可穿戴设备爆发的前夜,背后的技术该何去何从

标签:可穿戴设备

访客:21137  发表于:2014-06-18 14:08:18

【导读】由于看好穿戴式应用产品市场,越来越多业者开发智能手表、运动手环等智能装置,但对应这些穿戴装置的设计需求,显示元件选择上就相当困扰

可穿戴设备爆发的前夜,背后的技术该何去何从

由于看好穿戴式应用产品市场,越来越多业者开发智能手表、运动手环等智能装置,但对应这些穿戴装置的设计需求,显示元件选择上就相当困扰,虽然小尺寸显示器选择方案多,目前已有LCD、AMOLED、EPD、MEMS等不同方案竞逐穿戴应用市场…

根据光电科技工业协进会(PIDA)估计,2014年全球智慧型穿戴式显示装置市场营收可达57亿美元,2017年全球营收上看183亿美元!PIDA预 期,继智慧手机、平板电脑行动装置带起中/小型显示器需求后,由智慧手环、智能手表…等穿戴式装置所需的小型穿戴用显示器元件,也将成为显示器市场新兴应 用热潮,相对应的显示技术与市场需求将会因此暴增。

可穿戴设备的新需求与新挑战
 
穿戴装置市场增温  连带刺激小型萤幕技术与需求
 
继 智慧手机、平板电脑热潮之后,穿戴装置成为近年讨论热络的新市场。由于穿戴式产品概念还在起步阶段,虽有智慧手环、智慧手表等概念产品推出,逐渐建构穿戴 式产品的应用架构,但实际上在穿戴应用设计前提下,也带起显示装置的新需求,例如要求更轻、更薄、更省电、可卷曲,甚至是曲面萤幕(Curved Display)设计,都成为新一代穿戴应用产品显示方案的元件要求。

现有市面上的穿戴装置,大多为了呼应穿戴应用需求,必须在产品外型 上尽可能达到人体工学设计要求,例如配合手腕的曲面设计,穿戴装置关键的PCB、电池模组都可以搭配设计成曲面造型,达到更容易「穿戴」的设计要求,而产 品结构、外观需能自然贴合身体或手腕曲线外,在产品工业设计驱动下,也带动了对小尺寸曲面萤幕或是可挠式萤幕的应用需求。

 穿戴装置应用萤幕  以特殊外型、节能、薄化优先考量
 
实际上,现有的智能手表、智能手环等穿戴式运算产品,其实在产品的功能性并不强,运算性能与加值应用顶多仅能作为智慧手机、平板电脑的辅助设备,而其显示功 能碍于萤幕尺寸小,大多仅能搭配即时显示智慧通讯装置的简讯、SNS/SMS讯息,或是简单的计步数字、运动数据、生理数据等资讯呈现,显示的资料量并不 高,因此在穿戴装置的显示器需求并不以高解析度为优先,反而会将规格重点摆在显示元件的厚度、功耗、显示效果与特殊形状设计要求等。

尤其 是特殊构型方面的支援,先前说到,穿戴设备萤幕需求往往因为设备的可用空间小,导致显示萤幕也不能用太大的元件,相对限制穿戴装置同时可显示的资讯量;若 是装置的可使用面积更小的穿戴设计产品,能装载的显示器就小得可怜,影响了产品的应用价值。

此时曲面设计或是可挠式的萤幕元件,就可以顺着穿戴装置产品的 曲线延伸显示区块,进一步扩展穿戴装置的实用价值,甚至智能手表带起延续传统圆形表身设计所需的圆形小型显示器,也会因为智慧手表显示需要带动更多产品市 场需求。

软性、透明、曲面材料特性  成为进阶穿戴装置新指标

目前积极发展穿戴运算产品所需的显示技术、零组件 的厂商相当多,例如Google、Apple、Sony、Qualcomm、Samsung、LG等业者;而材质特性也有呼应穿戴产品设计需求的软性、透 明、曲面等不同物理特性的小型显示器推出,另针对圆形或其他造型的显示模组需求,也会因为智能手表或是其他穿戴装置的显示需求,推出更多非制式显示器设计 的外观构型显示模组,因应产品开发需求。

目前常见的智能手表穿戴产品,分成方形萤幕与圆形萤幕两种设计主流,以方形萤幕来说,算是小型萤 幕常规的显示器元件设计,一般来说元件成本较低,目前有LCD(Liquid Crystal Display)、AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode)、EPD(electrophoretic display)、mirasol等显示技术方案,目前以LCD、AMOLED与EPD的智能手表设计较为常见。

 
适用于可穿戴设备屏幕技术的优缺点对比
 
EPD具低功耗、可弯曲特性  已有智能手表采用
 
电泳显示技术(electrophoretic display;EPD)显示器又称电子纸,原本是针对电子书阅读器开发的双稳态显示器,因其技术特性仅在变更显示内容时才会耗电,耗电量极低,而在制作 架构上不同于传统LCD结构较复杂,也可因应曲面造型需求设计,且能在烈日环境下检视显示器内容,是目前智能手表相当热门的显示技术,但比较可惜的是电子 纸仅能显示灰阶画面,画面动态表现较差。

目前电子纸显示器具备了能适应弯曲的萤幕设计需求,在元件材料薄化设计可以达到仅0.8mm厚 度,具备低功耗、弯曲使用不易破裂优势,用于需要及低功耗拉长产品运行时间的穿戴应用产品,使用EPD电子纸显示器可以大幅拉长产品电池效能,若与使用 AMOLED、LCD显示器方案的穿戴装置相比较,使用EPD显示元件的穿戴产品至少都能多出2~3倍使用时间。

 mirasol显示面板具节能优势  但无法弯曲、不耐冲击
 
而由Qualcomm MEMS Technologies高通光电使用MEMS技术开发的mirasol显示面板,与使用电泳技术的EPD不同,但却能达到和EPD接近的低功耗特性。

Qualcomm对于mirasol显示面板仍寄予厚望,在相关技术优化方面仍持续投入改善元件特性,mirasol显示面板使用的微机电技术目前仍以平 整化显示模组制作为主,元件尺寸以小尺寸应用为主,初期有以mirasol显示面板开发的电子书阅读器参考设计、与智慧手表参考设计等。

但 比较可惜的是以MEMS微机电技术为基础的mirasol显示面板,每个像素的颜色变化为使用微机电驱动改变,画面变化虽极为省电,但实际上单位像素完成 颜色变化耗时也较LCD、AMOLED久,若是简单的图像变化并不会有太大影响,但若是用于动画呈现,会因为画面更新速度问题导致使用者察觉画面变化较为 迟滞、不流畅,加上使用微机电技术驱动变更显示画面虽有基本色彩显示效果,但实际上色彩表现也不若LCD与AMOLED丰富生动,未来发展限制较多。

此 外,mirasol显示面板无法因应弯曲形式使用,微机电显示结构较精致、复杂,对于产品摔落的表现也不如EPD。

 OLED显示技术成为智能手表新宠
 
彩色表现能力较佳的显示器元件,以LCD与AMOLED表现较佳,而在轻薄与低功耗要求下,LCD显示器因为结构较复杂,同时需要搭配背光源显示,在穿戴应 用上设计较为弱势,目前以成本要求较高的入门智慧手表使用较多;而AMOLED显示技术为材料可自发光特性,显示器的材料厚度可以做到极薄,因应手表或是 手环设计需求可以达到轻量化效果。

至于节能低功耗要求,使用LCD或是AMOLED显示器的穿戴产品,大多可以搭配环境光感测器与节电设计搭配,改善穿戴 产品显示元件的功耗问题。

在OLED显示元件使用上,近期在Google发布针对穿戴式产品运算需求的Android Wear嵌入式系统后,Motorola也发布了整合Android Wear平台的Moto 360智能手表。

Moto 360与时下智能手表不同的是,使用了新一代的圆形外观OLED显示萤幕作为智能手表面板,Moto 360除可支援彩色表面与动态讯息显示外,当手表日常计时应用时可以切换至节能显示模式,仅以黑/白显示传统表面数字、指针画面。

Motorola号称, 搭配节能机制可以达到智能表全日开启显示,显示画面可节约40%的功耗损失,用户可如同使用传统手表般随时查阅时间,也不用担心萤幕开启使得手表电力快速 耗尽的问题发生。

另Moto 360在搭载圆形OLED显示器下,业者号称可以维持2~3日电力续航时间,而Moto 360也搭载高级手表常见的蓝宝石镜面与金属表身,提升智能手表的使用体验。

相同的状况,LG也同步发表搭载Android Wear平台的G Watch智能手表,有趣的是与Moto 360也同样打着always-on display技术概念,但LG G Watch使用方形萤幕,至于到底用甚么显示技术尚不可知,与Moto 360的节能省电技术概念差异,仍需等产品推出后才能深入了解。(via 猎云网)

评论(3)

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    1. 季钟国 分析得太技术了,要知道需求会迫使厂商创造新方法,从而打破局限的

      回复[0] 2014/06/18 15:55

    1. 何冰冰 产 品结构、外观需能自然贴合身体或手腕曲线外,在产品工业设计驱动下,也带动了对小尺寸曲面萤幕或是可挠式萤幕的应用需求。这肯定会造成一定的局限,就象玻璃的生产曾制约了智能平板的数量增长一样

      回复[0] 2014/06/18 15:52

    1. 贺龙华 这个问题是下一步需要考虑的问题了,先让用户明白可穿戴设备可以帮他们干什么吧

      回复[0] 2014/06/18 15:47

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