戴上智慧眼鏡虛實互動 面板新商機搶占元宇宙
元宇宙助攻 雙R應用大躍進
VR、AR虛擬世界串起跨產業鏈 帶動智慧眼鏡面板出貨 Micro LED預料成未來主流
2020年隨著新冠肺炎疫情爆發，線上往來、居家辦公與遠距教學逐漸成為生活及工作的新常態，加上2021年臉書宣布更名為Meta，並計劃投資100億美元打造臉書成為元宇宙（Metaverse）企業，各種媒體開始爭相報導元宇宙相關應用及技術，許多知名企業著手研究如何應用在生活與工作上，包括微軟、谷歌、蘋果、索尼、三星、樂金、輝達、鴻海、廣達、騰訊、小米等，已陸續宣布搶進元宇宙商機。
據彭博情報預估，2024年元宇宙市場規模將達到8,000億美元（約新台幣22兆元）。元宇宙對全球產業影響層面既廣且深，可說是一全新的跨產業鏈商機，涵蓋資通訊業、家電業、半導體業、製造業、遊戲業、娛樂業、服務業、時尚業、金融業、教育業等。
元宇宙是指與現實世界的社會、經濟、文化活動相通的虛擬世界，使用者可以在元宇宙提供的應用中，與其他使用者或事物進行互動。元宇宙是虛擬實境（VR）與擴增實境（AR）的延伸概念，藉由物聯網、人工智慧、數位分身、立體影像顯示技術等，將現實世界與虛擬世界進行融合。
值得一提的是，元宇宙提供的應用服務進一步結合區塊鏈（Blockchain）或非同質化代幣（NFT）技術，使用者就可在3D虛擬世界中從事買賣交易。
元宇宙結合虛擬實境與擴增實境，讓使用者能獲得更沉浸式的互動體驗感受，進一步讓線上互動更順暢無礙，使用者戴上AR／VR智慧眼鏡便能遠距與他人或事物進行各種互動交流，如：開會、遊戲、娛樂、協作等。
而發展元宇宙應用的四項關鍵要素為內容、平台、網路及裝置，這四項要素必須均衡發展並且需要達到一定技術成熟度，元宇宙才得以運作順利並蓬勃發展。其中，「內容」含括遊戲、娛樂、學習、購物、廣告、設備維修指導等；「平台」是執行元宇宙的電腦與作業系統，如：微軟Mesh、臉書Horizon Worlds等；「網路」為5G無線通訊，如：高通Snapdragon 845晶片、聯發科M80晶片等；「裝置」則是連通進入虛擬實境與擴增實境的AR／VR智慧眼鏡，如微軟HoloLens、臉書Oculus、宏達電VIVE等。
想要實現元宇宙提供的高沉浸式互動體驗感受，重點在於縮小現實世界與虛擬世界之間的差異，而AR／VR智慧眼鏡搭載的面板，就是關鍵的硬體技術。經濟部技術處十年前就開始布局高階面板產業，攜手台灣面板產業翻轉產品價值，在元宇宙趨勢下助廠商搶下AR／VR智慧眼鏡面板市場。
資策會產業情報研究所（MIC）預估，2024年AR／VR智慧眼鏡面板出貨量可達到19佰萬模組，其中，TFT LCD占比達到73%、OLED占比達到24%、Micro LED占比達到3%。另外，就市場成長性而言，2021～2024年TFT LCD年複合成長率（CAGR）為20%、OLED年複合成長率為35%、MicroLED年複合成長率則為649%。很明顯，AR/VR智慧眼鏡面板主流技術為TFT LCD，而市場未來成長性較高者為Micro LED。
另一方面，從CES 2022相關廠商展示的AR／VR智慧眼鏡面板可以發現，已逐漸往輕量化、高亮度、高解析度進展。
值得一提的是，AR／VR智慧眼鏡使用場景若要從室內移向戶外，面板就必須達到「高亮度」才足以對抗環境強光的干擾，因為面板高亮度才能夠維持高對比度，使用者才能在視覺上獲得更沉浸式的互動體驗感受，從CES 2022相關廠商展示的AR／VR智慧眼鏡面板類型中最能符合此規格要求者就是Micro LED。
AR／VR智慧眼鏡知名品牌廠，如微軟HoloLens、臉書Oculus、宏達電VIVE等，目前多採用日本面板廠產製的TFT-LCD，以及南韓面板廠產製的OLED作為智慧眼鏡面板。未來AR／VR智慧眼鏡國際知名品牌廠可採用台灣面板廠產製的解析度更精細、亮度更高、對比度更大、動畫更流暢，且更適合作為AR／VR智慧眼鏡面板的Micro LED，屆時將可帶給使用者更沉浸式的互動體驗。
（作者陳賜賢；經濟部技術處ITIS智庫研究團隊研究成員）
人機互動介面多元化 催動終端商機
虛擬與現實世界加速融合，將帶來創新商模，推進科技發展
元宇宙是全新之跨產業鏈商機，包含資訊、通訊、半導體、光電等科技產業乃至於金融、貿易、法律、藝術等。此生態系可依屬性區分為七個層面，分別為：基礎建設（如通訊網路）、人機介面（如智慧眼鏡）、去中心化與區塊鏈、擴增／虛擬實境（AR／VR）、模型工具、社會、消費育樂等。
根據市調公司Statista的數據，2021年全球AR、VR和MR市場規模為307億美元，到2024年將成長達到3,000億美元；彭博信息更預估，2024年元宇宙的整體市場規模將高達8,000億美元。面對龐大商機，如何妥善分進合擊、垂直整合、取得商機成為當前重要議題。
新冠疫情席捲全球以來，生活型態面臨重大轉變，更影響消費、生產、交通等民生與工作生產議題，如何維繫有效率的溝通、採購、工作，須仰賴數位科技革命，虛擬世界的引入為大眾加入期待。經濟部技術處為助產業緊抓商機，觀察到虛擬與實際世界的融合由遊戲市場快速擴展至各層面，並帶動消費者科技使用的多種全新商機，例如遠端異地協作、數位分身、區塊鏈、AR／VR消費市場、使用者資料分析與廣告等，勢必帶來顛覆式的應用與創新商業模式，加速科技的推進。
台灣為國際半導體、顯示器重鎮，藉由技術處科技專案支持，工研院開發低功耗、高亮度Micro LED顯示關鍵模組滿足當前智慧眼鏡需求，並串聯產業聯盟推動引發產業群聚效應，進一步完成國內Micro LED產業商品化最後一哩路推動。
工研院完成開發低功耗、高解析度之全彩Micro LED關鍵顯示模組，滿足現有外掛側投式AR光機高亮度顯示的需求。並因應未來元宇宙在高沉浸感視覺體驗的需求，布局下一代全新顯示、光學、感測高整合近眼直顯式AR光機技術。
智慧眼鏡的核心裝置為顯示器與光學系統，透過兩者之整合打造光機引擎讓眼睛得以目視虛像，達到虛擬實境之效果；而若智慧眼鏡兼具透視性與虛像可視性，則為擴增實境，為能夠做到輕薄佩戴，智慧眼鏡之顯示器相比傳統而言產生重大變革，良好的對比度、高發光效率、高解析度且微型化的發光單元的要求下催生微型發光二極體（Micro LED），相較於傳統液晶顯示器（LCD）或有機發光二極體（OLED），Micro LED能使智慧眼鏡克服亮度瓶頸走出戶外。
目前市面上用於AR眼鏡上的顯示器，皆屬側掛反射式顯示器，其光學效率極差，使得顯示器亮度僅有0.1-1%能使用，故多以室內應用為主。若將OLED顯示器改用Micro LED顯示器，將可克服亮度及耗能問題，根據工研院量測數據，在相同耗能條件下，其亮度差距可達30倍以上，30倍差距將可讓AR穿戴裝置由單純室內使用，延伸應用於戶外生活體驗，再搭配低耗能特性，可大幅提升AR穿戴裝置的應用範圍，同時達到節能減碳效果。
另外，工研院以高度沉浸感與互動整合性為目標，預計透過新期程之科技專案展開下世代光學系統開發—建構智慧擴增視覺系統平台，以解決傳統光學架構問題。藉由將Micro LED作為感測器，發展顯示與感測整合之微型系統，能夠同時達成眼球追蹤與廣視角（FOV）顯示，此系統透過獨特光學設計，能具備大視角高達90度之特性，並改善常見之視覺輻輳調節（VAC）問題，而眼球追蹤能增加裝置互動性與體驗感，輕薄的光機引擎使此系統對比傳統幾何光學架構更具競爭力。
放眼元宇宙，人機互動介面將多元化，終端使用商機更不局限於廣告收益，其擴展至具備數位分身介面之商業型態，區塊鏈與終端使用者之行為分析將更為重要。
未來，針對元宇宙在高沉浸感視覺體驗的需求，需進一步整合產官學研的資源，布局下一代全新顯示、光學、感測高整合直顯式AR光機技術，滿足元宇宙下智慧眼鏡之需求，同時整合晶片、光學、顯示、系統等相關產業，才能航向元宇宙的世界。（作者是經濟部技術處擴增實境之高亮度暨低功耗微型發光二極體顯示模組開發計畫計畫主持人／研究成員）
遠端協作 輔導零時差
近年因應日益增加的客製化訂單，少量多樣化的混合生產模式逐漸取代大規模單一生產模式，產線上的工人經常需要適應不同的生產環境或再學習新的生產技能，導致傳統工廠的產量與品質下降。此外，在科技發展與工業進程下，製造業正面臨世代交替，智慧製造成為全球趨勢，以製造業為根基的台灣轉型迫在眉睫。
智慧製造浪潮下，衍生出遠距維修、遠端指導等需求，AR智慧眼鏡可提供相關解決方案，經濟部技術處積極聯合產、官、學、研等機構，攜手投入於AR智慧眼鏡的軟硬體技術研發，整合場域業者的實際需求，以科技專案支持資策會系統所，研發智慧眼鏡遠端指導與互動解決方案、AR智慧眼鏡技術解決方案等，以即時的操作指導資訊以及混合實境虛實疊合資訊等功能，協助製造業新手快速上手，減少損失，目前已經成功運用於國內多家廠商。
AR智慧眼鏡車燈組裝作業輔助系統的運作是由作業者佩戴智慧眼鏡，作業時智慧眼鏡內建攝影機攝的第一視角畫面透過5G專網傳送至運算伺服器，利用影像辨識技術判定工作狀態與進度，在延遲小於25毫秒的條件下將判定結果回傳至智慧眼鏡。
作業端依照接收的工作狀態與進度後，將預先製作的多媒體內容以混合實境技術投射至作業者所佩戴之智慧眼鏡的顯示屏幕前，透過虛擬與現實的立體視覺疊合效果，作業者可直接在作業區與組裝工件的實物上看到輔助提示，以此提醒或指引技能不熟練的作業者進行操作和學習。
目前已與台灣松下合作並由其統籌，透過與國內智慧眼鏡及5G專網廠商結盟，整合混合實境技術與影像辨識技術，配合車燈製造的組裝產線的作業流程，協力發展智慧製造輔助系統，為台灣首個同時採用5G和AR設備研發實驗場域的成功典範。
資策會系統所整合智慧通訊技術與AR智慧眼鏡技術，將第一視角即時視訊和混合實境標準作業流程（SOP）指導技術，結合5G專網的通訊優勢，發展台灣第一套5G AR智慧眼鏡遠端指導系統，並於2021年在新竹的工業級噴槍製造廠區導入試用。
技術導入時恰逢疫情期間，使台灣廠商技術人員無法在客戶遇到問題時到現場服務客戶。而在此系統協助之下，可透過5G AR智慧眼鏡提供的遠端指導功能，讓技術人員在最短的時間內提供最優質的服務。舉例來說，技術人員能與遠端的專家進行雙向影音通訊和混合實境作業指導、標準作業流程查閱等功能，協助客戶排除現場遇到的所有問題。
智慧生產視覺化組裝輔助系統是以視覺定位技術為技術基底，讓AR智慧眼鏡具備穩定且準確的空間資訊，使得虛擬的輔助訊息可依據使用者最新位置和角度，動態顯示在智慧眼鏡的螢幕上，並準確的投射到作業現場的設備或工作區域上。藉由視覺化組裝輔助系統，作業者不需轉頭去看不同視角的螢幕，就可獲取第一人稱視角的視覺化提示，藉此引導作業者快速、正確執行當前步驟。
AR智慧眼鏡不僅助產業提升效能，讓台灣在工業4.0浪潮中持續領先，在全球元宇宙趨勢下，或許能讓虛實整合的製造業搶占更多市場機會。
（作者翁明昉；經濟部技術處次世代環境智能系統技術研發與應用推動計畫研究成員）
本文同步刊登於2022/05/08經濟日報A11產業追蹤