Apple获批一项适用于智能眼镜等未来头戴设备的混合式显示架构专利,该技术有望攻克增强现实领域一大硬件难题:在拓宽视野范围的同时,避免显示模组成本过高、体积臃肿、功耗偏大且生产难度大等问题。
此项专利核心设计为分区差异化显示,搭配不同背板工艺打造显示屏幕。将高画质显示区域设置在用户主视野范围,也就是人眼对画面细节最为敏锐的视觉中心;外围视野则采用低分辨率显示区域,以此低成本拓展可视画面尺寸与整体视野,Apple视作头戴设备低成本提升视野的可行方案。
这项研发思路意义深远,Apple打造智能眼镜的核心难点,从来不止是将影像投射至镜片中,而是做出观感自然、佩戴轻便、视野开阔且适配日常使用,同时能够规模化量产的视觉体验。这份专利表明,Apple正依托人眼视觉成像原理,规划全新显示硬件设计方案。
该设计采用视觉焦点适配显示思路,摒弃整块屏幕统一高规格画质的传统做法。仅在用户视线常聚焦的中心区域,搭载成本更高、成像更清晰的高端显示技术;人眼敏感度较低的周边视野区域,选用低像素规格屏幕即可满足视觉需求。
专利介绍,采用硅基背板的显示屏可实现超高像素密度,像素密度可达每英寸2500像素以上,最高接近每英寸3000像素。但这类屏幕受生产工艺限制,最大尺寸仅约1.5英寸。
而薄膜晶体管背板屏幕尺寸更大、造价更低,像素密度相对偏低,常规可达每英寸1000像素,外围辅助显示区域约为每英寸500像素。
这项技术正是融合两类屏幕优势:兼顾硅基微屏的超高像素密度,与薄膜晶体管屏幕大尺寸、易拓展的特性,实现核心画面清晰锐利,同时为用户带来更广的视觉视野。
视野范围是制约智能眼镜体验的核心痛点。视野过窄会让虚拟内容显得局促生硬;想要实现广视野,往往需要更大光学组件,进而导致设备耗电增加、发热严重、重量上升、售价走高。
Apple这项混合显示专利精准解决该痛点,无需整块屏幕全部采用高价高清元器件,仅通过分区搭配,就能有效扩大可视画面范围。
该技术对于轻量化智能眼镜产品尤为关键,区别于Apple Vision Pro这类大屏头戴设备,未来Apple智能眼镜主打轻便佩戴,需便捷推送资讯、实景叠加信息、路线导航、消息提醒、实时翻译、媒体操控以及轻量化增强现实画面,满足长时间佩戴使用需求,无法照搬头戴设备的显示设计逻辑。
Apple依据人眼真实视觉规律优化屏幕配置,核心视觉区域拉满显示画质,外围区域搭配基础视觉内容营造沉浸感与空间层次,在不增加成本与冗余像素的前提下,完善使用体验。
专利一大核心亮点:高低分辨率两大显示区域共用同一层有机发光二极管发光层。
硅基背板高清屏幕与薄膜晶体管背板普通屏幕依托同一发光层面发光,从根源解决混合屏极易出现的拼接缝隙、亮度不均、视觉层次错位、画面衔接违和等问题,让不同区域画面过渡自然流畅。
对于智能眼镜而言,细微的画面分割感都会直接破坏沉浸体验。Apple此次设计不仅优化电路结构与生产工艺,更兼顾用户视觉观感,保障视觉体验连贯统一。
专利还提出全新排布方式:中心高清屏幕可透过外围低分辨率屏幕的通透区域投射画面。外围屏幕预留透明区域,让底层中心高清画面正常透出。
该设计让两种显示结构组合方式更加灵活,外围屏幕占据更大显示面积,同时为中心高清区域预留纯净光路。研发团队还可在通透区域删减薄膜晶体管等遮光电路,最大限度保障中心画面透光效果。
Apple规划多条量产技术路线,让由不同规格、不同像素密度拼接而成的组合屏幕,实现一体化完整大屏的视觉效果。
专利同时提出多种优化方案,顺滑衔接高清区域与普通显示区域:采用画面重叠校准、像素密度渐变过渡、锯齿式渐变界面,以及软件调控过渡区间,整合高清像素模拟适配外围大尺寸像素显示效果。
足以看出Apple十分重视视野过渡区域的体验短板,一旦主视野与周边视野出现明显分割线,广视野设计的体验优势便会大打折扣。品牌通过硬件结构布局搭配软件亮度调控,弱化分区边界,实现无感过渡。
这也契合Apple空间计算产品的研发理念,兼顾硬件结构设计与人眼视觉感知体验,做到内外画面浑然一体。
专利还优化生产制造流程:将高清屏幕拆分为发光像素构成的前层面板,与负责电路控制的硅基背板分开独立制作,再通过铟凸点等导电结构完成机械对接与电路连通。
这种分离式生产模式,可将部分显示组件调整排布位置,扩大发光可视面积,进一步拓宽视野;同时还能单独检测筛查各零部件瑕疵,有效降低量产损耗与整体制造成本。
想要让智能眼镜成为大众主流消费产品,显示模组必须控制成本、实现稳定规模化量产,Apple这套显示架构既满足光学体验要求,也贴合实际量产落地条件。
这份专利并非最终成品方案,也不代表Apple首款智能眼镜一定会采用同款显示结构,但清晰展现出品牌研发轻量化、实用型头戴设备过程中,在显示技术层面做出的取舍与探索。
Apple不再一味堆砌整块屏幕的超高分辨率,转而采用更智能的分区架构设计:核心视觉区域搭载高端高清显示配置,外围视野运用高性价比显示方案拓宽视野边界。
该思路也是Apple长期增强现实产品布局的重要一环,未来智能眼镜需要平衡沉浸观感、佩戴舒适度、续航能力、散热表现、画面清晰度、量产难度与定价成本,而这项混合显示技术,恰好能够统筹兼顾多项需求。
未来Apple正式推出增强现实智能眼镜后,这类分区混合显示方案,也将成为品牌从重体积空间头戴设备,转向轻便易佩戴、且保有实用广视野AR穿戴设备的核心技术支撑。
