全球最透明的互動顯示器登場!智慧櫥窗搶攻未來商機

05 / 27 . 2020
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站在賣場櫥窗前,手指輕點玻璃,畫面立即秀出窗內的商品資訊。有趣的互動體驗不是幻想,而是工研院打造的「AMOLED透明顯示器」,不只穿透率高達70%,透明度創下全球第一,還結合觸控、影像辨識、指向互動技術等多元功能。

早在三年前,工研院就已開始投入透明顯示器的研發。過去台灣面板廠,面臨中韓大廠的競爭,只能拚產量和低價,「想要轉型,就要從零組件製造,轉為垂直市場整合和系統應用加值,」工研院電子與光電系統所顯示與系統整合技術組  組長何家充表示。

幾年前,備受矚目的Google Glass,運用新興的AR技術,在螢幕上將虛擬資訊與實體景物融合,一度引起熱潮。何家充與研究團隊發想,生活裡到處都有窗,比如門窗、展示窗、櫥窗、車窗,這些窗如果能夠直接提供影像功能的話,也是另一種AR的展現,既不用準備穿戴裝置,也解決多人輪流使用的衛生疑慮。於是,開啟了團隊開發透明顯示器的初衷,要讓窗也能成為顯示器。

鎖定技術目標後,團隊開始著手場域訪談,除了消費賣場,也走訪博物館、海生館和車廠,發現應用範圍極廣。透明顯示器可讓館方直接在展品或移動的動物前秀出相關資訊;應用在車窗上時,可讓乘客和窗外景物互動,有助未來發展自駕觀光小巴的景點介紹。

解決棘手繞射問題,顯示效果透明清晰

在經濟部技術處科技專案支持下,團隊投入打造透明顯示器,卻面臨了重重困難。何家充回憶,首先是要如何讓顯示器變透明。顯示器變透明的關鍵,是在每個像素中加入高透明的「窗」(Window),所謂的窗是眾多規則排列、分布密集的孔隙,可以提昇顯示器的穿透度。但穿透度還會受到兩個因素影響,一是「窗」的大小,二是窗的位置有無堆疊過多模層,但窗的大小有其極限,「穿透率最多就是70幾%,不會一路變成90%。」

也因此,研發團隊決定解決光學上的繞射問題,進一步提高透明度。何家充解譯,當光要通過這些為了讓顯示器變透明而加入的孔隙,因為光的路線受到阻隔,會偏離原來直線傳播的路徑,出現繞射問題,因而在螢幕上出現明暗相間的圖樣,這跟路燈光線呈現星芒狀的原理相同。因此,「這跟穿透率無關,縱使做到90%,還是會霧霧的。」過去在全球科技大展中,常有國際大廠展出透明顯示器的應用,但都還停留在概念階段,原因就是還未能解決最關鍵的繞射問題。

為了解決棘手的繞射問題,工研院建立光學模擬平台,找出造成繞射的重要因子,終於提出可將透明顯示器繞射強度降到1%以下的解決方案,相較傳統透明顯示器結構會造成10%以上的繞射強度,工研院技術領先全球,成為本次計畫最大的突破亮點。

偵測人臉和手勢眼神方向,多人互動也不怕

除了高穿透、低繞射,這次研發的透明顯示器還結合影像辨識技術。何家充指出,相較於AR眼鏡,透明顯示器的辨識難度更高,因為眼鏡是固定距離,只要感測瞳孔,就能得知使用者和物件的相對位置。但人和櫥窗的距離並非固定,加上每人身高不同,系統除了要辨識櫥窗裡的物件之外,還要辨識使用者的人臉和高度,才能在櫥窗上的正確位置顯示資訊。

另一個更進階的技術,則是做到多人互動。當多人站在櫥窗前視線交錯時,系統還會辨別手勢和眼神的方向,即使消費者者更換位置也不會搞混。目前可做到兩人互動,今年還會增加到四人。

科技專案支持研發的「全球首展雙人虛實互動智慧窗」,以目前全球最高穿透率達70%的「高透明AMOLED觸控顯示系統」,

整合影像辨識、人機互動等技術,消費者逛街購物時,只要輕點櫥窗內的商品,商品相關的資訊就會即時的呈現在櫥窗上,為消費者提供購物新體驗。

串連場域應用,拓展出海口

目前工研院已和實體零售場域「格子趣」合作驗證試用,有趣的互動購物體驗,成功讓消費者在商品前的停留時間從不到20秒提高至一分鐘,更刺激銷售量增加5倍,讓展示櫥窗成為超級銷售員。

除了商場、自駕車和博物館,也能應用在醫療上,提供手術影像虛實疊合。當醫生開刀時,可用透明顯示器看到血管、腫瘤位置、虛擬器官與實體的結合說明,有助手術策略的擬定,也減少過去抬頭看螢幕再低頭下刀的手勢誤差,並加快主刀醫生和助手間的溝通效率。目前工研院已和台灣大型的教學醫院合作,先從手術前教學開始,鎖定較複雜的腦瘤,未來再導入實際手術中。

工研院將擴展透明顯示器的應用場域,以利面板產業切入升級轉型浪潮。

科技專案支持研發的「可降低手術下刀風險之透明顯示互動模組」以先進的高透明AMOLED觸控顯示器結合虛實互動疊合技術,

搭配視覺辨識系統,讓完整的醫療資訊與實際開刀部位作疊合,便利醫療人員開刀資料的比對,提供醫療團隊手術治療時精確導引。