下半年 5 款屏下摄像头手机将至

在不久前的 iPhone 13 爆料中,我们知道:

今年的 iPhone 13 基本还是刘海设计,甚至明年的 iPhone 14 才用上挖孔屏设计。

也就是说,想要买到无刘海无挖孔的真全面屏 iPhone,至少还得等 2 年时间......

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但是好消息是:

安卓阵营这边很快就会有至少 5 款屏下摄像头旗舰手机发布了!

不过手机堆料上近年来安卓早就领先苹果许多了。

电池、快充、高刷比比皆是~

另外,安卓屏下摄像头手机在去年就有厂商实现量产了。

它就是中兴 AXON 20 5G

虽然是全球首款屏下摄像头手机,但是它的表现真的不尽人意......

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中兴 AXON 20 5G 采用了一种超高透微米级的新材料,具有抗反射涂层;

可以在不破坏图像质量的情况下最大化屏幕的透明度;

可以抑制任何会改变颜色或图像深度的光学折射。

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但这造成了屏下摄像头区域与屏幕其余区域的不统一。

根据数码博主@数码闲聊站公布的屏幕细节可以看出:

这块区域的像素密度只有 720p,要比屏幕其余区域的 1080p 更低。

而且在像素的排列方式上,屏下摄像头区域与主屏也不同。

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所以,在纯色的背景下,能够明显感觉到屏下区域与主屏的割裂感......

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另一个问题就是自拍表现,成像效果有很明显的模糊感......

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那可能就有人问了:既然屏下摄像头手机还有这么多缺点,我为什么要这么急去当小白鼠!

那当然,这些问题已经开始在解决了......

首先最有可能搭载“成熟”的屏下摄像头技术的旗舰手机就是:

小米 MIX 4!

首先数码博主@数码闲聊站在不久前就暗示过:

下半年的新旗舰 K8C 可以期待一下,虽然屏幕硬参数有所下降,但是形态是超越的(兔子脸)

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是站哥的老粉都懂,这就是在暗示小米 MIX 4 要来了,而它的屏幕分辨率很可能是 1080P+

另一位数码博主@i 冰宇宙也在疯狂暗示:

我能 100% 肯定它是屏下摄像头,第三代或第四代。

但只有 70% 把握它大概长那个样子。

你知道我说的是谁。

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他甚至还整出了好几张小米 MIX4 的渲染图。

好家伙,真要长这样,我一定让小明哥买一台回来给你们......做测评,嘿嘿嘿~

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至于博主@i 冰宇宙所说的第三代或者第四代,应该就是指小米研发着的屏下摄像头技术的迭代版本。

其实早在去年 8 月份,小米官方就公布了自家的第三代屏下摄像头技术。

在视频中,小米用小米 10 至尊版魔改了一个屏下摄像头的真全面屏小米手机。

这一次的屏幕摄像头技术最大的特点:

就是解决了上代技术中摄像头暗影的问题(中兴那个应该为第二代技术)

也就是在纯色界面下,屏下区域与主屏基本没有割裂感了,看起来更像一整块屏幕。

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这主要是得益于小米采用了全新自研像素排布:让光线从屏幕内像素的间隙区域透过;

从而让每个单位像素仍旧保留完整的 RGB 子像素显示,达到不牺牲像素密度的目的。

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而在屏下摄像头的拍摄效果和透光率问题上,小米还设计了特殊电路:

让将更多元器件隐藏在 RGB 像素下方,令屏下相机区域的透光率进一步提高。

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哎呀,这个女模特真好看,不对,照片真清晰呀~

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而现在距离这个技术公布的时间又过了半年多了,应该更完善了吧。

那小米 MIX 4 真的非常值得期待呀~

另外,博主@数码闲聊站还提醒我们下半年除了屏下摄像头,还有很多黑科技将要商用:

双芯三泵 125W±、70W+± 无线闪充、连续光变…

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虚假的安卓之光:小米 11 Ultra

真正的安卓之光:小米 MIX 4

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除了小米将推出屏下摄像头手机外,许多友商的屏下摄像头手机也在路上了。

包括三星、vivo、OPPO中兴

三星OPPO 更是一步到位,将折叠屏与屏下摄像头技术一起安排!

根据博主@i 冰宇宙的爆料,三星 Galaxy Z Fold 3 确认内屏采用屏下摄像头,外屏未确认。

内屏分辨率与 Fold2 相同,LTPO 120Hz,还支持 S Pen~

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至于外观设计嘛,大概率延续三星 S21 系列的家族设计

好家伙,一看这配置就知道不是便宜货,妥妥万元的理财产品~

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OPPO 的屏下摄像头技术也是早早就开始研发。

早在之前 2019 年的 MWC 上海大会上,OPPO 就公布了全新的透视全景屏技术:

搭载了此项技术的产品能够隐藏摄像头,实现无孔自拍的黑科技效果。

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不仅如此,OPPO 前段时间发布的“卷轴屏”手机也是引起了高度重视。

只要在屏幕边缘稍微抚摸一下,整个手机的屏幕就能够展开,从 6.7 英寸变成 7.4 英寸。

对比折叠屏的好处就是:

“卷轴屏”手机的厚度也和常规手机差不多,而且几乎没有折痕~

那看来 OPPO 下半年也要放大招了:

直接将卷轴屏和屏下摄像头都整在一起!

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有绿厂,那蓝厂 vivo 肯定也是没有缺席的。

就在不久前,vivo 移动通信向世界知识产权局申请了一项名为” 显示面板和移动终端 “的专利。

并于 2020 年 10 月获批并公布。从专利中不难看出:

这是一款折叠屏手机,采用与三星 Galaxy Z Fold 2 类似设计

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不仅如此,vivo 还将在接下来的时间发布 LCD 屏幕的 iQOO Neo5、以及许久未更新的 NEX 新机~

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另外,作为首个推出屏下摄像头手机的厂商中兴

他们也将在下半年推出搭载新一代屏下摄像头技术的手机。

好家伙,本以为上半年的机圈就已经足够激烈,没想到下半年每个厂商都还在憋大招!

除了苹果在挤牙膏......

不过博主@数码闲聊站也表示:

虽然下半年屏下摄像头手机开始普及,但是明年主流中高端机型还是打孔屏。

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也就是说,采用屏下摄像头的手机价格应该还是比较贵的。

不过根据上面那些要推出的屏下摄像头手机的厂商来看:

就看小米能不能将 MIX 4 的价格弄的吸引人点了。

再来深度聊下这个技术。

如何将摄像头藏在屏幕下方?
首先来了解下这个屏幕的结构,下图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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实现OLED透明之后,显示效果如何保证?
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三星在 2010 年 CES 上展示的透明笔记本。图片来自:Wired
其实,把显示屏实现透明的这项技术很早就被发明出来了。早在 10 年前,借助 OLED 屏结构层级较少、独立发光的优势,三星便向我们展示了透明笔记本、透明窗户等一系列产品。
就近期来说,小米的透明电视,其实也是显示屏透明化的一个典型例子。
但仔细观察你会发现,这些设备的屏幕在显示或不显示图像的时候,都是灰蒙蒙的一块,而不像玻璃那般通透,这意味着它们并没有做到 100% 透明度。
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只要有足够数量的透明像素点,屏幕自然而然也会获得一定的通透效果
原因是什么?因为这些屏幕只是将其中一半的发色像素,换成了由高透明材料制成的「透明像素点」,相当于只有一部分面板区域能透过光线。
而另一半子像素,仍然会布满密密麻麻的红绿蓝子像素,为的就是确保图像的现实。
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虽然真正透明的部分只有一半,这也足以「骗过」用户的眼睛,让我们感知到透明,看到屏幕背后的东西。
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OPPO 的屏下摄像头技术展示图
某种程度上说,屏下摄像头的诉求,其实和透明电视很类似了。因为只要屏幕透明了,摄像头自然就能捕捉到来自屏幕另一端的光线。
不过在实现方式上,两者仍然存在着一些技术差异。
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手机屏幕只需要实现顶部一小块区域透明,就能供摄像头拍照使用
首先,手机还没办法像电视一样,可以将屏幕后背的电路板、芯片等组件放在额外的主机上,所以它并不需要做「全屏透明化」,只需解决前置摄像头那一小块区域的透光性即可。
其次,由于手机屏幕距离人眼更近,所以对显示精度的要求会更高,如果贸然减少大量像素点,等于说是让我们重回 480p 的马赛克时代。
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目前大部分屏下摄像头方案,都采用了「分区」的形式,来解决局部透明的问题
出于这两点考虑,这也是为什么,现阶段的屏下摄像头方案会将显示屏一分为二,分成「主显示区」和「摄像头区」两部分。
核心目的,就是想让大部分屏幕依旧延续原本的色彩、亮度优势;其次,再对「摄像头区」这一块极小区域「动手术」,把它屏体中的正负极都换用高透明材料,把透光率做上去,让摄像头捕捉到足够多的光线。
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中兴表示,AXON 20 的「摄像头区」占比仅为 0.2%
真正难解决的,其实是让「摄像头区」去兼顾「图像显示」和「拍照成像」这两方面的需求。
毕竟,哪怕它面积再小,它还是要显示颜色,还是要保持和主显示区的一致性,那么它就必然要保留一定的像素点。
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小米更倾向于选择不牺牲像素量的方案,然后靠像素间隙来实现透光
此时,两种方案便应运而生了。
其中一种是降低像素总量,增加透光面积,这其实和透明电视的原理很类似。
而另一种方案,则是在维持原有像素总量的基础上,将单个像素的面积做小,再利用像素间的空隙来实现透光。
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中兴 AXON 20 选择降低「摄像头区」的像素密度,来解决透光性,但更低的 PPI 也会造成视差,导致「色块」的出现。图片来自:B站up主JD大手哥
老实说,两种方案的效果孰优孰劣,目前还无法下定论。因为不管是从中兴 AXON 20 的真机上手视频,还是说小米放出的工程机视频中,我们还是能在特定角度或是某些非深色界面下,看到一个小「色块」的存在。
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小米最新的方案对于摄像头区的隐藏较好,但左上角的屏下区域也并非完全不可见
这个「色块」,便是屏下摄像头所处的「摄像头区」了。这是因为像素密度的降低,导致和主显示区精度的不一致,才会出现这种拼接痕迹。
就目前来看,包括像小米、OPPO、vivo 等厂商都仍在解决这个「色块」的显示不一致问题,比如说能否让它变得不明显,能否解决特定角度下的色差情况。
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年初 vivo 推出的 APEX 2020 概念机
屏下摄像头另一个要面对的问题,就是自拍效果。「能不能拍到照片」这个问题其实已经被解决了,现在我们更关心的,是它「能不能拍得和其它手机一样好」。
这不仅对前置镜头的感光元件提出了更高的硬件要求(更大的光圈,更大的底,进更多的光),同时,一些物理层面实在无法消除的部分,则要靠算法来弥补。
如果最终,屏下摄像头的拍照做好了,哪怕是「摄像头区」仍有一些视差问题,它依旧可以作为挖孔屏的替代,让大部分手机回归到完整一块屏的体验上。
但如果还做不到,甚至无法达到大部分人的可接受标准,我实在不认为,人们可以在忍受视差的同时,还要丢掉原来的美颜照。

来源:科技狐、OLEDindustry整理


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