透明顯示器於智慧生活之場域應用

 

刊登日期:2022/5/5
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黃鈞彥、蔡宇翔、陳冠廷 / 工研院電光所
 
隨著硬體運算能力大幅提升與軟體內容豐富多元,擴增實境相關之應用越來越廣泛。因擴增實境頭戴式眼鏡在使用舒適性上仍有待改善,直視型透明顯示互動技術被寄望為下世代殺手級的應用,主要為透明顯示屏幕在顯示影像內容的同時,可透過屏幕看到後方之實體物件,並利用AI辨識整合實體物件與對應資訊內容,呈現在使用者視線之屏幕上並與之互動,提供使用者更直覺與新穎的智慧生活互動體驗。
 
【內文精選】
直視型透明顯示技術之類別
1. 液晶透明顯示技術
液晶顯示器為現代最完善且應用最普及之顯示產品,透過液晶顯示技術來發展透明顯示技術,可大幅縮短量產時間並減少廠商的投資成本。但即便液晶透明顯示技術在2012年展示大放異彩,在現實發展上仍有許多待改善之議題,如因偏光膜與彩色濾光片之技術結構導致在透明顯示之穿透度較低,故液晶透明顯示應用上通常需要搭配許多高亮度燈條於螢幕的內側形成一個燈箱的空間,才能讓使用者在觀看背景商品或資訊影像上有較清楚的呈現。
 
2. LED透明顯示器
LED透明顯示器最大優勢為其高亮度的特性,使得各LED之晶粒模組可透過加大間距,進而提高整體之穿透度。而整體解析度主要有賴於LED模組間隔大小,傳統LED模組元件其間距大約3~5 mm左右,因間距問題造成解析度較低之先天因素,通常都會用在環境光較亮且大面積無需高解析度之展示應用。近年來全球前瞻顯示技術也加速朝向高解析度、微小化發展,開始有mini-LED(~數百μm)、micro-LED(<100 μm)的試製品出現。
 
3. OLED透明顯示器
OLED因本身為自發光,具有完全不需要背光模組搭配之優點,透過此技術製造之透明顯示器可以更輕薄且穿透度高;其缺點是因OLED技術之透明顯示原理為採用透明導體作為電極材料,在長時間使用下容易產生烙印之痕跡。
 
4. 透明投影薄膜
透明投影薄膜為一層有許多光學結構膠合之透明薄膜,透明投影膜需搭配高流明數之長焦投影機作為顯示影像使用,故亮度高低大部分來自於投影機之投影技術樣態與流明數的規格。目前市面上透明投影薄膜因結構設計不同,又可分為正面投影(使用者面對透明玻璃的方向)與背面投影(相對透明玻璃與使用者的另一側)兩種方式。
 
工研院開發抗繞射透明顯示技術,利用優化畫素開口結構,破壞週期性的畫素開口結構所導致的繞射效應,以降低背景影像通過背板畫素開口結構之繞射模糊問題。而透明投影膜是因為顆粒狀的微結構或製程造成的刷痕不均勻導致背景影像模糊,故透明投影膜則需透過製程或結構優化來改善背景模糊之問題。
 
直視型透明顯示技術於智慧生活場域之實際應用範例
1. 55吋OLED透明顯示器於智慧生活場域之應用
2021年9月,台中中友百貨連結工研院服科中心與電光系統所打造全新「台中中友時尚藝廊」,透過工研院所開發的「透明顯示虛實融合畫廊互動櫥窗」,以透明55吋顯示器之互動內容呈現與後方畫作進行影像融合,於顯示器上顯示各檔期畫家的個人創作理念,並透過不同視角呈現對應動畫之效果,打造出虛實融合的特殊體驗。透過使用者位置及身高之智慧感測,與後方畫作適性化疊合在透明顯示螢幕上,顯示字詞與動畫等相關情境內容,以虛實融合的方式表達畫家的創作理念,讓畫作彷彿有了生命,觀展者而言是一項極具創新的觀展體驗,如圖六所示。
 
圖六、中友百貨時尚藝廊透明顯示虛實融合畫廊互動櫥窗
圖六、中友百貨時尚藝廊透明顯示虛實融合畫廊互動櫥窗
 
3. 55吋LCD透明顯示器於智慧生活場域之應用
工研院電光系統所透過經濟部工業局計畫與國立清華大學服務科學研究所合作,合力打造城鄉永續生活合作社,並透過55吋LCD透明顯示智慧販賣機,將新竹縣在地優質小農商品推廣至清大教職員生,透過清大場域試營運優化後,未來預計拓展至新竹科學園區、高鐵或車站等人流密集處,如圖九所示---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖九、智慧零售透明顯示販售櫃於清華大學旺宏館之應用案例
圖九、智慧零售透明顯示販售櫃於清華大學旺宏館之應用案例
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》425期,更多資料請見下方附檔。

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