自由型態顯示技術發展動態 [趨勢新知]

一、趨勢面:數位轉型驅動Metaverse世界-自由型態、虛實整合創建人類共同體驗中心

我們已生活在「以顯示器為中心的世界」(Display-Centric),未來有更重要的發展拐點,在於數位轉型驅動Metaverse的新世界來臨,帶來更多產業發展契機。Metaverse一詞,部分中文譯爲元宇宙、多重宇宙、平行宇宙等等,更貼切的形容為人類共同體驗中心(Human Co-Experience)。亦即生活中的所有應用領域,都能透過物聯網進行數位化與串接並互相影響,而不是僅是只在購物、娛樂、AR/VR等特定領域中進行連接與應用而已。在如此巨大的變化中,顯示器的重要性日益提高,並引領顯示科技產業帶來更多創新突破。在應對Metaverse世界的解決方案中,根據個人使用環境和體驗需求提供「新IT設備」的螢幕類型,讓使用者可以在晶片性能提升與通訊技術發展下,獲得自然、隨時高清觀看、遠距會議、遠距醫療各項視訊服務時,能獲取真實影像畫質的體驗。另外,隨著車輛走向電動、自駕化發展,扮演生活第三空間角色,車子內裝所需新型態人機介面,也是新IT設備發展重點,如可自由造型的螢幕等,並提供虛實整合互動體驗更好的沉浸感。

二、產品面:螢幕可折手機商用化挑戰

自由型態顯示器邁入量產需克服多項技術挑戰,以OLED折疊手機為例,材料端需要提升藍光OLED發光效率、保護蓋板需開發可耐受折疊20萬次的超薄玻璃(UTG)、以彩色濾光片取代偏光膜,達到減薄與增亮、克服結構應力分布、整機鉸鏈設計與周邊零組件整合等皆為關鍵技術。例如三星電子2021年第三季上市的最新款折疊手機Samsung Galaxy Z Fold 3 5G、Z Flip 3 5G,即是採用三星顯示器新開發的無偏光膜OLED面板,將原本透明PDL層改成黑色PDL層(Pixel Define Layer),因黑色PDL層可吸收從外部進入的光線,避免光線反射,讓RGB畫素不會互相干擾,可取代原本圓偏光膜遮光的功能,改善OLED面板發光效率與功耗,光線穿透率提高33%,功耗節省25%。

三、技術面:多元顯示科技應用百花齊放

(一)Curved Display以智慧座艙車載應用為大宗

智慧座艙所需一體化、智慧化、平台化顯示器為近期車廠、車電大廠、零組件廠開發趨勢,特別是內裝造型差異化為車廠產品訴求重點,將觸控、實體旋扭、鏡頭整合儀表板與中控台,加上互動人機介面功能,為未來大面積一體化曲面車用顯示器設計開發趨勢。特別是Micro LED技術具備高亮度、高對比度、廣色域、反應速度快等特點,適合車規需求,有多家廠商開發大型車用面板,並以系統整合方式融入異型、曲面、手勢互動等智慧座艙一體化車用顯示器解決方案。

(二)可自由拼接為Mini/Micro Display大面積化應用優勢

戶外看板應用所需的大尺寸影音牆,以拼接模式為最佳解決方案。因此廠商開發各種無邊框(Seamless)可自由拼接的Mini/Micro Display,強調顯示模組可「無限拼接」或重新「打散」組合成任意尺寸、比例的大螢幕,具有較高的空間利用性,突顯大面積化應用優勢。

(三)Foldable Display折疊型態多樣化

AMOLED應用在手機已有多樣的顯示形態,從硬式、3D曲面、環繞螢幕、可折疊、可彎曲的形態,再跨入可滑動彈出螢幕的應用。目前已商用化的折疊手機多為單折型態,包含內折、外折等。市場逐漸以內折型態為主流,如上下對折與左右對折。近期SID 2021、IMID 2021會展中,折疊手機型態已從單折擴展至雙折,如S型雙折( S-Foldable) OLED手機原型機,可進行Flex In & Out,收納時為一般手機尺寸,展開後為平板電腦使用,相對於目前單折設計,可進一步縮減收納後的尺寸。也有應用在筆記型電腦與平板應用開發的大型可折疊面板,採用主流的4:3比例,訴求便攜設計。而以EPD技術做成可折面板,具有輕薄省電的優勢,有更廣泛的類紙應用。

(四)Rollable/Slidable Display可望實現手機應用

在可捲面板應用上,滑出式(Slidable)螢幕手機設計已開始被手機品牌視為下一波高階新品布局重點,包括三星、LG、OPPO、TCL都在近期提出相似的概念機。如手機品牌TCL提出結合折疊與可滑特性的設計,稱為「Fold ‘n’ Roll」,螢幕為外折方式,在折合時為6.87吋,攤開後的顯示面積可達8.85吋,而進一步滑出螢幕之後則可讓顯示面積增加至10吋。在大尺寸Rollable面板方面,可捲曲OLED TV進一步展出透明可捲曲OLED TV,結合透明顯示應用情境,如車窗、餐廳隔間等,皆為創新終端場域應用設計方向。

(五)Stretchable Display尋找更多軟性電子拉伸應用情境

可伸縮顯示技術必須採用具有彈性的特殊面板,實現拉伸、扭曲、旋轉等彈性形變,一般採用低溫製程,進行面板底層軟性電子的電路製作與轉移至彈性體基板,並且需特殊電路設計與封裝,以因應拉伸後失效的問題。未來將可應用在可進行3D自由造型的汽車擋風玻璃、穿戴裝置、電子皮膚、衣物等,創造更多使用情境。

四、結論

綜觀各面板廠商布局下世代顯示技術,透過展示各種自由型態顯示器的方式,替新型態使用者體驗所需互動方式做準備,以改變既有操作習慣,另闢差異化市場的策略,影響既有智慧移動裝置的發展。特別是已商用化的折疊面板仍持續精進,帶動自由型態電子裝置的應用與技術創新趨勢,未來將可連結更多的5G垂直應用場域,甚至為6G時代準備所需整合產品設計的適配性。新型態的產品亦影響零組件與供應鏈生態,包含材料、面板結構、整機機構、裝置、系統、UI/UX的重新設計等,不論是生產工藝的精進或者新零組組件皆有助於產生新的市場機會,我國已具有良好的基礎,包含可彎曲的電路板、可撓電極、偏光膜等相關電子零組件可藉此機會積極跟進,提升技術層次,搶得下一波市場開發先機。面板廠以Micro LED新技術或既有產線開發出TFT半導體的技術潛力亦是創造產業未來發展的利器。除了滿足市場需求的開發外,亦需考量整體數位轉型趨勢下,永續發展的製造與經營模式,如新型態的面板設計融入更友善環境(eco-friendly)的製造方式,並考量企業發展ESG以及促進永續的指標(Sustainable Development Goals, SDGs)等,皆是產業建構更韌性的未來在開發時需關注之處。

本文轉載自 經濟部技術處  作者:林研詩/工研院