一, Технические характеристики: «ген AIoT» сегментного ЖК-дисплея
1. Сверхнизкое энергопотребление: идеальное решение проблемы, связанной с временем автономной работы.
Одной из основных проблем устройств AIoT является время автономной работы, особенно для датчиков, инструментов и других устройств с батарейным питанием. Преимущество сегментированного ЖК-дисплея в мощности заключается в его функции «пассивного дисплея»: он потребляет энергию только при изменении состояния, а рабочий ток составляет всего лишь микроамперы (мкА). Например, в одном интеллектуальном сельскохозяйственном приборе для тестирования почвы используется ЖК-дисплей с сегментным кодом, и при отображении данных по азоту, фосфору и калию общее энергопотребление устройства составляет всего 2,2 мкА. В сочетании с системой солнечного электропитания он может обеспечить работу без обслуживания. Напротив, энергопотребление TFT-ЖК-дисплея того же размера может достигать 150–300 мА, что требует частой замены батареи или внешнего источника питания, что значительно увеличивает затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание.
2. Высокая надежность: «правило выживания» промышленных сценариев
Устройства AIoT часто сталкиваются с экстремальными условиями, такими как высокие и низкие температуры, вибрация и электромагнитные помехи, которые предъявляют строгие требования к надежности модулей отображения. Простота структуры сегментированного ЖК-дисплея стала его основным преимуществом:
Антивибрационная защита: без слоя тонкопленочного транзистора толщина стеклянной подложки составляет всего 1/3 толщины TFT-ЖК-дисплея, что обеспечивает более высокую ударопрочность;
Широкая температурная адаптация: путем настройки материалов ЖК-дисплея, таких как BTN и VATN, диапазон рабочих температур можно расширить до -40–105 градусов для удовлетворения потребностей наружного оборудования;
Защита от электромагнитных помех: схема управления проста, а электромагнитная совместимость (ЭМС) лучше, чем у сложных драйверов TFT-ЖК-дисплеев. Он может противостоять сильной электромагнитной среде (например, промышленным преобразователям частоты и двигателям).
Например, определенное оборудование для мониторинга нефтепровода, использующее ЖК-дисплей с сегментным кодом, может работать непрерывно в течение 5 лет без сбоев в полевых условиях при -30 градусах, в то время как если используется TFT-ЖК-дисплей, оно часто выходит из строя из-за проблем с затвердеванием при низкой температуре.
3. Низкая стоимость: «экономический рычаг» для крупномасштабных-приложений.
Популярность устройств AIoT основана на контроле затрат, а ценовое преимущество сегментированного ЖК-дисплея отражается в трех аспектах:
Стоимость материала: цена 5-дюймового сегментированного ЖК-модуля составляет около 2-4 долларов США, что составляет лишь одну треть от стоимости TFT-ЖК-дисплея того же размера (8–12 долларов США);
Простота управления: им можно управлять с помощью недорогих-микроконтроллеров, таких как 51 микроконтроллер, стоимость микросхемы драйвера составляет менее 0,5 доллара США, тогда как для TFT-ЖК-дисплея требуется высокопроизводительный-основной чип управления, что увеличивает стоимость в несколько раз;
Высокий выход: технология сегментированных ЖК-дисплеев является зрелой, ее доходность превышает 98 %, тогда как TFT-ЖК-дисплей обычно имеет доходность 85–90 % из-за сложности слоя тонкопленочных транзисторов.
Это ценовое преимущество делает сегментированный ЖК-дисплей незаменимым в устройствах AIoT, которые-производятся массово, миллионными тиражами.
2. Сценарий применения: «Точное позиционирование» сегментного ЖК-дисплея.
1. Фиксированное отображение контента: «Приоритет эффективности» для промышленных приборов.
Промышленные приборы, такие как манометры, термометры и расходомеры, требуют долгосрочного-отображения фиксированных значений или значков состояния с низким разрешением, но с высокой надежностью и низким энергопотреблением. ЖК-дисплей с кодами сегментов может эффективно отображать цифры, буквы и простую графику путем настройки кодов сегментов в соответствии с потребностями промышленных приборов. Например, после применения схемы сегментированного ЖК-дисплея общее энергопотребление системы определенного интеллектуального счетчика составляет всего 6 мА, а срок службы батареи в три раза дольше, чем у схемы TFT-ЖК-дисплея, что соответствует расчетному сроку службы более 10 лет.
2. Сценарий низкочастотного обновления: «потребность в энергосбережении» для экологического мониторинга.
Оборудование для мониторинга окружающей среды (например, детекторы качества воздуха и анализаторы качества воды) должно обновлять данные ежечасно или ежедневно, с низкой частотой изменений содержания. Преимущество сегментированного ЖК-дисплея в статическом энергопотреблении является значительным. Например, некий интеллектуальный прибор для анализа почвы в сельском хозяйстве отображает данные об азоте, фосфоре и калии в режиме реального времени через сегментированный ЖК-дисплей с потребляемой мощностью всего 2,2 мкА. В сочетании с системой солнечного электропитания он может обеспечить работу без технического обслуживания.
3. Требования к монохромному/двухцветному режиму: «экономичный» промышленный контроль
Промышленному оборудованию управления (например, ПЛК, HMI) часто необходимо отображать монохромное содержимое, такое как световые индикаторы состояния и аварийную информацию. ЖК-дисплей с сегментным кодом может обеспечивать монохромное отображение красного, желтого, синего и т. д. с помощью фильтров, а стоимость ниже, чем суб-структура RGB TFT-ЖК-дисплея. Например, контроллер производственной линии на заводе использует 3-сегментированный ЖК-дисплей, который соответствует требованиям к четкости дисплея и имеет стоимость на 70 % ниже, чем решение TFT-LCD.
4. Требования к кастомизации: «визуальный язык» дифференциации бренда
В нынешнюю эпоху жесткой гомогенизации устройств AIoT возможности глубокой настройки сегментных ЖК-дисплеев стали мощным инструментом для брендов, позволяющим добиться успеха. Предприятия могут настраивать уникальные значки, символы, шрифты и даже макеты, чтобы сделать интерфейс дисплея частью ДНК своего бренда. Например, персонализация значков «Пар» и «Кофе в зернах» на высококачественной кофемашине-мгновенно повышает профессионализм и узнаваемость продукта; Определенная интеллектуальная чашка для воды отображает такую информацию, как температура и объем воды, на ЖК-дисплее с сегментным кодом с помощью простого и высокотехнологичного интерфейса.
3. Технологическая модернизация: инновационный прорыв в сегменте ЖК-дисплеев.
Чтобы преодолеть недостатки традиционных сегментированных ЖК-дисплеев, такие как узкий угол обзора и одноцветность, отрасль расширяет границы своего применения за счет следующих технологических обновлений:
Высококонтрастный материал: с использованием жидкого кристалла VATN (вертикально ориентированного скрученного нематика) коэффициент контрастности увеличивается с 5:1 до 20:1, приближаясь к уровню TFT-ЖК-дисплея;
Экран многоцветного сегментного кода: путем наложения цветных фильтров отображаются красный, зеленый и синий цвета для удовлетворения основных графических требований;
Управление подсветкой разделов: разделите экран на 4-8 областей и включите подсветку только для тех областей, которые необходимо отобразить, что снижает энергопотребление более чем на 50%;
Микросхема драйвера с низким энергопотреблением: выпущены микросхемы драйверов, которые поддерживают динамическое регулирование напряжения (например, HT1625), что снижает энергопотребление на 40% по сравнению с традиционными микросхемами.
Например, в некоторых интеллектуальных шахматных досках используется сегментированный ЖК-дисплей для отображения информации о состоянии, такой как «HUBAN», «AI», «THINK» и т. д., в сочетании с MCU малой-мощности MSP430 общий ток машины составляет всего 1,8 мкА, а срок службы батареи может длиться несколько лет.
