可穿戴設備將成為各種微投影及微顯示技術的新興應用出??凇?纱┐髟O備發展熱潮興起,吸引各種微投影及微顯示技術開發商搶搭此波順風車,力求能為消費者帶來各種革命性的視覺體驗,同時也期盼這股風潮能為微投影及顯示器市場帶來另一波成長動能。
瞄準智能眼鏡商機 微投影技術各顯神通
以微投影技術為例,該技術目前主要可分為三大技術陣營,分別為硅基液晶(LCoS)、數位光源處理(DLP)和微機電系統(MEMS)雷射微投影;其中,DLP方案一直是微投影市場的霸主,但隨著智能眼鏡的商機興起,這塊新興市場版圖將有另一番不同以往的新氣象。
由于智能眼鏡最重要的價值主張即在于免手持(Hands Free)以及抬頭顯示(Head-up Display)功能,因此為讓使用者在享受智能眼鏡的便利性之余又能持續進行手邊作業,可透視(See-Through)的微投影顯示技術因而被視為智能眼鏡中最重要的關鍵技術之一。
在各種微投影技術中,又以LCoS技術最能順利搭上智能眼鏡順風車。由于Google Glass掀起的智能眼鏡話題持續發燒,使得愈來愈多廠商投入相關產品開發,正式點燃市場戰火,連帶也讓沉寂已久的LCoS微投影技術再度成為眾所矚目的焦點。
智能眼鏡開案率激增 LCoS技術大發利市
圖1 晶奇光電總經理吳世彬表示,智能眼鏡的話題熱度居高不下,LCoS將順利搭上智能眼鏡順風車,在2014年大發利市。
晶奇光電總經理吳世彬(圖1)表示,自從Google于2012年展示Google Glass后,智能眼鏡的話題熱度居高不下,許多業者不再只持觀望態度,更爭相投入智能眼鏡的開發;而已被認為是智能眼鏡中關鍵技術之一的LCoS微投影技術,在市場上的需求熱度也隨之高漲,讓原本在手機內嵌微投影市場不得其門而入的LCoS技術,一夕之間從谷底翻身,再度開辟了新的應用版圖。
吳世彬進一步表示,目前LCoS方案在市場上的需求熱度可謂如日中天,光是兩岸三地,在2013年就有近百家的業者對開發智能眼鏡躍躍欲試,也為LCoS 應用市場挹注強大成長動能;以晶奇光電為例,目前與該公司接洽的上百家廠商中,成功開案設計LCoS微投影方案的比率約有20%,他并預期2014年有意投入開發智能眼鏡廠商的數量較2013年將增加一點五倍,開案率更可望一舉突破50%。
群雄爭相競逐之際,內需市場龐大的中國業者更是火力全開。吳世彬透露,有些中國業者為了提升品牌能見度,更將于2014年4或5月Google Glass正式開賣之前,搶先Google推出智能眼鏡產品,部分中國一線品牌廠則可望在2014年下半年推出相關產品,雖然這些產品的較勁意圖大于實質銷售意義,但也不難看出業者的強烈企圖心;而在群雄如火如荼開發智能眼鏡之時,全球的LCoS方案供應商亦正卯足全力搶攻此商機,期盼能切入智能眼鏡供應鏈,一掃LCoS近年在手機內嵌微投影市場處處碰壁的陰霾。
事實上,LCoS微投影技術過去為人詬病的一點,即是發光效率不佳;以手機內嵌微投影應用為例,LCoS微投影技術雖挾低成本與高解析度的優勢,不過在相同的功耗表現下,DLP方案的平均亮度約有25流明(lm),而LCoS方案發光亮度卻僅有DLP方案的一半,投影效果不甚理想;但若要提高LCoS方案的發光效率,不僅手機功耗會大增,且光機尺寸設計也將隨之變大而不利于嵌入手機內,導致LCoS微投影技術進軍該應用市場的腳步窒礙難行。
不過,LCoS方案在手機內嵌應用市場的缺點反而成為可穿戴應用市場的優點。吳世彬指出,嚴格來說,頭戴式顯示器(HMD)所需要的并不是「微投影」,而是「近眼(Near Eye)顯示」;投影需要充足的光源,而近眼顯示技術則恰恰相反,因此LCoS方案發光效率不佳的疑慮可隨之迎刃而解,且在低功率光源的規格要求下,LCoS模組的發光二極體(LED)背光源功耗可因此大幅降低,光機尺寸也可順利微縮至符合可穿戴設備需求的大小,因此LCoS模組能一次具備低功耗、小體積、低成本、高解析度等優勢。
值此智能眼鏡市場方興未艾之際,LCoS開發商也傾全力開發各種解決方案。吳世彬表示,由于LCoS的發展已行之有年,相關技術的開發已經相當成熟到位,可隨時根據市場需求調整設計方案,像是4K×2K解析度等各種高規格要求,對于LCoS模組開發商而言都不再是技術門檻,因此各種殺手級方案將隨著市場需求變動傾巢而出;如微顯示光機模組業者禾鈶,先前不僅發布解析度達4K×2K的8吋晶圓背板(Backplane),更搶先業界開發出數位架構的LCoS 微顯示光機模組以取代傳統類比架構,新架構具備更高畫面更新率及更高解析度優勢,準備搶攻新一代配備更精細LCoS螢幕的智能眼鏡商機。
吳世彬認為,LCoS微投影技術已然成熟,現在最需要的就是為生產線挹注大量訂單,以提高LCoS模組的生產良率。
據了解,現階段LCoS面板面臨主要問題為微型顯示器的良率不佳,由于微型顯示器的影像將被放大一百?四百倍,任何細小的污點、微?;蛄严抖紩环糯笸队埃虼嗽贚CoS製造過程必須避免任何缺陷的產生。他表示,待LCoS模組的生產良率達到近乎100%,屆時其原本就有的成本優勢將讓其他微投影技術更加難以望其項背。
不過吳世彬坦言,智能眼鏡的開發門檻相對較高,因此2014年僅能算是智能眼鏡市場的前哨戰,智能眼鏡要真正邁入戰國時代還得等到2015年,但在這波前哨戰中,LCoS微投影方案無疑是最受矚目的焦點。
至于微投影應用市場中的常勝軍--DLP陣營,雖然在全球微投影市場擁有超過85%的市占率,不過在新興的智能眼鏡市場中進展卻相對牛步,因此DLP陣營亦正快馬加鞭,期能在最短時間內追上與LCoS陣營在可穿戴設備商用化進展上的差距,以免錯失此一市場商機。
不讓LCoS陣營專美于前 DLP陣營急起直追
德州儀器(TI)DLP產品部門***業務經理賴昇彥(圖2)表示,為維持DLP技術陣營在微投影市場一馬當先的優勢,德州儀器已于2013年發布全新的 DLP微投影晶片組,其具備了兩項突破性的技術--Tilt & Roll Pixel(TRP)畫素架構,以及IntelliBright影像處理演算法。
據了解,TRP技術可協助開發商在多種設備及產品上提供更出色的畫面顯示表現,與先前的解決方案相較可提升30%的亮度、減少50%的功耗及提升兩倍的解析度;而IntelliBright影像處理演算法則能智能調節影像亮度及對比度,并同時降低功耗,可提供更逼真的顯像內容及更長的電池壽命。
圖2 德州儀器DLP產品部門***業務經理賴昇彥指出,目前德州儀器正積極與許多新創公司緊密合作,以加速各種具創意的智能眼鏡從概念走向原型的速度。
賴昇彥進一步表示,未來DLP微投影技術將在尺寸、功耗和亮度這三個方面持續改善突破,以求能更加符合未來智能眼鏡的需求;而目前德州儀器DLP部門也正積極與許多新創公司緊密合作,以加速各種具創意的智能眼鏡從設計概念走向原型的速度。
事實上,今年的國際消費性電子展(CES)上,德州儀器就與Avegant展出利用DLP技術開發的虛擬視網膜投影頭戴式顯示器--Glyph。 Glyph系采用DLP Pico技術進行產品開發,無需大空間即可讓使用者享受相當于80吋螢幕的視覺效果,其虛擬視網膜投影技術則讓畫面更為鮮明逼真,可進一步解決利用微投影技術觀看畫面時常有的暈眩與視覺疲勞問題。
賴昇彥透露,除了Avegant頭戴式高畫質(HD)顯示設備外,德州儀器與客戶共同研發的導航用頭戴式顯示器亦正緊鑼密鼓開發中。顯見DLP陣營并無懼 LCoS技術陣營在智能眼鏡市場的浩大聲勢,且未打算將這塊市場大餅拱手讓給敵對陣營,并已開始急起直追,務求未來能大啖這波可穿戴商機。
除了微投影技術業者競相搶灘智能眼鏡市場外,與使用者視覺體驗最直接相關的螢幕顯示製造商,亦開始發動另一波角力戰。
其中,具輕薄、低功耗與日照下可視等優勢特性的電子紙(ePaper)技術,已率先發動攻勢,將應用觸角由電子書閱讀器(E-reader)、電子標籤等領域,擴大至可穿戴設備市場,可望為相關顯示器供應商開創新的藍海商機。
搶攻可穿戴市場 電子紙廠商擴大戰線
圖3 E Ink元太電子紙產品管理總監Giovanni Mancini認為,電子紙顯示技術將在可穿戴設備中大放異彩。
E Ink元太電子紙產品管理總監Giovanni Mancini(圖3)表示,由于可穿戴設備極為注重體積與功耗的考量,因此相較于一般玻璃基板的液晶(LCD)螢幕,具備輕薄省電優勢的電子紙顯示技術將更適合用于可穿戴設備。
也因此,E Ink元太與索尼(Sony)共同研發以塑膠基板打造的軟性電子紙--Mobius。Mancini指出,與主動式矩陣有機發光二極體(AMOLED)、 mirasol等顯示技術相比,Mobius具有最低功耗的優勢,且在眾多電子紙技術中,只有Mobius能在設備電力完全消耗時,仍能保持螢幕一定亮度,真正達到螢幕「Always-on」的愿景。
Mancini進一步分析,除低功耗外,Mobius的另一優勢即是羽量級的極輕重量。據了解,玻璃基板的面板重量與對角線尺寸的增長呈正相關,此將大幅影響終端產品的最終重量呈現,而Mobius采用的塑膠基板因免除對玻璃的需求,所以能大幅降低整體面板重量;以一片13.3吋的Mobius軟性電子紙為例,其重量約為63公克,但同尺寸的玻璃基板則重達144公克。
Mancini表示,目前Mobius軟性電子紙最小尺寸為1.73吋,非常適用于小體積的可穿戴產品,因此已獲部分可穿戴設備開發商的青睞,如 Sonostar與美國中央標準計時(Central Standard Timing, CST),皆已競相發表搭載E Ink元太電子紙的智能手表。
事實上,電子紙的優勢除了輕薄省電之外,日光下可視性也是其一大優勢。以mirasol反射式顯示器為例,該技術能運用周圍光源而不須使用背光源,因此極具省電優勢,此外還可自動依環境光源調整亮度,不會因環境光照度影響螢幕顯像效果,甚至在戶外強光下也能輕鬆閱讀彩色螢幕畫面。
據了解,高通(Qualcomm)于2013年9月發布的智能手表--Toq,其目的就在于推廣該公司的低耗電顯示技術--mirasol,希冀能藉此吸引品牌廠的目光,并加速將mirasol技術導入至可穿戴設備中的進展。
在Toq推出之后,mirasol顯示技術亦獲得中國品牌廠樂源數位的青睞,并于2013年11月底推出搭載相同顯示技術的智能手表 --FashionComm A1;而高通與樂源數位在今年的CES會場,也連袂展示搭載低耗電mirasol顯示技術的智能手表,高通更透露該公司正在為智能手表研發下一代的 mirasol顯示技術,與競爭對手較勁意味濃厚。
對于可穿戴顯示技術未來的設計潮流,Mancini認為,除了持續往輕薄省電等方向發展外,堅固耐用的可撓式面板,亦將是電子紙廠商未來戮力開發的重點,以助力曲面螢幕(Curved Display)革新可穿戴設備視覺體驗。
事實上,曲面螢幕話題除在智能手機及電視領域持續發燒之外,亦已在可穿戴應用中漸露頭角,讓可穿戴設備能自然貼合身體曲線,更易于「穿戴」;這不僅為使用者帶來更符合人體工學的使用經驗,較大的顯示螢幕亦讓可穿戴設備得以釋放更多應用潛力。
穿戴設備更吸睛 曲面螢幕露鋒芒
鉅景科技Logic SiP事業處協理周儒聰表示,智能手表、智能手環等可穿戴設備,目前面對的最大問題即在于其功能性不強,對于提升使用者的生活便利性而言效果有限,部分系統整合廠的布局腳步因而躊躇不前;而曲面螢幕在可穿戴設備的應用則可望突破此困境。
周儒聰進一步分析,相較于智能手機,曲面螢幕與可穿戴設備的聯姻可說是天作之合,特別是與智能手表/手環的結合。曲面螢幕除了讓可穿戴設備能更為貼合人體曲線之外,更重要的是它能突破可穿戴設備顯示螢幕過小的桎梏;以往,為了讓可穿戴設備的體積符合使用者的預期,螢幕尺寸也跟著受限,導致螢幕上能顯示的資訊少之又少,牽制了可穿戴應用發展的前景;而曲面螢幕則讓面板能自然沿著設備弧度延伸,設備的體積卻不會因此而受影響,讓可穿戴設備的應用潛力得以爆發。
據了解,目前積極投入發展可穿戴顯示設備的公司包含Google、蘋果(Apple)、微軟(Microsoft)、索尼、高通、三星(Samsung)等;而根據光電協進會資料顯示,透明、曲面、軟性顯示器更將是可穿戴設備市場未來的主流趨勢。
有鑑于此,包含面板、保護玻璃在內的顯示器業者除加緊腳步突破曲面螢幕的技術瓶頸外,亦將可穿戴設備視為下一個應用出??冢诮逵筛p薄的曲面螢幕吸引可穿戴設備開發商的青睞;如玻璃基板大廠康寧(Corning),即于今年的CES展期間,宣布將正式量產該公司的三維(3D)曲面螢幕保護玻璃 --Gorilla Glass,并聲稱該項產品鎖定的市場之一即是可穿戴設備。
事實上,日本半導體能源實驗室(SEL)在2013年11月中旬,早已向全球展示了有機發光二極體(OLED)曲面螢幕與智能手表結合的參考設備,其配備3.4英吋的可撓性螢幕和可撓性電池,其彎曲程度能夠使其套到手腕上,然后再拉直,在在顯示了可穿戴設備與曲面螢幕結合的前景無可限量。
可以預期的是,隨著可穿戴設備話題持續發燒,與消費者視覺體驗最直接相關的微投影及顯示器技術業者,勢將持續突破各種技術瓶頸以全力搶攻此商機,并為消費者帶來更為吸睛的視覺體驗。
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