayer.
