V sodobnih sistemih za avtomatizacijo so zasloni TFT LCD postali osrednja komponenta interakcije človek-stroj. Zaradi visoke ločljivosti, nizke porabe energije in hitre odzivnosti so široko uporabni v industrijskih krmilnikih, medicinskih instrumentih, napravah za pametni dom in na drugih področjih. Za boljše razumevanje vloge zaslonov TFT LCD v opremi za avtomatizacijo je bistveno, da najprej preučimo njihove osnovne komponente in načela delovanja.
1. Plast tekočih kristalov in polarizatorji
Plast tekočih kristalov je osrednja komponenta TFT LCD, sestavljena iz optično anizotropnih molekul tekočih kristalov. Pod uporabljenim električnim poljem se orientacija teh molekul spremeni in s tem modulira prepustnost svetlobe. Ker plast tekočih kristalov sama ne oddaja svetlobe, se za vidljivost zanaša na osvetlitev ozadja ali ambientalno svetlobo. Na vsaki strani plasti tekočih kristalov je polarizator-ki je običajno razporejen tako, da sta njuni smeri polarizacije pravokotni drug na drugega (90 stopinj). Ko ni uporabljenega električnega polja, je svetloba, ki gre skozi prvi polarizator, zasukana za 90 stopinj zaradi molekul tekočih kristalov in tako lahko preide skozi drugi polarizator. Ko se uporabi električno polje, se molekule tekočih kristalov ponovno poravnajo, blokirajo prehod svetlobe skozi drugi polarizator in ustvarijo temno stanje. Ta elektro{9}}optični učinek je temeljni mehanizem za prikazom slike na zaslonih TFT LCD.
2. Niz-tankoslojnih tranzistorjev
Niz TFT je ključna komponenta, ki poganja plast tekočih kristalov. Sestavljen je iz milijonov mikroskopskih tranzistorjev, razvrščenih v matriko, pri čemer vsak tranzistor ustreza pod-pikslu (rdeči, zeleni ali modri). Z nadzorovanjem stanja vklopa/izklopa vsakega tranzistorja se prilagodi napetost, ki se uporablja za ustrezno elektrodo slikovnih pik, s čimer se spremeni orientacija molekul tekočih kristalov. Tehnologija TFT ponuja prednosti, kot sta visoka hitrost odziva in nizka poraba energije, zaradi česar je še posebej primerna za prikazovanje dinamične slike. Na nadzornih ploščah industrijske avtomatizacije na primer nizi TFT omogočajo-osveževanje podatkov v realnem času, da se zagotovi natančnost delovanja.
3. Barvni filter
Barvni filter, ki se nahaja nad plastjo tekočih kristalov, je sestavljen iz rdečih, zelenih in modrih filtrirnih enot, razporejenih v določenem vzorcu. Vsaka enota ustreza pod-slikovni piki, polno-barvna slika pa nastane s prilagajanjem prepustnosti svetlobe treh osnovnih barv. V vmesnikih opreme za avtomatizacijo zasnova barvnega filtra neposredno vpliva na jasnost in barvno natančnost zaslona. Industrijski instrumenti, na primer, pogosto dajejo prednost visokemu kontrastu za izboljšanje berljivosti.
4. Modul osvetlitve ozadja
Ker plast tekočih kristalov ne oddaja svetlobe, večina zaslonov TFT LCD potrebuje modul za osvetlitev ozadja kot vir svetlobe. Sistemi za osvetlitev ozadja LED običajno vključujejo komponente, kot so svetlobna vodilna plošča, odsevni film in difuzijski film, ki zagotavljajo enakomerno porazdelitev svetlobe. Za zunanjo uporabo ali okolja z visoko svetlobo okolice lahko oprema za avtomatizacijo zahteva visoko{2}}osvetlitev ozadja ali odsevno tehnologijo za izboljšanje vidljivosti.
5. Pogonsko vezje in vmesnik
Pogonsko vezje vključuje časovni krmilnik, izvorni gonilnik in gonilnik vrat, ki skupaj pretvarjajo vhodne signale v napetostne signale, ki krmilijo niz TFT. Zasloni TFT LCD, ki se uporabljajo v opremi za avtomatizacijo, pogosto podpirajo več standardov vmesnikov-, kot so LVDS, eDP ali MIPI-, da izpolnijo komunikacijske zahteve različnih nadzornih sistemov. Vmesniki človek–stroj (HMI) v industrijskih robotih lahko na primer uporabljajo vmesnik LVDS,-odporen na hrup, medtem ko se lahko prenosne inšpekcijske naprave odločijo za vmesnik MIPI z nizko-porabo energije.
6. Integracija plošče na dotik
Številne naprave za avtomatizacijo zahtevajo funkcijo vnosa na dotik, zato so zasloni TFT LCD pogosto integrirani s ploščami na dotik. Kapacitivni zasloni na dotik podpirajo večkratni{1}}dotik in so primerni za zapletene interaktivne operacije, medtem ko so uporovni zasloni na dotik stroškovno-učinkovitejši in jih je mogoče upravljati z rokavicami, zaradi česar so idealni za industrijske nastavitve. Signale na dotik obdeluje namenski krmilnik in sinhronizira z gonilnikom zaslona za zagotavljanje interaktivne izkušnje »kar vidite, to nadzorujete«.
7. Strukturna inkapsulacija in zaščitna zasnova
Oprema za avtomatizacijo pogosto deluje v težkih okoljih, ki vključujejo vibracije, prah in visoke temperature. Zato mora embalaža TFT LCD nuditi robustno zaščito. Tehnologijo popolne laminacije je na primer mogoče uporabiti za zmanjšanje zračnih rež in zmanjšanje odboja, medtem ko lahko kovinski okvirji okrepijo robove. V okoljih kemične obdelave se lahko nanesejo proti-korozijski premazi ali tesnilna tesnila. Poleg tega nekatere naprave uporabljajo tehnologije plošč IPS ali VA za zagotavljanje širših kotov gledanja in boljšo prilagodljivost okolju.
Z usklajenim delovanjem teh komponent zasloni TFT LCD zagotavljajo učinkovit in zanesljiv vmesnik za interakcijo človek–stroj za opremo za avtomatizacijo. Od elektro-optične modulacije molekul tekočih kristalov do natančnega krmiljenja pogonskih tokokrogov nenehen tehnološki napredek usmerja sisteme avtomatizacije k večji inteligenci in -prijaznosti do uporabnika.