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2021/6/21 16:10

三星攻克关键技术 屏下前摄的时代即将到来

太平洋电脑网  帅哥志炜

近日知名数码博主 @数码闲聊站 在微博上放出消息,三星已攻克高分辨率屏下前置摄像头的方案。同时,该方案在2021 Q4三星将发布的折叠屏新品上有望被采用。不难想象,在许多友商尝试屏下前摄还未成熟的当下,将是一台划时代的折叠屏旗舰。

(@数码闲聊站爆料)

屏下摄像头的出现,就是要满足极致的视觉的需要,因此要进一步压榨手机正面所剩无几的空间,不仅是前置摄像头,连听筒等元件也受到了不小影响。一代又一代手机的面世带来创新的技术,让人们对未来手机形态有着无尽的遐想。屏幕与前置的设计方案千变万化,如何妥善安放前置摄像头,保证实用与屏幕的美观统一,是一个有趣的问题。

(图片源于网络

屏下前摄发展的必经之路,盘点几款经典机型

在屏下摄像头的概念出现之前,许多手机厂商为了妥善安放前置,保证与屏幕的和谐统一,可是耗费了不少心血。这是手机发展的必经之路,同时也发现了不少新特性。下面和大家分享几款经典设计的机型,对手机的前置与屏幕演化起着相当大的作用,也为现在的多样的手机形态奠定了基础。

夏普AQUOS CRYSTAL X:屏占比概念带头者

夏普不仅是屏幕面板商,也是手机厂商,夏普推出的手机很少在国内上市,不过其2014年发布的AQUOS CRYSTAL X是世界第一款全面屏手机,也是往后全面屏手机的雏形。它采用三窄边设计,留出位置。将扬声器于摄像头的位置巧妙下置,在实际使用中也是相当震撼的。同时AQUOS CRYSTAL X发布后,屏占比逐渐被其他厂商重视起来了。

(图片源于网络)

苹果iPhone X:刘海屏鼻祖

说到手机中的刘海,就数2017年发布的iPhone X了,作为苹果十周年的诚意之作,第一款搭载刘海屏的手机,在上市之初也是饱受质疑。不过时间总能见证一切,在iPhone X后,手机厂商们发现用这种屏幕的好处就是不仅能增大屏占比,还能利用多出来的屏幕放下通知栏的图标,比如说时间、电池电量,信号等,真香!此后,刘海屏等异形屏的产品如雨后春笋般出现了,往后苹果的新iPhone系列都搭载了刘海屏,看来这个设计是深得苹果喜爱啊!

(图片源于网络)

夏普AQUOS S2:水滴屏鼻祖

初代异形屏有两种,一种是iPhone X及其后续产品的刘海屏,另一种就是由夏普带来的水滴屏了。在2018年发布的夏普AQUOS S2上,屏占比进一步提高,光线传感器和听筒等都被巧妙隐藏。不过由于夏普坚持前置指纹识别的设计,因此屏幕下方还有一些区域未被利用。

(图片源于网络)

vivo NEX:真全面屏鼻祖

黑科技大厂vivo在前置与屏幕的解决方案上也是不遗余力,在2018年推出了升降式前置设计的vivo NEX,首次带来了真-全面屏,正面完完全全就是一整块屏幕,在视觉上没有多余的遮挡。好的设计往往会被致敬,此后许多友商也推出了升降摄像头的全面屏手机,整个手机市场的产品颜值在短时间内都提高了一个档次。不过其采用机械结构在诸多考量后,在往后的机型上逐渐消失。

(图片源于网络)

三星A8s:屏内开孔技术的领头羊

三星不仅是手机的生产商,也是屏幕的生产商。OLED屏幕的开孔技术,三星是一直领先于业内的。三星A8s(2018)是三星发布的全球首款屏内开孔的全面屏手机,这种开孔被称为“黑瞳全视屏”。不同于一般异形屏,屏内开孔的难度相当大,工艺若不达标,良品率将相当低。前置摄像头由于是通孔模式,只有玻璃面板覆盖,透光率会有所保证,与普通前置摄像头无异,并且由于不是盲孔模式的面板在上,因此无需遮光处理,将前置开孔大小控制的十分得体。往后的三星大部分机型都采用了通孔设计的方案,并且随着工艺的进步,开孔越来越小,屏幕几乎与手机正面浑然一体。

(图片源于网络)

盘点完这些经典的设计方案,不难看出,手机的屏幕越来越大,前置摄像头所在区域在被不断压缩。前置摄像头与屏幕就是一对矛盾体,外置的机械结构虽然能解决问题,但是面临意外磕碰的损坏和机身密闭性的缺失。这时,一种全新的解决方案来了,那就是屏下摄像头技术。

屏下前摄路上的百家争鸣

屏下摄像头技术就是通过特殊的技术手段,将前置摄像头与面板融合,既不严重影响视觉观感,又不严重影响前置摄像头的性能。为了达到屏下摄像头的效果,业界已公布了几种解决方案(部分为专利,并未量产或面世)。

OPPO:

在2019年上海的MWC上,OPPO展出的搭载屏下摄像头的原型机,这是消费者首次近距离的观看和接触到屏下摄像头的设备,也是距离未来设备形态最近的一次,屏下摄像头带来的沉浸感和魅力是不可名状的。

(图片源于网络)

(图片源于网络)

对于实现屏下摄像头技术,必然要攻克面板的关键技术,分析手机显示屏的结构,就能窥知一二。许多手机厂商也在屏下摄像头有过技术的攻克和公布,首先来看一下OPPO的屏下摄像头方案是如何实现的:

(图片源于网络)

OPPO的这块搭载屏下摄像头的屏幕,分有透光区域和不透光区域,而屏下摄像头位于屏幕的透光区域,涉及OPPO的专利“微透镜技术”。这个专利技术的主要原理,是利用AMOLED屏幕的像素点缝隙来实现成像。由于OPPO改屏幕的透光区域存在极多的缝隙,利用了光学上的小孔成像原理,将许多微小的光线透过透镜缝隙,被感光元件接收。

(图片源于网络)

不过由于透光区域的实际透过的光线及其有限,在前置摄像头的进光量上,会大打折扣,虽然OPPO采用了加强的前置感光原件,但是光线的通过量决定画质的细腻度,因此只能通过软件算法的优化,效果相当明显,不过相比常规的前置,还是差距不少。

(图片源于网络)

vivo:

vivo的概念机APEX 2020也是一次屏下摄像头的大胆尝试之作,其前置上方的屏幕透光率是其他位置的6倍。

相比OPPO的微透镜技术成像技术,vivo采用了两种不同材质的OLED屏幕,在前置摄像头的区域,采用了物理结构薄、透光率较高的PMOLED屏幕,来增大前置摄像头的通光量。透过不同的材质,在不同角度观看下可能会有屏幕边界。

(图片源于网络)

(图片源于网络)

中兴

2020年9月,中兴发布了一款真屏下摄像头的手机:中兴Axon 20,率先实现了屏幕0开孔,从正面看,前置摄像头能较好的隐藏在屏幕下方。不过由于当时的屏幕工艺所限,摄像头的屏幕区域屏幕分辨率只有720p,以增大屏幕像素点之间的缝隙,增加前置区域的通光量。中兴的大胆尝试,更坚定的未来智能手机的前置与屏幕的发展方向。

(图片源于PConline)

魅族:

其实说到底,就是要保障进光量,让前置的画质不受太大的影响。魅族的方案则更具创新,利用石墨烯的高透明特性,将前置区域的摄像头上覆盖的屏幕采用石墨烯材质。

(图片源于网络)

京东方:

对于友商从屏幕材质下手,京东方则另辟蹊径,采用屏幕位移技术。在使用前置摄像头时,手机将通过机械结构将覆盖前置正上方的屏幕移走,这个味已经有点像当时升降式前置摄像头了。

(图片源于网络)

屏下的完美实现 还得老大哥出马

早在2018年,外媒LETSGODIGITAL爆料称,三星已提交了一份全新的全面屏设计专利。在专利中可以看到,三星未来设计全面屏手机的思路之一是将传感器直接放置在屏幕面板下面,无论是指纹传感器还是光线传感器、前置摄像头,而这项技术的关键就是基于高透光材料。

(图片源于网络)

行业内目前基于高透光材料的屏下摄像头方案,已实现的主要为两种:一种是在前置摄像头的区域降低像素密度(如中兴Axon20),利用缺失的像素位置透光;另一种就是缩小单个像素点的面积,增大像素之间的间隙,让光线更好的射入(如OPPO)。

(图片源于网络)

在高透光材料中,最重要的就是高透光的面板部分,这项技术其实早已展示出来了,在2015年亚洲零售博览会上,三星推出了业界首款镜面透明的OLED显示面板,十分震撼,首次以零售用途应用于世界著名珠宝公司周生生的“虚拟项链”展示。三星该款镜面OLED 面板具有超过75%的反射率,与目前供应有限的镜面LCD相比,其反射率至少高出50%,并且色域得到显着改善,色域覆盖超过 100%,同时其超过100,000:1的对比度也十分惊人,和LCD 透明面板8ms的响应时间相比,三星该款镜OLED面板低于1ms,也远超市面上电竞手机的3ms屏幕了。此外,新的镜面显示技术不需要LCD技术所需的环境背光,来显示屏幕图像。

(图片源于网络)

结语:步步为营才有今天完美的屏下前摄方案

年初,三星展示了搭载屏下摄像头的笔记本,采用了UPC屏下摄像头技术。可能有读者朋友会觉得,笔记本和电视与手机的屏下摄像头技术关系不大,其实并不是这样。不论是改变像素排列,还是更换屏幕材质,或是机械变换位置,重中之重就是保证前置摄像头的通光量与屏幕的观感。

(图片源于网络)

(图片源于网络)

今年5月,三星提交了一项新的商标申请,图中赫然显示UPC三个字母。依稀记得曾经的屏下指纹设备,在强光或者极端角度的观察下,能看到屏下静静安置的指纹模块,而现在哪怕将屏幕亮度调至最大,也找不到它的身影。屏下前置摄像头的情况也似曾相识。

(图片源于网络)

在各项新技术上,三星一直是步步为营,从高透光率面板材料和屏幕规格的公布,到低PPI向高PPI的跃迁,就是为了让屏下摄像头技术为应用于手机做准备。现在三星已经在大尺寸OLED的屏幕上实现了高透光和优秀的素质,在笔记本更高的PPI上进一步攻克。从透明面板、高规格素质、近些年OLED笔记本屏幕的商用再到今年屏下摄像头的笔记本公布,三星Q4的屏下摄像头新品发布,一切都说得通了。

三星作为OLED面板生产大厂和手机大厂,把控着许多重要技术,如LTPO技术、各类面板新材质技术等。三星不仅在屏幕上的发力,同时三星也和许多合作伙伴保持着良好的合作关系,一直优化已有屏幕技术,结合科学的像素排列和AI算法增强,在不断的改善用户体验。对于这款令人期待的完美屏下解决方案的手机,我们只需静候发布那天的到来,迎接三星开启的下一时代。

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