夾心變千層!Micro LED感測整合 讓智慧穿戴無極限

11 / 17 . 2021
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想像一下,未來的生活中,你周遭的人們臉上戴著智慧眼鏡、腕上佩帶智慧手錶,使用的產品從手機到電腦,甚至是汽車上的儀表或抬頭顯示器,全部都更輕薄、更真實,還不受強光的限制,就算大白天走在路上看手機,也不用隻手遮著光線、試圖讓畫面「暗一點」才能看清楚,還具備身分辨識、感測環境等多重功能,就像你的個人秘書一樣—Micro LED將是成就未來便利場景的關鍵。

經濟部技術處觀察面板產業,不管是LCD或LED/OLED,甚至是新興的Mini LED,仍有其侷限。以Apple Watch為例,小小的錶面側面厚度大概1.05公分,可以把它想像成夾心蛋糕,有一層大概0.3公分是OLED顯示器,再來0.3公分是感測器,剩下的部分則是其他堆疊的零件,構成一個具有多功能又能顯示時間的智慧穿戴產品。

這支手錶可以顯示時間,可以記錄你的步數、心跳、睡眠甚至是血氧濃度等,必要時還可以透過側邊按鈕提供緊急連絡服務,但值得注意的是,光是顯示器加上感測器的體積占比就已經將近60%,所剩的空間很有限,如果想要加上生物偵測,例如指紋辨識功能,恐怕使用者得戴著一個火柴盒在手腕上。

不過,若穿戴裝置使用Micro LED,就有機會增加更多選擇。因而經濟部技術處以科技專案支持工研院電子與光電系統研究所,開發「Micro LED in-cell感測整合技術」,簡單來說就是利用Micro LED原本的特質,加上光學辨識的原理,讓Micro LED一兼二顧,既可以作為發光顯示材料,又可以做辨識感測,達成全螢幕辨識。

工研院電光所所長吳志毅說,像是VR、AR或是智慧眼鏡這類的裝置,還需要眼球追蹤,這類型的感測器還有IC、LED,如果可以像積木一樣任意拼裝,穿戴裝置的發展就會有很多選項。

而因為Micro LED的晶粒微小,在同樣的空間裡,就可以讓出更多餘裕、加入其他感測元件,讓Micro LED跟感測器達成共平面、在同一層裡,不管是想要維持厚度、增加更多功能,還是想讓裝置變得更輕薄短小,Micro LED都能完成這些心願,選擇性變得更多樣,甚至還可以讓夾心蛋糕變成「千層蛋糕」。工研院電光所組長方彥翔舉例,如果採用Micro LED顯示器,增加其他零件的置放空間,也許智慧型手機有朝一日就能擺脫「瀏海」。

或許有人會好奇,Micro LED跟OLED不都是「LED」?為什麼不直接用OLED就好?方彥翔指出,Micro LED的亮度可以達到OLED的10倍以上,在強光環境中可以看得更清楚,也就不需要這麼耗能,而且OLED因為是有機發光材料,所以衰敗的速度比較快,使用壽命沒有Micro LED長。尤其,OLED對水氧非常敏感,在封裝製程上會需要有更高的要求,因此整體結構就會比Micro LED複雜許多。特別是對亮度、對比度和畫素密度需求很高的裝置,如VR、AR等,Micro LED相較OLED會更有優勢。

吳志毅補充,該技術目前已經有相關的組裝廠、系統廠在進行合作驗證,希望能藉此讓裝置更輕薄、功能更廣泛,而Micro LED的驗證只是第一步,接下來的是讓穿戴裝置個人化、識別3D化,「不只從臉到耳朵,還能辨識到後腦勺」,持續朝向「全螢幕人臉辨識」目標邁進。