Wyświetlacze do urządzeń elektronicznych

Wyświetlacz to jeden z najważniejszych komponentów elektronicznych, a duża popularność i wiele obszarów zainteresowań sprawiają, że jednostki te są atrakcyjnym produktem dla sieci dystrybucji. W ich sprzedaży liczy się to, że ich ceny jednostkowe są w porównaniu do innych elementów stosunkowo wysokie, a ponadto wyświetlacz często jest komponentem kupowanym w pierwszej kolejności. Skoro wyświetlacz w praktycznie każdym większym urządzeniu stał się niezbędny, to w konsekwencji rynek tych produktów, zarówno od strony obrotów, jak i asortymentu jest duży i szybko się rozwija w kilku kierunkach wyznaczanych przez technologie wyświetlania.

Charakterystyczną cechą rynku wyświetlaczy jest to, że czas życia poszczególnych technologii jest stosunkowo długi i nawet po okresie maksymalnej popularności poszczególne typy nie wypadają całkowicie na margines, dalej funkcjonując w niszach. Przykładem mogą być wyświetlacze segmentowe LED lub moduły znakowe LCD, które cały czas sprawdzają się w określonych aplikacjach, są modernizowane i ulepszane i nie widać, aby miały wypaść z rynku. Skutkiem jest to, że asortyment w obiegu jest bardzo szeroki. 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.

Trudno odpowiedzieć, czy i w jakim stopniu szeroki dostępny asortyment wyświetlaczy kreuje nowe aplikacje, czy też ważniejszy jest proces odwrotny, w którym rozwój elektroniki i ekspansja na nowe rynki powoduje, że potrzeba coraz więcej tych jednostek. W sumie sprowadza się to do tego samego: mamy coraz większy asortyment jednostek wyświetlaczy, są one coraz tańsze, a więc dostępniejsze, mają coraz lepsze parametry w zakresie wizualizacji danych oraz odporności mechanicznej i środowiskowej. Graficzny interfejs użytkownika z ekranem dotykowym, znany z telefonów komórkowych i innych aplikacji konsumenckich, jest też wytrychem otwierającym drzwi do wielu nowych branż, np. inteligentnego budynku, systemów bezpieczeństwa i ochrony mienia, branży reklamy i oczywiście do przemysłu, czyli sektora w Polsce najbardziej wartościowego.

Nawet w obrębie jednej grupy projektowej wyświetlacze nie są takie same, bo te przeznaczone do aplikacji konsumenckich mają inne parametry od wersji przemysłowych. Te pierwsze są zoptymalizowane kosztowo, te drugie mają lepsze parametry środowiskowe itd.

CUSTOMIZACJA I INTEGRACJA

Elektronika mobilna, noszona, aplikacje IoT, sprzęt medyczny to przykłady rozwiązań urządzeń, w których konstrukcja wyświetlacza jest silnie zintegrowana z obudową oraz całą resztą produktu. W takich przypadkach jednostka wyświetlająca jest spasowana z resztą, przyklejona do szyby lub przezroczystej części obudowy, tak aby połączenie było odporne na wpływ środowiska, narażenia mechaniczne wynikające z użytkowania oraz oczywiście estetyczne. Integracja wymaga posiadania maszyn i umiejętności, które są oferowane jako usługi przez dostawców obudów w przypadku małych serii. W przypadku większych serii dostępne są rozwiązania tworzone na zamówienie (customizowane). Częściowe lub pełne dopasowanie do projektu klienta wyświetlaczy TFT, OLED oraz paneli dotykowych polega na dostosowaniu kształtu, rozmiaru, koloru oraz innych parametrów technicznych. Takie wersje dostarczają specjalizowani dostawcy zasilaczy w połączeniu z możliwościami, jakie zapewniają im producenci. Bezzwrotne koszty takich modyfikacji z roku na rok maleją i tym samym usługi stają się coraz bardziej przystępne.

Ważne i poszukiwane funkcje techniczne

 

Na liście poszukiwanych czynników technicznych w wyświetlaczach trzy kryteria uznane zostały za bardzo ważne: czytelność w oświetleniu słonecznym, szeroki zakres temperatur pracy oraz mały pobór mocy. Ważnym elementem jest też wbudowany inteligentny kontroler, który pozwala na sterowanie wyświetlaczem z wyższego poziomu abstrakcji oraz to, aby wyświetlacz i panel dotykowy wraz z niezbędną elektroniką tworzyły spójną mechanicznie i funkcjonalnie całość. Patrząc na dół wykresu, warto zauważyć, że zgodność programowa i pinowa nowych jednostek ze starymi wersjami przestała być już bardzo ważna.

WZROST ZAINTERESOWANIA E-PAPIEREM I OLED

OLED-y i e-papiery szybko się popularyzują na bazie trendów związanych z energooszczędnością, rosnącą liczbą aplikacji mobilnych, rozwojem obszaru IoT i elektroniki noszonej. Ceny tych rozwiązań w ostatnich latach znacznie spadły, a oferta rynku się poszerzyła. Zmniejszająca się dostępność do produktów wcześniejszych generacji wymusza zainteresowanie takimi nowszymi rozwiązaniami. 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 odległa przeszłość, bo technologia produkcji została udoskonalona i obecnie nie ma problemu, ani z jakością, ani trwałością tych jednostek.

Dzisiaj 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 wersji modułowych.

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.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Najbardziej istotne pozytywne zjawiska wspierające rozwój rynku wyświetlaczy to dostępność zintegrowanych rozwiązań składających się z wyświetlacza, panelu dotykowego oraz ekranu dotykowego z kontrolerami. Taki komplet nie tylko jest prostszy w użyciu, ale też mniej problematyczny, a więc potencjalnie ryzykowny. Duże znaczenie mają też nowoczesne technologie, a więc e-paper i OLED, a także nowoczesne interfejsy użytkownika, co jest zrozumiałe, bo od dawna wyświetlacz jest magnesem przyciągającym uwagę i tym samym co okładka dla książki. Niby nie najważniejsza, ale skoro wiele osób ocenia książkę po okładce, to i jakość aplikacji ocenia się po wyświetlaczu.

PANELE LCD ZNAKOWE

Panelowe wyświetlacze znakowe (segmentowe) LCD, które składają się z płytek szklanych z ciekłym kryształem, cały czas się świetnie trzymają na rynku i tworzą drugi biegun technologiczny będący w opozycji do złożonych i nowoczesnych jednostek graficznych. Znakowe panele LCD pobierają znikomą moc, stąd nadają się do pracy w aplikacjach mobilnych, IoT i podobnych. Nie odstają zatem od bardzo ważnego trendu energooszczędności, który jest jednym z istotnych zjawisk wypychających na margines techniki jednostki takie jak VFD. Znakomicie sprawdziły się one w kasach, a wcześniej w rozwiązaniach konsumenckich, ale duży pobór mocy przekreśla ich przyszłość.

Panelowe LCD nie wymagają też złożonego kontrolera i do ich sterowania wystarcza kontroler znajdujący się w wielu mikrokontrolerach. Implementacja jest prosta, a sam wyświetlacz tani, stąd w zastosowaniach, gdzie ilość informacji do przekazania nie jest duża, cały czas są korzystnym wyborem.

Panelowe LCD można zamówić z własnymi symbolami i w specyficznym układzie segmentów. Dawniej było to dość kosztowne i wymagało zamówienia bardzo dużej serii. Ale z czasem ceny indywidualizacji spadły, a minima zakupowe zmalały, przez co takie wyświetlacze stale są interesujące.

MODUŁY ZNAKOWE LCD

Znakowe moduły wyświetlaczy LCD z kontrolerem zawierające kilka linii zapisały się pozytywnie w ostatnich kilkunastu latach w rozwoju branży elektronicznej, zapewniając prostotę obsługi i niezłe parametry, ale coraz trudniej sprostać im wymaganiom współczesnej elektroniki. Wyświetlacze tego typu są tanie, produkowane przez wiele firm i dostępne w szerokim asortymencie kolorów, typów i rozmiarów. Ich parametry są często poprawiane przez wytwórców, dzięki czemu nie są to produkty o konstrukcji zamkniętej. Nowe opracowania dają minimalną szansę na odmłodzenie starszych urządzeń, ale fakty są nieubłagane – rynek rozwija się w innym kierunku i elementy te są powoli wypierane z rynku przez nowsze technologie.

WSPARCIE TECHNICZNE JEST BARDZO ISTOTNE

Rośnie też znaczenie bliskiej współpracy z dostawcą wyświetlaczy, bo jednostek tych jest na tyle dużo, że niełatwo o przekonanie na co postawić w projekcie. Nie chodzi nawet o jakąś ogólną orientację, ale o dokładne rozeznanie w szczegółach, które niekoniecznie można wyczytać z kart katalogowych. Unikanie pułapek wymaga posiadania doświadczenia, spojrzenia z szerszej perspektywy lub po prostu podzielenia się problemem z innymi specjalistami. Wzrost znaczenia wsparcia technicznego jest więc skutkiem ubocznym szerokiej oferty rynku i krótkiego czasu życia wielu technologii. Najwięcej do powiedzenia w zakresie wsparcia mają specjalizowani dostawcy wyświetlaczy i bezsprzecznie firmy te mają znaczną przewagę nad handlowymi.

Dawniej, gdy rynek nie rozwijał się tak szybko i nowe jednostki wyświetlające nie pojawiały się co chwila, możliwość opanowania szczegółów wyświetlacza, poznania niuansów kontrolera, była lepsza. Inżynierowie ogólnie mieli więcej czasu, a same wyświetlacze były także prostsze od strony technicznej. Inżynier, który godzinami ślęczy nad projektem, zazwyczaj nie jest dogłębnie zorientowany w szczegółach, a więc w tym, co jest dostępne na rynku, które rozwiązania mają przyszłość, a nie są kolejnym przystankiem w rozwoju technologii i wynikiem eksperymentów producentów. Na dodatek wraz z każdą nową generacją wyświetlaczy ich skomplikowanie rośnie. Nie chodzi o to, że jest coraz więcej pikseli do obsłużenia, ale o cały proces sterowania, który obejmuje coraz więcej zagadnień, w tym komunikację z kontrolerem, połączenie z panelem dotykowym, zarządzanie poborem mocy itd. Teraz, gdy czasu jest coraz mniej, potrzeba korzystania z gotowych rozwiązań sprzętowych, fragmentów kodu, bibliotek jest coraz bardziej zarysowana.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku

 

Najbardziej istotne zjawiska negatywnie oddziałujące na rynek wyświetlaczy mają charakter biznesowy. Słabej jakości wyświetlacze psują rynek, bo tworzą problemy z jakością i utrwalają inercyjne zachowania u klientów, z kolei wiele dostawców i silna konkurencja tworzą presję na obniżki cen, na ciągłe żądania większych rabatów i ułatwiają wprowadzanie na rynek tandety. Podobne procesy wynikają z oszczędności – wyświetlacze, zwłaszcza te wykonane w nowych technologiach, są relatywnie drogie, więc pokusa do oszczędności jest tu spora. Natomiast zagadnienia techniczne zdecydowanie nie przeszkadzają w rozwoju.

Wsparcie techniczne związane z wyświetlaczami przesuwa się też w stronę aplikacyjną, czyli doboru optymalnej jednostki z punktu widzenia aplikacji, integracji wyświetlacza z obudową lub połączenia w całość elementów takich jak złącze, interfejs, wyświetlacz, kontroler oraz panel. Elementów składających się na kompletne rozwiązanie jest coraz więcej, stąd ryzyko złego wyboru też niestety rośnie.

Wsparcie aplikacyjne obejmuje także coraz bardziej popularne gotowe do użycia płytki zawierające projekty referencyjne. Stanowią one przykłady do naśladowania, są demonstracją dobrych praktyk projektowych i dają szansę tego, aby na początku pracy nie popełnić drobnej, ale trudnej do znalezienia pomyłki. Liczne zestawy startowe, będące nierzadko kompletną platformą sprzętową dla aplikacji, plus dostępne oprogramowanie i biblioteki procedur w wielu przypadkach sprawiają, że nakład pracy wymaganej do obsługi wybranych popularnych modeli wyświetlaczy graficznych z panelem dotykowym jest porównywalny z tym, jaki kiedyś trzeba było poświęcić na obsługę prostych modułów znakowych z wbudowanym kontrolerem.

POPULARYZACJA GRAFICZNYCH INTERFEJSÓW UŻYTKOWNIKA

Graficzny interfejs użytkownika staje się coraz dostępniejszy nawet w aplikacjach, gdzie dostępne zasoby sprzętowe są niewielkie. Pomocą są tutaj biblioteki oprogramowania lub wyświetlacze ze specjalizowanym kontrolerem i rozbudowaną pamięcią. Znosi to wiele problemów takich, że aplikacje proste zwykle miały siermiężny GUI. Dawniej problemy te omijano, wykorzystując wyświetlacze modułowe znakowe, których jedną z zalet było to, że wyświetlanie było banalnie proste. Teraz to samo można mieć w graficznych kolorowych TFT, a więc ze znacznie lepszą jakością zobrazowania.

Najbardziej perspektywiczne obszary aplikacyjne

 

Dla większości aplikacji i rozwiązań tworzonych w Polsce najbardziej wartościowym odbiorcą wyświetlaczy jest przemysł, będący wspólnym mianownikiem dla wielu realizowanych projektów. Podobnie jest zresztą w wielu innych grupach produktowych i zaskakujące byłoby, gdyby wyszło w ankiecie inaczej. Można też powiedzieć, że poszczególne pozycje na wykresie odpowiadają potencjałowi rynkowemu poszczególnych typów aplikacji, bo wyświetlacze trafiają do wszystkich wymienionych rozwiązań.

ELEKTRONIKA KONSUMENCKA ŹRÓDŁEM INNOWACJI

Wydaje się, że źródłem innowacji i nowych technologii jest dzisiaj elektronika konsumencka, a w dużej mierze smartfony. Tam trafiają innowacje związane z wyświetlaczami, panelami dotykowymi, a w ostatnich latach także czujniki linii papilarnych, kamery do rozpoznawania twarzy lub sensory typu ToF do wykrywania gestów. Mimo że nie wszystkie te produkty wiążą się bezpośrednio z tematyką wyświetlaczy, z uwagi na zagadnienia związane z ich integracją w kompletną jednostkę, jest to w pewnym stopniu ich funkcjonalna część. Takie "dodatki" są montowane pod szkłem panelu dotykowego, dlatego należy oczekiwać, że z czasem takie podejście będzie standardem dla rynku i tak jak dzisiaj mamy wyświetlacz z panelem, tak będzie niedługo z tymi czujnikami. Aktualnie słychać zapowiedzi o integracji pod szkłem panelu kamery w smartfonach, co przekonująco wyznacza kierunek, w którym będzie w kolejnych latach szedł rozwój rynku.

Dominacja elektroniki konsumenckiej w innowacjach niesie też negatywne zjawiska. Tempo rozwoju technologii jest szybkie i wiele rozwiązań po krótkim czasie wypada z ofert. Oznacza to, że rynek przemysłowy ma kłopoty z szeroką adaptacją rozwiązań konsumenckich, gdyż nie jest w stanie zagwarantować wieloletniej dostępności i niezmienności wyświetlaczy. Klienci oczekują często, by wyświetlacze przemysłowe miały porównywalne parametry optyczne oraz technologiczne, a co więcej także cenowe. Nie jest to możliwe, ponieważ wyświetlacze przemysłowe mają dłuższy czas pracy, tzn. wykonane są z komponentów o wyższej jakości i tym samym droższych. Są też produkowane przez wiele lat, więc muszą wykorzystywać starsze linie i technologie, ponadto często wytwarzane są w mniejszych partiach i utrzymywane w magazynach producentów i dystrybutorów, co również prowadzi do wyższej ceny.

Nierzadko kolejne generacje rozwiązań konsumenckich nie są kompatybilne z poprzednikami. Do różnic mechanicznych i w rozkładzie wyprowadzeń dochodzą tu jeszcze inne kontrolery, interfejsy, co niestety dla wielu nabywców okazuje się już bagażem pod ich siły. Do tego na nowe wersje trzeba długo czekać, spełnić minima zakupowe, a te o bardziej unikalnych właściwościach potrafią szybko wypaść z produkcji. Są to te minusy, jakie niesie dominacja elektroniki konsumenckiej.

Zapotrzebowanie na panelowe LCD na indywidualne zamówienie

 

Panele LCD, czyli wyświetlacze znakowe bez kontrolera, to specyficzny produkt, na który cały czas jest popyt i jak wynika z naszego badania ankietowego, rynek takich jednostek cały czas się rozwija. Powodem jest znikomy pobór mocy, wsparcie ze strony wielu mikrokontrolerów, które mają wbudowany sterownik LCD oraz możliwość zamówienia wersji indywidualnej, a więc z własnymi symbolami, logotypem itp. Panelowy LCD to dobre rozwiązanie, gdy aplikacja jest prosta, interfejs użytkownika opiera się na kilku elementach, a dodatkowo trzeba minimalizować pobór mocy.

Potencjał rynkowy poszczególnych typów wyświetlaczy

 

Ocena potencjału rynkowego poszczególnych typów wyświetlaczy jednoznacznie pokazuje, że przyszłość należy do nowych technologii takich jak OLED i e-paper. Kolorowa wysokorozdzielcza grafika będzie standardem bez względu na to, czy zasoby aplikacji są rozbudowane, czy też skromne. W tym drugim przypadku rozwiązaniem jest zaawansowany kontroler wysokiego poziomu oraz oprogramowanie biblioteczne, które odpowiada za to, aby niewielkim wysiłkiem (prostym krótkim kodem programu) dało się zrealizować skomplikowane funkcje graficzne i interfejs GUI.