元宇宙概念紅遍全球，驅使更多業者投入虛擬世界的建設，像是社群交流、遊戲娛樂、內容創作、虛擬經濟等。而要實現元宇宙，除了基礎建設的布建、半導體運算效能提升、低延遲高速網路的覆蓋擴大外，用戶端所使用的 VR、AR 裝置的普及也是其中關鍵。為此，工研院在經濟部技術處及工業局支持下，研發首款全彩 Micro LED 微顯示模組，同時也扮演整合產業之橋樑，集結產業上中下游能量，搶攻元宇宙商機。

元宇宙設備輕量化，顯示技術是關鍵

工研院電子與光電系統研究所組長方彥翔表示，元宇宙發展可分為七個層次，第一層是基礎建設，第二層是人機介面；第三層是去中心化（如邊緣運算），第四層是 3D 建模，讓消費者更有真實感。至於第五、第六和第七層便是使用者平台、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，大多數廠商已開始布建基礎建設，目前在第二層、也就是人機介面這部分較為缺乏。未來元宇宙勢必會與 AR 進行鏈結，此時就需要一個更輕薄的穿戴設備，例如 AR 眼鏡，因為消費者不可能隨時戴著像目前 VR 頭盔這樣厚重的設備進行活動。

也因此，如何打造一個輕量化的穿戴設備，便成為發展元宇宙一個關鍵要素，而這與顯示技術、光機系統息息相關。

方彥翔指出，穿戴設備想要輕量化，重點在於顯示器與光機系統要如何整合。所謂的光機系統，簡略來說，意即顯示器加上光學系統，進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，關鍵在於高顯示亮度來抗環境強光。LCD、OLED 的解析度雖夠，但無法實現更高亮度，也因整體光機效率不佳，使得目前多數 AR 穿戴設備應用場景都在室內，才能有比較高的顯示對比度，達到所謂的沉浸感。

然而，要實現元宇宙，未來應用場景將不只局限於室內，勢將轉至戶外，而這就需要更輕薄、高效的顯示器，不僅因應更複雜的戶外環境光，同時創造更好的沉浸感；為此，Micro LED 成為打造下世代元宇宙人機介面的關鍵顯示技術。

▲ 工研院電子與光電系統研究所組長方彥翔（中）深耕 LED 技術，率團隊開發首款全彩 Micro LED 微顯示模組。（Source：工研院）

開發全彩 Micro LED 微顯示模組，力尋元宇宙商機

方彥翔指出，Micro LED 具備效率高、功耗低、體積小等優點，且能兼顧解析度、亮度、功耗，同時還可與其他元件整合成一個模組（例如感測器），進而能縮小整體體積，實現更輕量化的穿戴設備。

重點在於，與 OLED 相較，Micro LED 具極大亮度優勢。工研院提供資料顯示，以實際量測數據分析，可發現 OLED 顯示器驅動電壓達一定程度後，亮度無顯著上升；反之，Micro LED 顯示器亮度則會隨驅動電壓增加而線性成長。另外根據終端系統使用規格，顯示器功耗需控制在 1W 以內，對此，量測數據顯示，以功耗同為 0.75W 為例，OLED 與 Micro LED 亮度差距達 30 倍以上。

為此，工研院目前開發首款全彩 Micro LED 微顯示模組，基於 CMOS 背板，且面板尺寸為 0.55 吋，可用於 AR、抬頭顯示器，以及行動式顯示器等。此一全彩 Micro LED 微顯示模組會與目前的光機系統進行整合，並與現有 OLED 相比效果如何，目前預估一季內就可看出結果並進行後續優化。

▲ 工研院開發的首款全彩 Micro LED 微顯示模組，可用於 AR、抬頭顯示器，以及行動式顯示器，力圖實現元宇宙需要的人機介面。（Source：工研院）

方彥翔也透露，工研院同時也已著手開發下一代的 Micro LED 微顯示模組（0.3 吋）提供高亮度、高對比，來實現高沉浸顯示。以及可搭配 Micro LED 的新一代光機系統（概念類似可光學透視（optical see-through）的 VR 眼鏡），以實現元宇宙需要的人機介面。Micro LED 新一代光機系統如何實現高沉浸感需求的大 FOV 及輕量、微型化？概念上，基於廣視野的 VR 光學系統，透過將其中的 Micro LED 顯示及光學，針對前景光線做 「透視化」（see-through）設計，使得能看到大視野虛像的同時，也能透視看到 AR 眼鏡前的實景，兼顧 VR 的廣視野與 AR 的虛實疊合。此透視化光學設計是利用新式的奈米超穎光學達成。此外，以「Micro LED as sensor」的概念，在近眼顯示的同時，取代傳統攝像鏡頭進行對眼球動態的感測追蹤，提供低功耗、高響應速度的「眼機」互動方式，有機會提供穿戴眼鏡有類似像手機多點觸控一樣便利的輸入介面。

方彥翔指出，台灣在顯示技術上擁有優勢，而 Micro LED 最重要的是誰要買單（出海口是誰），釐清後進一步做上中下游整合，如此一來發展 Micro LED 才有意義。

他也進一步說明，發展元宇宙也應照著這種規劃，可先設想使用情境、商業模式，進而開發人機介面、使用者情境等；如此一來台灣業者才能在這一波新興的元宇宙市場中，跳脫單一供應商角色，且不會受限於被定規格。而工研院在經濟部技術處及工業局支持下，正扮演著開發與整合的角色，集結產業上中下游提供解決方案，在這片元宇宙新興藍海中找尋新的切入點。

（本文由 科技新報 授權轉載；資料來源：工研院）

TrendForce 直擊OPTO Taiwan國際光電大展展場圖片