Komponenty elektroniczne - dopiero teraz wiemy, jak bardzo są potrzebne

Wyświetlacze do urządzeń elektronicznych

Trudno przekonująco stwierdzić, czy szeroki dostępny asortyment wyświetlaczy kreuje nowe aplikacje, czy też rozwój elektroniki i ekspansja na nowe rynki powodują, że potrzeba ich coraz więcej. 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 urządzeń mobilnych, 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.

Najważniejsze cechy wyświetlaczy brane pod uwagę przy kupnie

 

Zestawienie najważniejszych cech ofert handlowych branych pod uwagę przy kupnie wyświetlaczy niczym nie zaskakuje. Trzy górne pozycje, a więc cena, parametry i jakość wykonania, stanowią uniwersalny zestaw, który można przypisać wielu produktom, stąd jest to raczej cecha rynku, a nie tego produktu. Czwarta pozycja – krótki termin dostawy – zawsze na takich wykresach lokowała się gdzieś na dole, to, że teraz zyskała na znaczeniu, to oczywiście skutek kłopotów z dostępnością towaru. Natomiast długa dostępność produktu na rynku to po części efekt tego, że wiele urządzeń wytwarzanych w kraju ma charakter specjalistyczny z czasem życia znacznie dłuższym niż dla sprzętu konsumenckiego. Poza tym zmiana wyświetlacza na inny jest często na tyle pracochłonna i kosztowna, że się jej unika.

Coraz więcej wyświetlaczy trafia do aplikacji, gdzie mały pobór mocy jest kluczowy

Mały pobór mocy jest jednym z najbardziej istotnych trendów zmieniających współczesną elektronikę, a w aplikacjach mobilnych można go postrzegać jako czynnik kluczowy dla funkcjonalności. Dla rynku wyświetlaczy ograniczanie poboru mocy jest tym samym zagadnieniem bardzo istotnym, bo w większości urządzeń wyświetlacz jest obowiązkowy. Bez niego można się dzisiaj obyć praktycznie tylko w takich aplikacjach, gdzie realizowane funkcje nie wymagają zapewnienia interakcji z użytkownikiem lub takich, gdzie można zapewnić obsługę z wykorzystaniem komputera/ urządzenia mobilnego lub przez sieć. Dodatkowo rynek Internetu Rzeczy zaczął się szybko rozwijać, przez co zagadnienia energetyczne jeszcze bardziej zyskują na znaczeniu. Innymi słowy, nie ma wyjścia – wyświetlacz też musi pobierać małą moc i wiele zmian technologicznych, które można obserwować w ostatnich latach, jest temu podporządkowanych.

Technologie takie jak OLED, e-paper szybko zyskują popularność też na skutek tego trendu, a dzięki temu ich ceny się obniżają. Podstawowe wersje takich wyświetlaczy na tyle potaniały, że wybór OLED- a przestał mieć znamiona jakiegokolwiek luksusu. Skoro opłacalne jest produkowanie elektronicznych metek wyświetlających ceny w supermarketach bazujących na wyświetlaczach e-papierowych, to znaczy, że bariera cenowa przestała istnieć. Poza wymienionymi dwoma typami producenci proponują jeszcze wersje bistabilne, które uzupełniają elektroniczny papier tam, gdzie ma on jeszcze jakieś niedoskonałości.

Wyświetlacze z kontrolerem wysokiego poziomu

Współczesny wyświetlacz to oczywiście jednostka graficzna, pozwalająca na wyświetlanie kolorów w pełnej palecie i bardzo często współpracująca z panelem dotykowym. Za proces wyświetlania informacji oraz realizację interfejsu elektrycznego do aplikacji odpowiada w niej specjalizowany sterownik, ale bez względu na użyty układ trzeba opracować wyświetlaną grafikę, strukturę interfejsu oraz powiązać wyświetlaną treść z dotykanymi na panelu punktami. Realizacja interfejsu graficznego dla aplikacji nie jest rzeczą banalną, zwłaszcza gdy struktura menu jest rozbudowana, a pikseli do obsłużenia jest dużo. Skala trudności pogłębia się, gdy treść ma być animowana: paski postępu mają się poruszać, przyciski w czasie dotykania mają wizualnie sygnalizować reakcje, a wyświetlane treści nie są statyczne, tylko zależne od kontekstu.

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. W takich przypadkach cenną pomocą są biblioteki graficzne, dzięki którym nie trzeba się martwić o sterowanie poszczególnymi pikselami, skalowanie czcionek wektorowych, wybieranie tła i dziesiątki innych operacji. Na rynku jest wiele takich produktów, zarówno darmowych, jak i komercyjnych. Cechą wspólną jest to, że zwykle współpracują one z popularnymi modelami wyświetlaczy lub są dopasowane do określonej rodziny mikrokontrolerów.

Ważne i poszukiwane funkcje techniczne

 

Funkcje techniczne wyświetlaczy takie jak czytelność przy oświetleniu słonecznym, szeroki zakres temperatur pracy, czy też kompletne rozwiązanie wyświetlacza z panelem dotykowym, to cechy oczekiwane przez producentów urządzeń przemysłowych, specjalistycznych rozwiązań budynkowych, medycznych i podobnych. Wysoko oceniono także kompatybilność mechaniczną i pinową między poszczególnymi wersjami, co sugeruje, że znaczna część aplikacji funkcjonuje na rynku przez długi czas.

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 jest bardzo duża. 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.

Z pewnością to powiązanie z popularnym hardware oraz ogromny nakład pracy, jaki wiąże się z przygotowaniem obsługi wyświetlacza w aplikacji, ma dla rynku działanie regresywne. Zmiany są pracochłonne i kosztowne, stąd wybór wyświetlacza do urządzenia, który ma zostać oprogramowany samodzielnie jest zadaniem niełatwym i wymagającym analizy wielu danych, w tym żywotności konstrukcji. Z tej też przyczyny na rynku wyświetlaczy kompatybilność mechaniczna, pinowa oraz związana ze sterownikiem jest zagadnieniem, którym poświęca się wiele uwagi.

Najważniejsze zjawiska pozytywne dla rynku

 

Listę najbardziej istotnych zjawisk pozytywnie wspierających rozwój rynku wyświetlaczy otwierają nowe technologie prezentacji informacji, a na drugim miejscu uplasowały się zintegrowane wersje zawierające poza samym wyświetlaczem także panel dotykowy oraz kontroler, a więc takie, gdzie wymagany jest niewielki nakład pracy ze strony projektanta. Pozytywnie oddziałują na tempo wzrostu rozwiązania związane z interfejsem użytkownika, a więc coraz większa popularyzacja rozwiązań dotykowych, także wspomagania ich działania poprzez gesty, zbliżenie osoby do ekranu itp.

W sytuacji, gdy skala projektu jest mała, pisanie oprogramowania pod konkretny wyświetlacz może zupełnie stracić sens i wówczas lepiej sięgnąć po wyświetlacze zintegrowane z kontrolerem wysokiego poziomu. Są to gotowe specjalizowane komputery, zawierające wyświetlacz, panel dotykowy, sterownik z oprogramowaniem, który realizuje funkcje interfejsu użytkownika. Firmware takich produktów pozwala na prostą i szybką realizację.

Są to rozwiązania idealnie pasujące do sytuacji, gdy serie produktów są małe, menu skomplikowane, a rodzina produktów zawiera wiele typów, do których trzeba przygotować oddzielną funkcjonalność.

Wersje dopasowane do aplikacji i integracja z obudową

Producenci elektroniki mają dzisiaj znacznie większe możliwości dobrania wyświetlacza do projektowanego urządzenia, tak aby pasował idealnie pod względem elektrycznym, mechanicznym i funkcjonalnym. Potocznie nazywa się to kastomizacją (customizacją), co może brzmi okropnie, ale niestety na razie tak być musi, bo nie mamy w języku polskim jednowyrazowego terminu określającego dopasowanie produktu do specyficznych wymagań klienta.

Kiedyś kastomizacja była dostępna dla dużych firm, które były w stanie wyłożyć spore sumy pieniędzy na bezzwrotne koszty przygotowania zamówienia o indywidualnych cechach i oczywiście kupić też dużą partię. Dzisiaj próg wejścia jest znacznie niższy, a ponadto część prac biorą na siebie dystrybutorzy. Bezzwrotne koszty takich modyfikacji z roku na rok maleją i tym samym usługi stają się coraz bardziej przystępne. Polegają one na zamontowaniu wyświetlacza w obudowie w przygotowanym oknie, sklejeniu ekranu z panelem za pomocą kleju przezroczystego w warunkach wykluczających pozostawienie brudu, przyklejeniu ekranu płyty frontowej i podobne. Częściowe lub pełne dopasowanie do projektu klienta wyświetlaczy TFT, OLED oraz paneli dotykowych polega dostosowaniu kształtu, rozmiaru, koloru oraz innych parametrów technicznych.

Usługi dotyczą też obudów, a więc montażu wyświetlacza w przygotowanym oknie. W przypadku wersji z dotykiem montaż ekranu jest bardzo istotny, bo musi zapewnić trwałość przy naciskaniu. Małe obudowy, trzymane w ręku są podatne na wyginanie i montaż musi kompensować niewielkie przemieszczenia.

Najważniejsze czynniki negatywne dla rynku wyświetlaczy

 

Czynniki negatywnie oddziałujące na rynek wyświetlaczy to obecnie długie czasy dostaw, które w skali oddziaływania przebijają wszystko inne: oszczędności, konkurencję ze strony tanich produktów dalekowschodnich i wielu innych dostawców działających na rynku.

Nowe technologie stają się coraz bardziej dostępne

Wzrost zainteresowania e-papierem i OLED widoczny w ostatnich czasach to proces wynikający z tego, że na rynku elektroniki większe znaczenie mają aplikacje zasilane z baterii, a więc zagadnienia niskiego poboru mocy wysuwają się na pierwszy plan. Druga przyczyna jest taka, że ceny tych produktów spadły i wyświetlacze te przestały być luksusem. Obie te technologie są znane od dwóch dekad, co oznacza, że właściwości, technologia, maszyny do produkcji dostały dopracowane, a wady "wieku niemowlęcego", np. związane z małą trwałością, już dzisiaj nie istnieją.

Obecnie 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-papier, a więc w jednostkach, które wykorzystywane są w książkach elektronicznych.

Najbardziej perspektywiczne obszary aplikacyjne

 

W warunkach krajowych rozwiązania przemysłowe zawsze postrzegane były jako najcenniejsze i tym samym także najbardziej atrakcyjne dla dystrybutorów. To się nie zmieniło i w naszym najnowszym zestawieniu wybijają się wyraźnie ponad całą resztę. Za przyszłościowe uznane także zostały rozwiązania dla inteligentnego domu oraz cały świat IoT i sprzęt zasilany z baterii.

Wersje przemysłowe i doskonalsze technologie

Na rynku jest coraz więcej typowych wyświetlaczy, np. TFT-LCD, ale w wersjach ukierunkowanych na aplikacje przemysłowe i profesjonalne. Mają one szerszy zakres dopuszczalnej temperatury pracy, większą jasność ekranu i trwałość, co pozwala używać ich przez wiele lat. W przypadku takich rozwiązań istotna jest też długoterminowa dostępność produktu (longevity), gwarantująca to, że produkt będzie dostępny w sprzedaży przez długi czas, np. 10 lat. Dla wersji konsumenckich czas ten jest znacznie krótszy, a często w ogóle niedefiniowany w specyfikacjach.

Przez wiele lat oferta rynku w zakresie wyświetlaczy przemysłowych była wyraźnie uboższa od tej dostępnej dla rynku konsumenckiego. Jednostek przemysłowych było w ofertach niewiele, zwłaszcza takich bardziej poszukiwanych: o większych rozdzielczościach, z matrycami IPS o szerokim zakresie temperatur pracy, o szerokim kącie obserwacji itd. Utrudniało to aplikację, degradowało tempo rozwoju rynku, a także tworzyło często patologie takie, że komponenty konsumenckie trafiały do urządzeń przemysłowych i aby działały poprawnie, były obudowywane dodatkowymi systemami, np. chłodzenia i podgrzewania.

Producenci wyświetlaczy w mniejszym stopniu angażowali się w rozwój takich jednostek dlatego, że wymagania rynku przemysłowego związane z koniecznością zapewnienia wieloletniej dostępności i niezmienności takich komponentów nie pasowały do strategii rozwoju opierającej się na rynku konsumenckim.

Ocena potencjału rynkowego poszczególnych typów wyświetlaczy

 

Najbardziej przyszłościowe zdaniem ankietowanych specjalistów są wyświetlacze OLED i e-papier, a w dalszej kolejności graficzne jednostki LCD i TFT. Wspólnym mianownikiem jest tutaj wysokorozdzielcza, kolorowa grafika, taka, jaką się wykorzystuje w sprzęcie konsumenckim. Jeśli chodzi o wyświetlacze e-papierowe, to ich atutem jest bardzo mały pobór mocy, który pozwala na użycie w aplikacjach zasilanych z małych baterii oraz to, że zapewniają one doskonałą widoczność treści przy bezpośrednim oświetleniu słonecznym.

Wsparcie techniczne jest kluczowe

Znaczenie wsparcia technicznego w dystrybucji wyświetlaczy jest bardzo duże, bo są to produkty skomplikowane, w których jest wiele szczegółów i niuansów funkcjonalnych, a wybór optymalnego rozwiązania staje się niełatwy i czasochłonny, a przecież codziennym kłopotem współczesnego projektanta jest chroniczny brak czasu. Firmy oczekują, że dostawca, zanim sprzeda im produkt, skonsultuje wybór i przyspieszy pracę. W wyżyłowanych do granic projektach o powodzeniu decydują drobne szczegóły i mały pobór mocy jest dobrym przykładem obszaru, gdzie potrzeba konsultacji koncepcji i założeń z inżynierem wsparcia technicznego jest bardzo cenna. To samo dotyczy próbek, narzędzi, płytek startowych, oprogramowania.

Produkt optymalny od strony technicznej, a więc wybrany po przewertowaniu katalogów, też niekoniecznie musi być najlepszy do danej aplikacji, gdyż pewne produkty są popularne, szeroko dostępne i magazynowane, na inne trzeba czekać. To samo dotyczy cen, bowiem elementy produkowane przez wielu producentów są tańsze. Inny problem to ryzyko zakończenia produkcji. Użycie do nowego produktu wyświetlacza, który za niedługo wypadnie z oferty (przestanie być produkowany lub zostanie zastąpiony nową wersją), to wielkie ryzyko i koszty. Takie informacje są dostępne z dużym wyprzedzeniem u dystrybutorów, stąd wsparcie techniczne nie polega tylko na przekazaniu informacji technicznej, ale pokazaniu, które produkty są warte zainteresowania w danych aplikacjach i perspektywiczne (bezpieczne).

Wsparcie aplikacyjne obejmuje też 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.