中文
English

从光学设计的角度来看 OLED屏幕在 VR设备中的应用

Randy
2023-04-13



体积更小、重量更轻已成为新一代VR设备的设计趋势,因此采用具有高分辨率的OLED屏幕是必然的选择。屏幕的形态与VR光学设计息息相关。以当前备受关注的1.03英寸屏幕举例,由于其形状大多数为正方形,所以当采用该屏幕做VR设备时,VR的光学设计将存在着一定的困难。我们认为,由于该屏的边长为18.5mm,在光学设计上要以1.03英寸(对角线26.2mm)作为基准像高来校正像差,对镜头的设计参数提出了很高的要求,也导致后期的制造成本变高然而在实际应用时,镜头成像区域内有相当多的屏外面积没有得到充分利用,如下图所示:


1.03英寸方形屏幕和其成像显示利用.png


当用户在观影模式下(16:9视频比例),实际像素为2560×1440,换算为屏幕的有效使用尺寸仅为0.85英寸,性价比较低,如下图所示。当前较多的VR产品中的大尺寸Fast-LCD采用了八边形的屏幕形状也是基于相似的原因。


1.03英寸方形屏幕16比9成像显示利用.png


通常情况下,一个12英寸的晶圆能够切割120片1.03英寸正方形的屏幕。这是在有限的晶圆尺寸下发挥出屏幕的最大产出量。然而正方形屏幕在光学利用率上无法发挥到最优效。

企业微信截图_16808357086378.png


由于VR业内对视场角的要求是越宽越好,在光学上意味着屏越大越好,针对OLED屏的最新讨论已开始集中于新一代更大尺寸的屏应该采用什么形态。目前受到关注最多的是1.3英寸的正方形屏幕,相对于1.03英寸,在同样的像素密度情况下,1.3英寸屏分辨率大约可以做到3230×3230,在12英寸晶圆上能够切割出的数量为82片。


企业微信截图_16808357245470.png


1.3英寸正方形屏幕和之前的1.03英寸屏幕一样,并没有解决光学设计时的像差校正、16:9视频格式时屏幕利用率低下、成像区域内屏外面积浪费而导致的性价比低下等问题。

1.03英寸方形屏幕16比9成像显示利用,1.3寸同比参考.png


概括性的说,就是要求最大化利用屏幕的显示面积。对于用在VR设备的屏幕形态,我们的建议是:将屏由正方形做成正六边形,因为正六边形在切割时一样可以做到无缝拼接。

我们认为,正六边形屏可能是一个更为合适的屏幕形态。与正方形相比,在水平方向像素相等的情况下,1.3英寸屏的正方形的对角线长度为33mm,意味着在进行镜头的光学设计时要求对33mm的像高进行像差校正,而如果是正六边形的屏,在水平方向像素同样是3230的情况下,正六边形的最长顶点距离为27mm,意味着进行镜头的光学设计时只需要对27mm的像高进行像差校正,显著地减低了光学设计的像差校正的难度,更容易实现更宽的视场角、更高的像质和更低的镜头生产成本。我们经过对这一方案的光学设计模拟发现,1.3英寸的正六边形屏幕,在保证优秀像质和很低畸变的前提下,镜头可以实现105到115度的视场角;如果允许更大一点的畸变,视场角甚至可以达到135到140度。

六边圆.png




同时,在16:9的视频格式时的屏幕利用率也会变得更高。


六边.png


更重要的一点是:1.3英寸正方形屏水平方向尺寸为23.35mm,将屏做成水平方向尺寸一样但形状为六边形,在同样的12英寸晶圆上相同的切割区域,正六边形的屏至少可以切割91片,足足比正方形的多了9片屏。这将是一个巨大的成本优势。

由于对屏的切割工艺不太了解,将屏切割成正六边形是否能在工艺上实现,还得参考屏幕厂家给出的更为专业的意见。


企业微信截图_16808357365422.png










阅读58
分享