wersja mobilna
Online: 1034 Piątek, 2016.09.30

Biznes

Ekrany dotykowe - rynek, dostawcy i technologie

wtorek, 27 grudnia 2011 12:04

Rynek ekranów dotykowych instalowanych w telefonach komórkowych, smartfonach oraz tabletach jest obecnie jednym z najszybciej rozwijających się segmentów przemysłu elektronicznego. Według Displaybank w mijającym roku jego wartość wzrośnie do ponad 10 mld dol. w porównaniu do 5,9 mld dol. w 2010. Prognozy na przyszłość również są optymistyczne. W 2014 roku wartość ta zwiększy się do 15,6 mld dol., czyli 2,6-razy w porównaniu do 2010 (średnio rocznie o 46%).

Rys. 1. Wartość rynku ekranów dotykowych w latach 2010, 2011 i 2014 według szacunków firmy Displaybank

Zanim ekrany dotykowe podbiły rynek elektroniki użytkowej, były wykorzystywane na mniejszą skalę w różnych urządzeniach, głównie w branży spożywczej (na przykład w automatach z napojami i słodyczami), w kioskach "self check-in" na lotniskach oraz w przemyśle. Prawdziwą popularność wyświetlacze dotykowe zyskały dopiero wraz z pojawieniem się systemów operacyjnych ułatwiających implementację interfejsu tego typu w urządzeniach przenośnych.

Przykładem takich systemów operacyjnych są iOS firmy Apple, Android firmy Google, BlackBerry OS oraz Windows Phone OS. Gdy ekrany dotykowe zaczęto na masową skalę instalować w telefonach, tabletach i coraz popularniejszych czytnikach e-booków, technologia ta zaczęła cieszyć się ogromnym zainteresowaniem czołowych dostawców podzespołów do produkcji urządzeń mobilnych. W efekcie obecnie łańcuch dostaw komponentów potrzebnych do budowy wyświetlaczy dotykowych oplata cały świat, obejmując producentów z Azji, USA i Europy.

Dostawcy czujników do ekranów dotykowych

Ekrany dotykowe mają budowę warstwową. Pierwszą warstwą jest powłoka ochronna zrobiona ze specjalnie wzmocnionego szkła lub plastiku, która z reguły nie zawiera żadnych komponentów elektronicznych ani przewodów. Kolejną warstwę stanowi powłoka ze szkła lub tworzywa sztucznego pokryta matrycą czujników w postaci elektrod wykonanych z materiału przewodzącego.

Pod matrycą sensorów znajduje się wyświetlacz - na przykład LCD lub OLED. Na nim prezentowane są elementy, które użytkownik może wskazać, dotykając powierzchni ekranu. Sensory do wyświetlaczy dotykowych dostarczają obecnie głównie producenci z Azji. Są to przede wszystkim firmy z Tajwanu, na przykład Wintek oraz TPK Touch Systems, które współpracują z firmą Apple.

Przedsiębiorstwa te razem z szybko rozwijającymi się również tajwańskimi firmami Young Fast i J-Touch dostarczają obecnie większość matryc dotykowych wykorzystywanych w elektronice użytkowej produkowanej na całym świecie. Ich największą konkurencją są producenci z Japonii, m.in. firmy Gunze, Suzutora i DMC, a także dostawcy chińscy.

Producenci kontrolerów do wyświetlaczy dotykowych

Wyjścia matrycy sensorów czułych na dotyk połączone są z kontrolerem, który analizuje ich stan i na tej podstawie wyznacza położenie na ekranie punktu wskazanego przez użytkownika. Dane o tych współrzędnych są przekazywane do głównego procesora urządzenia. Kontrolery do urządzeń z wyświetlaczami dotykowymi dostarczają głównie firmy amerykańskie i europejskie.

Obecnie największy udział w tym rynku ma Atmel. Komponenty produkcji tej firmy można znaleźć m.in. w tabletach Motorola Xoom, Samsung Galaxy Tab i LG G-Slate, notebookach Iconia Acera, tabletach Transformer Asusa i Streak Della oraz w wielu innych tabletach z systemem operacyjnym Android, a także w smartfonach HTC i Motoroli.

Głównymi konkurentami Atmela na tym rynku są firma Cypress Semiconductor, której kontrolery są wykorzystywane w tabletach BlackBerry PlayBook, czytnikach e-booków Barnes and Noble Nook oraz smartfonach, na przykład HTC oraz firma Synaptics, dostarczająca kontrolery do tabletów Huawei Ideos S7 Slim oraz telefonów komórkowych z systemami operacyjnymi Android i Windows.

Oprócz tego na rynku kontrolerów do ekranów dotykowych działają też firmy: Braodcom, której produkty można znaleźć w urządzeniach z systemem operacyjnym iOS, w tym w iPadzie 2, Texas Instruments dostarczający kontrolery do iPhonów, STMicroelectronics, która ostatnio rozszerzyła o kolejne produkty rodzinę kontrolerów S-Touch, IDT oferujący kontrolery PureTouch, a także Silicon Labs, Analog Devices oraz Freescale.

Ta ostatnia firma obsługę ekranów dotykowych zaimplementowała w wielu swoich mikrokontrolerach, w tym w urządzeniach z rodziny Kinetis, S08, ColdFire+ oraz i.MX.

Technologie wyświetlaczy dotykowych

Dwa obecnie najpopularniejsze typy ekranów dotykowych to panele rezystancyjne i pojemnościowe (rys. 2). W tych pierwszych jako sensor dotyku wykorzystuje się dwie warstwy pokryte przewodzącym materiałem, które są umieszczone jedna na drugiej w pewnej odległości. Na skutek odkształcania górnej płytki pod wpływem dotyku obie warstwy stykają się.

Wówczas w kontrolerze wykrywane jest połączenie. Pojemnościowe wyświetlacze dotykowe wykonuje się natomiast w postaci matrycy złożonej z pojedynczych elektrod (ekrany typu surface capacitive) lub ich par (ekrany typu projected capacitive). W pierwszym przypadku w momencie dotknięcia ekranu elektroda i palec tworzą kondensator, którego pojemność jest mierzona i analizowana w kontrolerze.

W przypadku sensora złożonego z dwóch elektrod w chwili przyłożenia palca do wyświetlacza zmienia się ich pojemność wzajemna. Ekrany pojemnościowe są też dostępne w wersjach wielodotykowych. Można w ich wypadku manipulować obiektami na wyświetlaczu, używając kilku palców w taki sam sposób, jak za pomocą kursora myszki na ekranie komputera.

Ekrany przyszłości

Rys. 2. Podział rynku ekranów dotykowych w 2010 roku według DisplaySearch. Od lat najpopularniejszą technologią ekranów dotykowych są wyświetlacze pojemnościowe i rezystancyjne

Technologie produkcji dotykowych ekranów pojemnościowych i rezystancyjnych rozwijane są aktualnie głównie pod kątem zmniejszenia kosztów. Jednym ze sposobów umożliwiających osiągnięcie tego celu jest zastąpienie tlenku cynowo-indowego obecnie stosowanego do wytwarzania elektrod i powłok rezystancyjnych nowymi materiałami.

W tym zakresie pod uwagę brane są na przykład przezroczyste przewodniki wykonywane z wykorzystaniem nanokabli (nanowires) ze srebra w technologii ClearOhm firmy Cambrios Technologies, powłoki z nanorurek węglowych, nad którymi pracuje firma C3Nano, przewodzące polimery oraz epitaksjalne powłoki z grafenu. Oprócz tego równolegle rozwijane są technologie konkurencyjne.

Największe szanse na zagrożenie monopolowi technologii pojemnościowej i rezystancyjnej na rynku ekranów dotykowych ma obecnie technologia optyczna. W wyświetlaczach tego typu wykorzystuje się diody LED emitujące promieniowanie o długości fali w zakresie podczerwieni, które rozmieszcza się wzdłuż krawędzi dookoła ekranu.

W momencie przyłożenia palca do jego powierzchni strumień świetlny zostaje przerwany, co pozwala wyznaczyć współrzędne dotkniętego punktu. Technologia ta łączy w sobie zalety ekranów pojemnościowych pod względem szybkości odpowiedzi oraz rezystancyjnych pod względem atrakcyjnej ceny.

Nad rozwiązaniami w zakresie optycznych ekranów dotykowych pracuje aktualnie m.in. firma NextWindow, która bezdotykowe ekrany optyczne dostarcza do komputerów TouchSmart firmy Hewlett-Packard oraz Texas Instruments wspólnie ze szwedzką firmą Neonode. Ekrany optyczny zForce tej ostatniej zostały już nawet wdrożone w czytnikach Sony Reader.

Monika Jaworowska

 

World News 24h

piątek, 30 września 2016 17:11

Chinese smartphone maker OPPO has overtaken Apple for the first time to become the number two brand in India by sales value behind Samsung in August 2016. OPPO also clocked in a growth of 16 per cent in comparison to the previous month, Germany-based market research firm GFK said on Thursday.

więcej na: thenewsminute.com