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顯示也走智慧透明風
Smart Display EveryWhere概念成形!

【作者: 王岫晨】   2013年12月30日 星期一

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顯示器當然是現在人生活所不可或缺的重要電子產品之一。從每天睡醒一睜眼開始,生活的每一個環節便都離不開顯示器。顯示器技術日新月異,從薄型化,到現在正朝著「透明」、「軟性」等新型態持續發展。其中透明顯示器應用領域十分廣泛,包括行動電子產品,公共場合中的商店櫥窗、公共資訊佈告欄,甚至於建築物與車輛的窗戶等,在各方資源都積極投入發展的情況之下,預計透明顯示將成為未來的產業新星。


透明顯示漸成氣候

透明顯示的概念,早在好幾年前,便陸續有相關的產品推出。最初是將透明的玻璃利用液晶技術來改變其透光度,其可從完全透明調整為零透光,取代窗簾成為具有科技感的新一代玻璃。


而後,到了2010年,已經有韓國廠商包括LGD(LG Display)與三星電子,將透明顯示器嵌入到櫥窗玻璃中,如此一來,不論大樓的電梯玻璃窗、商店的展示櫥窗、甚至到公車或者住家的任何玻璃,都可以成為電視、廣告等數位資訊的顯示器,為生活帶來更多的價值與樂趣。


當然,要讓透明顯示器設置於辦公室的窗戶上,或者商店展示櫥窗等,其關鍵都在於顯示器本身的技術。這種透明顯示的實現方式,目前有三種可行的辦法,包括LCD、OLED與投影等。


LGD與三星都有開發LCD技術的透明面板。由於LCD這種面板無法自發光,通常還需要搭配背光燈來使用,因此這兩家公司的作法,就是讓顯示器在白天的時候,以戶外的天光來做為天然背光光源使用。至於晚上的時候,就必須使用LED來作為背光光源了,方式是將半透明的LED背光燈配置在LED面板四周,再利用特殊的導光板將光線導至面板區作為背光。


當然,最省事的方式,還是透過OLED來直接作為透明顯示,SMD(Samsung Mobile Display)目前也使用了這樣的技術來開發透明顯示面板。在可透光區內,具備了OLED發光元件、驅動IC與透明電極等構造。目前已有的14吋與19吋產品中,透明度已可達到38%與30%。


透明顯示走入商業應用

目前在市面上,其實已經可以見到不少透明顯示的實際商品了。三星便針對商業展示應用,設計了一款內嵌透明顯示器的透明展示箱,擁有時尚質感的外觀設計,加上透明顯示器的科技感,的確能為商業應用帶來不少加分效果。


工研院顯示中心主任程章林表示,透明顯示器說穿了,其性質就是個顯示器,它類似電腦顯示器一樣,還需要一個具備PC功能的主機來提供視訊訊號的輸出。不論該透明顯示器是應用在商業展示、玻璃櫥窗或家用顯示等,道理都是相同的。目前三星在其透明展示箱所採用的,其實就是LCD顯示器。


事實上,LCD顯示器本身就可透光,在一般的顯示器中,還需外加一個背照光源,透過背光燈來照亮顯示器,使用者也才可見到顯示的畫面。也由於LCD顯示技術已經十分成熟,用於透明顯示應用上,只需進一步提高LCD面板的透光率,便能大大增加應用的領域。


三星為商業展示所設計的這款透明展示箱,正面透光玻璃即是透明顯示器。這個產品內含了雙核心處理器、SSD與2GB記憶體,以及其他IO介面,搭配視窗系統,本身即可視為一部電腦。其重點的透明顯示器部分,擁有22吋1680 x 1050的解析度。而其15%的透光率,比起一般顯示器僅達5%的透光率高出許多。搭配上500:1的對比度,可以呈現出鮮艷亮麗的影像效果,這也使得商業展示的產品至於其中時,能讓商品在透明顯示影像的輝映下更加亮眼。


顯示大趨勢:透明+智慧

正因為LCD技術的成熟,透明顯示器一問世便銳不可當,在許多應用領域中開始嶄露頭角,玻璃窗戶正是最好發揮的舞台。而且在凡事皆智慧的這個年頭,透明顯示當然也不只是單純讓玻璃窗播放畫面而已這麼簡單,在透光玻璃上的透明顯示應用,所要發展的正是『透明智慧窗戶』,也就是Smart Display Everywhere這樣的應用概念。『透明+智慧』,也將成為顯示器的下一波新商機。


程章林認為,其實在生活的各個角落裡,玻璃無所不在,過去便已經有將顯示器與各種不同用途玻璃結合,來顯示各種資訊的想法。例如汽車擋風玻璃就是邊開車邊顯示資訊最好的透明顯示方式,而住家的玻璃門窗,也都是嵌入透明顯示器的使用場合。此外,討論最多的應用方式,就要算是各種商店的玻璃櫥窗,用來顯示廣告、商品資訊,甚至透過觸控與路過的行人互動等。


為了讓透明顯示更為智慧化,例如能夠自動依照使用需求打出所需要的資訊,或者依據不同的使用情境來變化各種呈現內容,這樣的顯示器背後,就必須擁有夠強大的運算功能,甚至還必須要有聯網、觸控與IO介面的能力。


換句話說,隱藏在透明顯示器背後的,其實就是一部聯網電腦。但由於顯示器必須鑲嵌在透明的玻璃之中,甚至整片玻璃就是一面透明顯示器,某些場合中甚至還必須讓玻璃具備觸控功能,使得這整個系統的複雜度大幅提升。這也使得透明智慧窗戶儘管是個機會,但也伴隨而來更多的設計挑戰。



圖一 : 透明顯示要的不只是透明,未來還將加入智慧互動的元素,甚至可以透過觸控或者語音操控進行互動。(圖:samsung.com)
圖一 : 透明顯示要的不只是透明,未來還將加入智慧互動的元素,甚至可以透過觸控或者語音操控進行互動。(圖:samsung.com)

行動裝置也走透明風

儘管如此,透明顯示仍被視為是顯示產業下一波最具潛力的新機會。在蘋果公司所擁有的專利之中,有一項正是透明顯示器。蘋果的透明顯示專利主要是針對其旗下的手機iPhone,在一般使用狀態下,手機上的相機、閃光燈或指紋感應器等元件都被隱蔽在螢幕之後,但需要使用時,將螢幕透明化,即可使用相機與指紋感應器等功能。在蘋果的規劃中,透明顯示的範圍還可延伸至整個手機的表面。


事實上,全透明手機的概念,在過去幾年來早已不斷被提出。這種全透明化的顯示裝置,在各種科幻電影中早已屢見不鮮,但欲將之實現於現實生活中,卻仍是挑戰重重。最最困難之處,並非在於顯示器本身。就如前文中所提到的,現有的顯示器要透明化並不困難,畢竟LCD與OLED本身就已是可透光的性質了。最困難的反而是其周邊包括電池、相機、感測器、電路板等元件。



圖二 : 三星的透明展示箱已經正式問世,讓商品在透明顯示影像的輝映下更加亮眼。(圖:sumsung.com)
圖二 : 三星的透明展示箱已經正式問世,讓商品在透明顯示影像的輝映下更加亮眼。(圖:sumsung.com)

工研院以電潤濕技術發展透明顯示

對於掌握許多顯示技術的工研院顯示中心來說,透明顯示器當然也是發展的重點項目之一。工研院目前已經自主研發透明顯示器技術,不久將正式商品化,而投入商業應用之後,商品櫥窗不再只是一成不變的透明玻璃,更擁有兼具遮蔽、顯示不同資訊與圖案等功能。


程章林說,工研院的透明顯示器採用的是電潤濕技術,透過電壓的變化來控制影像。由於透明顯示器本身不需偏光片的優點,可讓單色穿透率超過40%,既使不外加背光燈源,顯示器背後的物品也輕易可見。其他特色還包括反應速度快、且無視角差異等,這都已成功具備透明顯示器應有的特色與表現。


程章林認為,在未來,透明顯示器高穿透率的特性,結合彩色濾光片將可具有透明彩色的效果。更進一步則可結合噴墨式製程,實施紅、綠、藍等顯色介質,展現彩色化面板的效果,兼具有透明與彩色飽和度。


結語

不論任何技術,其最終的目的,都是希望能真正應用於消費者的生活之中,透明顯示當然也不例外。事實上,Display Everywhere早已是個可實現的夢想,消費者隨手攜帶的行動裝置,戶外商店隨處可見的數位看板,在在都體現了顯示無所不在的生活方式。而下一步,隨著『智慧』與『透明』等元素的加入,顯示將為人們的生活帶來更大的驚喜,電影中令人驚艷的顯示科技,相信很快就會實現在你我的生活當中。



圖三 : 透明顯示走入商業應用,將帶來更具科技感與未來感的商用環境。(圖:sumsung.com)
圖三 : 透明顯示走入商業應用,將帶來更具科技感與未來感的商用環境。(圖:sumsung.com)

[延伸閱讀] 透明顯示的三種可行技術

如何讓顯示器變得透明?目前顯示器的大宗仍是TFT-LCD,要讓這類的液晶顯示器變得透明,就得讓顯示架構中不透光的部分變得透光。以TFT來說,透明度滿高的,但背光模組及彩色濾光片就是很大的問題。


要讓液晶面板變得透明,說穿了也不複雜,採用側入式的光源,即可解決直下光源背光模組的不透明問題。至於透明度不高的彩色濾光片,則可安置沒有彩色濾光的透明區域,利用外界的光源來當作背光(亦可在面板兩側安置側光源)。當光線經過面板時,有彩色濾光片的區域即顯示畫面,而沒有彩色濾光片的區域則顯示面板後面的景象。友達有一款透明顯示器即是採用此一技術原理所實現的。


更好的方法是不要用到彩色濾光片,目前可行的方法是場色序法(Field-Sequential-Color),其作法是利用側入的RGB光源快速地閃爍循環,並搭配TFT進行開闔輪流顯示RGB該顯示的位置,由於人眼具有視覺暫留的特性,因此,只要閃爍控制得當,此方法是可以取代彩色濾光片的。目前華映已運用此方法做出展示用的透明顯示器。


此外,還有採用自發光的AMOLED面板。友達的作法是在AMOLED面板的陰陽兩極均採用透明材料,由於OLED本身為自發光,使得所發出的光可同時射向陰陽兩極的方向,進而達到透明顯示的效果。


還有一種最容易的方式,那就是投影。直接把影像投影在可反光卻又透明的玻璃上,也就是把透明反光膜貼在玻璃上,再將影像投影在這片玻璃上,就能實現透明螢幕的應用需求。此做法在展場或博物館中是可行的,但應用範圍畢竟不如顯示面板來得廣泛。(科技日報 歐敏銓)


表一 : 透明顯示三種技術比較
表一 : 透明顯示三種技術比較
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