Um Displayhelligkeit und Sonnenlichtlesbarkeit zu spezifizieren, muss definiert werden, was der Benutzer lesen muss, wo das Display eingesetzt wird und wie die fertige Baugruppe gemessen wird. Ein reiner Leuchtdichtewert zeigt nicht, ob ein Bildschirm in direktem Sonnenlicht lesbar bleibt. Reflexionen, Betrachtungswinkel, Kontrast, Deckglas und Temperatur beeinflussen das Ergebnis.
Bei einem eingebetteten TFT-LCD beginnt man mit einem Leuchtdichteziel an der fertigen Sichtfläche und validiert dann repräsentative Inhalte unter definierten Umgebungslicht- und thermischen Bedingungen. Dieser Ansatz macht die Anforderung prüfbar und hilft Lieferanten, komplette Baugruppen zu vergleichen statt isolierte Panel-Kennzahlen.
Helligkeit und Beleuchtungsstärke beschreiben unterschiedliche Größen
Display Leuchtdichte beschreibt Licht, das von einer Oberfläche in einer bestimmten Richtung zu einem Beobachter gelangt. Sie wird in Candela pro Quadratmeter (cd/m²) ausgedrückt; ein Nit ist ein cd/m². Eine Leuchtdichtespezifikation sollte das Bildmuster, die Messposition und -richtung, die Displayeinstellung, die Temperatur und den Betriebszustand angeben.
Umgebungs- Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, beschreibt Licht, das auf eine Oberfläche auftrifft. Ein Display-Leuchtdichtewert in Nits kann nicht direkt in eine Außenbeleuchtungsstärke in Lux umgerechnet werden. Die Wirkung dieses Umgebungslichts hängt davon ab, wie die Displaybaugruppe es reflektiert und wo sich Lichtquelle und Betrachter befinden.[1]
Beispielsweise können zwei Bildschirme dieselbe Beleuchtungsstärke empfangen, aber unterschiedliche Blendung zeigen, weil ihre Oberflächenbehandlungen oder Winkel unterschiedlich sind. Ebenso kann derselbe Bildschirm bei diffusem Tageslicht anders aussehen als bei direkter Sonnenreflexion.
Die gesamte Sichtfläche messen
Ein Panel-Datenblatt kann die Leuchtdichte am LCD-Modul angeben. Das fertige Produkt kann einen Touchsensor, Klebstoff, Schutzfolie, Deckglas oder Gehäusefenster hinzufügen. Diese Schichten können sowohl das durchgelassene Licht als auch die Reflexionen verändern. Es ist zu spezifizieren, ob ein Wert für das nackte Modul oder für die Außenseite der endgültigen Baugruppe, gilt, und letzterer zu verwenden, wenn er das darstellt, was der Bediener sieht.
Testmuster und Hintergrundbeleuchtungseinstellung dokumentieren. Eine Vollweiß-Messung, eine kleine weiße Fläche und ein realer Benutzeroberflächen-Bildschirm können unterschiedliche Ergebnisse liefern, insbesondere wenn ein System die Helligkeit je nach Inhalt oder Temperatur ändert. Definieren, ob die Anforderung ein typischer Wert, ein minimaler Akzeptanzwert oder ein gemessener Wert für eine bestimmte Probe ist. Diese Begriffe sind nicht austauschbar.
Warum Umgebungskontrast wichtig ist
Ein Dunkelraum-Kontrastverhältnis vergleicht helle und dunkle Displayzustände unter kontrollierten Bedingungen mit niedrigem Umgebungslicht. Im Freien kann Umgebungslicht, das zum Betrachter reflektiert wird, die scheinbare Leuchtdichte dunkler Bereiche erhöhen und den Abstand zwischen Text und Hintergrund verringern. Die Display-Richtlinien der NASA weisen darauf hin, dass Reflexionen die Leuchtdichte, den Kontrast und die Farbe unter Umgebungsbeleuchtung beeinflussen können.[2]
Für eine definierte Testgeometrie kann ein Umgebungskontrastverhältnis als die gemessene Leuchtdichte eines hellen Zustands geteilt durch die gemessene Leuchtdichte eines dunklen Zustands beschrieben werden, beide unter der angegebenen Beleuchtung. Die Messung muss die Lichtquelle, Winkel, Muster und Instrumentenposition spezifizieren. Ein einzelner Reflexionsgrad in Prozent kann nicht alle Blendungssituationen vorhersagen.
Eine einfache Veranschaulichung von reflektiertem Licht
Angenommen, nur zur Veranschaulichung, ein Display trägt 800 cd/m² in seinem weißen Zustand und 1 cd/m² in seinem schwarzen Zustand bei, und reflektiertes Umgebungslicht fügt beiden Messungen dieselben 100 cd/m² hinzu. Das resultierende Verhältnis ist ungefähr 900 ÷ 101, oder 8,9:1, anstelle des Dunkelbedingungen-Verhältnisses von 800:1.
Dies ist ein vereinfachtes Lehrbeispiel, keine Vorhersage für ein reales Modul. Reale Reflexionen können sich mit der Bildfläche, der Oberfläche, der Beleuchtungsrichtung und dem Betrachtungswinkel ändern. Spiegelnde Blendung kann einen lokalen Bereich verdecken, selbst wenn eine einzelne durchschnittliche Kontrastzahl akzeptabel erscheint.
Die Umgebung und die Aufgabe des Benutzers spezifizieren
Beschreiben, ob das Display drinnen in der Nähe eines Fensters, draußen im Schatten oder in direktem Sonnenlicht verwendet wird. Die erwartete Ausrichtung des Bildschirms, der Bereich der Betrachtungswinkel und die Positionen, an denen eine helle Quelle zum Benutzer reflektieren kann, definieren. Gehäuse, Blende oder Montagewinkel einschließen, wenn sie das auf das Display treffende Licht verändern.
Dann die visuelle Aufgabe definieren. Das Lesen kleiner schwarzer Schrift, das Erkennen eines Warnsymbols und das Betrachten eines Fotos stellen unterschiedliche Anforderungen an die Schnittstelle. Repräsentative Textgrößen, Farben, Alarme und Grafiken in der tatsächlichen Betrachtungsentfernung testen. Eine allgemeine Behauptung wie “sonnenlichtlesbar” ist unvollständig, es sei denn, der Inhalt und die Betrachtungsbedingungen sind definiert.
Reflexionen reduzieren, bevor man sich nur auf eine hellere Hintergrundbeleuchtung verlässt
Antireflexions- (AR) Behandlungen zielen darauf ab, reflektiertes Licht an den relevanten Oberflächen zu reduzieren. Antiblend- (AG) Oberflächen streuen Reflexionen, was ein scharfes reflektiertes Bild reduzieren kann, aber Trübung verursachen oder die wahrgenommene Schärfe beeinträchtigen kann. Das Ergebnis hängt von der Behandlung und dem kompletten optischen Stapel ab.
Optisches Bonding kann einen Luftspalt durch einen optischen Klebstoff ersetzen und Reflexionen an ausgewählten internen Grenzflächen reduzieren, wenn die Materialien und die Konstruktion geeignet sind. Es beseitigt nicht automatisch die Reflexion von der Außenfläche. Den vorgeschlagenen Stapel, Touch-Anforderungen, Nacharbeitsbeschränkungen und optischen Ergebnisse mit dem Lieferanten überprüfen.
Die Wahl ist ein Kompromiss. Eine hellere Hintergrundbeleuchtung, ein reflexionsärmerer Stapel, eine Deckglasbehandlung und eine mechanische Blende können alle die Sichtbarkeit, Leistung, Wärme, das Touch-Verhalten, das Erscheinungsbild und die Kosten beeinflussen. Fertige Muster in der vorgesehenen Umgebung vergleichen.
Dauerhafte Helligkeit und thermische Bedingungen spezifizieren
Die kurzzeitig bei Raumtemperatur gemessene maximale Leuchtdichte repräsentiert möglicherweise nicht die dauerhafte Ausgangsleistung in einem versiegelten Außengehäuse. Die Hintergrundbeleuchtung erzeugt Wärme, und ein System kann die Ausgangsleistung reduzieren, um innerhalb seiner thermischen Grenzen zu bleiben. Umgebungstemperatur, Sonnenerwärmung, Gehäusebelüftung und Einschaltdauer sollten daher Teil der Anforderung sein.
Den erforderlichen Betriebsmodus, die Stabilisierungs- oder Einbrennzeit, die Umgebungs- und relevanten Gehäusebedingungen und das minimale Leuchtdichte- oder Lesbarkeitsergebnis nach der Stabilisierung definieren. Der Betriebstemperaturbereich des Panels allein legt nicht die Leuchtdichte fest, die es im Endprodukt aufrechterhalten kann. Die komplette Baugruppe verifizieren.
Eine umsetzbare Spezifikation erstellen
| Anforderung | Was zu dokumentieren ist |
|---|---|
| Leuchtdichte | Minimal- oder Typwert; gemessene Oberfläche, Betrachtungsrichtung, Muster, Helligkeitseinstellung und Temperatur. |
| Umgebungsbedingung | Beleuchtungsstärke an der Displayebene, Quellentyp, Einfallswinkel, diffuse und direkte Anteile, wo relevant. |
| Lesbarkeit | Repräsentativer Inhalt, Betrachtungsentfernung und -winkel, Akzeptanzmethode und etwaiges Kontrastziel unter der definierten Geometrie. |
| Optische Baugruppe | Panel-Revision, Touch-Schicht, Deckglas, Beschichtungen, Bonding und Schutzfolien. |
| Thermischer Betrieb | Umgebungs- und Gehäusebedingungen, Laufzeit, Helligkeitssteuerungsmodus und stabilisiertes Ergebnis. |
| Leistung und Integration | Backlight-Treiber, Strom- und Dimmungsanforderungen, Versorgungsgrenzen, Touch- und Host-Schnittstelle. |
Legen Sie numerische Zielwerte auf Basis des Anwendungsfalls und des Validierungsplans des Produkts fest. Es gibt keinen einzelnen Nit-Schwellenwert, der beweist, dass jedes Display unter allen Außenbedingungen lesbar ist. Die Tageslichtlesbarkeitsforschung des NIST behandelt Display- und Reflexionsmessungen gemeinsam mit der Beleuchtungsumgebung und veranschaulicht, warum der Testaufbau wichtig ist.[1]
Validieren Sie ein Muster in der endgültigen Konfiguration
- Montieren Sie das vorgesehene LCD, die Touch-Schicht, die Abdeckung, das Gehäuse und jede optische Behandlung.
- Dokumentieren Sie die Display-Einstellungen und messen Sie die Leuchtdichte am vereinbarten Punkt und in der vereinbarten Blickrichtung.
- Wenden Sie die spezifizierte Umgebungsbeleuchtung an und wiederholen Sie die Hell- und Dunkelzustandsmessungen unter Verwendung der vereinbarten Geometrie.
- Prüfen Sie repräsentative Schnittstelleninhalte in den erforderlichen Abständen und Blickwinkeln, einschließlich Positionen mit direkter Reflexion.
- Wiederholen Sie die Prüfung nach der angegebenen Betriebsdauer und unter den angegebenen thermischen Bedingungen; dokumentieren Sie jegliche Helligkeitsbegrenzung.
- Dokumentieren Sie die genauen Panel-, optischen Stapel-, Treiber- und Gehäuserevisionen, die für das Ergebnis verwendet wurden.
Eine Labormessung verbessert die Wiederholbarkeit; eine Feldbewertung kann Reflexionen und Nutzungsbedingungen aufdecken, die der Laboraufbau übersieht. Kein Ergebnis sollte ohne Prüfung auf ein anderes Deckglas oder eine andere Display-Revision verallgemeinert werden.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein Display mit höherer Nit-Zahl im Außenbereich immer leichter ablesbar?
Nein. Eine höhere Leuchtdichte kann helfen, aber Reflexionen, Kontrast, Betrachtungsgeometrie, Inhalt und dauerhafte thermische Leistung beeinflussen die Lesbarkeit ebenfalls.
Sind Nits und Lux austauschbar?
Nein. Nits beschreiben die Leuchtdichte einer Oberfläche in einer Richtung; Lux beschreibt die Beleuchtungsstärke, die auf eine Oberfläche auftrifft.
Beseitigt optisches Bonding jegliche Blendung?
Nein. Es kann Reflexionen an ausgewählten internen Grenzflächen reduzieren, aber Reflexionen an der Außenfläche und andere Blendungsquellen können bestehen bleiben.
Kann ein Kontrastverhältnis aus dem Dunkelraum die Sonnenlichtlesbarkeit beweisen?
Nein. Umgebungsreflexionen können den Kontrast unter den Nutzungsbedingungen verringern. Messen oder bewerten Sie die fertige Baugruppe unter einem definierten Umgebungslichtaufbau.
Besprechen Sie die Anforderungen mit Ihrem Display-Lieferanten
Teilen Sie die vorgesehene Umgebung, den endgültigen optischen Stapel, die Betrachtungsgeometrie, den UI-Inhalt, die Betriebstemperatur, die Leistungsgrenzen und die vorgeschlagene Testmethode mit. Beginnen Sie mit einem vorhandenen Modul und bewerten Sie, ob die Backlight-, Touch- oder Deckglas-Konfiguration die Projektanforderungen erfüllen kann.
Entdecken Sie RJYs Kategorie sonnenlichtlesbarer Displays oder kontaktieren Sie RJY Display für eine projektspezifische Prüfung. Bestätigen Sie die tatsächlichen Modulspezifikationen und validieren Sie die fertige Baugruppe.
Referenzen
- NIST, Display Daylight Ambient Contrast Measurement Methods and Daylight Readability.
- NASA, Human Integration Design Handbook, Revision 1, Abschnitt zu Display-Reflexionen und Umgebungsbeleuchtung.