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科技專案成果

克服亮度關卡 讓擴增實境AR眼鏡走出戶外
發佈日期:2022-10-24
單位:財團法人工業技術研究院
案例年度:2021
簡介:
在經濟部技術處科技專案支持下,工研院投入次世代顯示技術「微發光二極體(micro-LED)」,成功開發全彩micro-LED微型顯示模組,突破現在微型顯示器無法走到戶外使用之瓶頸。

特色:

工研院 ▶ 領先全球實現全彩micro-LED微型顯示模組

* 技術特色 
以單色藍光micro-LED,搭配綠色和紅色的量子點光色轉換技術,開發領先全球、全彩高效能的微型顯示模組。

* 產業擴散  
促成聚積科技建立micro-LED試產線,累計投資達90億元;串聯友達和錼創科技,投入車用顯示器開發,促成投資超過6億元。

戴上擴增實境(AR)眼鏡,走入未來虛實融合的元宇宙時代。根據國際調查研究機構Digi-Capital預測,AR全球市場產值在2024年將逾650億美元,但現行顯示器如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED),解析度雖夠,卻無法實現高亮度,一旦走出戶外,在強烈太陽光照射下,清晰度便大打折扣。

在經濟部技術處科技專案支持下,工研院投入次世代顯示技術「微發光二極體(micro-LED) 」,成功開發全彩micro-LED微型顯示模組,突破現在微型顯示器無法走到戶外使用之瓶頸。

micro-LED是將LED微縮化和矩陣化的技術,可讓LED晶粒尺寸小於10微米,比一根頭髮還細,同時擁有低功耗、廣色域、高亮度、輕薄節能等優點,被公認為是最符合擴增實境(AR)、混和實境(MR)需求的顯示技術,滿足元宇宙世界所需之高沉浸感、高續航力及輕薄配戴的操作特性,可望成為次世代顯示技術的霸主。
 

工研院開發之全彩micro-LED微顯示模組,具高解析、高亮度、輕薄節能之優點,可運用於AR智慧眼鏡

▲ 工研院開發之全彩micro-LED微顯示模組,具高解析、高亮度、輕薄節能之優點,可運用於AR智慧眼鏡。
 

三大尺寸同步開展 產品線齊全

工研院電光系統所組長方彥翔指出,早在10年前,工研院便率先投入micro-LED,押寶未來應用,展開小、中、大尺寸3條發展路徑。10吋以下的小尺寸,看好AR、MR趨勢,micro-LED的高亮度、低耗能,同時還能與其他元件整合成單一模組,微型化優勢更適用於輕薄短小的穿戴式裝置。

10~70吋的中尺寸,瞄準車用顯示市場,如儀表板、車窗、擋風玻璃等,同樣用高亮度克服車外自然強光,讓窗外風景與螢幕上的虛擬資訊無縫融合,駕駛者仍能清楚看到車載面板顯示內容;70吋以上的大尺寸,則鎖定室內顯示器,如虛擬攝影棚,取代傳統綠幕,達到更擬真的拍攝背景。

為了搶進次世代顯示技術,工研院克服了層層關卡。以小尺寸為例,當LED微縮到只有4微米,比起數十微米的LED,效能只剩不到1/4。由於顯示器是以紅藍綠3個顏色組成,傳統LED在藍光成熟度最高,研發團隊便以單色藍光micro-LED,搭配綠色和紅色的量子點(QD)光色轉換技術,成功實現全彩高效能的微型顯示模組。

方彥翔表示,「相比國際大廠,分別做出3個單色的微型顯示器,再進行組合,體積大增。工研院是目前全球唯一在單個顯示器上就實現全彩的micro-LED微型顯示技術,整個模組尺寸不到1平方公分,更有利應用在AR眼鏡上。」

創建全球micro-LED聚落

工研院與智慧眼鏡開發商佐臻合作驗證,將微型顯示器導入AR眼鏡。大尺寸模組促成國內廠商聚積科技建立micro-LED試產線,2021年已小量出貨,累計投資達新臺幣90億元,其產品已用於多媒體影棚米斯公司,提升拍攝品質。而中尺寸模組則串聯友達和錼創科技,投入車用顯示器及穿戴裝置等應用,促成投資超過6億元。

不只透過技術擴散強化業者競爭力,更要集結眾人力量奠定產業利基,「micro-LED製程橫跨半導體、新型材料、LED與面板驅動、精密設備等領域,臺灣的優勢在於這四大領域都是全球頂尖的,要加速micro-LED發展更有賴產業鏈整合。」為此經濟部技術處率工研院與產業合作,在2016年成立「巨量微組裝產業推動聯盟(CIMS) 」,至今已吸引全球材料、元件、設備及品牌相關領域超過百家廠商加入,打造產業聚落效益,一同搶進未來的AR、元宇宙、自駕車等顯示器商機。
 

全彩micro-LED顯示器藍色、紅色及綠色顯示效果

▲ 全彩micro-LED顯示器藍色、紅色及綠色顯示效果。
 


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