در پاییز ۱۴۰۵، اپل با معرفی آیفون ۱۸ پرو، گام بلند دیگری به سوی تحقق چشم‌انداز کلاسیک «تک‌تکه شیشه» (Single Slab of Glass) برداشت. انتقال ماژول احراز هویت بیومتریک Face ID به زیر لایه نمایشگر، نه تنها یک موفقیت در طراحی ظاهری است، بلکه یک دستاورد مهندسی پیچیده در حوزه اپتیک و کنترل پیکسل محسوب می‌شود که محدودیت‌های فیزیکی انتقال نور مادون قرمز را در هم شکسته است.
چالش‌های فیزیکی: عبور نور مادون قرمز از لایه‌های نمایشگر
سیستم Face ID متکی بر ماژول TrueDepth است که برای عملکرد صحیح، نیاز به تابش و دریافت پرتوهای مادون قرمز (IR) دارد. چالش اصلی در پیاده‌سازی این فناوری در آیفون ۱۸ پرو این بود که پیکسل‌های نمایشگر معمولی، سدی در برابر عبور نور مادون قرمز محسوب می‌شوند. اپل برای غلبه بر این مانع، به جای استفاده از فناوری‌های شفاف‌سازی کل نمایشگر، رویکردی هدفمند را در طراحی زیرلایه (Substrate) پیش گرفت.
معماری پیکسل‌های اختصاصی و مدیریت چگالی
مهندسان اپل برای حل مشکل عبور پرتوهای IR، الگوی قرارگیری پیکسل‌ها را در ناحیه بالای نمایشگر به کلی تغییر دادند. بر اساس بررسی‌های میکروسکوپی تیم iFixit، تراکم پیکسلی در ناحیه قرارگیری ماژول Face ID نسبت به سایر نقاط نمایشگر به نصف کاهش یافته است. این کاهش چگالی، فضای کافی میان ساب‌پیکسل‌ها ایجاد کرده تا فوتون‌های مادون قرمز بدون تداخل با دیودهای نوری، عبور کنند.
مشخصات مهندسی پیاده‌سازی زیرنمایشگر
- کاهش ۵۰ درصدی تراکم پیکسل در ناحیه ماژول Face ID.
- جبران افت روشنایی از طریق افزایش جریان (Drive Current) در پیکسل‌های مجاور.
- استفاده از فیلتر عبور مادون قرمز (IR Pass Filter) جهت مسدودسازی نور مرئی و پنهان‌سازی اجزای سخت‌افزاری.
- بهینه‌سازی نرم‌افزاری Dynamic Island برای نمایش سه فعالیت زنده (Live Activities) همزمان.
مدیریت تضاد روشنایی و شفافیت بصری
کاهش تراکم پیکسل‌ها به طور بالقوه می‌توانست منجر به ایجاد یک نقطه تاریک یا ناهمگونی در روشنایی نمایشگر شود. اپل برای حل این بحران، با استفاده از الگوریتم‌های مدیریت توان نمایشگر، شدت روشنایی پیکسل‌های واقع در آن بخش را به صورت دینامیک افزایش داده است. این امر باعث می‌شود که حتی در شرایط تابش مستقیم نور خورشید، کاربر هیچ تفاوتی میان بخش زیرین ماژول و سایر نقاط پنل OLED مشاهده نکند. همچنین استفاده از یک فیلتر خاص، مانع از نفوذ نور مرئی به فضای پشت صفحه می‌شود که در نهایت، عملاً غیرممکن بودنِ تشخیص مکان دوربین TrueDepth با چشم غیرمسلح را تضمین می‌کند.
آینده دوربین سلفی زیر نمایشگر
با وجود موفقیت در پنهان‌سازی Face ID، اپل هنوز دوربین سلفی را به زیر نمایشگر انتقال نداده است. استانداردهای کیفی اپل در زمینه عکاسی، به ویژه در شرایط نوری ضعیف، با افت کیفیت ناشی از عبور نور از لایه‌های اضافی نمایشگر همخوانی ندارد. مهندسی آیفون ۱۸ پرو نشان می‌دهد که انتقال سنسورها به زیر پنل، روندی مرحله‌بندی شده است که در مدل‌های آتی، با پیشرفت در فناوری حسگرها و شفافیت لایه‌ها، تکمیل خواهد شد.
