愛迪生獎/高精密陣列之微型Micro LED全彩顯示模組 再創面板春天

「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」具有高解析、高亮度、低功号等优点,极具商业潜力。

【撰文/林玉圆】

苹果近期推出首部空间运算装置Vision Pro,引发市场热议,也重新点燃元宇宙的显示技术商机。然而,相关穿戴装置共同的点为耗电、厚重、亮度不足,致使皆停留在室内场景使用。以Micro LED为基础开发的穿戴装置,一开始便以「走出户外」作为唯一目标。Micro LED的基本特点,如解析度、高亮度、轻巧、续航力等,搭配近期AI算力大幅提升的能力,使人们对于元宇宙融合真实环境与虚拟显示重拾信心。这也是工研院「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」(High Resolution Full-Color Micro LED Display for AR Glasses)屡获国际肯定之后,今年又勇夺爱迪生奖的关键之一。

元宇宙点燃显示技术商机,而未来车载及透明显示器将可大量应用Micro LED,极具发展量能。

元宇宙显示技术 台湾领先全球

在经济部产业技术司的长期支持下,工研院十多年前即投入Micro LED的前瞻研发,更整合国内既有的供应链上中下游厂商,于2016年成立「Micro LED联盟」,整合半导体、IC设计、PCB基板、封测、面板厂、系统及应用端约50家业者,以试量产为前提,共同开发Micro LED关键技术、制程与解决方案。

从联盟成立之初,便锁定「前瞻市场应用」的高值化目标,不断寻找能够发挥Micro LED独到特性的终端应用,并以此目标投入技术开发与整合,说服国内厂商及美日系统及品牌大厂共同参与,一起解决巨量转移、巨量检测、巨量修补等多项高难度的技术瓶颈,「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」便是其中的成果之一。

这个解决方案融合了Micro LED的三大特色,一、高解析:解析度大于2,000 PPI,符合元宇宙世界所需的高沉浸感、舒适体验等要求。二、高亮度:亮度可达10万nits,解决既有AR产品亮度不足、仅能在室内使用之痛点。三、低功耗:可依AR/MR装置所需的显示器规格,将功耗控制在 1W 内;在相同功耗下,亮度表现大幅胜出其他显示技术。以功耗0.75W为例,Micro LED亮度可达OLED面板的20至30倍。

微缩、全彩、轻巧 提升使用者体验

工研院的「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」,成功克服了极小化全彩制作困难及效率不彰等问题,突破微缩后的效能极限值,显示模组的体积仅不到1平方公分,却能实现6,700 PPI的超高解析度,并可整合相关感测器,除满足元宇宙眼镜或头戴装置的近眼显示需求,更可使整体装置轻量化。

此外,在相同功耗下,亮度可达市面上智慧眼镜的10倍以上;在相同亮度下,能耗较传统智慧眼镜减少一半。由于各项技术指标领先业界,符合元宇宙的高沉浸感、轻薄高续航等要求,也解决目前智慧眼镜碍于亮度,仅能在室内使用的痛点。采用Micro LED模组的元宇宙装置,具备体积轻巧的优点,即使整合感测元件,外型也与一般眼镜相差不大,可大幅改善使用者体验。

换言之,「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」在体验强度、适用装置与环境、续航力等面向,都具备很大的商业潜力,将是元宇宙显示技术大跃进、实现杀手级应用的重要关键。

整合团结打群架 带动台湾产业升级

「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」也成为台湾显示面板产业翻转升级的契机。工研院电子与光电系统研究所组长方彦翔表示,「Micro LED制程所牵涉的技术面,比其他显示技术更为广泛,最大的进入障碍在于整合。」在工研院团队的积极奔走下,国内业者从过去的单打独斗,如今已能直接与终端系统及品牌业者合作,并串接上下游共同开发,目标一致携手前进。

在「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」研发的过程中,工研院投入大量心力,布局关键技术、推动跨域整合,提供制作微型显示器的整体解决方案,将台湾打造为AR智慧眼镜的生产基地。目前已携手镎创、宏齐、鸿海、中光电、英锜、沛锦、追风、佐臻、优美特、台湾奈晶、信捷等多家上中下游厂商,在经济部技术司的专案支持下,完成技术开发;在经济部产发署的支持下进行落地验证。

这无异为台湾面板业注入一剂强心针。回顾全球面板产业的演进,在TFT-LCD时代,台湾曾经傲视全球,可惜进入OLED时代,韩国挟强大的终端出海口优势,抢走主导权。如今进入Micro LED时代,工研院的长期布局,即将开花结果,不止协助国内面板业转型,更展现打群架的联盟气势,有助台湾在下世代显示技术领先世界,开拓新一波商机。

两大利基应用:车载与透明显示

「高精密阵列之微型Micro LED全彩显示模组」的终端应用,除了元宇宙的未来爆发力令人振奋,还有两大利基应用,可望更快速实现:车载显示及透明显示。方彦翔分析,目前汽车内部的主驾、仪表板、中控系统各自独立,未来可借由Micro LED技术整合为一,并纳入感测系统,即可在车内打造单一曲面大萤幕,形成智慧互动座舱,除了显示各种行车资讯,还能侦测驾驶与乘客的生物特征如姿态、眼球运转等,提供优异的辅助驾驶与沈浸互动式娱乐体验。

Micro LED另一个备受嘱目的市场是透明显示器,可应用于车辆、船舶等交通工具的玻璃窗,用来显示旅游资讯;购物商场的透明橱窗或展示柜,也可放送产品或促销讯息;在家庭环境中,使用者对着镜子刷牙、能够同时与远方亲友进行视讯; Micro LED透明显示器在智慧家庭及智慧城市的各种应用,也极具未来潜力。

元宇宙、车载、透明显示,工研院在这三大领域,都已携手国内厂商,打造出终端解决方案。例如与聚积科技合作,推出全台首座采用小间距Micro LED曲面萤幕的「电影级XR虚拟影棚」;与镎创科技、佐臻、本土面板厂合作,投入车载显示、XR延展实境眼镜等潜力新兴产品布局。台湾在Micro LED的市场布局百花齐放,不论核心技术或终端产品,即将弯道超车,实现转型升级,方彦翔乐观表示,未来3至5年将可展现丰硕的成绩。