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解決三大難題,屏下攝像技術終量產
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從劉海屏到水滴屏,再從挖孔屏到升降攝像頭,手機廠商為了實現極致的屏占比使出渾身解數,但前置攝像頭的存在一直是難以解決的問題。為了解決這個問題,去年以來OPPO、小米等中國手機廠商紛紛展示出自家的屏下攝像頭樣機,而直到今年9月,中興聯合維信諾終於將這項技術實現商用化,推出了首款採用屏下攝像方案的智慧手機。那麼這項技術到底難在哪?是否可以真正消滅手機上礙眼的劉海和挖孔?
一項技術發展接近瓶頸期時,在革命性的解決方案出現之前,往往每一次微小的進步都需要付出比之前更大的代價。無論是在考試中從98到100分、還是FinFET工藝從7nm到5nm物理極限的過程,都遵循著這個定理。
手機螢幕屏占比也一樣。為適應日漸急迫的大屏需求,在更小的機身內塞進更大的螢幕,各大手機廠商都在絞盡腦汁採用各種方法來提高屏占比。從縮窄兩側邊框開始,到取消正面實體按鍵縮小上下邊框,再到改進面板封裝技術,將以往的“大下巴”縮減到與頂部邊框相同寬度。
在進一步壓縮螢幕邊框的過程中,原本處於螢幕外的感測器等元件,一步步地集成到螢幕裡。比如屏下指紋感測器、螢幕發聲聽筒、甚至是隱藏在屏下的光線感測器。不過,在眾多感測器當中,還是有那麼一個“釘子戶”——前置攝像頭,遲遲無法做到隱藏在螢幕下方。
當然,為了解決前置攝像頭在前面板上佔用的面積,手機廠商也想了不少辦法,比如把前攝放置在螢幕挖孔中、採用機械升降結構的攝像模組、一些機型甚至用上了復古的滑蓋結構。但這兩種方案提高了屏占比的同時,還帶來新的問題。比如挖孔屏容易遮擋顯示內容、升降結構可靠性低、還會增加機身厚度、重量等。
而近幾年,隨著OLED在智慧手機上逐漸被廣泛應用,“屏下攝像頭”的概念也隨之出現在大眾眼前。2019年以來,OPPO、小米相繼通過高管放出自家採用屏下攝像方案的工程樣機,將前置攝像頭成功放進了螢幕下隱藏起來,且並不需要在螢幕上空出位置,在實現自拍的同時還不影響螢幕完整度和正常顯示。不過,無論是小米還是OPPO,根據其高管的態度來看,今年內實現量產是不太可能了,有媒體報導稱小米的屏下攝像手機會在明年量產。
維信諾某相關負責人在接受《華強電子》記者採訪時表示,屏下攝像技術應用了新透明OLED器件、新型驅動電路和圖元結構,導入高透明新材料,對屏下攝像副屏區域進行“改造”,經歷了從最基礎的點亮、顯示、靜態顯示、動態顯示、提升透明度等一系列過程,最終才能呈現出顯示時高度一致、拍攝時透明的最終效果。
而今年9月,中興發佈了全球第一款採用屏下攝像方案的5G手機Axon20,這款手機正是採用了維信諾的屏下攝像方案。與此同時,維信諾也是全球首個實現屏下攝像量產應用級別的顯示方案供應商。
事實上,屏下攝像方案最主要的考驗是技術和材料的應用,不僅要實現透明與顯示的完美平衡,還要做到螢幕在顏色、亮度、甚至各個視角下觀感的高度一致性。與此同時,要實現可量產的目標,更需要對技術細節和供應鏈把控有充足的信心。維信諾某負責人向記者表示,在成為全球第一家將屏下攝像技術量產的公司這個過程中,他們重點克服了三方面的難題:
首先是要提升拍照效果。在這個過程中,需要導入高透明度的材料代替原來透明度低或者不透明的材料,而不能代替的不透明材料作了設計優化以提升透明度。圖元排布和走線設計方面採用抑制衍射的方案,在不影響顯示性能的前提下,開發了可以用於量產的透明度更高的OLED器件。
其次是要提升顯示效果。維信諾這套方案是主副屏模式,即屏下攝像頭區域是獨立的一塊小屏,其採用了特殊的驅動方式(主副屏共用一個晶片驅動)和演算法處理,使主屏和透明屏顯示同步,並讓亮度、顏色和視角保持一致。並通過特殊的圖元排列方式優化,明顯弱化主副屏區域因透明度、解析度等差異導致的分界線,讓主副屏的邊緣過渡更為自然。
在解決了上述產品的性能問題後,還需要考慮量產可行性的問題。維信諾方面採用全新的制程和封裝方式,突破了量產工藝瓶頸,材料選擇和器件結構、模組結構足以大限度相容現有的量產設備,從而達到量產要求。
其實,對於一項全新技術來說,從需求到研發,再到終端應用、量產,中間還需要產業鏈上下游的多方協作。作為首發屏下攝像技術的終端廠商,中興通訊終端事業部總裁倪飛就認為:“未來終端,已經發展到很多器件需要跟供應鏈捆綁進行定制的階段。大家看到很多大的品牌,他們在旗艦機方面無論是螢幕、攝像,很多核心部件都是提前規劃、提前定制,這樣才能形成一定的差異化壁壘。”
“未來終端,已經發展到很多器件需要跟供應鏈捆綁進行定制的階段。大家看到很多大的品牌,他們在旗艦機方面無論是螢幕、攝像,很多核心部件都是提前規劃、提前定制,這樣才能形成一定的差異化壁壘。”
至於具體到中興採用的屏下攝像方案,倪飛表示:“屏下攝像這塊,從有概念開始一直到現在產品量產,將近兩年的時間,遇到的困難挺多的,包括透光率的問題、衍射的問題。我們會跟很多戰略合作方進行在產品規劃初期的合作,這樣才能做出一些有差異化的產品。

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