Biznes LCD od podszewki

Produkcja wyświetlaczy to zadanie bardzo opłacalne, choć często wymagające dużych początkowych nakładów finansowych. Innowacje technologiczne pojawiające się co kilka miesięcy pomagają zmniejszyć koszty produkcji niektórych podzespołów, ale bardzo duża konkurencja wymusza stosowanie niskich cen. 

Dzięki zupełnej zmianie tendencji rynkowych, z produktów niszowych przeznaczonych tylko i wyłącznie dla najbogatszych klientów i instytucji, które chciały zwiększyć swój prestiż, wyświetlacze LCD w ciągu ostatnich kilku lat, zmieniły się w produkt dla mas. Mało powiedziane, że stały się alternatywą dla klasycznych wyświetlaczy CRT, gdyż i monitory i telewizory kineskopowe praktycznie zupełnie zostały wyparte z rynku. 

Jedynymi segmentami rynku, w których wciąż duże znaczenie odgrywają wyświetlacze starego typu są produkty o najniższych cenach oraz bardzo drogie monitory komputerowe, charakteryzujące się ekstremalnymi rozdzielczościami i precyzyjnym odwzorowaniem kolorów, jakich wymagają niektóre z zastosowań graficznych i DTP.

Tymczasem w przypadku całego rynku monitorów niepodzielnie panują wyświetlacze LCD, a wśród telewizorów sprzedaż koncentruje się na ekranach plazmowych lub ciekłokrystalicznych – z przewagą jednych lub drugich w zależności od rozważanej przekątnej ekranu. Warto nadmienić, że przekątne te są coraz większe.

Dlaczego przekątne rosną?

Odpowiedź na powyższe pytanie może wydawać się oczywista, choć w rzeczywistości przyczyny zmian wymiarów wyświetlaczy są znacznie bardziej skomplikowane. Jednym z głównych czynników decydujących o wymiarze wyświetlaczy jest opłacalność cięcia szklanych płyt podłożowych. 

Podłoża te produkowane są w różnych wymiarach i zależnie od nich, określane mianem paneli kolejnych generacji. Wielkość szklanego podłoża, jakie może być wykonane w danej fabryce zależy od możliwości technologicznych zakładu. Wyprodukowanie podłoża o większych wymiarach pociąga za sobą konieczność zachowania wysokich parametrów procesu tak, aby grubość szkła była jednolita na całej powierzchni, a samo podłoże idealnie proste. W chwili obecnej ograniczenia technologiczne i rynkowe sprawiają, że nie produkuje się wyświetlaczy o rozmiarach podłoża.

Dzieje się tak, gdyż wówczas uzysk poprawnie wykonanych matryc byłby bardzo niski, ponieważ prawie na każdej ze szklanych płyt pojawiają się jakieś uszkodzenia. Najczęściej spowodowane są one zabrudzeniami, które wykluczają dany fragment panelu z dalszej produkcji. Gdyby jednak udało się wykonywać wyświetlacze o rozmiarach podłoży z fabryk najnowszej generacji G8, miałyby one przekątn ą 145” przy formacie obrazu 7:6 lub 137” po wycięciu dla formatu 4:3. Oddzielną kwestią jest problem wykonania tak dużych matryc filtrów, polaryzatorów i układów sterujących oraz równomiernego podświetlenia.

Wracając do pytania o przyczynę wzrostu przekątnych ekranów należy nawiązać do formatów dostępnych na rynku wyświetlaczy. Jak zapewne zauważył każdy kto ostatnimi czasy interesował się pojawiającymi się w sprzedaży monitorami lub wyświetlaczami laptopów, po roku 2004 zaczęło znacznie przybywać ich egzemplarzy wykonanych w formacie panoramicznym. 

Kosztują one zazwyczaj nieco więcej niż wyświetlacze formatu 4:3, choć powierzchnia użyteczna ich obrazu jest zawsze mniejsza niż w klasycznym monitorze o tej samej przekątnej. Okazuje się, że wprowadzenie na rynek monitorów panoramicznych wynikało z obliczeń rentowności, wykonanych przez firmy produkujące podłoża. Zespoły produkcyjne zauważyły, że wytworzenie wyświetlacza panoramicznego kosztuje prawie tyle samo co monitora o formacie 4:3 o niewiele mniejszej przekątnej, ale klienci (przy odpowiednich działaniach marketingowych) są w stanie zapłacić dużo więcej za obraz panoramiczny. 

To także uwarunkowania technologiczno-ekonomiczne sprawiły, że wiele laptopów produkowanych jest z wyświetlaczami akurat o przekątnej 15,4” i 13,3”. Kształty te pozwalają na optymalne podzielenie i wykorzystanie podłóż szklanych produkowanych w istniejących już fabrykach. Ponadto proces decyzyjny związany z wyborem generacji, pod kątem której budowane będą planowane fabryki wymaga wcześniejszego określenia docelowych formatów paneli, jakie mają być wytwarzane w zakładzie.

Dopiero na tej podstawie podejmuje się decyzję o wyborze takiego rozmiaru szklanych płyt, aby zminimalizować koszt produkcji wyświetlaczy o zaplanowanych rozmiarach. Oznacza to, że nowe fabryki wcale nie powstają w celu zgodności z najnowszymi generacjami, lecz z tymi, których użytkowanie będzie najbardziej opłacalne. Przykładem jest produkcja paneli do panoramicznych telewizorów 32-calowych, podczas której taniej jest wykonywać podłoża w fabryce generacji G5,5 niż w G6. 

W rzeczywistości Chi Mei – jedyny koncern będący w posiadaniu fabryki generacji G5,5 opracowuje metody wykonywania paneli o różnych rozmiarach z jednej płyty szkła, dzięki czemu zakład będzie efektywniej dzielił podłoża i mógł bez strat produkować panele do telewizorów o przekątnej 37”.

Wpływ opłacalności produkcji paneli jest dla producentów elektroniki użytkowej bardzo ważny, gdyż ostateczny koszt urządzenia jest w dużej mierze kosztem samego panelu. Przykładowo, dla monitorów komputerowych i telewizorów jest to 70% kosztu, podczas gdy w przypadku laptopów wartość ta wynosi 25%.

Barwy, jasność, rozdzielczość

Kwestia jakości wyświetlacza to kolejna sprawa, której wpływ na koszt produkcji panelu LCD jest bardzo istotny. O ile format monitora jest najczęściej arbitralnym wyborem nabywcy, to w przypadku jakości obrazu decyzja sprowadza się do znalezienia najlepszego panelu, w najniższej cenie. Niestety, zależność ta jest bardzo silna, gdyż o ile koszt szklanego podłoża wynosi 6% kosztu wyświetlacza, to podzespoły odpowiadające za jakość stanowią około 50% całego kosztu. Wśród nich najistotniejszą rolę odgrywa podświetlenie i kolorowy filtr.

Pierwszy z tych elementów decyduje o jasności obrazu i wykonywany jest albo w postaci zimnej lampy katodowej (CCFL), albo w postaci szeregu diod LED. Z każdą z tych technologii związane są także odpowiednio opracowane elementy plastikowe, które doprowadzają następnie generowane światło, tak by równomiernie padało na warstwy filtrów. Pierwsza z tych metod jest tańsza, a na jej koszt składają się głównie ceny samych lamp, zasilającej je przetwornicy, a także filtrów podnoszących jasność ekranu (BEF – brightness enhancement filter). 

Natomiast technika podświetlania diodowego jest jeszcze niedopracowana i jako nowość kosztuje około dwa razy tyle co CCFL. Oferuje za to znacznie szersze spektrum kolorów i zużywa kilkakrotnie mniej mocy niż odpowiadający jej układ z lampami. Niestety wśród wad oświetlenia diodowego wymienić należy niejednolitość podświetlenia i obniżoną jasność obrazu. 

Tymczasem na horyzoncie są już kolejne techniki podświetlenia, bazujące na płaskich lampach fluorescencyjnych (FFL – flat fluorescent lamp) i organicznych diodach LED (OLED - organic LED). Są to technologie nie przystosowane jeszcze do seryjnej produkcji, a więc ich koszt jest trudny do określenia. Niemniej istnieje wysokie prawdopodobieństwo tego, że w przyszłości zastąpią one w niektórych z wyświetlaczy obecnie stosowane układy podświetlenia.

Za jakość kolorów, a przede wszystkim ich natężenie odpowiada także wspomniany wcześniej barwny filtr. Koszt jego wykonania jest proporcjonalny do powierzchni i jest prawie niezależny od metody jego wytworzenia. Inaczej jest z układem sterowania matrycą LCD, który w zależności od konstrukcji zużywa więcej lub mniej mocy. 

Ponadto typ konstrukcji wpływa także na szybkość działania monitora oraz maksymalną możliwą rozdzielczość, która w przypadku monitorów takich jak LCD określana jest rozdzielczością natywną. Warto też wspomnieć o możliwości zastosowania różnych filtrów takich jak BEF lub płytek dyfuzyjnych, których wybór może znacząco wpłynąć na różnicę w cenie wyświetlacza.

Zmiany na rynku

Rezultatem opisanych dotąd zależności są ciągłe zmiany na światowym rynku elektroniki użytkowej. W roku 2005 wyprodukowano 107mln sztuk monitorów LCD, co odpowiadało 69% całego rynku monitorów komputerowych. Wartość ta wzrosła do około 80% w roku 2006, osiągając wolumin około 130mln sztuk. Jednocześnie zmienił się udział w rynku monitorów o różnych rozmiarach przekątnej. 

O ile pod koniec roku 2005 monitory 15” zajmowały 15,3% sprzedaży, a 17” – 58,2% i 19” - 22,7%, to prognozy wskazują, że pod koniec 2007r. wartości te będą wynosić 37,9% dla 17”, 46,5% dla 19” i 9,5% dla wyświetlaczy o większych przekątnych. Zmiany te nie będą tak istotne w przypadku wyświetlaczy w laptopach, gdyż w sprzedaży pojawia się coraz więcej urządzeń z niewielkimi panelami, charakteryzującymi się za to znacznie zredukowaną wagą.

Pewne zmiany dotyczą także standardów, w jakich przesyłane są sygnały z obrazem. Ich opracowywaniem zajmuje się organizacja SPWG (Standard Panel Working Group) i wśród jej osiągnięć należy wymienić ustanowienie standardu DVI i HDMI. Ponadto SPWG zajmuje się określaniem norm, według których wykonywane są kable zasilające, złącza i wszelkiego rodzaju elementy mechaniczne, dzięki czemu poszczególne produkty i akcesoria są kompatybilne z szeroką gamą wyświetlaczy produkowanych przez różne firmy.

Wracając jeszcze do wspomnianych standardów przesyłu danych należy wspomnieć, że o ile w latach 2004-2005 liczba monitorów komputerowych LCD wyposażonych w złącza DVI lub mini D-SUB była mniej więcej taka sama, to w roku 2006 instalowano już więcej interfejsów DVI niż mini D-SUB. 

Tymczasem ze względu na popularyzację standardu HDMI i szyfrowanie cyfrowych przekazów video (i audio) w standardzie HDCP, należy oczekiwać, że niebawem większość produkowanych wyświetlaczy będzie musiała mieć takie właśnie złącze. O ile na rynku wyświetlaczy komputerowych występuje obecnie niedobór takich produktów, to znaczna większość dostępnych telewizorów już jest wyposażona w złącza HDMI.

Na rynku pojawiły się także wielkopowierzchniowe, 30-calowe monitory LCD pracujące w standardzie WQXGA (2560x1600 pikseli) czy też mniejsze, ale zdolne nawet do wyświetlenia rozdzielczości WQUXGA (3840x2400 pikseli). Niestety ich wysoka cena sprawia, że są poza zakresem możliwości zakupu, jakie ma większość użytkowników. Co więcej z racji wątpliwej przydatności użytkowej największe monitory ciekłokrystaliczne o wysokich rozdzielczościach raczej nie staną się standardem, a ich cena nie obniży się tak szybko, jak zmieniała się w ciągu ostatnich trzech lat cena 17-calowych monitorów.

Zmienia się także wielkość rynku telewizorów LCD. O ile liczba wyprodukowanych w 2005 roku egzemplarzy wynosiła 25mln, to w 2006 roku wzrosła do około 42mln. Przewiduje się, że w roku 2010 liczba wyprodukowanych telewizorów LCD wzrośnie do 127mln. Warto zauważyć, że w przypadku telewizorów, 90% paneli pochodzi od pięciu największych dostawców – czyli koreańskich Samsunga i LG.Philips LCD, japońskiego Sharpa oraz tajwańskich AU Optronics i Chi Mei. Wynika to z faktu, że wykonanie paneli o największych rozmiarach wymaga najnowocześniejszej technologii, na którą pozwolić sobie mogą jedynie największe firmy. Nie są w stanie im dorównać chińskie zakłady, które słyną z niższej jakości produktów niż ich inni azjatyccy konkurenci.

Wpływ na rynek elektroniki

Wymienione zmiany w sprzedaży wyświetlaczy LCD mają i będą miały dalsze istotne konsekwencje w zmianach rynku podzespołów elektronicznych. Jak podaje firma iSuppli, przeciętny telewizor LCD zawiera w sobie układy półprzewodnikowe o łącznej wartości 44 dol. Jest to znacznie więcej niż zawierają telewizory kineskopowe, dla których wartość ta wynosi dokładnie 18,67 dol. W świetle wspomnianego wzrostu liczby sztuk sprzedawanych telewizorów LCD kosztem ich kineskopowych odpowiedników, oznacza to wyraźny wzrost wartości sprzedanych podzespołów elektronicznych, które potrzebne są do wytworzenia telewizorów.

Innym wyznacznikiem tej tendencji jest fakt, że w 2002 roku układy scalone wykorzystane w zastosowaniach dla cyfrowej telewizji (DTV), w której coraz większy udział mają właśnie wyświetlacze LCD, zajmowały jedynie 1% powierzchni krzemu wszystkich wyprodukowanych wtedy układów scalonych. Odsetek ten stale rośnie i w 2006 roku wyniósł już 2,9%, a w 2010r. powinien osiągnąć wartość 4,6%.

Duże wzrosty wartości rynku wyświetlaczy tym bardziej cieszą, gdyż właśnie na terenie Polski ulokowane zostały niedawno fabryki firm zajmujących się tą dziedziną przemysłu. Ponadto tendencje do coraz częstszego zastępowania ekranów kineskopowych wyświetlaczami LCD, a także pewnego rodzaju moda na umieszczanie wyświetlaczy we wszystkim w czym tylko jest to możliwe rokuje korzyści dla polskich dystrybutorów elektroniki. 

Należy się spodziewać, że także i polskie zakłady poddadzą się trendom i wrośnie liczba produkowanych przez nie urządzeń, mających zintegrowane wyświetlacze ciekłokrystaliczne. Duże zamówienia na układy elektroniczne dostarczane do polskich fabryk powinny także wpłynąć nieco na obniżenie kosztów niektórych z dostępnych u nas podzespołów.

Marcin Karbowniczek