Wyświetlacze do urządzeń elektronicznych

Jasny i kontrastowy wyświetlacz z ekranem dotykowym oraz mikrokontroler to dzisiaj dwa najważniejsze komponenty, które determinują w dużej mierze funkcjonalność oraz atrakcyjność urządzeń. Nowe jednostki o coraz lepszych parametrach pojawiają się co chwila, a duża liczba producentów i dystrybutorów tworzy niezwykle konkurencyjny i zróżnicowany rynek. Dostęp do nowych technologii staje się coraz łatwiejszy, a ceny omawianych produktów stale się zmniejszają. Doskonale widać to na bazie produktów OLED.

Krajowa branża elektroniki w coraz większym stopniu zwraca uwagę na zapewnienie dużej jakości wyrobów i tym samym jest zainteresowana kupowaniem podzespołów lepszej klasy. Z tanią elektroniką i producentami z Azji tylko w taki sposób można skutecznie konkurować, a wymagające rynki Europy Zachodniej stawiają ten parametr na wysokim miejscu w hierarchii ważności.

Dawniej z zapewnieniem jakości był kłopot, co było widać na przykład w tym, że urządzenia specjalistyczne i przemysłowe były budowane w oparciu o zwykłe wersje wyświetlaczy, a więc te przeznaczone dla rynku konsumenckiego. Dzisiaj wzrasta zapotrzebowanie na komponenty lepszej jakości, trwałe, wytrzymałe.

To samo można powiedzieć o spadającym popycie na tanie jednostki produkowane przez firmy azjatyckie, które dobre parametry mają jedynie na papierze. W efekcie tych zmian klienci coraz rzadziej kierują się też najniższą ceną. Ich większe doświadczenie sprawia, że duży nacisk kładą na parametry, gwarancję oraz stałość dostaw.

Szacunkowa sprzedaż osiągana przez dostawców

Dla blisko 2/3 firm wyświetlacze uzupełniają biznes dystrybucyjny i tworzą jedną z wielu jego części. Poważniejszym zaangażowaniem może się pochwalić mniej więcej co czwarta firma, a co dziewiąta może być postrzegana jako dostawca specjalizujący się w tej tematyce. Wyświetlacze są komponentami relatywnie drogimi, zwłaszcza te nowoczesne, zatem niewielka sprzedaż może się zmienić w spore obroty. Można oczywiście podnosić, że na silnie konkurencyjnym rynku nawet duże obroty nie oznaczają od razu dużych zysków, ale w praktyce takie powiązanie jest. Wyświetlacz i mikrokontroler są głównymi elementami wielu systemów elektronicznych. Oznacza to, że wokół nich można zbudować kompleksową ofertę obejmującą większość pozycji zawartych w BOM-ie urządzenia i tym samym traktować wyświetlacz jako narzędzie zapewniające sukces. Poza tym wyświetlacz jest dla użytkownika urządzenia elektronicznego najważniejszym elementem kojarzonym z jakością i innowacyjnością, przez co się na nim nie oszczędza tak jak na całej reszcie elementów standardowych. Dlatego w tym przypadku duże obroty to zwykle też godziwe zyski.

Coraz więcej krajowych producentów docenia jakość wyświetlaczy i umie oszacować oszczędności w kosztach serwisu oraz zysk wynikający z lepszej marży spowodowanej pozycjonowaniem ich urządzenia jako zaawansowane i trwałe. Firmy powracają do ugruntowanego łańcucha dostaw najczęściej kierują się do lokalnego dużego przedstawiciela i kończą eksperymenty z kupowaniem bezpośrednio tych elementów w Azji. Obydwa te zjawiska powoli zbliżają nas do rynków zachodnich, które cechują się zarabianiem na unikalnych cechach produktu, a nie tylko na produkowaniu tego samego produktu co inni, byle taniej.

OLED-y i e-paper

Wyświetlacze OLED są dzisiaj nowością na rynku wyświetlaczy, niemniej warto zauważyć, że produkt ten jest dostępny komercyjnie już od blisko 15 lat. OLED-y zawsze kojarzyły się z wieloma walorami technicznymi, takimi jak niski pobór mocy, wysoki kontrast i duża jasność, jednak te zalety były okupione dość dużą ich ceną i niekoniecznie wielką trwałością.

To oczywiście jest przeszłość, bo technologia produkcji została udoskonalona i obecnie nie ma problemu ani z jakością, ani trwałością tych jednostek. Ceny też spadły do poziomu akceptowanego przez wielu klientów, bo OLED-y są powszechnie stosowane w sprzęcie konsumenckim, np. telefonach komórkowych i sprzedaż na te rynki pozwoliła producentom pokryć koszty opracowania technologii.

Aktualnie bez problemu można kupić wyświetlacze tego typu o małych przekątnych, a więc takie, które najczęściej są używane w elektronice, zarówno jako elementy graficzne, jak i zamienniki alfanumeryczne dla typowych rozwiązań modułowych LCD. W zasadzie asortyment OLED-ów jest na tyle duży, że można przebierać do woli. Różnice w cenach między technologią OLED a LCD nietrudno ustalić, wybierając dwa w miarę zbliżone modele u jednego dystrybutora i tego samego producenta.

W zależności od wersji okaże się, że OLED-y są minimum dwa, a zwykle trzy razy droższe. W wartościach bezwzględnych oznacza to kilkadziesiąt złotych różnicy, co nie jest już abstrakcyjnie dużą sumą wybijającą pomysł użycia takiej jednostki z głowy konstruktorowi. W przypadku urządzeń profesjonalnych i przemysłowych, takich o dużej wartości dodanej, aktualny poziom cen wydaje się do przyjęcia.

Warto zwrócić uwagę, że jest to stan na dzisiaj, a zatem można liczyć, że jeśli producent elektroniki rozpoczyna obecnie projekt, to wyświetlacz OLED-owy będzie kupował do produkcji za minimum rok, a nierzadko nawet za trzy lata. Zatem różnica w cenie nie będzie już bliższa trójce, ale dwójce, bo takie są trendy.

Znaczenie biznesowe wyświetlaczy dla firmy

Dla co czwartej firmy z tego zestawienia wyświetlacze są bardzo ważną częścią biznesu i tworzą dużą część obrotów. Takie firmy można postrzegać jako dostawców specjalizowanych i w porównaniu do innych grup podzespołów elektronicznych omawianych w naszych zestawieniach grono to jest relatywnie spore. Dla co trzeciej firmy wyświetlacze są jedną z kilku ważnych części biznesu, co oznacza nieco mniejszy poziom specjalizacji, ale nadal znaczny. Wydaje się, że pomijając najprostsze jednostki wyświetlające, sukcesy w sprzedaży całej reszty wymagają od dostawcy zapewnienia dużej wartości dodanej: zestawów startowych, wsparcia technicznego, oprogramowania i narzędzi. To jest domena firm zaangażowanych i wyspecjalizowanych, co właśnie na wykresie widać, bo czerwone pole charakteryzujące dostawców bez specjalizacji zwykle sporo przekracza 50%, czasem nawet zbliża się do 70%, a tym razem jest ich tylko 36%.

Podobne zjawiska można zaobserwować w zakresie wyświetlaczy typu e-paper, a więc w jednostkach, które wykorzystywane są w książkach elektronicznych. One także stają się dostępne dla systemów elektroniki profesjonalnej i przestały być domeną e-booków. Wyświetlacze takie pojawiają się w ofertach coraz częściej i jest to wyraźny znak, że w krajowych OEM-ach są one rozważane i analizowane pod kątem aplikacyjnym.

Ceny są znowu mniej więcej dwukrotnie większe niż OLED-ów, bo pierwsza, lepsza jednostka o przekątnej 3,5 cala w detalu kosztuje ok. 200 zł. Mało to nie jest, ale ponownie warto zauważyć, że jest to produkt specjalistyczny i dla rynku elektroniki nowość, a więc coś, co będzie szybko tanieć w miarę poszerzania się strumienia sprzedaży.

ZAAWANSOWANE KONTROLERY I BIBLIOTEKI OPROGRAMOWANIA

Nowoczesny interfejs użytkownika opiera się dzisiaj na kolorowej grafice, coraz częściej zawierającej nie tylko elementy statyczne, ale animacje, a także treść dopasowującą się do kontekstu realizowanego zadania (tzw. responsywność). Jednocześnie dla programistów systemów embedded obsługa wyświetlacza graficznego jest bardziej skomplikowana, gdyż w większości przypadków wymaga tworzenia treści jako map bitowych, a więc poprzez zapalanie i gaszenie pojedynczych pikseli.

Tworzenie grafiki, rysowanie elementów interfejsu, takich jak przyciski, okienka, a także pisanie tekstu w trybie graficznym wymaga posiadania oprogramowania pozwalającego na rastrowanie takich elementów, wykreślanie figur i dokonywanie podstawowych operacji, jak na przykład wypełnianie obszaru kolorem. Do tego wykorzystuje się biblioteki graficzne, czyli zestawy gotowych procedur realizujących takie operacje, zawierające niezbędne kroje czcionek i pozwalające na parametryzację działania pod dany model wyświetlacza.

Tworzenie grafiki "na piechotę", a więc bez oprogramowania narzędziowego, nie jest ani łatwe, ani przyjemne, a poza tym nie ma na taką "zabawę" czasu. W obszarze wyświetlaczy rozwój technologii jest dzisiaj szybki, a liczba nowych produktów, wersji kontrolerów i opcji wymagających uwagi ze strony projektantów potrafi przytłoczyć.

Standardowa biblioteka procedur pozwala opanować tę zmienność i przestać się skupiać na szczegółach. Oznacza to, że dostępność oprogramowania wspierającego tworzenie grafiki, nowoczesnego GUI i generalnie ułatwiającego komunikację z użytkownikiem staje się jednym z bardziej istotnych zagadnień i narzędziem wspierającym sprzedaż.

Główne czynniki odpowiedzialne za sukces w sprzedaży

Zestawienie najważniejszych czynników odpowiedzialnych za sprzedaż otwiera oczywiście cena, która przebija parametry techniczne oraz jakość wykonania, a zapewne także to, w jakiej technologii jest wykonana jednostka wyświetlacza. Innymi słowy, chcemy wyświetlaczy o dobrych parametrach i jakości, niemniej koszt zakupu musi się zmieścić w budżecie. Takie podejście ogranicza niestety szybkość penetracji nowych technologii takich jak OLED lub e-paper, które muszą poczekać, aż ceny rozwiązań przestaną być barierą. Poza wymienionymi czynnikami dość wysoko znalazły się kryteria związane z krótkim czasem dostawy i długą dostępnością danych modeli na rynku. Wydaje się, że jest to konsekwencja specyfiki rynku polskiego bazującego na specjalistycznych urządzeniach i krótkich seriach. Wyświetlacze są też dość drogie, więc producenci wolą nie kupować ich na zapas. Zestawienie dobrze sygnalizuje ponadto, że dla wyświetlaczy znaczenie kompetentnego wsparcia technicznego ze strony dostawcy ma duże znaczenie, a dostępność kompatybilnych wersji od innych producentów, a więc obecność drugiego źródła zaopatrzenia, jest już mało istotna.

W tym obszarze rynku sporo się dzieje. Są wyświetlacze z wbudowanym zaawansowanym kontrolerem pozwalającym na obsługę grafiki za pomocą poleceń wysokiego poziomu, a w praktyce komend jak z języka Basic. Taki kontroler jest w praktyce małym komputerkiem z pamięcią, interfejsem komunikacyjnym i oprogramowaniem firmware i pozwala na banalną implementację większości niezbędnych grafik. Inne podejście bazuje na specjalizowanym oprogramowaniu, które obsługuje popularne jednostki wyświetlaczy i zawiera nie tylko gotowe procedury do ich obsługi, ale także szablony i zestawy przykładów pozwalające na ich modyfikację i przeróbki.

Oprogramowanie do obsługi wyświetlaczy dostarczają też producenci mikrokontrolerów, którzy w ramach wsparcia technicznego tworzą zestawy projektowe lub rozwiązania w miarę standardowe z przykładowymi jednostkami wyświetlającymi, a biblioteki oprogramowania stanowią u nich część składową środowiska IDE.

ZBLIŻA SIĘ KRES MODUŁÓW ZNAKOWYCH

Znakowe moduły wyświetlaczy LCD z kontrolerem, zawierające od jednej do czterech linii po kilkanaście znaków są znane chyba wszystkim. Z pewnością elementy te zapisały się pozytywnie w ostatnich kilkunastu latach w rozwoju branży elektronicznej, zapewniając prostotę obsługi i niezłe parametry. Ich ekspansja na rynku jest wymownym dowodem, jak ważna dla projektantów systemów elektronicznych jest łatwość korzystania z jednostek wyświetlających.

Niemniej trudno nie zauważyć, że słabo przystają już one do wymagań współczesnej elektroniki. Im bardziej specjalistyczny sprzęt, a ilość informacji, którą trzeba przekazać użytkownikowi, jest mniejsza, im znaczenie jakości komunikacji staje się bardziej pomijalne, tym większa możliwość aplikacyjna dla tych jednostek.

Ważne i poszukiwane funkcje techniczne

Skoro dominującą technologią realizacji interfejsu użytkownika we współczesnej elektronice jest kolorowy wyświetlacz graficzny z panelem dotykowym, to naturalne jest, że klienci poszukują kompletnej jednostki złożonej z tych dwóch elementów razem z kontrolerem. Znaczenie rynkowe wersji o rozszerzonym zakresie temperatur pracy oraz czytelnych przy bezpośrednim oświetleniu słonecznym też jest pochodną przemysłowego charakteru naszego rynku, bo wyświetlaczy do elektroniki konsumenckiej nie kupuje się z reguły u dystrybutorów. Zgodność ze starymi wersjami to innymi słowy dostępność zamienników zgodnych mechanicznie i elektrycznie, ale wykonanych w nowszych technologiach. W wielu przypadkach pozwalają one odmłodzić konstrukcję urządzenia małym nakładem pracy, stąd zapewne biorą się ich tak dobre notowania w tym zestawieniu. Na koniec warto dostrzec to, że prawie co drugi pytany zakreślił w ankiecie znaczenie niskiego poboru mocy przez jednostki wyświetlające. Takie mamy czasy, że często każdy miliwat się liczy, a jeśli tak, to OLED-y i e-papery w kolejnych 5 latach powinny się dynamicznie rozwijać.

Warto zauważyć, że wyświetlacze tego typu są tanie, produkowane przez wiele firm, a więc łatwe do kupienia. Ich parametry też są często poprawiane, a wytwórcy nieustannie eksperymentują z kolorem podświetlenia, kontrastem i czytelnością treści po to, aby nie była to konstrukcja zamknięta. Nowe opracowania dają szansę na odmłodzenie starszych urządzeń, ale fakty są nieubłagane - rynek rozwija się w innym kierunku.

POBÓR MOCY STAJE SIĘ WAŻNY

Niski pobór mocy nie dotyczy jedynie elektroniki mobilnej, a więc aplikacji zasilanych z baterii. Takie same oczekiwania mają użytkownicy urządzeń stacjonarnych i zasilanych z sieci, gdyż energia elektryczna jest coraz droższa, a dodatkowo wymagania norm zmuszają do zapewnienia wysokiej sprawności energetycznej.

Wyświetlacz graficzny o dużej przekątnej niestety jest komponentem, który pobiera stosunkowo dużą moc. W przypadku jednostek LCD jest ona zużywana na podświetlenie, zasilanie kontrolera i panelu dotykowego. Duże rozdzielczości i kolorowa grafika wymagają też mocy obliczeniowej ze strony mikrokontrolera, co także wpływa na bilans energetyczny aplikacji.

Chęć zapewnienia niskiego poboru mocy kieruje uwagę konstruktorów w stronę wyświetlaczy w innych technologiach, a więc na OLED-y i e-papery, gdzie nie ma podświetlenia, a więc tego najbardziej energochłonnego czynnika. W przypadku e-paperu bilans energetyczny jest jeszcze bardziej korzystny, bo statyczny obraz nie wymaga zasilania, odświeżania ani nawet nadzoru ze strony mikrokontrolera.

Trzeba też dostrzec, że chęć zapewnienia dobrego bilansu energetycznego cały czas utrzymuje spore zapotrzebowanie na znakowe wyświetlacze panelowe LCD. Są to płytki szklane z ciekłym kryształem, bez kontrolera i wyświetlające z góry ustalone znaki, takie jak cyfry lub symbole. Panelowe wyświetlacze znakowe LCD pobierają znikomą moc, zapewniają dobry kontrast i czytelność w oświetleniu słonecznym, przez co mogą być aplikowane w sprzęcie profesjonalnym.

Przegląd ofert dostawców wyświetlaczy

Trochę gorzej jest z zakresem temperatur pracy, bo w ujemnych temperaturach stają się bardzo wolne, ale tę wadę daje się pokonać niewielkim kosztem. Wiele mikrokontrolerów zawiera kontroler takiego wyświetlacza segmentowego, przez co aplikacja jest nieskomplikowana. Producenci tych elementów chętnie podejmują się wykonania wersji o indywidualnym charakterze, co pozwala nie tylko uatrakcyjnić produkt, ale też w pewien sposób chronić go przed kopiowaniem.

Innymi słowy, trend energooszczędności powoduje wzrost zainteresowania klientów technologiami innymi niż TFT LCD, co należy uznać za zjawisko pozytywne.

WYŚWIETLACZE WIELKOFORMATOWE LED

Wąsko wyspecjalizowanym, ale przez cały czas ważnym i znaczącym segmentem rynku wyświetlaczy są produkty wielkoformatowe budowane z diod LED. Jednostki tego typu wykorzystywane są jako znaki informacyjne, drogowe, w systemach przywoławczych i kolejkowych, reklamie i nośnikach informacyjnych klasy digital signage.

Najważniejsze czynniki pozytywnie wspierające rozwój rynku wyświetlaczy

W zestawieniu najważniejszych czynników wspierających sprzedaż wyświetlaczy za najważniejsze uznano dostępność bibliotek graficznych i oprogramowania narzędziowego ułatwiającego tworzenie oprogramowania i graficznego interfejsu użytkownika, a także dostępność nowych rozwiązań technologicznych w ofercie. Można to tłumaczyć w taki sposób, że producenci elektroniki są zawsze zainteresowani możliwościami prezentacji, jakie kryją się w nowych jednostkach, ale szukają pomocy i ułatwień w ich aplikacji, gdyż z uwagi na presję czasu nie są w stanie dogłębnie analizować ich działania i obsługi. Użycie wyświetlacza w projekcie musi być nieskomplikowane, bo technologie dzisiaj zmieniają się zbyt szybko, aby konstruktor był w stanie panować nad wszystkim. Takie same wnioski płyną z trzeciej pozycji na wykresie – kompletny moduł wyświetlacza z panelem dotykowym i kontrolerem jest postrzegany jako najbardziej typowe rozwiązanie.

Atutami takich wyświetlaczy jest doskonała czytelność przy bezpośrednim oświetleniu słonecznym, możliwość kompozycji jednostek o bardzo dużych wymiarach, wysoka odporność środowiskowa i zdolność do pracy w bardzo szerokim zakresie temperatur. Wyświetlacze tego typu zawierają specjalizowane sterowniki pozwalające na programowanie treści, łączenie wielu jednostek w system informacyjny sterowany poprzez sieć i inne udogodnienia. Mają one swoje miejsce na rynku, niemniej pomijając wersje będące po prostu reklamą, są to rozwiązania tworzone na indywidualne zamówienie.

NOWOŚCI

Rośnie liczba dostępnych przekątnych ekranu i rozdzielczości, jakie ma matryca, proporcji boków, dostępnych interfejsów. Pojawiają się zaawansowane kontrolery, opcje związane z szerokim zakresem temperatur pracy, dużym kątem obserwacji, czytelnością w warunkach silnego oświetlenia słonecznego.

Typy wyświetlaczy, których sprzedaż rozwija się najszybciej

Największa dynamika wzrostu sprzedaży dotyczy jednostek OLED- owych i e-paper, co z pewnością jest wynikiem tego, że przy małych wolumenach i raczkującej sprzedaży każdy wzrost wyrażony w procentach wygląda imponująco. Wyświetlacze tego typu z pewnością są obecnie rozważane przy realizacji nowych projektów, próbki są testowane i analizowane przez producentów elektroniki. Szybko rozwijający się rynek powinien za kilka lat przekroczyć masę krytyczną niezbędną do szerokiej popularyzacji tych technologii i spadku cen, tak jak było z wszystkimi poprzednimi rozwiązaniami.

Dostawcy wyświetlaczy tworzą też grupy produktów, wokół których możliwa jest łatwa migracja, czyli zmiana wyświetlacza nie wiąże się z kłopotliwymi zmianami układu elektronicznego i dużymi modyfikacjami oprogramowania. Zwykle takie zmiany dotyczą wielkości przekątnej, rozdzielczości oraz typu panelu dotykowego, ale nierzadko sięgają też głębiej, obejmując zmiany technologii np. TFT na OLED oraz możliwość wybrania kilku opcji sterowania dotykiem (rezystancyjna, pojemnościowa, z opcją wielokrotnego dotyku).