蘋果於2023年7月推出頭戴式裝置Vision Pro,該裝置採用Micro OLED打造單眼4K 的微型顯示器。在AR/VR頭戴式裝置市場成長的趨勢下,也帶動市場對於微型顯示技術的關注。微型顯示器應用的四大技術包含雷射、LCOS、Micro OLED 及Micro LED。其中,Micro LED仍積極走向量產,而Micro OLED技術成熟,亮度高、量產良率高,可支援2K/4K高畫質應用,符合室內頭戴裝置的顯示需求。同時Micro OLED也因受到蘋果採用,而獲得市場關注。未來不同場景的微型顯示應用,會依照裝置各自在亮度、畫質、重量與功耗等需求,採用相應的技術。
Micro OLED技術成熟
目前備受關注的微型顯示技術Micro LED及Micro OLED中,Micro OLED的量產技術成熟,且能夠滿足頭戴式裝置的高畫質需求,因而成為室內頭戴式應用常見的顯示技術。Micro LED雖然在亮度與功耗等方面技術具有多重優勢,未來也可望實現智慧眼鏡應用,但是尚未突破量產瓶頸。
目前由Sony提供Vision Pro所需的Micro OLED顯示器,滿足蘋果對於裝置的高畫質需求。工研院產業科技國際策略發展所分析師張宏毅分析,現階段微型顯示市場對Micro OLED的市場接受度高。因為Micro OLED除了可以顯示全彩畫面,亮度高且畫質可以達到2K及4K,是室內顯示的絕佳選擇。在五年之內, 室內的微型顯示應用以Micro OLED較有優勢。
Micro LED面對彩色顯示挑戰
Micro LED技術在微型顯示的主戰場,是室外的穿戴應用。工研院電子與光電系統研究所組長方彥翔說明,Micro LED的發光效率優於Micro OLED,且顯示亮度高、功耗低、尺寸輕薄,在室外強光的環境下能夠清楚顯示資訊。然而Micro LED仍需克服量產良率挑戰、彩色顯示與驅動電路等瓶頸。
在顏色顯示方面,Micro LED 的藍、綠、紅三色的發光效率不平均,藍色的亮度最高,而綠色是人眼感受最鮮豔的顏色,因此目前多數的單色Micro LED顯示會採用綠色。但是Micro LED的紅色亮度低且顯示效率不佳,因此若要維持高亮度的顯示,需要透過高電流驅動,難以兼顧穿戴裝置低功耗的需求。
智慧眼鏡將採用Micro LED
張宏毅表示,因為未來蘋果在智慧眼鏡應用Micro LED技術,因為智慧眼鏡以光波導鏡片為主流的光學技術,透過類似投影的形式成像,同時考量到使用者在室外配戴,可能遇到強光環境,因此需要採用亮度極高的LED顯示技術。
目前僅有Micro LED的亮度符合智慧眼鏡的需求,且Micro LED功耗較其他顯示技術低,因此有利於無線配戴的裝置設計。同時Micro LED是目前有機會實現最高穿透度的顯示技術,顯示面板的透明度可以達到60~70%。相較Micro LED,OLED顯示器進能夠達到40%的穿透度。因此未來除了智慧眼鏡,汽車擋風玻璃或者車窗的顯示應用也會採用Micro LED。
方彥翔也表示,Micro LED在戶外的微型顯示應用優勢明顯。首先是Micro LED在較小的尺寸中,就能展現足夠的亮度。而智慧眼鏡產品的一大重點,在於鏡片的透明度必須非常高,才能確保使用者配戴眼鏡在步行等情境中的安全。如果智慧眼鏡採用尺寸較大的LED顯示技術,就難以維持鏡片的透明度。若是Micro LED搭配其他光學技術,Micro LED在單一鏡片中所占的面積可能少於10~20%,因此可以維持鏡片的透明度。
兩年內Micro LED可望量產
Micro LED具有多重的應用優勢,因此業界也引頸期盼Micro LED邁入量產。方彥翔預期2025 年有機會看到單色的Micro LED微型顯示器進入量產。張宏毅則指出,預估蘋果2025年的智慧手表,以及2027年的AR智慧眼鏡皆可能採用Micro LED。2027年全球Micro LED的出貨量,可望達到1,496萬片,主要應用即是智慧眼鏡與手表。
張宏毅認為,2023年是台灣Micro LED量產元年,已有台廠的Micro LED技術進入量產初期。即便未來Micro LED在量產初期價格較高,不過基於Micro LED在技術上的高亮度、低耗電與高可靠度優勢,有望在量產後受到大量採用,而進入成本的下降區。
觀察整體的微型顯示技術應用,方彥翔預期未來顯示技術的分工,不同的微型顯示技術將會各自依照應用需求發展,而非由新技術取代舊有的顯示技術。例如室內的頭戴式裝置以Micro OLED技術為主,提供需要連接電源的高畫質沉浸式體驗。而室外的智慧眼鏡導航可以採用單色Micro LED顯示,兼顧低功耗與高顯示亮度的需求。
微型顯示器技術受到AR/VR頭戴式裝置的市場帶動,現階段以Micro OLED的應用為主流。Micro OLED量產技術成熟,在亮度與畫質表現符合室內應用需求,也因此受到Vision Pro採用,實現單眼4K的畫質表現。而Micro LED在亮度的表現亮眼,也能結合光波導鏡片,開發出高透明度的顯示器。待未來Micro LED克服量產瓶頸,即有機會應用於智慧眼鏡、智慧手表等室外穿戴型裝置。