Erste Erfahrungen mit den neuen Makerfabs MaTouch ESP32-S3 7 Zoll IPS Displays

Makerfabs bieten seit kurzem ein neues 7 Zoll Display mit IPS-Panel und einem ESP32-S3 Mikrocontroller an. Das Display gibt es in zwei unterschiedlichen Auflösungen und man könnte es als eine Art verbesserte Version des beliebten Sunton Displays bezeichnen, das ich vor einigen Monaten beschrieben habe. In diesem Artikel möchte ich euch die beiden Varianten des Displays vorstellen und die Unterschiede zum Sunton Display beleuchten.

Das MaTouch ESP32-S3 7 Zoll IPS Display

Das Makerfabs Display besitzt eine Reihe von Eigenschaften, die es ideal für IoT Anwendungen macht. Mit seinem 7 Zoll Display bietet es genügend Raum für komplexe Benutzeroberflächen oder umfangreiche Dashboards. Als Mikrocontroller kommt der leistungsstarke ESP32-S3 von Espressif zum Einsatz. Zusätzlich bietet das Board einen MicroSD Kartensteckplatz, einen Class D Verstärker für die Audioausgabe, einige I/O Ports und zwei USB-Ports an. Bis dahin unterscheidet es sich aber noch kaum vom Sunton Display. Das Besondere an diesem Displays ist das IPS-Panel. Damit sollte das Display eine größere Blickwinkelstabilität, bessere Farbwiedergabe und einen höheren Kontrast als TN-Panels bieten, die sonst in Displays dieser Preisklasse verbaut werden. Eine weitere Besonderheit ist, dass das Display in zwei Auflösungen angeboten wird. Eine High Density Version mit 800*480 Pixel und eine Ultra High Density Version mit 1024*600 Pixel. 

Hier noch einmal die wichtigsten Merkmale des Displays:

• ESP32-S3-WROOM-1 mit 512 KB SRAM, 16MB Flash und 8MB PSRAM
• Stromversorgung über USB-C, Stromverbrauch über 600 mA
• IPS-Panel mit zwei Auflösungen: 800*480 (HD), 1024*600 (UHD)
• Parallele RGB565 LCD-Schnittstelle, also 2⁵ x 2⁶ x 2⁵ = 65536 Farben
• Kapazitiver 5-Punkt-Touchscreen mit GT911 Touchpanel-Treiber
• Dual USB-C (einer für USB-to-UART und einer für nativen USB)
• Mabee-Schnittstellen: 1 x I²C (IO 17 & IO 18); 1 x GPIO (IO 19 & IO 20)
• MicroSD Kartensteckplatz mit 16MB Speicherkarte
• MAX98357A Class D Verstärker (3,2 W an 4 Ω)
• Anschluss für Lithium-Ionen-Akku und TP4056 Laderegler 

Der letzte Punkt wird merkwürdigerweise nirgends auf der Makerfabs Website erwähnt. Im Schaltplan des Displays ist der Laderegler aber eingezeichnet.

Vergleich der MaTouch Displays mit dem Sunton Display

Die folgenden Bilder geben einen Eindruck von den beiden Versionen des MaTouch Displays und dem Sunton Display:

Wie man sieht, sind die HD und die UHD Version optisch völlig identisch. Lediglich der Anschluss für den Touch Sensor ist an einer anderen Stelle. Beide Versionen verwenden aber den GT911 als Treiber. Im Vergleich zum Sunton Display fallen folgende Punkte auf:

• Die Platine des MaTouch hat die gleich Größe wie das Display, während das Sunton Board etwas größer ist. Dadurch kann auch ein Gehäuse etwas kompakter konstruiert werden.
• Alle Anschlüsse befinden sich beim MaTouch auf einer Seite.
• Äußerlich wirken die Displays des MaTouch und des Sunton Boards völlig identisch.
• Das Sunton Display benutzt gängige JST SH 1.25mm Stecker für die I/O Ports. Makerfabs verwendet hier sogenannte Mabee Stecker. Ich habe keine Ahnung, wo man solche Stecker bzw. passende Crimpkontakte kaufen kann.
• Beide Displays bieten keinen Anschluss für die 5 Volt Stromversorgung. Das Sunton Board hat zumindest ein Lötpad mit 5 Volt auf der Platine, an den man ein Kabel anlöten kann. Das MaTouch bietet nichts dergleichen. Es gibt zwar ein Lötpad mit der Bezeichnung VPWR, aber hier liegen nur 4,4 Volt an.
• Die Rückseite des MaTouch Displays wird durch zwei Kunststoff Platten geschützt. Allerdings ist es kein durchsichtiges Plexiglas wie auf den Fotos der Makerfabs Website.
• Neben dem Display gehört nur noch ein kleiner Lautsprecher zum Lieferumfang. Beim Sunton Display wird zusätzlich ein USB Kabel und ein passender JST Stecker mitgeliefert.
• Die neuen Makerfabs Displays kosten jeweils $45.90 bzw $48.90. Das Sunton Board ist bei Makerfabs nicht mehr lieferbar, aber auf AliExpress bekommt man es für ca. $45.56 bzw €36.05.

Dokumentation zu dem Display findet man in einem Wiki oder auf GitHub. Dort gibt es auch einige Beispielprogramme, wie man LVGL und LovyanGFX mit dem Display verwendet. In einem zweiten Artikel werde ich noch genauer darauf eingehen, wie man nur mit LVGL, ganz ohne GFX Bibliothek eine Benutzeroberfläche für das MaTouch Display erstellen kann.

MaTouch IPS-Panel versus Sunton TN-Panel

Der Grund, warum ich überhaupt auf dieses Display aufmerksam wurde, ist das IPS-Panel. Die Blickwinkelabhängigkeit des Sunton TN-Panels stört mich ziemlich, da es bei der Wetterstation auch auf die Helligkeit der Farbbalken ankommt, und diese Helligkeit schwankt sehr, je nachdem, wie man auf das Display schaut. Bei einem IPS-Panel sollte es dieses Problem aber nicht mehr geben. Um das zu überprüfen, habe ich auf beiden Displays die Software der Wetterstation installiert und den Bildschirm aus unterschiedlichen Winkeln fotografiert. Die Einstellungen der Kamera waren auf allen Bildern identisch. Allerdings musste ich die Helligkeit beim MaTouch Display etwas erhöhen, da es dunkler als das Sunton Display ist, die Vergleichsfotos aber die gleiche Helligkeit haben sollten. Für diesen Test habe ich das MaTouch Display mit der 800*480 Pixel Auflösung verwendet, da die Wetterstation für diese Auflösung optimiert ist.

Hier nun die Fotos. Links ist jeweils das MaTouch Board, auf der rechten Seite das Sunton Board. Bei der schrägen Ansicht habe ich die Belichtung etwas nach oben korrigiert, da die Helligkeit doch sehr stark abnimmt. Durch Anklicken erhält man eine vergrößerte Version.

Ehrlich gesagt wusste ich nicht so recht, was ich von diesem Ergebnis halten soll. Das neue MaTouch Display wirkt genauso blickwinkelabhängig wie das Sunton Display. Von einem IPS-Panel hätte ich mir deutlich mehr erwartet. Oder ist es gar kein IPS-Panel? Die Beschreibung auf der Makerfabs Website ist aber eindeutig:

Ich habe daraufhin Makerfabs angeschrieben und ihnen mein Ergebnis mitgeteilt, mit der Bitte, einen Techniker zu fragen, was für ein Panel hier verwendet wird. Gleich am nächsten Tag bekam ich folgende Antwort:

1. Das MaTouch 7-Zoll-Display wurde aufgrund negativer Rückmeldungen zur Qualität der vorherigen Sunton-Version eingeführt. Das Sunton Display wird in einer anderen Fabrik produziert und Makerfabs war nur der Distributor. Das MaTouch Display bietet eine bessere Qualität, aber mit höheren Kosten.
2. Das MaTouch 7-Zoll-Display gibt es in zwei Versionen: eine mit dem gleichen Display wie bei Sunton und eine andere mit einem IPS-Panel und höherer Auflösung (1024*600). Diese Entscheidung wurde getroffen, um verschiedenen Kundenpräferenzen und Anwendungen gerecht zu werden.
3. Die Produktseite wurde aktualisiert, um klarzustellen, dass die Version mit höherer Auflösung IPS ist, während die Standardversion (800*480) TN ist.

Eine sehr interessante Antwort. Makerfabs hat die Website tatsächlich ein wenig geändert, aber nur das DropDown-Menü für den Warenkorb. In der Beschreibung steht nach wie vor, dass beide Displays ein IPS-Panel haben.

Jetzt aber wirklich: TN-Panel versus IPS-Panel

Mit dieser Erkenntnis reicht es also völlig aus, die beiden MaTouch Displays zu vergleichen, um den Unterschied der beiden Panel-Technologien zu veranschaulichen. Auf der linken Seite ist das TN-Panel zu sehen, auf der rechten Seite das IPS-Panel. Da die Benutzeroberfläche der Wetterstation auf 800*480 Pixel zugeschnitten ist, wird auf dem IPS-Panel nicht der ganze Bildschirm ausgefüllt. Für einen Vergleicht spielt das aber keine Rolle. Hier wieder die Fotos:

Jetzt kann man ganz klar den Unterschied zwischen einem TN-Panel und einem IPS-Panel erkennen. Die Farben und der Kontrast bleiben auch seitlich betrachtet stabil. Lediglich die Helligkeit nimmt ab, aber auch nicht so stark wie bei dem TN-Panel. Von diesem Display bin ich wirklich begeistert. Das Bild ist gestochen scharf und zeigt sehr schöne Farben. 

Fazit

Mein abschließendes Urteil zu den beiden Displays ist ziemlich durchwachsen. Das Display mit der 800*480 Pixel Auflösung und TN-Panel unterscheidet sich defacto nicht vom Sunton Display. Von den Qualitätsmängeln beim Sunton Display habe ich zum Glück noch nichts bemerkt. Was mir gar nicht gefällt sind die verwendeten Mabee Stecker. Damit möchte Makerfabs wohl seine eignen Sensoren pushen, da sie alle diesen Steckertyp verwenden. Ich bevorzuge aber JST Stecker, schon alleine, weil ich davon alle möglichen Typen vorrätig habe.

Das Display mit der 1024*600 Pixel Auflösung und IPS-Panel hat leider den gleichen Nachteil. Dafür hat mich aber das Panel voll und ganz überzeugt. Die Wetterdaten werden damit optimal dargestellt. Aber da ist noch das Problem mit dem fehlenden 5 Volt Anschluss für die Sensoren von Sensirion. Dieses Problem ist zugegeben sehr speziell, aber leider kann ich deswegen keine Version der Wetterstation mit diesem Display bauen. Natürlich könnte ich ein Kabel an irgendein Bauteil anlöten, das die 5 Volt führt, aber diese Lösung gefällt mir nicht sonderlich. 

Trotzdem empfehle ich ganz klar die Version mit der 1024*600 Pixel Auflösung des Displays, zumal sie nur 3 Dollar mehr kostet. Der ESP32-S3 erreicht damit zwar nicht so hohe Frameraten, aber im IoT Bereich spielt das meiner Meinung nach keine große Rolle. Bei der Softwareentwicklung verhalten sich die beiden Versionen übrigens völlig identisch. Das heißt, es werden in beiden Versionen exakt die gleichen Pins des ESP32-S3 verwendet. Man muss nur die Werte für die X- und Y-Auflösung an das jeweilige Display anpassen. Wie oben schon erwähnt, werde ich in einem weiteren Artikel noch detailiert auf die Programmierung von parallenen RGB Displays eingehen.