元宇宙概念紅遍全球，驅(qū)使更多業(yè)者投入虛擬世界的建設(shè)，像是社群交流、游戲娛樂、內(nèi)容創(chuàng)作、虛擬經(jīng)濟(jì)等。而要實(shí)現(xiàn)元宇宙，除了基礎(chǔ)建設(shè)的布建、半導(dǎo)體運(yùn)算效能提升、低延遲高速網(wǎng)絡(luò)的覆蓋擴(kuò)大外，用戶端所使用的 VR、AR 裝置的普及也是其中關(guān)鍵。
為此，臺灣地區(qū)工研院在臺灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處及工業(yè)局支持下，研發(fā)首款全彩Micro LED微顯示模塊，同時(shí)也扮演整合產(chǎn)業(yè)的橋梁，集結(jié)產(chǎn)業(yè)上中下游能量，搶攻元宇宙商機(jī)。
元宇宙設(shè)備輕量化，顯示技術(shù)是關(guān)鍵
臺灣地區(qū)工研院電子與光電系統(tǒng)研究所組長方彥翔表示，元宇宙發(fā)展可分為七個(gè)層次，第一層是基礎(chǔ)建設(shè)，第二層是人機(jī)界面；第三層是去中心化（如邊緣運(yùn)算），第四層是3D建模，讓消費(fèi)者更有真實(shí)感。至于第五、第六和第七層便是使用者平臺、廣告和使用者情境。
方彥翔觀察到，如今隨著元宇宙熱潮興起，大多數(shù)廠商已開始布建基礎(chǔ)建設(shè)，目前在第二層、也就是人機(jī)界面這部分較為缺乏。未來元宇宙勢必會與AR進(jìn)行連接，此時(shí)就需要一個(gè)更輕薄的穿戴設(shè)備，例如AR眼鏡，因?yàn)橄M(fèi)者不可能隨時(shí)戴著像目前VR頭盔這樣厚重的設(shè)備進(jìn)行活動(dòng)。也因此，如何打造一個(gè)輕量化的穿戴設(shè)備，便成為發(fā)展元宇宙一個(gè)關(guān)鍵要素，而這與顯示技術(shù)、光機(jī)系統(tǒng)息息相關(guān)。
方彥翔指出，穿戴設(shè)備想要輕量化，重點(diǎn)在于顯示器與光機(jī)系統(tǒng)要如何整合。所謂的光機(jī)系統(tǒng)，簡單來說，就是顯示器加上光學(xué)系統(tǒng)，進(jìn)而讓使用者眼睛可以看到虛像。具高沉浸感的AR需要高對比度的虛像，關(guān)鍵在于高顯示亮度來抗環(huán)境強(qiáng)光。LCD、OLED的分辨率雖夠，但無法實(shí)現(xiàn)更高亮度，也因整體光機(jī)效率不佳，使得目前多數(shù)AR穿戴設(shè)備應(yīng)用場景都在室內(nèi)，才能有比較高的顯示對比度，達(dá)到所謂的沉浸感。
然而，要實(shí)現(xiàn)元宇宙，未來應(yīng)用場景將不只局限于室內(nèi)，勢將轉(zhuǎn)至戶外，而這就需要更輕薄、高效的顯示器，不僅因應(yīng)更復(fù)雜的戶外環(huán)境光，同時(shí)創(chuàng)造更好的沉浸感；為此，Micro LED成為打造下世代元宇宙人機(jī)界面的關(guān)鍵顯示技術(shù)。
圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫
開發(fā)全彩Micro LED微顯示模塊，力尋元宇宙商機(jī)
方彥翔指出，Micro LED具備效率高、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，且能兼顧分辨率、亮度、功耗，同時(shí)還可與其他元件整合成一個(gè)模塊（例如傳感器），進(jìn)而能縮小整體體積，實(shí)現(xiàn)更輕量化的穿戴設(shè)備。
重點(diǎn)在于，與OLED相較，Micro LED具極大亮度優(yōu)勢。臺灣地區(qū)工研院提供資料顯示，以實(shí)際量測數(shù)據(jù)分析，可發(fā)現(xiàn)OLED顯示器驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)一定程度后，亮度無顯著上升；反之，Micro LED顯示器亮度則會隨驅(qū)動(dòng)電壓增加而線性成長。另外根據(jù)終端系統(tǒng)使用規(guī)格，顯示器功耗需控制在1W以內(nèi)，對此，量測數(shù)據(jù)顯示，以功耗同為0.75W為例，OLED與Micro LED亮度差距達(dá)30倍以上。
為此，臺灣地區(qū)工研院目前開發(fā)首款全彩Micro LED微顯示模塊，基于CMOS背板，且面板尺寸為0.55英寸，可用于AR、抬頭顯示器，以及行動(dòng)式顯示器等。此一全彩Micro LED微顯示模塊會與目前的光機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行整合，并與現(xiàn)有 OLED相比效果如何，目前預(yù)估一季內(nèi)就可看出結(jié)果并進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化。
方彥翔也透露，臺灣地區(qū)工研院同時(shí)也已著手開發(fā)下一代的Micro LED微顯示模塊（0.3 英寸）提供高亮度、高對比，來實(shí)現(xiàn)高沉浸顯示。以及可搭配Micro LED的新一代光機(jī)系統(tǒng)（概念類似可光學(xué)透視（optical see-through）的VR眼鏡），以實(shí)現(xiàn)元宇宙需要的人機(jī)界面。
Micro LED新一代光機(jī)系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)高沉浸感需求的大FOV及輕量、微型化？概念上，基于廣視野的VR光學(xué)系統(tǒng)，通過將其中的Micro LED顯示及光學(xué)，針對前景光線做“透視化”（see-through）設(shè)計(jì)，使得能看到大視野虛像的同時(shí)，也能透視看到AR眼鏡前的實(shí)景，兼顧VR的廣視野與AR的虛實(shí)疊合。此透視化光學(xué)設(shè)計(jì)是利用新式的奈米超穎光學(xué)達(dá)成。
此外，以“Micro LED as sensor”的概念，在近眼顯示的同時(shí)，取代傳統(tǒng)攝像鏡頭進(jìn)行對眼球動(dòng)態(tài)的感測追蹤，提供低功耗、高響應(yīng)速度的“眼機(jī)”互動(dòng)方式，有機(jī)會提供穿戴眼鏡有類似像手機(jī)多點(diǎn)觸控一樣便利的輸入界面。
方彥翔指出，臺灣地區(qū)在顯示技術(shù)上擁有優(yōu)勢，而Micro LED最重要的是誰要買單（出海口是誰），理清思路后進(jìn)一步做上中下游整合，如此一來發(fā)展Micro LED才有意義。
他也進(jìn)一步說明，發(fā)展元宇宙也應(yīng)照著這種規(guī)劃，可先設(shè)想使用情境、商業(yè)模式，進(jìn)而開發(fā)人機(jī)界面、使用者情境等；如此一來臺灣地區(qū)業(yè)者才能在這一波新興的元宇宙市場中，跳脫單一供應(yīng)商角色，且不會受限于被定規(guī)格。而臺灣地區(qū)工研院在臺灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處及工業(yè)局支持下，正扮演著開發(fā)與整合的角色，集結(jié)產(chǎn)業(yè)上中下游提供解決方案，在這片元宇宙新興藍(lán)海中找尋新的切入點(diǎn)。（來源：科技新報(bào)）
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