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显示也走智慧透明风
Smart Display EveryWhere概念成形!

【作者: 王岫晨】2013年12月30日 星期一

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显示器当然是现在人生活所不可或缺的重要电子产品之一。从每天睡醒一睁眼开始,生活的每一个环节便都离不开显示器。显示器技术日新月异,从薄型化,到现在正朝着「透明」、「软性」等新型态持续发展。其中透明显示器应用领域十分广泛,包括行动电子产品,公共场合中的商店橱窗、公共资讯布告栏,甚至于建筑物与车辆的窗户等,在各方资源都积极投入发展的情况之下,预计透明显示将成为未来的产业新星。


透明显示渐成气候

透明显示的概念,早在好几年前,便陆续有相关的产品推出。最初是将透明的玻璃利用液晶技术来改变其透光度,其可从完全透明调整为零透光,取代窗帘成为具有科技感的新一代玻璃。


而后,到了2010年,已经有韩国厂商包括LGD(LG Display)与三星电子,将透明显示器嵌入到橱窗玻璃中,如此一来,不论大楼的电梯玻璃窗、商店的展示橱窗​​、甚至到公车或者住家的任何玻璃,都可以成为电视、广告等数位资讯的显示器,为生活带来更多的价值与乐趣。


当然,要让透明显示器设置于办公室的窗户上,或者商店展示橱窗等,其关键都在于显示器本身的技术。这种透​​明显示的实现方式,目前有三种可行的办法,包括LCD、OLED与投影等。


LGD与三星都有开发LCD技术的透明面板。由于LCD这种面板无法自发光,通常还需要搭配背光灯来使用,因此这两家公司的作法,就是让显示器在白天的时候,以户外的天光来做为天然背光光源使用。至于晚上的时候,就必须使用LED来作为背光光源了,方式是将半透明的LED背光灯配置在LED面板四周,再利用特殊的导光板将光线导至面板区作为背光。


当然,最省事的方式,还是透过OLED来直接作为透明显示,SMD(Samsung Mobile Display)目前也使用了这样的技术来开发透明显示面板。在可透光区内,具备了OLED发光元件、驱动IC与透明电极等构造。目前已有的14吋与19吋产品中,透明度已可达到38%与30%。


透明显示走入商业应用

目前在市面上,其实已经可以见到不少透明显示的实际商品了。三星便针对商业展示应用,设计了一款内嵌透明显示器的透明展示箱,拥有时尚质感的外观设计,加上透明显示器的科技感,的确能为商业应用带来不少加分效果。


工研院显示中心主任程章林表示,透明显示器说穿了,其性质就是个显示器,它类似电脑显示器一样,​​还需要一个具备PC功能的主机来提供视讯讯号的输出。不论该透明显示器是应用在商业展示、玻璃橱窗或家用显示等,道理都是相同的。目前三星在其透明展示箱所采用的,其实就是LCD显示器。


事实上,LCD显示器本身就可透光,在一般的显示器中,还需外加一个背照光源,透过背光灯来照亮显示器,使用者也才可见到显示的画面。也由于LCD显示技术已经十分成熟,用于透明显示应用上,只需进一步提高LCD面板的透光率,便能大大增加应用的领域。


三星为商业展示所设计的这款透明展示箱,正面透光玻璃即是透明显示器。这个产品内含了双核心处理器、SSD与2GB记忆体,以及其他IO介面,搭配视窗系统,本身即可视为一部电脑。其重点的透明显示器部分,拥有22吋1680 x 1050的解析度。而其15%的透光率,比起一般显示器仅达5%的透光率高出许多。搭配上500:1的对比度,可以呈现出鲜艳亮丽的影像效果,这也使得商业展示的产品至于其中时,能让商品在透明显示影像的辉映下更加亮眼。


显示大趋势:透明+智慧

正因为LCD技术的成熟,透明显示器一问世便锐不可当,在许多应用领域中开始崭露头角,玻璃窗户正是最好发挥的舞台。而且在凡事皆智慧的这个年头,透明显示当然也不只是单纯让玻璃窗播放画面而已这么简单,在透光玻璃上的透明显示应用,所要发展的正是『透明智慧窗户』,也就是Smart Display Everywhere这样的应用概念。 『透明+智慧』,也将成为显示器的下一波新商机。


程章林认为,其实在生活的各个角落里,玻璃无所不在,过去便已经有将显示器与各种不同用途玻璃结合,来显示各种资讯的想法。例如汽车挡风玻璃就是边开车边显示资讯最好的透明显示方式,而住家的玻璃门窗,也都是嵌入透明显示器的使用场合。此外,讨论最多的应用方式,就要算是各种商店的玻璃橱窗,用来显示广告、商品资讯,甚至透过触控与路过的行人互动等。


为了让透明显示更为智慧化,例如能够自动依照使用需求打出所需要的资讯,或者依据不同的使用情境来变化各种呈现内容,这样的显示器背后,就必须拥有够强大的运算功能,甚至还必须要有联网、触控与IO介面的能力。


换句话说,隐藏在透明显示器背后的,其实就是一部联网电脑。但由于显示器必须镶嵌在透明的玻璃之中,甚至整片玻璃就是一面透明显示器,某些场合中甚至还必须让玻璃具备触控功能,使得这整个系统的复杂度大幅提升。这也使得透明智慧窗户尽管是个机会,但也伴随而来更多的设计挑战。



图一 : 透明显示要的不只是透明,未来还将加入智能互动的元素,甚至可以透过触控或者语音操控进行互动。(图:samsung.com)
图一 : 透明显示要的不只是透明,未来还将加入智能互动的元素,甚至可以透过触控或者语音操控进行互动。(图:samsung.com)

行动装置也走透明风

尽管如此,透明显示仍被视为是显示产业下一波最具潜力的新机会。在苹果公司所拥有的专利之中,有一项正是透明显示器。苹果的透明显示专利主要是针对其旗下的手机iPhone,在一般使用状态下,手机上的相机、闪光灯或指纹感应器等元件都被隐蔽在萤幕之后,但需要使用时,将萤幕透明化,即可使用相机与指纹感应器等功能。在苹果的规划中,透明显示的范围还可延伸至整个手机的表面。


事实上,全透明手机的概念,在过去几年来早已不断被提出。这种全透明化的显示装置,在各种科幻电影中早已屡见不鲜,但欲将之实现于现实生活中,却仍是挑战重重。最最困难之处,并非在于显示器本身。就如前文中所提到的,现有的显示器要透明化并不困难,毕竟LCD与OLED本身就已是可透光的性质了。最困难的反而是其周边包括电池、相机、感测器、电路板等元件。



图二 : 三星的透明展示箱已经正式问世,让商品在透明显示影像的辉映下更加亮眼。(图:sumsung.com)
图二 : 三星的透明展示箱已经正式问世,让商品在透明显示影像的辉映下更加亮眼。(图:sumsung.com)

工研院以电润湿技术发展透明显示

对于掌握许多显示技术的工研院显示中心来说,透明显示器当然也是发展的重点项目之一。工研院目前已经自主研发透明显示器技术,不久将正式商品化,而投入商业应用之后,商品橱窗不再只是一成不变的透明玻璃,更拥有兼具遮蔽、显示不同资讯与图案等功能。


程章林说,工研院的透明显示器采用的是电润湿技术,透过电压的变化来控制影像。由于透明显示器本身不需偏光片的优点,可让单色穿透率超过40%,既使不外加背光灯源,显示器背后的物品也轻易可见。其他特色还包括反应速度快、且无视角差异等,这都已成功具备透明显示器应有的特色与表现。


程章林认为,在未来,透明显示器高穿透率的特性,结合彩色滤光片将可具有透明彩色的效果。更进一步则可结合喷墨式制程,实施红、绿、蓝等显色介质,展现彩色化面板的效果,兼具有透明与彩色饱和度。


结语

不论任何技术,其最终的目的,都是希望能真正应用于消费者的生活之中,透明显示当然也不例外。事实上,Display Everywhere早已是个可实现的梦想,消费者随手携带的行动装置,户外商店随处可见的数位看板,在在都体现了显示无所不在的生活方式。而下一步,随着『智慧』与『透明』等元素的加入,显示将为人们的生活带来更大的惊喜,电影中令人惊艳的显示科技,相信很快就会实现在你我的生活当中。



图三 : 透明显示走入商业应用,将带来更具科技感与未来感的商用环境。(图:sumsung.com)
图三 : 透明显示走入商业应用,将带来更具科技感与未来感的商用环境。(图:sumsung.com)

[延伸阅读] 透明显示的三种可行技术

如何让显示器变得透明?目前显示器的大宗仍是TFT-LCD,要让这类的液晶显示器变得透明,就得让显示架构中不透光的部分变得透光。以TFT来说,透明度满高的,但背光模组及彩色滤光片就是很大的问题。


要让液晶面板变得透明,说穿了也不复杂,采用侧入式的光源,即可解决直下光源背光模组的不透明问题。至于透明度不高的彩色滤光片,则可安置没有彩色滤光的透明区域,利用外界的光源来当作背光(亦可在面板两侧安置侧光源)。当光线经过面板时,有彩色滤光片的区域即显示画面,而没有彩色滤光片的区域则显示面板后面的景象。友达有一款透明显示器即是采用此一技术原理所实现的。


更好的方法是不要用到彩色滤光片,目前可行的方法是场色序法(Field-Sequential-Color),其作法是利用侧入的RGB光源快速地闪烁循环,并搭配TFT进行开阖轮流显示RGB该显示的位置,由于人眼具有视觉暂留的特性,因此,只要闪烁控制得当,此方法是可以取代彩色滤光片的。目前华映已运用此方法做出展示用的透明显示器。


此外,还有采用自发光的AMOLED面板。友达的作法是在AMOLED面板的阴阳两极均采用透明材料,由于OLED本身为自发光,使得所发出的光可同时射向阴阳两极的方向,进而达到透明显示的效果。


还有一种最容易的方式,那就是投影。直接把影像投影在可反光却又透明的玻璃上,也就是把透明反光膜贴在玻璃上,再将影像投影在这片玻璃上,就能实现透明萤幕的应用需求。此做法在展场或博物馆中是可行的,但应用范围毕竟不如显示面板来得广泛。 (科技日报 欧敏铨)


表一 : 透明显示三种技术比较
表一 : 透明显示三种技术比较
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