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  • 电子行业:屏下摄像头进程加速,真全面屏时代来临.pdf
  • 8月19日,OPPO“未来影像技术发布会”在深圳举行,会上,OPPO携手BOE(京东方)重磅亮相“下一代屏下摄像头技术”。BOE(京东方)定制的柔性OLED屏幕采用行业首创“一驱一”技术,实现真400PPI显示效果,同时匹配...

    8月19日, OPPO“未来影像技术发布会”在深圳举行,会上,OPPO携手BOE(京东方)重磅亮相“下一代屏下摄像头技术”。BOE(京东方)定制的柔性OLED屏幕采用行业首创“一驱一”技术,实现真400PPI显示效果,同时匹配OPPO强大的自研算法加持,极大优化了前摄体验,开创了智能手机全面屏新时代。

    BOE(京东方)新一代的柔性OLED FDC(Full Display with Camera)屏下摄像头技术,完全取消了原屏幕上前置摄像头的摄像孔,将前置摄像头内置在显示屏幕下方,率先实现业界领先的近100%极致屏占比,打造无挖孔全景显示效果,让用户体验到真全面屏带来的完美体验。在屏下摄像头技术中,由于前置摄像头被屏幕遮挡,同时保证拍摄效果和屏幕显示质量成为最大的技术难点之一。BOE(京东方)柔性OLED FDC屏下摄像头技术,屏幕像素排布为400PPI,并通过采用业界首创的1个像素电路驱动1个OLED像素单元设计(“一驱一”技术),使每一个像素可以被单独控制,“摄像头区”和“主显示区”可同时达到真正的400PPI高分辨率。摄像区边缘无细线显示错行,保证两区域显示效果一致,拍摄成像效果达到业内领先水平,成为引领业界手机屏下摄像技术发展的风向标。

    随着人们对手机观影、娱乐、摄像等需求不断提升,全面屏、折叠屏、滑卷屏等创新显示产品加速走近大众生活,此前OPPO与BOE(京东方)就携手推出“OPPO X 2021卷轴屏”手机,给柔性显示创新应用带来无限可能。作为全球半导体显示龙头及物联网创新企业,BOE(京东方)持续以全球领先的柔性显示技术赋能诸多创新应用。根据群智咨询(Sigmaintell)数据显示,2021年上半年,BOE(京东方)柔性OLED智能手机面板出货量约2500万片,同比增长近70%,柔性显示屏市占率位居国内行业第一、全球第二,其稳定的产品品质及交付能力获得了众多知名品牌客户高度认可,让更多用户感受到创新显示带来的美好生活体验。


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  • APEX 2020 最大的亮点就是这颗摄像头,在一块6.45英寸的120度一体屏上,屏下摄像头的位置,屏幕透光率是其他区域的6倍,加上1600万像素,能够实现屏下成像的功能。屏下摄像头技术原理介绍下屏下摄像头的技术原理。...

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    2月28日,vivo发布了旗下第三代概念机——APEX 2020。这款手机首次搭载了屏下摄像头,完全消除了刘海和边框。

    APEX 2020 最大的亮点就是这颗摄像头,在一块6.45英寸的120度一体屏上,屏下摄像头的位置,屏幕透光率是其他区域的6倍,加上1600万像素,能够实现屏下成像的功能。

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    屏下摄像头技术原理

    介绍下屏下摄像头的技术原理。这里特此说明,今天这里要讲的屏幕下摄像头,指的是摄像头区域还能够正常显示,那种直接挖掉一部分显示区域进行拍照的水滴屏、刘海屏等显示上的异形屏不在讨论范围。

    首先我们来看看手机显示屏的结构,下图我画出来6层,从上到下依次为玻璃盖板(也就是我们常说的外屏,柔性为CPI),OCA胶,偏光片层,上玻璃(柔性为PI),下玻璃(柔性为PI及泡棉。

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    手机OLED显示屏结构

    要在屏幕下放置摄像头,同时摄像头还要能拍照,那就意味着摄像头上面的透过率要比较高,通常要超过60%以上,这个要怎么实现呢?

    1、泡棉这层是不透明的,肯定要开孔

    2、下玻璃本身是透明的,不需要开孔

    3、上玻璃也是透明度,也不需要开孔

    4、偏光片层目前的透过率大部分在45%以内,不满足透过率要求,偏光片也要开孔

    5、OCA胶水层是透明的,不需要开孔

    6、玻璃盖板也是透明的,不需要开孔

    你以为只要把泡棉和偏光片开孔就完了?太天真了。

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    如果我们把一块OLED显示屏的玻璃盖板,OCA胶,保护泡棉都去掉,只剩上下玻璃以及中间的发光层,这时候我们用透过率仪器测定,发现透过的光能量只剩下6%以内了,注意图光线的粗细,示意了光能的大小。也是就说,OLED的发光层是不透明的。

    而我们的目的是在不拍照的时候,让这个区域发光层正常显示,拍照的时候发光层又有比较高的透过率。该怎么办呢?

    我们来看看发光层的结构再说说解决方案。OLED的结构如图所示,由以下层级构成:

    阳极(Anode)、

    空穴注入层(HIL,Hole Injection Layer),

    空穴传输层(HTL,Hole Tranport Layer),

    发光层(EML,Emission layer),

    电子传输层(ETL,Electron Transport Layer)

    阴极(Cathode)。

    更一般的还有空穴阻挡层(HBL,Hole Block Layer),电子阻挡层(EBL,Electron Block Layer)和封盖层(CPL,Capping Layer)。

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    阴极:

    需要选择低功率的材料作为OLED的阴极。采用低功函数的材料作为阴极,不仅可以提高电子注入效率,还可以降低OLED工作时产生的焦耳热,提高器件的寿命。比如常用的阴极材料:金属单质:Ag, Al, Li, Mg, Ca, In等。单质金属性质活泼,容易被氧化,导致寿命缩短。

    此时,麻烦大家回去看第一张图,在上玻璃和下玻璃之前,留了个空白层,这层经常做成真空或者充入惰性气体,就是为了防止电极和生物材料氧化。三星通常的做法是充入低压氮气。

    阳极:

    因为需要将空穴注入到OLED中,因此需要其具有较高的功函数(work function)。通常选薄而透明的ITO。

    当电子和空穴复合刺激生物材料发光后,发光角度各个角度都是有的,手机显示只需要单侧发光,因此阴极同步也要起到反射膜的作用,来提升显示亮度。

    有些文献上讲到,阴极和阳极之间形成了一个谐振腔,可以调节出光效率,提升光谱纯度。其实这个调节能力聊胜于无而已,所以目前OLED的开发方向依然在于从材料上提升发光效率和光谱纯度。

    下面是在显微镜下实拍的OLED的微结构,每个小矩形代表一个像素,可以清楚看到像素分布以及走线。前面提到实测OLED透过率不超过6%,主要就是由于走线与电极不透明的反射层造成的。

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    从图中可以明显看到,反射电极的遮光占比很大,有些朋友就提出,可否把阴极做得比较透明,去掉反射层的遮挡,类似透明OLED,就可以做屏下摄像头了。

    但是,手机上做成透明OLED后会带来显示亮度低,且显示对比度下降的问题,如下图的透明OLED所示。这个方案会造成摄像头区域显示效果和正常区域显示效果差异较大。

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    所以,采取了什么技术呢?——那就是低PPI技术

    手机显示屏的分辨率现在都做到比较细腻了,目前大部分做到400PPI以上了。所以要提高屏幕透过率,那就把摄像头区域的像素密度降低,比如屏幕是400PPI,那我们把摄像头区域做到200PPI,多出来的间隙用来透光,如下图所示,相同的大小的区域,像素占比降低,透光面积明显变大。低PPI技术,最初是由JDI提出的,不过JDI业务自身难保,三星在OLED方面花样百出。

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    低PPI技术的实现,也有两个途径:

    1、 单一屏,在摄像头区域降低分辨率

    2、 屏中屏,摄像头区域用低PPI的小屏

    无论用哪种低PPI方案,为了尽可能地保持摄像头孔区域的显示功能,这部分的分辨率也不能做得太低,所以OLED厂商在降低分辨率的同时,也在优化走线,希望走线绕开摄像头孔区域,经过各种努力,目前OLED透过率从6%提升到了接近50%,要继续提升的难度也越来越大。同步,也需要摄像头提升感光能力。

    网上很多高赞的答案,A商采用投影,B商采用微透镜阵列,C商采用XXX等等。

    由于没有找到Vvivo的相关信息,这里以OPPO的屏下摄像头来补充说明。

    这是2018年6月4日OPPO就申请的屏下摄像专利图。

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    能看到,图中的屏幕被分割成了透光区域和不透光区域。实际上透光区域就是一个透镜,而不透光区域才是屏幕。

    在透光区域有着摄像头在下面,在摄像头和透光区域之间,有两个组件,分别是成像组件和投影组件。这两个组件,正是实现屏下摄像头的关键。这两个组件也是被放置在一起的。

    此外,还有处理单元同时连接非透光区域、投影组件和摄像头。也就是说,上述的成像组件和投影组件是需要处理单元控制的,处理单元并不控制前置摄像头本身。

    那么前置屏下摄像怎么通过这两个组件实现的?

    不得不说,OPPO玩前置的有一手

    从n3电控前置摄像头反转,到OPPO findx的升降3D前置摄像头,到reno的铡式前置,配合上了前后闪光灯。

    OPPO再次用独特的思维解决了屏下摄像。

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    在另一张专利图中,我们能清晰的看到在投影元件和成像组件下还有驱动原件。

    驱动元件直接改变上述两个组件的效果,也就是改变屏幕透光区域下面的组件工作状态。

    当成像组件在工作时,感光元件配合透镜下面的前置摄像头进行拍摄,此时的投影组件是关闭的,并且是透光的。而且周边屏幕有区域都是黑色的(减少对成像组件的干扰)

    这个地方有一个问题,就是为什么投影组件可以不影响成像组件工作?

    下面依然是我的推测

    我不知道大家有没有看过《红海行动》,里面的狙击手给瞄准镜套上了网布以后,没有影响到自己观察敌人,只是减少了瞄准镜里的亮度。

    这种遮光的机械,实际上就是遮光筒。遮光筒通过透镜成像以后,只会影响亮度,不会影响采集完整的像。

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    原理是,物体反射或发出无数条光线,经凸透镜折射后有无数光线相交,这时物体就成像。遮挡住凸透镜一部分后,只是遮住了部分光线,仍有光线能相交,所以仍能成像,只是暗一点罢了。

    透光的投影组件和透镜在一起,就好似无数个微小的透镜和无数用于显示的元件组合在一起,就成了被网遮住的透镜,仍然可以透过它成像。

    投影组件下的透镜,不会因为投影组件就不能成像,它是能帮助成像组件完成像的采集,因此屏下摄像也对透镜的透光率提出了挑战。

    当然,这个地方的透镜也有可能是微透镜排列,微透镜的大小在μm级别,完全能够在oled的屏幕(投影元件)的透明空隙下排列布置。

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    这个地方的透镜确实用的是微透镜技术,除了硬件提升透光率以外,还在算法优化上下了很大功夫。

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    当投影组件在工作的时候,手机就通过发光元件等配合屏幕非透光区域完成全面屏显示。而成像组件就在老老实实休息。

    目前猜测到这个专利的技术难点:

    一 是微型的驱动元件和成像组件、投影组件的稳定性和抗震抗摔性

    二 是对透镜透光率的考验

    三 投影组件的显示效果有没有受到影响

    但是这么小的前置摄像头方案,肯定也给机身留下了更多的空间来发挥。

    而这次vivo的apex的发布,是否标志着真全面屏离我们是否越来越近了?

     来源:知乎、OLEDindustry综合整理

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  • 屏下摄像头技术

    千次阅读 2019-06-17 23:24:48
    近日,小米公布屏下摄像头技术,更是将该项技术称为隐视屏。隐视屏技术将前置摄像头隐藏于屏幕之下。同时,前置摄像头区域的这块“透明屏”具有低反射、高透光率的特点。在自拍时,前置摄像头上方的屏幕转变为透明...

    近日,小米公布屏下摄像头技术,更是将该项技术称为隐视屏。隐视屏技术将前置摄像头隐藏于屏幕之下。同时,前置摄像头区域的这块“透明屏”具有低反射、高透光率的特点。在自拍时,前置摄像头上方的屏幕转变为透明状态,使得光线充分进入。在不拍照时,“透明屏”可正常显示屏幕内容。

    几乎与小米同时,OPPO也透露出类似的屏下摄像头技术。此外,小米、OPPO相关技术样机也已经制造了出来。总的来讲,极致的屏占比带来的是更加极致的视觉体验。屏下摄像头技术可以说是全面屏的完美解决方案,而该项技术势必会将全面屏手机带入全新的时代。目前尚不清楚小米、OPPO两家手机厂商何时将该项突破性技术运用到量产机型上面,或许真正意义上的的全面屏手机将于2019年年内推出。那么问题来了,全面屏的下一代突破性屏幕技术会是什么样子呢?欢迎大家在留言区畅想讨论!

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  • 为了实现真正全面屏,手机厂商们到底能有多拼?在奔向全面屏的征途里,导航键、听筒、传感器、指纹识别模组等都被成功解决,隐藏在边框或屏幕底。唯独前置摄像头,成为全面屏征途的最后一块终极障碍。...

    为了实现真正全面屏,手机厂商们到底能有多拼?

    在奔向全面屏的征途里,导航键、听筒、传感器、指纹识别模组等都被成功解决,隐藏在边框或屏幕底。唯独前置摄像头,成为全面屏征途的最后一块终极障碍。

    这场由iPhone X刘海屏开启的提升屏占比的军备竞赛,让我们见识了智能手机厂商丰富的动手能力。水滴屏、挖孔屏等在屏幕上动刀的解决方案,又屡屡挑战我们的审美极限。

    还能不能还我们一块完整的屏幕了?

    当然目前最好的折中解决方案,就是把前置摄像头单独拿出来,做成各种机械式升降摄像头。复古滑盖式、弹出式、战斧式……厂商们的创造力多到你难以想象,为了安顿好这颗前置摄像头,真是令工程师们头秃不已啊。

    且不说机械升级存在故障率高、增重增厚、易积灰、防水差等等问题,只说和面部解锁搭配起来使用,就能断定这确实是一项倒退的反潮流工业设计。

    而屏下摄像头,正在被业界看作是实现“真正全面屏”的终极解决方案。

    事实上,关心手机科技的人们或许都知道,去年6月,OPPO和小米几乎同时公布了自家的屏下摄像头解决方案,同时还有vivo、魅族、华为也相继公布了屏下摄像头的相关技术。

    那人们不禁要问,我们是不是很快就要用上这块真正意义的全面屏了?

    也许是的。但我们也要知道,从工程样机到量产销售,从闻价默泪的高端旗舰再到喜大普奔的千元机型,中间可能还隔着重重的技术成本难关。

    至于多难,我们还得细品。

    真正全面屏:屏显&拍照效果都要好

     “屏下摄像头”技术,简单来说把摄像头埋到屏幕下,而这块屏幕能够实现“看是一面屏,拍是透光镜”的效果。

    这才是终结广大机友审美焦虑的完美解决方案,也是各家大厂工程师们下一次能拿得出手的真正黑科技了。

    那么,我们的手机如果想用上这样的透视全面屏,需要面临哪些难题呢?

    首先,自然是技术成熟度上,这款屏幕要达成的同时满足“又能透光、又能显示”的效果的平衡。不启动前置摄像头时,显示屏完全正常工作,摄像头区域的屏幕与其他地方没有色差;而启动前置摄像头时,这块显示屏区域又能够具有很好的透光性,保证拍摄效果和质量。

    另外,要考虑制作工艺和成本控制,就要考虑这块屏幕如果投入批量生产的良品率。如果良品率过低,将直接影响这一材料的应用范围和最终价格。

    从目前市面上公布的“屏下摄像头”解决方案里,我们可以发现以下两种主要思路。

    新材料、AI算法:只为搞定这块透视屏

    严格来说,屏下摄像头早已在手机上得到应用。一些手机的屏下指纹识别,就是利用了屏下摄像头的技术,只不过是在塞下一颗可以拍摄指纹的黑白摄像头和图像传感器。但受到屏幕材料透光率的限制,即使直接换成高清摄像头,也不可能完成我们平常体验到的自拍和视频通话的效果。

    那么,新屏幕材料研发和新的软件技术方案,成为各大厂商的主要途径。但从每家提供的技术方案来看,解决思路又各有侧重。

    1、小米为代表的新材料技术流。

    从小米公布的技术方案看,他们在前置摄像头区域采用了一块定制的透明屏幕。通过在这块OLED 面板上做到屏幕阴极、阳极的透明化处理,可以做到在中间发光层(显示层)不发光时,呈现非常好的通透性。

    也就是,这块屏幕在不自拍的时候正常显示画面,而在自拍启动后,手机自动将这块玻璃转换成不发光形态,从而让前置摄像头更好的透过玻璃进行成像操作。

    其实,早在2018年11月,vivo也申请了类似专利,在屏下摄像头区域采用透光率更高、结构更薄的PMOLED屏幕,其它部分则使用正常的AMOLED屏幕。而魅族也早在18年初,就传出要在新机上采用高透明性的石墨烯屏,作为前置摄像头上的全面屏材料。但直到今天也没有任何踪迹,可见新材料在规模应用上的困难。

    2、OPPO为代表的算法技术流。

    在2018年6月,OPPO已经申请了包括“电子设备、图像处理方法和装置”等一系列屏下摄像头相关发明专利。

    首先,OPPO 的“透视全景屏”仍然采用一整块OLED面板,不会出现屏幕拼接问题,只是在屏下摄像头的区域,采用一种透光率更高的“透明材料”进行覆盖,增加进光空间。同时,也对对摄像头组件进行定制化升级,提高感光率。

    其次,就是通过AI算法,增加对光线、色彩、模糊光源等显示效果即时修复和增强,来提高拍摄成像的整体质量。

    当然,领跑智能手机技术前沿的华为,自然也不会缺席。从去年曝出的华为一项名为“移动终端及显示方法”的屏下摄像头专利技术来看,华为有可能从屏幕材料和算法优化上都有相关技术突破。专利显示,华为的透明屏技术拥有多种显示设计方式,可以应用在LCD、OLED,甚至曲面等多种屏幕上。

    从这些厂商积极释放出的技术信号来看,我们可以看出各家想要抢先实现“全面屏”的领先焦虑。但从去年至今,仍然没有一款旗舰机型采用这一技术,可以想见“真全面屏”的普及之路,还充满种种阻碍因素。

    量产上市?成本、良品率、

    用户体验关一个都不能少

    尽管从各家公布的技术方案,甚至还有工程样机的展示效果来看,这项技术似乎马上就要应用到我们的下一部手机上了。但正如我们上面所言,每家厂商还需要跨越成本之海、良品率之壑,才能抵达量产上市的终点。

    在新屏幕材料的生产上,存在着跟三星等屏幕供应商的成本博弈,新材料价格、订货量、良品率都决定着这一屏幕在终端上的最终成本。而手机厂商如果贸然采用,除了要承担一笔不菲的开模成本,还有可能成为第一批新技术的试验品,接受那些极客用户的显微镜般的细致评测。一旦出现各种问题,这批新机很有可能再无铺量机会。

    另外,屏下摄像头的应用还涉及到产品上市后用户的实际体验。如果拍照效果、屏幕显示效果、使用寿命,无法达到用户预期,很可能这一技术就会成为该厂商得不偿失的损失了。

    在中国智能手机的竞争环境下,从来不缺乏激进的技术玩家。也许可能很多大佬,至今想起2017年被苹果率先采用刘海屏引领全面屏风潮时候,都会感到心有不甘。

    那么,这次在“屏下摄像头”技术应用上,我国安卓厂商阵营里是否会出现第一个“尝鲜者”呢?

    有媒体报道,目前已有某厂透露要在今年下半年推出的起步价在6000元以上的旗舰机型中应用屏下摄像头技术,力争“真正全面屏”的第一把交椅。

    当然,实际的体验肯定要等新机上市,我们才能看到。但是从这一定价就能看到,全面屏的采用确实增加了不少整机的“技术附加值”。

    其中的压力,冷暖自知。

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