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关于屏下摄像头,从AMOLED面板厂我了解了这些.......

作者:转载 时间:2021-08-23 阅读次数:3690次

如果说去年的升降式摄像头还剩一口气,那么到了今年可以说是几乎绝迹了。

vivo NEX 3S一年前坚守全面屏的红米 K30 Pro 顺应市场换上了中置挖孔,而开下了升降式结构先河的 vivo NEX 系列也迟迟没能迎来更新。

不过手机厂商们追逐 100% 全面屏的热情并没有就此冷淡,对于屏幕最后这 1% 的「瑕疵」,厂商们正在花 200% 的努力去消灭。

接连不断的技术突破

两年前,屏下摄像头技术就已经在 CES 等电子展览会上有所亮相。

在当时看来,将前置摄像头藏在屏幕下得到的「完美」全面屏并不完美,稍微侧一侧头就能看到摄像头区域有个纱窗般的方框。

将摄像头放入屏下需要解决两个问题,第一就是让摄像头「隐形」。

听起来并不难解决,只要在摄像头上面也放个显示屏,就能像哈利波特的隐身衣一样将摄像头藏起来,但这里要保证在摄像头隐藏区域里同时兼顾拍照的进光量和显示精度。也就是经常说的第二个问题,就是要让这块「隐身衣」透光,让拍照时既要拍得到又要拍得美。

我们将一块屏幕看做一件毛衣,为了进光量,需要将摄像头区域的毛线拉开,让毛线与毛线之间存在空隙,这也是为何摄像头区域的子像素看起来比屏幕区域的要“稀疏”,但这就会造成摄像头区域显示不够清晰,甚至出现色差。

这在中兴在去年推出的首台屏下摄像头技术的手机Axon 20上有所表现,据一些评测机构发现Axon 20 前置摄像头的色彩和白平衡表现都不太理想,当使用第三方 app 自拍时,由于屏幕发光导致照片甚至会出现严重的雾化、偏色等问题。

所以我们看到早期方案的摄像头区域会出现的明显的“格栅效应”,这显然不符消费者的使用需求,这也是为何当初厂商没有集中商用屏下摄像头方案。

后来技术迭代进步,厂商们用不同的解决方案和摄像头隐藏区域像素排列来解决这一问题,在保证屏幕显示精度和自拍的前提下,达到屏下摄像头所带来的全面屏效果。

其中最明显的就是Axon 30,相对于上一代的Axon 20,新一代的屏下摄像头手机在观感上要自然不少,摄像头区域和屏幕之间几乎观察不到难看的「纱窗纹」。这是因为 Axon 30 摄像头区域的像素密度翻了一番,从 200PPI 提升到了 400PPI。

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Axon 屏下摄像头区域的屏幕排列 图片来自:B 站 UP 主@钟文泽

从显微照片来看,像素排布也更接近手机的 OLED 屏幕,同时还加入了一块专门的显示芯片,保证整体的亮度、色度一致。

像素密度的增加对屏幕的透光性有了更高的挑战。

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中兴称新一代屏下摄像头技术选择了特殊 OLED 和更透明的阴极材料、高透阵列,还对屏幕电路进行了重新设计,让电路变得更简洁,确保摄像头有足够的进光量。

除了中兴Axon 30,不得不提的一款屏下摄像头量产机型就是小米MIX4。

MIX4搭配的TCL华星的屏下摄像头方案。小米CUP屏下摄像头跟之前的透明电视原理一致,是通过重新排布像素和优化基板材料的方式实现透明度,并将像素下方主要阻碍光线的TFT电路移出CUP区域。同时为了增大透光率,扩大像素间隙,该方案将单个子像素做了相应的缩小,而为了保证缩小后屏幕的显示效果与减少光线穿过屏幕时的衍射现象,将CUP区域的像素形状修改成了圆形。

另外,在缩小像素面积和移开TFT驱动电路后,还需将像素之间的引线电路改成透明的导线,进一步增加透光率,并减少衍射,将走线的路径改为波浪形。这样就能让屏幕拥有了可观的透明度,可以让CUP区域达到普通显示区5倍的透明度。

但没有人能违抗物理定律,这些努力并不能让衍射完全消失,或者让屏幕100%完全透明,因此屏下前摄相机还需要用软件算法来优化画面,补偿减小的进光量。

和中兴不同的是,OPPO 选择用另一种方式来解决屏下摄像头成像糟糕的问题。

OPPO 通过调整显示像素体积,也实现了屏下区域 400PPI 的精细显示像素密度,观感上摄像头区域与屏幕也几乎融为一体。

通过与京东方定制专用屏幕,OPPO可以将全屏色度差和亮度差都精确控制在 2% 以内,能更好地保留纹理细节和色彩信息,解决两块屏幕显示一致的问题。

而在成像上,OPPO 打算用算法弥补进光量少的短板,通过 AI 学习控制光源衍射问题,并且利用 HDR、AWB 等算法提升成像质量。当然,想要达到甚至超越普通前置摄像头的成像水平,对于目前三家公布的屏下摄像头方案而言还为时尚早。

尽管采用了非常多的透光手段,目前屏下摄像头的透光率也仅有 15%,相比于正常摄像头动辄 90% 的透光率还差很多,非常依赖后期算法来弥补进光量的不足。

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1)维信诺

InV see®️ Pro屏下摄像解决方案,是在InV see®️全球首创的“一驱多”阵列设计基础上,进一步提高像素密度,同时扩大透光通道,使显示效果和屏幕透过率的完美平衡再次升级。

维信诺拥有屏下摄像技术实现量产的关键底层专利,全球首创“一驱多”阵列设计思路,即“1个子像素驱动电路同时驱动其他同色子像素”,简化透明区布线设计,极大增加透过率,使屏下摄像技术的量产成为可能。该技术是“屏下摄像”最为关键的底层专利技术,是现有工艺条件下突破量产的必由之路。


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维信诺InV see®️ Pro屏下摄像创新方案专利池覆盖阵列设计、OLED、像素排布、材料、驱动等多个屏下摄像核心领域。维信诺于2007年开始PMOLED透明屏研究,奠定了屏下摄像初步探索方向,并在AMOLED时代继续创新衍生,目前已历经多次技术及工艺创新迭代。

2}TCL华星

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据小米官方介绍,该屏下摄像技术OLED屏采用首创的“微钻排列”,在维持像素数量及RGB比例不变的情况下,缩小子像素面积,减少光线遮挡,实现100%全像素显示,分辨率可达400PPI,色彩显示丰盈细腻。不仅如此,该机还在CUP区和普通显示区中间增加过渡区,再加上DDIC调教算法与色彩调教策略,可以让光线从缝隙中穿过,在自拍时达到清晰成像的效果。此外,该机还采用了一体化轻量陶瓷机身,相比前代减重30%,让手机更加轻盈,获得绝佳手感的同时,依然保持陶瓷独特触感。

3)京东方

京东方推出的新一代的柔性OLED 真400PPI  FDC(FDC,Full Display with Camera)屏下摄像头技术,有别于市面上“一驱多”像素电路设计,京东方柔性OLED FDC技术采用1驱1像素电路,即一个像素电路驱动一个OLED像素单元,该方案在不降低摄像头区域的像素密度、不减少像素驱动电路的基础上,通过优化摄像头区域像素空间排列方式及膜层堆叠设计,提升可见光透过率,增大屏下摄像的进光量,在提高拍照效果的同时,实现了高分辨率无差别的真全面屏显示。

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同时,基于强大的光学仿真能力,进一步优化电路和背板设计,优化像素单元的形状,最大限度的降低了光线衍射程度,减少眩光并大幅提升成像解析度,结合终端的去黄度算法及衍射AI算法,真正实现了完美显示和拍摄两不误。

最后,京东方领先的亮度补偿算法,可以提升50%的屏幕使用寿命,也确保了这项技术的量产性,有利于将来推广到更多的产品平台及消费者使用场景中,例如屏下结构光实现人脸识别等。

4)三星显示器

根据目前曝光的三星Galaxy Z Fold3屏幕像素排列方案来看,三星采用的是一种“低密度大像素”的方案。

屏下区域的红、蓝、绿子像素通过特殊的排列组合方式被“打包”成一颗“巨型像素”,而每个巨型像素之间的间隔非常大,从而提升屏幕透光率。

目前这种方案单从显示效果来看是要明显落后于国内三家厂商的,而其在功耗、寿命等方面是否“更优”,暂时还没有看到官方相关披露。

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根据官方介绍,三星显示的UPC技术,是通过提高面板透光率的“Eco OLED”和优化像素孔径技术实现的。和以往面板相比,Eco OLED透光率提升了33%以上。而知名数码博主冰宇宙曾透露,三星的屏下摄像方案透光率可以达到40%,而小米第三代屏下摄像方案的透光率则为15%左右。

相比之下,显然三星方案具有实现更好自拍效果的进光量基础。但事实证明,三星Galaxy Z Fold3的自拍效果甚至还要略逊于中兴、小米等厂商的屏下摄像手机。

全面屏不一定是手机的未来,但它可以是显示的未来

屏下摄像头已经进入可用阶段,这是件值得庆贺的事,但现在这还不是让用户选择一款真全面屏手机的理由。

3D 结构光、更漂亮的前置摄像头拍摄效果,对于很多用户而言这些功能要比 100% 全面屏更加重要,全面屏想要打动更多的用户,还需要在「无瑕疵美感」的基础上实现更多的功能突破。那这是否意味着厂商们极度追求全面屏的方向是错误的呢?事实上,手机厂商的内卷竞争也许是件好事。

相比于笔记本电脑、电视,智能手机市场的竞争毫无疑问是最激烈的,于此同时,它对于用户和厂商的教育也是最快的。手机对于全面屏的追逐让用户们关注到窄边框的美感,这种关注也随之扩散到笔记本电脑上,一众笔记本厂商也跟着收窄边框。

而被手机遗弃的升降式摄像头设计,现在也出现在了越来越多的智能电视上面,用大屏幕视频通话成了现在智能电视的标配功能。除了设计,像高色域屏幕、Type-C 接口、PD 快充等功能都借由手机被更多的用户所了解,笔记本厂商跟进这些功能时变得更加积极。高速技术迭代的手机厂商就像是一条鲶鱼,让反应相对缓慢的笔记本、电视等市场也被搅动起来。

屏下摄像头目前还不能很好地解决手机前置拍照的需求,但对于仅用于视频的通话的笔记本电脑来说,是取代传统摄像头再合适不过的选择。为了实现全面屏,笔记本厂商尝试过将摄像头放在下边框、键盘等各种角落,导致用户在享受无边框的同时,必须忍受下巴、鼻孔摄像头带来的窒息视角。

在三星即将发布的新一代 GalaxyFold 上,搭载屏下摄像头技术,解决上一代被诟病的「美人痣」问题。屏下摄像头技术的发展是值得期待的,但在此之前,我们还需要包容许多不完美的产品。

这些终端产品能对整个产业链创新起到关键性的带动作用,中兴、OPPO、小米等厂商对屏下摄像头的关注,也在倒逼维信诺、BOE 、TCL华星等产业链上的供应商进步。一年的时间,我们已经等到了一个几乎看不见的摄像头,屏下技术的下一次迭代还会远吗?

新闻来源:传感器技术-OLEDindustry

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